Ювелирное обозрение

Каждый, кто во времена Советского Союза имел дело с паяльником, знает о канифоли не понаслышке. Однако сегодня, когда всюду используются паяльные флюсы, канифоль для пайки применяют все реже. А ведь канифоль используется не только для пайки. Давайте же вспомним о том, что вообще такое канифоль, откуда она берется и где еще применяется.

Канифоль или колофонская смола получила свое название от имени древнегреческого города Колофон, где особая сосновая смола высоко ценилась в свое время музыкантами.

Сама канифоль представляет собой достаточно хрупкое аморфное вещество стекловидной структуры, имеющее характерный стеклянный блеск. Цвет канифоли может быть от светло-желтого до темно красного. В качестве составного компонента она содержится в смолах хвойных деревьев и состоит главным образом из карбоновых кислот фенантренового ряда и их изомеров.

Сырьем для производства канифоли изначально служила живица — смолянистое вещество, выделяемое хвойными деревьями при их механическом повреждении. Из живицы выпаривали скипидар и другие летучие вещества, которых в сырой смоле 25%.

При промышленном производстве канифоль получают как экстракт измельченной хвойной древесины с применением органического растворителя либо путем перегонки сырого таллового масла, являющегося отходом циллюлозно-бумажного производства. Таким образом, в зависимости от способа получения, канифоль бывает сосновой, талловой и т. д.

Канифоль нерастворима в воде, однако легко растворима в органических растворителях, таких как этиловый спирт, эфир, ацетон, хлороформ и бензол. Температура плавления канифоли зависит от способа ее получения, и лежит в диапазоне от 50 до 130 °C. В составе канифоли всегда преобладают карбоновые (смоляные) кислоты, главная из которых — абиетиновая, входящая и в состав янтаря.

Канифоль как паяльный флюс

По сей день достаточно широко канифоль используется в качестве паяльного флюса (для удаления тонких пленок окислов с поверхностей спаиваемых металлов) при пайке легкоплавкими припоями и лужении.

Благодаря использованию канифоли при пайке, смачиваемость припоем монтируемых на плату компонентов улучшается. При пайке деталей из меди, медных сплавов, стали, цинка и других цветных металлов кроме алюминия, канифоль пользуется заслуженной популярности в силу эффективности.

В расплавленном состоянии канифоль легко растворяет оксидные пленки: окисленные металлы по сути частично восстанавливаются до металлов, а частично — превращаются в легкоплавкие соли.

При этом канифоль неустойчива к воздействию влаги. Под действием атмосферной влаги она гидролизуется, усиливает коррозию соединений с которыми находится в контакте. Поэтому после пайки канифоль следует смывать (например спиртом или ацетоном). В качестве диэлектрика канифоль используется разве что в очень герметичных устройствах.

Для пайки лучше всего подходит слабый раствор канифоли в изопропиловом или этиловом спирте с добавлением глицерина. Такой раствор весьма эффективен, хоть и имеет лишь слегка желтоватый цвет. Если же он будет слишком концентрированным, то есть если канифоли в растворе окажется слишком много, то смыть ее с платы будет тяжело, да и жало паяльника загрязнится сильнее.

Кстати, для пайки сильно загрязненных или сильно окисленных поверхностей канифольно-спиртово-глицериновые флюсы малоэффективны. В таких случаях рекомендуется применять неорганические, например, кислотные флюсы. Кроме того, глицерин, ввиду гигроскопичности, способствует коррозии проводников и электрическим утечкам по поверхности диэлектрика платы, поэтому остатки флюса с глицерином всегда следует удалять сразу после пайки и особенно тщательно.

Хранение растворов канифоли требует особого подхода чтобы не допустить выпадения кристаллов смоляных кислот. Для этого обязательно профильтрованный раствор не следует хранить в железных банках, поскольку ржавчина на их стенках склонна образовывать со смоляными кислотами резинаты железа, способствующие кристаллизации смоляных кислот. А в растворы с уайт-спиритом нужно добавлять хотя бы 4% скипидара.

Другие применения канифоли

Продукты переработки канифоли используются для проклейки картона и бумаги, она служит эмульгатором при получении искусственного каучука, применяется в производстве пластмасс, резин, мыла, линолеума, искусственной кожи, лаков, красок, электроизоляционных компаундов и мастик.

Канифолью натирают смычки музыкальных инструментов, кончик бильярдного кия, а также обувь балерин для уменьшения скольжения. В тяжелой атлетике, в альпинизме, в бейсболе, при занятиях на турнике, – канифоль позволяет четко зафиксировать хват без скольжения, причем мозолей от этого не появится. Именно измельченную канифоль применяют для имитации дыма в кинематографе.

В былые времена, когда не было эффективных натяжителей, канифолью натирали передаточные ремни различных механизмов. Даже сегодня при запуске механизмов с большой инерцией время от времени прибегают к использованию канифоли.

