DE69406557T2

DE69406557T2 - Verfahren zur Ermittlung der Art eines Kunststoffes

Info

Publication number: DE69406557T2
Application number: DE69406557T
Authority: DE
Inventors: Katsuaki Aikawa; Tadashi Shiratama
Original assignee: Toa Electronics Ltd
Current assignee: Toa Electronics Ltd
Priority date: 1993-01-14
Filing date: 1994-01-13
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2014-01-14
Also published as: JPH06308022A; EP0607048A1; US5512752A; DE69406557D1; EP0607048B1; JPH07111397B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Art eines Kunststoffs. Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Bestimmung der Art eines Kunststoffs, das beim Entsorgen oder Wiederverwerten von verschiedenen Kunststoffabfällen, wie Kunststoffflaschen für alkoholfreie Getränke und Kunststoffverpackungen für Nahrungsmittel, zur Verwendung für die Bestimmung der Materialien des Kunststoffabfalls geeignet ist.
Verschiedene Arten von Kunststoffen, Kunststoffflaschen von alkoholfreien Getränken und Kunststoffverpackungen von Nahrungsmitteln eingeschlossen, werden nach ihrer Verwendung in großer Menge als Abfall weggeworfen und durch Verbrennen oder Ablagern für die Rückgewinnung entsorgt.
Ein Problem besteht jedoch darin, daß die Verbrennung für einige Arten von Kunststoffen nicht geeignet ist, weil dadurch die Verbrennungsanlage beschädigt wird, und es wird immer schwieriger, neue Verbrennungsplätze und Böden für die Rückgewinnung zu finden. Es wird daher nun versucht, Erdöl und andere Brennstoffe aus Kunststoffabfall herzustellen oder Abfall durch Wiederherstellen des ursprünglichen Kunststoffmaterials für jede der Kunststoffarten zurückzugewinnen.
Unter solchen Umständen wird es immer wichtiger, die Art des Kunststoffs zu bestimmen und Kunststoffabfall nach seinen individuellen Arten zu klassifizieren.
Die sich bereits in der industriellen Nutzung befindlichen herkömmlichen Verfahren zur Klassifizierung von Kunststoffen umfassen ein Verfahren, das den Unterschied in der relativen Dichte zwischen verschiedenen Arten von Kunststoffen ausnutzt, und ein Verfahren zum Identifizieren von Polyvinylchlorid auf der Basis von Röntgenstrahlen-Untersuchungen.
Bei dem Verfahren, das auf der relativen Dichte beruht, ist jedoch die Unterscheidung zwischen Polyethylen und Polypropylen und zwischen Polyvinylchlorid und Polyethylenterephthalat aufgrund des relativ geringen Unterschieds in ihrer relativen Dichte schwierig. Ein anderes Problem besteht darin, daß die relative Dichte von Kunststoffen aufgrund einer Oberflächenbenetzung der Kunststoffe oder aufgrund von Kneten mit Pigmenten oder Füllstoffen variiert, so daß diese Verfahren weit davon entfernt sind, zufriedenstellend zu sein.
Bei dem Verfahren, das auf Röntgenstrahlen beruht, bringt die Verwendung der Strahlung Probleme in Bezug auf die Sicherheit und Handhabbarkeit mit sich) und zusätzlich ist Polyvinylchlorid der einzige Kunststoff, der durch dieses Verfahren identifiziert und klassifiziert werden kann, so daß es nicht für einen Kunststoffbereich anwendbar ist.
Das "JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE", Band 31, Nr.5, April 1986, LG Weyer "Verwendung von Nullpunkts-Schnittpunkten in der nahen Infrarot-Reflexionsanalyse von industriellen Polymeren", Seiten 2417-2431, offenbart Verfahren der nahen Infrarot- Reflexion, die für die Analyse von Polymerpellets und Folien entwickelt wurden. Spektren der zweiten Ableitung wurden verwendet, um Streuungseinflüsse zu minimieren und die spektralen Eigenschaften zu verbessern. Nullpunkts-Schnittpunkte, d. h. Stellen in den Ableitungsspektren, in denen eine vernachlässigbare Reaktion auf Konzentrationsänderungen vorliegt, wurden eingesetzt, um Interferenzen bei den Meßwellenlängen zu minimieren. Zwei Beispiele veranschaulichen die Verwendbarkeit dieser Technik für industrielle Analysen zur Qualitätssicherung. Die Beispiele umfassen das Messen von drei Kohlenwasserstoffpolymeren direkt in durchsichtigen Pellets und die Bestimmung von 0.1 % MEK in einer Acrylfolie.
Die vorliegende Erfindung besteht in dem, was in den Ansprüchen beansprucht wurde.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen nun nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben werden, in welcher:
