Zápalky

Zápalka je nástroj slúžiaci na založenie ohňa. Moderné zápalky sú poväčšine vyrobené z malej drevenej paličky alebo kartóna. Jeden koniec je pokrytý materiálom, ktorý môže byť vznietený trecím teplom, vyrobeným škrtnutím zápalky proti vhodnému povrchu. Drevené zápalky sú balené v zápalkových krabičkách a papierové zápalky sú čiastočne zrezané do radov a uložené v krabičkách. Pokrytý koniec zápalky, známy ako zápalková „hlavička“, obsahuje buď fosfor alebo trisulfid tetrafosforu ako základnú zložku a želatínu ako spojivo. Sú dva hlavné druhy zápaliek: bezpečnostné zápalky, ktoré môžu byť škrtnuté iba o špeciálne pripravený povrch, a klasické (kdekoľvek-škrtnuteľné) zápalky, pre ktoré je vhodný hocijaký trecí povrch. Niektoré zápalkové zloženia, známe ako elektrické zápalky, sa zapaľujú elektricky a nevyužívajú teplo z trenia.

Etymológia

Z historického hľadiska sa pojem zápalka pripisoval dĺžke šnúry (neskôr batistu), napustenej chemikáliami, ktoré jej umožnili nepretržite horieť. Tie sa používali na zapaľovanie ohňov a zbraní ( ako napríklad muškiet) a kanónov (pomocou zápalnej šnúry). Také zápalky sú charakterizované svojou rýchlosťou horenia t.j. rýchlo horiace zápalky a pomaly horiace zápalky. V závislosti od ich zloženia, pomaly horiace zápalky horia rýchlosťou 30cm (1 stopa) za 1 hodinu a rýchlo horiace zápalky od 4 do 60 centimetrov (1,6 – 24 palcov) za minútu. Moderný ekvivalent tohto druhu zápaliek je jednoduchá rozbuška, stále využívaná v pyrotechnike na získanie kontroly nad zostávajúcim časom pred vznietením. Pôvodný význam tohto slova stále pretrváva v niektorých pyrotechnických termínoch, ako čierna zápalka (čiernym strelným prachom napustená rozbuška) a Bengálska zápalka (ohňostroj podobný prskavkám, produkujúci relatívne dlho-horiaci, farebný plameň). Keď sa ale trecie zápalky stali samozrejmosťou, stali sa hlavným predmetom mysleným týmto termínom.

Slovo zápalka po anglicky „match“ pochádza zo starej francúzštiny zo slova „mèche“, znamenajúcim knôt sviečky.

Super Deportistas zápalky z polovice 20. Storočia z Mexika, stálou súčasťou zbierky v Museo del Objeto del Objeto v Mexico City.

Poznámka v texte Cho Keng Lu, napísanom v roku 1366, opisuje sírovú zápalku, malé paličky z borovicového dreva napustené sírou, používané v Číne „chudobnými dvornými dámami“ v roku 577 n.l. počas dobytia Severného Qi. Počas piatich dynastií a desiatich kráľovstiev (907-960 n.l.), kniha s názvom Records of the Unworldly and the Strange, ktorú napísal čínsky autor Tao Gu okolo roku 950 stanovila:

Ak dôjde v noci k núdzovému stavu, tak trvá nejaký čas, kým sa svetlo v lampe rozsvieti. Ale jeden geniálny muž vymyslel systém napustenia malej paličky, vyrobenej z borovicového dreva sírou a ich uskladnenie tak, aby boli po ruke. Aj pri tom najmenšom dotyku ohňa sa zápalky vznietia. Táto skvelá vec bola kedysi nazvaná ako „otrok prinášajúci svetlo“, ale neskôr, keď sa stal komerčným tovarom bol jeho názov zmenený na ‚fire inch-stick‘ (horiaca palička veľkosti palca).

