DE2622997A1 - Waermebestaendiges farbstoffeindringmittel - Google Patents

Description

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION, 2230 East Imperial Highway, El Segundo, California 90245, U.S.A.

Wärmebeständiges Farbstoffeindringmittel

Die Erfindung bezieht sich auf eine nicht tropfende, wärmebeständige, biologisch abbaubare Farbstoffeindringmasse sowie auf ein Verfahren zur nicht zerstörenden Prüfung von Metallproben zur örtlichen Feststellung und Identifizierung von Oberflächenhohlräumen, Rissen oder Fehlern. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Farbstoffeindringzusammensetzung mit den obigen Eigenschaften, die auf erwärmte Oberflächen eines Gegenstandes aufgebracht werden kann, ohne daß eine Zerlegung oder Verflüssigung stattfindet, und ohne daß eine Rauchentwicklung entsteht, wobei diese Masse oder Zusammensetzung darüber hinaus ohne weiteres mit Wasser abwaschbar ist und empfindlich ist, um einen großen Bereich von Fehlerzuständen in Teilen zu offenbaren, wobei als Lösungsmittel oder Träger bestimmte biologisch abbaubare, nicht ionische Surfactantien (oberflächenaktive Mittel) in der Form bestimmter oxyalkylierter Alkohole sowie Mischungen daraus verwendet werden; die Erfindung bezieht sich dabei

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ferner auf ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Farbstoffeindringmasse zur nicht zerstörenden überprüfung von Teilen, insbesondere von Teilen, die auf eine erhöhte Temperatur erhitzt sind.

Bei bekannten Eindringmittel-Inspektionsverfahren zur schnellen örtlichen Bestimmung und Auswertung von Oberflächenfehlern oder Rissen in Testkörpern oder Teilen wird eine Farbstoffeindringmasse, die vorzugsweise einen Fluoreszenzfarbstoff enthält und die in die Öffnungen in den Oberflächenrissen und Fehlerstellen des Teils eindringt, auf die Oberfläche des Testkörpers aufgebracht, wobei der Überschuß der Eindringmasse von der Oberfläche des Körpers entfernt wird. Sodann kann eine Entwicklermasse auf die Teileoberfläche aufgebracht werden, die als ein Docht wirkt und bewirkt, daß das flüssige Eindringmittel, welches den Fluoreszenzfarbstoff enthält, der in den Rissen oder Oberflächenfehlern zurückgehalten wurde, nach oben ■ und aussen aus den Oberflächenfehlern durch Kapillarwirkung herausgezogen wird. Sodann wird der Teil den geeigneten Beleuchtungsbedingungen, wie beispielsweise unsichtbarem Fluoreszenz erzeugendem Licht, ausgesetzt und die Lage der Oberflächenfehler wird durch die Emission von sichtbarem Fluoreszenzlicht durch die eingedrungene Farbe angezeigt, die in den Rissen oder Fehlerstellen zurückgehalten wurde, nachdem die Eindringmasse von der Oberfläche des Teils entfernt wurde.

Um den besten Wirkungsgrad zu erhalten, insbesondere bei der Feststellung und Lagebestimmung von winzigen Oberflächenrissen und Fehlerstellen, und auch bei mittleren und größeren Rissen, ist es erforderlich, daß die Farbstoffeindringmasse oder Zusammensetzung eine hohe Empfindlichkeit besitzt.

Darüber hinaus ist die Stabilität der Eindringlösung wesentlich, und zwar ohne die Notwendigkeit eine sorgfältige Ausbalancierung der verschiedenen flüssigen Komponenten einer Farbstoffeindringlösung vorzusehen, um eine wirkungsvolle Eindringung der Lösung in die Risse und Fehlerstellen eines Teils, die

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Farbstofflöslichkeit, die Benetzungswirkung und die Waschbar keits steuerung zu erhalten.

Schließlich hat sich in letzter Zeit ein weiteres Kriterium bezüglich der Farbstoffeindringlösungen und Massen entwickelt. Allgemein zeigen die derzeit verwendeten Lösungsmittel und Benetzungsagenzien enthaltenden Farbstoffeindringiösungen ein Beseitigungsproblem insoferne,als sie im wesentlichen nicht biologisch abbaubar sind, d.h. sie sind außerordentlich schwer durch Bakterien in Kläranlagen zu zerlegen. Es besteht daher die Notwendigkeit, Farbstoffeindringiösungen sowie Massen zu entwickeln, die biologisch abbaubar sind, die also biologisch abbaubare Farbstofflösungsmittel und Träger verwenden, die ferner ohne weiteres verfügbar sind, d.h. von den Verknappungserscheinungen auf dem petrochemischen Gebiet nicht betroffen werden.

Ferner bietet die Eindringmittel-Inspektion von heissen Oberflächen von Teilen, insbesondere von oben angeordneten Teilen oder solchen in Vertikalanordnung, ein besonderes Pi^Llem. Wenn unter solchen Bedingungen übliche Eindringmittel verwendet werden, so werden diese außerordentlich verflüssigt und erzeugen giftige Rauchentwicklungen, Tropfen und Änderungen der Empfindlichkeit infolge des Verlustes der· "flüchtigen Stoffe. Wenn unter diesen Bedingungen ein übliches Farbstoffeindringmittel verwendet wird, so wird es infolge der Wärmewirkung verdünnt und erzeugt unsaubere Arbeitsbedingungen, weil das Eindringmittel nicht in den zu inspizierenden vorgeschriebenen Flächen der Teile oder Anordnungen gehalten werden kann.

Im U.S. Patent 3 465 146 des Erfinders ist ein Farbstoffeindringmittel beschrieben, welches übliche flüssige organische Farbstoffträger oder Vehikel, wie beispielsweise N-Methyl-2-

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Pyrrolidon und Verdickungsmittel wie beispielsweise Siliziumoxid verwendet. Obwohl eine derartige Masse oder Zusammensetzung bei der Aufbringung auf Oberflächen bei annähernd Umgebungstemperatur wirkungsvoll ist, so trocknet die Zusammensetzung beim Aufbringen auf erwärmte Oberflächen, beispielsweise auf eine Temperatur oberhalb ungefähr 100 F erhitzte Oberflächen, aus und bildet ein pulvriges Material und hört auf, in wirkungsvoller Weise zu wirken. Zudem sind die Farbstoffeindringzusammensetzungen dieses Patentes nicht biologisch abbaubar.

Demgemäß hat sich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt, eine biologisch abbaubare wärmebeständige Farbstoffeindringzusammensetzung vorzusehen, die einfach herzustellen ist und nicht die Verwendung von Mischungen üblicher Lösungsmittel und Benetzungsmittel erforderlich macht, und die im wesentlichen aus einem einzigen oder alleinigen Träger oder Vehikel für den Farbstoff in der Form eines biologisch abbaubaren nicht ionischen Surfactants gebildet ist, und die darüber hinaus wärmestabil ist und eine ausgezeichnete Empfindlichkeit aufweist, so wie im wesentlichen nicht entflammbar und nicht giftig ist. Ein spezielles Ziel der Erfindung besteht darin, eine Farbstoffeindringmasse der oben beschriebenen Art vorzusehen, die einen Zusatz enthält, der die Farbstoffeindringmasse in eine gelartige Konsistenz umwandelt, so daß die Farbstoffeindringmasse auf die erwärmten Oberflächen von unter verschiedenen Winkeln angeordneten Gegenständen aufgebracht werden kann, ohne daß die Masse verflüssigt wird und tropft, und ohne daß giftige Dämpfe oder Rauchentwicklungen auftreten, wobei darüber hinaus die biologische Abbaubarkeit, die Eindringfähigkeit oder die Empfindlichkeit des Farbstoffeindringmittels im wesentlichen nicht beeinflußt wird. Die Erfindung sieht ferner ein Verfahren vor, welches eine derartige wärmestabile biologisch abbaubare Farbstoffeindringzusammensetzüng zur Inspektion von Rissen oder Fehlerstellen und metallurgischen Zuständen von Baukomponenten verwendet, und zwar insbesondere von auf erhöhte Temperaturen erhitzten Teilen, ohne daß ein TropfVorgang auftritt.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß die obigen Ziele und Vorteile dadurch erreicht werden können, daß man ein wärmebeständiges, nicht tropfendes Farbstoffeindringmittel verwendet, welches eine gute Empfindlichkeit hinsichtlich der Feststellung von Rissen oder Fehlern in Metalloberflächen aufweist, und welches biologisch abbaubar ist und ein Lösungsmittel oder einen JTräger für den Farbstoff, beispielsweise einen Fluoressenzfarbstoff, verwendet, und ferner ein biologisch abbaubares, nicht ionisches Surfactants vorsieht und einen wesentlichen Anteil an Siliziumdioxid, vorzugsweise in Pulverform, mit einschließt. Nachdem das Farbstoffeindringmittel, welches das oben erwähnte nicht ionische Surfactants als Träger sowie Farbstoff enthält, das gepulverte Siliziumdioxid mit umfaßt, ist die sich ergebende Masse oder Zusammensetzung im wesentlichen in der Form eines Gels, dessen Kosistenz im Bereich von cremartigen Gels bis zu dickeren fettartigen Gels liegen kann, und zwar abhängig insbesondere vom Anteil des enthaltenen Siliziumdioxids .

