RU2805333C2 - Method and device for preparation, processing and/or recycling of materials - Google Patents

Method and device for preparation, processing and/or recycling of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2805333C2
RU2805333C2 RU2021107712A RU2021107712A RU2805333C2 RU 2805333 C2 RU2805333 C2 RU 2805333C2 RU 2021107712 A RU2021107712 A RU 2021107712A RU 2021107712 A RU2021107712 A RU 2021107712A RU 2805333 C2 RU2805333 C2 RU 2805333C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiving hopper
electromagnetic radiation
quantitative
measuring
paragraphs
Prior art date
Application number
RU2021107712A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2021107712A (en
Inventor
Стефание ХАЙДЕР
Михаэль АЙГНЕР
Клаус ФЕЙХТИГНЕР
Original Assignee
Эрема Энджиниринг Рисайклинг Машинен Унд Анлаген Гезелльшафт М.Б.Х.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эрема Энджиниринг Рисайклинг Машинен Унд Анлаген Гезелльшафт М.Б.Х. filed Critical Эрема Энджиниринг Рисайклинг Машинен Унд Анлаген Гезелльшафт М.Б.Х.
Publication of RU2021107712A publication Critical patent/RU2021107712A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2805333C2 publication Critical patent/RU2805333C2/en

Links

Abstract

FIELD: monitoring technological processes by optical means.
SUBSTANCE: invention concerns a method for preparing thermoplastic materials for reuse. When implementing the method, the thermoplastic material is moved and mixed, as well as crushed and softened in the receiving hopper, spectroscopic and/or spectrometric measurements of the lumpy or particle-shaped material moving in the receiving hopper are performed and the quantitative and qualitative parameters of the specified material or changes in these parameters are determined. During measurements, the material is excited by electromagnetic radiation with light in the infrared, visible and/or UV range. The exciting electromagnetic radiation is focused to a point that lies inside the receiving hopper on the hopper wall or directly behind the hopper wall or at a maximum distance of 10 cm behind the hopper wall. In this case, electromagnetic radiation excites a volume determined by the cross-sectional area of the measuring spot in the range of 0.1-5 mm and with a penetration depth into the material of 0.3-30 microns.
EFFECT: simplifying the control method and improving the quality of the resulting product.
31 cl, 12 dwg, 3 tbl, 3 ex

Description

Изобретение относится к способу подготовки, обработки или рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов, по п. 1 формулы. Кроме того, изобретение относится к устройству для осуществления предложенного способа по п. 15 формулы.The invention relates to a method for preparing, processing or recycling materials, in particular thermoplastic materials, according to claim 1 of the formula. In addition, the invention relates to a device for implementing the proposed method according to claim 15 of the formula.

В частности, при рециклинге пластиков главной задачей является переработка пластиков из разных источников с возможно разным, при определенных обстоятельствах, составом, который может быть также неизвестным. При этом область рециклинга пластиков включает в себя, например, как внутренние пластиковые отходы, так и использованные пластиковые изделия, такие как упаковки, корпуса компьютеров, или автодетали и т.д., так что исходные материалы имеют, например, сильно изменяющееся содержание наполнителей и полимеров.In particular, when recycling plastics, the main challenge is the processing of plastics from different sources with possibly different, under certain circumstances, composition, which may also be unknown. The field of plastics recycling includes, for example, both internal plastic waste and used plastic products such as packaging, computer cases, or car parts, etc., so that the starting materials have, for example, highly variable filler contents and polymers.

Целью подготовки является достижение для повторного применения материала определенных признаков качества, например определенных механических, оптических и/или иных свойств. Чтобы можно было достичь этих признаков качества, помимо необходимого машинно-технического условия необходим также анализ поступающих и переработанных материалов.The purpose of the preparation is to achieve certain quality characteristics for the reuse of the material, for example certain mechanical, optical and/or other properties. In order to achieve these quality attributes, in addition to the required machine technical conditions, an analysis of incoming and processed materials is also necessary.

Задачей изобретения является создание способа и устройства для подготовки, обработки и/или рециклинга материалов, таких как термопластичные материалы, которые позволили бы простым образом обеспечить подготовку материалов с одновременной возможностью контроля и управления процессом подготовки для достижения желаемых признаков качества конечного продукта.The object of the invention is to provide a method and apparatus for the preparation, processing and/or recycling of materials, such as thermoplastic materials, which would allow the preparation of materials in a simple manner while simultaneously being able to monitor and control the preparation process to achieve the desired quality attributes of the final product.

Эта задача решается, согласно изобретению, посредством способа с признаками п. 1 формулы. При этом, согласно изобретению, предусмотрено, чтоThis problem is solved, according to the invention, by means of a method with the features of claim 1 of the formula. Moreover, according to the invention, it is provided that

- материал движется и перемешивается в приемном бункере, в частности режущем уплотнителе или блоке предварительной обработки (PCU), и, при необходимости, также нагревается, измельчается и/или размягчается, причем материал остается в приемном бункере в большинстве своем кусковым или в виде частиц и в нерасплавленном состоянии, и- the material is moved and mixed in the receiving hopper, in particular the cutting compactor or pre-processing unit (PCU), and, if necessary, also heated, crushed and/or softened, the material remaining in the receiving hopper mostly in lump or particulate form and in an unmolten state, and

- движущийся в приемном бункере кусковой или в виде частиц материал анализируется или измеряется инлайн спектроскопически и/или спектрометрически, причем полученные таким образом измеренные значения привлекаются для получения информации о соответственно измеренном материале, в частности о количественных и/или качественных параметрах соответствующего материала.- the lumpy or particulate material moving in the receiving hopper is analyzed or measured inline spectroscopically and/or spectrometrically, and the measured values thus obtained are used to obtain information about the correspondingly measured material, in particular about the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material.

За счет этого выполнения предложенного способа можно исследовать движущийся в приемном бункере материал спектроскопическим и/или спектрометрическим методом инлайн и получить таким образом информацию о материале, например о содержании добавок или наполнителей и составе полимера, так что процессом переработки можно управлять в соответствии с информацией, например за счет добавления наполнителей или полимеров. Этим можно точно устанавливать желаемые признаки качества или свойства конечного продукта.By means of this embodiment of the proposed method, it is possible to examine the material moving in the receiving hopper using a spectroscopic and/or in-line spectrometric method and thus obtain information about the material, for example about the content of additives or fillers and the composition of the polymer, so that the processing process can be controlled in accordance with the information, for example by adding fillers or polymers. This makes it possible to accurately determine the desired quality attributes or properties of the final product.

Под «инлайн» в данном случае понимается то, что система анализа или измерения материала в приемном бункере встроена в технологическую линию подготовки или обработки и анализ или измерение происходит непосредственно на линии во время подготовки или обработки материала.In this case, “inline” means that the material analysis or measurement system in the receiving hopper is built into the preparation or processing technological line and the analysis or measurement occurs directly on the line during the preparation or processing of the material.

При этом не имеет значения, о каком виде перерабатываемого материала идет речь. Предложенные способ и устройство могут использоваться также для подготовки, обработки и/или рециклинга, например, частиц пищевых продуктов, древесины, бумаги или горной породы, если частицы кускового или в виде частиц материала ведут себя вообще, как текучий материал, т.е. находятся в постоянном движении. При этом направление движения не играет роли. Так, частицы могут двигаться в приемном бункере, например, в прямом направлении через него и в радиальном направлении вращающихся перемешивающих и/или и измельчающих инструментов.It does not matter what type of processed material we are talking about. The proposed method and device can also be used for the preparation, processing and/or recycling of, for example, food particles, wood, paper or rock, if the lump or particulate material particles generally behave like a flowable material, i.e. are in constant motion. In this case, the direction of movement does not matter. Thus, the particles can move in the receiving hopper, for example, in the forward direction through it and in the radial direction of the rotating mixing and/or grinding tools.

Особенно точного исследования находящегося в приемном бункере материала можно достичь тогда, когда, по меньшей мере, части находящегося внутри приемного бункера и вращающего там кускового или в виде частиц материала возбуждаются за счет физического воздействия, в частности за счет электромагнитного излучения, и возникающие в качестве реакции на воздействие измерительные сигналы, в частности характерные спектры рассеянного на измеряемом материале электромагнитного излучения, детектируются предпочтительно спектрометрическим методом.Particularly accurate examination of the material located in the receiving hopper can be achieved when at least parts of the material located inside the receiving hopper and the lump or particulate material rotating there are excited due to physical influence, in particular due to electromagnetic radiation, and arise as a reaction on the influence of measuring signals, in particular the characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the material being measured, are detected preferably by a spectrometric method.

Чтобы при измерении или анализе находящегося в приемном бункере материала можно было использовать большое число различных физических процессов для идентификации химических веществ, может быть предусмотрено, что спектроскопическое и/или спектрометрическое измерение происходит посредством атомной или молекулярной спектроскопии. При этом речь может идти, например, о рамановской спектроскопии, БИК-, УФ/ВИД-, флуоресцентной и/или абсорбционной спектроскопии.In order to be able to use a large number of different physical processes to identify chemical substances when measuring or analyzing the material in the receiving hopper, it can be provided that the spectroscopic and/or spectrometric measurement takes place by means of atomic or molecular spectroscopy. This could involve, for example, Raman spectroscopy, NIR, UV/VIS, fluorescence and/or absorption spectroscopy.

Чтобы обеспечить особенно целенаправленное использование эффекта Рамана, при котором энергия света переносится на материю и обратно, может быть предусмотрено, что для возбуждения используется свет в области ИФ, видимого и/или УФ-света. При этом может использоваться, в частности, свет с длиной волны в диапазоне 100-1400 нм, предпочтительно 500-1000 нм. Дополнительно или в качестве альтернативы возможно возбуждение лазером, в частности в диапазоне длин волн 100-1400 нм, и/или мощностью в диапазоне 15 мВт - 5 Вт, предпочтительно 100-500 мВт.In order to ensure a particularly targeted use of the Raman effect, in which light energy is transferred to matter and back, it can be provided that light in the IR, visible and/or UV range is used for excitation. In this case, in particular light with a wavelength in the range 100-1400 nm, preferably 500-1000 nm, can be used. Additionally or alternatively, excitation with a laser is possible, in particular in the wavelength range 100-1400 nm, and/or with a power in the range 15 mW - 5 W, preferably 100-500 mW.

