[科普中国]-火柴

火柴是根据物体摩擦生热的原理，利用强氧化剂和还原剂的化学活性，制造出的一种能摩擦发火的取火工具。

十八世纪的下半叶主要是利用黄磷为发火剂。由于黄磷有毒，后来又逐渐为硫化磷火柴取代。后者虽然无毒，但随时都有自燃的可能， 很不安全。1855年，世界上在瑞典建立的火柴厂研制成功安全火柴，逐渐为世界各国所采用。

当今火柴盒的侧面涂有红磷（发火剂），三硫化二锑（Sb2S3，易燃物）和玻璃粉；火柴头上的物质一般是KClO3、MnO2（氧化剂）和S（易燃物）等。当两面者摩擦时，因摩擦产生的热使与KClO3等接触的红磷发火并引起火柴头上的易燃物燃烧，从而使火柴杆着火。安全火柴的优点是红磷没有毒性，并且它和氧化剂分别粘附在火柴盒侧面和火柴杆上，不用时二者不接触。所以叫安全火柴。

简介火柴的发展《资治通鉴》中记载：“陈宣帝太建九年，齐后妃贫苦，至以卖烛为业。”元末明初学者陶宗仪的《辍耕录》中的《发烛》条说：“杭人削松木为小片，其薄如纸，熔硫磺涂木片顶端分许，名曰发烛，又曰粹儿，盖以发火及代灯烛用也。史载周建德六年，齐后妃贫者以发烛为生，岂即杭人之所制矣。”文中的发烛就是原始的火柴。

北宋人陶谷的《清异录》说：“夜有急，苦于作灯之缓。有智者，批杉条染硫磺，置之待用，一与火遇，得焰穗然。既神之，呼引光奴。今遂有货者，易名火寸。”这是说当时民间百姓非常流行用一种涂上硫磺的杉木条引火，这也说明了原始的火柴，应该是在《清异录》成书年代之前就已经发明，也就是公元950年前。据一则重要史料记载：“汉淮南王招致方术之士，延八公等撰《鸿宝万毕方》，法烛是其一也，余非民所急，故不行于世，然则法烛之起，自刘安始也。”这里的法烛就是后来说的发烛，都是火柴的前身。按照高承的记述，我们可得知，原始的火柴是在公元2世纪，由早期的炼丹家所发明的。我们也知道硫磺是炼丹家的主要药物，所以说他们发明原始火柴更加合理。

但根据记载当前认为最早的火柴是在公元577年发明的，当时是南北朝时期，战事四起，北齐腹背受敌，物资短缺，尤其是缺少火种，做饭都成问题。当时后妃和一班宫女将硫磺沾在小木棒上，借助于火种或火刀火石，能很方便地把“阴火”引发为“阳火”。这可视为当前记载中原始的火柴。到了南宋时期，杭州的大小街道上，已经到处都有出售火柴的小贩。陶宗仪《辍耕录》载：“杭人削松木为小片，其薄如纸，鎔磺涂木片顶分许，名曰发烛，又曰焠儿。盖以发火及代烛也”。950年前后，陶谷在《清异录》一书中提到，夜里有急事而又要花不少时间做灯。有一位聪明人用松木条浸染硫磺，贮存起来备用。与火一接触，就会燃烧起来。可得小火焰如同谷穗。这种神奇之物，当时称为引光奴。后来，它成为商品时，便更名为火寸条。可说这已经是早期的火柴了，但当时朝廷没有注意和重视。

在欧洲，火柴出现于古罗马时期。当时一些小贩，将木柴浸泡在硫磺中出售。这种被浸泡在硫磺中的木柴本身并不起火，而是可以用来引火。人们用铁块撞击火石，让溅出的火星落在这些木柴上，就能获得火种。到了中世纪时期，欧洲人又用芦苇取代了木柴，成为引火的材料。欧洲最早的火柴也是用硫磺制成的，许多研究者认为，这项发明很可能是由欧洲旅游者直接从中国带回的。马可波罗时期，中国早期的火柴技术传入欧洲，后来欧洲人就在这个基础上不断改进一度被中国人称为“洋火”的火柴。

1669年，德国人H.布兰德提炼出了黄磷。人们利用黄磷极易氧化发火这一特性，在小木棒一端沾上硫磺，然后再沾黄磷而发光。

1805年，法国人钱斯尔将氯酸钾和糖用树胶粘在小木棒上，浸沾硫酸而发火。

1816年，法国巴黎的F.德鲁森制成了黄磷火柴，1828年，英国伦敦的S. 琼斯制成了普鲁米辛火柴，接著巴黎人G. E. 梅凯尔和奥地利人J.西格尔等人发明了无磷火柴。为了增加火柴的稳定性和易燃性，法国人C.索利亚利用白磷和黄磷作为配方，于1831年革新了火柴配方的设计。