Fig. 1 ein Diagramm darstellt, das NIR (nahes Infrarot) - Spektren von Polyethylen veranschaulicht, die in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahrens zur Anfertigung eines Bezugsdatensatzes verwendet wurden;
Fig. 2 ein Diagramm darstellt, das NIR-Spektren von Polypropylen veranschaulicht, die für denselben Zweck verwendet wurden, wie bei Fig. 1;
Fig. 3 ein Diagramm darstellt, das NIR-Spektren von Polyvinylchlorid veranschaulicht, die für denselben Zweck verwendet wurden, wie in Fig. 1;
Fig. 4 ein Diagramm darstellt, das NIR-Spektren von Polyethylenterephthalat veranschaulicht, die für denselben Zweck verwendet wurden, wie in Fig. 1;
Fig. 5 ein Diagramm darstellt, das NIR-Spektren von Polystyrol veranschaulicht, die für denselben Zweck verwendet wurden, wie in Fig. 1;
Fig. 6 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 1 gezeigte NIR-Spektren der ersten Ableitung von Polyethylen veranschaulicht;
Fig. 7 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 2 gezeigte NIR-Spektren der ersten Ableitung von Polypropylen veranschaulicht;
Fig. 8 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 3 gezeigte NIR-Spektren der ersten Ableitung von Polyvinylchlorid veranschaulicht;
Fig. 9 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 4 gezeigte NIR-Spektren der ersten Ableitung von Polyethylenterephthalat veranschaulicht;
Fig. 10 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 5 gezeigte NIR-Spektren der ersten Ableitung von Po[ystyrol veranschaulicht;
Fig. 11 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 1 gezeigte NIR-Spektren der zweiten Ableitung von Polyethylen veranschaulicht;
Fig. 12 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 2 gezeigte NIR-Spektren der zweiten Ableitung von Polypropylen veranschaulicht;
Fig. 13 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 3 gezeigte NIR-Spektren der zweiten Ableitung von Polyvinylchlorid veranschaulicht;
Fig. 14 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 4 gezeigte NIR-Spektren der zweiten Ableitung von Polyethylenterephthalat veranschaulicht;
Fig. 15 ein Diagramm darstellt, das in Fig. 5 gezeigte NIR-Spektren der zweiten Ableitung von Polystyrol veranschaulicht; und
Fig. 16 eine beschreibende Ansicht darstellt, in der das Festsetzen des Standardbestimmungsbereichs der Klasse bei einzelnen Meßwellenlängen der Ableitungspektren beim Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht wird.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Figuren 1 bis 5 stellen Diagramme dar, die NIR-Spektren von Kunststoffen veranschaulichen, welche für die Herstellung von Bezugsdatensätzen in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bestimmungsverfahrens verwendet wurden. Die NIR-Spektren wurden von einem übertragenen Strahlenbündel naher Infrarotstrahlen gemessen. Fig. 1 zeigt NIR- Spektren, die durch Bestrahlung mit nahen Infrarotstrahlen erhalten wurden, wobei innerhalb eines Wellenlängenbereichs von 1 bis 2.5um für sieben Polyethylen (PE)-Arten kontinuierlich abgetastet wurde. In gleicher Weise zeigt Fig. 2 NIR-Spektren, die für fünf Polypropylen (PP)-Arten bestimmt wurden; Fig. 3 für drei Arten von Polyvinylchlorid (PVC); Fig. 4 für drei Arten von Polyethylenterephthalat (PET); und Fig. 5 für zwei Arten von Polystyrol (PS).
Im nahen Infrarotbereich finden sich Obertöne und Kombinationstöne der Absorption im Infrarotbereich, die viel Information für qualitative und quantitative Analysen des Feuchtigkeitsgehalts und der organischen Substanzen bereitstellen. Eine Fülle von Informationen wird jedoch von Signalen gebildet, die bedingt sind durch das Rauschen bei der Analyse einer Zielkomponente, und dies behindert oft die Glättungsanalyse. Bei der spektroskopischen Analyse im nahen Infrarotbereich wird daher ein statistisches Verfahren, wie die Multivariationsanalyse eingesetzt, um Informationen abzuleiten, die den Zweck bei den erhältlichen NIR-Spektren erfüllen. Daraus folgt, daß die Analyse von NIR-Spektren nun ein wichtiges Element in der spektroskopischen Analyse im nahen Infrarotbereich darstellt.
