Удивительные поделки из спичек

Название «спичка» произошло от старорусского слова «спички». Это множественная форма слова «спица», обозначавшего занозу или деревянную заостренную палочку. С самого начала этим словом называли деревянные гвозди, которые применяли при изготовлении обуви: ими крепили подошву к головке.

Для обозначения современных спичек применяли словосочетание «зажигательные спички». Но постепенно первое слово опускалось и осталось только второе.

Спички изобрели сравнительно недавно: всего около 2 веков назад они сменили огниво. Но только в 1844 г. создали безопасные спички. Перед этим произошло много разных событий, повлиявших в частности и на создание спичек.

Огонь играл важную роль в жизни человека со стародавних времен. Многие ученые древности, такие как Платон, Аристотель, заявляли об особой роли огня. Платон считал, что 4 стихии – огонь, вода, земля и воздух – лежат в основе всего мироздания. Но при этом ученые фактически полностью исключали практическое применения огня.

В греческой мифологии есть миф, в котором описано, как Прометей похитил огонь с Олимпа и передал его людям, несмотря на противодействие остальных богов. Именно умение добывать огонь сделало человека человеком. На огне люди стали готовить пищу, с его помощью согревали жилище, выплавляли различные металлы. Первую глиняную и керамическую посуду человек тоже сделал с помощью огня.

Сначала люди добывали огонь трением одной палочки о другую: при этом опилки сильно нагревались и происходило их самовозгорание. Древние римляне и греки умели зажигать огонь благодаря солнечным лучам, которые фокусировали вогнутым зеркалом или линзой. Так, известно, что древнегреческий ученый Архимед с помощью большого зеркала поджег вражеский лагерь.

После деревянных палочек люди стали пользоваться огнивом. С этой целью они брали кусочки стали или медного колчедана и кремень. Ударяли одним предметом о другой и высекали искры. А уже ими воспламеняли любое горючее вещество. С помощью стального огнива и фитиля люди довольно много веков добывали огонь.

В XVIII в. было изобретено множество разных методов получения огня. Одним из них стал зажигательный аппарат Деберайера, сконструированный в 1823 г. Гремучий газ в нем воспламенялся при соседстве с губчатой платиной. Но это изобретение оказалось малопригодным.

На изготовление спичек сильно повлияло открытие и получение фосора. Отставной солдат Хеннинг Бранд в 1669 г. решил добыть золото при помощи алхимии. В результате опытов он получил светлый порошок, который светился. Этот порошок он назвал фосфором, что в переводе с греческого означает «светоносный».

Немецкий ученый А. Ганкватц первый изготовил спички, покрытые серой и загоравшиеся при трении о фосфор. Но эти спички были не совсем удобными. Немного позже французский химик К. Бертолле изобрел соль – хлорат калия, которую назвал бертолетовой. Другой французский ученый – Г. Шансель нанес эту соль вместе с серой, сахаром и смолой на деревянную палочку. Она зажигалась, когда ее окунали в раствор концентрированной серной кислоты. Правда, такие спички были весьма опасны, потому что очень часто взрывались.

В 1813 г. в Вене была создана спичечная мануфактура Mahliard’а и Wik’а, которая изготавливала спички. С той поры химические спички быстро распространились по всей Европе.

В 1806 г. в Германии химики усовершенствовали изобретение Шанселя, добавив в смесь для головки спички кусочки асбеста, замедлявшие ее горение. Позднее он даже построил фабрику по производству зажигательных устройств.

Первым прообраз спички придумал английский химик и аптекарь Джон Уокер. Он изобрел спички совершенно случайно. В 1826 г. Уокер деревянной палочкой смешивал несколько химикатов. В итоге на ее конце застыла капля. Он чиркнул ею по полу, чтобы убрать ее. В результате чего зажегся огонь. Свое изобретение он не запантетовал, а просто демонстрировал его всем знакомым как интересную забаву. Головки его спичек состояли из смеси бертолетовой соли, сульфида сурьмы и гуммиарабика (это камедь – вязкая жидкость, выделяемая акацией). Предприимчивый человек Сэмьюэл Джонс увидел это изобретение и запантетовал его. Эти спички он назвал «люциферчиками» и открыл фабрику по их производству. Его спички пользовались огромным спросом, несмотря на такие недостатки, как плохой запах и появление множества искр при возгорании. Длина его спичек составляла 1 ярд. Упаковывались они в оловянные пеналы – по 100 штук в каждом. Но на своем новшестве он много не заработал, поскольку немного позже стали выпускать спички меньшего размера.