Особенно простого и целенаправленного управления физическими свойствами или признаками качества конечного продукта можно достичь тогда, когда детектированный свет анализируется, чтобы инлайн определить специфические количественные и/или качественные параметры материала, в частности термопластичного материала, или изменения этих параметров во время процесса. Эта информация или эти параметры могут быть привлечены предпочтительно для контроля и/или управления процессом и/или для управления ведением процесса в приемном бункере. Это значит, что возможна непосредственная реакция на изменения параметров во время подготовки материала, например, за счет добавления наполнителей, благодаря чему можно целенаправленно управлять свойствами конечного продукта.Particularly simple and targeted control of the physical properties or quality attributes of the final product can be achieved when the detected light is analyzed in order to determine in-line specific quantitative and/or qualitative parameters of the material, in particular thermoplastic material, or changes in these parameters during the process. This information or these parameters can be used advantageously to monitor and/or control the process and/or to control the operation of the process in the receiving hopper. This means that a direct response to changes in parameters during material preparation is possible, for example by adding fillers, so that the properties of the final product can be specifically controlled.

Чтобы можно было измерить детектированные измерительные сигналы в особенно хорошем качестве, т.е. с небольшим фоновым шумом, и выполнить как можно меньшим источник возбуждения, испускающий возбуждающее электромагнитное излучение, может быть предусмотрено, что возбуждающее материал электромагнитное излучение фокусируется на точку фокуса, которая лежит внутри приемного бункера на или непосредственно за стенкой бункера, предпочтительно на расстоянии максимум 10 см за стенкой бункера.So that the detected measuring signals can be measured in particularly good quality, i.e. with little background noise, and to make the excitation source emitting the exciting electromagnetic radiation as small as possible, it can be provided that the electromagnetic radiation exciting the material is focused onto a focal point that lies inside the receiving hopper on or directly behind the hopper wall, preferably at a distance of maximum 10 cm behind the wall of the bunker.

Чтобы при детектировании измерительных сигналов особенно надежно гарантировать, что на них не будет влиять поверхностное загрязнение или покрытие измеряемых частиц материала, может быть предусмотрено, что за счет физического воздействия, в частности электромагнитного излучения, возбуждается объем, определяемый площадью сечения измерительного пятна 0,1-5 мм, в частности 1-3 мм, и глубиной проникновения в материал 0,3-30 мкм, в частности 8-15 мкм.In order to ensure particularly reliably when detecting measuring signals that they are not influenced by surface contamination or the coating of the measured material particles, it can be provided that due to physical influence, in particular electromagnetic radiation, a volume is excited, determined by the cross-sectional area of the measuring spot of 0.1- 5 mm, in particular 1-3 mm, and a depth of penetration into the material of 0.3-30 microns, in particular 8-15 microns.

Таким образом, можно исследовать отдельные частицы, причем возбуждение доходит до глубоко лежащих зон соответствующей частицы, не покрытых, например, краской, так что можно получить представительное измеренное значения для частицы.In this way, individual particles can be examined, with the excitation reaching deep areas of the corresponding particle that are not covered, for example, by paint, so that a representative measured value for the particle can be obtained.

Чтобы особенно надежно обеспечить достаточное возбуждение измеряемого материала за счет физического воздействия и предотвратить влияние постороннего света на измерение, может быть предусмотрено, что возбуждающее материал физическое воздействие, в частности электромагнитное излучение, вводится внутрь приемного бункера или в материал в одной или нескольких следующих позициях:In order to particularly reliably ensure that the material being measured is sufficiently excited by the physical action and to prevent extraneous light from influencing the measurement, it can be provided that the physical action exciting the material, in particular electromagnetic radiation, is introduced into the receiving hopper or into the material in one or more of the following positions:

- ниже уровня наполнения материалом/частицами материала приемного бункера во время работы,- below the level of filling of the receiving hopper with material/material particles during operation,

- на высоте и/или на расстоянии от дна или от перемешивающего и/или измельчающего инструмента, на которой/котором физическое воздействие, в частности электромагнитное излучение, происходит постоянно ниже заданного, согласно способу, уровня наполнения для находящихся или вращающихся в приемном бункере частиц материала и/или ниже уровня смесительного сгустка, образовавшегося при движении и/или вращении частиц материала,- at a height and/or at a distance from the bottom or from a mixing and/or grinding tool, at which physical impact, in particular electromagnetic radiation, occurs constantly below the filling level specified, according to the method, for particles of material located or rotating in the receiving hopper and/or below the level of the mixing clot formed during the movement and/or rotation of material particles,

- на высоте средней трети заданного, согласно способу, уровня наполнения для материала в приемном бункере и/или смесительного сгустка,- at the height of the middle third of the filling level specified, according to the method, for the material in the receiving hopper and/or the mixing clot,

- в зоне приемного бункера, в которой плотность движущихся и/или вращающихся частиц материала наибольшая, и/или- in the area of the receiving hopper, in which the density of moving and/or rotating particles of material is greatest, and/or

- в зоне приемного бункера, в которой движущиеся и/или вращающиеся частицы материала оказывают наибольшее давление на боковую стенку приемного бункера.- in the area of the receiving hopper, in which moving and/or rotating particles of material exert the greatest pressure on the side wall of the receiving hopper.

Особенно частой и регулярной замены материала в позиции измерения или в точке фокуса можно достичь тогда, когда кусковой или в виде частиц материал имеет во внешней зоне приемного бункера, в частности на его боковой стенке, направление движения в направлении периферии и/или направленное предпочтительно вверх направление движения.Particularly frequent and regular replacement of material at the measuring position or at the focal point can be achieved when the lump or particulate material has a direction of movement in the outer area of the receiving hopper, in particular on its side wall, in the direction of the periphery and/or a direction preferably directed upwards movements.

Другое улучшение замены материала в позиции измерения или в точке фокуса можно обеспечить тогда, когда кусковой или в виде частиц материал вращается радиально со скоростью 0,3-45 м/с и/или в вертикальном направлении со скоростью 0,1-60 м/с. Таким образом, можно достичь частой и регулярной замены кускового или в виде частиц материала во внешней зоне приемного бункера, в частности на его боковой стенке.Another improvement in material replacement at the measuring position or focal point can be achieved when the lump or particulate material is rotated radially at a speed of 0.3-45 m/s and/or vertically at a speed of 0.1-60 m/s . In this way, it is possible to achieve frequent and regular replacement of lump or particulate material in the outer area of the receiving hopper, in particular on its side wall.

Особенно точная возможность вывода информации о находящемся внутри приемного бункера материале может быть обеспечена тогда, когда находящийся внутри приемного бункера и вращающийся там кусковой или в виде частиц материал, в частности отдельные частицы материала, в заданные в большом числе моменты времени возбуждается физическим воздействием, в частности электромагнитным излучением, и определяется и предоставляется в распоряжение среднее значение информации о соответственно измеренном материале, в частности об отдельных частицах. При этом речь может идти предпочтительно о среднем значении количественных и/или качественных параметров соответствующего материала или соответствующих частиц, которые были определены на основе выбранных, предпочтительно всех полученных в эти моменты времени измеренных значений. Следовательно, возникает среднее значение измеренных значений отдельных измеренных частиц.A particularly accurate possibility of outputting information about the material located inside the receiving hopper can be ensured when the lump or particulate material located inside the receiving hopper and rotating there, in particular individual particles of material, is excited at a large number of specified moments of time by a physical influence, in particular electromagnetic radiation, and an average value of information about the correspondingly measured material, in particular about individual particles, is determined and made available. In this case, we can preferably talk about the average value of quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material or corresponding particles, which were determined on the basis of selected, preferably all, measured values obtained at these points in time. Consequently, an average of the measured values of the individual measured particles arises.

Другая особенно точная возможность получения информации о находящемся внутри приемного бункера материале, при которой одновременно достаточно также физического воздействия, испускаемого источником возбуждения особенно малой мощности, может быть обеспечена тогда, когда находящийся внутри приемного бункера и вращающийся там кусковой или в виде частиц материал в течение заданного отрезка времени, в частности нескольких секунд, непрерывно возбуждается физическим воздействием, в частности электромагнитным излучением. В соответствующий отрезок времени на основе непрерывно полученных в пределах этого отрезка времени измеренных значений вычисляется и предоставляется в распоряжение общая информация о соответственно измеренном материале, в частности количественный и/или качественный параметр. Следовательно, возникает накопленное измеренное значение для всех частиц, которые в отрезок времени измерения двигались мимо позиции измерения или точки фокуса.Another particularly precise possibility of obtaining information about the material located inside the receiving hopper, in which at the same time the physical impact emitted by an excitation source of particularly low power is also sufficient, can be provided when the material located inside the receiving hopper and rotating therein is lumpy or in the form of particles for a given period of time. period of time, in particular several seconds, is continuously excited by physical influence, in particular electromagnetic radiation. In the corresponding period of time, on the basis of the measured values continuously obtained within this period of time, general information about the correspondingly measured material, in particular a quantitative and/or qualitative parameter, is calculated and made available. Consequently, there is an accumulated measured value for all particles that moved past the measurement position or focal point during the measurement time.

Чтобы можно было особенно эффективно корректировать вызванные изменениями температуры эффекты, которые могли бы исказить идущие от измеряемого материала измерительные сигналы или связанную с этим информацию о материале, может быть предусмотрено, что измеряется температура внутри приемного бункера и/или температура материала и в оценку включается информация о температуре. Измеренная информация о температуре может служить индикатором для корректировки информации о соответственно измеренном материале, в частности количественных и/или качественных параметров соответствующего материала. Дополнительно или в качестве альтернативы может регистрироваться температура материала и привлекаться в качестве задания для корректировки спектров.In order to be able to particularly effectively correct effects caused by temperature changes that could distort the measuring signals coming from the material being measured or the associated material information, it can be provided that the temperature inside the receiving hopper and/or the temperature of the material is measured and information about temperature. The measured temperature information can serve as an indicator for correcting information about the correspondingly measured material, in particular the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material. Additionally or alternatively, the temperature of the material can be recorded and used as a reference for adjusting the spectra.