“洋火”借着摩擦生火，而发明这种火柴的人是英国的沃克，他在1826年利用树胶和水制成了膏状的硫化锑和氯化钾，涂在火柴梗上并夹在砂纸上拉动便产生火。他把氯酸钾和三硫化锑用树胶粘在小木棒端部作药头，装在盒内，盒侧面粘有砂纸。手持小木棒将药头在砂纸上用力擦划，能发火燃烧。这是最早具有实用价值的火柴。

1830年，法国的索利亚和德国的坎默洛对火柴进行了革新，用黄磷、硫磺和氯酸钾混合原料制成现代的火柴。1831年，法国人C.索里亚以黄磷代替三硫化锑掺入药头中，制成黄磷火柴。这种火柴使用方便，但发火太灵敏，容易引起火灾，而且在制造和使用过程中，因黄磷有剧毒，严重危害人们的健康。

1845年，奥地利化学家A.施勒特尔研制出赤磷（也称红磷），它是黄磷的同素异形体，采用赤磷作为火柴头，性能比较稳定，且无毒。1855年，瑞典人J.E.伦德斯特伦创制出一种新型火柴，它是将氯酸钾和硫磺等混合物粘在火柴梗上，而将赤磷药料涂在火柴盒侧面。使用时，将火柴药头在磷层上轻轻擦划，即能发火。由于把强氧化剂和强还原剂分开，大大增强了生产和使用中的安全性，称之为安全火柴，应用广泛。

1898年，法国人H.塞弗纳和E.D.卡昂以三硫化四磷取代黄磷制成火柴，称为硫化磷火柴。这种火柴与黄磷火柴一样随处可以擦燃而没有黄磷的毒性，但仍不如安全火柴安全。19世纪末，发现利用白磷做火柴的工厂工人，易罹患一种磷毒性颌疽症的疾病，1898年，法国政府火柴专卖公司提出了三硫化二磷用于火柴制作的专利后，白磷火柴被视为一种违法的产品。

二十世纪初，现代火柴传入中国，被称为洋火、番火等。例如台湾话仍称「番仔火」。

制造方法与所需材料通常制法：一方面采用易燃的木材做成小棒（称火柴梗），在其一端蘸以蜡油和含氯酸钾的药料（称火柴头），制成火柴；另一方面在包装盒上涂以含赤磷,白磷的磷面。使用时，将火柴在磷面上擦划，即能引燃，极为方便。

分类：火柴可分为日用安全火柴、普通火柴、高档火柴和各种各样的特种火柴。

制造工艺的一般过程主要有：锯木、剥树皮、旋片、切梗、烘干；筛选、理梗、排梗、沾油、药浆调制、沾药、烘干、卸梗、旋盒片、切盒片、糊盒、烘干；套盒（纸盒为：印刷、压痕、分切、糊盒、套盒）、装盒、磷浆调制、刷磷、包封、装箱。

火柴设备品种、型号繁多，大体分六大类：（1）原木分解设备；（2）梗枝制造设备；(3）梗枝处理设备；（4）火柴（头梗）制造设备；（5）盒子制造设备；（6）火柴包装设备。

发火原理火柴有摩擦火柴（又称硫化磷火柴）与安全火柴之分，其发火原理不尽相同。

摩擦火柴药头的主要成分是氯酸钾和三硫化四磷，稍在粗糙表面摩擦、产生的热足以使这两种物质起化学反应而发火。

安全火柴药头中以硫磺取代三硫化四磷。一般的摩擦热不足以使药头起反应，只有在火柴盒侧面的磷层上擦划时，摩擦热先使硫与氯酸钾发生反应，放出较多的热能，促使药头中的化学物质产生反应而发火。它的反应过程如下：

2KClO3+ 3S──→2KCl + 3SO2+ 1137kJ

上述化学反应过于剧烈，发火太猛，不利于使用。为了控制发火速度，药头中还需加入一些石英粉等填充剂，使药头发火缓和、稳定；此外，还加入重铬酸钾和颜料等，以改善抗潮性能和外观。若以淀粉、虫胶等代替硫磺并加入一些香料，便制成无硫芳香火柴，燃烧时不产生刺激性气体SO2，且能散发香味，使人感到舒适。1

