DE1902078C3 - Überzugsmittel zur Herstellung von dosisanzeigenden Beschichtungen - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Überzugsmittel zur Herstellung von dosisanzeigenden Beschichtungen auf Polyäthylen und anderen nicht hydrophilen Oberflächen zur Kontrolle von Bestrahlungen.

Mit der Entwicklung der Bestrahlungsindustrie und mit der Verbreitung der auf Verwendung von Co-60 Isotopen oder Elektronenbeschleunigern beruhenden Bestrahlungsbetriebe muß die Dosimetrie, d.h. die Wissenschaft des Strahlungsmeßwesens, bekanntlich immer neue Aufgabe lösen.

Besonders schnell ist die Verbreitung der Dosisindikatoren, die eine rasche, halbquantitative Ermittlung der am Zielgegenstand auftreffenden Strahlungsdosis ermöglichen. Die indikatoren-Etikette gemäß der GB-PS 9 20 689 stellt einen derartigen Dosisindikator dar; sie wird hergestellt indem man Etiketten mit selbstklebender Rückseite mit einer Schicht überzieht, die strahlungsempfindliche, halogenhaltige Polymere und säureempfindliche Farbstoffe enthält, worauf die Etikette getrocknet, mit einer UV-Schutzschicht versehen und abermals getrocknet wird.

Die genannten Dosisindikatoren sind geeignet z. B. zur Markierung von zu bestrahlenden, papierumhüllten Gegenständen, jedoch nicht zur Kontrolle der Bestrahlung von Glasampullen und ähnlichen Laborgegenständen. Die Etiketten mit selbstklebender Rückseite sind besonders ungeeignet zur Kontrolle der Bestrahlung von Kunststoff-Folien, z. B. in der Industrie der Polyäthylen- und der Polyolefinen-Vernetzung, wo man normalerweise Folienrollen oder Röhrenbündel laufend bestrahlen muß. Die aufgeklebten Etiketten fallen nämlich vom Glas und besonders vom Polyäthylen und von den Polyolefin-Gegenständen ab und sind zu einer laufenden Markierung von Röhren und Folienrollen vollständig ungeeignet.

Auf die Kontrolle der Bestrahlung von Polyäthylen bezieht sich die US-PS 28 30 943, nach der der Farbstoff Sudan III in die Grundmasse des zu bestrahlenden Polyäthylens eingemischt wird. Die Bestrahlung sowie die ungefähre Dosis wird durch die Entfärbung des Farbstoffes angezeigt. Diese Methode wird zwar industriell angewendet, hat jedoch gewisse Nachteile. Ein Nachteil ist z. B., daß sie ausgesprochen zur Kontrolle der Bestrahlung von Polyäthylen dient und bei der Bestrahlung anderer Werkstoffe, z. B. von PVC, Glas und Porzellan nicht verwendet werden kann. Ein weiterer Nachteil ist, daß der Farbstoff während der Herstellung der Formkörper oder Folien in das Polyäthylen eingemischt werden muß. Infolgedessen sind zur Bestrahlung nur eigens zu diesem Zweck hergestellte Gegenstände verwendbar. Ein weiterer Nachteil ist, daß der Farbstoff in die gesamte Masse des Formkörpers, oder wenigstens in dessen wesentlichen Anteil eingemischt werden muß, was zu einer unnötig großen Farbstoffanwendung und sogar zu einer Beeinträchtigung von gewissen Eigenschaften führen kann, besonders wenn man die anspruchsvollen Verwendungsgebiete des vernetzten Polyäthylens, so die Mikrowellentechnik, auch in Betracht zieht Bei Verwendung als Lebensmittelverpackung und auf anderen Gebieten bietet der in der Polyäthylen-Folie unverändert verbliebene oder zersetzte Farbstoff einen weiteren Nachteil. Nachteilig ist schließlich, daß die

ίο Farbtiefe, d. h. die Indikation der Dosis, von der Dicke der Formstücke abhängt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dosisanzeigende Farbe zu schaffen, welche die obengenannten Nachteile vermeidet, auf Kunststoff, Glas oder anderen nicht hydrophilen Oberflächen vor der Bestrahlung auftragbar ist und die Strahlendosis durch Farbänderung anzeigt

Zur Lösung dieser Aufgabe sind in organischen Lösungsmitteln lösliche, strahlungsempfindliche farbige

