安全火柴

發展歷程

《資治通鑒》中記載：“陳宣帝太建九年，齊后妃貧苦，至以賣燭為業。”元末明初學者陶宗儀的《輟耕錄》中的《發燭》條說：“杭人削松木為小片，其薄如紙，熔硫磺涂木片頂端分許，名曰發燭，又曰粹兒，蓋以發火及代燈燭用也。史載周建德六年，齊后妃貧者以發燭為生，豈即杭人之所制矣。”文中的發燭就是原始的火柴。

北宋人陶谷的《清異錄》說：“夜有急，苦于作燈之緩。有智者，批杉條染硫磺，置之待用，一與火遇，得焰穗然。既神之，呼引光奴。今遂有貨者，易名火寸。”這是說當時民間百姓非常流行用一種涂上硫磺的杉木條引火，這也說明了原始的火柴，應該是在《清異錄》成書年代之前就已經發明，也就是公元950年前。據一則重要史料記載：“漢淮南王招致方術之士，延八公等撰《鴻寶萬畢方》，法燭是其一也，余非民所急，故不行于世，然則法燭之起，自劉安始也。”這里的法燭就是后來說的發燭，都是火柴的前身。按照高承的記述，我們可得知，原始的火柴是在公元2世紀，由早期的煉丹家所發明的。我們也知道硫磺是煉丹家的主要藥物，所以說他們發明原始火柴更加合理。

但根據記載當前認為最早的火柴是在公元577年發明的，當時是南北朝時期，戰事四起，北齊腹背受敵，物資短缺，尤其是缺少火種，做飯都成問題。當時后妃和一班宮女將硫磺沾在小木棒上，借助于火種或火刀火石，能很方便地把“陰火”引發為“陽火”。這可視為當前記載中原始的火柴。到了南宋時期，杭州的大小街道上，已經到處都有出售火柴的小販。陶宗儀《輟耕錄》載：“杭人削松木為小片，其薄如紙，鎔磺涂木片頂分許，名曰發燭，又曰焠兒。蓋以發火及代燭也”。950年前后，陶谷在《清異錄》一書中提到，夜里有急事而又要花不少時間做燈。有一位聰明人用松木條浸染硫磺，貯存起來備用。與火一接觸，就會燃燒起來。可得小火焰如同谷穗。這種神奇之物，當時稱為引光奴。后來，它成為商品時，便更名為火寸條。可說這已經是早期的火柴了，但當時朝廷沒有注意和重視。

在歐洲，火柴出現于古羅馬時期。當時一些小販，將木柴浸泡在硫磺中出售。這種被浸泡在硫磺中的木柴本身并不起火，而是可以用來引火。人們用鐵塊撞擊火石，讓濺出的火星落在這些木柴上，就能獲得火種。到了中世紀時期，歐洲人又用蘆葦取代了木柴，成為引火的材料。歐洲最早的火柴也是用硫磺制成的，許多研究者認為，這項發明很可能是由歐洲旅游者直接從中國帶回的。馬可波羅時期，中國早期的火柴技術傳入歐洲，后來歐洲人就在這個基礎上不斷改進一度被中國人稱為“洋火”的火柴。

1669年，德國人H.布蘭德提煉出了黃磷。人們利用黃磷極易氧化發火這一特性，在小木棒一端沾上硫磺，然后再沾黃磷而發光。

1805年，法國人錢斯爾將氯酸鉀和糖用樹膠粘在小木棒上，浸沾硫酸而發火。

1816年，法國巴黎的F.德魯森制成了黃磷火柴，1828年，英國倫敦的S. 瓊斯制成了普魯米辛火柴，接著巴黎人G. E. 梅凱爾和奧地利人J.西格爾等人發明了無磷火柴。為了增加火柴的穩定性和易燃性，法國人C.索利亞利用白磷和黃磷作為配方，于1831年革新了火柴配方的設計。

“洋火”借著摩擦生火，而發明這種火柴的人是英國的沃克，他在1826年利用樹膠和水制成了膏狀的硫化銻和氯化鉀，涂在火柴梗上并夾在砂紙上拉動便產生火。他把氯酸鉀和三硫化銻用樹膠粘在小木棒端部作藥頭，裝在盒內，盒側面粘有砂紙。手持小木棒將藥頭在砂紙上用力擦劃，能發火燃燒。這是最早具有實用價值的火柴。

1830年，法國的索利亞和德國的坎默洛對火柴進行了革新，用黃磷、硫磺和氯酸鉀混合原料制成現代的火柴。1831年，法國人C.索里亞以黃磷代替三硫化銻摻入藥頭中，制成黃磷火柴。這種火柴使用方便，但發火太靈敏，容易引起火災，而且在制造和使用過程中，因黃磷有劇毒，嚴重危害人們的健康。

