DE19956624A1

DE19956624A1 - Verfahren und Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien

Info

Publication number: DE19956624A1
Application number: DE1999156624
Authority: DE
Inventors: Christoph Bach; Lutz Priese
Original assignee: Der Gruene Punkt Duales System Deutschland AG
Current assignee: Der Gruene Punkt Duales System Deutschland AG
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-06-07
Also published as: WO2001038012A2; AR026564A1; AU2149601A; WO2001038012A3

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien. Die Folien werden in einem Luftstrom bei bekannter Strömungsgeschwindigkeit durch einen dreidimensionalen Meßbereich eines NIR-Meßgerätes transportiert und dort erfaßt und ortsversetzt vom Meßbereich abhängig von der erfaßten Materialbeschaffenheit aus dem Luftstrom entnommen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien, bei dem die Materialbeschaffenheit der Folien mittels eines NIR-Meßgerätes erfaßt wird und die Trennung in Abhängigkeit vom Spektroskopieergebnis erfolgt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann.

Unter "Folien" sollen dabei insbesondere Kunststoffolien, aber auch Metallfolien, metalli sierte und metallbeschichtete Kunststoffolien, wie Geschenk-Einschlagfolien, und Papiere verstanden werden, wie sie beispielsweise in Form von Leichtverpackungen im Gelben Sack oder der Gelben Tonne der Sammlung des Dualen Systems gesammelt werden.

Folien und Leichtverpackungen können heute noch nicht vollautomatisch optisch sortiert werden. Sie werden in der Regel mittels Windsichter oder manuell von den weiteren Fraktio nen getrennt. Eine bezogen auf das Material sortenreine Trennung von Folien ist derzeit nicht möglich.

In anderen Bereichen der Sortierung ist der Automatisierungsgrad weit fortgeschritten. So beschreibt die WO 99/26734 ein Trennsystem, bei dem alle auf einem Förderband befindli chen Objekte mittels Farbbildanalyse nach deren visuellen und mittels NIR-Spektroskopie nach deren materiellen Eigenschaften analysiert und anschließend automatisch in mehrere individuell einstellbare Fraktionen ausgeblasen werden. In der Praxis werden Förderge schwindigkeiten von ca. 2,5 m/s erreicht. Mit dieser Technik können beispielsweise Papier, Tetrapack, Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polypropylen, Silikonkartuschen und andere Hohlkörper aussortiert werden.

Die NIR-Spektroskopie hat sich bei der automatischen Sortierung von Verpackungen be währt. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, verschiedene Materialien voneinander zu unterscheiden, was erst eine sortenreine Trennung ermöglicht. Dazu wird das zu untersuchende Objekt mit weißem Licht bestrahlt, abhängig davon, aus welchem Material es besteht, werden bestimmte Wellenlängenbereiche des Lichtes absorbiert. Durch die Untersuchung der spektralen Vertei lung des von dem Objekt reflektierten Lichtes mit Hilfe eines NIR-Spektrometers läßt sich feststellen, welcher Anteil absorbiert wurde. Die Spektren von Verpackungsmaterialien sind dabei sehr gut voneinander unterscheidbar.

Folien und Leichtverpackungen sind typischerweise sehr leicht, aber relativ großflächig. Bei höheren Förderbandgeschwindigkeiten wirkt sich daher schon der Luftwiderstand auf sie aus und ruft Bewegungen der zu sortierenden Objekte auf dem Förderband hervor. Solche Bewe gungen erschweren aber eine Trenntechnik nach dem Prinzip der WO 99/26734 oder machen sie sogar unmöglich, falls die Farbbilderkennung, NIR-Spektroskopie und Trennung an unter schiedlichen Orten stattfinden und sich mehrere unkontrolliert bewegende Objekte auf dem Förderband befinden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum au tomatischen sortenreinen Trennen von Folien zur Verfügung zu stellen, die mit NIR- Spektroskopie arbeiten.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach An spruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen von Verfahren und Vorrichtung sind Gegen stand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Folien in einem Luftstrom bei bekannter Strö mungsgeschwindigkeit durch einen dreidimensionalen Meßbereich des NIR-Meßgerätes transportiert und dort erfaßt werden, und ortsversetzt vom Meßbereich abhängig von der er faßten Materialbeschaffenheit aus dem Luftstrom entnommen werden.

