DE1908776A1 - Pruefstoff zur Feststellung von Fehlerstellen oder Spruengen in Gegenstaenden - Google Patents

Pruefstoff zur Feststellung von Fehlerstellen oder Spruengen in Gegenstaenden

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DE1908776A1
DE1908776A1 DE19691908776 DE1908776A DE1908776A1 DE 1908776 A1 DE1908776 A1 DE 1908776A1 DE 19691908776 DE19691908776 DE 19691908776 DE 1908776 A DE1908776 A DE 1908776A DE 1908776 A1 DE1908776 A1 DE 1908776A1
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Hyam Norman Henry
John Tebbenham
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    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/91Investigating the presence of flaws or contamination using penetration of dyes, e.g. fluorescent ink
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

Die" Erfindung bezieht, sich auf einen Prüfstoff zur Feststellung von Fehlerstellen oder Sprüngen in Gegenständen. Derartige Prüfstoffe bestehen im wesentlichen aus einem Farbstoff, der ein sichtbarer Farbstoff oder ein Fluoreszenzfa^bstoff ,sein kann ,oder beides, welcher in einer Eindringflüssigkeit gelöst ist, welche in Fehlerstellen oder Sprünge,,, ,die in-dem. Gegenstand vorhanden sein können, eindringt und die gleichzeitig ein Lösungsmittel für den oder .4ie·,Warbst offe.ist, .
is. Es % st, .bekannt, bei Farbeindringuntersuchungsyerfahren zur Feststellung von Fehlerstellen in Gegenständen im wesentlichen zwei Schritte anzuwenden, nämlich erstens, den Gegenstand zu beschichten, wenn er in einem sauberen, trockenen Zustand ist, mit einem Film eines Teststoffes,
• WR/Si -2-
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-Z-
zweitens, nach einer ausreichenden Zeitspanne, in der der Prüfstoff in die Fehlerstellen oder Sprünge, welche vorhanden sein mögen, eingedrungen ist, den überschüssigen Prüfstoff durch geeignete Verfahren zu entfernen und drittens, die Oberfläche d.es Gegenstandes mit einem Ab- v sorptionspuder zu überziehen, durch den der Prüfstoff, der in den Fehlerstellen oder Sprüngen enthalten ist, sichtbar gemacht wird. Eine Möglichkeit, überschüssigen Prüfstoff ■\on dem Gegenstand zu, entfernen, besteht darin, in den Prüfstoff einen Emulgator einzuarbeiten, so daß der Prüfstoff einfach durch einen Wasserwaschprozeß abgespült werden kann. Es ist wünschenswert, jjedoch nicht notwendig, daß der Prüf stoff eine gute Toleranz zum Viasser besitzt, d. "ta. , daß er in der Lage ist, Verschmutzungen durch Wasser bis zu einer Menge von 5 ί° zu vertragen und dennoch als klare Lösung bestehen bleibt. .
Bei der Herstellung eines Prüfstoffes, der durch Wasser abspülbar ist, wird ein Teil des Lösungsmittels durch einen Emulgator ersetzt. Ein Problem, welches hier auftritt, besteht darin, daß die Konzentration des Farbstoffes verringert ,wird., verglictien mit jenem Pegel, den der Farbstoff in einem nichtwasserspülbaren Prüfstoff hätte.
.Es,.ist..l)ekannt, daß die Empfindlichkeit eines Prüfstoffes in, einer, Relation steht zur Konzentration des
n .er enthält. Daraus ist· zu erkennen,
■#aß dier auggeWataitie 2jtaulga1ijpr ein lösungsmittel -für -dep verwendeten ITajifestoff sein sollte, damit die .lianzentration der jEärftung,, die errei©b:ba:r ist,, triebt wese*Ltlicb verringert virä;. Auf diese Weise 'kann man. ho ο hemp find liefere wasser- !Prüf stoffe ^aoifiDaaen.
;Ein weiteres ipr&bliem* welches bei der Terwendwng -von erspütbaipen Ba^bs^ofißen aufrjticitt, d. b. bei i^üfsi/offen, iBniiiiiigaifeoren entbaX*e;n, ist die WiajJcsamteeit mit Bezug äie JPäbigfceit, den ^Prtfcf si?off emnlgiei^ba^ zn maebea. 'Wen.n der Emitigaifeor zu iWii&saiii ist in dieser Hinsicht, diamn lcann PriifstGrff wenigstens teilweise --aus den ^Fehlerstellen Sppüngen in aem Giegen^t-and wäbrend de-s Ji^)via^ie;beins od?er dasjJüiens KreriHitftel;© /Wasser ,entfernt werii-etat, vfodtirch die 1Bmjjfin:d!Lic;b:lceit äe;s Iferjfabjrens ^rerringert wird. Ist
Smuigatfaor iniebt ;a:usSiߣi@heE3 '
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die in Fehlerstellen oder Sprünge eingedrungen sind, vermieden wird. " ■:-■■"■■ ;;": :'; :
Es ist ferner daran zu denken, daß Prüfstoffe, wie sie hier erwähnt werden, in großen Mengen beim Prüfen von Flugzeugen und anderen wichtigen Teilen "benutzt werden, so daß der Prüfstoff, der den Emulgator enbält, frei von asche-■bildenden Bestandteilen sein muß, damit die Gefahr vermieden wird, daß Rückstände verbleiben, Vielehe auf den zu prüfenden Gegenstand einen schädlichen Einfluß haben.