Stoffe nicht geeignet u. a. auch weil Bestandteile der

. Lösung in die markierten Kunststoffe eindiffundieren können, wodurch die Indikation unsicher wird. Es kommen daher nur Lösungen in Betracht deren

Grundlage eine wäßrige Emulsion ist

Die zur Herstellung der bekannten Indikatoren verwendeten Emulsionen sind zur Verwendung als dosisanzeigende Farben nicht geeignet Wenn man z. B. die gemäß den Ansprüchen 1—5 der obengenannten GB-PS 9 20 689 hergestellten wäßrigen Emulsion unmittelbar auf Polyäthylen oder auf andere nicht saugfähige Oberflächen aufträgt so bekommt man nach der Bestrahlung keinen stabilen Farbton. Die die erfolgte Bestrahlung anzeigende rote Farbe der Emulsion, die mit Dimethylgelb als säureempfindlichem Farbstoff nach Herstellung getrocknet und bestrahlt wurde, erbleicht sichtlich schon nach einem Stehen von einigen Minuten, um im weiteren vollständig zu verschwinden. Der Farbton des mit Thymolblau hergestellten Indikators ist noch weniger stabil.

■to Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine zur Markierung und Strahlungsüberwachung von Polyäthylen, Polyolefine, PVC, Glas und anderen Gegenständen mit nicht hydrophiler Oberfläche geeignete Farbe hergestellt werden kann, wenn man zu einer wäßrigen Emulsion von Vinylchloridcopolymeren Metanilgelb (4'-Anilin-azobenzol-m-sulfonsäure) in einer Menge von 0,5-10 g/100 ml hinzusetzt

Der Gegenstand der Erfindung entspricht dem obigen Anspruch.

Metanilgelb ist ein wasserlöslicher Farbstoff. Aus diesem Grunde ist seine Eignung zur Markierung nicht hydrophiler Oberflächen unerwartet und überraschend. Trägt man nämlich die Mischung von Metanilgelb und von wäßrigen Emulsionen von Vinylchloridcopolymeren auf hydrophilen Oberflächen, z. B. auf Papier und auf ähnliche, gut netzbare Flächen auf, so erhält man einen Überzug mit einem unsicheren Farbton, der zur Dosisindikation ungeeignet ist Eine brauchbare Indikation wird auch dann nicht erhalten, wenn das Metanilgelb und Vinylchloridcopolymere in organischen Lösungsmitteln vermischt und die so erhaltene Lösung auf Polyäthylen und auf andere, nicht hydrophile Oberflächen aufgetragen wird.
Das eigentümliche Benehmen von Metanilgelb in

h5 wäßrigen Emulsionen von Vinylchloridcopolymeren ist besonders überraschend, wenn es mit anderen Farbstoffen, die ihrer Struktur, sowie ihrem Säure-Base Charakter nach sehr ähnlich sind, verglichen wird. Wird

ζ. B. Tropeolin OO (^'-Anilin-azobenzol-p-sulfonsäure), dessen Stniktur und Säure-Base Umschlagspunkt denen von Metanilgeib etwa gleich, und dessen Farbton in sauren wie in alkalischen wäßrigen Lösungen dem von Metanilgeib ähnlich sind, in wäßrige Emulsionen von VinylchloridcopoJymeren vermischt, so gibt die so erhaltene Emulsion auf nicht hydrophilen Oberflächen nur eine uncharakeristische und schlecht reproduzierbare Farbindikation.

Dieses eigenartige Benehmen des Metanilgelb konnte bisher nicht eindeutig geklärt werden. Nach einer vorstellbaren Erklärung ist dieses Benehmen im Zusammenhang mit seiner Verwendbarkeit als Adsorptionsindikator für anorganische halogenhaltig Niederschläge zu sehen. Einige Farbstoffe, wie Bromphenolblau und Bromkresolgrün, die ebenfalls auch als Adsorptionsindikatoren verwendet werden, zeigen ein einigermaßen ähnliches Benehmen. Werden jedoch die letztgenannten Farbstoffe in wäßrigen Emulsionen von Vinylchloridcopolynieren vermischt und auf nicht hydrophile Oberflächen aufgetragen, so zeigen sie nach Bestrahlung eine gestreifte, fleckige Verfärbung. Dieser Umstand deutet ebenfalls darauf hin, daß die erfindungsgemäße Verwendbarkeit von Metanilgelb überraschend:

ist

Das erfindungsgemäße Überzugsmittel wird hergestellt indem man zu einer wäßrigen Emulsion eines Vinylchloridcopolymeren Metanilgelb in einer Konzentration von 04-10 g/100 ml sowie gegebenenfalls Zusatzstoffe setzt

