DE4302283A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Separieren und Sortieren von Kunststoffabfällen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Separieren und Sortieren von KunststoffabfällenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zum Separieren und Sortieren von Kunststoffabfäl
len, insbesondere im Hausmüll, verwendet werden kann. Sie soll die verschiedenen Kunststoff
sorten im Müll identifizieren und eine Trennung der Kunststoffabfälle steuern, so daß die ge
sammelten Kunststoffe sortenrein einem Recyclingprozeß zugeführt werden können.
Die gegenwärtige Abfallsituation ist durch eine ständige Zunahme der Menge des anfallenden
Mülls, auch des Hausmülls, gekennzeichnet. Das wird vor allem durch immer mehr Verpak
kungen verursacht. Die Verpackungen, die nach Gebrauch regelmäßig als Müll anfallen, beste
hen zu einem erheblichen Teil aus Kunststoffen, die wegen ihrer hohen Resistenz gegen
Verrottung einerseits die Deponiekapazität stark belasten, andererseits in Müllverbrennungsan
lagen schädliche oder sogar stark toxische Abprodukte freisetzen. Von der Substanz her stellen
jedoch gerade die Kunststoffabfälle wertvolle Rohstoffe dar, die nach einem entsprechenden
Recyclingprozeß wiederverwendet werden könnten und auf diese Weise die natürlichen
Ressourcen schonen wie auch die Umweltbelastung mit Abfall mindern würden.
Das wesentliche Problem bei der Aufbereitung von Kunststoffabfällen, insbesondere aus dem
Müll, liegt darin, daß eine Vielzahl von verschiedenen Kunststoffen verwendet werden, die vor
einer Wiederverwendung streng voneinander getrennt werden müssen, da sie in der Regel un
verträglich zueinander im Verarbeitungsprozeß reagieren. Das heißt, es muß vor einem Recy
clingprozeß, der sich etwa als Verfahrensablauf Reinigung, Granulierung, Einschmelze und
Pressen bzw. Spritzen von neuen Fertigteilen darstellen läßt, eine sortenreine Trennung der
Kunststoffabfälle vorgenommen werden. Zu diesem Zweck werden bei der Ab
fall/Müllaufbereitung verschiedene Verfahren eingesetzt bzw. in der Technik empfohlen.
Die triviale Methode zur sortenreinen Gewinnung von Wertstoffen aus Müll bzw. Abfall ist die
manuelle Sortierung am Fließband. Dieses Verfahren ist mit hohen Personalkosten, mit einer
starken Gesundheitsgefährdung bzw. Schmutz- und Geruchsbelastung der eingesetzten Perso
nen sowie mit einer relativ hohen Fehlerquote verbunden, da eine eindeutige Identifizierung der
Kunststoffart durch bloße Inaugenscheinnahme nicht immer zuverlässig möglich ist.
Aus der DE-OS 32 10 972 ist des weiteren ein Verfahren bekannt, bei dem vorzerkleinerte
Kunststoffabfallgemische nach der Reinigung dadurch nach der Kunststoffart getrennt werden,
daß die Kunststoffteilchen in einer stationären, langsam umlaufenden Flüssigkeitsströmung in
Abhängigkeit von ihrem spezifischen Gewicht absinken oder aufschwimmen.
Auch in der DE-OS 40 37 024 werden vorzerkleinerte Teilchen aus verschiedenen Kunststof
fen unter Ausnutzung ihrer unterschiedlichen Dichten separiert. Dazu werden die Teilchen in
einer dünnen Schicht einem Naßschüttelherd aufgegeben.
In der DE-OS 21 07 268 werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur sicheren Trennung
von unterschiedlichen Kunststoffabfällen nach der Kunststoffart beschrieben, wobei ebenfalls
die Schritte Zerkleinern, Reinigen, Trennung in Flüssigkeit nach der Dichte, Mahlen und
Trocknen anfallen.