Die sich ergebende erfirvdungsgemäße Farbstoff eindri.ngz.usammensetzung bzw. das Gel vermeidet die oben erwähnten Probleme, die bei der Verwendung von Farbstoffeindringmitteln auf erhitzten Oberflächen auftreten,insoferne als die erfindungsgemäßen gelartigen Farbstoffeindringmittel gegenüber der Verflüssigung und Zerlegung resistent sind und dann keine Rauchentwicklung zeigen, wenn sie auf Oberflächen aufgebracht werden, die auf eine Temperatur beispielsweise oberhalb 10O⁰F erhitzt sind. Im Hinblick auf diese Wärmestabilität zeigt die Farbstoffeindringzusammensetzung beim Aufbringen auf geneigte oder winkelmäßig angeordnete erhitzte Oberflächen einschließlich obenliegender und vertikal angeordneter erhitzter Oberflächen von Gegenständen bei der nicht zerstörenden Untersuchung keine Tropferscheinungen, die Zusammensetzung läuft nicht herunter und bildet keine Ansammlungszonen. Darüber hinaus ist das Siliziumdioxidadditiv nicht nur wärmebeständig, sondern auch inert bezüglich der anderen Komponenten der Farbstoffeindringmasse, und das überschüssige Farbstoffeindringmittel kann ohne wei-

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•(φ .

teres weggewaschen werden, wobei die Zusammensetzung, abgesehen vom inerten Siliziumdioxid, biologisch abbaubar ist. Von besonderer Bedeutung ist, daß das Vorhandensein des Siliziumdioxids in der Farbstoffeindringmasse nicht die Empfindlichkeit oder Brillanz der Farbstoffanzeige der Risse oder Fehlerstellen ändert.

Unerwarteterweise wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäße Siliziumdioxid enthaltende Farbstoffeindringmasse wärmebeständig bei Temperaturen bis zu ungefähr 300 F über ausgedehnte Zeitperioden hinweg ist, wohingegen die Farbstoff eindringmasse gemäß dem obengenannten U.S. Patent des Erfinders, die insbesondere N-Methyl-2-Pyrrolidon als Träger enthält, nicht wärmebeständig ist und unter diesen Bedingungen pulverförmig und unwirksam wird, während andererseits die Wegwaschbarkeit, Empfindlichkeit und Fluoreszenzbrillanz der erfindungsgemäßen Farbstoffeindringzusammensetzung nicht nachteilig dadurch beeinflußt wird, daß die Masse diesen erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird.

Die oben erwähnten vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Farbstoffeindringmasse sind insbesondere bei der Inspektion von Teilen oder Komponenten sämtlicher Ausrüstungen geeignet, die sich dauernd in -erwärmten Zuständen befinden und nicht leicht abgeschaltet werden können, wie dies beispielsweise bei Dampfgeneratoren, Atomreaktoren oder Teilen mit dicken Querschnitten, wie beispielsweise Schweissnähten im Schiffbau, der Fall ist, welchletztere eine beträchtliche Zeit zum Abkühlen benötigen wurden, bevor die nicht zerstörende Testuntersuchung durchgeführt werden kann. Ferner kann die erfindungsgemäße Zusammensetzung auf Teilen verwendet werden, die durch die Umgebung, wie beispielsweise durch Sonnenerwärmung erhitzt sind.

Das bei der erfindungsgemäßen Farbstoffeindringmasse verwendete, nicht ionische biologisch abbaubare Lösungsmittel oder Träger, der im wesentlichen als der einzige Träger

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(Vehikel) für den Farbstoff verwendet wird, können Alkylenoxidkondensationsprodukte sein, die durch die Reaktion einer organischen Verbindung mit einem reaktiven Wasserstoffatom, wie beispielsweise einem aliphatischen Alkohol, mit Äthylenoxid, Propylenoxid oder Mischungen davon hergestellt werden. Das verwendete biologisch abbaubare, nicht ionische Surfactants umfaßt Alkoxylate von im wesentlichen linearen primären oder sekundären aliphatischen Alkoholen mit Alkylketten von 8 bis 20 Kohlenstoffatomen und einem Durchschnitt von 3 bis 12 Molen an Alkylenoxid von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Mischungen davon, vorzugsweise sind es im wesentlichen lineare primäre aliphatische oxyalkylierte Alkohole im allgemeinen in der Form von Mischungen davon, wobei die primären aliphatischen Alkohole von 8 bis 20 Kohlenstoff- · atome aufweisen können, und zwar vorzugsweise 10 bis 18 Kohlenstoff atome, und wobei die Oxyalkylgruppen Äthylenoxid und Propylenoxid, vorzugsweise in der Form einer Mischung davon, sind.

Eine Klasse nicht ionischer Träger innerhalb der breiten Klasse der oben definierten Materialien ist eine cogenerische (vgl. weiter unten) Mischung von durch die folgende Formel dargestellten Verbindungen:

R-O(a)H,

dabei ist:

R eine im wesentlichen lineare Alkylgruppe mit von 10 bis 18 Kohlenstoffatomen mit der Voraussetzung, daß mindestens 70 Gewichtsprozent der Verbindungen in der Mischung ein R von 12 bis 16 Kohlenstoffatomen aufweisen, und A ist eine Mischung von Oxypropylen und Oxyäthylen-Gruppeii, wobei die Oxypropylen- und Oxyäthylen-Gruppen 55 % bis 80 % des gesamten Gewichts der Verbindungen bilden, und wobei das Oxypropylen-zu-Oxyäthylen-Verhältnis des Gesamtgewichts im Bereich von 0,85:1 bis 2,75:1, vorzugsweise im Bereich von 1,25:1 bis 2,25:1, liegt.

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•Γ

Eine weitere bevorzugte Klasse von Kondensationsprodukten oder oxyalkylierten Alkoholen innerhalb der obigen Definition sind diejenigen, wo die aliphatischen Alkohole der oxyalkylierten Alkohole, oder R in der obigen Formel, im Bereich von 12 bis 18 Kohlenstoffatomen liegen und die Gesamtzahl der Äthylenoxid- und Propylenoxid-Gruppen in der Mischung davon, oder A in der obigen Formel, in Bereichen von ungefähr 4 bis ungefähr 14 liegen.

Der Ausdruck "cogenerische Mischung" bedeutet hier eine Reihe von eng verwandten Homologen, die durch Kondensation einer Vielzahl von Oxideinheiten mit einem Alkohol oder einer Mischung davon erhalten wurden. Wenn eine Mischung dieser Art erzeugt wird, so erhält man bekanntlich verschiedene Oxyalkylen-Kettenlängen.