Ein anderes Problem, welches sehr schwerwiegend ist, ist die Verunreinigung der Wasserversorgung durch das vorgereinigte Abwasser. Es ist daher außerordentlich wünschenswert,, daß der Emulgator biologisch abbaubar ist.
Die Eigenschaften der Benutzung und der Smulgierung, die durch einen Emulgator oder ein oberflächenaktives Mittel hervorgerufen werden, sind auf das Vorhandensein von zwei oder mehreren chemischen Gruppen im Molekül zurückzuführen, die in ihrer polaren Natur differieren. Polare Gruppen verleihen eine Tendenz zur Wasserlöslichkeit, während nichtpolare Gruppen eine Tendenz zur Öilöslichkeit verleihen. Die relative Kraft oder Aktivität dieser beiden Arten von Gruppen innerhalb eines oberflächenaktiven.Mole-· küls wird oft als hydropblles-lipophilesGleichgewicht oder Hl-GIeicbgewicht des oberflächenaktiven Mittels dargestellt und zeigt an, ob das Material öl- oder wasser- ;
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• „ Λ5 -.-■ Ί9 0877Θ
löslich ist. Der lipopbile Anteil des Moleküls ist im allgemeinen eine Kohlenwasserstoff kette oder ein Ring, -währe no der hydrophile Anteil aus einer hoohpolaren Gruppe besteht, beispielsweise einer Sulfat-, .SuIfonät- oder einer quartären Stickstoffgruppe oder wichtiger für dieses Verfahren, aus weniger polaren Polyätbergruppen folgender Konstitution -(0GH2CH2). Obgleich jede derartige Polyäthergruppe weniger wirksam ist als die oben erwähnten hoehpölaren Gruppen, haben sie doch den Vorteil, daß eine Anzahl von Verbindungen vorbanden ist,, die solche Gruppen in verschiedener Anzahl enthält, wo"bei das HX-Gleichgewicht dieser Verbindungen innabalb der Gruppe in kleinen Schritten sich von der einen zur anderen Verbindung verändert.
Es wurde nun gefunden, daß ätboxylierte Alkohole, äthoxylierte Amine und ätboxylierte Amide sehr gut als Emulgatoren oder oberflächenaktive Verbindungen in wasserspülbaren Teststoffen geeignet sind, daß'sie eine gute larbstofflöslichkeit besitzen, eine hohe Wassertoleranz aufweisen, biologisch abbaubar und frei von aschebildenden Bestandteilen sind. Es wurde ferner gefunden, daß durch Einarbeitung von wenigstens zwei derartigen Emulgatoren mit verschiedenen HI-Gleichgewichten eine bessere Emulgierung erzielbar ist und damit eine bessere Wasserspürbarkeit des Prüfstoffes erhalten wird. 3Da andererseits das HL-Gleichgewicht eines solchen Gemisches das gewichtsmäßige
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- 6 - ; 190877a
Mittel des HI-Gleicbgewichts der einzelnen Komponenten ist, kann das HL-Gleicbgewietat der Mischung durch verschiedene Verhältnisse der sie bildenden Verbindungen justiert werden, wodurch die Ansprechbarkeit des Prüfstoffes auf die Wasserwaschbarkeit so eingestellt werden kann, daß sie der Oberflächentextur des zu prüfenden Gegenstandes und dem Pegel der erforderlichen Empfindlichkeit entspricht.
Demgemäß ermöglicht die vorliegende Erfindung die Schaffung eines Prüfstoffes zur Peststellung von Fehlerstellen oder Sprüngen in Gegenständen, der ein flüssiges. Eindringmittel und wenigstens zwei Verbindungen mit verschiedenem HI-Gleichgewicht aufweist, die aus der Gruppe der äthoxylierten Polyalkohole, der äthoxylierten aliphatischen Alkohole, der äthoxylierten aliphatischen Amine und Amide ausgewählt sind einschließlich der sogenannten Polydialkanolamide und einen darin gelösten Farbstoff.
