火柴简介
英文名:match
通常制法:一方面采用易燃的木材做成小棒,在其一端蘸以蜡油和含氯酸钾的药料,制成火柴;另一方面在包装盒上涂以含赤磷的磷面。使用时,将火柴在磷面上擦划,即能引燃,极为方便。
分类:火柴可分为日用安全火柴、普通火柴、高档火柴和各种各样的特种火柴。
制造工艺的一般过程主要有:锯木、剥树皮、旋片、切梗、烘干;筛选、理梗、排梗、沾油、药浆调制、沾药、烘干、卸梗、旋盒片、切盒片、糊盒、烘干;套盒、装盒、磷浆调制、刷磷、包封、装箱。
火柴设备品种、型号繁多,大体分六大类:原木分解设备;梗枝制造设备;梗枝处理设备;火柴制造设备;盒子制造设备;火柴包装设备。火柴发明
火柴是由谁发明呢!根据记载最早的火柴是由我国在公元577年发明的,当时是南北朝时期
火柴
,战事四起,北齐腹背受敌进迫,物资短缺,尤其是缺少火种,烧饭都成问题,当时一班宫女神奇地发明了火柴,不过我国古代的火柴都只不过是一种引火的材料。其后在马可波罗时期传入欧洲,后来欧洲人就在这个基础上发明一度被中国人称为“洋火”的现代火柴。“洋火”能借着摩擦生火。而发明这种火柴的人是英国的沃克,他在1826年利用树胶和水制成了膏状的硫化锑和氯化钾,涂在火柴梗上并夹在砂纸上拉动便产生火。可是早期生产的火柴有两个非常致命的缺点:白磷是非常稀少及遇热容易自燃,非常危险,白磷是有毒的,造火柴的工人一不小心就会中毒身亡。在1852年经过瑞典人距塔斯脱伦姆的改进,发明了安全火柴。以磷和硫化合物为发火物,必须在涂上红磷的匣子上摩擦才能生火,安全程度提高。但在安全火柴发明之前,人们可是经历了一代代不停的探索呢。
安全火柴中的成分分别是:火柴头主要由氧化剂、易燃物和粘合剂等组成。火柴盒侧面主要由红磷、三硫化二锑、粘合剂组成。当划火柴时,火柴头和火柴盒侧面
火柴
摩擦发热,放出的热量使KClO3分解,产生少量氧气,使红磷发火,从而引起火柴头上易燃物燃烧,这样火柴便划着了。安全火柴的优点在于把红磷与氧化剂分开,不仅较为安全,而且所用化学物质无毒性。所以也被称为安全火柴。 火柴头上主要含有氯酸钾、二氧化锰、硫磺和玻璃粉等。火柴杆上涂有少量的石蜡。火柴盒两边的摩擦层是由红磷和玻璃粉调和而成的。火柴着火的主要过程是:火柴头在火柴盒上划动时,产生的热量使磷燃烧;磷燃烧放出的热量使氯酸钾分解;氯酸钾分解放出的氧气与硫反应;硫与氧气反应放出的热量引燃石蜡,最终使火柴杆着火。
既然火柴在南北时期才发明,那么前人是怎样生火呢?原来古人是利用两根木枝互相摩擦而生火,继后使用打火石及铁片,但生火需时比较长,需要一、两分钟。火柴的出现令人们的生活变得更方便,到了近代,打火机与及电子打火器已逐渐取代传统火柴的地位,但火柴还有其独特的一面是无可取替的,就是它所产生的火焰颜色是最美的。火柴历史
中国南北朝时期,将硫磺沾在小木棒上,借助于火种或火刀火石,能很方便地把“阴火”引发为“阳火”。这可视为最原始的火柴。
1669年,德国人H.布兰德提炼出了黄磷。人们利用黄磷极易氧化发火这一特性,在小木棒一端沾上硫磺,然后再沾黄磷而发光。1805年,法国人钱斯尔将氯酸钾和糖
剧烈燃烧的瞬间
用树胶粘在小木棒上,浸沾硫酸而发火。这些都是现代火柴的雏形。1826年,英国人J.沃克把氯酸钾和三硫化锑用树胶粘在小木棒端部作药头,装在盒内,盒侧面粘有砂纸。手持小木棒将药头在砂纸上用力擦划,能发火燃烧。这是最早具有实用价值的火柴。
1831年,法国人C.索里亚以黄磷代替三硫化锑掺入药头中,制成黄磷火柴。这种火柴使用方便,但发火太灵敏,容易引起火灾,而且在制造和使用过程中,因黄磷有剧毒,严重危害人们的健康。