火柴分类日用火柴日用火柴又称普通火柴 ，按包装外形和所用原料有木梗火柴、蜡纸梗火柴和书式火柴3种。

①木梗火柴：用质地比较松软的木材制成方形截面的火柴梗，梗端沾上石蜡和药浆，干燥后装于木片或纸板制成的小盒中，盒侧面涂以磷层。为最普通的火柴。

②蜡纸梗火柴：简称蜡梗火柴。用薄纸浸以熔融的石蜡后挤缩成截面为圆形或方形的长梗条，再经切断制成火柴梗。适合于缺乏木材的地区。因梗枝含蜡量大，引燃性能比较好，燃烧时间也比同样规格的木梗长2～3倍，适用于航海、渔猎、勘探等野外作业的环境。但是石蜡在较高温度下易软化，使梗枝的刚度降低，影响使用，故不适用于热带地区。

③书式火柴：因其包装外形扁薄且似书册而得名。其梗枝是用木片或纸板冲切而成，每10支或15支为一组，一端基部相连，呈梳齿状，梗尖一端沾石蜡及药浆。制成火柴后，用卡纸封面装订成册。磷层涂刷于封面装订处。使用时逐根撕下擦划。这种火柴外形美观、携带方便。

特种火柴特种火柴 采用特种的药头配方，以产生不同的特殊功能。主要有下列5种：

①抗风防水火柴：药头中含有比普通火柴多15%左右的氧化剂，发火性能较强；表面沾有一层防潮薄膜，可防止受潮；药头粗而长，直径约5mm，长度为30mm。擦燃后以每秒4～6mm的速度燃烧，能均匀地持续燃烧5～7秒钟。这种特性使它能抗强风，不怕雨淋，适合于地质、水文、气象、航海、渔猎等野外作业人员使用。

②高温火柴：药头分内外两层。内层是抗风防水火柴的药料；外层采用四氧化三铁和铝、镁粉等原料，用硝化纤维溶液粘合而成。大小规格与抗风防水火柴相似。燃烧时能产生1200℃以上的高温，可供引燃熔接剂之用，故又称焊接火柴。

③信号火柴：又称信号筒。筒身直径2.5～3cm，长16～38cm。磷层涂在筒盖端部。药料中掺入硝酸锶或硝酸钡、碱式碳酸铜等物料，燃烧后能分别发出红、蓝、白等不同颜色的持续火光，照度达80～800支烛光，可供铁路车辆或航海船舶夜间信号联络之用。

④多次燃烧火柴：能反复发火，多次燃烧。这种火柴不用木梗，而由氯酸钾、硫磺、二醋酸纤维、多聚甲醛及填充剂等化学品经与丙酮混合后压制成直径为2～5mm的棒形火柴，称为火柴芯（无火柴梗和药头之分），以它在磷层上擦划即可发火。由于二醋酸纤维的阻燃作用，控制了发火物质的燃烧，不至于使整根火柴一次燃烧完，达到多次使用的目的。已研制成能反复擦燃 600次以上的火柴。

⑤感光火柴：燃烧时发光，照亮物体后能使照像胶片感光。可代替闪光灯供摄影用。2

火柴的优缺点早期火柴的缺点早期生产的火柴有两个非常致命的缺点：（1）白磷是非常稀少及遇热容易自燃，非常危险；（2）白磷是有毒的，造火柴的工人一不小心就会中毒身亡。在1852年经过瑞典人距塔斯脱伦姆的改进，发明了安全火柴。以磷和硫化合物为发火物，必须在涂上红磷的匣子上摩擦才能生火，安全程度提高。但在安全火柴发明之前，人们可是经历了一代代不停的探索。

安全火柴的优点安全火柴中的成分分别是：火柴头主要由氧化剂（KClO3）、易燃物（如硫等）和粘合剂等组成。火柴盒侧面主要由红磷、三硫化二锑、粘合剂组成。当划火柴时，火柴头和火柴盒侧面摩擦发热，放出的热量使KClO3分解，产生少量氧气，使红磷发火，从而引起火柴头上易燃物（如硫）燃烧，这样火柴便划着了。

安全火柴的优点在于把红磷与氧化剂分开，不仅较为安全，而且所用化学物质无毒性。所以也被称为安全火柴。火柴头上主要含有氯酸钾、二氧化锰、硫磺和玻璃粉等。火柴杆上涂有少量的石蜡。火柴盒两边的摩擦层是由红磷和玻璃粉调和而成的。火柴着火的主要过程是：（l）火柴头在火柴盒上划动时，产生的热量使磷燃烧；（2）磷燃烧放出的热量使氯酸钾分解；（3）氯酸钾分解放出的氧气与硫反应；（4）硫与氧气反应放出的热量引燃石蜡，最终使火柴杆着火。3