Ďalší text, Wu Lin Chiu Shih pochádzajúci z roku 1270 n.l., uvádza sírové zápalky ako niečo, čo sa predávalo na trhoch v Hangzhou , v čase návštevy Marca Pola. Zápalky boli známe ako fa chu alebo tshui erh. Pred použitím zápaliek sa oheň získaval využívaním lupy (šošovky), zameraním slnka na to správne miesto na lupe (práchno). Táto metóda môže byť praktizovaná iba počas slnečných dní alebo vznietením práchna iskrami vyprodukovanými udieraním kresacieho kameňa o oceľ. Prvé vytvorenie ohňa bolo vykonané alchymistom Hennigom Brandtom, ktorý objavil horľavú podstatu fosforu v roku 1669. Iní, ako napríklad Robert Boyle a jeho asistent, Godfrey Haukweicz , pokračovali1i s týmito pokusmi v osemdesiatych rokoch 17. storočia s fosforom a sírou , ale ich úsilie neprodukovalo praktické a lacné metódy na výrobu ohňa. Ale prvá moderná, samozápalná zápalka bola vynájdená v roku 1805 Jeanom Chancelom, asistujúcim profesorovi Louisovi Jaxquesovi Thénardovi v Paríži. Hlavička zápalky sa skladala zo zmesi chlorečnanu draselného, síry, cukru a gumy. Zápalka bola zapálená ponorením jej špičky do malej azbestovej fľaše, naplnenej kyselinou sírovou. Tento druh zápaliek bol veľmi drahý a ich používanie bolo nebezpečné, a preto sa Chancelove zápalky neujali. V Londýne, zápalky určené na zapaľovanie cigár, boli zavedené v roku 1849 Heutnerom, ktorý mal obchod nazývaný Lighthouse v Strande. Jeden typ, ktorý predával sa volal „Euperion“ (niekedy „Empyrion“), ktorý bol obľúbený pre jeho kuchynské využitie a bol prezývaný ako „Hugh Perry“, zatiaľ čo iný typ určený pre vonkajšie použitie sa volal „Vesuvian“ ( podobný typ, aký bol patentovaný Samuelom Jonesom v roku 1828 pod názvom „Promethean“). Takzvané Vezuviany alebo tiež „flamery“ boli navrhnuté pre prácu vonku. Hlavička bola veľká a obsahovala liadok, drevné uhlie a piliny a bola ukončená fosforovou špičkou. Rukoväť bola väčšia a vyrobená z tvrdého dreva, aby silnejšie horela a chvíľu vydržala. Niektoré mali dokonca sklenené telo. Vesuvianské a Prometheanské mali hlavičku so špičkou pozostávajúcou z kyseliny sírovej, ktorá musela byť oddelená pre spustenie reakcie. Samuel Jones predstavil zápalky na zapálenie cigár a fajok v roku 1832. Podobný vynález bol patentovaný v roku 1839 Johnom Stevensom v Amerike. V roku 1832, William Newton patentoval „voskové zápalky“ a voskové paličky, do ktorých boli zapustené bavlnené nite a mali špičku z fosforu. V roku 1836, Savaresse a Merckel vyrobili varianty známe ako „krbové zápalky“.

Trecie zápalky

Zápalka vznietená sviečkou

V roku 1816, François Derosne vyrobil surovú zápalku s hrotom pokrytým fosforom, ktorú nazval briquet phosphorique, ktorá využívala princíp sírou pokrytej zápalky. Malo sa ňou škrtnúť o vnútro trubice, ktorá je zvnútra pokrytá fosforom. Teoreticky to bolo dobré, no prakticky chabé.

