DE69307344T2

DE69307344T2 - Trennung von kunststoffen

Info

Publication number: DE69307344T2
Application number: DE69307344T
Authority: DE
Inventors: John Terence Graham; Patrick John Hendra; Peter Edmund Rueben Mucci
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1992-11-07
Filing date: 1993-11-01
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2013-11-02
Also published as: ATE147291T1; EP0673289A1; ES2096341T3; WO1994011126A1; DE69307344D1; EP0673289B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Trennung unterschiedlicher Kunststoffe, insbesondere solcher Kunststoffe, die in der Automobilindustrie verwendet werden. Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein zur Anwendung in diesem Verfahren bestimmtes Instrument.
Beim Verschrotten eines Kraftfahrzeuges werden dessen nutzbare Bestandteile, wie Batterie, Reifen oder Radio, ausgebaut, in der Regel zum Einsatz in anderen Fahrzeugen. Die Metallteile des Schrottfahrzeuges werden im allgemeinen der Wiederverwendung, d.h. dem Recycling zugeführt, und was dann übrig bleibt, wird im sog. Shredder zerkleinert und als Bodenfüllstoff verwendet.
Der als Füllstoff verwendete Rest besteht hauptsächlich aus einem Gemisch von Kunststoffen. Aus Umweltschutz- und/oder wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert, solche Kunststoffabfälle ebenfalls der Wiederverwendung zuführen zu können. Ein effizientes Recycling solcher Gemische von Kunststoffabfällen ist jedoch nicht möglich, ohne diese vorlier in chemisch gleichartig sortierte Gruppen zu trennen. Wird eine solche Trennung nicht erreicht, so bedeutet dies, daß beim Regenerationsprozeß ein unbekannter Anteil andersartiger Kunststoffe in der Schmelzmasse enthalten ist. Das Vorliegen anderer Kunststoffanteile in einem Gemisch kann die Änderung der Prozeßbedingungen erfordern oder zu inakzeptablen Änderungen der physikalischen Eigenschaften des recycleten Kunststoff-Endproduktes führen.
Eine Bedingung für jedes praktisch auch anwendbare Verfahren zur Trennung von Kunststoffen für deren Weiterverwertung (Iirecycljflqi!) ist, daß die Trennung rasch, vorzugsweise z.B. in weniger als einer Minute pro Ladung, durchführbar ist. Eine zu langsame Trennung würde den Kunststoff-Rückgewinnungssatz verzögern und damit unwirtschaftlicher machen. Derzeit gibt es jedoch kein schnelles und einfaches Verfahren zur Bestimmung der chemischen zusammensetzung eines Kunststoffteils, und daher ist auch kein einfaches Verfahren zur Trennung solcher Kunststoffe verfügbar.
Ebenso ist es bekannt, Remissionsspektroskopie im nahen Infrarotbereich bei der Trennung von aus verschiedenen Kunststoffen hergestellten Flaschen und Behältern einzusetzen; siehe z.B. US- Patentschrift Nr. 5,134,291.
Diese Technik erlaubt die Trennung durchsichtiger oder weißer Kunststoffbehälter Dunkle Kunststoffe hingegen, z.B. mit Kohleschwarz eingefärbte Kunststoffe, können dadurch nicht identifiziert und sortiert werden, da die Pigmente Strahlung im nahen Infrarotbereich absorbieren.
Absorptionsbänder im nahen Infrarotbereich werden von Obertönen und Kombinationen von Grundschwingungen der Moleküle bewirkt. Der nahe Infrarotbereich hat einen Wellenzahlbereich, der sich über Frequenzen von ca. 4000 cm&supmin;¹ und darüber erstreckt. So beschreibt z.B. L.G.Weyer im Journal of Applied Polymer Science, 31, 2417-31 (1986), den Einsatz von Infrarotspektroskopie im Bereich von 1100-2500 nm, was einer Frequenz von 9091-4000 cm&supmin;¹ entspricht, zur Bestimmung industrieller Polymere. Weyer berichtet, daß beim Einsatz der Spektroskopie im nahen Infrarotbereich Analysen bei geringer bzw. ohne Vorbereitung der Probe möglich sind.
