В настоящее время спички — весьма заурядный бытовой предмет, который на первый взгляд не представляет особого интереса. Тем не менее эти тонкие деревянные палочки обладают целым набором свойств, обеспечивающих эффективность и безопасность их применения. Состав спичек очень сложен и включает множество компонентов, каждый из которых выполняет свою функцию.
Из чего делают спички
Любая спичка состоит из двух частей:
- древесной палочки, иначе называемой соломкой;
- зажигательной головки.
Последняя функционирует только при контакте со специальным слоем, который называется намазкой или теркой. Он наносится на боковые поверхности коробка и служит для первичного возгорания спички. Химический состав терочной массы весьма сложен.
Соломку наиболее часто изготавливают из сосны или осины, однако также могут применять тополь, липу и другие подходящие по свойствам породы. При этом сырьем служит снятая с древесной коры тонкая лента (шпон).
Головка — самая сложная и многокомпонентная часть спички. Она представляет собой зажигательную массу, закрепленную на конце соломки.
Какими свойствами должна обладать спичка
Помимо всем известной способности воспламеняться в результате трения о коробок, спички обладают следующими свойствами:
- уголек сгоревшей части соломки не тлеет, что необходимо для пожарной безопасности;
- пламя, возникшее на головке, не гаснет сразу, а переходит к соломке;
- шлак от сгоревшей головки не осыпается;
- намазка воспламеняется не полностью (лишь в месте контакта с головкой).
Все эти условия выполняются благодаря особому составу спичек. Притом даже самую простую часть — соломку — пропитывают специальными химическими веществами.
Состав головки спички
В настоящее время существует множество рецептур зажигательных масс. Однако в любой спичке состав головки всегда включает следующие группы веществ:
- окислители — дают кислород, подпитывающий процесс горения (бихромит или хлорат калия, бертолева соль, пиролюзит и др.);
- горючие компоненты — в их качестве могут применяться самые различные вещества (сера, органические клеи растительного и животного происхождения, соединения фосфора);
- красители — придают головке определенный цвет;
- наполнители — препятствуют бурному горению (оксид железа, измельченное стекло);
- стабилизаторы кислотности — предотвращают возникновение побочных химических реакций (карбонат кальция, оксид цинка и др.);
- склеивающие вещества — скрепляют все составляющие и одновременно обладают горючими свойствами.
Некоторые компоненты тесно взаимодействуют между собой, выполняя сразу несколько функций. Так, пиролюзит не только служит источником кислорода, но и катализирует разложение бертолевой соли, а оксид железа предотвращает взрывное возгорание и вместе с этим придает головке характерный цвет (ржавчины).
Таким образом, говорить, что ключевой компонент состава спички — сера или фосфор, в корне неверно. Наличие горючего вещества, способного воспламеняться от трения, само по себе не обеспечит нужного эффекта. Зажигание головки и распространение огня до основания соломки — это целая цепочка физико-химических процессов.
Состав спичек также зависит от их разновидности. Так, одни способны воспламеняться на любой поверхности, которая обеспечивает достаточное трение, а другие — только при взаимодействии с соответствующей намазкой, нанесенной на коробок. В последнем случае речь идет о так называемых безопасных спичках, головки которых не содержат первичного воспламеняющего вещества, которым служит сульфид фосфора. Этот компонент присутствует только в терочной массе.
Соломка
Древесина соломки должна отвечать нескольким требованиям:
- высокая пористость — обеспечивает хорошую способность впитывать химические вещества;
- жесткость — препятствует изгибу спичечной палочки в момент ее удара о поверхность с целью зажигания;
- легкость в обработке.
Последнее свойство необходимо для простоты манипуляций с сырьем при изготовлении тонких брусков нужного размера.
Нарезанные из древесного шпона соломки пропитывают специальными антитлеющими агентами (фосфорная кислота, диамонийфосфат), которые в процессе горения спички образуют на ее поверхности пленку. Древесина возле головки содержит парафин, который способствует эффективному распространению пламени. Без этого компонента спичка бы гасла почти сразу после возгорания.
Терочная масса
Состав терочной массы также зависит от типа спичек и рецепта конкретного производителя. Наиболее шаблонный вариант соответствует следующей схеме:
- горючее вещество — изготавливается из красного фосфора;
- пиролюзит — выполняет такие же функции, как в головке;
- карбонат кальция;
- плохо горящие вещества (железный сурик, каолин, карбонат кальция, гипс) — предотвращают воспламенение всей намазки;
- хлорид сурьмы;
- скрепляющий компонент (клей).
Основную роль в воспламенении играет красный фосфор. А необходимое трение создается за счет стеклянного порошка, который присутствует в намазке и головке, придавая их поверхностям шершавость. Этот компонент также ограничивает распространение вспышки по намазке.
Как происходит возгорание
Возгорание спички начинается вовсе не на головке, а на специальной поверхности коробка. Как уже было отмечено выше, за возникновение искры ответственен красный фосфор. При трении головки о намазку он превращается в белый фосфор — вещество, которое легко воспламеняется от контакта с кислородом. В результате образуется искра, которая поджигает содержащиеся в головке серу и бертолевую соль. Затем воспламеняются другие горючие компоненты.
При этом пламя на головке спички поддерживается окислителями, а на намазке тут же гаснет из-за веществ, блокирующих его распространение.