1845年，奧地利化學家A.施勒特爾研制出赤磷（也稱紅磷），它是黃磷的同素異形體，采用赤磷作為火柴頭，性能比較穩定，且無毒。1855年，瑞典人J.E.倫德斯特倫創制出一種新型火柴，它是將氯酸鉀和硫磺等混合物粘在火柴梗上，而將赤磷藥料涂在火柴盒側面。使用時，將火柴藥頭在磷層上輕輕擦劃，即能發火。由于把強氧化劑和強還原劑分開，大大增強了生產和使用中的安全性，稱之為安全火柴，應用廣泛。

1898年，法國人H.塞弗納和E.D.卡昂以三硫化四磷取代黃磷制成火柴，稱為硫化磷火柴。這種火柴與黃磷火柴一樣隨處可以擦燃而沒有黃磷的毒性，但仍不如安全火柴安全。19世紀末，發現利用白磷做火柴的工廠工人，易罹患一種磷毒性頜疽癥的疾病，1898年，法國政府火柴專賣公司提出了三硫化二磷用于火柴制作的專利后，白磷火柴被視為一種違法的產品。

二十世紀初，現代火柴傳入中國，被稱為洋火、番火等。例如臺灣話仍稱「番仔火」。

制造方法

通常制法：一方面采用易燃的木材做成小棒（稱火柴梗），在其一端蘸以蠟油和含氯酸鉀的藥料（稱火柴頭），制成火柴；另一方面在包裝盒上涂以含赤磷,白磷的磷面。使用時，將火柴在磷面上擦劃，即能引燃，極為方便。

分類：火柴可分為日用安全火柴、普通火柴、高檔火柴和各種各樣的特種火柴。

制造工藝的一般過程主要有：鋸木、剝樹皮、旋片、切梗、烘干；篩選、理梗、排梗、沾油、藥漿調制、沾藥、烘干、卸梗、旋盒片、切盒片、糊盒、烘干；套盒（紙盒為：印刷、壓痕、分切、糊盒、套盒）、裝盒、磷漿調制、刷磷、包封、裝箱。

火柴設備品種、型號繁多，大體分六大類：（1）原木分解設備；（2）梗枝制造設備；（3）梗枝處理設備；（4）火柴（頭梗）制造設備；（5）盒子制造設備；（6）火柴包裝設備。

發火原理

火柴有摩擦火柴（又稱硫化磷火柴）與安全火柴之分，其發火原理不盡相同。

摩擦火柴藥頭的主要成分是氯酸鉀和三硫化四磷，稍在粗糙表面摩擦、產生的熱足以使這兩種物質起化學反應而發火。

安全火柴藥頭中以硫磺取代三硫化四磷。一般的摩擦熱不足以使藥頭起反應，只有在火柴盒側面的磷層上擦劃時，摩擦熱先使硫與氯酸鉀發生反應，放出較多的熱能，促使藥頭中的化學物質產生反應而發火。它的反應過程如下：

2KClO3 3S──→2KCl 3SO2 1137kJ

上述化學反應過于劇烈，發火太猛，不利于使用。為了控制發火速度，藥頭中還需加入一些石英粉等填充劑，使藥頭發火緩和、穩定；此外，還加入重鉻酸鉀和顏料等，以改善抗潮性能和外觀。若以淀粉、蟲膠等代替硫磺并加入一些香料，便制成無硫芳香火柴，燃燒時不產生刺激性氣體SO2，且能散發香味，使人感到舒適。  

火柴分類

日用火柴

日用火柴又稱普通火柴 ，按包裝外形和所用原料有木梗火柴、蠟紙梗火柴和書式火柴3種。

①木梗火柴：用質地比較松軟的木材制成方形截面的火柴梗，梗端沾上石蠟和藥漿，干燥后裝于木片或紙板制成的小盒中，盒側面涂以磷層。為最普通的火柴。

②蠟紙梗火柴：簡稱蠟梗火柴。用薄紙浸以熔融的石蠟后擠縮成截面為圓形或方形的長梗條，再經切斷制成火柴梗。適合于缺乏木材的地區。因梗枝含蠟量大，引燃性能比較好，燃燒時間也比同樣規格的木梗長2～3倍，適用于航海、漁獵、勘探等野外作業的環境。但是石蠟在較高溫度下易軟化，使梗枝的剛度降低，影響使用，故不適用于熱帶地區。