Allen diesen Verfahren ist gemein, daß ein hoher Aufwand, insbesondere bei der Müllverwer
tung, zur Reinigung und Vorsortierung betrieben werden muß und daß die erhaltenen separier
ten Kunststoffteilchenfraktionen zu einem nicht unbeträchtlichen und für viele Verwendungs
zwecke unangemessen hohen Anteil Gemischkomponenten anderer Kunststoffsorten enthalten.
Aus der DE-OS 40 04 300 ist eine Methode zur Kunststofftrennung bekannt, bei der Kunst
stoffabfälle nach Zerkleinerung, Reinigung und Trocknung auf eine beheizbare bewegliche
Unterlage gegeben werden, wobei die Teilchen aus der Kunststoffsorte mit der niedrigsten Er
weichungstemperatur an der Unterlage anhaften während die übrigen abfließen können. Die
anhaftenden Teile werden von der Unterlage abgeschabt und der Prozeß kann bei höherer
Temperatur wiederholt werden.
Auch in der DE-OS 41 12 179 wird die unterschiedliche Erweichungstemperatur verschiedener
(thermoplastischer) Kunststoffsorten ausgenutzt. Hierbei werden Formkörper, z. B. Flaschen,
Becher etc. bis zur Erweichung der Kunststoffsorte mit der niedrigsten Erweichungstemperatur
erhitzt. Dabei verlieren die Formkörper aus dieser Kunststoffart ihre Formstabilität; es werden
nur die Teile mit einer dadurch eingetretenen Volumenreduzierung von den übrigen getrennt
und der Vorgang anschließend wiederholt. Derartige Methoden eignen sich jedoch nur zur
Trennung thermoplastischer Kunststoffe und weisen wegen der relativen Nähe der Erwei
chungstemperaturen der gebräuchlichsten Kunststoffsorten zweifellos auch eine hohe Mi
schungsquote der separierten Komponenten auf.
Die DE-OS 35 20 486 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Sortierung von
Kunststoffhohlkörpern aus Müll, insbesondere Hausmüll. Hierbei werden die unsortierten
Kunststoffhohlkörper auf einer Transportstraße unter einem optischen Erfassungsgerät vorbei
geführt, das für eine Identifizierung und Separierung der Körper entsprechend ihrer Kunststoff
sorte sorgt. Dabei ist man jedoch auf bereits bei der Fertigung der Hohlkörper anzubringende
Markierungen oder Codes an den Körpern angewiesen, was eine echte sortenspezifische Er
kennung beliebiger Kunststoffprodukte und -abfälle nicht ermöglicht.
Auch die DE-OS 40 02 806 offenbart eine Vorrichtung zum Sortieren von Abfällen. Auf einem
Transportband werden die Abfälle an Sensoren vorbeigeführt, die für eine sortenspezifische
Erkennung sorgen und Greifroboter bzw. Abstreifer steuern sollen. Die Sensoren sollen nach
nicht näher beschriebenen Prinzipien, z. B. kapazitiv, induktiv, optisch, mit Ultraschall oder IR-
Licht arbeiten, wobei eine konkrete Anregung, wie verschiedene, i. A. sehr ähnliche Kompo
nenten wie z. B. verschiedene Kunststoffsorten voneinander unterschieden werden können,
nicht entnehmbar ist.
Es war also Aufgabe der Erfindung eine Lösung anzugeben, die eine exakte Identifizierung von
im Müll befindlichen Körpern, insbesondere von Kunststoffabfällen, entsprechend ihrer chemi
schen Zusammensetzung ermöglichen sollte, wobei Verschmutzungen und die Verbindung mit
anderen Materialien wie Papier oder Metall keinen Einfluß auf das Ergebnis haben sollten. Die
technische Lösung sollte sich darüber hinaus zur Steuerung einer entsprechenden
automatischen Sortieranlage eignen.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, wobei
die Vorrichtung aus folgenden Komponenten besteht:
- - Transportband mit Vereinzelungsvorrichtung
- - Impulsgaslaser, vorzugsweise gepulster CO2-Laser zum Materialabtrag/Materialverdampfung
- - Anregungslaser, vorzugsweise Flüssigkeitslaser (Farbstofflaser) zur spektralen Dampfanre gung
- - optisches System mit Analysator zur Auswertung der Anregungsspektren
- - Auswerte- und Steuereinheit
- - Trennvorrichtung z. B. Greifroboter, Abzweigungen, Weichen.