Die bei der Herstellung der oben erwähnten Produkte verwendbaren Alkohole sind die im wesentlichen linearen primären aliphatischen Alkohole mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise mit 10 bis 18 Kohlenstoffatomen. Mischungen der Alkohole werden üblicherweise bevorzugt, da deren Verwendung einen guten Ausgleich der Eigenschaften der sich ergebenden Produkte vorsieht. Zu den verwendbaren Beispielen der Alkohole gehören die folgenden: Decylalkohol, Undecylalkohol, Laurylalkohol, Tridecylalkohol, Tetradecylalkohol, Pentadecylalkohol, Cetylalkohol, Heptadecylalkohol, Stearylalkohol, hydrierter Talkalkohol und Mischungen davon. Sie können auf natürlichem Wege, wie beispielsweise aus Kokosnußöl oder synthetisch, wie beispielsweise aus linearen Alkanen oder linearen Olefinen hergestellt sein.

Die oben erwähnten, nicht ionischen, biologisch abbaubaren Surfactantien, die in der erfindungsgemäßen Eindringlösung als Träger oder Vehikel für den Farbstoff verwendet werden, werden durch Kondensation eines Alkohols oder einer Mischung von Alkoholen, wie oben beschrieben, mit einer Mischung von Äthylenoxid und Propylenoxid hergestellt, und zwar in Anwesenheit eines alkalischen Katalysators, wie beispielsweise Kaliumhydroxid. Die Oxidmischung kann dem Alkohol in einem

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•3.

kontinuierlichen Schritt oder in mehreren Schritten hinzugegeben werden. Die auf diese Weise erzeugten Produkte besitzen eine zufällige Verteilung der Oxyäthylen- und Oxypropylen-Gruppen.

Die nicht ionischen oberflachenaktxven Agenzien, die oben beschrieben wurden, sowie ihr Verfahren zur Herstellung sind dem U.S. Patent 3 504 041 zu entnehmen, auf welches ausdrücklich verwiesen wird. Es wird angenommen, daß diese oberflachenaktxven Agenzien beispielsweise die Klasse von Surfactantien umfassen, welche unter der Bezeichnung "Plurafac" Surfactantien mit "RA-40" Gradierung in den Handel gebracht werden.

Eine andere Klasse von biologisch abbaubaren flüssigen, mit Wasser mischbaren oxyalkylierten Alkoholkondensationsprodukten innerhalb der obigen Definition sind diejenigen, wo der aliphatische Alkohol oder R eine Alkylgruppe mit gerader Kette mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen ist, die Anzahl der Äthylenoxid-Gruppen in der Mischung davon mit Propylenoxid, oder A, im Bereich von 3,75 bis 12,75 liegt, und die Anzahl der Propylenoxid-Gruppen in dieser Mischung im Bereich von 1,7 bis 7,0 liegt, wobei das Oxyäthylen-zu-Oxypropylen-Verhältnis in derartigen Mischungen im Bereich von 1,8:1 bis 2,2:1 liegt. Derartige cogenerische Mischungen können in zwei Schritten hergestellt werden, wobei der erste Schritt die Kondensation von einer Alkoholmischung und Äthylenoxid in Anwesenheit eines alkalischen Kondensationsagens oder Katalysators ist, um ein äthoxyliertes Produkt zu bilden, worauf dann das sich ergebende äthoxylierte Produkt mit Propylenoxid kondensiert wird. In einer derartigen Reaktion kann eine Mischung aus geradkettigen aliphatischen Alkoholen mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen in der aliphatischen Kette verwendet werden. Diese cogenerische Mischung der Kondensationsprodukte und das Verfahren zu ihrer Herstellung ist dem U.S. Patent 3 340 309 zu entnehmen, auf welches· ausdrücklich verwiesen wird. Es wird angenommen, daß die nicht ionischen oxyalkylierten Alkohole, die als "RA-20" Gradierung von "Plurafac" auf den Markt gebracht werden, für die Klasse der oberflachenaktxven Agenzien repräsentativ

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sind, die in dem eben genannten U.S. Patent beschrieben sind.

Verschiedene andere "Plurafac" Gradierungen, die auf dem Markt sind und von denen angenommen wird, daß sie im ganzen innerhalb der oben beschriebenen Klassen der oxyalkylierten Alkoholsurf actantien liegen, sind die wie folgt bezeichneten: RA-43, A-24, A-25, B-25-5, B-26 und D-25.

Eine Klasse von besonders bevorzugten nicht ionischen, biologisch abbaubaren Lösungsmitteln oder Trägern, die erfindungsgemäß als im wesentlichen der einzige Träger für den Farbstoff der Farbstoffeindringzusammensetzungen verwendet werden kann, sind die Äthoxylate einer Mischung aus" linearen sekundären aliphatischen Alkoholen mit zufällig (beliebig) verteilten Hydroxylgruppen, wobei der lineare aliphatische hydrophobe Teil derartiger Alkohole eine Mischung von Alkylketten ist, die Kohlenstoffatome im Bereich von 10 bis 17, vorzugsweise 11 bis 15, enthalten, und die ferner einen Durchschnitt von 3 bis 12 Molen an Sthylenoxid enthalten.

Die oben erwähnte, besonders bevorzugte Klasse von nicht ionischen, biologisch abbaubaren oberflächenaktiven Mitteln, verwendet als Träger für die Farbstoffeindringmasse der Erfindung, ist eine Mischung aus Verbindungen, die durch die folgende Formel dargestellt werden kann:

wobei η im Bereich von 9 bis 13 liegt und m ein Durchschnitt von 3 bis 12 ist.

Obwohl vorzugsweise jedes der oben definierten oberflächenaktiven Mittel durch eine Mischung von zwei oder mehreren hydrophoben linearen Alkylketten im Bereich von C₁₁ bis C_1s, wie oben bemerkt, gebildet ist, kann das oberflächenaktive Mittel eine einzige derartige Kette enthalten, die aus einem einzigen sekundären aliphatischen Alkohol der unten beschrie

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benen Arten besteht.

Der lineare hydrophobe Alkylteil des oben definierten Surfactants ist eine Mischung von C₁₁ bis C₁₅ linearen Alkylketten und kann aus einer Mischung von C₁₁ bis C^ aliphatischer sekundärer Alkohole gewonnen werden, beispielsweise den sekundären Undecyl-, Dodecyl-, Tridecyl-, Tetradecyl- und Pentadecyl-Alkoholen. Der hydrophile Teil des Surfactants ist eine Polyoxyäthylenkette, die zufallsmäßig an irgendeinem Kohlenstoffatom der hydrophoben linearen Alkylketten, mit Ausnahme der endständigen Kohlenstoffatome, durch eine Ätherbindung angeordnet ist. Eine derartige hydrophile Polyoxyäthylenkette wird im allgemeinen in Ausdrücken einer Durchschnittsanzahl von Molen an Äthylenoxid ausgedrückt.

Beispiele für biologisch abbaubare, nicht ionische oberflächenaktive Mittel (Surfactantien) der in der oben genannten Formel definierten Arten sind diejenigen, welche eine Mischung aus Äthoxylaten von 11 bis 15 Kohlenstoffatomen in der aliphatischen hydrophoben Kette enthalten, und die einen Durchschnitt von jeweils 3, 5, 7, 9 und 12 Molen an Äthylenoxid als den hydrophilen Teil enthalten.

Materialien entsprechend diesen fünf Beispielen an biologisch abbaubaren, nicht ionischen oberflächenaktiven Mitteln werden unter den folgenden Bezeichnungen auf den Markt gebracht :

Tergitol 15-S-3
. " 15-S-5
. 15-S-7.
15-S-9
15-S-12

In jedem Falle der Tergitol S-Serie der oben angegebenen oberflächenaktiven Mittel bedeutet die Zahl links vom "S" eine hydrophobe aliphatische Kette von 11 bis 15 Kohlenstoffatomen, gewonnen aus einer Mischung von Alkoholen an

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C₁₁ bis C₁₅ Grundlagenketten, und die Zahl rechts vom
"S" bezeichnet die Durchschnittszahl der Mole an Äthylenoxid als den hydrophilen Teil. Demgemäß ist beispielsweise Tergitol 15-S-5 eine Mischung aus linearen aliphatischen
Alkoholen im C₁₁ bis C₁--Bereich, äthoxyliert mit einem
Durchschnitt von 5 Molen an Äthylenoxid. Alle diese im Handel verfügbaren oberflächenaktiven Mittel der Tergitol
S-Reihe sind, mit Ausnahme von Tergitol 15-S-3, im Wasser löslich, während Tergitol 15-S-3 im wesentlichen in Wasser unlöslich ist. Mischungen dieser Materialien können ebenfalls bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Farbstoffeindringmittels verwendet werden, beispielsweise kann eine Mischung der oben erwähnten Tergitole 15-S-5 und 15-S-3
benutzt werden; ebenfalls kann eine Mischung aus 15-S-3 und 15-S-9 sowie eine Mischung aus 15-S-5 und 15-S-9 benutzt
werden.

