Skład zapałek: charakterystyka i funkcje części składowych, mechanizm zapłonu

W dzisiejszych czasach zapałki są bardzo zwykłym przedmiotem gospodarstwa domowego, który na pierwszy rzut oka nie budzi większego zainteresowania. Niemniej jednak, te cienkie drewniane patyczki mają cały zestaw właściwości, które czynią je skutecznymi i bezpiecznymi w użyciu. Skład meczów jest bardzo złożony i obejmuje wiele elementów, z których każdy spełnia inną funkcję.

Z czego wykonane są zapałki?

Mecz składa się z dwóch części:

• kija z drewna, zwanego inaczej słomą;
• głowica zapłonowa.

Ten ostatni działa tylko wtedy, gdy styka się ze specjalną warstwą zwaną mazią lub tarką. Nakłada się ją na boki pudełka i służy do podstawowego zapłonu zapałki. Skład chemiczny forniru jest bardzo złożony.

Słomę najczęściej wykonuje się z sosny lub osiki, ale można też stosować topolę, lipę i inne gatunki o podobnych właściwościach. Surowcem jest cienki pasek kory drzewnej (fornir).

Głowa jest najbardziej złożoną i wieloskładnikową częścią meczu. Jest to masa zapalająca przymocowana do końca słomki.

Jakie są właściwości meczu?

Oprócz dobrze znanej zdolności do zapalenia się w wyniku tarcia o pudełko, zapałki mają następujące właściwości

• węgiel drzewny z wypalonej części słomy nie tli się konieczny dla bezpieczeństwo pożarowe;
• płomień powstały na głowie nie jest od razu gaszony, lecz przechodzi do słomy;
• Żużel ze spalonej głowicy nie kruszy się;
• klej nie jest całkowicie zapalony (tylko w miejscu kontaktu z głową).

Wszystkie te warunki spełnia specjalny skład meczów. Co więcej, nawet najprostsza część, czyli słoma, jest impregnowana specjalnymi środkami chemicznymi.

Skład głowy meczu

w chwili obecnej istnieje wiele różnych formuł mas zapalających. W każdym meczu jednak w składzie głowy zawsze znajdują się następujące grupy substancji

• utleniacze - dają tlen, który napędza spalanie (bichromit lub chloran potasu, sól bertolińska, pirolusyt itp.);
• składniki palne - jako składniki mogą być stosowane różnorodne substancje (siarka, kleje organiczne pochodzenia roślinnego i zwierzęcego, związki fosforu;)
• Barwniki - nadające głowie określony kolor;
• Wypełniacze - zapobiegające szybkiemu spalaniu (tlenek żelaza, kruszone szkło);
• stabilizatory kwasowości - zapobiegają powstawaniu ubocznych reakcji chemicznych (węglan wapnia, tlenek cynku itp.).);
• Kleje - wiążą wszystkie elementy ze sobą i są również palne.

Niektóre z komponentów ściśle ze sobą współpracują, spełniając kilka funkcji jednocześnie. pirolusyt, na przykład, nie tylko służy jako źródło tlenu, ale także katalizuje rozkład soli bertoli, natomiast tlenek żelaza zapobiega wybuchowemu spalaniu i razem z nim nadaje głowicy charakterystyczny kolor (rdza).

Dlatego z gruntu błędne jest stwierdzenie, że kluczowym składnikiem w składzie zapałki jest siarka lub fosfor. Obecność substancji palnej, która może zostać zapalona przez tarcie, sama w sobie nie zapewni pożądanego efektu. Zapalenie się głowicy i rozprzestrzenienie się ognia do podstawy słomy to łańcuch procesów fizycznych i chemicznych.

Skład meczów zależy również od odmiany meczu. Na przykład, niektóre są w stanie zapalić się na każdej powierzchni, która zapewnia wystarczające tarcie, podczas gdy inne zapalają się tylko w kontakcie z odpowiednią mazią nałożoną na pudełko. Te ostatnie to tzw. zapałki bezpieczne, których główki nie zawierają podstawowej substancji palnej, jaką jest siarczek fosforu. Składnik ten występuje tylko w masie meczowej.

Słomka

Drewno słomy musi spełniać kilka wymogów:

• wysoka porowatość - zapewnia dobrą zdolność do absorbowania substancji chemicznych;
• sztywność - zapobiega wyginaniu się zapałki po uderzeniu w powierzchnię w celu zapalenia
• łatwe przetwarzanie.

Ta ostatnia jest niezbędna do łatwego manipulowania surowcem w celu wyprodukowania cienkich pasków o odpowiedniej wielkości.

Słomki wycięte z forniru drewnianego są impregnowane specjalnymi środkami przeciwoblodzeniowymi (kwas fosforowy, fosforan dwuamonowy), które podczas spalania tworzą film na powierzchni zapałki. Drewno w pobliżu głowicy zawiera parafinę, która przyczynia się do efektywnego rozprzestrzeniania się płomienia. Bez tego elementu zapałka zgasłaby prawie natychmiast po zapaleniu.

Masa topliwa

Skład masy do ucierania zależy również od rodzaju meczu i receptury konkretnego producenta. Najczęściej spotykany wzór odpowiada

• materiał łatwopalny - wykonany z czerwonego fosforu;
• pirolusyt - pełni te same funkcje co w głowie;
• węglan wapnia;
• słabe środki spalające (tlenek żelaza, kaolin, węglan wapnia, gips) - zapobiegają one zapaleniu się całej pasty
• chlorek antymonu;
• spoiwo (klej).

Czerwony fosfor odgrywa główną rolę w zapłonie. A niezbędne tarcie tworzy proszek szklany, który jest obecny w szpachli i głowicy, nadając ich powierzchniom chropowatość. Składnik ten ogranicza również rozprzestrzenianie się płomienia na okładziny.

Jak dochodzi do pożaru?

Zapłon zapałki nie zaczyna się wcale na główce, ale na specjalnej powierzchni pudełka. Jak wspomniano wyżej, czerwony fosfor jest odpowiedzialny za wywołanie iskry. Zamienia się w biały fosfor, substancję łatwo zapalającą się w kontakcie z tlenem, gdy głowica ociera się o kit. W ten sposób powstaje iskra, która zapala siarkę i sól bertholską w główce zapałki. Następnie zapalają się inne palne składniki.

Płomień na główce zapałki jest utrzymywany przy życiu przez utleniacze; jest on natychmiast gaszony przez substancje, które blokują jego rozprzestrzenianie się.