Добавив порошок канифоли в лак на основе твердых смол, можно повысить его текучесть. Чистая же канифоль в основе лака делает его очень мягким и нестойким, белеющим при попадании влаги, легко стираемым. Качественные лаки на основе канифоли получают этерификацией (сплавлением) 6% глицерина с канифолью.

Кстати, один из эфиров канифоли зарегистрирован как пищевая добавка Е915 — пентадиновая смола. Но практически в качестве пищевой добавки Е915 не применяется ни в России, ни в странах Евросоюза.

Канифо́ль (греч. πίσσα Κολοφωνία , лат. colophonia resina ) — колофонская смола [1] — хрупкое, стекловидное, аморфное вещество, с характерным раковинообразным изломом и стеклянным блеском от тёмно-красного до светло-жёлтого цвета.

Входит в состав смол хвойных деревьев [2] . Представляет собой смесь различных смоляных кислот и их изомеров.

Содержание

Получение [ править | править код ]

Канифоль получают из живицы (смолистого вещества (терпентин), выделяющегося при ранении тканей деревьев хвойных пород) с последующим выпариванием из сырой смолы летучих веществ — в основном — скипидара. Обычно соотношение количества канифоли к количеству скипидара в сырой смоле 3:1.

Также в промышленности канифоль получают экстракцией из измельчённой древесины органическими растворителями или перегонкой сырого таллового масла — отхода целлюлозно-бумажного производства.

В зависимости от сырья и метода получения канифоль называют сосновой канифолью (гарпиус), талловой канифолью и т. п.

Канифоль растворима в органических растворителях (спирте, ацетоне, эфире, бензоле, хлороформе), нерастворима в воде. Температура размягчения и плавления зависит от источника и способа получения и колеблется в пределах от 50—70 °C до 100—130 °C. В химическом составе преобладают смоляные кислоты (от 80 до 95 %), имеющие общую формулу C₁₉H₂₉COOH, основной из этих смоляных кислот — абиетиновая кислота).

Применение [ править | править код ]

Канифоль и продукты её обработки применяют для проклейки бумаги и картона, как эмульгатор в производстве синтетического каучука, в производстве резин, пластмасс, искусственной кожи, линолеума, мыла, лаков и красок, электроизоляционных мастик и компаундов.

Широко применяется в качестве флюса при лужении и пайке легкоплавкими припоями для растворения плёнок оксидов на поверхности спаиваемых металлов и припоя, что улучшает смачиваемость поверхности металлов припоем. Применяется при пайке стальных деталей, деталей из медных сплавов и меди, цинка и др. цветных металлов (непригодна для пайки алюминия и алюминиевых сплавов).

Кроме того, канифолью натирают смычки струнных смычковых музыкальных инструментов, обувь балетных танцовщиков и балерин для предотвращения скольжения (точнее, применяется особый порошок для опудривания стоп ног и балетной обуви (пуанты и балетки)). Делается это для увеличения трения обуви по полу и предотвращения соскальзывания обуви с пятки ноги, если под обувь на ногу надето капроновое трико.

Порошок канифоли применяют и в тяжелой атлетике, бейсболе, альпинизме. Использование порошка канифоли при занятиях на турнике позволяет четко зафиксировать хват, избежать скольжения рук и появления мозолей.

Ранее канифолью натирали также ремённые передачи в механизмах, но с появлением и широким применением механических устройств для натяжения приводных ремней канифоль для этого практически не используется, кроме случаев запуска механизмов с большой инерцией, когда возможно проскальзывание ремней или лент (например запуск кривошипного станка с массивным маховиком в первый момент времени оказывает значительное сопротивление, после его раскручивания сопротивление уменьшается иногда в десятки раз).

Также используется для натирания кончика бильярдного кия при игре в бильярд.

Мелкодисперсный порошок канифоли применяют для имитации дыма при съёмках в киноиндустрии.

При добавке к лакам на основе твёрдых смол повышает их текучесть. Лаки на основе чистой канифоли очень мягки и нестойки, под действием влаги легко белеют, легко стираются. Современные лаки на основе канифоли получаются посредством этерификации глицерина канифолью, то есть сплавлением 6 % глицерина с канифолью.

Использовалась для изготовления лака в Италии с IX в. и называлась Pica greca.

Эфиры канифоли зарегистрированы в качестве пищевой добавки E915.

Применение канифоли в качестве паяльного флюса [ править | править код ]

Применение канифоли в качестве паяльного флюса обусловлено её способностью в расплавленном состоянии растворять оксидные плёнки на поверхности спаиваемых металлов. Химически при этом оксиды металлов частично восстанавливаются до металла и частично превращаются в легкоплавкие соли смоляных кислот — резинаты.