В 1832 г. в Вене химик Л. Тревани изобрел сухие спички. Головку деревянной палочки он покрывал смесью бертолетовой соли с клеем и серой.

Такая спичка воспламенялась при соприкосновении с наждачной бумагой. Но иногда эти спички возгорались сами по себе, что приводило к ожогам.

После чего все старались изобрести состав, который бы не воспламенялся слишком неожиданно. И наконец такой был получен французским химиком Шарлем Сориа. В1831 г. онв смесь с бертолетовой солью добавил белый фосфор, который уменьшил взрывчатые свойства смеси. Лучинки, покрытые такой смесью, легко загорались при трении, температура воспламенения была сравнительно небольшой. Но ученый не смог запантетовать свое изобретение, так как у него не было для этой цели достаточно средств. Год спустя спички снова создал немецкий химик Я. Каммерер. Но эти спички все равно достаточно легко самовоспламенялись, и из-за них часто возникали пожары. Кроме того, белый фосфор – это ядовитое вещество, поэтому рабочие спичечных фабрик часто страдали различными серьезными заболеваниями, вызываемыми парами фосфора.

Надо отметить, что все эти виды спичек обладали одним недостатком – нестабильностью зажигания, а их головка горела очень быстро. Этот недостаток ликвидировали, изменив технологию производства. Сначала черенок спички окунали в смесь воска или стеарина, серы, клея и бертолетовой соли, затем – в смесь бертолетовой соли, белого фосфора и клея. В результате этого сначала медленно загоралась смесь серы и воска, затем – черенок. Эти спички также были опасными, так как черенки спичек, после того как их гасили, продолжали тлеть, что опять же приводило к пожарам. Решили эту проблему с помощью пропитки фосфорнокислым аммонием черенка спички. Теперь эти изделия стали называть импрегнированными, или безопасными.

В 1855 г. шведский химик Йохан Лундстром заменил белый фосфор на красный. Он не только добавил красного фосфора на головку спички, но и нанес его на поверхность наждачной бумаги. Этот фосфор уже не приносил большого вреда здоровью людей, и спички легко зажигались в результате трения о специально подготовленную поверхность. Безопасные спички представили в том же году в Париже на международной выставке. Они получили золотую медаль. После чего шведские спички быстро распространились по всему миру. Их отличительная черта заключалась в том, что зажигались они только после их трения о поверхность коробки, покрытую специальной массой.

После этого белый фосфор запретили использовать в спичечном производстве практически во всех странах, кроме Англии, США и Канады. Там их продолжали делать для армейских нужд. В 1906 г. Бернской международной конвенцией было запрещено использовать белый фосфор при производстве спичек. К 1910 г. изготовление фосфорных спичек во всех странах было прекращено.

В 1888 г. химик Ф. Фарнемон запатентовал спички с двухслойной головкой, зажигавшиеся о любую твердую поверхность. Но массово их стали выпускать лишь с 1905 г. В состав смеси для головки входили канифоль, хлорат калия, клей, чистый гипс, небольшое количество фосфора, белый и цветной пигменты. Верхний слой состоял из фосфора, кремния, клея, гипса, оксида цинка и красящего вещества. Зажигание этих спичек было бесшумным, и горящая головка не отлетала.

В 1889 г. химик Джошуа Пьюси первым изобрел спичечный коробок, в котором зажигательная поверхность располагалась внутри. Но патент отдали американской фирме Diamond Match Company. У их изделия зажигательная поверхность находилась снаружи коробка.

Патент на картонные спичечные книжки, также как и на спичечные коробки, был приобретен той же американской компанией Diamond Match Company. Сначала эти спички не приобрели особой популярности. Но немного позже одна компания по производству пива закупила около 10 млн спичечных книжек и использовала их в своей рекламной компании. После чего спичечные книжки стали производить по всему миру. В наше время их раздают бесплатно в барах, гостиницах, ресторанах, клубах и т. д. В одной такой стандартной упаковке – всего 20 спичек. Бывают спичечные книжки и по 50 штук в упаковке. Книжки могут быть самого разного размера в зависимости от дизайна. Эти спички безопасны, поскольку поверхность для их зажигания обычно располагается на нижнем клапане обложки внутри книжки.

