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背景

火柴是一根小木棍或纸板条，一端沉积有易燃化学品的固化混合物。当那一端被撞击在粗糙的表面上时，摩擦会产生足够的热量来点燃化学物质并产生小火焰。一些火柴，称为随处击打的火柴，可以通过在任何粗糙的表面上击打它们来点燃。其他火柴，称为安全火柴，只有在含有某些化学物质的特殊粗糙表面上撞击时才会点燃。

历史

第一次使用火柴是在公元 577 年中国北方一个城镇被围困期间。镇上的妇女使用涂有化学品混合物的木棍生火做饭和取暖，从而通过在两次使用之间灭火来节省有限的燃料。这种技术的细节随后被历史遗忘了。直到 1826 年，英格兰的约翰沃克才发明了第一只摩擦火柴。沃克的火柴是通过在一张涂有毛玻璃的折叠纸上画出火柴头来点燃的。他于 1827 年开始出售它们，但它们难以点亮并且没有成功。

1831年，法国的Charles Sauria发明了一种使用白磷的火柴。这些火柴是随处可见的火柴，更容易点燃。不幸的是，它们太容易点燃并引起了许多无意的火灾。白磷也被证明是剧毒的。火柴厂的工人吸入了白磷烟，经常会遭受可怕的下颌骨退化，称为“磷化下颌”。尽管存在这种健康危害，白磷仍继续用于任何地方的罢工比赛，直到 1900 年代初，当时美国和欧洲的政府行动迫使制造商改用无毒化学品。

1844 年，瑞典的 Gustaf Pasch 提议将一些火柴的燃烧成分放在一个单独的撞击面上，而不是将它们全部加入火柴头，作为防止意外点燃的额外预防措施。 1855 年，这个想法加上低反应性、无毒红磷的发现，促使瑞典的 JE Lundstrom 引入安全火柴。这两种类型今天仍在使用。

1892 年，约书亚·普西 (Joshua Pussey) 在美国获得了第一款火柴的专利。钻石火柴公司于 1894 年购买了这项专利的权利。起初，这些新火柴并没有被广泛接受，但是当一家酿酒公司购买了 1000 万支火柴宣传他们的产品，销售额猛增。

早期的火柴制造主要是手工操作。机械化慢慢接管了部分操作，直到 1888 年第一台自动火柴机由 Ebenezer Beecher 获得专利。 现代火柴制造是一个高度自动化的过程，使用连续运行的机器可以在八小时轮班中生产多达 1000 万根火柴只有几个人来监控操作。

原材料

用于制作火柴棒的木材必须具有足够的多孔性以吸收各种化学物质，并且必须足够坚硬以承受击打火柴时遇到的弯曲力。它们也应该是直纹的并且易于加工，这样它们就可以很容易地切成条状。白松和白杨是用于此目的的两种常见木材。

火柴棒成型后，将它们浸泡在磷酸铵中，磷酸铵是一种阻燃剂。这可以防止火柴熄灭后火柴棒冒烟。在制造过程中，火柴棍的末端会浸入热石蜡中。这提供了少量燃料，将火焰从尖端燃烧的化学物质转移到火柴棍本身。一旦石蜡燃烧殆尽，火柴棍中的磷酸铵会阻止进一步燃烧。

随地打火柴的头部由两部分组成，尖端和底部。尖端含有倍半硫化磷和氯酸钾的混合物。倍半硫化磷是一种高反应性、无毒的化学品，用于代替白磷。它很容易被粗糙表面的摩擦热点燃。氯酸钾提供燃烧所需的氧气。尖端还包含玻璃粉和其他惰性填充材料，以增加摩擦并控制燃烧速度。动物胶用于将化学品粘合在一起，并且可以在尖端添加少量氧化锌，使其呈白色。底座包含许多与尖端相同的材料，但含有较少量的三硫化二磷。它还含有硫、松香和少量石蜡以维持燃烧。可添加水溶性染料以赋予基料诸如红色或蓝色之类的颜色。

安全火柴的头部由单个部件组成。它们含有三硫化锑、氯酸钾、硫磺、玻璃粉、惰性填料和动物胶。它们还可以包括水溶性染料。三硫化锑不能被摩擦热点燃，即使在氯酸钾等氧化剂存在的情况下，它也需要另一个火源才能开始燃烧。该点火源来自撞击表面，该表面沉积在火柴盒的侧面或火柴盒的封底。打击面含有红磷、玻璃粉和粘合剂，如阿拉伯树胶或脲醛。当安全火柴与撞击表面摩擦时，摩擦会产生足够的热量，将微量红磷转化为白磷。这会立即与火柴头中的氯酸钾发生反应，产生足够的热量来点燃三硫化锑并开始燃烧。

火柴盒和火柴书由纸板制成。火柴簿中用来制作火柴的带鳍纸板条被称为梳子。

制造
过程

火柴分几个阶段制造。在木棍火柴的情况下，火柴棍首先被切割、准备并移动到存储区。当需要火柴棒时，将它们插入长穿孔带上的孔中。皮带将它们带过剩下的过程，在那里它们被浸入几个化学罐中，干燥，然后装在盒子里。火柴簿中使用的纸板棒火柴以类似的方式处理。