Die obige bevorzugte Klasse von nicht ionischen, biologisch abbaubaren oberflächenaktiven Mitteln, die als Träger oder Vehikel für die Farbe der'erfindungsgemäßen Eindringlösung verwendet wird, wird dadurch hergestellt, daß man einen Alkohol oder eine Mischung aus Alkoholen mit dem gewünschten Anteil an Äthylenoxid in der Gegenwart eines alkalischen
Katalysators, wie beispielsweise Kaliumhydroxid, reagiert. Das Äthylenoxid kann dem Alkohol oder der Mischung aus Alkoholen in einem kontinuierlichen Schritt hinzugefügt werden oder aber die Hinzufügung kann in mehreren Schritten erfolgen. Die auf diese Weise erzeugten Produkte besitzen eine
Zufallsverteilung der Oxyäthylengruppen, wie oben bemerkt.

Ein weiteres Verfahren zur Herstellung der oben erwähnten
nicht ionischen oberflächenaktiven Mittel in der Form von
Äthoxylaten linearer sekundärer aliphatischer Alkohole ist im U.S. Patent 2 870 220 beschrieben.

Jeder geeignete allgemein bei Farbstoffeindringmassen verwendete Farbstoff kann in die nicht ionischen oxyalkylier-

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.Ό.

ten Alkohol-oberflächenaktiven Mittel eingebracht werden, die oben beschrieben wurden, um die Farbstoffeindringmassen für das erfindungsgemäße Verfahren zu erzeugen. Vorzugsweise wird jedoch eine fluoreszente Farbe für diesen Zweck verwendet. Das oxyalkylierte oberflächenaktive Vehikel für diesen Farbstoff ist damit kompatibel und besitzt die Fähigkeit, entweder kleine oder relativ große Mengen an Farbstoff aufzulösen und eine hohe Farbstoffkonzentration in Lösung zu halten, wobei eine gute Auflösung und Klarheit der Farbstoff spuren in den Rissen und Fehlstellen erzeugt wird.

Wie bereits erwähnt, enthält die erfindungsgemäße Farbstoffeindringlösung vorzugsweise einen fluoreszenten Farbstoff. Es können verschiedene Arten an fluoreszenten Farbstoffen verwendet werden, und zwar einschließlich des als Fluorol 7GA auf den Markt gebrachten Farbstoffes; es können auch andere fluoreszente Farbstoffe benutzt werden, wie beispielsweise die unter den folgenden Namen auf den Markt gebrachten Farbstoffe: Calcofluor Yellow (gelb), Azosol Brilliant Yellow 6GF, Rhodanine B, Rhodanine 6GDN, Calcofluor White RW (weiß), Blancophor White AW (weiß), Auramine und Eosine G, sowie wasserlösliche Fluoreszenzfarbstoffe, wie beispielsweise Blancophor FFG.

Die erfindungsgemäß verwendete Farbstoffeindringmasse kann alternativ nicht fluoreszente Farbstoffe bzw. Farbstoffe der Tageslicht-Art verwenden, wie beispielsweise Azo-Farbstoffe, beispielsweise Xylolazo-Betanaphtol, Mefford No. 322 Farbstoff, vermutlich o-Toluolazoxylolazo-Betanaphtol, und die Azo-Farbstoffe, die als Oil Red "O" und Sudan Red auf den Markt gebracht werden. Diese Farbstoffe können zweckmässigerweise dort verwendet werden, wo Tageslicht oder weisses Licht allein verfügbar ist, und insbesondere dort, wo die Oberfläche des zu überprüfenden Körpers verhältnismäßig große Risse aufweist. Vorzugsweise werden jedoch fluoreszente Farbstoffe mit größerer Empfindlichkeit oder Feststellbarkeit verwendet, und zwar infolge des hohen Kontrasts, den man durch die Fluoreszenzanzeigen erhält.

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.Hr.

Die in das oxyalkylierte Alkoholsurfactants oder den Träger eingebrachte Farbstoffmenge zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Farbstoffeindringmasse kann im Bereich von ungefähr 0,1 bis 15 liegen, und zwar vorzugsweise liegt diese Menge im Bereich von 0,5 bis 10, und zwar gemessen in Teilen des Farbstoffs oder Mischungen daraus pro 100 Teile (alles in Gewichtsteilen) des oxyalkylierten Alkoholsurfactants. Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Farbstoffeindringmasse wird die Farbe einfach dem oxyalkylierten Alkoholträger in dem gewünschten Anteil hinzugefügt. Die sich ergebende Farbstoffeindringmasse besitzt eine Stabilität sowohl hinsichtlich hoher als auch hinsichtlich niedriger Temperaturen.

Obwohl Tergitol 15-S-3 im wesentlichen wasserunlöslich ist und normalerweise in Verbindung mit den anderen Gliedern der oben erwähnten Tergitol-S-Serien verwendet wird, beispielsweise Tergitol 15-S-5, so können doch gemäß der Erfindung auch Farbstoffeindringmassen verwendet werden, die · allein Tergitol 15-S-3 enthalten. Tergitol 15-S-3 besitzt seine größte Verwendbarkeit aber bei der Herstellung von Farbstoffeindringmitteln mit hoher Empfindlichkeit gemäß der Erfindung dann, wenn die Verwendung in Verbindung mit den anderen durch Wasser abwaschbaren und wasserlöslichen Tergitolen, wi« beispielsweise Tergitol 15-S-5 und Tergitol 15-S-9, erfolgt. Ebenfalls werden besonders wirkungsvolle Farbstoffeindringmittel gemäß der Erfindung dadurch vorgesehen, daß man eine Kombination oder Mischung der obigen Tergitole 15-S-5 und 15-S-9 verwendet, wobei wahlweise Tergitol 15-S-3 hinzugefügt werden kann.

Der Siliziumdioxidzusatz, der in der Farbstoffeindringzusammensetzung enthalten ist, um diese Zusammensetzung wärmebeständig und nicht tropfend zu machen, liegt vorzugsweise in feiner Pulverform vor und zwar mit einer Teilchengröße im Bereich von ungefähr 0,007 bis ungefähr 0,050

Mikron (ungefähr 70 bis ungefähr 500 A) und ist ein außerordentlich luftiges schneeweisses Pulver mit einer außerordentlich geringen Schüttdichte. Eine im Handel verfüg-

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bare Form dieser Komponente wird von der Cabot Corporation in den U.S.A. unter der Bezeichnung Cab-O-Sil M-5 auf den Markt gebracht. Das Cab-O-Sil hat eine enorme Aussenoberflache, und zwar besitzt ein Gramm Cab-O-Sil M-5 ungefähr 400 Quadratmeter Oberfläche. Das Cab-O-Sil M-5 ist ein submikroskopisches,feuergetrocknetes, abgerauchtes Siliziumdioxid, welches sich in seinem Aufbau von ausgefällten Siliziumdioxiden oder Siliziumdioxidgelen unterscheidet und es besitzt eine maximale Dichte von 2,3 engl. Pfund pro Kubikfuß.