1845年,奥地利人A.施勒特尔研制出赤磷,它是黄磷的同素异形体,性能比较稳定,且无毒。1855年,瑞典人J.E.伦德斯特伦创制出一种新型火柴,它是将氯酸钾和硫磺等混合物粘在火柴梗上,而将赤磷药料涂在火柴盒侧面。使用时,将火柴药头在磷层上轻轻擦划,即能发火。由于把强氧化剂和强还原剂分开,大大增强了生产和使用中的安全性,称之为安全火柴,应用广泛。
1898年,法国人H.塞弗纳和E.D.卡昂以三硫化四磷取代黄磷制成火柴,称为硫化磷火柴。这种火柴与黄磷火柴一样随处可以擦燃而没有黄磷的毒性,但仍不如安全火柴安全。
火柴工业开创于欧洲。1833年,世界上第一家火柴厂建立于瑞典卡尔马省的贝里亚城。1865年,火柴开始输入中国,当时称之为“洋火”或“自来火”。中国的第一家火柴厂是卫省轩于1879年在广东省佛山县创办的巧明火柴厂。到1900年,中国共开设了19家火柴厂。1921年,刘鸿生在苏州创办鸿生火柴厂,改进了火柴配方,改善了生产管理,生产出质优价廉的“美丽”牌火柴。刘鸿生于1930年又创建了上海大中华火柴公司。1949年后,中国火柴生产逐步实现了机械化和半自动化。1967年,第一台火柴自动连续机试制成功。1982年在济南火柴厂建成了中国第一条连续生产线。发火原理
火柴有摩擦火柴与安全火柴之分,其发火原理不尽相同。
摩擦火柴药头的主要成分是氯酸钾和三硫化四磷,稍在粗糙表面摩擦、产生的热足以使这两种物质起化学反应而发火。
安全火柴药头中以硫磺取代三硫化四磷。一般的摩擦热不足以使药头起反应,只有在火柴盒侧面的磷层上擦划时,摩擦热先使硫与氯酸钾发生反应,放出较多的热能,促使药头中的化学物质产生反应而发火。它的反应过程如下:
2KClO3+ 3S──→2KCl + 3SO2+ 1137kJ
上述化学反应过于剧烈,发火太猛,不利于使用。为了控制发火速度,药头中还需加入一些石英粉等填充剂,使药头发火缓和、稳定;此外,还加入重铬酸钾和颜料等,以改善抗潮性能和外观。若以淀粉、虫胶等代替硫磺并加入一些香料,便制成无硫芳香火柴,燃烧时不产生刺激性气体SO2,且能散发香味,使人感到舒适。火柴分类
根据用途和药头成分,火柴可分为日用火柴和特种火柴两大类。
日用火柴 按包装外形和所用原料有木梗火柴、蜡纸梗火柴和书式火柴3种。
①木梗火柴:用质地比较松软的木材制成方形截面的火柴梗,梗端沾上石蜡和药浆,干燥后装于木片或纸板制成的小盒中,盒侧面涂以磷层。为最普通的火柴。
②蜡纸梗火柴:简称蜡梗火柴。用薄纸浸以熔融的石蜡后挤缩成截面为圆形或方形的长梗条,再经切断制成火柴梗。适合于缺乏木材的地区。因梗枝含蜡量大,引燃性能比较好,燃烧时间也比同样规格的木梗长2~3倍,适用于航海、渔猎、勘探等野外作业的环境。但是石蜡在较高温度下易软化,使梗枝的刚度降
小小的火柴,学问颇多
低,影响使用,故不适用于热带地区。③书式火柴:因其包装外形扁薄且似书册而得名。其梗枝是用木片或纸板冲切而成,每10支或15支为一组,一端基部相连,呈梳齿状,梗尖一端沾石蜡及药浆。制成火柴后,用卡纸封面装订成册。磷层涂刷于封面装订处。使用时逐根撕下擦划。这种火柴外形美观、携带方便。
特种火柴 采用特种的药头配方,以产生不同的特殊功能。主要有下列5种:
①抗风防水火柴:药头中含有比普通火柴多15%左右的氧化剂,发火性能较强;表面沾有一层防潮薄膜,可防止受潮;药头粗而长,直径约5mm,长度为30mm。擦燃后以每秒4~6mm的速度燃烧,能均匀地持续燃烧5~7秒钟。这种特性使它能抗强风,不怕雨淋,适合于地质、水文、气象、航海、渔猎等野外作业人员使用。
②高温火柴:药头分内外两层。内层是抗风防水火柴的药料;外层采用四氧化三铁和铝、镁粉等原料,用硝化纤维溶液粘合而成。大小规格与抗风防水火柴相似。燃烧时能产生1200℃以上的高温,可供引燃熔接剂之用,故又称焊接火柴。
③信号火柴:又称信号筒。筒身直径2.5~3cm,长16~38cm。磷层涂在筒盖端部。药料中掺入硝酸锶或硝酸钡、碱式碳酸铜等物料,燃烧后能分别发出红、蓝、白等不同颜色的持续火光,照度达80~800支烛光,可供铁路车辆或航海船舶夜间信号联络之用。