Особенно точная оценка полученной для материала информации может обеспечиваться тогда, когда сохраняется эталонная информация, в частности количественные и/или качественные эталонные параметры, предпочтительно эталонные спектры, и полученная для соответственно измеренного материала информация, в частности параметры, предпочтительно спектры, сравниваются с эталонной информацией, в частности эталонными параметрами, предпочтительно эталонными спектрами. Отклонение от эталонной информации, в частности эталонных параметров, предпочтительно эталонных спектров, можно таким образом определить особенно просто и, в частности, отобразить и/или привлечь для контроля и/или управления ведением процесса в приемном бункере и/или последующей технологической цепочкой.A particularly accurate assessment of the information obtained for a material can be ensured when reference information, in particular quantitative and/or qualitative reference parameters, preferably reference spectra, is stored and the information obtained for a correspondingly measured material, in particular parameters, preferably spectra, is compared with the reference information, in particular reference parameters, preferably reference spectra. Deviations from reference information, in particular reference parameters, preferably reference spectra, can thus be determined particularly simply and, in particular, displayed and/or used for monitoring and/or control of the process in the receiving hopper and/or the subsequent process chain.

Задачей изобретения является далее создание устройства для осуществления предложенного способа подготовки, обработки и/или рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов. Эта задача решается посредством устройства с признаками п. 15 формулы.The objective of the invention is further to create a device for implementing the proposed method for the preparation, processing and/or recycling of materials, in particular thermoplastic materials. This problem is solved by means of a device with the features of claim 15 of the formula.

При этом, согласно изобретению, предусмотрено, что устройство содержит приемный бункер, в частности режущий уплотнитель и/или блок предварительной обработки (PCU), перемешивающее и/или измельчающее устройство для материала, а также спектроскопическое и/или спектрометрическое измерительное устройство для анализа движущегося внутри приемного бункера кускового или в виде частиц материала или для получения информации о соответственно измеренном материале, в частности количественных и/или качественных параметров соответствующего материала.Moreover, according to the invention, it is provided that the device contains a receiving hopper, in particular a cutting compactor and/or a pre-treatment unit (PCU), a mixing and/or grinding device for the material, as well as a spectroscopic and/or spectrometric measuring device for analyzing the material moving inside receiving hopper for lump or particulate material or to obtain information about the correspondingly measured material, in particular the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material.

За счет этого выполнения предложенного устройства можно произвести инлайн спектроскопическое и/или спектрометрическое измерение или анализ движущегося в приемном бункере материала. Так, можно инлайн получить информацию о материале, например содержании аддитивов или наполнителей и составе полимеров, так что процессом переработки можно управлять в соответствии с информацией, чтобы точно настроить нужные признаки качества или свойства конечного продукта, например за счет добавления наполнителей или полимеров.Due to this embodiment of the proposed device, it is possible to carry out in-line spectroscopic and/or spectrometric measurement or analysis of the material moving in the receiving hopper. Thus, information about the material, such as the content of additives or fillers and the composition of polymers, can be obtained online, so that the processing process can be controlled in accordance with the information to fine-tune the desired quality attributes or properties of the final product, for example by adding fillers or polymers.

Особенно компактный вариант предложенного устройства, который обеспечивает инлайн-измерение и анализ перерабатываемого материала, может быть создан тогда, когда оно содержит, по меньшей мере, один приемный бункер, в частности режущий уплотнитель, с перемешивающим и/или измельчающим устройством для материала по меньшей мере одно спектроскопическое и/или спектрометрическое измерительное устройство для инлайн измерения частей движущегося внутри приемного бункера кускового или в виде частиц материала и связанное с измерительным устройством с возможностью обмена данными блок обработки и управления.A particularly compact version of the proposed device, which provides in-line measurement and analysis of the processed material, can be created when it contains at least one receiving hopper, in particular a cutting compactor, with a mixing and/or grinding device for the material at least one spectroscopic and/or spectrometric measuring device for inline measurement of parts of lumpy or particulate material moving inside the receiving hopper and a processing and control unit connected to the measuring device with the ability to exchange data.

В этом случае измерительное устройство выполнено предпочтительно с возможностью передачи физического воздействия, в частности электромагнитного излучения, для возбуждения вращающегося кускового или в виде частиц материала и детектирования, предпочтительно спектрометрическим методом, измерительных сигналов, возникающих как реакция на воздействие, в частности характеристических спектров рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения.In this case, the measuring device is preferably designed to transmit a physical influence, in particular electromagnetic radiation, to excite a rotating lump or particulate material and detect, preferably by a spectrometric method, measuring signals arising as a response to the influence, in particular the characteristic spectra of scattered on the measured material of electromagnetic radiation.

В этом случае блок обработки и управления выполнен предпочтительно с возможностью управления измерительным устройством передаваемого физического воздействия, в частности электромагнитного излучения, детектирования возникающих измерительных сигналов, предоставления в распоряжение полученных таким образом измеренных значений и, при необходимости, на основе полученных измеренных значений вывода и предоставления в распоряжение информации о соответственно измеренном материале, в частности количественных и/или качественных параметрах соответствующего материала.In this case, the processing and control unit is preferably designed to control the measuring device of the transmitted physical influence, in particular electromagnetic radiation, detect the resulting measuring signals, make available the measured values obtained in this way and, if necessary, based on the obtained measured values, output and provide disposition of information about the correspondingly measured material, in particular the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material.

Приемный бункер, особенно подходящий для подготовки, обработки или рециклинга материалов, может быть создан тогда, когда он содержит боковую стенку и выполнен, в основном, коническим или цилиндрическим, или имеет конический или цилиндрический участок стенки и, при необходимости, дно.A receiving hopper, particularly suitable for the preparation, processing or recycling of materials, can be designed to include a side wall and be substantially conical or cylindrical, or have a conical or cylindrical wall section and, if necessary, a bottom.

Особенно эффективная подготовка самых разных материалов может быть обеспечена тогда, когда в приемном бункере в качестве перемешивающего и/или измельчающего устройства расположен, по меньшей мере, один вращающийся, в частности, вокруг вертикальной оси вращения перемешивающий и/или измельчающий инструмент для движения и перемешивания и, при необходимости, также для нагрева, измельчения и/или размягчения обрабатываемого кускового или в виде частиц материала, причем при работе в приемном бункере образуется вихрь и/или смесительный сгусток.Particularly effective preparation of a wide variety of materials can be ensured when at least one mixing and/or grinding tool for moving and mixing and rotating, in particular around a vertical axis of rotation, is arranged in the receiving hopper as a mixing and/or grinding device. , if necessary, also for heating, crushing and/or softening the processed lumpy or particulate material, and during operation a vortex and/or mixing clot is formed in the receiving hopper.

В тех областях применения, где слишком сильное перемешивание частиц нежелательно, можно таким образом предпочтительно достичь того, чтобы материал образовал вихрь и в значительной степени вращался только в одной плоскости, тогда как вдоль продольной оси приемного бункера прохождение материала происходит, например, со скоростью 2 м/ч при окружной скорости, например, около 0,3 м/с. В тех областях применения, где желательно особенно хорошее перемешивание, может быть образован смесительный сгусток.In applications where too much mixing of the particles is not desired, it can be advantageously achieved that the material forms a vortex and rotates substantially only in one plane, while along the longitudinal axis of the receiving hopper the material flows, for example, at a speed of 2 m /h at a peripheral speed of, for example, about 0.3 m/s. In applications where particularly good mixing is desired, a mixing clot can be formed.

Особенно эффективной подготовки находящегося в приемном бункере материала можно достичь тогда, когда окружная скорость перемешивающего и/или измельчающего инструмента выбрана так, что кусковой или в виде частиц материал вращается радиально со скоростью 0,3-45 м/с и/или в вертикальном направлении – со скоростью 0,1-60 м/с. Это предпочтительно гарантирует также то, что материал всегда будет заменяться в позиции измерения или в точке фокуса.Particularly effective preparation of the material located in the receiving hopper can be achieved when the peripheral speed of the mixing and/or grinding tool is selected so that the lump or particulate material rotates radially at a speed of 0.3-45 m/s and/or in the vertical direction - at a speed of 0.1-60 m/s. This advantageously also ensures that the material is always replaced at the measuring position or focal point.

Особенно простой выгрузки подготовленного материала из приемного бункера можно обеспечить тогда, когда в приемном бункере, в частности в его боковой стенке, выполнено отверстие, через которое предварительно обработанный полимер выгружается из приемного бункера, и когда расположен, по меньшей мере, один транспортер, в частности экструдер, по меньшей мере, с одним вращающимся в корпусе, в частности пластифицирующим или агломерирующим, шнеком для захвата выходящего из отверстия, предварительно обработанного материала.Particularly simple unloading of the prepared material from the receiving hopper can be ensured when an opening is made in the receiving hopper, in particular in its side wall, through which the pre-treated polymer is discharged from the receiving hopper, and when at least one conveyor is located, in particular an extruder with at least one rotating screw in the housing, in particular a plasticizing or agglomerating screw, for capturing the pre-processed material emerging from the hole.

Для дальнейшего упрощения выгрузки отверстие в приемном бункере может находиться на высоте ближайшего к дну или самого нижнего перемешивающего и/или измельчающего инструмента, а корпус может иметь на своей торцевой стороне или в боковой стенке питающее отверстие для захватываемого шнеком материала, которое сообщено с отверстием.To further simplify unloading, the opening in the receiving hopper may be located at the height of the mixing and/or grinding tool closest to the bottom or the lowest, and the housing may have on its end side or in the side wall a feed hole for the material captured by the auger, which communicates with the hole.

Особенно компактный вариант измерительного устройства может быть создан тогда, когда оно содержит, по меньшей мере, один, действующий или направленный внутрь приемного бункера источник возбуждения для передачи физического воздействия, в частности испускания электромагнитного излучения, по меньшей мере, на части находящегося внутри приемного бункера и вращающегося там кускового или в виде частиц материала, а также, по меньшей мере, один детектор, в частности спектроскоп, для регистрации измерительных сигналов, возникающих как реакция на воздействие, в частности для регистрации характеристических спектров рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения.A particularly compact version of the measuring device can be created when it contains at least one active or directed inside the receiving hopper excitation source for transmitting a physical effect, in particular the emission of electromagnetic radiation, to at least part of the inside of the receiving hopper and a piece of material rotating there or in the form of particles, as well as at least one detector, in particular a spectroscope, for recording measurement signals arising as a reaction to the influence, in particular for recording the characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material.