In der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung der Art von Kunststoffen durch eine einfache Spektralanalyse ermöglicht, während die Anwendung eines solchen komplizierten statistischen Verfahrens vermieden wird. Genauer gesagt, kann das Verfahren das Messen des NIR-Spektrums des Zielkunststoffs, das Berechnen eines Ableitungsspektrums und das Bestimmen der Art des Kunststoffs dadurch, ob der Wellenlängenbereich, der den Peak des sich ergebenden Ableitungsspektrums (abgeleiteter Peak) enthält, stimmt oder nicht, umfassen.
Das Verfahren zur Bestimmung eines Ableitungsspektrums, wie einer ersten Ableitung oder einer zweiten Ableitung, durch das Messen eines NIR-Spektrums ist bekannt und erlaubt das Abschätzen solcher Effekte, wie: (1) Eliminieren systematischer Fehler, die über den gesamten Bereich der Messung vorhanden sind, wie der Einfluß der Opazität oder Färbung der Meßprobe; (2) Umwandeln überlagerter Spektren in Signale, die leichter zu analysieren sind; und (3), das Vorhandensein eines Nullpunkts-Schnittpunkts auf der Wellenlängenachse.
Erste Ableitungen, die von den in den Figuren 1 bis 5 gezeigten NIR-Spektren erhalten wurden, sind in den Figuren 6 bis 10 veranschaulicht, und die Figuren 11-15 zeigen deren zweite Ableitungen. In den ersten Ableitungen und zweiten Ableitungen wurden systematische Fehler, die über den gesamten Meßwellenlängenbereich vorhanden waren, wie in den NIR- Spektren beobachtet wurde, eliminiert, und überlagerte Peaks sind in eine Kurvenform umgewandelt worden, die leichter zu analysieren ist. Ein Nullpunkts-Schnittpunkt ist auf der Wellenlängenachse vorhanden.
Dieser Nullpunkts-Schnittpunkt ist der Punkt, an welchem die Kurvenform des NIR- Spektrums die Wellenlängenachse schneidet und einen Differentialwert von Null aufweist. In der ersten Ableitung entspricht dies der maximalen Peak-Wellenlänge des NIR-Spektrums und in der zweiten Ableitung der Wellenlänge, an welcher der Wendepunkt des NIR- Spektrums auftritt. Der Nullpunkts-Schnittpunkt in einem Ableitungssprektrum stellt daher einen singulären Funktionspunkt dar, der spezifisch ist für eine bestimmte Art von Kunststoff,unabhängig von der Dicke oder Dichte des bestimmten Kunststoffs.
Aufgrund dieser Tatsache kann abgeschätzt werden, daß dann, wenn die Position dieses Nullpunkts-Schnittpunkts zwischen zwei Kunststoffen differiert, d. h. wenn die Wellenlängenbereiche des Peaks des Ableitungsspektrums (abgeleiteter Peak), der zwischen den Nullpunkts- Schnittpunkten erscheint, unterschiedlich sind, dann sind die beiden Kunststoffe von unterschiedlicher Art, und wenn sie andererseits gleich sind, dann müssen diese Kunststoffe von derselben Art sein.
Wie sich aus den Figuren 6 bis 10 und 11 bis 15 ergibt, unterscheiden sich die Wellenlängenbereiche, in denen die abgeleiteten Peaks auftreten mit der Art des Kunststoffs für sowohl die ersten Ableitungen als auch für die zweiten Ableitungen. Es ist daher möglich, die Art eines unbekannten Kunststoffs zu bestimmen, indem zuvor der Wellenlängenbereich bestimmt wird, in dem der abgeleitete Peak für einen bekannten Kunststoff auftritt und zu vergleichen, ob der Wellenlängenbereich, in dem der abgeleitete Peak eines unbekannten Kunststoffs auftritt, damit übereinstimmt oder nicht.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform umfaßt die folgenden Schritte. In der folgenden Beschreibung wird die Datenverarbeitung über einen Computer durchgeführt, der mit einem nahen Infrarotspektrometer verbunden ist.
(1) Zunächst wird das nahe Inftarot-Absorptionsspektrum in einem vorherbestimmten Wellenbereich, wie z. B. von 1 bis 2.5 um für eine bekannte Kunststoffart kontinuierlich aufgenommen, die erste und die zweite Ableitung davon bestimmt und das Ableitungsspektrum bei vorherbestimmten Wellenlängenintervallen innerhalb eines Bereichs von einigen nm bis 10 nm, z. B. in Intervallen von 6 nm, über den gesamten Meßwellenbereich bestimmt, wobei die Klasse bestimmt wird, d. h. ob das Ableitungsspektrum für jede der Meßwetlenlängen auf der Plus-Seite, Minus-Seite oder einer anderen Seite vorliegt. So wird für einige Kunststoffe derselben Kategorie vorgegangen, wie z. B. für sieben Arten von Polyethylenen, und die Klassen der individuellen Ableitungsspektren werden mit Zeichen "+1", "-1" oder "0" bezeichnet, in Abhängigkeit davon, ob die jeweilige Klasse der Ableitungsspektren sich auf der Plus-Seite, der Minus-Seite (d. h. ob sie einen positiven oder negativen Wert aufweist) oder auf irgendeiner anderen Seite befindet. In der gleichen Weise werden diese Schritte für andere Kunststoffarten durchgeführt. "Irgendeine andere Seite" kann beispielsweise weniger Werte der Plus-Seite oder Minus-Seite von absoluten Werte umfassen, als einen vorherbestimmten Grenzwert.