Das auf diese Weise in das Farbstoffeindringmittel eingebrachte Siliziumdioxid ist in der Lage, dem flüssigem Farbstof feindringmittel Verdickungseigenschaften zu erteilen, ohne daß die Viskosität desselben erhöht wird. Die Bildung des sich ergebenden Gels verhindert nicht die Eindringfähigkeit oder Empfindlichkeit des Gel-Eindringmittels, sondern begrenzt nur dessen Fähigkeit, über die Oberfläche hinwegzufließen, auf welche das Eindringmittel aufgebracht ist. Auf diese Weise bewirkt das Siliziumdioxid im Gel lediglich das Einfangen des Eindringmittels in einer Vielzahl von durch die Siliziumdioxidteilchen gebildeten Schwemmen, wobei aber das Eindringmittel selbst flüssig verbleibt und sich schnell in jeden Oberflächenfehler hinein ausbreitet, mit dem das Farbstoffeindringgel in Berührung kommt, und zwar geschieht dies in der gleichen Weise wie ein mit Wasser gefüllter Schwamm eine Oberfläche benetzt. Der Siliziumdioxidzusatz ist jedoch chemisch stabil und vollständig inert bezüglich sowohl dem Farbstoff als auch dem oxyalkylierten, nicht ionischen Surfactantsträger des Eindringmittels. Auf diese Weise bleibt der flüssige Träger des Eindringmittels in flüssiger Form und seine Eindringfähigkeit und Empfindlichkeit wird durch die Hinzufügung _des Siliziumdioxidzusatzes

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nicht beeinflußt.

Wie bereits erwähnt/ wird durch die Hinzufügung des Siliziumdioxid die Konsistenz des zuvor außerordentlich beweglichen flüssigen Farbstoffeindringmittels in ein gelartiges Aussehen verwandelt, wo der Zusatz das flüssige Eindringmittel an der Stelle hält, wo es aufgebracht ist, auf welche Weise die Tendenz der Flüssigkeit verhindert wird, abzutropfen oder über eine vertikale oder geneigte Oberfläche zu fließen, während gleichzeitig das Eindringmittel selbst flüssig verbleibt und sich schnell in irgendeinen Oberflächenfehler hineinverteilt, mit dem das Farbstoffeindringmittelgel in Berührung kommt.

Die Menge des dem Farbstoffeindringmittel hinzugefügten Siliziumdioxids kann sich über einen großen Bereich hinweg ändern, wobei aber im allgemeinen das Siliziumdioxid einen wesentlichen Anteil der sich ergebenden Zusammensetzung bildet, wobei die verwendete Menge ausreicht, um die Farbstoffeindringzusammensetzung in ein Gel umzuwandeln. Im allgemeinen können ungefähr 1 · bis ungefähr 8 Volumenteile Siliziumdioxid pro 1 Volumenteil der Summe aus den anderen Komponenten des Farbstoffeindringmittels, nämlich des oxyalkylierten nicht ionischen Surfactants und des Farbstoffs, verwendet werden, irorztigsweise werden ungefähr 1 bis ungefähr 6 Volumenteile Siliziumdioxid und am zweckmäßigsten ungefähr 3 bis ungefähr 6 Volumenteile Siliziumdioxid 1 Volumenteil der Summe aus den verbleibenden Farbstoffeindringmittel-Komponenten hinzugefügt. Die oben angegebenen allgemeinen und bevorzugten Volumenbereiche entsprechen annähernd einem allgemeinen Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 32 und einem bevorzugten Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 25 Teilen von Siliziumdioxid zu 100 Gewichtsteilen der Summe aus Surfactants und Farbstoff. Wenn kleinere Anteile an Siliziumdioxid innerhalb der oben erwähnten Bereiche verwendet werden, so können die sich ergebenden Gele eine dünne cremartige Konsistenz aufweisen, während dann, wenn größere Anteile an Siliziumdioxid innerhalb der oben erwähnten Bereiche verwendet werden, die sich ergebenden Gele eine

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Konsistenz einem dicken Fett entsprechend aufweisen können. Die gemäß der Erfindung hergestellten Gele sind im allgemeinen von klarem und durchscheinendem Aussehen. Unabhängig von der Konsistenz derartiger Gele wurde festgestellt, daß diese hinreichend adhäsiv sind, um ein Herablaufen des Farbstof feindringmittels dann zu verhindern, wenn sie auf geneigte, vertikale oder oben liegende Oberflächen aufgebracht werden.

•Typische flüssige Farbstoffeindringmittel-Zusammensetzungen, denen der Siliziumdioxidzusatz gemäß der Erfindung hinzugefügt werden kann, sind die folgenden:

Tabelle 1

	Bestandteile	15-S-3	A	Zusammensetzungen	C	D	(Gewichtsteile)	E	F	G	H
Flüssige	Tergitol	15-S-5	—	B	—	—	25	—
Tergitol	15-S-9	100	—	75	—	75	—	75	75
Tergitol	A-24	—	—	25	—	—	100	25	25
Plurafac	RA-43	—	—	—	—	—	—
Plurafac	Calcofluor White RW	—	100	—	100	—	—
Fluorol "	5.0	—	5.0	5.0	2.5	2.5	2.5 ■	1.25
1 G A	1.5	5.0	1.5	1.5	0.75	0.75	0.75	0.375
1.5

In Tabelle 2 sind Beispiele von Farbstoffeindringmittel-Gelzusammensetzungen gemäß der Erfindung angegeben, die unterschiedliche Anteile von.abgerauchtem Siliziumdioxid, Cab-O-Sil M-5, in den typischen Farbstoffeindringzusammensetzungen A-H der Tabelle 1 enthalten.

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Tabelle 2

FarbstoffeindringgelZusammensetzungen (Volumenteile)

Bestandteile I II III IV V VI VII VIII IX

Cab-O-Sil M-5 554 32165

A 1

B 1

C 1

D 1

E 1

F 1

G 1

H 1

Wenn eine Entwickler zusainmensetzung verwendet wird, so kann irgendeine der drei allgemeinen Arten von Entwicklerzusammensetzungen verwendet werden, nämlich Trockenpulver-Entwicklerzusammensetzungen, nasse wässrige Entwicklerzusammensetzungen (auf Wassergrundlage) und nasse nicht wässrige Entwicklerzusammensetzungen (die Grundlage ist ein flüchtiges. Lösungsmittel). In jedem Fall enthält die Entwicklerzusammensetzung ein leicht gefärbtes Pulver, welches einen Überzug bildet, der mit der Farbe des Farbstoffs im Eindringmittel· kontrastiert und als ein Docht oder Saugmittel dient und bewirkt, daß das den Farbstoff, beispielsweise einen Fluoreszenzfarbstoff, enthaltende flüssige Eindringmittel, welche in den Rissen oder Oberflächenfehlern zurückgehalten war, nach aussen aus den Oberflächenfehlern durch Kapillarwirkung herausgezogen wird und durch das Pulver "blutet". Bevorzugte Entwicklerzusammensetzungen zur Anwendung mit der erfindungsgemäßen Farbstoffeindringmasse sind die im U.S. Patent 3 803 051 bzw. 3 748 469 beschriebenen, wobei sich beim ersten Patent es sich um einen Trockenpulver-Entwickler handelt, der abgerauchtes Aluminiumoxid, abgerauchtes Siliziumdioxid, abgerauchtes Titandioxid und Talkum enthält,

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währed es sich beim zuletztgenannten Patent um nasse nicht wässrige Entwicklerzusammensetζungen handelt, die im wesentlichen aus Isopropylalkohol, Talkum und Glykolmonobutyläther bestehen. Es sei ausdrücklich auf die Beschreibungen dieser Entwicklerzusammensetzungen in den beiden genannten U.S. Patenten hingewiesen.

