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Antecedentes

Um fósforo é um pequeno pedaço de madeira ou tira de papelão com uma mistura solidificada de produtos químicos inflamáveis ​​depositados em uma das pontas. Quando essa extremidade é atingida em uma superfície áspera, a fricção gera calor suficiente para inflamar os produtos químicos e produzir uma pequena chama. Alguns fósforos, chamados fósforos acertar em qualquer lugar, podem ser acesos ao acertá-los em qualquer superfície áspera. Outros fósforos, chamados de fósforos de segurança, só acenderão quando forem atingidos em uma superfície áspera especial contendo certos produtos químicos.

História

O primeiro uso conhecido de fósforos foi em 577, durante o cerco a uma cidade no norte da China. As mulheres da cidade usavam gravetos revestidos com uma mistura de produtos químicos para iniciar o fogo para cozinhar e aquecer, permitindo-lhes conservar seu combustível limitado apagando o fogo entre os usos. Os detalhes desta técnica foram posteriormente perdidos para a história. Foi só em 1826 que John Walker, da Inglaterra, inventou os primeiros fósforos de fricção. Os fósforos de Walker foram acesos passando as cabeças por um pedaço de papel dobrado coberto com vidro fosco. Ele começou a vendê-los em 1827, mas eram difíceis de acender e não tiveram sucesso.

Em 1831, Charles Sauria, da França, desenvolveu um fósforo que usava fósforo branco. Esses fósforos eram fósforos de ataque em qualquer lugar e eram muito mais fáceis de acender. Infelizmente, eles eram muito fáceis de acender e causaram muitos incêndios não intencionais. O fósforo branco também se mostrou altamente tóxico. Trabalhadores em fábricas de fósforo que inalavam fumaça de fósforo branco freqüentemente sofriam de uma degeneração horrível das mandíbulas, conhecida como "mandíbula de fósforo". Apesar deste perigo para a saúde, o fósforo branco continuou a ser usado em combates em qualquer lugar até o início de 1900, quando uma ação governamental nos Estados Unidos e na Europa forçou os fabricantes a mudar para um produto químico não tóxico.

Em 1844, Gustaf Pasch, da Suécia, propôs colocar alguns dos ingredientes da combustão do fósforo em uma superfície de impacto separada, em vez de incorporá-los todos na cabeça do fósforo, como uma precaução extra contra ignição acidental. Essa ideia - juntamente com a descoberta de fósforo vermelho menos reativo e não tóxico - levou JE Lundstrom da Suécia a introduzir fósforos de segurança em 1855. Embora os fósforos de segurança representassem menos perigo, muitas pessoas ainda preferiam a conveniência de fósforos de ataque em qualquer lugar, e ambos os tipos continuam a ser usados ​​hoje.

Os primeiros fósforos de fósforos foram patenteados nos Estados Unidos por Joshua Pussey em 1892. A Diamond Match Company adquiriu os direitos desta patente em 1894. No início, esses novos fósforos não foram bem aceitos, mas quando uma cervejaria comprou 10 milhões de caixas de fósforos para anunciar seu produto, as vendas dispararam.

A fabricação inicial de fósforos era principalmente uma operação manual. A mecanização lentamente assumiu partes da operação até que a primeira máquina automática de fósforos foi patenteada por Ebenezer Beecher em 1888. A fabricação moderna de fósforos é um processo altamente automatizado que usa máquinas de operação contínua que podem produzir até 10 milhões de fósforos em um turno de oito horas com apenas algumas pessoas para monitorar a operação.

Matérias-primas

As madeiras usadas para fazer palitos de fósforo devem ser porosas o suficiente para absorver vários produtos químicos e rígidas o suficiente para suportar as forças de dobra encontradas quando o fósforo é riscado. Eles também devem ter veios retos e fáceis de trabalhar, para que possam ser facilmente cortados em palitos. O pinheiro branco e o álamo tremedor são duas madeiras comuns utilizadas para este fim.

Assim que os palitos de fósforo são formados, eles são embebidos em fosfato de amônio, que é um retardador de fogo. Isso evita que o palito queime sem chama depois que o fósforo se apaga. Durante a fabricação, as pontas dos palitos de fósforo são mergulhadas em cera de parafina quente. Isso fornece uma pequena quantidade de combustível para transferir a chama dos produtos químicos em chamas na ponta para o próprio palito de fósforo. Uma vez que a parafina é queimada, o fosfato de amônio no palito de fósforo impede qualquer combustão futura.