Die Erfindung löst sich also von dem Gedanken, die zu analysierenden Objekte auf einem Förderband anzuordnen, sondern nutzt aus, daß bei einer bestimmten Luftströmung der zu künftige Ort eines identifizierten Objektes vorhersagbar wird. Welcher Luftstrom ausreichend ist, kann vorab durch Experimente festgestellt werden. Damit ist auch die Strömungsge schwindigkeit des Luftstroms festgelegt. Da die Identifikationsstrecke, nämlich der Meßbe reich, vor der Trennstrecke liegt, müssen die identifizierten Folien während des Transportes bis zur Trennstrecke nachgehalten werden. Dazu ist es günstig, wenn zwischen Meßbereich und Entnahmestelle lediglich eine kurze Wegstrecke vorliegt.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Luftstrom in eine Vielzahl von Teil-Luftströmen aufgeteilt, wobei Folien mit gleicher erfaßter Materialbeschaffenheit in denselben Teil-Luftstrom eingeleitet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien weist ein NIR-Meßgerät zum Erfassen der Materialbeschaffenheit der Folien und eine Trenneinrichtung, die abhängig von der erfaßten Materialbeschaffenheit einer Folie diese zu mindestens einer Entnahmestelle leitet, auf, und ist gekennzeichnet durch einen Windkanal, in dem ein Luftstrom mit bekannter Strömungsgeschwindigkeit herrscht, und durch einen drei dimensionalen NIR-Meßbereich in dem Windkanal, wobei die mindestens eine Entnahme stelle für Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit ortsversetzt zum NIR-Meßbereich im Windkanal angeordnet ist.

Bevorzugt sind diese Entnahmestellen Entnahmekanäle, die vom Windkanal abzweigen, wo bei die Steuereinrichtung Folien mit gleicher erfaßter Materialbeschaffenheit in denselben Entnahmekanal leitet. Folien, die nicht erkannt werden, können in einen separaten Entnahme kanal geleitet und von dort entsorgt werden.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung steuert die Steuereinrichtung Blasdüsen an, die Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit an zugeordnete Entnahmestellen oder in zugeordnete Ent nahmekanäle blasen. Als Alternative oder unterstützend zu der eben genannten Maßnahme können Leitbleche von der Steuereinrichtung angesteuert werden, mittels derer der Luftstrom so zu richten ist, daß die Folien an die zugeordneten Entnahmestellen oder in zugeordnete Entnahmekanäle fliegen.

Besonders bevorzugt ist der Windkanal im dreidimensionalen Meßbereich mit einer Refle xionswand, beispielsweise einem reflektierenden Umrohr, versehen.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt die einzige Figur eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Ausgangsmaterial ist ein zu sortierendes Folienmaterial, wie es typischerweise an Windsich tern nach vorherigem Siebprozeß anfällt. Große Folien, wie die Gelben Säcke selbst oder Fo lien aus dem Gelben Sack oder aus dem Bau oder aus der Gebäuderenovierung von mehreren Quadratmetern Fläche, die zum Beispiel auch aus Fehlwürfen stammen können, müssen zuvor aussortiert sein. Bei einem automatisierten Ablauf ist es auch denkbar, eine trocken- und /oder naßmechanische Aufbereitung, wie Zerkleinerung, Reinigung, Störstoffentfernung, vorzu schalten, um das Folienmaterial zu homogenisieren. Es hat sich herausgestellt, daß Folien bis zu einer Größe von etwa DIN A4 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelt werden können.

Günstig ist es auch, das Folienmaterial von klebrigen Verunreinigungen zu befreien, um ein Anhaften des Materials im Windkanal bzw. ein Verschmelzen des Meßbereiches oder der Transporteinrichtung zu verhindern.

Die Folien müssen sicher vereinzelt in den Windkanal eingegeben werden.

In der Zeichnungsfigur ist schematisiert der Windkanal 10 als vertikal stehende, zylindrische Röhre dargestellt. Der Windkanal 10 mündet in zwei Entnahmekanäle 12, 14. Die Anzahl der Entnahmekanäle richtet sich nach der Anzahl der abzutrennenden Fraktionen, ist also nicht auf zwei beschränkt.

Der Luftstrom L wird durch einen oder mehrere in der Zeichnung nicht dargestellte Ventilato ren erzeugt. Dieser Ventilator bzw. die Ventilatoren befinden sich zweckmäßigerweise hinter Zyklonen oder anderen Abscheidern, die zur Folienabscheidung am Ende jedes Entnahmeka nals 12, 14 angeordnet sind. Auch die Abscheider sind in der Zeichnung nicht dargestellt.

Der Luftstrom L im Windkanal 10 teilt sich somit gemäß der Ausführungsform in zwei Teil- Luftströme L1, L2 in den Entnahmekanälen 12 bzw. 14 auf.