Die Spektroskopie im nahen Infrarotbereich, abgesehen davon, daß sie für die Analyse dunkel gefärbter Kunststoffe un geeignet ist, mißt jedoch Absorptionsbänder, welche in ihrer Größe schwächer als die Bänder im mittleren Infrarotbereich sind, deren Wellenzahl im Bereich von ca. 4000 - 400 cm&supmin;¹ liegt. Daher erfordert die Spektroskopie im nahen Infrarotbereich empfindlichere optische Bauteile als eine Spektroskopie im mittleren Infrarotbereich, und diese Bauteile können kostspieliger sein bzw. eine sehr schonende Behandlung erfordern, was jedoch in einer nicht kontrollierbaren industriellen Umgebung unerwünscht ist.
Außerdem läßt sich durch Remissionsspektroskopie nur eine relativ niedrige Ausgangsenergie mit einem niedrigen Rauschabstand erzielen. Zur Erzeugung eines verwertbaren Spektrums muß entweder eine geringere Abtastgeschwindigkeit gewählt werden, oder es muß eine größere Anzahl von Abtastungen durchgeführt und mittels einer Fourier-Transformation verarbeitet werden, wobei beide Lösungen die Verfahrenszeit vergrößern, oder aber es muß ein hochempfindlicher Detektor verwendet werden, z.B. ein MCT-Detektor, welcher relativ kostspielig ist und Kühlung erfordert.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine bessere Trennung unterschiedlicher Arten von Kunststoffen zu schaffen, die schnell, einfach, verhältnismäßig billig und sicher durchgeführt werden kann.
Der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Gerät zur Trennung eines Gemisches von Kunststoffen in separate Kategorien geschaffen, wobei das Gerät mit einer Strahlungsquelle im mittleren Infrarotbereich zur Ausstrahlung einer Strahlung im mittleren Infrarotbereich ausgestattet ist, bei einer Wellenzahl von 4000 bis 400 cm&supmin;¹, mit Mitteln zur Ausrichtung der mittleren Infrarotstrahlung auf eine Probenoberfläche, und zur Aufzeichnung eines Spektrums der von der Probenoberfläche spiegelartig reflektierten Infrarotstrahlung, sowie mit Mitteln zur Aufnahme der Probenoberfläche in einer bestimmten Position in bezug auf die Infrarot- Strahlungsquelle und auf die Mittel zur Aufzeichnung des reflektierten Spektrums, mit Mitteln zur Speicherung von Referenz- Ausgangsspektren und Mitteln zum Vergleichen des aufgezeichneten Spektrums mit den gespeicherten Referenzspektren.
Durch den Einsatz der Infrarotspektroskopie im mittleren Bereich ist es möglich, dunkel eingefärbte Kunststoffe zu bestimmen und zu trennen, da dunkle Pigmente, z.B. Kohleschwarz, in diesem Spektralbereich keine übermäßige Absorption zeigen.
Die spiegelartige Reflexion von einer Probenoberfläche ist von größerer Intensität als deren zerstreute Remission. Dadurch kann ein Spektrum schnell und mit einem relativ unempfindlichen Detektor erstellt werden.
Dieses Gerät ermöglicht eine besonders schnelle Identifizierung. Ein typischer Vorgang erfordert weniger als zwanzig Sekunden für die Erzeugung eines Spektrums. Die Erfindung kann daher entlang einem fortlaufenden Demontageband eingesetzt werden, oder sie kann von einem relativ laienhaften Benutzer in Anlagen bedient werden, wo eine Sortierung von Kunststoffen oder Ahnlichem ausgeführt werden muß, dadurch daß ein Kunststoff in einfacher Weise durch Vergleichen mit einer begrenzten Zahl von Schlüsselspektren bekannter, bei der Zubehörherstellung üblicher Kunststoffe klassifiziert wird.
Nachstehend wird der Einfachheit halber der Ausdruck "Probe" oder "Proben" zur Bezugnahme auf ein Teil bzw. Teile aus einem zu identifizierenden Kunststoff verwendet.
Die Abtastung eines enger gestreuten Bandes in dem Wellenzahlbereich von 4000 - 400 cm&supmin;¹ erlaubt eine schnellere Ermittlung der Daten. Ein bevorzugter Wellenzahlbereich liegt bei 2500 - 1000 cm&supmin;¹, wobei dieser Bereich die Erstellung eines Spektrums gewöhnlich innerhalb weniger Sekunden ermöglicht.
