Производство спичек

В СССР в настоящее время самое высокое потребление спичек. Ежегодно выпускается 25 млрд. коробок спичек с условным наполнением 50 шт. в коробке, т. е. впускается 1200 млрд. спичек. Цифра, которую трудно себе представить! Если выложить спички в одну линию то она 1500 раз опояшет землю по экватору.

До появления спичек огонь получали механическим трением, или от зажигательных оптических линз, или с помощью вогнутых зеркал. Железо, кремень и трут для добывания огня были известны еще римлянам. В XVII веке появились первые фосфорные спички, в середине XIX века были построены первые спичечные фабрики. Но все они выпускали фосфорные спички, опасные в производстве, в перевозке и применении. В середине XIX века были изобретены безопасные спички. Поскольку это произошло в Швеции, их долго называли шведскими. Принципы, на которых было основано изготовление этих спичек, не меняются до сих пор.

В конце XIX — начале XX века были изобретены основные машины спичечного производства и главная из них — спичечный автомат. Началась эра массового промышленного производства спичек, что сделало их доступными для всех слоев населения как самое надежное, удобное и дешевое приспособление для добывания огня. Несмотря на известное распространение газовых и электрических зажигалок, спички и в обозримом будущем не потеряют своего значения.

У читателя возникнет, очевидно, вопрос, почему зажигается спичка. В этой книге нет возможности подробно рассказывать о сложной химии спичек. Расскажем только о реакции их зажигания.

Боковая поверхность коробки покрыта фосфорной массой. Чтобы головка спички зажглась при соприкосновении с этой поверхностью, требуются тепловая энергия и кислород. Теплота возникает как результат трения головки о боковую шероховатую поверхность коробки. Кислород поставляет входящее в состав головки спички окисляющее вещество, большей частью это хлорат калия, или, как его  еще называют, бертолетова  соль. При взрывоподобном сгорании головки пламя не может сохраниться достаточно продолжительное время. Поэтому зажигательная масса головки и намазка коробки содержат катализаторы, замедляющие выделение кислорода. В состав зажигательной массы входят также сера и клей. Сера горит при температуре около 620°С, много тепла выделяет при горении также и клей (его в зажигательной массе 5—10%). Этого тепла достаточно, чтобы парафин, находящийся на деревянном стержне спички (соломке), превратился в газ и горел, воспламеняя и деревянную соломку, т. е. парафин служит посредником между зажженной головкой спички и соломкой.

В состав зажигательной массы входят также наполнители (стекло, песок, мел и т. п.), которые делают ее пористой и увеличивают объем.

Температура горения головки в зависимости от содержания бертолетовой соли (49—50%) находится в. Пределах 1400—2000° С. Для связывания зажигательной массы и удержания ее на солодке используются клеи животного происхождения — мездровый, костный. Окраску головке придают входящие в ее состав красители.

При введении родамина головка будет красной, сажи — черной, каолина — белой, хризофенина — зеленой.

Спичечная промышленность выпускает специальные спички — влагостойкие для районов с повышенным содержанием влаги в воздухе (влажные тропики), охотничьи, зажигающиеся и горящие при сплошном потоке воды, и др. В первом случае в зажигательную массу добавляется немного синтетического клея (поливинилхлорида, поливинилацетата и т. п.). Во втором случае головка спички делается массивной, в 15—20 раз большей по объему, чем обычные спички.

Конструкция спичек читателю известна. Они состоят из собственно спичек и коробки. Известны и выпускаются коробки разных форматов: 4/4, 7/8, 3/4, 2/3, 5/8, 1/2. В коробке одного й того же формата может быть разное количество спичек или, как говорят спичечники, может быть разное наполнение коробки. Естественно» если в коробке больше спичек, то они тоньше, если меньше, то толще. Обычное наполнение спичечных коробок 50, 60 или 75 шт.

Выпускаются еще спички-книжечки, хозяйственные — с большим наполнением (до 250 шт. в одной коробке увеличенного формата), кабинетные — с длиной соломки до 100—110 мм, с соломкой из свитого картона в круглых коробках и т. д.