Diese äthoxylierten Verbindungen, die sieben oder mehr Mol von Äthylenoxid pro Mol der Verbindung enthalten, können als hydrophil angesehen werden und jene, die fünf Mol oder weniger Äthylenoxid pro Mol der Verbindung enthalten, können als lipophil angesehen werden.
Vorzugsweise sollte eine der ausgewählten Verbindungen hydrophil und eine andere lipophil sein.
Vorzugsweise sollte das gewichtsmäßige Mittel des HI-Gleicbgewichts der ausgewählten Substanzen nicht kleiner
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als 11 sein und vorzugsweise 13 nicht übersteigen.
Die Eindringflüssigkeit ist im allgemeinen eine Kupplungslösung, die normalerweise flüssiger Glykolätber und ein normalerweise flüssiges wasserunlösliches Kohlenwasserstoff lösungsmittel ist und auch einen kleinen Anteil eines Korrosionsinhibitors enthalten kann. ■
Die folgenden Beispiele von Prüfstoffen gemäß der Erfindung dienen der Erläutertung.
Die Waschbarkeit des Prüfstoffes wurde bestimmt durch Auftragen des Prüfstoffes auf einen Prüfling (a) mit einer glatten chromplattierten Oberfläche,(b) einer gestrahlten Aluminiumoberfläche und (c) auf ein rauhes Magnesiumgußstück. Auf diesen Teilen ließ man den Prüfstoff 10 Minuten liegen. Die Prüflinge (a) und (b) wurden dann in einem sanften Wasserstrom gewaschen, während der Prüfling (c) 3 Minuten in einen Wassertank eingetaucht wurde, dessen Wasser durch luft in Bewegung versetzt war.
Beispiel 1 Hl-GIeiohgewioht
9 Mol Äthoxylat eines C11-O1^
(Tergitol 15-S-9) 8g 13,7
5 Mol Ithoxylat eines O11-C1^
(iDergitol 15-S-5) 10 g 10,9
Polyoxyathylensorbitmonolaurat
(Tween 21) ?,5 g 15,3
09Ö38/019A
δ . 1. 9 08776
17 3 g .
ο, 2 g
ο, ml
55
Äthylenglykolmonobutyläther Fluoreszenz-Farbstoff .
Inhibitor .
Kerosin
Wassertoleranz j 22 fo
Waschbarice it: (a) Sehr gut (b) sehr gut (c) sehr gut Das gewichtsmäßige Mittel des HL-GIeichgewichts der drei ausgewählten äthoxylierten yerbiadungen ist 12,5.
Beispiel 2
HL-G-Ie ic hgewi oh t.
9 Mol Ithoxylat eines C^-C.r-
Alkohols (Tergitol 15-S-9) 8g 13,7
5 Mol Äthoxylat eines Q^^-Q^c- _'- . Alkohols (Tergitol 15-S-5) 10 g 10,9
Kokcsnußfettsäurepölydialkanol-
amid 7,5 g ^ 9,1
Äthylenglykolmonobutylather 17 g
Fluoreszenz-Farbstoff 0,3 g
Kerosin 55 ml ■
Wassertoleranz: 14 % .
Wasohbarkeit: (a) Sehr gut (b) sehr gut (c) sehr gut Das gewicbtsmäßige Mittel des HL-Gleichgewichts der drei ausgewählten äthoxylierten Verbindungen ist 11,25.
-9-
_ 9 -■
Beispiel 3
5 Mol Äthoxylat eines G^-G. Alkohols (Tergitol 15-S-5)
9 Mol Äthoxylat eines C1-J-O,, Alkobols (Tergitol 15-S-9) Ätbylenglykolmonobuty lather ITluoreszenz-Earbstoff Kerosin
Wassertoleranz: Mehr als 20
20g
5,5 g 17g
0,3 g 55 ml
HI-GIeiobgewioht 10,9 13,7
Waschbarkeit: (a) Sehr gut (b) sehr gut (c) gut Das gev/ichtsmäßige Mittel des HIi-GIeichgev/icbts der zwei ausgewählten-ätboxylierten Verbindungen ist 11,5.
Beispiel 4 HI-Gleichgewicht
10,9
5 Mol Äthoxylat eines G-i-i""G-j 5-" Alkohols (Tergitol 15-S-5) 20 g
6 Mol Äthoxylat des Kokosnußfettsäuremonoäthanolatnids 5,5 g
Äthylenglykolraonobutylather 17 g
PluoreszenzrParbstoff 0,3 g
Kerosin 55 ml Wassertoleranz: 20 %
Waschbarkeit: (a) Gut (b) mäßig (c) schlecht/ Das gewichtsmäßige Mittel des HI-Gleichgewichts der zwei ausgewählten äthoxylierten Verbindungen ist 11,1.