Ein Probenspektrum kann mit Hilfe eines Interferometers rasch gemessen werden. Es kann eine Mehrzahl von Abtastungen erfolgen, und der Rauschpegel im Ausgangsspektrum kann mittels einer Fourier-Transformation (FT) reduziert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Kunststoffprobe vor eine Öffnung in einem äußeren Gehäuse des Gerätes gehalten, das nachstehend als Spektrometer bezeichnet wird. Ein oder mehrere Spiegel innerhalb des Spektrometers reflektiert/ reflektieren eine infrarote Strahlung durch diese Öffnung und auf die Probe; die von der Probe reflektierte Strahlung wird über einen oder mehrere Spiegel in einen Detektor eingeleitet.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie einen schnellen Probendurchlauf erlaubt und die inneren Bauteile vor unsachgemäßer Bedienung schützt.
Die Öffnung kann an einer beliebigen Stelle im äußeren Gehäuse angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Spalt jedoch entweder auf der Oberseite des Gehäuses angebracht, so daß die Probe auf das Gehäuse gelegt werden kann, oder an der Seite desselben, so daß der Benutzer bei der Ausführung der Bestimmung die Probe gegen die Öffnung halten kann. Wird der Spalt auf der Seite des Gehäuses angeordnet, kann das Eindringen von Schmutz und anderen atmosphärischen Verunreinigungen reduziert werden.
Die abzutastende Oberfläche kann "wie vorgefunden" sein, d.h., Kunststoffteile können direkt von einem Demontageband kommend abgetastet und identifiziert werden, ohne daß hierzu erst eine Reinigung erforderlich wäre. In anderen Fällen dagegen, oder wenn die Kunststoffteile farbbeschichtet oder ölverschmutzt sind, kann eine Reinigung oder andere Vorbereitung der Probe nötig sein. Solche lackierten oder verschmutzten Kunststoffe können zur Abtastung und Identifizierung dadurch vorbereitet werden, daß die Oberfläche eines zu untersuchenden Kunststoffteils abgeschliffen oder abgeschabt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform beinhaltet das Gerät auch Mittel zur Einleitung jedes Kunststoffteils in einen von mehreren verschiedenen Sammelbehältern.
Die Mittel zum Vergleichen der Spektren beinhalten vorzugsweise elektronische Schaltkreise, welche das Spektrum mit gespeicherten Spektren vergleichen.
Das Instrument weist vorzugsweise eine Öffnung oder ein Fenster in seinem äußeren Gehäuse auf, und die Aufnahmemittel für die Probe sind so ausgelegt, daß sie die Probe außen an dem Gerät und die Öffnung überlagernd halten. Diese Anordnung erlaubt einen höheren Probendurchsatz.
Die Öffnung ist außerdem vorzugsweise mit Mitteln zur Abschirmung versehen, um das Eindringen von Staub oder anderen Verunreinigungen zu reduzieren.
Die Abschirmmittel können eine Verschlußblende und einen Verschlußauslöser aufweisen, so daß, wenn eine Probe vor die Öffnung gebracht wird, der Auslöser den Verschluß öffnet und der Infrarotstrahlung erlaubt, durch die Öffnung zu treten, und daß, wenn die Probe entfernt wird, der Auslöser den Verschluß wieder schließt und den Durchtritt infraroter Strahlung durch die Öffnung verhindert und den Eintritt von Luft durch die Öffnung reduziert.
In einer weiteren alternativen Ausführung können die Abschirmmittel eine Linse oder Abdeckung enthalten, die aus einem für infrarote Strahlung in dem bevorzugten Wellenzahlbereich im wesentlichen transparenten Material hergestellt ist. Diese Ausbildung erlaubt es, das optische System von der Umgebung, in welcher es betrieben wird, im wesentlichen zu isolieren.
Das Gerät kann als Handgerät ausgelegt werden, so daß es zur Identifizierung großvolumiger Proben verwendet werden kann, indem das Instrument zu den Proben geführt wird.
Die Proben können dem Instrument zur Identifikation und anschließenden Trennung zugeführt werden, oder das Instrument kann längs einer Strecke montiert werden, auf welcher die zu bestimmenden Kunststoffteile entlanggeführt werden.
Die Werkstoffgruppe, deren Spektren zum Vergleich herangezogen werden, umfaßt vorzugsweise: Polypropylen, Acrylnitril- Butadien-Stryol-Terpolymer (ABS), Polycarbonat, Polyamid, Poly äthylen, Polystyrol, PVC, Acrylwerkstoffe, Gummi, und deren Copolymere und Gemische.