Основное сырье для спичек — древесина осины, поставляемой в кряжах. Кряжи раскраивают цепными или круглыми пилами на чураки длиной, соответствующей расстоянию между зажимными шайбами лущильного станка. Во многих случаях кряжи окаривают известными читателю способами. Если это не делается, то окорка совмещается с лущением. Далее чураки пропаривают в специальных бетонных камерах, загрузка и разгрузка которых механизированы. Температура в камерах 60—70° С. Зимой из-за необходимости оттаивания бревен продолжительность гидротермической обработки достигает 10 ч. В летнее время пропарку можно не производить.

Далее начинается производство спичечной соломки и коробок. Рассмотрим каждый из этих процессов. Поточная линия изготовления соломки начинается с лущильного станка, принципиально не отличающегося от-известного читателю станка аналогичного назначения в производстве фанеры. Отличие заключается в длине ножа—в производстве спичек она не более 900 мм (т. е. длина чурака должна быть меньше 850 мм), а также в толщине шпона (1,65—2,5 мм). Шпиндели имеют меняющуюся частоту вращения — при большом диаметре они меньше (70—130), по мере уменьшения диаметра они увеличиваются до 200—210 мин^—1. Загрузка станка чураком и извлечение из него карандаша производятся механизированно. Производительность лущильных станков большая — до 5—7 млн. соломок в час.

Затем шпон укладывается в стопы и подается в соломкорубильный станок. Были попытки изготовлять соломку непосредственно при сходе ленты шпона с лущильного станка или, минуя лущение, путем образования соломки на поверхности чурака. В силу технических трудностей на спичечных фабриках остался старый, проверенный способ производства соломки на специальных станках. Их устройство простое. Стопа шпона высотой 120—200 мм зажимается, и возвратно-поступательно движущийся нож, закрепленный в суппорте, отрезает полоски шириной равной толщине шпона (спички, как правило, имеют квадратное сечение). По длине полоска разрезается специальными резачками, закрепленными в том же суппорте,  что и нож, движущийся вместе с ним. Расстояние между резачками равно длине соломки. Обычно соломкорубильные станки делают 200—300 резов в минуту. Стопа шпона подается непрерывно.

После рубительного станка соломка подается на устройство для ее сортировки, где некондиционная соломка отделяется. Далее спичечная соломка подается в пропиточную установку, где пропитывается противотлеющим раствором. Читатель, очевидно, заметил, что обычная, непропитанная, древесина после гашения пламени, как правило тлеет. Спичка же при гашении пламени не тлеет. Это весьма важное свойство спичек, непосредственно связанное с пожарной безопасностью. Благодаря пропитке соломки водными растворами солей фосфорной кислоты сгорают только летучие вещества, а остов из углеводорода (черного цвета) остается, сохраняя приблизительную форму спичечной соломки.

После пропитки соломка «отлеживается», в это время с нее стекает излишний раствор. При необходимости соломку окрашивают или, наоборот, обесцвечивают. Чаще всего окраску или обесцвечивание совмещают с пропиткой. Обе эти операции связаны только с эстетикой спичек и на их эксплуатационные свойства не влияют.

После пропитки соломку сушат в специальных аппаратах непрерывного действия. При сушке древесина не должна менять свой цвет. Влажность соломки должна быть равномерной (6—8%). Сушильный аппарат — конвекционного типа. Соломка размещается на движущемся сетчатом транспортере, навстречу движения соломки подается горячий воздух температурой 80—100° С. Равномерность толщины слоя поддерживается выравнивающими валиками.

По выходе из сушилки соломка подается в шлифовальный барабан, где она освобождается от свободных волокон и заусенцев и ей несколько закругляют ребра. В барабан обычно добавляют немного Парафина, чтобы соломка лучше пересыпалась при его вращении. Шлифуются соломки за счет трения друг о друга и о стенки барабана. Сразу же за барабаном соломка сортируется на ситовой вибрационной машине, где отделяются мусор, поврежденная или сломанная соломка. Затем она подается на главный агрегат спичечной промышленности — автомат.

Спичечные автоматы определяют производительность спичечных фабрик. На них выполняется операция по формированию на конце соломки спичечной головки, что завершает изготовление собственно спички. Следует отметить, что спичечные автоматы — очень сложные и дорогие агрегаты. Обслуживают их рабочие самой высокой квалификации. Сложность их устройства связана с выполняемыми ими функциями. Читатель может представить себе этот агрегат, если узнает, что производительность его до 2 млн. спичек в час, а ведь для формирования головки каждой спички нужно выполнить ряд операций.

