Как добывают канифоль для вашего флюса?⁠⁠

Канифоль — главный источник стабильности (или проблем) в гель-флюсе. Сегодня расскажу — как именно Sigma Flux работает с канифолью: от поиска поставщика до допуска партии в производство.

Зачем канифоль вообще нужна во флюсе?

Припой "прилипнет" только к чистому металлу без окислов. Активатор снял оксид — но металл тут же начинает снова окисляться от кислорода в воздухе. Поэтому флюсу нужен «щит»: твёрдые смолы создают барьер и не дают кислороду добраться до поверхности до момента оплавления припоя.

Канифоль — это твёрдая часть смолы хвойных деревьев и отличный пленкообразующий агент в флюсах:

• выдерживает температуры пайки и защищает очищенный металл;

• гидрофобна и “запечатывает” кислоты в безводной среде (это помогает держать высокое сопротивление остатков);

• при этом сама обладает неплохой активностью за счет карбоксильных групп COOH

В промышленности её получают двумя основными путями:

1. из живицы (gum rosin) — когда смолу собирают с дерева;

2. из таллового масла (tall oil rosin) — побочного продукта целлюлозно-бумажного производства.

   Ниже — про классический путь через живицу, который чаще всего представляют люди.

   1) Сбор живицы: что происходит в лесу

   На практике используют подсочку: на стволе делают надрез/насечку, ставят желобок (носик) и приёмник (контейнер/пакет). Смола вытекает наружу как защитная реакция дерева и стекает в приёмник.

   Живица — это смесь:

   • смоляных кислот (будущая канифоль),

   • летучих терпенов (будущий скипидар),

   • небольшого количества нейтральных смолистых веществ и примесей.

Насколько я знаю в России живицу не собирают, стоимость труда у нас довольно высока. Обычно канифоль завозят с Бразилии и Азии. А Китай вообще столица лесохимии.

Переработка на заводе: канифоль + скипидар

Дальше живицу разделяют перегонкой (часто паровой/вакуумной дистилляцией):

• Скипидар уходит в лёгкую (летучую) фракцию — это смесь терпенов (например, α-пинен и др.). Из компонентов скипидара получают множество продуктов — в том числе вещества-растворители, которые мы используем как базу для гель-флюсов Sigma. Такие вещества отлично дружат с канифолью и активаторами и в итоге получается стабильный по характеристикам флюс, который не темнеет и не сахариться со временем. Данное вещество также используется в флюсах: Flux Plus EFD, Amtech 559-v3, Stirri, ChipQuick, Stannol

• Канифоль остаётся в тяжёлой фракции — твёрдая смола на основе смоляных кислот. Ее модицифированные версии - основа пленкообразующего агента наших флюсов. Получается, что флюсы Sigma состоят на 85-90% из производных канифоли, вместо "злой и непонятной промышленной химии" вот так 🙂

После разделения канифоль обычно фильтруют/отстаивают, иногда дополнительно рафинируют (снижают цвет, убирают механические примеси и следы летучих веществ). Если интересно могу рассказать поподробнее про модифицирование канифоли.

Из чего состоит канифоль в флюсе?

Канифоль — это смесь смоляных кислот и их изомеров (в основном абиетанового и пимаранового рядов) и небольшого количества нейтральных компонентов. Да, да, канифоль это кислота, имеющая COOH группу - она отдает протон и окисел уходит в расплав флюса - в итоге получаем чистый металл готовый к пайке.

Да, абиетиновая кислота и её изомеры часто составляют значимую долю, но реальный состав сильно зависит от:

• породы дерева,

• региона и сезона,

• технологии переработки.

Почему канифоль темнеет при нагреве?

В смоляных кислотах есть двойные связи, а они очень легко присоединяют к себе кислород, особенно при нагреве и кислой среде. Итог — пожелтение или потемнение. Ну а еще чем больше примесей в канифоли - тем сильнее она будет темнеть, оставлять нагара, и пахнуть.

Почему флюс кристаллизуется и сахарится из-за канифоли?

Кристаллизация — следствие конкретного состава канифоли и условий. Ее усиливает:

• преобладает один из типов смоляных кислот,

• высокая концентрация канифоли,

• вид растворителя,

• хранение на холоде

В некоторых системах одна из фракций канифоли начинает выделяться в кристаллы, и раствор превращается в сахар и не выдавливается из иглы.

Как делают канифоль более стабильной для флюса?

Чтобы уменьшить потемнение и снизить склонность к кристаллизации, применяют:

• Этерификация (например, глицериновые/пентаэритритовые эфиры канифоли) — часто улучшает стабильность и прозрачность растворов. Но снижают кислотное число и активность флюса - если сделать канифоль на эфире, придется применить намного больше активаторов, а это риски для надежности.

• Диспропорционирование — снижает склонность к окислению и повышает стабильность (ценится в клеях/смолах и иногда полезно для «чистых» остатков).

• Гидрогенизация — насыщает двойные связи водородом, повышая цветостабильность и устойчивость к окислению.

• Также встречаются полимеризованная канифоль, специальные смеси и тонкая рафинация.

Гидрированная канифоль: что правда, а что важно уточнить

Гидрогенизация действительно делает канифоль более светлой и устойчивой к потемнению при нагреве/старении, потому что уменьшается количество реакционноспособных двойных связей. Степень гидрирования и рафинирования может отличаться: самый высокий класс полностью прозрачная и полностью гидрированная канифоль. Именно на ее основе сделаны "белые" дорогие флюсы MBO MOB39 и Heraeus NC5070

• Ее кислотное число обычно сохраняется в отличии от эфиров канифоли, а значит флюс будет неплохо лудить

• Низкая склонность к кристаллизации

Почему все флюсы не делают из гидрированной канифоли раз она такая крутая?

Гидрогенизация сложнейший химический процесс:

• нужен водород и оборудование высокого давления (до 200 бар),

• нужен дорогой катализатор платина или палладий на угле и служат они 1-2 синтеза,

• обязательны серьёзные требования по безопасности, ведь водород взрывоопасен

Поэтому гидрированная канифоль стоит дорого, часто туда подмешивают эфиры, попутно снижая кислотное число, да и купить ее довольно сложно - производств довольно мало.

Но я ее нашел и ближе к лету смогу выкатить белый флюс с прозрачным не темнеющим остатком. К тому же есть интересные варианты с повышенным кислотным числом.