特殊火柴抗风火柴火柴梗经过1.5%磷酸氢二铵处理后，又涂了一层石蜡，药头很粗大。它容易摩擦着火，火苗特别旺，即使在十级以上的大风中照样能着火，不会熄灭。

抗潮火柴普通火柴，遇到潮湿，就没法点燃。原来它是用动物胶做粘和剂的，防水性能很差。出现的这种“抗潮火柴”，它的发火药同普通火柴一样，但是用乙烯、丙烯酸等防水性能很好的合成树脂做粘和剂，外面涂上一层软质的防水膜， 能够防水耐湿，又被称为“防潮火柴”

纸梗火柴用普通的纸张浸在高熔点的石蜡或脂肪酸中，采用特殊的工艺压制成梗子，然后蘸上药头，“纸梗火柴”就做成了。

塑料梗火柴用塑料做成火柴梗，再蘸上药头。“纸梗火柴”和“塑料梗火柴”能节约大量木材，燃烧时间也长些。

玩具火柴火柴棒端用硝酸锶、硝酸钡做药头，点燃时会迸发出红色和绿色的火花，仿佛焰火那样。

无硫芳香火柴它点燃时不会产生有害人体的二氧化硫气体，却会散发出令人欢快的香味。原来，火柴梗用一些香精、玫瑰油、檀香油等浸泡或熏蒸过，点燃以后，香料挥发，满室馨香。

高温火柴它一经点燃以后，很快就会产生1200°C以上的高温。在没有电源的地方，人们就用它来焊接电线、水壶、搪瓷盆等。为什么它有如此神奇的力量呢？原来它是用四氧化三铁、铝粉和镁粉等混合剂做药头，用硝化纤维做粘和剂。

电焊火柴可以燃烧一两个小时，炽热的火焰，能代替电焊。

信号火柴它长38厘米，用7层纸卷成，药头占全长的1/3。这种火柴象根棍棒，点燃以后，擎在手中，火光熊熊，宛如一支燃烧的火炬，散发出红色、兰色或白色的火焰，可以持续照亮十几分钟，在风雨中也不会熄灭。它亮度特别大，能帮助遇难的火车、轮船发出求救的信号。

多次点燃火柴它有内外两层，内层十发火药料，由氯酸钾、胶粘剂等合成；外层是可燃性药物，由聚乙醛、硝化纤维和安息香酸等组成。火柴梗上缠饶着一层玻璃纸，阻止火焰扩展。划擦火柴后，外层药物燃烧速度快，火柴熄灭后，内层药 物涂层便露在外面。它能多次划燃使用。

永久火柴它是由奥地利工程师 裴迪南·尼赫 发明的火柴，它的制法、和所用的化学制剂，还是个商业秘密呢。这种火柴外表与普通火柴没有什么差别，只是外层涂了一层特殊的化学混合制剂，因此一根能擦上600次，而且不会受潮。4

相关知识火柴的工业史火柴工业开创于欧洲。1833年，世界上第一家火柴厂建立于瑞典卡尔马省的贝里亚城。

1865年，火柴开始输入中国，当时称之为“洋火”或“自来火”。

中国的第一家火柴厂是卫省轩于1879年在广东省佛山县创办的巧明火柴厂。到1900年，中国共开设了19家火柴厂。1921年，刘鸿生在苏州创办鸿生火柴厂，改进了火柴配方，改善了生产管理，生产出质优价廉的“美丽”牌火柴。刘鸿生于1930年又创建了上海大中华火柴公司。1949年后，中国火柴生产逐步实现了机械化和半自动化。1967年，第一台火柴自动连续机试制成功。1982年在济南火柴厂建成了中国第一条连续生产线。

2012年9月6日，河北泊头火柴有限公司将举行资产处置拍卖会，最后一批设备被拍卖，这标志着亚洲最大的火柴生产厂家彻底走进历史。河北泊头火柴有限公司前身为泊镇永华火柴股份有限公司，始建于1912年，时任民国代总统的冯国璋以四万元现洋入股公司，改写了国人依赖“洋火”的历史，建国后一度成为中国乃至亚洲最大的火柴生产厂家。当地文物部门对“泊头火柴”的主要火柴生产设备进行了保护，并将设立专门的展馆进行展示。