При этом источник возбуждения может действовать, например, от стенки приемного бункера или от перемешивающего и/или измельчающего инструмента или от дна приемного бункера внутрь него.In this case, the excitation source can act, for example, from the wall of the receiving hopper or from a mixing and/or grinding tool, or from the bottom of the receiving hopper into it.

Особенно надежной характеристики находящегося в приемном бункере материала можно достичь тогда, когда блок обработки и управления выполнен для спектрометрического и/или спектроскопического анализа измерительных сигналов, возникающих как реакция на воздействие, в частности анализа характеристических спектров рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения.Particularly reliable characterization of the material located in the receiving hopper can be achieved when the processing and control unit is designed for spectrometric and/or spectroscopic analysis of the measuring signals arising as a reaction to the influence, in particular the analysis of the characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material.

Особенная простая возможность избежать идущих от приемного бункера мешающих влияний на источник возбуждения и/или на детектор измерительного устройства может быть создана тогда, когда источник возбуждения и/или детектор и/или блок обработки и управления физически отстоят от приемного бункера или связаны с ним без вибраций, в частности через волоконно-оптические системы и/или световоды.A particularly simple way to avoid interfering influences coming from the receiving hopper on the excitation source and/or on the detector of the measuring device can be created when the excitation source and/or detector and/or processing and control unit are physically separated from the receiving hopper or connected to it without vibrations , in particular via fiber optic systems and/or light guides.

Чтобы можно было использовать самые разные физические процессы для возбуждения и химического анализа находящегося в приемном бункере материала, может быть предусмотрено, что измерительное устройство содержит устройство, в частности детектор, для атомной или молекулярной спектроскопии, в частности для рамановской спектроскопии, БИК-, УФ/ВИД-, флуоресцентной и/или абсорбционной спектроскопии.In order to be able to use a wide variety of physical processes for excitation and chemical analysis of the material located in the receiving hopper, it can be provided that the measuring device comprises a device, in particular a detector, for atomic or molecular spectroscopy, in particular for Raman spectroscopy, NIR, UV/ VISUAL, fluorescence and/or absorption spectroscopy.

Чтобы можно было проанализировать или охарактеризовать материал внутри приемного бункера с помощью его реакции на свет в разных диапазонах длин волн, может быть предусмотрено, что источник возбуждения выполнен с возможностью испускания света в области ИФ-, видимого и/или УФ-света, в частности в диапазоне 100-1400 нм, предпочтительно 500-1050 нм.In order to be able to analyze or characterize the material inside the receiving hopper by means of its response to light in different wavelength ranges, it can be provided that the excitation source is configured to emit light in the region of infrared, visible and/or UV light, in particular in range 100-1400 nm, preferably 500-1050 nm.

Источник возбуждения особенно многостороннего использования может быть создан тогда, когда он представляет собой лазер, в частности с диапазоном длин волн 100-1400 нм и/или мощностью в диапазоне 15 мВт - 5 Вт, предпочтительно 100-500 мВт.An excitation source of particularly versatile use can be created when it is a laser, in particular with a wavelength range of 100-1400 nm and/or a power in the range of 15 mW - 5 W, preferably 100-500 mW.

Особенно надежное измерение материалов внутри приемного бункера при его одновременном физическом отделении от измерительного устройства, так что на последнее в значительной степени не воздействуют идущие от приемного бункера мешающие влияния, может быть достигнуто тогда, когда в приемном бункере, в частности в его боковой стенке, выполнено по меньшей мере одно измерительное отверстие. При этом оно выполнено таким образом, что создаваемое источником возбуждения физическое воздействие, в частности испускаемое электромагнитное излучение, воздействует на материал в приемном бункере, а рассеянный свет из приемного бункера детектируется вне него.Particularly reliable measurement of materials inside the receiving hopper while simultaneously physically separating it from the measuring device, so that the latter is largely unaffected by interfering influences coming from the receiving hopper, can be achieved when a at least one measuring hole. Moreover, it is designed in such a way that the physical effect created by the excitation source, in particular the emitted electromagnetic radiation, affects the material in the receiving hopper, and the scattered light from the receiving hopper is detected outside it.

Измерительное отверстие, обуславливающее особенно небольшие конструктивные изменения на приемном бункере, которые могли бы вызвать его статическое ослабление, может быть создано тогда, когда измерительное отверстие закрыто окошком из проницаемого, в частности для электромагнитного излучения, материала, например сапфирового стекла.A measuring opening that causes particularly small design changes on the receiving hopper, which could cause its static weakening, can be created when the measuring opening is closed by a window made of a material that is permeable, in particular to electromagnetic radiation, such as sapphire glass.

Чтобы обеспечить как можно меньшее искажение идущих от материала внутри приемного бункера материала измерительных сигналов, может быть далее предусмотрено, что окошко имеет толщину 1-100 мм.In order to ensure that the measuring signals coming from the material inside the material receiving hopper are distorted as little as possible, it can further be provided that the window has a thickness of 1-100 mm.

Чтобы как можно меньше влиять на стабильность приемного бункера за счет расположения окошка или измерительного отверстия, может быть предусмотрено, что поверхности окошка ровные и ориентированы параллельно друг другу. В качестве альтернативы этот эффект может быть достигнут тогда, когда обращенная к приемному бункеру внутренняя поверхность окошка выполнена вогнутой в соответствии с радиусом приемного бункера, а обращенная от него внешняя поверхность окошка – вогнутой параллельно внутренней поверхности.In order to influence the stability of the receiving hopper as little as possible due to the position of the window or measuring opening, it can be provided that the surfaces of the window are level and oriented parallel to each other. Alternatively, this effect can be achieved when the inner surface of the window facing the receiving hopper is made concave in accordance with the radius of the receiving hopper, and the outer surface of the window facing away from it is concave parallel to the inner surface.

Чтобы особенно надежно достичь транспортировки достаточного количества материала мимо измерительного отверстия, может быть предусмотрено, что по меньшей мере одно измерительное отверстие, в частности в боковой стенке приемного бункера, расположено в одной или нескольких из следующих позиций:In order to achieve particularly reliable transport of a sufficient amount of material past the measuring opening, it can be provided that at least one measuring opening, in particular in the side wall of the receiving hopper, is located in one or more of the following positions:

- в зоне высоты самого нижнего, ближайшего к дну перемешивающего и/или измельчающего инструмента, в частности немного выше или ниже него, предпочтительно при кратчайшем расстоянии между крайней точкой перемешивающего и/или измельчающего инструмента и боковой стенкой, и/или- in the height zone of the lowest mixing and/or grinding tool closest to the bottom, in particular slightly above or below it, preferably at the shortest distance between the extreme point of the mixing and/or grinding tool and the side wall, and/or

- в зоне нижней трети высоты приемного бункера.- in the area of the lower third of the height of the receiving hopper.

Особенно предпочтительного позиционирования измерительного отверстия, которое обеспечивает особенно точный анализ или измерение находящегося внутри приемного бункера материала, можно достичь тогда, когда по меньшей мере одно измерительное отверстие, в частности в боковой стенке приемного бункера, расположено в одной или нескольких из следующих позиций:A particularly advantageous positioning of the measuring opening, which allows a particularly precise analysis or measurement of the material located inside the receiving hopper, can be achieved when at least one measuring opening, in particular in the side wall of the receiving hopper, is located in one or more of the following positions:

- ниже уровня наполнения для находящегося при работе в приемном бункере материала или его частиц,- below the filling level for the material or its particles located in the receiving hopper during operation,

- на высоте и/или на расстоянии от дна или от перемешивающего и/или измельчающего инструмента, на которой/котором физическое воздействие, в частности электромагнитное излучение, лежит постоянно ниже заданного, согласно способу, уровня наполнения находящихся или вращающихся в приемном бункере частиц материала и/или уровня смесительного сгустка, образовавшегося при их движении и/или вращении,- at a height and/or at a distance from the bottom or from the mixing and/or grinding tool, on which the physical impact, in particular electromagnetic radiation, lies constantly below the specified, according to the method, level of filling of particles of material located or rotating in the receiving hopper and /or the level of the mixing clot formed during their movement and/or rotation,

- на высоте средней трети заданного, согласно способу, уровня наполнения материала в приемном бункере и/или смесительного сгустка,- at the height of the middle third of the level of filling of material in the receiving hopper and/or mixing clot specified according to the method,

- в зоне приемного бункера, в которой плотность движущихся и/или вращающихся частиц материала наибольшая, и/или- in the area of the receiving hopper, in which the density of moving and/or rotating particles of material is greatest, and/or

- в зоне приемного бункера, в которой движущиеся и/или вращающиеся частицы материала оказывают наибольшее давление на боковую стенку приемного бункера.- in the area of the receiving hopper, in which moving and/or rotating particles of material exert the greatest pressure on the side wall of the receiving hopper.

Во всех этих позициях гарантировано, что мимо измерительного отверстия будет двигаться достаточно часто меняющийся материал и посторонний свет не будет оказывать никакого влияния на измерение.In all these positions it is guaranteed that sufficiently frequently changing material will move past the measuring hole and that extraneous light will not have any influence on the measurement.

Особенно небольшого влияния на идущие от измеренного материала измерительные сигналы за счет, например, покрытий или загрязнений поверхности его частиц можно достичь тогда, когда диапазон объема, возбуждаемый физическим воздействием, в частности электромагнитным излучением, определяется площадью сечения измерительного пятна 0,1-5 мм, в частности 1-3 мм, и глубиной проникновения в материал 0,3-30 мкм, в частности 8-15 мкм.A particularly small influence on the measuring signals coming from the measured material due to, for example, coatings or contamination of the surface of its particles can be achieved when the volume range excited by physical influence, in particular electromagnetic radiation, is determined by the cross-sectional area of the measuring spot of 0.1-5 mm, in particular 1-3 mm, and a depth of penetration into the material of 0.3-30 microns, in particular 8-15 microns.

Особенно оптимального отношения сигнал-шум измерительных сигналов можно достичь тогда, когда предусмотрена линза или линзовая система для фокусирования электромагнитного излучения источника возбуждения на точку фокуса, причем точка фокуса образована, в частности, на или непосредственно за окошком, предпочтительно на расстоянии максимум 10 см за ним.A particularly optimal signal-to-noise ratio of the measuring signals can be achieved when a lens or lens system is provided for focusing the electromagnetic radiation of the excitation source onto a focal point, the focal point being formed in particular on or directly behind the window, preferably at a distance of maximum 10 cm behind it .

