DE2506505C2

DE2506505C2 - Farbstofflösung und ihre Verwendung als Eindringfarbe

Info

Publication number: DE2506505C2
Application number: DE2506505A
Authority: DE
Inventors: Orlando Gomez Westminster Calif. Molina
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1974-02-21
Filing date: 1975-02-15
Publication date: 1982-07-01
Also published as: FR2262085B1; JPS5410515B2; GB1491809A; SE7501851L; FR2262085A1; SE418405B; DE2506505A1; JPS50120390A; US3915885A; NL7501879A

Description

Die Erfindung betrifft eine Farbstofflösung, die als abwaschbare Eindringfarbe zur Feststellung von Rissen, Sprüngen und Lunkern in der Oberfläche von Gegenständen verwendet wird. Diese Eindringtiefe ist leicht mit Wasser abzuwaschen, beständig und empfindjich. Als Lösungsmittel enthält sie ein biologisch abbaubares nichtionisches Netzmittel in Form von gewissen oxyalkylierten Alkoholen.

Bei den bekannten Verfahren dieser Art werden Eindringfarben verwendet, die vorzugsweise einen fluoreszierenden Farbstoff enthalten. Sie dringen ein in die öffnungen der Risse oder Lunker in der zu untersuchenden Oberfläche. Man bringt sie auf die zu untersuchende Oberfläche auf und entfernt dann den Überschuß. Hierbei kann ein »Entwickler« angewendet werden, der als Docht wirkt, und die flüssige Farbe mit dem fluoreszierenden Farbstoff, die noch in den Rissen oder Lunkern enthalten ist, durch Kapillarwirkung heraussaugt. Dann belichtet man die Oberfläche in geeigneter Weise, z. B. mittels unsichtbarem Fluoreszenz erzeugenden Lichtes, wobei die Lage der Risse oder Lunker festgestellt wird durch sichtbares fluoreszierendes Licht von dem Farbstoff, der in den Rissen oder Lunkern nach der Entfernung der Farbe von den anderen Teilen der Oberfläche enthalten war.

Für den besten Erfolg, insbesondere für die Feststellung und Ortung von sehr kleinen Rissen, Sprüngen und Lunkern, ist es erforderlich, daß die Eindringfarbe sehr empfindlich ist.

Üblicherweise verwendet man flüchtige Lösungsmittel zum Verdünnen der Eindringfarbe. Dies geschieht hauptsächlich deswegen, um die Viskosität der Eindringfarbe herabzusetzen, damit sie auch versprüht werden kann. Zu diesem Zweck sind bei den bekannten Eindringfarben Kerosin, leichte Heizöle, Methyläthylketon verwendet worden. Alles das sind sehr leichtflüchtige Lösungsmittel. Hierzu wird beispielsweise auf die US-PS 28 06 959 verwiesen. Die meisten, bisher verwendeten Eindringfarben erfordern die Verwendung einer Kombination von Lösungsmitteln, zu denen primäre und sekundäre Lösungsmittel, verdünnende Lösungsmittel und Netzmittel gehören.

Die Verwendung von flüchtigen Lösungsmitteln in

Eindringfarben bringt aber verschiedene Nachteile mit sich. Bei der Verwendung flüchtiger Lösungsmittel in Eindringfarben entstehen Dämpfe des Lösungsmittels durch die schnelle Verdunstung.

Zusätzlich ist die Beständigkeit der Eindringfarbe wesentlich, ohne daß es hierbei notwendig wäre, die

ίο verschiedenen flüssigen Bestandteile sorgfältig derart auszuwählen, daß die Eindringfarbe in die Risse, Sprünge und Lunker eindringt, daß der Farbstoff gut gelöst ist, daß die Farbe gut benetzt und leicht abgewaschen werden kann.

Ein weiterer Gesichtspunkt ist in der letzten Zeit hinsichtlich solcher Eindringfarben ins Spiel gebracht worden. Die zur Zeit verwendeten Eindringfarben, die Lösungsmittel und Netzmittel enthalte?, verursachen Schwierigkeiten bei der Frage, wie sie nach dem Gebrauch beseitigt werden können. Deshalb ist es wichtig, Eindringfarben herzustellen, die biologisch abbaubar sind, d.h. Lösungsmittel und Träger enthalten, die biologisch abbaubar sind und trotz des zur Zeit herrschenden Engpasses für petrochemische Produkte leicht erhältlich sind.