Besonders bevorzugt enthält die Werkstoffgruppe, deren Spektren zum Vergleich herangezogen werden: Polypropylen, ABS, Polycarbonat, Polyamid, sowie deren Copolymere und Gemische.
Die obengenannten Werkstoffe sind die am häufigsten heute bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen üblichen Kunststoffe. Sie werden auch zur Herstellung von Bauteilen einer breiten Palette von Industrie-, Büro- und Haushaltsgeräten verwendet. Dem Fachmann wird einleuchten, daß auch die Spektren neuer Kunststoffe mit einbezogen werden können, wenn sie in der Zukunft in nennenswertem Maße bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen und anderen Geräten eingeführt werden.
Der Vergleich der Spektren mit bekannten Kunststoffen kann durch visuelle Beurteilung der Ausgabe auf einem Diagrammschreiber, Drucker oder ähnlichen Mittel erfolgen, im Vergleich mit ähnlichen Ausdrucken von bekannten Referenzwerkstoffen, oder durch visuelle Untersuchung des Spektrums des unbekannten Werkstoffes an einem Bildschirm ("display").
Alternativ dazu kann der Spektralvergleich mittels eines Computerprogramms ausgeführt werden, wobei jedes Vergleichsspektrum numerisch in Form von einer oder mehreren charakteristischen Absorptionsspitzen gespeichert ist, oder deren Ableitung in bezug auf die Frequenz oder Wellenlänge, mit welchen dann die numerischen Spitzenwerte für das Spektrum eines unbekannten Kunststoffes automatisch verglichen werden, und wobei das Ergebnis entweder in Form einer entsprechenden Identifikation ausgedrückt oder als unbekannter Werkstoff angegeben wird. Das computerprogramm kann statistische Verfahren zur Anwendung bringen, um so die relativen Höhen der Spitzen und die Position der Spitzen des Spektrums des unbekannten Werkstoffes mit den in einer Datenbank gespeicherten Referenzspektren zu vergleichen. Die Verfeinerung des Programms und dessen statistischer Verfahren kann im Laufe der Zeit und durch Zufügung weiterer Musterspektren zur Datenbank noch erhöht werden.
Die oben dargestellte Instrumentenanordnung bietet ein ein faches, schnelles und praktisches Mittel zur Bestimmung von Kunststoffen.
Die Erfindung ist ebenso geeignet für den Einsatz zur Messung chemischer Veränderungen in einem Kunststoff infolge von Alterung, Umwelteinf lüssen oder anderen Faktoren.
Die Erfindung wird nun nachstehend beispielartig näher erläutert, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Darstellung einer Zellenanordnung zur Abtastung von Kunststoffen mittels Infrarotstrahlung, gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2: einen Ausdruck eines Infrarotspektrums für Polypropylen, für einen erfindungsgemäßen Einsatz; und
Figur 3: einen Ausdruck eines Infrarotspektrums für ABS, für einen erfindungsgemäßen Einsatz;
Figur 4: eine teilgeschnittene Ansicht durch das Gehäuse eines Gerätes gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
Figur 5: eine schematische Darstellung, in Draufsicht, der Anordnung der Optik für das in Figur 4 dargestellte Gerät.
Figur 1 zeigt, wie ein Kunststoffteil 8 mittels einer Infrarotstrahlung 18 abgetastet wird. Die Infrarotstrahlung 18 tritt von einer Lichtquelle 13 ausgehend wie durch Pfeil 14 dargestellt in die Zellenanordnung ein und wird von Planspiegeln 2, 4 und einem Hohlspiegel 6 auf die Oberfläche des Kunststoffteils 8 gelenkt. Das von dem Material 8 reflektierte Licht 20 wird in Richtung des Pfeiles 16 über den Hohlspiegel 6 und die Planspiegel 10, 12 einem Detektor 19 zugeführt.
Eine Fourier-Transformation wird nach bekanntem Prinzip auf mehrere solcher Messungen angewendet.
Zwecks Entwicklung des Systems wurden die Spektren mittels eines Perkin-Elmer -Infrarot-Datenverarbeitungsprogramms auf einem Bildschirm angezeigt und über einen konventionellen Kurvenschreiber (sog. Flotter) ausgedruckt.