以下是制造木棍火柴的典型操作顺序：

切火柴

• 1 将白松木或白杨原木夹在剥皮机中并缓慢旋转，同时旋转刀片将树的外皮切掉。

• 2 然后将剥皮的原木切成约 1.6 英尺 (0.5 m) 长的短段。每个长度都被放置在削皮机中并旋转，同时锋利的扁平刀片从原木的外表面削下又长又薄的木板。该板材约 0.1 英寸（2.5 毫米）厚，称为单板。削皮刀片向内移向旋转原木的核心，直到只剩下一个小的圆形柱子。该柱被丢弃，可用作燃料或还原成木片用于制造纸张或刨花板。

  将剥皮的原木放入削皮机中，削出约 0.1 英寸（2.5 毫米）厚的板材，称为单板，从日志。单板进入切碎机，将其切成小块。将木棍浸泡在磷酸铵的稀溶液中并干燥，去除碎片和结晶溶液。火柴被倒入一个进料斗，将它们排成一排。当它们浸入一系列三个罐中时，穿孔传送带将它们倒置。火柴在包装前干燥 50-60 分钟。

• 3 将单板叠放并送入切碎机。切碎器有许多锋利的刀片，可以在一次冲程中切下堆叠，产生多达 1,000 根火柴棍。

处理火柴

• 4 将切好的火柴棍倒入一个装满磷酸铵稀溶液的大桶中。
• 5 浸泡几分钟后，将火柴棍从桶中取出并放入一个大的旋转滚筒中，如干衣机。滚筒内的翻滚作用使木棍变干，并起到抛光和清除任何碎片或结晶化学品的作用。
• 6 然后将干燥的木棍倒入料斗中，并通过金属管道吹到存储区。在某些操作中，棍棒被直接吹入配对设施，而不是去储存。

形成火柴头

• 7 木棍从存储区吹到传送带上，传送带将它们传送到长的、连续的、穿孔的钢带上的孔中。木棍被倒入几个 V 形进料斗，这些进料斗将它们与穿孔带上的孔对齐。柱塞将火柴棒推入缓慢移动的皮带宽度上的孔中。一条典型的皮带在其宽度上可能有 50-100 个间隔开的孔。任何没有牢牢固定在孔中的木棍都会落到皮带下方的捕获区域并被转移回进料斗。
• 8 穿孔带将火柴棍倒置，并将火柴棍的下部浸入热石蜡浴中。在它们从蜡中出来后，让这些棒干燥。
• 9 再往下走，火柴棒被放置在一个装有火柴头化学品液体溶液的托盘上。然后暂时升高托盘以将棒的末端浸入溶液中。同时涂覆数千支。当下一批木棍就位时，这个循环会重复。如果火柴是随处击打的那种，木棍会移到另一个装有尖端化学品溶液的托盘上，然后将火柴端浸入该托盘中，只是这次没那么深。这使得罢工任何地方都与他们特有的两色外观相匹配。
• 10 涂上火柴头后，必须非常缓慢地干燥火柴，否则它们将无法正常点燃。当火柴干燥 50-60 分钟时，皮带会上下循环几次。

包装比赛

• 11 火柴盒的内部和外部纸板在一个单独的区域被切割、印刷、折叠和粘合在一起。如果盒子要装有安全火柴，则用于引爆条的化学品与粘合剂混合并自动涂在盒子的外部。
• 12 当火柴变干后，传送带将它们移动到包装区，在那里多齿轮将完成的火柴从传送带上的孔中推出。火柴落入漏斗中，漏斗测量每个盒子的适当数量的火柴。火柴从料斗倾倒到纸板火柴盒的内部，这些纸板火柴盒沿着位于料斗下方的传送带移动。可以同时装满十个或更多的箱子。
• 13 火柴盒的外部沿着与第一条传送带平行的另一条传送带移动。两个传送带都暂时停止，填充的内部部分被推入外部部分。这种填充内部并将它们推入外部的循环以大约每秒一次的速率重复。
• 14 填满的火柴盒通过传送带移动到机器上，机器将它们分组并放置在瓦楞纸板箱中以便运输。

质量控制

火柴头每个部分的化学物质都经过精确称重和测量，以避免可能影响性能的火柴成分发生任何变化。操作员在制造的所有阶段不断监控操作并目视检查产品。除了外观检查和其他正常的质量控制程序外，匹配生产需要严格注意安全。考虑到随时可能有超过一百万根火柴附着在穿孔带上，这意味着必须保持工作环境中没有任何意外点火源。

未来

在过去的几十年里，美国的火柴使用量稳步下降。这种下降是由几个因素造成的：廉价的一次性打火机的可用性；公众减少使用烟草制品；以及燃气灶自动照明装置的开发。在出售的火柴中，书本火柴的销量远远超过木棍火柴，因为它们具有广告价值。在全球范围内，在可预见的未来，火柴的需求将继续增加，尽管它们的生产可能会跟随需求并迁移到其他国家/地区。