Das erfindungsgemäße dosisanzeigende Überzugsmittel weist zahlreiche Vorteile auf. Es kann durch den Verbraucher an beliebigem Ort auf den zu bestrahlenden Gegenstand aufgebracht werden. Es haftet gut an Polyäthylen, Polyolefin, PVC, Glas, Porzellan und übrigen nicht hydrophilen Oberflächen. Es trocknet rasch und gibt eine auch durch ungeschulte Arbeitskräfte leicht erkennbare, beständige Farbänderung. Seine Anwendung ist nicht auf ein bestimmtes Polymer, z. B. Polyäthylen, beschränkt und die Indikation hängt nicht von der materiellen Beschaffenheit und Form des zu markierenden Gegenstandes ab. Es ist gut haltbar. Der Farbton der markierten Oberfläche ist sowohl vor als auch nach der Bestrahlung stabil und benötigt keine Nachbehandlung. Die Farbe kann — wenn nötig — in unbestrahltem oder bestrahltem Zustand einfach, z. B. mit einem Abziehmesser, von der markierten Oberfläche entfernt werden. Die starke Farbänderung macht das Überzugsmittel selbst bei ungleichmäßiger Farbauftragung anwendbar.

50 Die erfindungsgemäße dosisanzeigende Farbe ist geeignet zur Kontrolle der Dosisverteilung auf großen Oberflächen und zur laufenden Markierung von zu bestrahlenden unendlichen Gegenständen (Folien); sie ist auch geeignet zur automatischen Kontrolle der erfolgten Bestrahlung und der erhaltenen Dosis, z. B. in der Weise, daß der mit der dosisanzeigenden Farbe markierte Streifen des Gegenstandes zwischen Lichtquelle und Empfangskopf eines mit geeignetem Lichtfilter versehenen Photometers geführt wird, wobei das Erreichen der gewünschten Dosis durch die Farbänderung der Dosisindikatorenfarbe vom Photometer automatisch angezeigt wird. Die erhaltene Dosis kann mit einem Schreibgerät aufgezeichnet und bzw. oder zur Betätigung einer korrigierenden oder betriebsabstellenden Automatik verwendet werden.

Das Verfahren kann noch verfeinert werden, indem zwei Photometer verwendet werden und das Zeichen des Photometers nach dem Bestrahlungsort durch das Zeichen des Photometers vor dem Bestrahlungsort korrigiert wird.

Das erfindungsgemäße dosisanzeigende Überzugsmittel und seine Herstellung werden anhand der nachstehenden Beispiele näher erläutert

Beispiel 1

100 ml wäßrige Dispersion eines Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymeren, 2,0 g Metanilgelb und 2,0 g Glyzerin werden vermischt Die Mischung wird 24 Stunden stehen gelassen und zwischen 10 und 40⁰C unter Lichtausschluß gelagert

Das so hergestellte dosisanzeigende Überzugsmittel wird auf die zu markierende Oberfläche zweckgemäß mit Pinsel, Kunststoff-Schwamm oder Roller aufgetragen. Nach dem Trocknen schlägt der Farbton der Farbe unter Einwirkung einer Dosis von 3 Mrad von gelb in gelbbraun, von 6 Mrad in braun, von 9 Mrad in violettbraun, und von 12 Mrad in dunkelviolett um. Die Farbänderungen können auch mit bloßem Auge leicht wahrgenommen werden.

Beispiel 2

10 ml einer wäßrigen Dispersion eines Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Acrylat-Copolymeren, 03 g Metanilgelb, 0,5 g Vinylchlorid-Vinylacetat-Perlpolymer und 10 ml Chlorbenzol werden vermischt Das Gemisch wird 8 Stunden stehen gelassen. Es wird eine dicke, gelbe Masse erhalten, die auf nicht hydrophile Folien druckereimäßig aufgetragen werden kann und unter Einwirkung von 2,5 Mrad in lila umschlägt

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Überzugsmittel zur Herstellung von dosisanzeigenden Beschichtungen auf Polyäthylen und anderen nichthydrophilen Oberflächen zur Kontrolle der Bestrahlung, bestehend aus einer wäßrigen Vinylchloridcopoiymerisatemulsion einem Farbstoff und gegebenenfalls Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß es als Farbstoff Metanilgelb in einer Menge von 0,5 bis 10 g pro 100 ml enthält