制造工艺火柴的制造工艺因品种而异

木梗火柴制造 大体可分为梗子制造、梗子处理、火柴药头制造、盒子制造、包装及刷磷5个部分(见图）。

①梗子制造：制作火柴梗应选用质地疏松、纹理顺直、易燃、无异味的木料。常用的树种是杨科或椴科，也可用松类或云杉。松类木料需经蒸煮以除去所含松脂。

选材后，将原木锯截成段，剥去树皮，旋削成厚薄均匀的连续梗片。梗片再分切成一定规格的梗枝。

②梗子处理：将梗子用浓度1%左右的磷酸或磷酸铵溶液浸淋，称为防灼处理，可避免火柴燃烧后的余烬掉落。经沥干除去表面水分后，送往烘梗机中烘干，使梗杆含水率降到6～8%。梗枝烘干后，经过选梗机筛选，除去断残枝和长条、宽片，选出符合规格的梗枝。

③火柴药头制造：合格的梗枝经风力管道或传送带送到火柴自动连续机，自动进行理梗、上梗、沾蜡、沾药、烘干和卸梗等多道工艺，即完成火柴的制作。

④火柴盒制造：火柴盒分为纸盒和木盒两种。纸盒采用厚度为0.4mm、定量为300g/m2的卷筒板纸或平板纸为原料。分纸机将原卷筒板纸分切成不同的宽度，以适应外盒或内盒的制作需要。内外盒分别制好后，进行套盒，成为一整体。木盒选用材质较好无疤节的木段，在旋盒片机上旋出带有划痕的内盒片或外盒片，再分别切成盒条，经糊盒机糊制，烘干后套盒、贴标。

⑤包装与刷磷：火柴与火柴盒在包装工序汇合。装盒机将火柴按规定的支数整齐地装入盒内，随后，刷磷机在盒子侧面刷上磷浆。另有一种磷面是在印刷商标时印到盒片侧面上的，称为“印刷磷面”。磷浆主要成分是赤磷和粘合剂。传统的粘合剂是皮胶，亦使用合成粘合剂。经烘干后，包封机将每10盒火柴封成小包，装入箱内（小箱100包，称为“件”；大箱200包，称为“双件”），即为成品。

蜡梗火柴制造 蜡梗的制造有两种方式：一种是拉模成型，另一种是挤压成型。都要经过原纸分切、浸蜡、成型、冷却和切断等工艺过程。它采用定量40～45g/m2的卷筒有光纸为原料，分切成宽度为20～25mm的盘纸，通过成型模或成型轮在温度为 120℃左右的熔化石蜡中形成圆形或方形截面的梗条，经凉水或冷风冷却定型后切断成梗枝。蜡梗的规格一般为长28～38mm，圆梗直径1.5mm，方梗截面为1.6×1.6mm。

火柴药头的制造与木梗火柴的一样，经过理梗进入普遍的火柴连续机上梗、沾药，制成火柴。但在沾药前不需沾蜡。蜡梗与药头的结合牢度较差，沾药浆前需先经预处理，去掉梗枝端部（沾药处）表面的蜡层，并略使纸层松散，以增加药头与梗子的粘结力；药头的干燥是在较低的温度（20～40℃）下进行，以免梗中石蜡熔化。

纸梗书式火柴制造 分为制梗（一般称火柴梳）、制封皮和装订 3部分。为防止纸梗燃烧熄灭后的残枝阴燃，制梗用板纸需经防灼处理。这种处理是在板纸生产过程的最后工序，即当纸坯通过末级烘缸前，以5%的磷酸氢二铵水溶液均匀喷洒在纸板上，再经烘干，含水率应保持在8%左右。

采用火柴梳自动连续机（CM机）自动完成制梗和沾药头。用封皮涂磷分切机（PM机）将印制好商标的封皮纸涂上磷层，经干燥塔烘干后，先纵向分切成条，再横向分切成片，以供包装之用。火柴梳和封皮汇合于装订机（AM机），火柴梳在机上裁切，封皮经过折叠后组合装订成册，即为成品。

现代很少看见火柴从附加商业利益来说，世界上有18.8亿的烟民，对于这么大的一个群体来说“火”的需求是非常庞大的，而打火机作为一种实用的广告媒体，其作用是不言而喻。

烟民随时要用“火”。由于现代工具的发展，对于常用“火”的烟民来说，打火机的生产量很大，如今更容易买到打火机。

打火机对于烟民来说，使用起来更合适。但打火机致命的缺点是不耐保存。打火机里面的气体易蒸发，放上数月或一年半载里面的气体多蒸发尽了，自然也打不着火了。而火柴耐于存放，放个十几年仍然同新的一样使用。不是烟民的人不常用火，一般将耐存储的火柴存放起来，很长时间才偶尔点一下东西。

简单说就是火柴耐放，主要是储存起来偶尔使用的，而打火机是烟民和一些人时刻使用的。因此我们时刻见到的是打火机而不是存储起来偶尔使用的火柴。5

本词条内容贡献者为:

陈伟 - 副教授 - 武汉工程大学