Der verwendete Detektor war ein DTGS-Detektor. Dieser De tektor ist relativ billig und arbeitet ohne Kühlung bei Raumtemperatur.
Die Zahl unterschiedlicher Kunststoffe, die nach deren Verwendung zur Abfaliverwertung zur Verfügung steht, ist relativ klein. Es ist daher für die Zwecke der praktischen Bestimmung aus reichend, wenn als Referenzspektren nur diejenigen wenigen Materialien vorgesehen werden, die üblicherweise im Gebrauch sind. Durch die Begrenzung der Anzahl an Referenzspektren kann der Bestimmungsprozeß und damit die Sortierzeit beschleunigt werden.
Die Figuren 2 und 3 zeigen die jeweils für Polypropylen und ABS gewonnenen Spektren. Der Fachmann auf dem Gebiet der Infrarot- Spektroskopie kann aus diesen Spektren zahlreiche Strukturinformationen entnehmen. Es ist jedoch kein besonderes Wissen auf dem Gebiet der Infrarot-Spektroskopie nötig, um zu erkennen, daß die beiden Spektren sehr verschieden sind, und damit den Werkstoff korrekt zu identifizieren und das Kunststoffteil in den richtigen Sammelbehälter zu leiten. Bei ABS z.B. reicht eine einzige charakteristische Absorptionsspitze 22 (die als Einsturz der Durchlässigkeit erscheint) bei 2300 - 2200 cm&supmin;¹ aus, den Werkstoff eindeutig zu identifizieren.
Die genaue Spektralauflösung, die für eine eindeutige Identifikation einer Probe erforderlich ist, hängt von der Art der zu trennenden Proben ab, und von den Bedingungen, unter welchen die Messung vorgenommen wird. Es hat sich gezeigt, daß Spektren, die bei einer Auflösung im Bereich von 6 - 10 cm&supmin;¹ gemessen werden, verwertbare Spektren ergeben; in manchen Fällen wurde sogar mit einer niedrigen Auflösung bis 16 cm&supmin;¹ eine eindeutige Bestimmung erzielt.
Spektren werden normalerweise in einem Maßstab von einem Datenpunkt (DP) pro Wellenzahleinheit aufgezeichnet. Es wurden jedoch auch bei einem DP auf alle zwei Welleneinheiten und bei einer Auflösung von 8 cm&supmin;¹ Spektren von akzeptabler Qualität für die Zwecke der Bestimmung von Kunststoffen erzielt, und es konnte ein Probendurchsatz von wenigen Sekunden je Probe erreicht werden.
Durch Anwendung der kleinsten erforderlichen Anzahl an Abtastvorgängen je Probe vor der FT-Analyse kann der Probendurchsatz noch verbessert werden. Es hat sich gezeigt, daß 2 - 10 Abtastungen eine annehmbare Qualität ergaben, wobei 4 Abtastungen routinemäßig anwendbar sind. Eine Verbesserung dieser Zahl ist mit zunehmender Verfeinerung des Gerätes zu erwarten.
Figur 4 zeigt eine Gehäuseanordnung für eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gerätes. Das Gehäuse 18 des Instruments weist eine Öffnung 20 auf. Das Gehäuse 18 wird von Füßen 22, 24 getragen. Das Gehäuse 18 ist von einem Gehäuse 38 umgeben, wobei das Gehäuse 38 eine flache Platte 26 mit einer Öffnung 36 sowie unabhängige Stützen 32, 34 aufweist. Ein Einlaß 28, der sich durch das Gehäuse 38 erstreckt, ist mit einer Trockenstickstoff-Quelle 30 verbunden.
Im Betrieb wird eine zu identifizierende Kunststoffprobe 32 vor der Öffnung 36 im Gehäuse 38 plaziert. Die Öffnung 36 im Gehäuse 38 fluchtet mit der Öffnung 20 im Gehäuse 18. Eine Messung wird dadurch ausgeführt, daß eine Infrarotstrahlung im mittleren Infrarotbereich durch die Gehäuseöffnung 20 und durch die Gehäuseöffnung 36 bis auf die Probe 32 geleitet wird. Die von der Probe 32 reflektierte Strahlung strahlt zurück in das Gerät und wird dort eingefangen.
Trockenstickstoff 30 wird durch den Einlaß 28 geleitet und fließt zwischen dem Gehäuse 38 und dem Instrumentengehäuse 18 hindurch. Dadurch kann eine stabile Umgebung innerhalb des Gerätes erhalten und die durch die Öffnungen 20 und 36 eintretende Staubmenge klein gehalten werden.
Wird das Gehäuse 38 unabhängig von dem Instrumentengehäuse 18 am Boden befestigt, werden die Auswirkungen auf das Instrument verringert, die von Erschütterungen oder Schlägen auf das äußere Gehäuse hervorgerufen werden.