Итак, изготовленная соломка из беспорядочного состояния ориентируется, укладывается в лотки и подается на автомат. Соломка набивается в отверстия стальной планки, несущей ее до завершения формирования головки. Таких отверстий в одной планке до 800 шт. Точность их диаметра и межцентрового расстояния обеспечивается самая высокая. Планки продвигаются, проталкивая друг друга и составляя таким образом непрерывно движущийся транспортер. Для выполнения каких-либо операций часть планок на время останавливается. Планки изготовляются из специальной огнестойкой стали. На одном автомате имеется до 3000—3500 планок.

Находящаяся в отверстиях планок соломка проходит над макальным устройством, где на нее наносится головка, которая затем высушивается по мере продвижения планок.

После завершения сушки головки спички готовы и выталкиваются из наборных планок в кассеты или непосредственно в подаваемые к автомату спичечные коробки. Последний вариант предпочтительней, но устройство автомата тогда еще больше усложняется. Изготовление подобных конструкций под силу лишь самому квалифицированному машиностроительному заводу. Для сведения читателя укажем еще габарит спичечного автомата: длина до 17 м, высота 5—5,5 м, ширина (соответственно — длина планок) до 5 м. Масса его 30 т.

Большая часть спичек выпускается в коробках из шпона. Их изготовление начинается на лущильных станках, к которым подаются чураки, подготовленные таким же образом, как и чураки для лущения соломочного шпона. Отличие лущильных станков для коробочного шпона заключается в изготовлении более тонкого шпона (0,5—1 мм). Шпон, разделенный уже при лущении на узкие полосы, укладывается в стопы на стол делительного станка, где гильотинным ножом разделяется на заготовки для коробок (наружных и внутренних). Заготовки подаются на коробкоклеильные машины. Следует заметить, что при лущении на коробочный шпон наносятся надрезы, по которым коробка будет складываться. Наружные и внутренние коробки производятся на разных машинах, на которых сырой шпон складывается в коробку и обклеивается бумагой. Во внутреннюю коробку вклеивается заранее заготовленное донышко из шпона или картона. Производительность этих машин, несмотря на сложность кинематики, высокая, 120—140 шт/мин. Бумага наклеивается клейстером. Изготовленные коробки подаются на транспортер, который перемещает их через сушилку, где высыхают шпон и клеевой слой.

Автор должен заметить, что работа спичечных автоматов, коробко-клеильных и сборочно-этикетировочных машин производит сильное впечатление, вызывая глубокое уважение к конструкторам, изготовителям, эксплуатационникам, наладчикам. Это самые сложные в деревообработке рабочие машины.

При изготовлении коробок из картона на спичечной фабрике имеются машины, высекающие из него заготовки и склеивающие внутренние и наружные коробки клеями-расплавами. Производительность этих машин выше, чем у машин для склеивания коробок из шпона,— до 1000 шт/мин. Этикетки на эти коробки не наклеиваются: необходимая картинка и информация печатаются -непосредственно на картоне. Естественно, сушка коробок тоже не нужна. Учитывая отсутствие операций, связанных с лущением и делением шпона, производительность труда при производстве спичек в картонных коробках резко возрастает. Поэтому можно  ожидать, что в ближайшем будущем спички будут выпускаться только в картонных коробках.

Подготовленные коробки на специальных, отдельно стоящих или встроенных в спичечный автомат машинах наполняются спичками, боковые стороны намазываются фосфорной намазкой и укладываются в ящики для отправки в магазины или на склады. Упаковка спичек — ответственная операция, так как необходимы предосторожности для обеспечения пожаробезопасности. Безопасность обеспечивается благодаря бумажной упаковке спичек в пачки по 10—12 коробок или прокладыванием между рядами спичек слоев бумаги. Перевозка спичек и их хранение производятся также с известными предосторожностями.

Кратко изложив технологию производства-спичек, автор надеется, что читатель достаточно ознакомился с ее особенностями и убедился в высокой автоматизации и химизации этой отрасли. Специалисты-спичечники подготавливаются в профессионально-технических училищах и техникумах.