(2) Dann wird eine Klassifizierungstabelle erstellt, die Klassifizierungs-Meßdaten von Ableitungsspektren mit den entsprechenden Nummern der Meßwellenlängen aufweist, wie in Tabelle 1 dargestellt, und die erstellte Tabelle wird im Speicher als ein Bezugsdatensatz für jede Kunststoffart gespeichert. Tabelle 1 zeigt 256 Meßwerte, die durch Messen in einem Meßwellenlängenbereich von 1 bis 2.5 um in Intervallen von Wellenlängenbreiten von 6 nm erhalten wurden. Tabelle 1
(3) Durchführen desselben Arbeitsgangs auch für unbekannte Kunststoffarten, Messen des NIR-Spektrums in kontinuierlicher Weise, um das Ableitungsspektrum zu bestimmen, Bestimmen des Ableitungsspektrums in gleichen Wellenlängenintervallen über den Bereich der Meßwellenlängen, Bestimmen der Klasse, d. h. ob sich das Ableitungsspektrum jeder Meßwellenlänge auf der Plus-Seite, Minus-Seite oder auf irgendeiner anderen Seite befindet, um es mit "+1", "-1" und "0" zu kennzeichnen und Erstellen einer Klassifizierungstabelle, die die Klassifizierungsmeßwerte der Ableitungsspektren mit den entsprechenden Meßwertnummern aufweist. Es wird vorausgesetzt, daß eine Klassifizierungstabelle, wie in Tabelle 2 dargestellt, erhalten wird. Tabelle 2
(4) Dann werden alle Meßwerte der Klassifizierungstabelle eines unbekannten Kunststoffs mit allen Daten der Klassifizierungstabelle eines Bezugsdatensatzes für jede Meßwertnummer eins nach dem anderen verglichen, um die Anzahl der Meßwerte zu bestimmen, die eine Übereinstimmung der Kennzeichnungen aufweist. Diese Vorgehensweise wird für alle Bezugsdatensätze der vorher gespeicherten bekannten Kunststoffe durchgeführt.
(5) Dann wird das Verhältnis der Meßwertnummem bestimmt, die Kennzeichnungen in Übereinstimmung mit allen Meßwertnummern aufweisen, das höchste Übereinstimmungsverhältnis ermittelt und bestimmt, daß der Kunststoff des Bezugsdatensatzes mit dem höchsten Übereinstimmungsverhältnis die Art des unbekannten Kunststoffs darstellt.
Die Verwendung des oben genannten Übereinstimmungsverhältnisses bedeutet die Bestimmung des Ausmaßes der Übereinstimmung des Wellenlängenbereiches, in welchem der abgeleitete Peak des unbekannten Kunststoffs auftritt, mit dem Wellenlängenbereich, in dem der abgeleitete Peak des bekannten Kunststoffs auftritt. Der Kunststoff, der das höchste Übereinstimmungsverhältnis zeigt, stellt die Art des unbekannten Kunststoffs dar, und so wird die Art des unbekannten Kunststoffs bestimmt. Das setzt natürlich voraus, daß Klassifizierungstabellen aller Kunststoffe, die als unbekannter Kunststoff auftreten können, erhältlich sind.
Gemäß der oben genannten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher möglich, leicht und schnell die Art eines unbekannten Kunststoffs zu bestimmen.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die eine weitere Verbesserung der Bestimmungsgenauigkeit erlaubt, und daher noch bevorzugter ist, umfaßt die folgenden Schritte;
(1) Zuerst wird zum Zweck der Steigerung der Bestimmungsgenauigkeit der Klasse der ersten Ableitung oder der zweiten Ableitung für jede Meßwellenlänge der maximale Wert (der als Px bezeichnet wird) des Absolutwertes des Ableitungsspektrums im Meßwellenlängenbereich bestimmt, wie in Fig. 16 dargestellt, und ein Standardbereich für die Bestimmung durch bestimmte Plus- und Minuswerte eingegrenzt, die mit dem Maximalwert ausgewählt werden, um das Ableitungsspektrum zu standardisieren, z. B. wenn 10 % des Maximal wertes genommen werden: A = 0.1 Px und B -0.1 Px (ein Bereich, der in Fig. 16 von Linien parallel zu der Wellenlängenachse umgeben ist und Werte A und B der Ableitung durchläuft).