Die im erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Farbstoffeindringmasse/ welche die oben erwähnten biologisch abbaubaren, nicht ionischen öxyalkylierten Alkoholsurfactantien verwendet, kann derart zugeschnitten werden, daß sie unterschiedliche Empfindlichkeitsgrade zur Feststellung der kleinsten Mikrorisse bis zu großen Rissen in einer Teileoberfläche aufweist, und zwar dadurch, daß man allgemein die enthaltene Färbstoffmenge verändert, und auch durch die Auswahl bestimmter Surfactantien oder Kombinationen davon.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Feststellung von Rissen und Fehlern in der Oberfläche eines Gegenstandes unter Verwendung der erfindung.sgemäßen Farbeindringzusammensetzungen wird ein derartiges Farbstoffeindringmittel in Gelform auf die Teileoberfläche in irgendeiner geeigneten Weise aufgebracht, beispielsweise durch Aufbürsten. Nach dem Aufbringen des Farbstoffeindringgels auf die Oberfläche des Testteils wird der Überschuß an Farbstoffeindringmasse einfach von der Gegenstandoberfläche durch Abwaschen mit Wasser entfernt, beispielsweise durch Aufbringen eines Wasserstrahls oder einer Sprühmischung aus Luft und Wasser. Wenn sich bei einem derartigen Verfahren die Teileoberfläche auf einer hohen Temperatur in der Größenordnung von ungefähr 200 bis 300 F befindet, so wird ein Teil des Waschwassers in Dampf umgewandelt, was von vorteilhafter Wirkung ist. Die erfindungsgemäßen Farbstoffeindringgelmassen, wie beispielsweise diejenigen, welche die oben erwähnten Plurafacs und insbesondere diejenigen, welche die obigen Tergitole 15-S-5 bis 15-S-9 enthalten, besitzen im allgemeinen eine ausgezeichnete Abwaschbarkeit, ohne daß das Farbstoffeindringmittel aus den Rissen und Fehlern an der

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Teileoberfläche entfernt wird.

Wenn gewünscht, kann eine Entwicklerzusammensetzung der oben, erwähnten Arten daraufhin auf die Teileoberfläche aufgebracht werden, worauf dann der überschüssige Entwickler beispielsweise durch einen Luftstrom entfernt wird. Sodann wird der Teil unter geeigneten Beleuchtungsbedingungen betrachtet, und zwar verwendet man sogenanntes schwarzes Licht oder Fluoreszenz-Beleuchtung dann, wenn das Farbstof feindringmittel einen Fluoreszenzfarbstoff enthält.

Beispiele der Erfindung werden im folgenden erläutert. Beispiel 1

Die Farbstoffeindringzusammensetzung I der Tabelle 2 wurde dadurch hergestellt, daß man 5 Volumenteile Cab-O-Sil M5 mit einem Volumenteil der flüssigen Farbstoffeindringzusammensetzung A der Tabelle 1 mischte. Die sich ergebende Masse war ein Gel der Art entsprechend einem dicken Fett.

Eine Testplatte aus 2014 Aluminium enthielt Mikrorisse gleichförmig verteilt über die Platte und wurde durch eine Rille in zwei gleiche Testzonen für Vergleichsversuche unterteilt. Die in der oben erwähnten Weise hergestellte Fluoreszenzfarbstoffeindringgelmasse wurde sodann auf die eine Hälfte der Oberfläche der Testplatte aufgebürstet, die zuvor auf ungefähr 300 F über eine Zeitdauer von 3 Stunden hinweg aufgeheizt war. Die überschüssige Farbstoffeindring-Gelmasse auf der Testplatte wurde durch einen Wasserstrahl entfernt, der auf den Überzug aufgebracht wurde, was die nahezu augenblickliche Wegwaschung des Farbstoffeindringgels von der Oberfläche der Platte zur Folge hatte, ohne daß das flüssige Farbstoffeindringmittel aus den Oberflächenrissen entfernt wurde, so daß das Eindringmittel darin eingefangen war. Sodann wurde der Teil durch einen Luftstrom getrocknet.

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Das obige Verfahren wurde wiederholt/ wobei die flüssige Farbstoffeindringzusammensetzung A der Tabelle 1, die kein Siliziumdioxid enthielt, auf die andere Hälfte der Testplattenoberfläche aufgebracht wurde, und zwar gefolgt vom Aufbringen von Waschwasser unter den gleichen Bedingungen wie oben, um überschüssiges Farbstoffeindringmittel zu entfernen, worauf schließlich dann die Trocknung durch einen Luftstrahl erfolgte.

Die Farbstoffeindringflüssigkeit, die von der Teileoberfläche in jeder der beiden Verfahren entfernt wurde, war biologisch abbaubar.

Die Untersuchung der beiden durch Eindringmittel behandelten Oberflächen der Testplatte unter ultraviolettem oder fluoreszentern Licht zeigte Fluoreszenzanzeigen von zahlreichen, wohldefinierten darin vorhandenen Mikrorissen, wobei die Fluoreszenzanzeigen oder Erscheinungen auf beiden Seiten der Testplatte im wesentlichen äquivalente Konzentration aufwiesen, und zwar mit im wesentlichen der gleichen Helligkeit und Empfindlichkeit oder optischen Intensität auf beiden Seiten der Testplatte.

Dieses Beispiel zeigt, daß die das Siliziumdioxid enthaltende Farbstoffeindringmasse der Erfindung nach der Entfernung des überschüssigen Farbstoffeindringgels im wesentlichen die gleiche Empfindlichkeit oder Fähigkeit zur Enthüllung von Rissen oder Fehlern in einer Teileoberfläche, und auch die gleiche biologische Abbaubarkeit/ aufweist wie dies im Falle einer Farbstoffeindringmasse gilt, welche von Siliziumdioxid frei ist.

Beispiel 2

Die Gelzusammensetzungen I und II der Tabelle 2, deren jede 5 Teile Cab-O-Sil M-5 auf ein Teil der flüssigen Farbstoffeindringzusammensetzungen A bzw. B der Tabelle 1 enthielten, wurden hergestellt und beide Gele hatte eine

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Konsistenz nach Art eines dicken Fettes und waren klar und durchs cheinend.

Diese beiden Geleindringmittel wurde auf Testplatten aus chromplattiertem Messing aufgebracht, wobei diese Platten winzige Risse in der Größenordnung von 0,00002 bis O,0001 Zoll Breite aufwiesen, und zwar dichtverteilt über die ganzen Oberflächen hinweg.

Die Gelzusammensetzungen I und II wurden durch Aufbürsten auf eine Reihe von Testplatten der obigen Art aufgebracht, wobei diese Testplatten in verschiedenen Positionen angeordnet waren, und zwar auch in geneigten und vertikalen Positionen in einem geheizten Luftzirkulationsofen. Die Versuche wurden bei verschiedenen Temperaturen und Zeitzyklen vorgenommen, und zwar im Bereich von 100° F bei 3 Stunden Dauer bis 300 F bei 3 Stunden Dauer.

Es wurde festgestellt, daß die Gelzusammensetzungen oder -massen auf den Flächen der Testplatten verblieben, auf welche die Zusammensetzungen aufgebracht waren, ohne daß die Massen herabtropften oder herabliefen, und es wurden ferner keine Rauchentwicklungen während der Periode festgestellt, während welcher die Gele auf den Platten waren.

Sodann wurden die Testplatten mit sauberem Wasser besprüht oder mit Lappen, die mit sauberem Wasser vollgesogen waren abgewischt, um von der Oberfläche überschüssiges Eindringmittel zu entfernen, worauf dann ein Luftstrahl zur Trocknung verwendet wurde. Daraufhin wurden die Testplatten in einen Pulverentwickler der folgenden Zusammensetzung gemäß dem U.S. Patent 3 083 051 eingetaucht:

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Bestandteile Gewichtsprozent

Talkum 52

Aluminiumoxid 35

Siliziumdioxid 4

TiO„ 9

Daraufhin wurde überschüssige Entwicklerzusammensetzung sorgfältig von den Oberflächen der Testplatten mittels eines leichten Luftstroms entfernt.

Sodann wurden die Platten unter einer fluoreszenten Schwarzlichtbeleuchtung angeordnet und betrachtet. Dabei wurde beobachtet, daß die Oberflächen aller Platten, auf die die obigen Gelezusammensetzungen I und II aufgebracht waren, Fluoreszenzanzeigen von zahlreichen ohne weiteres definierten Mikrorissen aufwiesen, wobei diese Fluoreszenzanzeigen scharf und brillant waren und alle Schadstellen an der Oberfläche der Testplatten zeigten.

Die Versuchsergebnisse zeigen, daß die beiden Geleindringmassen I und II, die jeweils nicht ionisches Tergitol 15-S-5 bzw. nicht ionisches Plurafac A-24 Surfactantien und abgerauchtes Siliziumdioxid enthalten, außerordentlich wärmebeständige, nicht wandernde, nicht verflüssigende Zusammensetzungen sind und in wirkungsvoller Weise bei stark erwärmten Umgebungen arbeiten, wie sie in den Versuchen verwendet wurden.