Vzplanutie zápalky

Prvá „trecia zápalka“ bola vynájdená v roku 1826 anglickým chemikom Johnom Walkerom, ktorý bol chemik a lekárnik z Stockton-on-Tees. Experimentoval s „perkusnými práškami“ vyrobenými hlavne z chlorečnanu draselného. Jeho prvé experimenty viedli k ponoreniu drevenej paličky do kaše, ktorú tvorí síra, guma, chlorečnan draselný, cukor a sulfid antimonitý. Zápalka bola ťahaná medzi vrstvami brúsneho papiera s cieľom, aby sa zapálila. V rozpätí rokov 1827 až 1829, Walker predal okolo 168 kusov svojich zápaliek. Bolo to však nebezpečné a niekedy sa stalo, že horiace gule padli na zem a zapálili koberec alebo šaty, a to viedlo k ich zákazu vo Francúzsku a Nemecku. Walker buď nepovažoval jeho vynález za natoľko dôležitý, aby ho patentoval, alebo ho zanedbal. Aby sa paličky chytili horieť, boli často impregnované sírou a aróma sa zvýšila pridaním gáfru.

V roku 1829, škótsky vynálezca sir Isaac Holden vymyslel vylepšenú verziu Walkerovej zápalky a dokázal to jeho triede na Castle Academy v Readingu v Berkshire. Holden nepatentoval svoj vynález a tvrdil, že jeden z jeho žiakov napísal svojmu otcovi, Samuelovi Jonesovi, londýnskemu chemikovi, ktorý tento postup spravil komerčným. Verzia Holdenovej zápalky bola patentovaná Samuelom Jonesom a tieto zápalky sa predávali pod názvom lucifer matches ( zápalky Luciferky). Tieto prvé zápalky mali niekoľko problémov ako napríklad: silná počiatočná reakcia, nestály plameň a nepríjemný zápach a výpary. Zápalky Luciferky sa mohli vznietiť výbušne a občas hádzali iskry do značnej vzdialenosti. Tento typ zápaliek bol vyrobený Eyekialom Byamom v Spojených štátoch. Termín „luciferky“ zotrval ako slang v 20. storočí (napríklad pesnička Pack Up Your Troubles počas prvej svetovej vojny) a v Holandsku či Belgicku sa terajším zápalkám stále vraví luciferky.

Zápalky Luciferky boli však rýchlo nahradené po objave v roku 1830 Frenchmanom Charlesom Sauriaom. Ten nahradil sulfid antimonitý bielym fosforom. Tieto nové fosforové zápalky museli byť uchovávané v hermeticky uzavretých kovových škatuliach, ale stali sa populárnymi. V Anglicku sa tieto fosforové zápalky vyskytovali pod názvom „Congreves“ po Sirovi Williamovi Congreveovi (1772–1828), zatiaľ čo v Spojených štátoch sa im hovorilo loco foco. Prvý americký patent na fosforové trecie zápalky bol udelený v roku 1836 Alonzovi Dwightovi Phillipsovi zo Springfieldu, v Massachusetts. Od roku 1830 do roku 1890, zloženie týchto zápaliek zostalo zväčša nezmenené, aj keď boli prevedené nejaké zlepšenia. V roku 1843 William Ashgard nahradil síru včelím voskom, čím sa znižuje štipľavosť výparov. Včelí vosk bol nahradený petrolejom v roku 1862 Charlesom W. Smithom, čo má za následok pomenovanie „parlor matches“. Od roku 1870 bol koniec paličky impregnovaný nehorľavými chemikáliami ako kamencom, kremičitanom sodným a inými soľami, čo vlastne vytvára takzvané „drunkard’s match“ a ochraňujú používateľove prsty pred náhodným horením. Ďalšie výhody slúžili pre masovú výrobu zápaliek. Prvé zápalky boli vyrábané z kusov dreva s rezmi, ktoré oddeľovali dlahy, ale ich základ nechávali spojený. Neskorší typ bol vyrobený vo forme tenkých hrebeňov. Paličky sa mali prípade potreby od hrebeňa odlomiť.