④多次燃烧火柴:能反复发火,多次燃烧。这种火柴不用木梗,而由氯酸钾、硫磺、二醋酸纤维、多聚甲醛及填充剂等化学品经与丙酮混合后压制成直径为2~5mm的棒形火柴,称为火柴芯,以它在磷层上擦划即可发火。由于二醋酸纤维的阻燃作用,控制了发火物质的燃烧,不至于使整根火柴一次燃烧完,达到多次使用的目的。已研制成能反复擦燃 600次以上的火柴。
⑤感光火柴:燃烧时发光,照亮物体后能使照像胶片感光。可代替闪光灯供摄影用。制造工艺
火柴的制造工艺因品种而异
木梗火柴制造 大体可分为梗子制造、梗子处理、火柴药头制造、盒子制造、包装及刷磷5个部分。
①梗子制造:制作火柴梗应选用质地疏松、纹理顺直、易燃、无异味的木料。常用的树种是杨科或椴科,也可用松类或云杉。松类木料需经蒸煮以除去所含松脂。
选材后,将原木锯截成段,剥去树皮,旋削成厚薄均匀的连续梗片。梗片再分切成一定规格的梗枝。
②梗子处理:将梗子用浓度1%左右的磷酸或磷酸铵溶液浸淋,称为防灼处理,可避免火柴燃烧后的余烬掉落。经沥干除去表面水分后,送往烘梗机中烘干,使梗杆含水率降到6~8%。梗枝烘干后,经过选梗机筛选,除去断残枝和长条、宽片,选出符合规格的梗枝。
③火柴药头制造:合格的梗枝经风力管道或传送带送到火柴自动连续机,自动进行理梗、上梗、沾蜡、沾药、烘干和卸梗等多道工艺,即完成火柴的制作。
④火柴盒制造:火柴盒分为纸盒和木盒两种。纸盒采用厚度为0.4mm、定量为300g/m2的卷筒板纸或平板纸为原料。分纸机将原卷筒板纸分切成不同的宽度,以适应外盒或内盒的制作需要。内外盒分别制好后,进行套盒,成为一整体。木盒选用材质较好无疤节的木段,在旋盒片机上旋出带有划痕的内盒片或外盒片,再分别切成盒条,经糊盒机糊制,烘干后套盒、贴标。
⑤包装与刷磷:火柴与火柴盒在包装工序汇合。装盒机将火柴按规定的支数整齐地装入盒内,随后,刷磷机在盒子侧面刷上磷浆。另有一种磷面是在印刷商标时印到盒片侧面上的,称为“印刷磷面”。磷浆主要成分是赤磷和粘合剂。传统的粘合剂是皮胶,现在亦使用合成粘合剂。经烘干后,包封机将每10盒火柴封成小包,装入箱内,即为成品。
蜡梗火柴制造 蜡梗的制造有两种方式:一种是拉模成型,另一种是挤压成型。都要经过原纸分切、浸蜡、成型、冷却和切断等工艺过程。它采用定量40~45g/m2的卷筒有光纸为原料,分切成宽度为20~25mm的盘纸,通过成型模或成型轮在温度为 120℃左右的熔化石蜡中形成圆形或方形截面的梗条,经凉水或冷风冷却定型后切断成梗枝。蜡梗的规格一般为长28~38mm,圆梗直径1.5mm,方梗截面为1.6×1.6mm。
火柴药头的制造与木梗火柴的一样,经过理梗进入普遍的火柴连续机上梗、沾药,制成火柴。但在沾药前不需沾蜡。蜡梗与药头的结合牢度较差,沾药浆前需先经预处理,去掉梗枝端部表面的蜡层,并略使纸层松散,以增加药头与梗子的粘结力;药头的干燥是在较低的温度下进行,以免梗中石蜡熔化。
纸梗书式火柴制造 分为制梗、制封皮和装订 3部分。为防止纸梗燃烧熄灭后的残枝阴燃,制梗用板纸需经防灼处理。这种处理是在板纸生产过程的最后工序,即当纸坯通过末级烘缸前,以5%的磷酸氢二铵水溶液均匀喷洒在纸板上,再经烘干,含水率应保持在8%左右。
采用火柴梳自动连续机自动完成制梗和沾药头。用封皮涂磷分切机将印制好商标的封皮纸涂上磷层,经干燥塔烘干后,先纵向分切成条,再横向分切成片,以供包装之用。火柴梳和封皮汇合于装订机,火柴梳在机上裁切,封皮经过折叠后组合装订成册,即为成品。特殊火柴
抗风火柴
火柴火柴梗经过1.5%磷酸氢二铵处理后,又涂了一层石蜡,药头很粗大。它容易摩擦着火,火苗特别旺,即使在十级以上的大风中照样能着火,不会熄灭。