Das Verfahren zur Trennung von Kunststoffkomponenten im Hausmüll läuft folgendermaßen
ab:
Der verschiedene Kunststoffe enthaltende Müll wird zuerst auf ein Transportband gegeben und
durch eine Vereinzelungsvorrichtung darauf verteilt. Über dem Transportband befindet sich ein
energiereicher, in kurzer Folge gepulster Impulsgaslaser, vorzugsweise ein CO2-Laser, der
langbrennweitig auf Gegenstände fokussiert ist, die sich auf dem Transportband bewegen.
Durch die lange Brennweite wird sichergestellt, daß Flächen, die sich in unterschiedlicher Höhe
über dem Transportband befinden, stets unter ähnlichen optischen Verhältnissen mit den La
serimpulsen beaufschlagt werden. Durch die Laserimpulse wird in kurzer Folge etwas Material
von den auf dem Transportband befindlichen Gegenständen abgetragen und zum Verdampfen
gebracht.
Ein weiterer Laser, vorzugsweise ein Flüssigkeitslaser (Farbstofflaser) ist über seine Optik
derart auf den Auftreffpunkt des Strahles des abtragenden (CO2-)Lasers gerichtet, daß er die
Dampfwolke in geeigneter Weise zur Emission charakteristischer, substanzspezifischer Strah
lung anregt. Diese Strahlung wird durch eine gleichfalls auf den Raumbereich des Auftreff
punktes der Laserstrahlung gerichtete großflächige Optik aufgenommen und einer Analysevor
richtung zwecks Auswertung der Emissionsspektren zugeführt. Auf diese Art ist eine Identifi
zierung des Materials der auf dem Fließband befindlichen Gegenstände möglich. Nach der
Identifizierung erfolgt über eine Auswerte- und Steuereinheit die Ansteuerung der Trennvor
richtung, die für eine Separation der identifizierten Gegenstände in Abhängigkeit vom Material,
z. B. von der Kunststoffsorte sorgt. Diese Trennvorrichtung kann als Greifroboter ausgebildet
sein, kann aber auch aus geeignet angesteuerten Weichen und Abzweigungen des Transport
bandes bestehen. Durch die kurze Impulsfolge des abtragenden Lasers wird sichergestellt, daß
jeder auf dem Band befindliche Körper einer mehrfachen Analytik unterzogen wird. Dadurch
kann eine eindeutige Identifizierung auch in den Fällen sichergestellt werden, da sich an einem
ersten Meßpunkt nicht identifizierbare Verunreinigungen oder Fremdkörper z. B. Metallbe
schichtungen, befinden. Erst wenn nach mehreren Impulsen keine eindeutige Materialzuord
nung erfolgen kann, wird durch die Trennvorrichtung der betreffende Gegenstand als nicht
identifizierbar aussortiert, ggf. einem neuen Durchlauf durch die Anlage zugeführt.
Nachfolgend soll die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anhand eines Ausfüh
rungsbeispiels näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Realisierungsmöglichkeit der Erfindung.