Takzvané tiché zápalky boli vynájdené Maďarom Jánosom Irinyiom v roku 1836 , ktorý bol študentom chémie. Neúspešný experiment svojho profesora Meissnera, vnukol Irinyimu myšlienku nahradiť chlorečnan draselný oloveným dioxidom v hlavičke fosforovej zápalky. Skvapalnil fosforu v teplej vode a zatriasol ním v sklenenej fľaštičke, až kým sa z neho nestali granule. Zmiešal fosfor s olovom a arabskou gumou, nalial pastovú hmotu do pohára a namočil do zmesi borovicové paličky , ktoré potom nechal uschnúť. Keď ich v ten večer vyskúšal, všetky sa rovnomerne rozsvietili. Irinyi tak zhotovil „tiché“ zápalky. Vynález predal Istvánovi Rómerovi, výrobcovi zápaliek. Rómer, maďarský farmaceut žijúci vo Viedni, vynález kúpil a výrobné práva od Irinyiho za 60 forintov. Rómer zbohatol a Irinyi začal publikovať články a učebnice chémie a založil niekoľko tovární na zápalky.

Nahradenie bieleho fosforu

Nanešťastie, tí ktorí sa podieľali na výrobe nových fosforových zápaliek boli postihnutí ochorením zvaným „phossy jaw“ (fosforová čeľusť) a inými poruchami kostí, nakoľko v jednom balíčku zápaliek bolo dosť jedovatého bieleho fosforu postačujúceho na zabitie človeka. Častými sa stali úmrtia či samovraždy zapríčinené zjedením hlavičky zápalky. Prvé správy o fosforových deformáciách zaznamenal Lorinser vo Viedni a newyorský chirurg publikoval brožúru s poznámkami o deviatich podobných prípadoch. Pokúšali sa zredukovať chorobné účinky vplývajúce na robotníkov prostredníctvom zavádzania inšpekcií a regulácií. Anton Schrötter von Kristelli v roku 1850 objavil, že ak je fosfor zohriaty na teplotu 250°C, teplo v inertnej atmosfére vyprodukuje červenú alotropickú formu, ktorá v kontakte so vzduchom nedymí. Navrhovalo sa, ze toto by mohlo vytvoriť vhodnú náhradu vo výrobe zápaliek, hoci táto alternatíva bola o niečo drahšia. Dvaja francúzski chemici Henri Savene a Emile David Cahen, vyvinuli bezpečnostnú zápalku použitím trisulfidu tetrafosforu, ktorá bola patentovaná v roku 1898. Zistili, že zlúčenina nebola jedovatá a že mohla byť použitá pre „všade zápalnú zápalku“ a že hlavičky zápaliek nie sú explozívne. V roku 1898 patentovali kompozíciu bezpečnostnej zápalky , ktorej základ tvoril trisulfid tetrafosforu a chlorečnan draselný. Albright and Wilson vyvinuli bezpečný spôsob výroby obchodných množstiev trisulfidu tetrafosforu v Spojenom kráľovstve v roku 1899 a začali ho predávať výrobcom zápaliek. Biely fosfor sa aj naďalej používal a jeho závažné účinky priviedli veľa krajín k zákazu jeho používania. Fínsko zakázalo používanie bieleho fosforu v roku 1872, za ním nasledovalo Dánsko v roku 1874, Francúzsko v roku 1897, Švajčiarsko v roku 1898 a Holandsko v roku 1901. Súhlas, tiež zvaný Bernská konvencia, bol podpísaný v Berne, vo Švajčiarsku v septembri 1906, ktorý zakazoval používanie bieleho fosforu v zápalkách. Toto od každej krajiny vyžadovalo prijatie zákonov, ktoré zakazujú používanie bieleho fosforu v zápalkách. Veľká Británia prijala v roku 1908 zákon zakazujúci jeho použitie v zápalkách po 31. decembri 1910. Spojené štáty zákon neprijali, ale namiesto toho uvalili „tresnú daň“ na zápalky, ktoré sú na báze bieleho fosforu. Boli také vysoké že by výrobcovia svoju výrobu museli splácať, čo bolo finančne nepraktické. Toto sa odohralo v roku 1913. India a Japonsko ich zakázali v roku 1919, nasledovala ich Čína, ktorá ich zakázala v roku 1925.