До 1870 г. противопожарной пропитки у спичек не было. В 1870 г. английский ученый Дж. Хоус получил патент на пропитку спичек с квадратным сечением. В этом пантенте он перечислял несколько материалов, таких как вольфрамат и силикат натрия, квасцы, сульфат цинка, борат аммония, использовавшихся в химической ванне для пропитки спичек с квадратным сечением.

Спички с круглым сечением невозможно было пропитать на механизмах с непрерывным действием. Однако в некоторых штатах США с 1910 г. законы требовали обязательно обрабатывать спички противопожарной пропиткой. В 1915 г. сотрудник компании Diamond Match Company У Фэрберн предложил погружать спички на 2/3 длины в 0,5 %-ный раствор фосфата аммония. Эту операцию должна была, как и другие, производить спичечная машина.

К концу XIX в. спичечный бизнес стал шведским «национальным видом спорта». К тому времени в стране был построен 121 завод. Но в начале XX тысячелетия эти заводы слились в большие концерны или разорились.

Немного позже, в 1910 г., компания Diamond Match Company получила патент на безопасные спички. Важность этого изобретения была столь велика, что американский президент У. Тафт попросил владельцев патента отказаться от своих авторских прав. Компания пошла на это и 28 января 1911 г. отказалась от всех прав на изобретение. После чего безопасные спички стали принадлежать всем.

Современные спички изготавливают из бесхлорных окислителей и парафинов, без использования соединений хлора и серы.

В России спички появились в первой половине XIX в. За каждую сотню спичек давали 1 рубль серебром. Позже их стали продавать в спичечных коробках – сначала в деревянных, затем в жестяных. На коробки клеили этикетки, сообщавшие различную информацию о производителе и украшавшие спички.

Первая спичечная фабрика в России появилась в 1837 г. Уже через 10 лет у нас каждая спичечная фабрика стремилась сохранить в тайне всю технологию производства спичек. Всему виной конкуренция между фирмами, владевшими спичечными фабриками. Совершенствование спичечного производства в то время происходило по двум направлениям:

• улучшение конструкции оборудования;

• внедрение на фабриках различных рационализаторских предложений.

Из-за слишком большого налога на спички, начиная с 1848 г. и до 1862 г., постепенно городские спичечные фабрики приходили в упадок. Закон требовал, чтобы их продавали в жестяных коробках – по 100 штук в каждой. На банку обязывали наклеивать этикетку. За каждую такую банку надо было платить государству 1 рубль серебром. Поэтому одновременно в сельской местности практиковались небольшие предприятия по кустарному производству спичек.

С 1862 до 1888 г. стали усиленно развиваться все спичечные предприятия – как городские, так и деревенские. В производство внедрялись различные машины и механизмы. Один крестьянин-кустарь В. А. Лапшин откуда-то узнал секрет производства безопасных спичек и внедрил эту технологию в Новгородской губернии. В 1874 г. он организовал спичечную фабрику, на которой работали около 1500 рабочих.

Примерно до 1914 г. образовывались различные акционерные общества и товарищества, старавшиеся усовершенствовать спичечное производство. После Первой мировой и Гражданской войн спичечная промышленность в России была практически разрушена.

Советскому правительству пришлось восстанавливать это производство. В 1920 г. спичечные фабрики страны изготавливали только 15,2 % от объема довоенного производства спичек в 1913 г. Но постепенно эта отрасль ожила. Уже в 1926 г. объемы продукции превысили довоенные.

К 1930 г. практически все спичечные фабрики Советского Союза обновили свое оборудование, проработавшее затем до конца Великой Отечественной войны. Самыми крупными спичечными фабриками в то время были «Красная звезда», «Х Октябрь», «Волна революции». Одновременно с этим готовились и «спичечные» специалисты, инженерные кадры. При технологическом факультете Ленинградского института была организована спичечная лаборатория. В 1930 г. на ее базе создали Государственный исследовательский спичечный институт (ГИСИ). В этом заведении проводили научно-исследовательские работы по спичечному производству, создали даже учебный фильм «Спичечные автоматы». Через несколько лет после этого ГИСИ был реорганизован в Центральную научно-исследовательскую лабораторию спичечной промышленности (ЦНИЛСП). Эта лаборатория функционирует до сей поры как филиал Центрального научно-исследовательского института фанеры и мебели ЦНИИФМ в Калужской области, в поселке Балабаново.