Ferner sind aus der US-PS 29 53 530 Eindringfarben bekannt, die verschiedene Arten von Lösungsmitteln auf Oxyalkylat-Basis enthalten können, u.a. auch ein Gemisch aus einem geradkettigen, primären aliphati-

sehen Alkohol, welcher mit Äthylenoxyd und Propylenoxyd oxyalkylisiert wurde. Dieser Alkohol ist jedoch das Butanol. Daneben sind noch iso-Butanol, Äthanol und als einziger höherer Alkohol ein verzweigter, sekundärer aliphatischen Cn-Alkohol angeführt, und

J5 zwar das 7-Äthyl-2-methyl-undecanol-4. Eindringfarben, welche diese oxyalkylierten Alkohole als Lösungsmittel enthalten, weisen aber den Nachteil auf, daß sie schlecht oder gar nicht abbaubar sind.
Aufgabe der Erfindung ist dementsprechend die Bereitstellung einer leicht mit Wasser abwaschbaren Eindringfarbe, bei welcher die üblichen flüchtigen Lösungsmittel und Netzmittel nicht verwendet werden, die daher die obenerwähnten Nachteile nicht aufweist, die sehr beständig ist, eine hohe Sensitivität hat und

■45 praktisch nicht brennbar und nicht toxisch ist, die ferner gut benetzt und die als Lösungsmittel bzw. Träger nur eine einzige Art, leicht erhältlicher und biologisch abbat/barer Verbindungen enthält, so daß damit die gesamte Eindringfarbe praktisch biologisch abbaubar ist.

Erfindungsgegenstand sind daher din Farbstofflösungen gemäß Ansprüche 1 und 2 und deren Verwendung als E'ndringfarbe zur Feststellung von Rissen, Sprüngen und Lunkern ^;η der Oberfläche von Gegenständen.

Die erfindungsgemäße Farbstofflösung erfordert als

>i Eindringfarbe nicht die Gegenwart zusätzlicher Lösungsmittel oder Netzmittel. Die erfindungsgemäße Lösung ist daher sehr einfach durch Mischen herzustellen. Ihre Verwendung ist einfach und wirtschaftlich. Sie ist biologisch abbaubar und leicht erhältlich, da das

mi Lösungsmittel weniger abhängig ist von petrochemischen Quellen für seine Herstellung. Sie dringt sofort ir, die Risse, Sprünge und Lunker der Oberfläche ein, ohne daß man lange hierauf zu warten braucht, wie es bei den handelsüblichen Eindringfarben der Fall ist. Sie

tv) ist sehr beständig, hat eine gute Netzfähigkeit, und ist leicht — sogar in einem einzigen Abwaschvorgang — von der Oberfläche abzuwaschen, ohne daß die in die Risse, Sprünge und Lunker eingedrungene Farbe ent-

fernt wird. Da das erwähnte Lösungsmittel sehr wenig flüchtig ist, ergibt es eine Farbe mit einer gleichmäßigen und beständigen Empfindlichkeit. Das Lösungsmittel hat einen hohen Flammpunkt und ist praktisch nicht entzündbar, ist praktisch geruchlos, und ist, was von besonderer Wichtigkeit ist, biologisch abbaubar.

Wie in Anspruch 1 dargelegt, ist das Lösungsmittel der erwähnten Art ein Gemisch von Verbindungen der Formel

R-O(A)H,

hierbei bedeutet R einen linearen Alkylrest mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen, wobei wenigstens 70 Gew.-% dieser Verbindungen in dem Gemisch Reste R mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen sind. A ist ein Gemisch von Oxypropylenresten und Oxyäthylenresten. Diese Reste machen 55 bis 80 Gew.-% der Verbindungen aus, wobei das Gewichtsverhältnis der Oxypropylreste zu den Oxyäthylenresten zwischen 0,85 :1 und 2,75 :1, vorzugsweise zwischen 1,25 :1 und 2,25 :1, liegt.

Bei diesem Gemisch handelt es sich um ein »cogenerisches Gemisch«, wobei dieser Ausdruck eine Reihe von eng miteinander verwandten Homologen bezeichnet, die erhalten werden durch Kondensation von mehreren Alkylenoxydeinheiten mit einem Gemisch von Alkoholen. Bekanntlich entstehen bei der Herstellung eines solchen Gemisches Oxyalkylene mit verschiedenen Kettenlängen.

Die nicht-ionischen, biologisch abbaubaren Netzmittel als Lösungsmittel für den Farbstoff werden hergestellt durch Kondensation eines Gemisches von Alkoholen, wie cSen beschrieben, mit einem Gemisch von Äthylenoxyd und Propyler^xyd in Gegenwart eines alkalischen Katalysators, wie Kaliumhydroxyd. Das Gemisch der Aikylenoxyde V.inn dem Alkohol kontinuierlich oder stufenweise zugesetzt werden. In so hergestellten Endprodukten sind die Oxyäthylenreste und Oxypropylenreste innerhalb eines weiten Bereiches verteilt.