V Spojených štátoch, spoločnosť Diamond Match Company získala patent na výrobu trisulfidu v roku 1900 za sumu 100 000 dolárov. V roku 1901 Albright and Wilson začali vyrábať trisulfid tetrafosforu vo svojich závodoch v Niagara Falls v New Yorku. Vyrábali ho pre trh Spojených štátov, ale americkí výrobcovia naďalej pokračovali v používaní zápaliek z bieleho fosforu. Závod v Niagara Falls ich vyrábal do roku 1910, kedy Kongres Spojených štátov zakázal dovoz zápaliek vyrobených z bieleho fosforu v medzištátnom obchode. V tom istom čase, najväčší výrobca zápaliek v USA zaručoval v USA bezplatné použitie svojho patentu bezpečnostných zápaliek z trisulfidu tetrafosforu. 26. januára 1911 prezident William Howard Taft potom verejne napísal spoločnosti Diamond Match Company, aby patent pre dobro ľudstva vydali. Spoločnosť tak učinila 28. januára 1911 po konferencii so svojimi držiteľmi licencie. Patent hneď nato vydali a držitelia licencie mali možnosť dostať svoju späť svoje licenčné poplatky (hoci väčšina sa rozhodla pre ich nerealizáciu). V roku 1913 Albright and Wilson tiež začali vyrábať v Niagara Falls červený fosfor.

Klasické zápalky

Prvé trecie zápalky vyrobené z bieleho fosforu, tak ako tie vyrobené z trisulfidu tetrafosforu sa mohli škrtnúť na akomkoľvek vhodnom povrchu. Boli čiastočne populárne v Spojených štátoch, dokonca aj keď sa v Európe stali bežnými bezpečnostné zápalky. Avšak tieto „kdekoľvek-škrtnuteľné“ zápalky sa dodnes stále používajú všade na svete, vrátane mnohých krajín tretieho sveta. V Spojených štátoch, tak ako aj v iných krajinách, zatiaľ tento typ zápaliek je relatívne neznámy medzi všeobecnou populáciou, sú naďalej široko-používané na také účely, akými sú napríklad táborenie, outdorové aktivity, či dokonca urgentné / život-zachraňujúce situácie.

Tieto „všade-zápalné“ zápalky sú zakázané tak ako u bežných pasažierov lietadiel, tak aj u pasažierov nákladných letov. Sú klasifikované ako „nebezpečný tovar“., U.N. 1331, Matches, strike-anywhere

Bezpečnostná zápalka

Domáce bezpečnostné zápalky

Nebezpečenstvo bieleho fosforu vo výrobe zápaliek viedlo k rozvoju „hygienických“ alebo bezpečnostných zápaliek. Jednou z najväčších inovácii v ich rozvoji bolo používanie červeného fosforu, nie na hlavičke zápalky, ale namiesto toho na špeciálne navrhnutom škrtacom povrchu. Myšlienka bola rozvinutá v roku 1844 Švédom Gustafom Erikom Paschom (1788-1862) a bola vylepšená Johanom Edvardom Lundströmom (1815–1888). Pasch patentoval použitie červeného fosforu na škrtacom povrchu. Zistil že toto by mohlo vznietiť hlavičky, ktoré nemuseli obsahovať biely fosfor. Johan Edvard a jeho mladší brat Carl Frans Lundström (1823-1914) začal s obrovskou škálou zápalkového priemyslu v Jönköpingu vo Švédsku, približne v roku 1847, ale vylepšená bezpečnostná zápalka nebola zavedená až približne do roku 1850-1855. Bratia Lundströmovci získali vzorku zápaliek z červeného fosforu od Arthura Albrighta počas „The Great Exhibition“ („Veľkej výstavy“), ktorá sa konala v Krištáľovom paláci v roku 1851. No niekam ich založili, a preto zápalky neskúšali až pokým sa nekonala Parížska výstava v roku 1855 kedy zistili, že zápalky sú stále používateľné. V roku 1858 ich spoločnosť vyrobila približne 12 miliónov zápalkových škatuliek.