-10-
g HL-Gleichgewicht 15,3 ~r:.'\:
15 >5
10 ,5 S-
17 ,3 g
Ό ml g
55
Beispiel 5
2 Mol Äthoxylat eines Kokosnußfettsäureamins
15 Mol Äthoxylat eines Kokosnußfettsäureamins
Ä'tbylenglykolmonobutyläther
Fluoreszenz-Farbstoff
Kerosin
Wassertoleranz; 10 fa
Wascbbarkeit: (a) Sehr gut (b) gut (c) gut Das gewichtsmäßige Mittel des HL-GIeicbge-wicnts der zwei ausgewählten äthoxylierten Verbindungen ist 11,6. "'""■;..
Somit wird durch Aufrechterhaltung eines konstanten \ EmulgatorgehaIts ein Bereich der Wasserwaschbarkeit erhalten, der innajhalb einer guten Wassertoleranz von 10 bis 22 % liegt. ■■"■..:.-.. '.■_;.-: --,
Aus den obigen Beispielen geht hervor, daß die Wasserwaschbarkeit des Prüfstoffes variiert werden kann durch Verändern des gewichtsmäßigen Mittels des HIr-GIeichgewichts in Abhängigkeit von der Natur der zu prüfenden Oberfläche9 damit die Oberfläche im wasen-tTichen Yöllständig von dem Prüfstoff freigejwa€chen werden kann, ohne dja-ß„merkliche
des Prüfstoffes aus den EehlefsteIlen oder Sprüngen herausgewaschen werden. ^ \
-11-
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In den obigen Beispielen kann der Fluoreszenz-Farbstoff durch einen roten Farbstoff ersetzt "werden, der in dem System löslich ist, beispielsweise durch Oalco Oil Red ITI7OO, und weiterhin kann der Anteil des Farbstoffes, falls gewünscht9 erhöht werden.
Tergitol ist ein Handelsname der Union Carbide Corporation. :
Tween ist ein Handelsname der Atlas Chemical Industries Inc.
Calco ist ein Handelsname der American Gyanamid Company.
-12-
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Claims (13)

Patentanspruch e ■ -,
1. Prüfstoff zur Feststellung von Fehlerstellen oder Sprüngen in Gegenstanden9 dadurch gekennzeichnet, daß eine Eindringflüssigkeit mit wenigstens zwei Verbindungen versetzt ist, die ein verschiedenes HL-Gleichgewicht besitzen und aus der Gruppe der ätboxylierten aliphatischen Ester der mehrwertigen Alkohole, der äthoxylierten aliphatischen Alkohole, der äthoxylierten aliphatischen Amine und der äthoxylierten aliphatischen Amide einschließlich der sogenannten Polydialkanolamide ausgewählt.sind und ■ in denen ein Farbstoff gelöst ist.
2. Prüfstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ausgewählten Verbindungen hydrophil und eine ' andere lipophil ist.
3. Prüfstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ausgewählten Verbindungen wenigstens 7 Mol Äthy-' lenoxid pro Mol der Verbindungen enthält und eine andere der ausgewählten Verbindungen nicht mehr als 5 Mol Äthy- " lenoxid pro Mol der Verbindungen.
4. Prüfstoff nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das gewichtsmäßige Mittel des HL-Gleichgewichts der ausgewählten Verbindungen nicht kieiner als /
11 ist. . : Y ._
WR/Si 90 9 838/0 194 ' " _15_
5. Prüfstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das gewichtsraäßige Mittel des HL-Gleichgewichts <3er ausgewählten Verbindungen 13 nicht übersteigt.
6. Prüfstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ausgewählten Verbindungen 9 Mol eines Äthoxylats eines C, .J-G,. ,--Alkohols ist.
7. Prüfstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der ausgewählten Verbindungen 5 Mol eines Ätboxylats eines C11-C1I5-AIkOhOIs ist.
8. Prüfstoff nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein Kupplungslösungsmittel enthält.
9. Prüfstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungslösungsmittel ein normalerweise flüssiger Glykoläther ist.
10. Prüfstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungslösungsmittel A'thylenglykolmonobutylather ist.
11. Prüfstoff nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er ein normalerweise flüssiges
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- H- . 19 0^77 6;
wasserunlösliches Kohlenwasser stoff lösungsmittel enthält >".
12. Prüfstoff nach Anspruch 1!,dadurch gekennzeichnet, daß" das Koblenwasserstofflösungsmittel Kerosin ist*
13. Prüfstoff nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen geringen Anteil eines Korrosionsinhibitors enthält. .
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