Beispiel 3

Die fettartige Farbstoffeindringmasse des obigen U.S. Patents 3 465 146 entsprechend der obigen Zusammensetzung I, die aber N-Methyl-2-Pyrrolidon als flüssigen Träger für den Farbstoff anstelle von Tergitol 15-S-5 enthielt, wurde durch Aufbringen auf Testplatten der im Beispiel 2 verwendeten Art

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untersucht und unter den gleichen Temperaturbedingungen wie bei Beispiel 2 erhitzt.

Nach der Heizperiode wurde festgestellt, daß die anfänglich fettartigen auf die Oberfläche dieser Platten aufgebrachten Eindringzusammensetzungen ausgetrocknet waren und ein pulvriges Material bildeten.

Dieses pulvrige Material wurde von den Plattenoberflächen entfernt, ein Entwickler wie im Beispiel 2 wurde aufgebracht und nach Entfernung des Entwicklers wurden die Platten unter Fluoreszenzlicht betrachtet. Es wurde festgestellt, daß sich unzufriedenstellende Ergebnisse ergaben, welche nicht die Empfindlichkeit, Konzentration und Brillanz der Fluoreszenzanzeigen aufwiesen, welche bei den Testplatten gemäß dem Verfahren des Beispiels 2 beobachtet wurden, welches die obigen Gelzusammensetzungen I und II verwendete.

Beispiel 4

Es wurden Versuche entsprechend dem Verfahren des obigen Beispiels 2 durchgeführt, wobei aber Testzusammensetzungen entsprechend den obigen Zusammensetzungen I und II verwendet wurden, wobei der Anteil an Cab-O-Sil M-5 von 1 bis 4 Teilen gegenüber einem Teil der entsprechenden Farbstoffeindringflüssigkeiten A und B geändert wurde. Die auf diese Weise erzeugten Massen lagen im Bereich von dünnen· cremeartigen Gelen, wenn kleinere Anteile des Siliziumdioxids verwendet wurden, bis zu Gelen entsprechend einem dicken Fett, wenn höhere Anteile an Siliziumdioxid verwendet wurden, wobei die Gele in jedem Falle im wesentlichen klar und durchscheinend waren.

Wie im Fall des Beispiels 2 blieben die Geleindringmittel auf der Oberfläche der verschieden angeordneten und beheizten Platten ohne zu tropfen, herunterzulaufen oder (pfützenartig) zusammenzulaufen.

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Nach der Entfernung des überschüssigen Farbeindringiuittels von der Oberfläche der Testplatten waren die verbleibenden, auf diese Weise entfernten Farbeindringmittel biologisch abbaubar.

In allen Fällen zeigte die Farbstoffeindringmasse eine ausgezeichnete Arbeitsweise mit hellen fluoreszenten Anzeigen der Mikrorisse.

Die erfindungsgemäßen Farbstoffeindring-Gelmassen sind besonders zur Feststellung von Rissen, Fehlern und metallurgischen Zuständen bei Anordnungen und Teilen anwendbar, die wärmebehandelt wurden und noch immer heiß sind, bei kürzlich geschweißten Anordnungen und Teilen, bei in heißen Klimata sich befindenden Flugzeugen, bei noch heißen Raketenmotoren, bei Atomreaktoren, die eine Eindringmittelinspektion erforderlich machen, während sie sich in einem außerordentlich heißen Zustand befinden, und bei geothermischen Druckgefäßen und Rohren.

Aus der Beschreibung erkennt man, daß die Erfindung eine außerordentlich wirkungsvolle, im wesentlichen biologisch abbaubare, durch Wasser wegwaschbare Farbstoffeindringmasse in der Form eines Gels angibt, die"wärmebeständig, nicht entflammbar und nicht giftig ist, und welche in wirkungsvoller Weise auf erhitzte Oberflächen von unter verschiedenen Winkeln angeordneten Teilen ohne Herablaufen oder Tropfen aufgebracht werden kann, und die von einer Teileoberfläche leicht durch übliches Waschen entfernbar ist. Die erfindungsgemäßen Farbstoffeindringgele enthalten als wesentliche Komponenten oder Bestandteile einen einzigen Träger für die Farbe, die vorzugsweise eine Fluoreszenzfarbe ist, und zwar liegt dieser einzige Träger in der Form bestimmter biologisch abbaubarer oxyalkylierter Alkohole vor, wobei· die erfindungsgemäßen Farbstoffeindringgele ferner einen substantiellen oder Hauptanteil an Siliziumdioxid, vorzugsweise abgerauchtem Siliziumdioxid, enthalten. Nach der Entfernung des überschüssigen

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Geleindringmittels von der Oberfläche der Teile und der weiteren Verarbeitung der Teileoberflächen in der üblichen Weise zur Betrachtung unter geeigneten, beispielsweise fluoreszenten Beleuchtungsbedingungen, sind Fluoreszenzanzeigen von hoher Brillanz, Definition und Auflösung der Farbstoffspuren von Rissen und Fehlstellen in den Teileoberflächen erhältlich, und zwar in dieser Beziehung äquivalent zu den Ergebnissen, die man erhält, wenn das gleiche Farbstoffeindringmittel bei NichtVorhandensein des Siliziumdioxids verwendet wird.

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Claims (33)

Ansprüche

1. Wärmebeständige biologisch abbaubare Farbstoffeindringmasse zur Verwendung beim nicht zerstörenden Überprüfung zum Zwecke der Feststellung von Rissen, Fehlern und metallurgischen Zuständen in der Oberfläche eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch

1) ein biologisch abbaubares, nicht ionisches Surfactants, welches im wesentlichen aus Alkoxylaten von im wesentlichen linearen primären oder sekundären aliphatischen Alkoholen besteht, wobei der lineare aliphatische Teil der Alkohole Alkylketten sind, die im Bereich von 8 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, und wobei die Alkoxylate einen Durchschnitt von 3 bis 12 Molen an Alkylenoxid von 2 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Mischungen davon enthalten,

2) eine kleine Menge von einem in dem Surfactants auflösbaren Farbstoff und

3) eine wesentliche Menge an Siliziumdioxid, welches ausreicht, um die Farbstoffeindringzusammensetzung in ein Gel umzuwandeln.

2. Verfahren zur Feststellung von Rissen und Fehlern in der Oberfläche eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch das Aufbringen auf die- Oberfläche von einer mit Wasser abwaschbaren, biologisch abbaubaren wärmebeständigen Farbstoffeindringmasse gemäß Anspruch 1, wobei dann diese Farbstoffeindringmasse von der Oberfläche entfernt wird, ohne flüssiges Farbstoffeindringmittel aus den Rissen und Fehlern in der Oberfläche zu entfernen, worauf dann die Oberfläche des Gegenstandes unter Beleuchtungsbedingungen betrachtet wird, um eingefärbte Spuren von den Rissen und Fehlern zu erhalten.

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3. Wärmebeständige biologisch abbaubare Farbstoffeindringmässe zur Verwendung beim nicht zerstörenden Feststellen von Rissen und Fehlern sowie metallurgischen Bedingungen an der Oberfläche eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch

1) ein biologisch abbaubares, nicht ionisches Surfactants, welches aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

a) geradkettige, primäre, aliphatische, oxyalkylierte Alkohole, wobei die Alkohole von 8 bis 2O Kohlenstoffatome enthalten können und die Oxyalkylgruppen eine Mischung von Äthylenoxid-und Propylenoxid-Gruppen sind und

b) Äthoxylate von linearen sekundären aliphatischen Alkoholen mit zufällig verteilten Hydroxylgruppen, wobei der lineare aliphatische Teil der Alkohole eine Mischung von Alkylketten ist, die im Bereich von 10 bis 17 Kohlenstoffatome enthalten, und wobei die Äthoxylate einen Durchschnitt von 3 bis 12 Molen an Äthylenoxid enthalten,

2) eine kleine Menge an im Surfactants auflösbaren Farbstoff und

3) eine wesentliche Menge an Siliziumdioxid, welches ausreicht, um die Farbstoffeindringzusammensetzung in ein Gel umzuwandeln.

