Сірник являє собою невелику паличку з дерева з затверділої сумішшю легкозаймистих хімікатів на одному кінці. При терті об бічну поверхню коробка, нагріваються обидві дотичні поверхні. Генерується досить тепла, щоб викликати невелике полум’я.
Вимоги до деревини
Деревина для виготовлення сірників має бути досить пориста, щоб увібрати в себе необхідну кількість хімікатів, і гнучка, щоб не ламатися при терті про коробок. При цьому вона повинна бути легкою в обробці. Цим умовам найбільше відповідає осика та біла сосна.
У Росії виробляються в основному осикові терткові безпечні сірники. Для їх займання потрібно покрита спеціальним складом хімічних речовин бічна поверхня коробка.
Процес виготовлення
Спочатку з деревини роблять заготовки – палички певної довжини і перетину. Далі так звану соломку вимочують у розчині фосфату амонію. Це роблять для запобігання тління після згоряння запальною головки, як називається головка сірника. Після просушування і шліфування заготовки встановлюються в матрицю транспортувального барабана, за допомогою якого виконуються всі наступні операції промислового виробництва.
Заготовки підігрівають і один кінець занурюють у парафін. При запаленні він забезпечить невелику додаткову кількість палива для горіння, щоб спалахнуло при терті полум’я було достатнім для спалаху сірника. Як тільки пари парафіну згорять, фосфат амонію, яким просякнута соломка, запобіжить подальше горіння. Зверху наноситься клейова суміш хімічного складу сірникової голівки.
Терткові сірники
Вони запалюються тільки при терті головки про спеціально призначену для запалювання бічну сторону коробка. Склад хімікатів залишається незмінним з часу винаходу шведських сірників в 1855 році: сірка, хлорат калію (бертолетова сіль KClO3), оксид марганцю (піролюзит) і дрібнодисперсний скляний порошок.
Це основні компоненти, що забезпечують горіння. Бертолетова сіль – окислювач, постачальник кисню, без якого полум’я швидко згасне. Піролюзит застосовують для невеликого зниження температури полум’я. Сірка легко запалюється і підтримує горіння. Скляний порошок додають для збільшення тертя.
Складу сірникової головки змінювався за цей час тільки в кількісному співвідношенні, переважно за рахунок додавання інертних матеріалів для контролю швидкості горіння: цинкові білила, хромпік. У суміш також входить тваринний клей, що скріплює всі компоненти. Іноді додають водорозчинні барвники.
Склад суміші на бічній стороні коробка: сульфід сурми і червоний фосфор, які також додані інертні речовини, щоб при запаленні одного сірника не спалахнув весь коробок. Це може бути той же порошок скла, гіпс, каолін, залізний сурик.
Хімічна реакція горіння
Умовно хімічну реакцію запалення сірники при терті про коробок можна виразити рівнянням
16KClO3 + 3Р4 С3 –> 16 Kcl + 9 SO2.
Основними хімічними елементами є бертолетова сіль, входить до складу сірникової головки, і червоний фосфор, при реакції виділяється сірчистий газ з характерним запахом.
А без коробка запалити?
При збігу деяких умов можна запалити сірник тертям об поверхню, не покриту спеціальним складом для коробка. Для цього застосовується інша хімія голівки сірника.
Бестерочные – так їх називають. Вони здатні загорятися при терті про будь-яку шорстку поверхню. Виробляються в США і Англії, в основному для армійських потреб, під назвою strike anywhere. З чого роблять сірники, які часто показують в американських фільмах, цікавить багатьох.
Запальна головка виготовляється з двох різних складів хімічних речовин і містить сесквисульфид фосфору P4S3 – нетоксична з’єднання з сіркою.
Безпосередньо на просочений парафіном соломку наносять клейову суміш сірки, бертолетової солі, каніфолі, трисульфида сурми, сесквисульфида фосфору і інертні і стабілізуючі компоненти.
Після просушування базового шару на запальну головку наносять верхній шар складу сірникової головки, що містить ті самі компоненти, але в інших пропорціях: більша кількість сесквисульфида фосфору, бертолетової солі, дрібнодисперсного скляного порошку.
При терті запальною головки під впливом нагрівання высокореактивный хімікат спалахує полум’ям блакитного кольору і запалює інші компоненти запальної головки.
Крім всім знайомих побутових (в пятисантиметровых коробках), випускаються сірники, призначені для конкретних цілей:
- камінні і газові – більшого розміру для зручності застосування;
- для розпалювання сигар і трубок;
- господарські – у великих упаковках;
- всепогодні – для любителів екстремальних видів відпочинку; спалахують навіть у самих несприятливих погодних умовах;
- сигнальні – горять яскравим, помітним здалеку полум’ям; до складу суміші сірникової головки додають магній.