Особенно целенаправленного управления процессами подготовки и рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов, можно достичь тогда, блок обработки и управления взаимодействует с блоком управления процессом с возможностью обмена данными. Такой блок управления процессом выполнен предпочтительно для того, чтобы переданные блоком обработки и управления данные, в частности информацию о соответственно измеренном материале, предпочтительно количественные и/или качественные параметры соответствующего материала, использовать для контроля и/или управления ведением процесса в приемном бункере и/или последующей технологической цепочкой.Particularly targeted control of processes for the preparation and recycling of materials, in particular thermoplastic materials, can be achieved when the processing and control unit interacts with the process control unit with the possibility of data exchange. Such a process control unit is preferably designed so that the data transmitted by the processing and control unit, in particular information about the correspondingly measured material, preferably quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material, can be used to monitor and/or control the process in the receiving hopper and/or subsequent technological chain.

Особенно эффективное управление признаками качества или нужными, например оптическими или физическими свойствами, конечного продукта можно обеспечить тогда, когда блок управления процессом выполнен для того, чтобы на основе переданных блоком обработки и управления данных осуществлятьParticularly effective control of quality attributes or desired, for example optical or physical properties, of the final product can be ensured when the process control unit is configured to carry out

- дозирование наполнителей в приемный бункер и/или- dosing of fillers into the receiving hopper and/or

- подачу материалов, в частности полимеров, в приемный бункер и/или в присоединенное к нему устройство выгрузки и/или- supply of materials, in particular polymers, into the receiving hopper and/or into the unloading device connected to it and/or

- выгружать обработанные материалы, в частности гранулы, из приемного бункера посредством присоединенного к нему устройства выгрузки.- unload processed materials, in particular granules, from the receiving hopper using an unloading device attached to it.

Особенно простого учета влияния температуры на генерируемые измеряемым материалом измерительные сигналы можно достичь тогда, когда предусмотрено по меньшей мере одно устройство измерения температуры перед блоком обработки и управления. Такое устройство измерения температуры выполнено для того, чтобы измерять температуру внутри приемного бункера и/или температуру материала и передавать ее на блок обработки и управления. В этом случае блок обработки и управления выполнен для того, чтобы измеренные, по меньшей мере, одним устройством измерения температуры значения привлечь для корректировки влияния температуры на полученную для соответственно измеренного материала информацию, в частности зависимых от температуры характеристических спектров рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения, и предоставить в распоряжение скорректированную таким образом информацию, в частности спектры.A particularly simple calculation of the influence of temperature on the measuring signals generated by the measured material can be achieved when at least one temperature measuring device is provided upstream of the processing and control unit. Such a temperature measuring device is designed to measure the temperature inside the receiving hopper and/or the temperature of the material and transmit it to the processing and control unit. In this case, the processing and control unit is designed to use the values measured by at least one temperature measuring device to correct the influence of temperature on the information obtained for the correspondingly measured material, in particular the temperature-dependent characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material, and make available the information thus corrected, in particular the spectra.

Особенно точной корректировки влияний температуры можно достичь тогда, когда устройство измерения температуры расположено в приемном бункере на той же высоте, в частности в той же позиции, что и по меньшей мере одно измерительное отверстие.Particularly precise correction of temperature influences can be achieved when the temperature measuring device is located in the receiving hopper at the same height, in particular in the same position, as the at least one measuring opening.

Возможность получения особенно надежной информации о находящемся внутри приемного бункера материале может быть создана тогда, когда блок обработки и управления выполнен для того, чтобыThe possibility of obtaining particularly reliable information about the material located inside the receiving hopper can be created when the processing and control unit is configured to

- управлять измерительным устройством, в частности источником возбуждения, в большое число заданных моментов времени и повторно передавать физическое воздействие, в частности испускать электромагнитное излучение, и- control the measuring device, in particular the excitation source, at a large number of specified times and repeatedly transmit a physical effect, in particular emit electromagnetic radiation, and

- вычислить и предоставить в распоряжение среднее значение информации о соответственно измеренном материале, в частности об отдельных измеренных частицах, предпочтительно количественные и/или качественные параметры соответствующего материала, которые были получены на основе выбранных, предпочтительно всех, измеренных значений, полученных в эти моменты времени измерительным устройством, в частности детектором.- calculate and make available the average value of information about the correspondingly measured material, in particular about the individual measured particles, preferably quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material, which were obtained on the basis of selected, preferably all, measured values obtained at these points in time by the measuring device device, in particular a detector.

Другая возможность получения особенно надежной информации о материале внутри приемного бункера, при которой предпочтительно достаточно источника возбуждения особенной малой мощности, может быть создана тогда, когда блок обработки и управления выполнен для того, чтобыAnother possibility of obtaining particularly reliable information about the material inside the receiving hopper, in which an excitation source of particularly low power is preferably sufficient, can be created when the processing and control unit is configured to

- управлять измерительным устройством, в частности источником возбуждения, и непрерывно оказывать физическое воздействие, в частности испускать электромагнитное излучение, в течение заданного отрезка времени, в частности нескольких секунд, и- control a measuring device, in particular an excitation source, and continuously exert a physical influence, in particular emitting electromagnetic radiation, for a given period of time, in particular several seconds, and

- вычислить и предоставить в распоряжение в соответствующий отрезок времени общую информацию о соответственно измеренном материале, в частности количественный и/или качественный параметр, на основе измеренных значений, непрерывно полученных измерительным устройством, в частности детектором, в течение этого отрезка времени.- calculate and make available, in an appropriate period of time, general information about the correspondingly measured material, in particular a quantitative and/or qualitative parameter, on the basis of the measured values continuously obtained by the measuring device, in particular the detector, during this period of time.

Другая простая оценка или анализ выявленной блоком обработки и управления информации, например спектров, может быть обеспечена тогда, когда блок обработки и управления содержит память, причем в памяти хранится эталонная информация, в частности количественные и/или качественные эталонные параметры, предпочтительно эталонные спектры, и блок обработки и управления выполнен для того, чтобы сравнивать полученную для соответственно измеренного материала информацию, в частности параметры, предпочтительно спектры, с эталонной информацией, в частности эталонными параметрами, предпочтительно эталонными спектрами, определять отклонение от эталонной информации, в частности эталонных параметров, предпочтительно эталонных спектров, и, в частности, передавать на блок управления процессом и/или на блок отображения.Another simple assessment or analysis of information detected by the processing and control unit, for example spectra, can be provided when the processing and control unit contains a memory, wherein the memory stores reference information, in particular quantitative and/or qualitative reference parameters, preferably reference spectra, and the processing and control unit is configured to compare the information obtained for the correspondingly measured material, in particular parameters, preferably spectra, with reference information, in particular reference parameters, preferably reference spectra, to determine the deviation from the reference information, in particular reference parameters, preferably reference spectra, and in particular transmitted to the process control unit and/or to the display unit.

В данном случае под измерительным устройством понимается устройство для записи и отображения и количественного и/или качественного анализа спектра, содержащее источник возбуждения и детектор. При этом источник возбуждения и детектор согласованы между собой. У такого измерительного устройства речь может идти о спектрометре.In this case, a measuring device is understood as a device for recording and displaying and quantitative and/or qualitative analysis of a spectrum, containing an excitation source and a detector. In this case, the excitation source and detector are coordinated with each other. Such a measuring device can be a spectrometer.

В данном случае под детектором понимается устройство для детектирования и разложения излучения или других физических измеренных значений на спектр, которое интегрировано в измерительное устройство. У такого детектора речь может идти о спектроскопе.In this case, a detector is understood as a device for detecting and decomposing radiation or other physical measured values into a spectrum, which is integrated into the measuring device. With such a detector we can talk about a spectroscope.

Другие преимущества и варианты осуществления изобретения приведены в описании и на прилагаемых чертежах.Other advantages and embodiments of the invention are set forth in the description and in the accompanying drawings.

Изобретение схематично изображено на чертежах и описано со ссылкой на них ниже с помощью особенно предпочтительных примеров его осуществления, которые не следует понимать как ограничение.The invention is schematically illustrated in the drawings and described with reference to them below with the help of particularly preferred examples of its implementation, which should not be construed as limiting.

На чертежах:On the drawings:

- фиг. 1: пример выполнения предложенного устройства для подготовки, обработки и/или рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов, с привязанным к приемному бункеру рамановским спектрометром;- fig. 1: an example of the proposed device for the preparation, processing and/or recycling of materials, in particular thermoplastic materials, with a Raman spectrometer attached to the receiving hopper;

- фиг. 2: пример выполнения устройства из фиг. 1 с устройством измерения температуры;- fig. 2: example of the device from FIG. 1 with temperature measuring device;

- фиг. 3а, 3b, 4: другие примеры привязки измерительного устройства к приемному бункеру;- fig. 3a, 3b, 4: other examples of connecting the measuring device to the receiving hopper;

- фиг. 5, 6: примеры стоксовых и антистоксовых линий при разных длинах волн;- fig. 5, 6: examples of Stokes and anti-Stokes lines at different wavelengths;

- фиг. 7: записанные спектры полиэтилена низкого давления (ПНД) с разным содержанием СаСО3 в качестве наполнителя;- fig. 7: recorded spectra of low-density polyethylene (HDPE) with different contents of CaCO 3 as a filler;

- фиг. 8: выведенное из спектров на фиг. 7 колебание содержания СаСО3 в течение продолжительности процесса;- fig. 8: derived from the spectra in FIG. 7 fluctuation of CaCO 3 content during the process duration;

- фиг. 9: записанные спектры разных для смесей ПП и ПЭ составов;- fig. 9: recorded spectra of different compositions for mixtures of PP and PE;

- фиг. 10: полученные с помощью спектров из фиг. 9 содержания ПП и ПЭ для различных моментов измерения;- fig. 10: obtained using the spectra from FIG. 9 contents of PP and PE for different moments of measurement;

- фиг. 11: полученные с помощью спектров содержания ПА и ПЭ для различных моментов измерения.- fig. 11: obtained using spectra of PA and PE contents for different measurement moments.