4. Farbstoffeindringmässe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Siliziumdioxid in einer Menge im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 8 Volumenteilen bezüglich 1 Volumenteil der Summe des Surfactants und des Farbstoffs vorhanden ist.

5. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in einer Menge im Bereich von ungefähr 0,1 bis 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Surfactants vorhanden ist, und daß das Siliziumdioxid gepulvertes Siliziumdioxid ist, welches in einer Menge im Bereich von 1 bis ungefähr 6 Volumenteilen bezüglich einem

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Volumenteil der Summe aus Surfactants und Farbstoff vorhanden ist.

6. Masse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumdioxid abgerauchtes Siliziumdioxid ist.

7. Masse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein Fluoreszenzfarbstoff ist.

8. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Surfactants der einzige flüssige Träger für den Farbstoff ist.

9. Masse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Surfactants a) eine Mischung von Verbindungen mit der Formel R - 0(A)H ist, dabei ist R eine im wesentlichen lineare Alkylgruppe mit von 10 bis 18 Kohlenstoffatomen, mit mindestens 70 Gewichtsprozent der Verbindungen in der Mischung mit einem R im Bereich von 12 bis 16 Kohlenstoffatomen, und A ist eine Mischung von Oxypropylen- und Oxyäthylen-Gruppen, wobei die Oxypropylen- und Oxyäthylen-Gruppen 55 bis 80 Prozent des Gesamtgewichts der Verbindungen ausmachen, und wobei das Oxypropylen-zu-Oxyäthylen-Verhältnis des Gesamtgewichts im Bereich von 0,85:1 zu 2,75:1 liegt,

und wobei das Surfactants b) Äthoxylate einer Mischung von Alkoholen mit der folgenden Formel ist:

CH₀-(CH-) -CH-,

2'η

0-(CH₂-CH₂O)_1n-H,

wobei η im Bereich von 9 bis 13 und m ein Durchschnitt von 3 bis 12 ist,

und wobei schließlich der Farbstoff in der Masse in einer Menge im Bereich von, 0,1 bis 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des Surfactants vorhanden ist, und wobei die Zusammensetzung im wesentlichen nicht entflammbar ist.

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10. Masse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß R in dem erwähnten Surfactants a) die Form von 12 bis 18 Kohlenstoffatomen besitzen kann und die Gesamtzahl der Α-Gruppen kann im Bereich von ungefähr 4 bis ungefähr 14 liegen, und wobei im Surfactants b) der lineare hydrophobe Alkylteil des Surfactants eine Mischung von C₁.. bis C₁ ^ Linearketten ist, und wobei der hydrophile Teil des Surfactants eine Polyoxyäthylenkette ist, die zufallsmäßig an den linearen hydrophoben Alkylketten über die Ätherbindung befestigt ist, und wobei schließlich das Surfactants b) aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den Äthoxylaten der erwähnten Mischung der Alkohole besteht, wobei η im Bereich von 9 bis 13 und m ein Durchschnitt von 3, 5,7, 9 oder 12 ist.

11. Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Siliziumdioxid in einer Menge vorhanden ist, die im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 8 Volumenteilen zu 1 Volumenteil der Summe von Surfactants und Farbstoff liegt.

12. Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des Surfactants vorhanden ist, und daß das Siliziumdioxid gepulvertes Siliziumdioxid ist und in einer Menge im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 6 Volumenteilen, zu 1 Volumenteil der Summe des Surfactants und Farbstoffs vorliegt.

13. Masse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein Fluoreszenzfarbstoff ist, und daß das Siliziumdioxid abgerauchtes Siliziumdioxid ist, und wobei die Farbstoffeindringmasse im Bereich von einem dünnen cremeartigen Gel bis zu einem Gel mit dicker Fettkonsistenz liegt, und wobei die Eindringmasse nicht tropft.

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14. Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Surfactants das Surfactants b) ist.

15. Masse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein fluoreszenter Farbstoff ist, daß das Siliziumdioxid abgerauchtes Siliziumdioxid ist, und daß das Siliziumdioxid in einer Menge im Bereich von 1 bis ungefähr 6 Volumenteilen zu 1 Volumenteil der Summe von Surfactants und Farbstoff vorhanden ist.

16. Masse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumdioxid in einer Menge von ungefähr bis ungefähr 6 Volumenteilen zu 1 Volumenteil der Summe aus Surfactants und Farbstoff vorliegt.

17. Masse nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Kombination aus den biologisch abbaubaren, nicht ionischen Surfactantien.

18. Masse nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch eine Kombination der biologisch abbaubaren, nicht ionischen Surfactantien, wobei m in einem der Surfactantien einen Durchschnitt von 5 und m in einem weiteren der Surfactantien einen Durchschnitt von 9 aufweist.

19. Verfahren zur Festeilung von Rissen und Fehlern in der Oberfläche eines Gegenstandes, gekennzeichnet durch die Aufbringung von einer mit Wasser abwaschbaren, biologisch abbaubaren wärmebeständigen Farbstoffeindringmasse gemäß Anspruch 3 auf die Oberfläche, wobei diese Masse von der Oberfläche wieder entfernt wird, ohne das flüssige Farbstof feindringmittel aus den Rissen und Fehlern in der Oberfläche zu entfernen, worauf dann die Oberfläche des Ge-. genstandes unter derartigen Beleuchtungsbedingungen betrachtet wird, daß man Farbspuren des in den Rissen und den Fehlerstellen befindlichen Farbstoffs erhält.

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20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche eine auf eine erhöhte Temperatur erhitzte Oberfläche ist, und daß das Siliziumdioxid in einer Menge vorhanden ist, die ausreicht, um das Herablaufen dann zu verhindern, wenn die Oberfläche eine geneigte oder vertikal angeordnete Oberfläche ist.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche auf eine Temperatur im Bereich von 100° F bis zu ungefähr 300° F erhitzt ist.

22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Siliziumdioxid entsprechend Anspruch 4 vorhanden ist.

23. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff entsprechend Anspruch 5 vorhanden ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein Fluoreszenzfarbstoff ist, daß das Siliziumdioxid abgerauchtes Siliziumdioxid ist, und daß die Oberfläche des Gegenstandes unter Fluoreszenz erzeugendem Licht betrachtet wird, um gefärbte Fluoreszenzspuren des Farbstoffs in den Rissen und Fehlerstellen zu erhalten.

25. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Surfactants entsprechend Anspruch 9 aufgebaut ist.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bedingungen des Anspruchs 10 vorliegen.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche auf eine erhöhte Temperatur erhitzt ist, und daß das Siliziumdioxid entsprechend Anspruch 11 vorhanden ist.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ein Fluoreszenzfarbstoff, daß das Siliziumdioxid abgerauchtes Siliziumdioxid ist und in einer Menge im Bereich von ungefähr 1 bis ungefähr 6 Teilen zu

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1 Teil der Stimme aus Surfactants und Farbstoff verwendet wird, und daß die Farbstof feindringzusaitimensetzung im Bereich von einem dünnen cremeartigen Gel bis zu einem Gel entsprechend einem dicken Fett -liegt/ und wobei die Masse nicht tropfend ist, und wobei schließlich die Oberfläche des Gegenstandes unter Fluoreszenz erzeugendem Licht betrachtet wird, um Farbfluoreszenzspuren des Farbstoffs in den Rissen und Fehlern zu erhalten.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Surfactants das Surfactants b) ist.

30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Farbstoffeindringmasse von der Oberfläche durch Waschwasser erreicht wird.

31. Verfahren nach Anspruch 29, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Kombination der Surfactantien, wobei m in einem der Surfactantien ein Durchschnitt von 5 und m im anderen der Surfactantien ein Durchschnitt von 9 ist.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung der Farbstoffeindringmasse von der Oberfläche durch Waschwasser erreicht wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche auf eine Temperatur im Bereich von 100° F bis ungefähr 300° F erhitzt ist.

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