③書式火柴：因其包裝外形扁薄且似書冊而得名。其梗枝是用木片或紙板沖切而成，每10支或15支為一組，一端基部相連，呈梳齒狀，梗尖一端沾石蠟及藥漿。制成火柴后，用卡紙封面裝訂成冊。磷層涂刷于封面裝訂處。使用時逐根撕下擦劃。這種火柴外形美觀、攜帶方便。

特種火柴

特種火柴 采用特種的藥頭配方，以產生不同的特殊功能。主要有下列5種：

①抗風防水火柴：藥頭中含有比普通火柴多15%左右的氧化劑，發火性能較強；表面沾有一層防潮薄膜，可防止受潮；藥頭粗而長，直徑約5mm，長度為30mm。擦燃后以每秒4～6mm的速度燃燒，能均勻地持續燃燒5～7秒鐘。這種特性使它能抗強風，不怕雨淋，適合于地質、水文、氣象、航海、漁獵等野外作業人員使用。

②高溫火柴：藥頭分內外兩層。內層是抗風防水火柴的藥料；外層采用四氧化三鐵和鋁、鎂粉等原料，用硝化纖維溶液粘合而成。大小規格與抗風防水火柴相似。燃燒時能產生1200℃以上的高溫，可供引燃熔接劑之用，故又稱焊接火柴。

③信號火柴：又稱信號筒。筒身直徑2.5～3cm，長16～38cm。磷層涂在筒蓋端部。藥料中摻入硝酸鍶或硝酸鋇、堿式碳酸銅等物料，燃燒后能分別發出紅、藍、白等不同顏色的持續火光，照度達80～800支燭光，可供鐵路車輛或航海船舶夜間信號聯絡之用。

④多次燃燒火柴：能反復發火，多次燃燒。這種火柴不用木梗，而由氯酸鉀、硫磺、二醋酸纖維、多聚甲醛及填充劑等化學品經與丙酮混合后壓制成直徑為2～5mm的棒形火柴，稱為火柴芯（無火柴梗和藥頭之分），以它在磷層上擦劃即可發火。由于二醋酸纖維的阻燃作用，控制了發火物質的燃燒，不至于使整根火柴一次燃燒完，達到多次使用的目的。已研制成能反復擦燃 600次以上的火柴。

⑤感光火柴：燃燒時發光，照亮物體后能使照像膠片感光。可代替閃光燈供攝影用。

優缺點

早期火柴的缺點：

早期生產的火柴有兩個非常致命的缺點：（1）白磷是非常稀少及遇熱容易自燃，非常危險；（2）白磷是有毒的，造火柴的工人一不小心就會中毒身亡。在1852年經過瑞典人距塔斯脫倫姆的改進，發明了安全火柴。以磷和硫化合物為發火物，必須在涂上紅磷的匣子上摩擦才能生火，安全程度提高。但在安全火柴發明之前，人們可是經歷了一代代不停的探索。

安全火柴的優點：

安全火柴中的成分分別是：火柴頭主要由氧化劑（KClO3）、易燃物（如硫等）和粘合劑等組成。火柴盒側面主要由紅磷、三硫化二銻、粘合劑組成。當劃火柴時，火柴頭和火柴盒側面摩擦發熱，放出的熱量使KClO3分解，產生少量氧氣，使紅磷發火，從而引起火柴頭上易燃物（如硫）燃燒，這樣火柴便劃著了。

安全火柴的優點在于把紅磷與氧化劑分開，不僅較為安全，而且所用化學物質無毒性。所以也被稱為安全火柴。火柴頭上主要含有氯酸鉀、二氧化錳、硫磺和玻璃粉等。火柴桿上涂有少量的石蠟。火柴盒兩邊的摩擦層是由紅磷和玻璃粉調和而成的。火柴著火的主要過程是：（l）火柴頭在火柴盒上劃動時，產生的熱量使磷燃燒；（2）磷燃燒放出的熱量使氯酸鉀分解；（3）氯酸鉀分解放出的氧氣與硫反應；（4）硫與氧氣反應放出的熱量引燃石蠟，最終使火柴桿著火。

特殊火柴

抗風火柴

火柴梗經過1.5%磷酸氫二銨處理后，又涂了一層石蠟，藥頭很粗大。它容易摩擦著火，火苗特別旺，即使在十級以上的大風中照樣能著火，不會熄滅。

抗潮火柴

普通火柴，遇到潮濕，就沒法點燃。原來它是用動物膠做粘和劑的，防水性能很差。出現的這種“抗潮火柴”，它的發火藥同普通火柴一樣，但是用乙烯、丙烯酸等防水性能很好的合成樹脂做粘和劑，外面涂上一層軟質的防水膜， 能夠防水耐濕，又被稱為“防潮火柴”