Die Strömungsgeschwindigkeit sollte weitaus größer als 10 m/s sein, beispielsweise 20 m/s, mit dem Ziel, einen möglichst hohen Durchsatz an Folien zu erreichen, bei dem beispielswei se mehr als 10 Folien einzeln pro Sekunde in den später noch zu beschreibenden Meßbereich eingebracht werden. Die Strömung bzw. der Luftstrom hängt vom Durchmesser des Rohrsy stems ab, mit dem Windkanal und Entnahmekanäle aufgebaut sind. Rohrdurchmesser in der Größenordnung von 100 mm bis 450 mm für den Windkanal 10 haben sich für bestimme Fo lienfraktionen als geeignet erwiesen. Es ist günstig, wenn der Rohrdurchmesser etwa gleich oder etwas größer ist als der Durchmesser der Objekte, da sich diese dann im Rohr nicht überholen können. Eine Vorzerkleinerung der Folien zur Größenhomogenisierung ist daher zweckmäßig. Bei großen Rohrdurchmessern kann es wichtig sein, die Strömung laminar zu halten.

Die Materialerkennung der Folien, die mit dem Luftstrom L durch den Windkanal 10 getra gen werden, wird mittels eines NIR-Meßgerätes 20 ermittelt, das mit einem Sensor 22 einen dreidimensionalen Meßbereich 26 abtastet. Eine Nachführung des Meßflecks ist daher nicht erforderlich. Um das Weißlicht, das bei 24 eintritt, besser auszunutzen, ist der Windkanal 10 im Meßbereich 26 mit einem reflektierenden Umrohr 28 versehen.

Eine Steuereinrichtung 30 korreliert die ausgewerteten Messungen mit der zu erwartenden Lage von durch den Windkanal 10 strömenden Folie, das inzwischen über eine kurze Weg strecke W, die beispielsweise 50 cm oder weniger betragen kann, weiterfliegt, um über die Steuerleitungen S1 und S2 auf Blasdüsen 32, 34 und/oder Leitbleche 36 bzw. 38 derart ein zuwirken, daß die identifizierte Folie in den richtigen Entnahmekanal 12 bzw. 14 eingeleitet wird.

Oberhalb des Meßbereichs 26 kann ein in den Windkanal 10 ragendes, gegebenenfalls starres Leitblech angeordnet werden, das dafür sorgt, daß die Folien nahe am Sensor 22 vorbeigetra gen werden.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbar ten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10

Windkanal

12

Entnahmekanal

14

Entnahmekanal

20

NIR-Meßgerät

22

Sensor

24

Lichteintrittsstelle

26

Meßbereich

28

Umrohr, Reflexionswand

30

Steuereinrichtung

32

Blasdüse

34

Blasdüse

36

Leitblech

38

Leitblech
L Luftstrom
L1 Teil-Luftstrom
L2 Teil-Luftstrom
S1 Steuerleitung
S2 Steuerleitung

Claims

1. Verfahren zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien, bei dem die Material beschaffenheit der Folien mittels eines NIR-Meßgerätes (20) erfaßt wird und die Tren nung in Abhängigkeit vom Spektroskopieergebnis erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien in einem Luftstrom (L) bei bekannter Strömungsgeschwindigkeit durch einen dreidimensionalen Meßbereich (26) des NIR-Meßgerätes (20) transportiert und dort erfaßt werden und ortsversetzt vom Meßbereich (26) abhängig von der erfaßten Materialbeschaffenheit aus dem Luftstrom (L) entnommen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (L) in eine Vielzahl von Teil-Luftströmen (L1, L2) aufgeteilt wird, wobei Folien mit gleicher er faßter Materialbeschaffenheit in denselben Teil-Luftstrom eingeleitet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (L) im wesentlichen laminar ist.

4. Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien, mit

- einem MR-Meßgerät (20) zum Erfassen der Materialbeschaffenheit der Folien und
- einer Trenneinrichtung (30, 32, 34, 36, 38), die abhängig von der erfaßten Ma terialbeschaffenheit einer Folie diese zu mindestens einer Entnahmestelle (12) leitet,

gekennzeichnet durch

- einen Windkanal (10), in dem ein Luftstrom mit bekannter Strömungsge schwindigkeit herrscht;
- einen dreidimensionalen MR-Meßbereich (26) in dem Windkanal (10); wobei die mindestens eine Entnahmestelle (12, 14) für Folien mit erfaßter Materialbe schaffenheit ortsversetzt zum MR-Meßbereich (26) im Windkanal (10) angeordnet ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkanal in eine Vielzahl von Entnahmekanälen (12, 14) mündet und daß die Steuereinrichtung (30) Folien mit gleicher erfaßter Materialbeschaffenheit in denselben Entnahmekanal leitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder S. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrich tung (30) Blasdüsen (32, 34) ansteuert, die Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit an zugeordnete Entnahmestellen oder in zugeordnete Entnahmekanäle (12, 14) blasen.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu ereinrichtung (30) Leitbleche (36, 38) ansteuert, mittels derer der Luftstrom so zu richten ist, daß Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit an zugeordnete Entnahme stellen oder in zugeordnete Entnahmekanäle (12, 14) fliegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der drei dimensionale Meßbereich (26) mit einer Reflexionswand (28) versehen ist.