(2) Dann wird die Klasse des abgeleiteten Spektrums für jede Meßwellenlänge jeweils als "+1", "-1" oder "0" gekennzeichnet, in Abhängigkeit davon, ob das Ableitungsspektrum sich über, unter oder innerhalb des Standardbereichs der Bestimmung befindet, eine Klassifizierungstabelle wird erstellt, die Klassenmeßwerte des Ableitungsspektrums mit entsprechenden Meßdatennummern enthält, und die Tabelle wird als Bezugsdatensatz für jede Kunststoffklasse gespeichert.
(3) Derselbe Arbeitsgang wird für eine unbekannte Kunststoffart durchgeführt, die Klasse des Ableitungsspektrums für jede Meßwellenlänge jeweils als "+1", "-1" oder "0" gekennzeichnet, in Abhängigkeit davon, ob sich das Ableitungsspektrum über, unter oder innerhalb des Standardbereichs der Bestimmung befindet, und eine Klassifizierungstabelle, die Klassenmeßwerte des Ableitungsspektrums mit entsprechenden Meßwertnummern enthält, erstellt.
(4) Dann werden die Meßwerte der Klassifikationstabelle des unbekannten Kunststoffs mit den Meßwerten der Klassifikationstabelle des Bezugsdätensatzes nacheinander für jede Meßwertnummer verglichen, um die Anzahl der Meßwerte zu bestimmen, die übereinstimmende Kennzeichnungen aufweisen - ein solcher Vergleich wird jedoch nicht für solche Meßwertnummern angestellt, die im Bezugsdatensatz die Kennzeichnung "0" aufweisen -, diese Vorgehensweise wird für alle Bezugsdatensätze der zuvor gespeicherten bekannten Kunststoffe durchgeführt.
(5) Dann wird das Verhältnis der Anzahl von Meßwerten, die übereinstimmende Kennzeichnungen aufweisen, zu der Gesamtanzahl der Meßwerte bestimmt (selbstverständlich unter Ausschluß der Anzahl von Meßwerten mit der Kennzeichnung "0"), das höchste Übereinstimmungsverhältnis wird ermittelt und bestimmt, daß der Kunststoff des Bezugsdatensatzes mit dem höchsten Übereinstimmungsverhältnis der Art des unbekannten Kunststoffs entspricht.
Gemäß dieser zweiten Ausführungsform wird die Klasse des Ableitungsspektrums für jede Meßwellenlänge durch Festsetzen des Standardbestimmungsbereiches bestimmt, der mit bestimmten Plus- und Minuswerten des Ableitungsspektrums eingegrenzt ist, um das Ableitungsspektrum zu standardisieren, wobei der Vergleich von Meßwerten mit der Kennzeichnung "0", die ein kleines S/N-Verhältnis der Wellenform (abgeleitetes Signal) aufweisen, bedingt durch den geringen Wert des Ableitungsspektrums (abgeleiteter Wert) vermieden wird, um so eine erhebliche Verbesserung der Genauigkeit beim Bestimmen der Klasse des Kunststoffs zu gestatten.
Beide oben genannten Ausführungsformen umfaßten das kontinuierliche Messen eines NIR Spektrums innerhalb eines vorherbestimmten Wellenlängenbereichs, um davon das Ableitungsspektrums zu bestimmen, und das Messen des Ableitungsspektrums in vorherbestimmten Wellenlängenintervallen über einen Meßwellenlängenbereich, obwohl kleine einzelne Wellenlängenschritte verwendet werden können, vorausgesetzt daß die benötigten Ableitungen erhältlich sind, um dadurch die Klasse der Ableitungsspektren bei jeder Meßwellenlänge zu bestimmen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt, sondern die Art des Ableitungsspektrums kann bei jeder Meßwellenlänge auch durch das Messen eines NIR-Spektrums in vorherbestimmten Wellenlängenbereichen von Anfang an über einen vorherbestimmten Wellenlängenbereich von dessen Ableitungsspektren bestimmt werden. In den oben genannten Ausführungsformen wurde eine Klassifikationstabeile für Ableitungsspektren bei jeder Meßwellenlänge für einen unbekannten Kunststoff angefertigt, und die Meßwerte dieser Klassifikationstabelle wurden mit den Meßwerten der Klassifikationstabelle des Bezugsdatensatzes verglichen. Es ist jedoch nicht immer notwendig, die Klassen-Meßwerte jedes Ableitungsspektrums des unbekannten Kunststoffs nach der Anfertigung der Klassifikationstabelle zu vergleichen, sondern der Vergleich mit den Meßwerten der Klassifikationstabelle des Bezugsdatensatzes kann immer dann durchgeführt werden, wenn Klassen-Meßwerte des abgeleiteten Spektrums bei jeder Meßwellenlänge erhalten wurden. In den oben genannten Ausführungsformen wurde eine erste Ableitung oder eine zweite Ableitung verwendet, eine gleiche Vorgehensweise kann aber auch erreicht werden durch Bestimmung eines dritten oder höhergradigen Ableitungsspektrums. Das Ableitungsspektrum kann von einem übertragenen Strahlenbündel oder einem reflektierten Strahlenbündel naher Infrarotstrahlen, mit denen der Zielkunststoff bestrah]t wird, gemessen werden.