As cabeças dos fósforos de ataque em qualquer lugar são compostas de duas partes, a ponta e a base. A ponta contém uma mistura de sesquisulfide de fósforo e clorato de potássio. O sesquisulfeto de fósforo é um produto químico não tóxico e altamente reativo usado no lugar do fósforo branco. É facilmente inflamado pelo calor da fricção contra uma superfície áspera. O clorato de potássio fornece o oxigênio necessário para a combustão. A ponta também contém vidro em pó e outro material de enchimento inerte para aumentar o atrito e controlar a taxa de queima. A cola animal é usada para unir os produtos químicos e uma pequena quantidade de óxido de zinco pode ser adicionada à ponta para dar uma cor esbranquiçada. A base contém muitos dos mesmos materiais da ponta, mas tem uma quantidade menor de sesquisulfeto de fósforo. Ele também contém enxofre, breu e uma pequena quantidade de cera de parafina para manter a combustão. Um corante solúvel em água pode ser adicionado para dar à base uma cor como vermelho ou azul.

As cabeças dos fósforos de segurança são compostas de uma única peça. Eles contêm trissulfeto de antimônio, clorato de potássio, enxofre, vidro em pó, cargas inertes e cola animal. Eles também podem incluir um corante solúvel em água. O trissulfeto de antimônio não pode ser inflamado pelo calor de fricção, mesmo na presença de um agente oxidante como o clorato de potássio, e requer outra fonte de ignição para iniciar a combustão. Essa fonte de ignição vem da superfície de impacto, que é depositada na lateral da caixa de fósforos ou na capa traseira da caixa de fósforos. A superfície de impacto contém fósforo vermelho, vidro em pó e um adesivo como goma arábica ou ureia formaldeído. Quando um fósforo de segurança é esfregado contra a superfície de impacto, a fricção gera calor suficiente para converter um traço de fósforo vermelho em fósforo branco. Este reage imediatamente com o clorato de potássio na cabeça do fósforo para produzir calor suficiente para inflamar o trissulfeto de antimônio e iniciar a combustão.

Caixas de fósforos e livros de fósforos são feitos de papelão. As tiras de papelão com barbatanas usadas para fazer os fósforos nas caixas de fósforos são chamadas de pente.

O processo de fabricação

Os fósforos são fabricados em várias etapas. No caso de fósforos de palito de madeira, os palitos de fósforo são primeiro cortados, preparados e movidos para uma área de armazenamento. Quando os palitos de fósforo são necessários, eles são inseridos em orifícios em uma longa correia perfurada. A correia os transporta pelo resto do processo, onde são mergulhados em vários tanques de produtos químicos, secos e embalados em caixas. Os fósforos de papelão usados ​​em livros de fósforos são processados ​​de maneira semelhante.

Aqui está uma sequência típica de operações para a fabricação de fósforos de pau de madeira:

Cortando os palitos de fósforo

• 1 Os troncos de pinho branco ou choupo são fixados em uma máquina de descasque e girados lentamente enquanto as lâminas de fiação cortam a casca externa da árvore.
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  2 As toras descascadas são então cortadas em comprimentos curtos de cerca de 0,5 m (1,6 pés) de comprimento. Cada comprimento é colocado em um descascador e girado enquanto uma lâmina afiada e plana descasca uma folha longa e fina de madeira da superfície externa da tora. Esta folha tem cerca de 0,1 pol. (2,5 mm) de espessura e é chamada de folheado. A lâmina de descascar se move para dentro em direção ao centro da tora giratória até que apenas um pequeno poste redondo seja deixado. Este poste é descartado e pode ser usado como combustível ou reduzido a lascas de madeira para uso na fabricação de papel ou cartão.
  
  Toras descascadas são colocadas em um descascador, que corta uma folha com cerca de 0,1 pol. (2,5 mm) de espessura, chamada folheada , do log. O folheado segue para o picador, que o corta em pequenos palitos. Os bastões são embebidos em solução diluída de fosfato de amônio e secos, removendo estilhaços e solução cristalizada. Os fósforos são despejados em um funil de alimentação, que os alinha. Uma correia transportadora perfurada os mantém de cabeça para baixo enquanto são mergulhados em uma série de três tanques. Os fósforos são secos por 50-60 minutos antes de serem embalados.
  
• 3 As folhas de folheado são empilhadas e alimentadas em um picador. O helicóptero tem muitas lâminas afiadas que cortam a pilha para produzir até 1.000 palitos de fósforo em um único golpe.

Tratando os palitos de fósforo

• 4 Os palitos de fósforo cortados são despejados em um grande tanque cheio com uma solução diluída de fosfato de amônio.
• 5 Depois de ficarem de molho por vários minutos, os palitos de fósforo são removidos da cuba e colocados em um grande tambor rotativo, como uma secadora de roupas. A ação de tombamento dentro do tambor seca as baquetas e age para polir e limpar qualquer farpa ou produto químico cristalizado.
• 6 Os palitos secos são despejados em uma tremonha e soprados por um duto de metal até a área de armazenamento. Em algumas operações, os palitos são soprados diretamente para a instalação de casamento, em vez de ir para o armazenamento.