Nicht-ionische oberflächenaktive Mittel, wie sie oben erwähnt sind, und Verfahren zu ihrer Herstellung sind in der US-Patentschrift 35 04 041 beschrieben. In der oben erwähnten Patentschrift wird gesagt, daß diese Netzmittel verwendet werden können als Zusätze zum Spülen in automatischen Geschirrspülmaschinen.

Weitere congenerische Gemische von Kondensationsprodukten, die als Lösungsmittel eingesetzt werden können, und das Verfahren zu ihrer Herstellung sind in der US-Patentschrift 33 40 309 beschrieben. Auch nach dieser Patentschrift können diese Verbindungen als Zusätze beim Spülen in automatischen Geschirrspülmaschinen verwendet werden.

Für die Eindringfarben können beliebige Farbstoffe geeignet sein. Vorzugsweise wird für diesen Zweck ein fluoreszierender Farbstoff verwendet. Hierbei können verschiedene Arten von fluoreszierenden Farbstoffen verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Farblösung kann auch nichtfluoreszierende Farbstoffe enthalten, wie beispielsweise Azofarbstoffe. Diese Farbstoffe können dann verwendet werden, wenn nur Tageslicht verfügbar ist, insbesondere dann, wenn die zu untersuchende Oberfläche verhältnismäßig große Risse enthält. Die Verwendung von fluoreszierenden Farbstoffen wird aber vorgezogen, weil sie empfindlicher und leichter feststellbar sind.

Die erfindungsgemäß als Eindringfarben verwendeten Farbstofflösungen ermöglichen ein schnelles und fast augenblickliches Entfernen der überschüssigen Farbe von der Oberfläche durch Waschen mit Wasser, z. B. durch Aufsprühen von Wasser oder eines Gemisches von Luft und Wasser, oder durch Abwischen mit einem mit Wasser oder mit einem schnell trocknenden Lösungsmittel, wie Trichloräthan, angefeuchteten Tuch, ohne daß hierbei Emulgatoren oder dergleichen erforderlich sind. Die erfindungsgemäße Farbstofflösung benetzt also ausgezeichnet, und läßt sich praktisch sofort mit Wasser abwaschen, ohne daß hierbei die in die Risse,

ίο Sprünge und Lunker eingedrungene Farbe entfernt wird. Gewünschtenfalls können auch kleine Mengen von Verdünnungsmitteln, wie Kerosin, und von flüchtigen Lösungsmitteln, wie Methyläthylketon, Isopropylalkohol und dergleichen, zugesetzt werden, um die Eigenschäften der Farbstofflösung zu ändern. Bei der bevor-Ldgten Anwendung werden diese Zusatzstoffe aber nicht verwendet

Die Menge des in der erfindungsgemäßen Lösung enthaltenen Farbstoffes kann je 100 Gewichtsteile des Netzmittels 0,1 bis 15, vorzugsweise 0,5 bis 10 Gewichtsteile des Farbstoffes sein. Bei der Herstellung wird der Farbstoff einfach dem oxyaikyiierten Alkohol zugesetzt, und zwar in der gewünschten Menge. Die so erhaltene Eindi ingfarbe hat eine hohe Beständigkeit Beim 16stündigen Erwärmen in einem mit warmer Luft beheizten Ofen auf 150⁰C hatte die unten beschriebene Zusammensetzung I ihre Eigenschaften nicht verloren, und es gingen erhebixh weniger Feststoffe durch Verdampfung verloren, als bei den üblichen bekannten Eindringfarben, die derselben Prüfung unterworfen wurden.

Es können drei verschiedene Arten von Entwicklern verwendet werden, nämlich ein trockenes Pulver, ein wäßriger Entwickler und ein Entwickler auf der Grundlage von flüchtigen Lösungsmitteln. In jedem Falle enthält der Entwickler ein leicht gefärbtes Pulver, dessen Überzug kontrastiert mit der Farbe des Farbstoffes in der Eindringfarbe, wobei der Entwickler als Docht oder Löschblatt wirkt, und die flüssige Eindringfarbe, die einen Farbstoff, wie einen fluoreszierenden Farbstoff, enthält, und in den Rissen, Sprüngen oder Lunkern der Oberfläche zurückgehalten war, auf die Oberfläche durch Kapillarwirkung herauszieht. Bevorzugte Zusammensetzungen für Entwickler sind in der US-PS 38 03 051 beschrieben. Das sind trockene Pulver, die aufgeschäumtes Aluminiumoxyd, aufgeschäumtes Siliziumdioxyd, aufgeschäumtes Titandioxyd und Talkum enthalten. Die US-Patentschrift 37 48 469 beschriebt einen nicht-wäßrigen Entwickler, der im wesentlichen aus Isopropylalkohol, Talkum und Glycolmonobutyläther besteht.