紙梗火柴

用普通的紙張浸在高熔點的石蠟或脂肪酸中，采用特殊的工藝壓制成梗子，然后蘸上藥頭，“紙梗火柴”就做成了。

塑料梗火柴

用塑料做成火柴梗，再蘸上藥頭。“紙梗火柴”和“塑料梗火柴”能節約大量木材，燃燒時間也長些。

玩具火柴

火柴棒端用硝酸鍶、硝酸鋇做藥頭，點燃時會迸發出紅色和綠色的火花，仿佛焰火那樣。

無硫芳香火柴

它點燃時不會產生有害人體的二氧化硫氣體，卻會散發出令人歡快的香味。原來，火柴梗用一些香精、玫瑰油、檀香油等浸泡或熏蒸過，點燃以后，香料揮發，滿室馨香。

高溫火柴

它一經點燃以后，很快就會產生1200°C以上的高溫。在沒有電源的地方，人們就用它來焊接電線、水壺、搪瓷盆等。為什么它有如此神奇的力量呢？原來它是用四氧化三鐵、鋁粉和鎂粉等混合劑做藥頭，用硝化纖維做粘和劑。

電焊火柴

可以燃燒一兩個小時，熾熱的火焰，能代替電焊。

信號火柴

它長38厘米，用7層紙卷成，藥頭占全長的1/3。這種火柴象根棍棒，點燃以后，擎在手中，火光熊熊，宛如一支燃燒的火炬，散發出紅色、蘭色或白色的火焰，可以持續照亮十幾分鐘，在風雨中也不會熄滅。它亮度特別大，能幫助遇難的火車、輪船發出求救的信號。

多次點燃火柴

它有內外兩層，內層十發火藥料，由氯酸鉀、膠粘劑等合成；外層是可燃性藥物，由聚乙醛、硝化纖維和安息香酸等組成。火柴梗上纏饒著一層玻璃紙，阻止火焰擴展。劃擦火柴后，外層藥物燃燒速度快，火柴熄滅后，內層藥 物涂層便露在外面。它能多次劃燃使用。

永久火柴

它是由奧地利工程師 裴迪南·尼赫 發明的火柴，它的制法、和所用的化學制劑，還是個商業秘密呢。這種火柴外表與普通火柴沒有什么差別，只是外層涂了一層特殊的化學混合制劑，因此一根能擦上600次，而且不會受潮。

相關知識

火柴的工業史

火柴工業開創于歐洲。1833年，世界上第一家火柴廠建立于瑞典卡爾馬省的貝里亞城。

1865年，火柴開始輸入中國，當時稱之為“洋火”或“自來火”。

中國的第一家火柴廠是衛省軒于1879年在廣東省佛山縣創辦的巧明火柴廠。到1900年，中國共開設了19家火柴廠。1921年，劉鴻生在蘇州創辦鴻生火柴廠，改進了火柴配方，改善了生產管理，生產出質優價廉的“美麗”牌火柴。劉鴻生于1930年又創建了上海大中華火柴公司。1949年后，中國火柴生產逐步實現了機械化和半自動化。1967年，第一臺火柴自動連續機試制成功。1982年在濟南火柴廠建成了中國第一條連續生產線。

2012年9月6日，河北泊頭火柴有限公司將舉行資產處置拍賣會，最后一批設備被拍賣，這標志著亞洲最大的火柴生產廠家徹底走進歷史。河北泊頭火柴有限公司前身為泊鎮永華火柴股份有限公司，始建于1912年，時任民國代總統的馮國璋以四萬元現洋入股公司，改寫了國人依賴“洋火”的歷史，建國后一度成為中國乃至亞洲最大的火柴生產廠家。當地文物部門對“泊頭火柴”的主要火柴生產設備進行了保護，并將設立專門的展館進行展示。

制造工藝

火柴的制造工藝因品種而異

木梗火柴制造 大體可分為梗子制造、梗子處理、火柴藥頭制造、盒子制造、包裝及刷磷5個部分（見圖）。

①梗子制造：制作火柴梗應選用質地疏松、紋理順直、易燃、無異味的木料。常用的樹種是楊科或椴科，也可用松類或云杉。松類木料需經蒸煮以除去所含松脂。

選材后，將原木鋸截成段，剝去樹皮，旋削成厚薄均勻的連續梗片。梗片再分切成一定規格的梗枝。

②梗子處理：將梗子用濃度1%左右的磷酸或磷酸銨溶液浸淋，稱為防灼處理，可避免火柴燃燒后的余燼掉落。經瀝干除去表面水分后，送往烘梗機中烘干，使梗桿含水率降到6～8%。梗枝烘干后，經過選梗機篩選，除去斷殘枝和長條、寬片，選出符合規格的梗枝。