Formando as cabeças dos fósforos

• 7 Os palitos são soprados da área de armazenamento para uma correia transportadora que os transfere para serem inseridos em orifícios em uma correia de aço perfurada longa e contínua. Os palitos são despejados em vários funis de alimentação em forma de V que os alinham com os orifícios na correia perfurada. Os êmbolos empurram os palitos de fósforo nos orifícios ao longo da largura da correia que se move lentamente. Uma correia típica pode ter 50-100 orifícios espaçados em sua largura. Quaisquer gravetos que não se encaixem firmemente nos orifícios caem em uma área de retenção abaixo da correia e são transferidos de volta para os alimentadores.
• 8 A correia perfurada segura os palitos de fósforo de cabeça para baixo e mergulha a parte inferior dos palitos em um banho de cera de parafina quente. Depois que saem da cera, os palitos podem secar.
• 9 Mais adiante na linha, os palitos de fósforo são posicionados sobre uma bandeja cheia com uma solução líquida dos produtos químicos da cabeça de fósforo. A bandeja é então levantada momentaneamente para mergulhar as pontas dos palitos na solução. Vários milhares de gravetos são revestidos ao mesmo tempo. Este ciclo se repete quando o próximo lote de palitos estiver em posição. Se os fósforos forem do tipo acertar em qualquer lugar, os palitos se movem para outra bandeja cheia com uma solução dos produtos químicos da ponta, e as pontas dos fósforos são imersas nessa bandeja, só que desta vez não tão profundamente. Isso dá o toque em qualquer lugar que corresponda à sua aparência característica de dois tons.
• 10 Depois que as cabeças dos fósforos forem revestidas, os fósforos devem ser secados bem devagar ou não acenderão corretamente. O cinto sobe e desce várias vezes enquanto os fósforos secam por 50-60 minutos.

Empacotando os fósforos

• 11 As partes interna e externa de papelão das caixas de fósforos são cortadas, impressas, dobradas e coladas em uma área separada. Se a caixa deve conter fósforos de segurança, os produtos químicos para a tira de percussão são misturados com um adesivo e são aplicados automaticamente na parte externa da caixa.
• 12 Quando os fósforos estão secos, a esteira os move para a área de embalagem, onde uma roda dentada empurra os fósforos acabados para fora dos orifícios da esteira. Os fósforos caem em funis, que medem a quantidade adequada de fósforos para cada caixa. Os fósforos são despejados das tremonhas nas porções internas das caixas de fósforos de papelão, que se movem ao longo de uma correia transportadora localizada abaixo das tremonhas. Dez ou mais caixas podem ser preenchidas ao mesmo tempo.
• 13 As partes externas das caixas de fósforos se movem ao longo de outra esteira transportadora paralela à primeira. Ambos os transportadores param momentaneamente e as porções internas cheias são empurradas para as porções externas. Este ciclo de encher as porções internas e empurrá-las para as porções externas é repetido a uma taxa de cerca de uma vez por segundo.
• 14 As caixas de fósforos cheias são movidas por correia transportadora para uma máquina, que as agrupa e as coloca em uma caixa de papelão ondulado para envio.

Controle de qualidade

Os produtos químicos para cada parte da cabeça do fósforo são pesados ​​e medidos exatamente para evitar qualquer variação na composição do fósforo que possa afetar o desempenho. Os operadores monitoram constantemente a operação e inspecionam visualmente o produto em todos os estágios de fabricação. Além da inspeção visual e outros procedimentos normais de controle de qualidade, a produção de fósforos requer atenção estrita à segurança. Considerando que pode haver mais de um milhão de fósforos presos à correia perfurada a qualquer momento, significa que o ambiente de trabalho deve ser mantido livre de todas as fontes de ignição acidental.

O Futuro

O uso de fósforos nos Estados Unidos diminuiu continuamente nas últimas décadas. Essa queda é resultado de vários fatores:disponibilidade de isqueiros descartáveis ​​e baratos; a diminuição do uso de produtos do tabaco pelo público em geral; e o desenvolvimento de dispositivos de iluminação automática para fogões a gás. Dos fósforos vendidos, os fósforos de livro superam em muito os fósforos de palitos de madeira por causa de seu valor publicitário. No mundo todo, os fósforos continuarão sendo procurados em um futuro próximo, embora sua produção provavelmente acompanhe a demanda e migre para outros países.