Общие сведенияGeneral information

Основную часть подготовки термопластичных или частично термопластичных материалов при работе комбинации из режущего уплотнителя и экструдера, т.е. конструкции режущего уплотнителя, так называемого «блока предварительной обработки» (PCU), с экструдером, берет на себя режущий уплотнитель. Такой режущий уплотнитель или такой блок предварительной обработки PCU называется далее приемным бункером 1.The main part of the preparation of thermoplastic or partially thermoplastic materials is the operation of a combination of cutting compactor and extruder, i.e. The design of the cutting compactor, the so-called “pre-processing unit” (PCU), with the extruder is taken over by the cutting compactor. Such a cutting compactor or such a pre-processing unit PCU is hereinafter called receiving hopper 1.

У приемного бункера 1 речь идет при этом о цилиндрическом, в основном, резервуаре, который может содержать перемешивающее и/или измельчающее устройство, т.е., например, перемешивающе-режущие вращающиеся инструменты, которые установлены предпочтительно снизу или от ближайшей к транспортеру, например экструдеру 5, точки вверх. Инструменты могут быть выполнены режущими, перемешивающими, смешивающими или в виде их комбинаций. Такие устройства известны, например, из ЕР 2689908 В1 или ЕР 2525953 В1 или ЕР 123771.The receiving hopper 1 is a generally cylindrical tank, which can contain a mixing and/or grinding device, i.e., for example, mixing and cutting rotating tools, which are preferably installed below or from the one closest to the conveyor, for example extruder 5, points up. Tools can be made as cutting tools, stirring tools, mixing tools, or combinations thereof. Such devices are known, for example, from EP 2689908 B1 or EP 2525953 B1 or EP 123771.

Обрабатываемый материал ведет себя, в основном, как текучая среда. Он либо уже кусковой, либо приводится инструментами в такую кусковую форму. За счет резки, перемешивания и/или смешивания в материал вводится энергия, и материал равномерно нагревается, причем независимо от толщины частиц материала должен достигаться полный прогрев. За счет размягчения, восстановления растяжения может повыситься насыпная плотность. Далее за счет нагрева создается предпосылка того, что могут улетучиться более легколетучие вещества, которые отчасти нежелательны. Кроме того, в зависимости от типа термопластичного полимера могут возникнуть изменения структуры, т.е. изменение кристаллизации.The processed material behaves essentially like a fluid. It is either already lumpy, or is brought into such a lumpy shape by tools. By cutting, stirring and/or mixing, energy is introduced into the material and the material is heated evenly, and regardless of the thickness of the material particles, complete heating should be achieved. Due to softening and restoration of stretching, the bulk density can increase. Further, due to heating, a precondition is created that more volatile substances, which are partly undesirable, can evaporate. In addition, depending on the type of thermoplastic polymer, changes in structure may occur, i.e. change in crystallization.

Готовый подготовленный материал может затем выгружаться из приемного бункера 1 либо непрерывно, либо порциями. В качестве устройств выгрузки или транспортеров подходят заслонки, транспортирующие или экструдерные шнеки, размещенные так, что материал выгружается, по меньшей мере, за счет чисто центробежной силы. Однако возможна также принудительная выгрузка за счет опрокидывания или переворачивания. Кроме того, в приемный бункер 1 может быть помещен также транспортирующий инструмент, и может быть выгружен предварительно обработанный материал. Для непрерывной работы предпочтительным вариантом является непрерывная выгрузка материала.The finished prepared material can then be discharged from the receiving hopper 1 either continuously or in batches. Suitable discharge devices or conveyors include gates, conveyor screws or extruder screws positioned so that the material is discharged at least by pure centrifugal force. However, forced unloading by tipping or turning over is also possible. In addition, a transport tool can also be placed in the receiving hopper 1 and the pre-processed material can be discharged. For continuous operation, continuous material discharge is the preferred option.

Физические методы, основанные на взаимодействии между физическим воздействием, например электромагнитным излучением, и материей, и исследующие энергетический спектр пробы с помощью излучения или волн, например такие методы анализа частотного спектра, как БИК-, рамановская, СИК-спектроскопия и т.д., уже давно обсуждаются в области рециклинга пластиков. Под такими физическими методами в связи с изобретением понимаются методы идентификации химических веществ путем физического возбуждения, например лазером. В результате этого возбуждения возбуждаются такие процессы, как вращательные, колебательные, фотонные или спин-флип процессы, которые приводят к изменению плотности носителей заряда, что можно использовать для идентификации химических веществ.Physical methods based on the interaction between physical influences, such as electromagnetic radiation, and matter, and examining the energy spectrum of a sample using radiation or waves, such as frequency spectrum analysis methods such as NIR, Raman, NIR spectroscopy, etc. have long been discussed in the field of plastic recycling. In connection with the invention, such physical methods are understood to mean methods for identifying chemical substances by physical stimulation, for example with a laser. As a result of this excitation, processes such as rotational, vibrational, photonic or spin-flip processes are excited, which lead to changes in charge carrier density, which can be used to identify chemical substances.

Отчасти такие физические методы применяются в процессах сортировки при рециклинге пластиков. Например, в оптических процессах сортировки применяется ФТ/БИК-спектроскопия для отделения различных видов пластиков. В основном, здесь имеет место кусковой разделенный материал, который отсортировывается по принципу хороший/плохой. Аналогичные системы используются в лаборатории или для идентификации материалов в виде ручных приборов.In part, such physical methods are used in sorting processes for recycling plastics. For example, optical sorting processes use FT/NIR spectroscopy to separate different types of plastics. Basically, there is lumpy separated material that is sorted according to the good/bad principle. Similar systems are used in the laboratory or for material identification in the form of hand-held instruments.

В технике экструзии такие методы применялись до сих для характеристики расплава и свойств в опытном порядке лишь для компонентов, т.к. статистические предпосылки, т.е. небольшой диапазон измерений, длительное время измерений, небольшая гомогенизация у полимерных смесей, небольшая глубина проникновения в расплав, и возникающая у многих полимеров адгезия к стенкам, т.е. материал не заменяется, допускают в приемлемой степени информацию предпочтительно только об одном-единственном полимере.In extrusion technology, such methods have so far been used to characterize the melt and properties on a trial basis only for components, because statistical premises, i.e. small measurement range, long measurement time, slight homogenization of polymer mixtures, small penetration depth into the melt, and adhesion to the walls that occurs with many polymers, i.e. the material is not replaced, information is allowed to an acceptable extent, preferably only about a single polymer.

В отличие от использования спектрометрических измерительных систем при сортировке необработанных хлопьев или у полимерных расплавов в экструдере, в режуще-уплотнительных системах, т.е. в случае горячих, размягченных, однако всегда кусковых, нерасплавленных и к тому же быстро вращающихся в резервуаре частиц материала при принудительно изменяющейся температуре, такие спектрометрические измерения для ин-лайн контроля процесса и, при необходимости, управления им вследствие вышеназванных ограничений до сих пор еще не применялись.In contrast to the use of spectrometric measuring systems when sorting raw flakes or from polymer melts in an extruder, in cut-and-seal systems, i.e. in the case of hot, softened, but always lumpy, unmelted particles of material, and also rapidly rotating in a tank at a forced changing temperature, such spectrometric measurements for on-line monitoring of the process and, if necessary, control it due to the above-mentioned limitations are still not possible were applied.

Измерительными системами физических методов, основанных на взаимодействии между физическим воздействием, например электромагнитным излучением, и материей, и исследующие энергетический спектр пробы с помощью излучения или волн, являются, в основном, объемные измерительные системы, которые за счет возбуждения, например лазером или ИФ-светом, регистрируют отраженные от материала спектры и либо непосредственно оценивают, либо согласовывают с библиотеками. По этой причине частота измерений и зарегистрированный «диапазон объема» репрезентативно влияют на достигаемый результат измерения.Measuring systems of physical methods based on the interaction between physical influences, for example electromagnetic radiation, and matter, and examining the energy spectrum of a sample using radiation or waves, are mainly volumetric measuring systems that, due to excitation, for example laser or infrared light , the spectra reflected from the material are recorded and either directly evaluated or coordinated with libraries. For this reason, the measurement frequency and the recorded “volume range” have a representative influence on the achieved measurement result.

Примером такого физического метода является рамановская спектроскопия. Ниже кратко поясняются некоторые ее основные принципы.An example of such a physical method is Raman spectroscopy. Some of its basic principles are briefly explained below.

Чтобы у молекул можно было применить рамановскую спектроскопию, поляризуемость при вращении или колебании молекулы должна изменяться. В рамановской спектроскопии исследуемая материя облучается монохроматическим светом, обычно светом лазера. В спектре рассеянного на пробе света помимо проникшей частоты (рэлеевское рассеяние) наблюдаются и другие частоты. Разности частот проникшего света соответствуют характерным для материала энергиям вращательных, колебательных, фотонных или спин-флип процессов. По полученному спектру, аналогично спектрам ИФ-спектроскопии, можно сделать вывод об исследованном веществе. Возникающие в рамановском спектре линии называются также стоксовыми или антистоксовыми линиями.In order for Raman spectroscopy to be applied to molecules, the polarizability must change when the molecule rotates or vibrates. In Raman spectroscopy, the matter being studied is irradiated with monochromatic light, usually laser light. In the spectrum of light scattered on a sample, in addition to the penetrated frequency (Rayleigh scattering), other frequencies are also observed. The frequency differences of the penetrated light correspond to the energies of rotational, vibrational, photonic or spin-flip processes characteristic of the material. Based on the obtained spectrum, similar to the spectra of infrared spectroscopy, one can draw a conclusion about the substance under study. The lines appearing in the Raman spectrum are also called Stokes or anti-Stokes lines.

Причина заключается во взаимодействии света с материей, так называемом эффекте Рамана, при котором энергия переносится светом на материю («стоксовая сторона» спектра) или энергия переносится материей на свет («антистоксовая сторона» спектра). Поскольку длина волны света, т.е. его цвет, зависит от энергии света, этот энергоперенос вызывает сдвиг длины волны рассеянного света относительно проникшего света, так называемый рамановский сдвиг. По спектру, т.е. частоте и соответствующей интенсивности, и поляризации рассеянного света можно вывести, в том числе, следующие свойства материала: кристалличность, ориентация кристаллов, состав, деформация, температура, легирование и релаксация.The reason is the interaction of light with matter, the so-called Raman effect, in which energy is transferred by light to matter (the “Stokes side” of the spectrum) or energy is transferred by matter to light (the “anti-Stokes side” of the spectrum). Since the wavelength of light, i.e. its color depends on the energy of the light, this energy transfer causes a shift in the wavelength of the scattered light relative to the transmitted light, the so-called Raman shift. According to the spectrum, i.e. frequency and the corresponding intensity and polarization of the scattered light, the following material properties can be inferred, among others: crystallinity, crystal orientation, composition, deformation, temperature, doping and relaxation.