Figur 4 zeigt außerdem, wie die Infrarotstrahlung über die ellipsoiden Spiegel 44 und 46 auf die Probe 32 geleitet und von dieser aufgenommen wird. Die Optik ist in Figur 5 weiter im Detail dargestellt, die zeigt, wie die Infrarotstrahlung durch die Öffnungen 20 und 36 geleitet wird. Eine optische Anordnung ist zwischen der Infrarotquelle 13 und dem Detektor 19 eingefügt, wobei diese Anordnung zwei Planspiegel 40, 42 und zwei ellipsoide Winkelspiegel 44, 46 aufweist.
Die Infrarotstrahlung 18 tritt von der Lichtquelle 13 her in die Zellenanordnung ein und wird von dem ersten Planspiegel 40 auf den ersten Ellipsoidspiegel 44 gelenkt. Der Ellipsoidspiegel 44 ist abgewinkelt, so daß die von dem Planspiegel 40 kommende Infrarotstrahlung durch die Gehäuseöffnung 20 hindurch auf einen Brennpunkt 48 gebündelt wird, der innerhalb oder vertikal in unmittelbarer Nähe der Gehäuseöffnung 36 liegt, wo sich die (nicht dargestellte) Probe befindet. Die von der Probe reflektierten Strahlen laufen zurück durch die Gehäuseöffnung 20 auf den zweiten Ellipsoidspiegel 46, der wiederum die Strahlen auf einen zweiten Planspiegel 42 lenkt, und von dort zum Detektor 19.
Da die Zahl der nach Gebrauch zur Abfallverwertung vorliegenden Kunststoffe klein ist, ist eine eindeutige Bestimmung und damit deren Trennung leicht. Es ist somit auch keine komplizierte Ausstattung nötig, um ein Spektralbild zu erhalten. Der Einsatz einer billigen tragbaren Ausrüstung genügt, um die gewünschte Trennung zu erzielen. Auch ist es nicht notwendig, jedesmal den gesamten Spektralbereich abzutasten. Es reicht, wenn nur eine genügende Abtastung für eine eindeutige Identifizierung ausgeführt wird, z.B. würde für eine klare Identifizierung die Messung der Absorptionsspitze ausreichen, welche der Nitrilgruppe in ABS entspricht.
Ein ideales Instrument für den Einsatz in einer industriebetrieblichen Umgebung wäre ein billig herstellbares Handgerät. Ein Benutzer kann dabei ein Kunststoffteil aus einem Stapel verschmutzter Teile auswählen, dieses anschleifen oder anschaben, um eine saubere Oberfläche für die Messung zu erhalten, und dann das Instrument auf diese Fläche drücken, um so die entsprechende Bestimmung zu erzielen. Die Ausgabedaten des Gerätes würden dann mittels eines einfachen Identifikations-Ausdruckes, über einen Bildschirm, eine aufgezeichnete oder synthetische Stimme, oder mittels elektrischer Signale für Kontrollzwecke ausgegeben.
Soll das Gerät entlang einem Kunststoff-Sortierband oder einem Demontageband installiert werden, kann es so eingestellt werden, daß die zu identifizierenden Gegenstände in einem vorgegebenen Abstand an der Zellenanordnung vorbeigeführt werden, so daß sie dort identifiziert werden können. Alternativ dazu kann ein Teil aufrecht gegen ein Fenster in dem Gerät gehalten werden, das dann eine entsprechende Materialbestimmung anzeigt, wodurch eine schnelle und einfache Trennung verschiedener Kunststoffe ermöglicht wird.
Die Betriebsvorrichtungen des Instruments, einschließlich der Vorprogrammierung der Normspektren und der Mittel für automatischen Vergleich und Bestimmung, können vom Benutzer abgeschirmt bleiben.
Wenn die Erfindung vorstehend auch beispielartig in bezug auf die Trennung von bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen verwendeten Kunststoffen beschrieben wurde, so ist es doch selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf diesen Anwendungsfall beschränkt ist.
Die Erfindung wird auch in zahlreichen anderen Bereichen zur Anwendung kommen, wo eine Werkstoffoberfläche schnell bestimmt werden soll. Die erreichbare Genauigkeit und Schnelligkeit der Bestimmung ist nur durch die Kapazität des Instruments beschränkt, Spektren einer Vielzahl von unterschiedlichen chemischen Stoffen zu speichern und zu analysieren.
Je größer die Zahl der speicherbaren Spektren ist, desto universeller ist das Verfahren anwendbar.