BEISPIEL

Nun soll die vorliegende Erfindung des weiteren ausführlich durch ein Beispiel beschrieben werden.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wurde ein NIR-Spektrum kontinuierlich in einem Wellenlängenbereich von 1 - 2.5 um für Kunststoffproben gemessen, die PE (Polyethylen), PET (Polyethylenterephthalat), PP (Polypropylen), PVC (Polyvinylchlorid) und PS (Polystyrol) in Form von Plastiktüten und dergleichen umfassen. Zweite Ableitungen wurden von den Ergebnissen der Messung ermittelt, und das Ableitungsspektrum wurde in Wellenlängenintervallen von 6 nm gemessen. Unter Verwendung des Verfahrens der zweiten Ausführungsform wurde die Klasse des Ableitungsspektrums für jede Meßwellenlänge bestimmt. Die Kennzeichnungen dieser Klassen-Meßwerte wurden mit den Kennzeichnungen aller Meßwertnummern in dem zuvor für die in den Figuren 11 bis 15 dargestellten zweiten Ableitungsspektren, mit Ausnahme der Meßwertnummern mit der Kennzeichnung "0", angefertigten Bezugsdatensatz verglichen, um die Art der Kunststoffproben an Hand der Übereinstimmungsverhältnisse zu bestimmen.
Die Arten, Übereinstimmungsverhältnisse und Bestimmungsergebnisse sind für diese Kunststoffproben in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3
Wie in Tabelle 3 dargestellt, zeigt jede der Kunststoffproben ein maximales Übereinstimmungsverhältnis von zumindest 70 % an einem Punkt, der mit der Art des eingesetzten Kunststoffs übereinstimmt, und dadurch wird gezeigt, daß die Kunststoffart genau anhand des Übereinstimrnungsverhälnisses bestimmt werden kann. Wie oben beschrieben, erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren die einfache und schnelle Bestimmung der Art unbekannter Kunststoffe. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in geeigneter Weise anwendbar für die Bestimmung der Art von Kunststoffen in verschiedenen Bereichen, die Klassifizierung von Kunststoffabfällen in einzelnen Materialien eingeschlossen.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung der Art eines unbekannten Kunststoffs, das die folgenden Schritte umfaßt, daß:

(a) der unbekannte Kunststoff mit Strahlen im nahen Infrarot bestrahlt wird, um ein Absorptionsspektrum des unbekannten Kunststoffs über eine Meßwellenlänge innerhalb eines nahen Infrarotbereichs zu messen;

(b) ein abgeleitetes Spektrum des unbekannten Kunststoff 5 bei gleichen Intervallen der Wellenlänge von bis zu 10 nm berechnet und gemessen wird, um für jedes Meßintervall eine abgeleitete Spektrummessung zu erzeugen;

(c) eine Klasse der abgeleiteten Spektrummessung für jedes Intervall bestimmt wird;

(d) die Klasse der abgeleiteten Spektrummessung für den unbekannten Kunststoff mit einer Klasse einer abgeleiteten Spektrummessung, die vorher jeweils für eine Vielzahl von Kunststoffen bekannter Art bestimmt worden ist, für jedes Intervall verglichen wird;

(e) ein Verhältnis der Ubereinstimmung für jeden bekannten Kunststoff berechnet wird, indem die Anzahl von Malen, in denen die Klasse der abgeleiteten Spektrummessung des unbekannten Kunststoffs mit der Klasse der abgeleiteten Spektrummessung von jedem bekannten Kunststoff übereinstimmt, durch die gesamte Anzahl der verglichenen Intervalle dividiert wird; und

(f) die Art des unbekannten Kunststoff s als der bekannte Kunststoff mit dem höchsten Verhältnis der Übereinstimmungen festgelegt wird;

wobei der Schritt der Bestimmung einer Klasse der abgeleiteten Spektrummessung für jedes Intervall entweder:

(g) das Bestimmen, ob jede abgeleitete Spektrummessung positiv, negativ oder null ist; oder

(h) das Bestimmen eines maximalen absoluten Wertes der abgeleiteten Spektrummessungen innerhalb des Meßwellenlängenbereiches, um einen Standardbestimmungsbereich zu schaffen, der innerhalb der oberen und der unteren Grenze, entsprechend oberhalb und unterhalb der Wellenlängenachse, eingegrenzt ist, bei einem Abstand von der Wellenlängenachse, der gleich einem vorherbestimmten Bruchteil des maximalen absoluten Wertes ist, und das Bestimmen, ob eine jeweilige abgeleitete Spektrummessung über, unter oder innerhalb des Standardbestimmungsbereiches liegt, umfaßt.

2. Das Verfahren zur Ermittlung der Art eines unbekannten Kunststoffs nach Anspruch 1, bei dem die Kunststoffe der bekannten Arten Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyethylenterephthalat und Polystyrol einschließen.

3. Das Verfahren zur Ermittlung der Art eines unbekannten Kunststoffs nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das abgeleitete Spektrum eine erste Ableitung oder eine zweite Ableitung ist.

4. Das Verfahren zur Ermittlung der Art eines unbekannten Kunststoffs nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Spektrum für einen durchgelassenen Strahl der nahen Infrarotstrahlen, mit denen der unbekannte Kunststoff bestrahlt wird, gemessen wird.

5. Das Verfahren zur Ermittlung der Art eines unbekannten Kunststoffs nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das Spektrum für einen reflektierten Strahl der nahen Infrarotstrahlen, mit denen der unbekannte Kunststoff bestrahlt wird, gemessen wird.