Рамановское рассеяние молекул имеет обычно очень малое сечение рассеяния, например около 10-30 см2. Сечение рассеяния является мерой вероятности того, что измеряемая молекула будет взаимодействовать с падающим излучением или падающей частицей. Поэтому в случае малых сечений рассеяния необходима относительно высокая концентрация молекул или высокая интенсивность лазера, т.е. большое число частиц, чтобы получить детектируемый сигнал. Таким образом, для некоторых молекул невозможно получить рамановские спектры.Raman scattering of molecules usually has a very small scattering cross section, for example about 10 -30 cm 2 . The scattering cross section is a measure of the probability that a measured molecule will interact with incident radiation or an incident particle. Therefore, in the case of small scattering cross sections, a relatively high concentration of molecules or high laser intensity is required, i.e. a large number of particles to obtain a detectable signal. Thus, Raman spectra cannot be obtained for some molecules.

Чтобы можно было подготавливать материалы, такие как пластики, из различных источников и/или разного состава, так что для повторного использования достигаются определенные признаки качества, например механические и/или оптические свойства, помимо необходимых машинно-технических предпосылок необходим анализ поступающих, а также переработанных материалов.In order to be able to prepare materials, such as plastics, from different sources and/or different compositions, so that certain quality attributes are achieved for reuse, for example mechanical and/or optical properties, in addition to the necessary machine-technical prerequisites, an analysis of incoming as well as recycled materials is necessary. materials.

Для такого анализа используются предпочтительно измерительные устройства, которые, в частности,For such analysis, measuring devices are preferably used, which, in particular,

- могут выдавать абсолютные значения,- can provide absolute values,

- просты в калибровке, обслуживании и управлении,- easy to calibrate, maintain and control,

- могут быть онлайн интегрированы в машину,- can be integrated online into the machine,

- выполнены надежными для круглосуточной эксплуатации 365 дней в году,- made reliable for round-the-clock operation 365 days a year,

- должны интегрироваться в управление машины,- must be integrated into the machine control,

- могут гибко устанавливать различные неизвестные компоненты материала.- can flexibly install various unknown material components.

Далее должна существовать возможность покрывать системой несколько мест измерений на установке, а также значение имеют экономические аспекты, такие как стоимость измерительного устройства.Furthermore, it must be possible to cover several measuring locations in a plant with the system, and economic aspects such as the cost of the measuring device are also important.

Аналитика с рамановской спектроскопией дает здесь в качестве дополнительных преимуществ возможность проводить абсолютные измерения и исследования органических и неорганических компонентов, а также осуществлять простой процесс калибровки. Кроме того, рамановская спектроскопия позволяет обойтись также имеющимися знаниями о составе перерабатываемого материала. Это имеет большое значение особенно в постпотребительской области, где почти невозможно представить себе отобразить все возможным образом возникающие в реальном режиме комбинации материалов в моделях, чего другие концепции измерения требуют, однако, в качестве необходимой основы.Analytics with Raman spectroscopy offers the added advantage of being able to carry out absolute measurements and studies of organic and inorganic components, as well as a simple calibration process. In addition, Raman spectroscopy also makes it possible to make do with existing knowledge about the composition of the processed material. This is of great importance especially in the post-consumer field, where it is almost impossible to imagine representing all possible material combinations that occur in real life in models, which other measurement concepts require, however, as a necessary basis.

Другая возможность заключается в применении БИК-спектроскопии в качестве физического метода исследования, например энергетического спектра пробы, с помощью излучения или волн: возрастающие требования к качеству пластиковых изделий, а также необходимость сокращения расходов при изготовлении и подготовке требуют применения быстрых и надежных методов контроля, которые как можно раньше регистрировали бы релевантные для процесса параметры качества. Методом, который позволяет достичь этого, является быстрая БИК-спектроскопия.Another possibility is to use NIR spectroscopy as a physical method to study, for example, the energy spectrum of a sample, using radiation or waves: increasing demands on the quality of plastic products, as well as the need to reduce costs in production and preparation, require the use of fast and reliable inspection methods that process-relevant quality parameters would be recorded as early as possible. A method that can achieve this is fast NIR spectroscopy.

Измерительная конструкция для БИК-спектроскопии может быть реализована с небольшими затратами также в промышленности. Не требуется никакой подготовки проб, а само измерение происходит неразрушающими методами. Измерения могут проводиться на грануляте, порошке или на готовых деталях.The measuring structure for NIR spectroscopy can be implemented at low cost also in industry. No sample preparation is required, and the measurement itself is performed using non-destructive methods. Measurements can be carried out on granulates, powders or finished parts.

Кроме того, этим методом можно подвергнуть контролю качества полимерную долю уже в блоке предварительной обработки PCU или в режущем уплотнителе. Этот контроль дает, например, информацию о составе полимерных смесей или влагосодержании пластика. Это позволяет избежать ошибочных партий и непрерывно документировать признаки качества.In addition, this method can be used to quality control the polymer portion already in the PCU pre-treatment unit or in the cutting seal. This control provides, for example, information on the composition of polymer mixtures or the moisture content of plastic. This avoids batch errors and continuously documents quality attributes.

БИК-технология применяется в настоящее время в области пластиков лишь ограниченно, например в процессах сортировки. В настоящее время на предприятиях проводится установленным порядком входной и выходной контроль. Эти действия вызывают большие расходы и связаны с высокими затратами времени. Дополнительно к этим проверкам часто необходимы изготовление и подготовка крыш. При применении рамановской или БИК-технологии предпочтительным образом отпадает подготовка проб. Далее можно с помощью созданной посредством БИК-спектроскопии хемометрической модели просто и за секунды получить информацию о проверяемом материале.NIR technology is currently used only to a limited extent in the field of plastics, for example in sorting processes. Currently, enterprises carry out incoming and outgoing control in accordance with the established procedure. These activities are costly and time consuming. In addition to these inspections, roof fabrication and preparation are often necessary. When using Raman or NIR technology, sample preparation is preferably eliminated. Then, using the chemometric model created using NIR spectroscopy, information about the material being tested can be obtained simply and within seconds.

Примеры выполнения предложенного устройстваExamples of the proposed device

Задачей изобретения является создание инлайн-контроля процесса на производственной установке или непрерывного контроля процесса в экструзионных установках. Должны определяться те свойства материалов, которые воспроизводимым образом измеряются с достаточной для пользователя точностью.The objective of the invention is to create in-line process control in a production plant or continuous process control in extrusion plants. Material properties must be determined that can be measured in a reproducible manner with sufficient accuracy for the user.

Нужными свойствами являются, например, следующие:The required properties are, for example, the following:

- влажность,- humidity,

- содержание добавок/наполнителей,- content of additives/fillers,

- качественное и количественное цветосодержание,- qualitative and quantitative color content,

- состав полимера, содержание сополимера,- polymer composition, copolymer content,

- детектирование сшиваний или степени сшивания (желирование).- detection of cross-linking or degree of cross-linking (gelation).

Эти параметры должны измеряться и анализироваться. Ниже описаны примеры предложенного устройства для подготовки, обработки и/или рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов, у которых посредством физического метода, такого как рамановская или БИК-спектроскопия, может быть инлайн получена информация об этих параметрах.These parameters must be measured and analyzed. Below are described examples of the proposed device for the preparation, processing and/or recycling of materials, in particular thermoplastic materials, from which information about these parameters can be obtained in-line by means of a physical method such as Raman or NIR spectroscopy.

Два примера устройства изображены на фиг. 1, 2, 3а, 3b, 4. Как видно на фиг. 1-4, устройство включает в себя описанный выше приемный бункер 1, т.е. режущий уплотнитель или Preconditioning Unit. Приемный бункер 1 содержит боковую стенку 2 и дно 3 и выполнен цилиндрическим. В качестве альтернативы этому приемный бункер 1 может быть выполнен также, в основном, коническим или иметь конический или цилиндрический участок стенки.Two example devices are shown in FIG. 1, 2, 3a, 3b, 4. As can be seen in Fig. 1-4, the device includes the above-described receiving hopper 1, i.e. cutting seal or Preconditioning Unit. The receiving hopper 1 contains a side wall 2 and a bottom 3 and is cylindrical. As an alternative to this, the receiving hopper 1 can also be substantially conical or have a conical or cylindrical wall section.

Приемный бункер 1 содержит далее перемешивающее и/или измельчающее устройство, расположенное вблизи дна 3. В примере на фиг. 1-4 приемный бункер 1 содержит в качестве перемешивающего и/или измельчающего устройства вращающийся вокруг вертикальной оси 9 вращения перемешивающий и/или измельчающий инструмент 4. Он служит для движения смеси и, при необходимости, также для нагрева, измельчения и/или размягчения обрабатываемого кускового или в виде частиц материала, причем при работе в приемном бункере 1 образуется смесительный сгусток.The receiving hopper 1 further contains a mixing and/or grinding device located near the bottom 3. In the example in FIG. 1-4, the receiving hopper 1 contains, as a mixing and/or grinding device, a mixing and/or grinding tool 4 rotating around a vertical axis 9 of rotation. It serves to move the mixture and, if necessary, also to heat, grind and/or soften the processed lump or in the form of particles of material, and during operation in the receiving hopper 1 a mixing clot is formed.

В приемном бункере 1 материал обычно кусковой или в виде частиц, например в виде размолотого материала или пленочных обрезков. При этом такие пленочные обрезки имеют толщину около 10 мкм, причем уже здесь могут иметь место отдельные полимерные слои в пленочной структуре до нескольких миллиметров. Пленочные обрезки можно представить себе при этом, скорее, как поверхностные образования. Оба других размера могут составлять от нескольких миллиметров до 30-500 мм. Однако они могут составлять также лишь несколько миллиметров. Размер определяется, в основном, предварительной обработкой.In the receiving hopper 1 the material is usually in lumps or particles, for example in the form of ground material or film scraps. Moreover, such film scraps have a thickness of about 10 microns, and here there can already be individual polymer layers in the film structure of up to several millimeters. In this case, film scraps can be imagined rather as surface formations. Both other sizes can range from a few millimeters to 30-500 mm. However, they can also be only a few millimeters. The size is determined mainly by pre-processing.