Во время Великой Отечественной войны немецко-фашистские захватчики разрушили около 14 спичечных фабрик. После войны спичечную промышленность довольно быстро восстановили. Уже в 1952 г. выпуск спичек достиг довоенного уровня.

Производство спичек

Из чего сделана головка современной спички? Большая часть ее состоит из бертолетовой соли; кроме нее, содержится также такое горючее вещество, как сера, или сульфид металлов. Помимо того, к данному составу добавляют стеклянный порошок, оксид железа и другие вещества, благодаря которым головка спички воспламеняется без взрыва, медленно. Все ингредиенты связаны клеем. Намазка шкурки состоит в основном из красного фосфора, оксида марганца, клея и толченого стекла.

Как же зажигается спичка? Во время трения головки спички о шкурку в точке их соприкосновения благодаря бертолетовой соли и кислороду загорается красный фосфор.

Сначала огонь появляется на шкурке, потом он зажигает головку спички. Затем в ней начинает гореть сульфид, или сера. И только потом загорается дерево.

В настоящее время спички делают 2 способами.

Первый способ называется шпоновым. Его используют для производства спичек с квадратным сечением. Сначала отобранные осиновые бревна ошкуривают, разрезают на небольшие части, которые расщепляют или строгают в ленты. Ширина одной такой ленты равна длине спичек, а толщина – толщине 1 спички. Затем ленты в специальной машине разрезают на отдельные спички и вставляют тем же механизмом в перфорацию пластин машины, которая макает головки спичек в специальный раствор. Все эти действия механизированы.

Второй способ используют при производстве спичек с круглым сечением. Подготовленные сосновые чурки вставляют в машину с вырубными штампами, расположенными в ряд. Они вырезают заготовки спичек и вставляют их в металлические пластины движущейся цепи.

И при 1-м, и при 2-м способах изготовления спички проходят по порядку 5 ванн. В них спички пропитываются противопожарным раствором, затем на них наносится слой парафина, благодаря которому воспламеняется древесина головки спички.

На следующем этапе на головки спичек наносят основной слой, затем второй – на самый кончик головки. В последнюю очередь головку опрыскивают специальным раствором, защищающим ее от атмосферных воздействий.

На следующем этапе спички сушат в течение 60 мин на огромных барабанах. После чего готовые спички выталкивают из пластин в фасовочный аппарат, укладывающий спички по коробкам. Следующий аппарат – оберточный. Он заворачивает по 3, 6 или 10 коробков в упаковочную бумагу. Другой аппарат укладывает их в тару для отгрузки. Одна машина может произвести за 8 ч до 10 млн спичек.

Длина современной спичечной машины – всего 18 м, а высота – 7,5 м. Картонные спички производят на таких же машинах, только в 2 операции. Сначала картон специально обрабатывают, затем машина нарезает рулоны картона на «гребенки» – по 60—100 спичек. Эти «гребенки» вставляют в следующую машину, которая провозит их через парафиновую ванну и ванну для получения головок. На следующем этапе на другой машине «гребенки» разрезают на двойные «странички» из 10 спичек и скрепляют с уже готовой крышкой, которая к тому времени уже снабжена полоской для зажигания. После чего все спичечные книжки фасуются и упаковываются специальными аппаратами.

Надо отметить, что спички, выпускаемые в нашей стране, не дотягивают до мировых стандартов. За рубежом при производстве спичек уже давно не используют соединения тяжелых металлов. Кроме того, спички там упаковывают в пленку.

Существуют несколько видов спичек, отличающихся друг от друга материалом, из которого они изготовлены, и смесью, покрывающей головку. Обычные спички делают из мягких пород дерева, например из осины, тополя, липы, американской белой сосны и др. Восковые спички производят из хлопчатобумажного жгута, пропитанного парафином или воском. Также выпускают каминные спички с удлиненным черенком, спички для охотников, геологов, туристов. Существуют спички, не гаснущие на ветру, ветровые, горящие в воде, штормовые, с цветным дымом, сигнальные. Есть также спички, которыми можно производить сварочные работы; их называют термитами, так как при горении они выделяют много тепла.