Принято считать, что канифоль хороший диэлектрик. Диэлектрические характеристики сверхчистого обезвоженного лабораторного образца канифольной изоляции действительно достаточно высоки, однако реальное значение объемного сопротивления канифоли в обычных условиях на три порядка меньше полученных в лаборатории значений. Кроме того, канифоль малоустойчива к воздействию атмосферной влаги, под действием которой она гидролизуется и омыляется, а вследствие гигроскопичности образующихся соединений усиливается их коррозия. Поэтому в качестве долговечного диэлектрика она может использоваться только в герметичных электротехнических устройствах, в качестве изолятора в силовых кабелях и т. д. Также введение в состав электроизоляционных лаков больших количеств канифоли в разной степени снижает их влаго- и водостойкость, и такие лаки размягчаются при повышении температуры. Кроме того, при нагревании таких лаков выше температуры плавления их диэлектрические свойства ухудшаются.

В радиолюбительской практике для пайки популярен раствор канифоли в этиловом или изопропиловом спиртах. Иногда для увеличения эффективности такого флюса в раствор добавляют глицерин. При изготовлении паяльного канифольного флюса растворением канифоли в спирте раствор не следует делать слишком концентрированным: вполне достаточно, чтобы он был лишь слегка желтоватым, так как при применении слабого раствора его эффективность практически не снижается, но существенно облегчается отмывка паяных изделий, например печатных плат от его остатков и жало паяльника загрязняется заметно меньше.

Для пайки сильно загрязненных или сильно окисленных поверхностей канифольно-спиртово-глицериновые флюсы малоэффективны. В таких случаях рекомендуется применять неорганические, например, кислотные флюсы. Кроме того, глицерин, ввиду гигроскопичности, способствует коррозии проводников и электрическим утечкам по поверхности диэлектрика платы, поэтому остатки флюса с глицерином следует удалять после пайки особенно тщательно.

Хранение [ править | править код ]

Для предотвращения выпадения кристаллов смоляных кислот из растворов канифоли необходимо:

• избегать хранения её в железных ёмкостях, так как ржавчина на стенках сосуда, болтах, заклёпках и т. п. образует со смоляными кислотами канифоли резинаты железа, кристаллы которых далее служат затравками кристаллизации смоляных кислот;

• к уайт-спиритовым растворам канифоли следует добавлять не менее 4 % скипидара;

• раствор канифоли перед хранением полезно профильтровать.

Достойное место среди инструментов домашнего мастера непременно занимает канифоль для пайки. Во все времена при любом развитии сервиса или его полном отсутствии находятся люди со светлыми головами и умелыми руками, любящие и умеющие многие вещи делать самостоятельно. Видное место в процессах приложения мастерства отводится пайке во время монтажа и ремонта электронных схем, слаботочных электрических контактов и прочих работах по созданию неразъёмных соединений, не требующих высокой прочности.

Назначение канифоли

Прежде, чем описать назначение канифоли, надо разъяснить, чем отличаются пайка от сварки:

• В процессе сварки кромки соединяемых деталей расплавляются, жидкие фазы смешиваются и, затвердевая, образуют неразъёмное соединение.
• При пайке соединяемые детали остаются в твёрдом состоянии, а расплавляется только металл, служащий для соединения – припой. Расплавленный припой растекается по соединяемым кромкам и при застывании образует неразъёмное соединение.

Для гарантированного качества края скрепляемых деталей должны хорошо смачиваться припоем. Это достигается их очисткой от окислов и загрязнений с помощью флюсов – в данном случае канифоли.

Что такое канифоль? Нормативные документы

Канифоль представляет собой твёрдое стекловидное вещество. Она аморфна, т. е. не имеет чётко выраженной температуры плавления, а постепенно размягчается при нагревании. Начало размягчения происходит в зависимости от вида и сорта приблизительно при 55 – 70 ºC.

Канифоль является составной частью смолы хвойных деревьев. Существует несколько способов её получения:

• Выпарить летучие вещества из сырой смолы;
• Экстрагировать органическими растворителями из древесных опилок;
• Перегнать талловое масло, являющегося отходом производства бумаги.

Качество канифоли в России регламентируется двумя нормативными документами ГОСТ 19113-84 «Канифоль сосновая» и ГОСТ 14201-83 «Канифоль талловая».

Канифоль, полученная из смолы, несколько более тугоплавка – температура размягчения приблизительно на 5 выше и более, кислая – на 5 – 10 мг KOH на 1 г продукта больше. Талловая канифоль более светлая, чем сосновая, но цветность очень зависит от сорта, т. е. от степени очистки от примесей.

В розничную канифоль обычно поступает в круглых металлических коробках. Но может продаваться и в составе готового припоя – трубки из сплава на основе олова, заполненной канифолью.