Auf ein Transportband 1 werden mittels einer Vereinzelungsvorrichtung 2 die stückigen
Müll/Abfallbestandteile 10, 10′, 10′′ derart aufgebracht, daß sie möglichst auseinandergezogen
und voneinander getrennt entsprechend der Bewegungsrichtung des Transportbandes trans
portiert werden. Bei Erreichen einer bestimmten Stelle in der Bewegungsrichtung des Trans
portbandes werden sie über ein optisches System 4 mit Strahlungsimpulsen des CO2-Impulsla
sers 3 beaufschlagt. Im Ergebnis der Strahlungsimpulse wird von den Gegenständen 10, 10′, 10′′
Material abgetragen und verdampft, so daß sich über den Gegenständen eine Dampfwolke 11
ausbildet. Über das optische System 4 wird in den Strahlengang des Impulsgaslasers 3 zusätz
lich noch die Strahlung eines Farbstofflasers 5 eingekoppelt, die die Bestandteile der Dampf
wolke zur Emission charakteristischer Strahlung anregt. Diese charakteristische Strahlung wird
über ein optisches System 7 aufgenommen und einem Detektor 6 zugeführt, der mit der Aus
werte- und Steuereinheit 8 verbunden ist. Diese Auswerte- und Steuereinheit, die neben der
Steuerung der beiden Laser 3 und 5 auch die Identifizierung der Materialart anhand der Detek
torsignale vornimmt, steuert darüber hinaus aus der Berechnung des Ortes des Gegenstandes
sowie der Geschwindigkeit des Transportbandes 1 die Trennvorrichtung 9, die hier als Wei
chensystem am Ende des Transportbandes ausgebildet ist. Diese Trennvorrichtung 9 sorgt also
dafür, daß die Gegenstände 10, 10′ und 10′′ entsprechend ihrer Zusammensetzung separiert
werden.
Claims (6)
1. Verfahren zum Separieren und Sortieren von Kunststoffabfällen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kunststoffabfälle auf einem Transportband vereinzelt werden, mit energiereichen La
serimpulsen hoher Folgefrequenz zum Abtrag und zur Verdampfung von Material beaufschlagt
werden, daß die entstehende Dampfwolke mittels Strahlung eines zweiten Lasers angeregt und
anschließend spektral analysiert wird, wobei das Ergebnis der Spektralanalyse Auskunft über
die stoffliche Zusammensetzung des Gegenstandes auf dem Transportband gibt, die zur
Steuerung einer Trennvorrichtung benutzt wird.
2. Vorrichtung zum Separieren und Sortieren von Kunststoffabfällen mit einem Transportband,
einer Vereinzelungsvorrichtung und einer Trennvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß über
dem Transportband (1) über ein optisches System (4) ein gepulster energiereicher Laser (3)
und ein weiterer Laser (5) zur spektralen Anregung angeordnet sind, daß ein spektrales Detek
tionssystem (6) derart angeordnet ist, daß sein optisches System (7) den Raumwinkelbereich
des Auftreffpunktes der Laserstrahlung erfaßt, daß die Laser (3) und (5) und der Detektor (6)
mit einer Auswerte- und Steuereinheit (8) verbunden sind, die in Abhängigkeit von der ermit
telten stofflichen Zusammensetzung des untersuchten Abfallgegenstandes (10) und in Auswer
tung der Geschwindigkeit des Transportbandes (1) die Trennvorrichtung (9) steuert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (3) vorzugsweise ein
CO2-Impulsgaslaser ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anregungslaser (5)
vorzugsweise ein Farbstofflaser ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (4)
aus einem teildurchlässigen Spiegel zur Einkopplung der Strahlung des Anregungslasers (5) in
den Strahlengang des Lasers (3) und einem langbrennweitigen Linsensystem besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennvorrichtung (9)
als gesteuerte Abzweigungen oder Weichen des Transportbandes (1) oder als Greifroboter
ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934302283 DE4302283A1 (de) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Separieren und Sortieren von Kunststoffabfällen |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19934302283 DE4302283A1 (de) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Separieren und Sortieren von Kunststoffabfällen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4302283A1 true DE4302283A1 (de) | 1994-07-28 |
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ID=6479070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934302283 Ceased DE4302283A1 (de) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | Verfahren und Vorrichtung zum Separieren und Sortieren von Kunststoffabfällen |
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