Claims

1. Instrument zur Trennung eines Gemisches von Kunststoffteilen in separate Gruppen, wobei das Instrument mit einer Infrarotlichtquelle (13) im mittleren Infrarotbereich zur Ausstrahlung einer Infrarotstrahlung (18) im Wellenbereich von 4000 - 400 cm&supmin;¹ versehen ist, sowie mit Mitteln (2, 4, 6) zur Ausrichtung der Strahlung im mittleren Infrarotbereich auf eine Probenoberfläche (8), und zur Aufzeichnung eines Spektrums der von der Probenoberfläche spiegelartig reflektierten Infrarotstrahlung (20), sowie mit Mitteln (19) zur Aufnahme der Probenoberfläche in einer bestimmten Position in bezug auf die Infrarot-Strahlungsquelle und auf die Mittel zur Aufzeichnung des reflektierten Spektrums, mit Mitteln zur Speicherung von Referenz-Ausgangsspektren und Mitteln zum Vergleichen des aufgezeichneten Spektrums mit den gespeicherten Referenzspektren.

2. Instrument nach Anspruch 1, Mittel aufweisend, welche jedes Kunststoffteil je einem einer Reihe von verschiedenen Sammelbehältern zuführen.

20 3. Instrument nach Anspruch 1 oder 2, worin das Instrument außerdem eine Öffnung (36) in seinem äußeren Gehäuse (38) aufweist, und worin die Mittel zur Aufnahme der Probe so ausgelegt sind, daß sie die Probe an der Außenseite des Instrumentes, die Öffnung überlagernd halten.

4. Instrument nach Anspruch 3, worin die Öffnung mit Mitteln zum Abschirmen gegen eindringenden Staub oder andere Verunreinigungen versehen ist.

5. Instrument nach Anspruch 4, worin die Abschirmmittel eine Verschlußblende und einen Verschlußauslöser umfassen, wobei der Verschluß so ausgelegt ist, daß er die Öffnung in seiner geschlossenen Stellung blockiert und in seiner geöffneten Stellung freigibt, und wobei der Auslöser zur Öffnung des Verschlusses betätigt wird, wenn sich eine Probe vor der Öffnung befindet, und zum Verschließen des Verschlusses betätigt wird, wenn keine Probe vor der Öffnung liegt.

6. Instrument nach Anspruch 4, worin die Abschirmmittel ein außerhalb des Instrumentengehäuse (18) angeordnetes und dieses im wesentlichen umgebendes Geh;;use (38) aufweisen, wobei dieses Gehäuse mit einer mit der Öffnung (20) im Instrumentengehäuse fluchtenden Öffnung (36) versehen ist, und Mittel, welche die Probenoberfläche vor die Gehäuseöffnung halten.

7. Instrument nach Anspruch 4, worin die Abschirmmittel eine Linse oder Abdeckung umfassen, die aus einem für Infrarotstrahlung im Abtastbereich im wesentlichen transparenten Werkstoff hergestellt ist.

8. Instrument nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin das Instrument in der Hand tragbar ausgebildet ist.

9. Instrument nach einem beliebigen der vorangehenden Ansprüche, worin die Mittel zum Vergleichen der Spektren eine elektronische Schaltung aufweisen, welche das Spektrum mit gespeicherten Spektren vergleicht.

10. Verfahren zur Trennung von Kunststoffteilen aus Poly propylen, ABS, Polycarbonat und Polyamid, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Anordnen einer Fläche eines jeden Teiles in einer vorbestimmten Lage in bezug auf ein die Oberfläche abtastendes Instrument,

Abtasten der Oberfläche jedes Teiles mittels Infrarotstrahlung im mittleren Bereich, im Wellenzahlbereich von 4000 - 400 cm&supmin;¹,

Aufzeichnen eines Ausgangsspektrums der spiegelartig von der Oberfläche reflektierten Strahlung,

Vergleichen des aufgezeichneten Ausgangsspektrums mit einem Referenz-Ausgangsspektrum jeweils für Polypropylen, ABS, Polycarbonat und Polyamid,

Ermitteln einer Übereinstimmung, und

Einleiten des jeweiligen Kunststoffteils in einen der Werkstoffgruppe entsprechenden Behälter.