Bezpečnosť skutočných „bezpečnostných zápaliek“ je odvodená z oddelenia ich reakčných zložiek medzi hlavičkou zápalky na konci parafínom napustenej dlahy a špeciálnym škrtacím povrchom (ako prídavok k bezpečnostnému aspektu nahradenia bieleho fosforu červeným fosforom). Myšlienka oddelenia chemikálií bola zavedená v roku 1859 vo forme dvojhlavičkových zápaliek známych vo Francúzsku ako Alumettes Androgynes. Boli to hlavičky s jedným koncom vyrobeným z chlorečnanu draselného a druhým z červeného fosforu. Museli sa zlomiť a pretrieť o seba. Avšak bolo tam určité riziko, že by sa hlavičky náhodne o seba obtreli vo vlastnej škatuľke. Takéto nebezpečenstvo bolo odstránené, keď sa škrtací povrch premiestnil na vonkajšiu stranu škatuľky. Škrtací povrch na moderných škatuľkách je zvyčajne zložený z 25% prašného skla alebo iného drsného či brúsivého materiálu, 50% červeného fosforu, 5% neutralizéru, 4% čierneho uhlia a 16% tmelu či lepiva a zápalková hlavička je zvyčajne zložená zo 45-55% chlorečnanu draselného, s trochou síry a škrobu, neutrlizéru (ZnO alebo CaCO3), 20-40% kremičitej náplne, štrkového piesku a lepidla. Niektoré hlavičky obsahujú antimón (III) sulfidu, aby silnejšie horeli. Bezpečnostné zápalky sa vznietia kvôli extrémnej reaktivite fosforu s chlorečnanom draselným v zápalkovej hlavičke. Keď sa zápalka škrtne, fosfor a chlorečnan sa zmiešajú v malom množstve, čím sa vytvorí niečo podobné ako explozívna Armstrongova zmes, ktorá sa vďaka treniu vznieti.

Švédi boli dlho celosvetovým virtuálnym monopolom v bezpečnostných zápalkách, v priemysle situovanom najmä v Jönköpings & Vulcans Tändsticksfabriks AB. Vo francúzsku predali práva na patent bezpečnostných zápaliek pre spoločnosť Coigent Père & Fils z Lyonu, ale Coigent napadol platbu na francúzskych súdoch na základe toho, že vynález bol známy vo Viedni už istý čas predtým, ako ho bratia Lundströmovci patentovali. Britský výrobca zápaliek Bryant and May navštívili Jönköping v roku 1858. Chceli sa pokúsiť získať ponuku na bezpečnostné zápalky, ale boli neúspešní. V roku 1862 založili vlastnú továreň a kúpili práva patentu britských bezpečnostných zápaliek od bratov Lundströmovcov.

Bezpečnostné zápalky sú klasifikované ako nebezpečný tovar podľa „U.N. 1944, Matches, safety“. Nie sú úplne zakázané v lietadlách, avšak musia byť vyhlásené za nebezpečný tovar a jednotlivé aerolínie alebo krajiny môžu uvaliť prísnejšie opatrenia.

Zápalky na špeciálne účely

Extra dlhé zápalky, ktoré poskytujú dodatočnú bezpečnosť, keď sa používajú pri zapaľovaní krbu.

Búrkové zápalky, tiež známe ako „lifeboat matches“ alebo „flare matches“, sú často súčasťou súprav na prežitie. Majú škrtací vrch podobný ako u normálnych zápaliek, ale väčšia časť paličky je pokrytá alebo nasiaknutá spaľovacou zložkou a vďaka vosku je vode-odolná a dokáže horieť aj v silnom vetre. Táto zápalka sa používala v prvých masovo-vyrábaných Molotov drinkoch.