Bei	spiel 1	Gewichts-
Die als Komposition I		Teile
farbe enthielt	bezeichnete flüssige Eindring-	99,0
Komposition 1		5,0
	Volumen-
Produkt Λ	Teile	1,5
Substituierter Cumarin-	22,5
farbstoff	2,0	105.0
Substituierter Naphthal-
imidfarbstoff	0,66
Zusammen
25.16

Produkt A ist ein Gemisch von geradkettigen, primären, aliphatischen oxyalkylierten Alkoholen, das in den Alkoholresten 10 bis t8 Kohlenstoffatome enthält, ferner insgesamt 4 bis 14 Oxyäthylenreste und Oxypropylenreste enthält, und in der US-Patentschrift 35 04 041, S. 1, Sp. 2, Zeilen 30—56, beschrieben ist

Die einen fluoreszierenden Farbstoff enthaltende Eindringfarbe Komposition I wurde auf die eine Hälfte der Oberfläche einer mit Chrom plattierten Messingplatte aufgesprüht, die sehr kleine 0,5 bis 2,5 Mikron weite Risse enthielt, die über die ganze Oberfläche verteilt waren. Dann wurde ein Gemisch von Luft und Wasser auf den Überzug aufgesprüht, wobei von der Oberfläche sofort die Eindringfarbe abgewaschen wurde, ohne sie aus den Rissen der Oberfläche zu entfernen. Die Farbe, Komposition I, mit Produkt A hatte für die Risse und die Fehlev in der Oberfläche der Platte eine erheblich größere Affinität als übliche Eindringfarben.

Die andere Hälfte der Platte wurde besprüht mit einer, einem fluoreszierenden Farbstoff, flüchtiges Keton als Lösungsmittel und ein Phenyl-polyäthylenglycol-äther als Netzmittel enthielt Fei Verwendung dieser Farbe wurden Emulgatoren benötigt, um den Oberschuß von der Oberfläche der Platte zu entfernen.

Beide Hälften der Platte wurden nach dem Abwaschen der Farbe mit einem pulverförmigen Entwickler bedeckt, der die nachstehende Zusammensetzung hatte.

Bestandteile

Gew.-%

Talkum 52

Aluminiumoxyd 35

Siliziumdioxyd 4

Titandioxyd 9

Dieser Entwickler wurde während 2 Minuten auf der Oberfläche der Platte belassen.

Dann wurde durch einen leichten Luftstrom überschüssiger Entwickler von den beiden Hälften der Platte entfernt.

Beide Hälften der Platte wurden dann unter Belichtung mit unsichtbarem, Fluoreszenz erzeugendem Licht beobachtet. Auf der ersten Hälfte der Platte, die mit der Komposition I behandelt worden war, wurden zahlreiche, leicht erkennbare Mikrorisse festgestellt, wobei diese Mikrorisse fluoreszierten und in größerer Konzentration festgestellt wurden, als die Mikrorisse auf der anderen Hälfte der Platte.

Beispiel 2

Die Empfindlichkeit der Komposition I nach Beispiel 1 wurde herabgesetzt durch Zusatz von 1 Volum-Tabelle I

teil Produkt A zu 1 Volumteil der Komposition J (Komposition II) und durch Zusatz von 4 Volumteilen Produkt A zu 1 Volumteil der Komposition I (Komposition III),

Versuche nach dem Beispiel 1 wurden durchgeführt, wobei die Komposition II auf einer Platte mit Rissen von mittlerer Größe, und die Komposition III auf einer Platte mit großen Mikrorissen verwendet wurde.

In beiden Fällen ließen sich die Risse durch ihre

ίο Helligkeit ebenso leicht feststellen wie bei Verwendung der Komposition I nach Beispiel 1.

Die Beispiele 1 und 2 zeigen, daß die Komposition I ein Mittel hoher Empfindlichkeit zum Feststellen von Mikrorissen ist, die Komposition II, verdünnt mit 1 Teil Produkt A ein Mittel mittlerer Empfindlichkeit zur Feststellung von Rissen mittlerer Größe, und die Komposition III verdünnt mit 4 Teilen Produkt A ein Mittel geringerer Empfindlichkeit. Die erfindungsgemäße Farbe kann daher für einen weiten Empfindlichkeitsbereich eingestellt werden, um die Rissen von den alierfeinsten Mikrorissen bis zu d*··". größten Rissen festzustellen, ohne daß hierbei die Anvaschbarkeit der Farbe geändert zu werden braucht Mit anderen Worten, die Kompositionen I, II, III sind alle gleich abwaschbar.