Как паять с канифолью

В общих чертах процесс пайки заключает следующие операции:

1. Механическая очистка соединяемых поверхностей;
2. Разогрев жала паяльника;
3. Нагрев соединяемых поверхностей;
4. Обработка жала канифолью;
5. Обработка поверхностей канифолью;
6. Покрытие жала припоем (лужение);
7. Соединение деталей и покрытие припоем стыка и прилегающих участков.
8. Охлаждение соединения.

Теперь подробнее о каждой операции?

• Канифоль способна растворять окисные плёнки и частично восстанавливать их до металла. Если поверхность соединяемых деталей не покрыта видимыми загрязнениями, эту операцию можно пропустить. Она необходима, когда загрязнения или окислы покрывают поверхность настолько, что препятствуют смачивание её расплавленной канифолью и далее припоем.
• Ранее упоминалось о температуре начала размягчения канифоли в районе 55 – 70ºC. Но для того, чтобы надёжно покрыть жало паяльника и соединяемые детали, её надо разогреть до 100 – 130ºC. Критерием достаточной температуры жала является его свободное проникновение в массив твёрдой канифоли с появлением лёгкого дымка.
• Необходимость нагрева соединяемых поверхностей очень сильно зависит от их размеров. Если паять предстоит тонкие проводки, можно эту операцию пропустить. Надо понимать, что на холодной поверхности произойдёт быстрое охлаждение и застывание канифоли и припоя. Как следствие, не удастся добиться растворения окислов канифолью и достаточного растекания припоя. Поэтому необходимо перед началом пайки оценить, можно ли прогреть детали уже в процессе обработки флюсом или надо сделать это предварительно.
• Если паяльник используется в первый раз или долго не был в работе, можно пройтись по жалу металлической щёткой или тонкой наждачной бумагой. Но это требуется в самых запущенных случаях. Обычно достаточно разогреть его и обработать канифолью, а затем покрыть слоем олова – облудить. Теперь жало готово к работе.

Если перерыв в работе был небольшой, и жало осталось покрыто припоем, лужения не потребуется, достаточно просто нагреть его и опустить в канифоль.

• Далее готовим к пайке поверхность деталей. Как уже было сказано, может понадобиться нагрев стыковых поверхностей соединяемых деталей. Это определяется их массивностью и размерами жала паяльника. Если жало массивней деталей, можно обойтись без предварительного нагрева перед пайкой, а произвести его непосредственно в процессе обработки деталей канифолью.

Фиксируем соединяемые поверхности в положении, в котором они будут смонтированы, греем при необходимости, обрабатываем флюсом и затем наносим расплавленный припой. Жалом паяльника помогаем ему растечься по стыку и прилегающим площадям, даём соединению остыть.

Процесс пайки завершён.

Пайка припоем с канифолью

В этом виде пруток припоя представляет собой смотанную в бухту трубку из оловянно-свинцового сплава, внутри которой находится канифоль. При пайке его используют, как присадочный материал. Разогревают паяльником соединяемые детали, а затем в зону пайки вводят конец прутка, и совместными движениями жала и присадки лудят место соединения.

Плавящиеся флюс и припой покрывают стык одновременно, сокращая время процесса. Такой способом можно производить пайку деталей в случаях, не требующих предварительной подготовки поверхностей.

Выбор паяльника

Вопрос выбора паяльника не случайно рассматривается после детального обзора особенностей процесса пайки. Его мощность и размеры жала находятся в прямой зависимости от того, что надо будет паять. Ранее говорилось, что для качественной пайки крупных деталей может понадобиться их предварительный разогрев, и нужно выбирать мощный инструмент с массивным медным жалом. В то же время для пайки тонких проводков в глубине электронных блоков лишнее тепло не нужно, достаточно тонкого жала, которым удобно паять в ограниченном пространстве.

Вопросы техники безопасности при пайке

Процесс пайки сопровождается рядом вредных факторов. Первый из них – это загрязнение зоны дыхания. Канифольный дым, неизбежно выделяющийся при проведении пайки, пары олова и свинца являются аллергенами и канцерогенами. Помещение, предназначенное для пайки, даже любительской, должно хорошо проветриваться.

Следующий фактор – опасность поражения электрическим током. Для получения разрешения на проведение пайки рабочие на предприятиях должны иметь 2 группу электробезопасности. Перед началом пайки дома следует хотя бы визуально убедиться в исправности электропаяльника и розетки.

Пожарная опасность. Для инструментов и процесса пайки необходимо использовать подставки из негорючего теплоизолирующего материала.

Заключение

В данной статье рассмотрены наиболее характерные особенности процессов пайки с применением канифоли. Но для обучения любому ремеслу и пайке, в том числе, теория должна неразрывно переплетаться с практикой. Только тогда всё сказанное сможет принести реальную пользу в овладении мастерством.

“>