③火柴藥頭制造：合格的梗枝經風力管道或傳送帶送到火柴自動連續機，自動進行理梗、上梗、沾蠟、沾藥、烘干和卸梗等多道工藝，即完成火柴的制作。

④火柴盒制造：火柴盒分為紙盒和木盒兩種。紙盒采用厚度為0.4mm、定量為300g/m2的卷筒板紙或平板紙為原料。分紙機將原卷筒板紙分切成不同的寬度，以適應外盒或內盒的制作需要。內外盒分別制好后，進行套盒，成為一整體。木盒選用材質較好無疤節的木段，在旋盒片機上旋出帶有劃痕的內盒片或外盒片，再分別切成盒條，經糊盒機糊制，烘干后套盒、貼標。

⑤包裝與刷磷：火柴與火柴盒在包裝工序匯合。裝盒機將火柴按規定的支數整齊地裝入盒內，隨后，刷磷機在盒子側面刷上磷漿。另有一種磷面是在印刷商標時印到盒片側面上的，稱為“印刷磷面”。磷漿主要成分是赤磷和粘合劑。傳統的粘合劑是皮膠，亦使用合成粘合劑。經烘干后，包封機將每10盒火柴封成小包，裝入箱內（小箱100包，稱為“件”；大箱200包，稱為“雙件”），即為成品。

蠟梗火柴制造 蠟梗的制造有兩種方式：一種是拉模成型，另一種是擠壓成型。都要經過原紙分切、浸蠟、成型、冷卻和切斷等工藝過程。它采用定量40～45g/m2的卷筒有光紙為原料，分切成寬度為20～25mm的盤紙，通過成型模或成型輪在溫度為 120℃左右的熔化石蠟中形成圓形或方形截面的梗條，經涼水或冷風冷卻定型后切斷成梗枝。蠟梗的規格一般為長28～38mm，圓梗直徑1.5mm，方梗截面為1.6×1.6mm。

火柴藥頭的制造與木梗火柴的一樣，經過理梗進入普遍的火柴連續機上梗、沾藥，制成火柴。但在沾藥前不需沾蠟。蠟梗與藥頭的結合牢度較差，沾藥漿前需先經預處理，去掉梗枝端部（沾藥處）表面的蠟層，并略使紙層松散，以增加藥頭與梗子的粘結力；藥頭的干燥是在較低的溫度（20～40℃）下進行，以免梗中石蠟熔化。

紙梗書式火柴制造 分為制梗（一般稱火柴梳）、制封皮和裝訂 3部分。為防止紙梗燃燒熄滅后的殘枝陰燃，制梗用板紙需經防灼處理。這種處理是在板紙生產過程的最后工序，即當紙坯通過末級烘缸前，以5%的磷酸氫二銨水溶液均勻噴灑在紙板上，再經烘干，含水率應保持在8%左右。

采用火柴梳自動連續機（CM機）自動完成制梗和沾藥頭。用封皮涂磷分切機（PM機）將印制好商標的封皮紙涂上磷層，經干燥塔烘干后，先縱向分切成條，再橫向分切成片，以供包裝之用。火柴梳和封皮匯合于裝訂機（AM機），火柴梳在機上裁切，封皮經過折疊后組合裝訂成冊，即為成品。

現代很少看見

從附加商業利益來說，世界上有18.8億的煙民，對于這么大的一個群體來說“火”的需求是非常龐大的，而打火機作為一種實用的廣告媒體，其作用是不言而喻。

煙民隨時要用“火”。由于現代工具的發展，對于常用“火”的煙民來說，打火機的生產量很大，如今更容易買到打火機。

打火機對于煙民來說，使用起來更合適。但打火機致命的缺點是不耐保存。打火機里面的氣體易蒸發，放上數月或一年半載里面的氣體多蒸發盡了，自然也打不著火了。而火柴耐于存放，放個十幾年仍然同新的一樣使用。不是煙民的人不常用火，一般將耐存儲的火柴存放起來，很長時間才偶爾點一下東西。

簡單說就是火柴耐放，主要是儲存起來偶爾使用的，而打火機是煙民和一些人時刻使用的。因此我們時刻見到的是打火機而不是存儲起來偶爾使用的火柴。