Demgegenüber erfordern die handelsüblichen Eindringfarben Lösungen verschiedener Abwaschbarkeit zur Regelung der Eindringfähigkeit der Farbe in Risse, um damit verschiedene Empfindlichkeiten zu erzielen. Die erfindungsgemäße Farbstofflösung hat die einzigartige Eigenschaft einer großen Affinität für Risse und Fehlstellen, während gleichzeitig die Farbe von der übrigen Oberfläche sofort durch einfaches Aufsprühen von Wasser abgewaschen werden kann, ohne sie aus den Rissen zu entfernen.

35

Beispiel 3

Versuche zur Feststellung von Mikrorissen auf AIuminiumplatten wurden so durchgeführt, wie es im Beispiel 1 beschrieber, ist Hierbei wurde die Komposition 1 mit Produkt A verwendet.

Die erhaltenen Ergebnisse waren denen nach Beispiel 1 ähnlich.

Das obenerwähnte Produkt A gehört zu der Art von Netzmitteln, die in den US-Patentschriften 33 40 309 und 35 04 041 beschrieben sind, insbesondere in der letzteren.

so B e i s ρ i e I 4

Verwendet werden können auch Eindringfarben der nachstehenden Zusammensetzungen:

Bestandteile

Gewichtsteile II III

IV

vr

Produkt A

Substituierter Cumarinfarbstoff

Substituierter Naphthalimidfarbstoff 88

92

94
4
2

Beispiel 5

65 Farbstoff enthielt, sondern auf 15 Volumteile Produkt A I VolumHI eines Azofarbstoffes. Zum Vergleich Das Verfahi en des Beispiels 1 wurde wiederholt, mit wurde eine übliche Eindringfarbe nach Beispiel 1 mit der Ausnahme. d?R die Farbe keinen fluoreszierenden einem nicht-fluoreszierenden Farbstoff verwendet.

7 8

Ausgezeichnete Ergebnisse bei der Feststellung von Die Helligkeit und die Empfindlichkeit der Farbstoff-

Rissen wurden bei Verwendung der erfindungsgema- spuren bei diesem Beispiel waren aber nicht so gut. wie

Gen Farbstofflösungen erzielt, im Vergleich mit der bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Färb·

Farbe nach dem Stand der Technik, die einen nicht- stofflösung nach Komposition I mit einem fluores/ie-

fluoreszierenden Farbstoff enthielt. . renden Farbstoff.

Beispiel h

Das Verfahren des Beispiels I wurde wiederholt, mit wurde 2 Minuten lang auf der Oberfläche der Platte

der Ausnahme, daß anstelle eines pulverförmiger! Ent- <■ belassen, bis der gesamte Isopropylalkohol verdunstet

wicklers ein nicht-wäßriger Entwickler nach der US-Pa- war und ein llberzug aus praktisch trockenem Pulver

•cntschrift 37 48 469 verwendet wurde, der 70.τ dew.-¹¹Ii 'urückblicb.

Isopropylalkohol. 2H.b Cjew.-"'n F.ilkupi und 0.4 Ciew. ■"!> Die hierbei ei ha I ten en F.rgebnisse entsprachen denen

fjKcolmonobuiNliither enthielt. Dieser IntuKkler nach Beispiel I.

Claims

Patentansprüche:

1. Lösung eines Farbstoffes, dadurch gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel für den Farbstoff ein Gemisch von geradkettigen, primären aliphatischen oxyalkylierten Alkoholen der allgemeinen Formel R-O(A)H ist, worin R ein Alkylrest mit 10—18 Kohlenstoffatomen, bestehend zu mindestens 70 Gew.-% aus Alkylresten mit 12 bis 16 Kohlenstoffatomen, ist und worin A ein Gemisch von Oxypropylen- und Oxyäthylenresten im Gewichtsverhältnis zwischen 0,85 :1 und 2,75 :1 ist, wobei die genannten Oxyalkylenreste zusammen 55 bis 80 Gew.-% des oxyalkylierten Alkohol-Gemisches ausmachen.

2. Lösung eines Farbstoffs nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen fluoreszierenden Farbstoff enthält

3. Verwendung der Farbstofflösungen gemäß Ansprüchen 1 und 2 als Eindringfarbe zur Feststellung von Rissen, Sprüngen und Lunkern in der Oberfläche von Gegenständen.