Размолотые материалы могут иметь размеры 30-50 мм. Часто возникают кубики или шарообразные или сферические образования. Однако могут использоваться также пыли или мелкие образования, такие как микрогранулят или гранулят.The ground materials can have dimensions of 30-50 mm. Cubes or spherical or spherical formations often appear. However, dusts or fine formations such as microgranulate or granules can also be used.

Важно, чтобы материалы выели себя аналогично текучей среде и поддерживались перемешивающим и/или измельчающим инструментом 4, имеющим окружную скорость 1-100 м/с, циркулирующими в виде сгустка. Окружная скорость перемешивающего или измельчающего инструмента 4 выбрана предпочтительно так, что кусковой или в виде частиц материал циркулирует радиально со скоростью 0,3-45 м/с и/или в вертикальном направлении – со скоростью 0,1-60 м/с.It is important that the materials behave like a fluid and are supported by the mixing and/or grinding tool 4, having a peripheral speed of 1-100 m/s, circulating in the form of a clot. The peripheral speed of the mixing or grinding tool 4 is preferably selected so that the lump or particulate material circulates radially at a speed of 0.3-45 m/s and/or in the vertical direction at a speed of 0.1-60 m/s.

При этом материал находится, в основном, в зоне 0-80% высоты приемного бункера 1. Снаружи на приемном бункере 1, т.е., например, на боковой стенке 2, материал имеет направление движение в направлении периферии и направление движения, которое ориентировано предпочтительно также вверх. Важно, что материал часто и регулярно заменяется на боковой стенке 2 или в находящейся там позиции измерения.In this case, the material is mainly in the zone 0-80% of the height of the receiving hopper 1. Outside on the receiving hopper 1, i.e., for example, on the side wall 2, the material has a direction of movement in the direction of the periphery and a direction of movement that is oriented preferably also up. It is important that the material is frequently and regularly replaced at the side wall 2 or at the measuring position located there.

Например, при переработке пленок или волокон материал имеет в приемном бункере 1 среднее время пребывания 10-15 мин. Материал циркулирует со скоростью примерно 15 м/с. В соответствии с этим мимо позиции измерения на боковой стенке 2 определенный сегмент объема будет проходить 40-200 раз. По этой причине возможны как длительные измерения, т.е. интеграция во время самого измерения, так и большое число измерений в очень короткое время, т.е. тогда при оценке могут применяться статистические методы, чтобы повысить информативность измерения, о чем подробнее говорится ниже.For example, when processing films or fibers, the material in receiving hopper 1 has an average residence time of 10-15 minutes. The material circulates at a speed of approximately 15 m/s. Accordingly, a certain volume segment will pass by the measuring position on the side wall 2 40-200 times. For this reason, both long-term measurements are possible, i.e. integration during the measurement itself, as well as a large number of measurements in a very short time, i.e. then statistical methods can be used in the assessment to increase the informativeness of the measurement, as discussed in more detail below.

На фиг. 1 в детали видно, что в боковой стенке 2 приемного бункера 1 для выгрузки, например в зоне высоты перемешивающего и/или измельчающего инструмента 4, выполнено отверстие 8. Через него предварительно обработанный пластик выгружается из приемного бункера 1. Если в приемном бункере 1 расположены несколько перемешивающих и/или измельчающих инструментов 4, то отверстие 8 может быть расположено в зоне самого нижнего, ближайшего к дну перемешивающего и/или измельчающего инструмента 4.In fig. 1, the detail shows that in the side wall 2 of the receiving hopper 1 for unloading, for example, in the height zone of the mixing and/or grinding tool 4, there is a hole 8. Through it, pre-processed plastic is unloaded from the receiving hopper 1. If there are several in the receiving hopper 1 mixing and/or grinding tools 4, then the hole 8 can be located in the area of the lowest, closest to the bottom of the mixing and/or grinding tool 4.

Транспортер, например экструдер 5, с вращающимся в корпусе 16, например пластифицирующим или агломерирующим, шнеком 6 захватывает выходящий из отверстия 8, предварительно обработанный материал. При этом корпус 16 транспортера, как на фиг. 1 и 2, может иметь на своей торцевой стороне или в боковой стенке питающее отверстие 80 для захватываемого шнеком 6 материала. Это питающее отверстие 80 сообщено с отверстием 8, через которое материал выходит из приемного бункера.A conveyor, for example an extruder 5, with a screw 6 rotating in a housing 16, for example a plasticizing or agglomerating screw, captures the pre-processed material coming out of the hole 8. In this case, the conveyor body 16, as in FIG. 1 and 2, may have on its end side or in the side wall a feed hole 80 for the material captured by the screw 6. This supply opening 80 is in communication with an opening 8 through which the material exits the receiving hopper.

Устройство содержит далее спектроскопическое и/или спектрометрическое измерительное устройство 10 для анализа движущегося кускового или в виде частиц материала, находящегося внутри приемного бункера 1, или для получения информации о соответственно измеренном материале, в частности количественных и/или качественных признаках соответствующего материала. При этом речь идет об измерительном устройстве 10, основанном на вышеописанном физическом методе исследования, например, энергетического спектра пробы с помощью излучения или волн.The device further comprises a spectroscopic and/or spectrometric measuring device 10 for analyzing the moving lump or particulate material located inside the receiving hopper 1, or for obtaining information about the correspondingly measured material, in particular quantitative and/or qualitative characteristics of the corresponding material. This is a measuring device 10 based on the physical method described above for studying, for example, the energy spectrum of a sample using radiation or waves.

Пример выполнения такого комбинированного с приемным бункером 1 спектроскопического и/или спектрометрического измерительного устройства 10 изображен на фиг. 1-4. Измерительное устройство 10 измеряет инлайн, т.е. в текущем режиме переработки, по меньшей мере, части движущегося внутри приемного бункера 1 кускового или в виде частиц материала.An example of such a spectroscopic and/or spectrometric measuring device 10 combined with the receiving hopper 1 is shown in FIG. 1-4. The measuring device 10 measures inline, i.e. in the current processing mode, at least part of the material moving inside the receiving hopper 1 is lumpy or in the form of particles.

Измерительное устройство 10 оказывает физическое воздействие, например испускает электромагнитное излучение, звук, электрические напряжения, или магнитные поля для возбуждения, по меньшей мере, части вращающегося кускового или в виде частиц материала. Это вызвано в изображенном примере источником 11 возбуждения, действующим или направленным внутрь приемного бункера 1. В качестве опции могут быть предусмотрены также несколько таких источников 11 возбуждения.The measuring device 10 exerts a physical effect, such as emitting electromagnetic radiation, sound, electrical voltages, or magnetic fields to excite at least a portion of the rotating lump or particulate material. This is caused in the illustrated example by an excitation source 11 acting or directed into the receiving hopper 1. As an option, several such excitation sources 11 can also be provided.

В изображенном примере источник 11 возбуждения испускает электромагнитное излучение для возбуждения материала. Возникающие как реакция на воздействие измерительные сигналы, например характеристические спектры рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения, детектируются измерительным устройством 10. Для этого оно содержит по меньшей мере один детектор 12 для регистрации возникающих как реакция на воздействие измерительных сигналов, в частности характеристических спектров рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения. В примере на фиг. 1-4 речь идет у детектора 12 о спектроскопе.In the illustrated example, the excitation source 11 emits electromagnetic radiation to excite the material. The measuring signals arising as a reaction to the influence, for example, the characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material, are detected by the measuring device 10. For this purpose, it contains at least one detector 12 for recording the measuring signals arising as a reaction to the influence, in particular the characteristic spectra of the scattered on the measured material. material of electromagnetic radiation. In the example in FIG. 1-4 the detector 12 is talking about a spectroscope.

На фиг. 1, 2 изображена конструктивная связь рамановского спектрометра в качестве измерительного устройства 10 с приемным бункером 1 или блоком предварительной обработки PCU. При этом сбоку к приемному бункеру 1 присоединен рамановский зонд в качестве измерительной головки 24 с линзовой системой 22 на высоте ниже обычного уровня материала или уровня наполнения подвижных в приемном бункере 1 частиц. Как видно на фиг. 1, 2, в измерительной головке 24 комбинированы световой выход для испускаемого источником 11 возбуждения света и детектирующий вход детектора 12 для рассеянного света из приемного бункера 1.In fig. 1, 2 show the structural connection of the Raman spectrometer as a measuring device 10 with the receiving hopper 1 or the pre-processing unit PCU. In this case, a Raman probe is attached to the side of the receiving hopper 1 as a measuring head 24 with a lens system 22 at a height below the usual level of material or the filling level of particles moving in the receiving hopper 1. As can be seen in FIG. 1, 2, the measuring head 24 combines a light output for the light emitted by the excitation source 11 and a detection input of the detector 12 for scattered light from the receiving hopper 1.

Однако путь луча, испускаемого источником 11 возбуждения, в направлении внутреннего пространства приемного бункера 1 и путь луча рассеянного света из приемного бункера 1 в направлении детектора 12 могут быть реализованы также отдельной друг от друга. Возможно также, чтобы детектор 12 был интегрирован в измерительную головку 24. В этом случае может осуществляться охлаждение измерительной головки 24.However, the path of the beam emitted by the excitation source 11 towards the interior of the receiving hopper 1 and the path of the scattered light beam from the receiving hopper 1 towards the detector 12 can also be realized separately from each other. It is also possible for the detector 12 to be integrated into the measuring head 24. In this case, the measuring head 24 can be cooled.

В качестве альтернативы для спектроскопического и/или спектрометрического анализа материала в приемном бункере 1 измерительное устройство 10 может содержать также детектор 12 для атомной или молекулярной спектроскопии, в частности устройство для рамановской, БИК-, УФ/ВИД-, флуоресцентной и/или абсорбционной спектроскопии.As an alternative for spectroscopic and/or spectrometric analysis of the material in the receiving hopper 1, the measuring device 10 may also comprise a detector 12 for atomic or molecular spectroscopy, in particular a device for Raman, NIR, UV/Vis, fluorescence and/or absorption spectroscopy.

В примере на фиг. 1-4 измерительное устройство 10 содержит далее блок 40 обработки и управления, находящийся в обмене данными с измерительным устройством 10, конкретно с источником 11 возбуждения и детектором 12. Блок 40 управляет, с одной стороны, измерительным устройством 10 для физического воздействия, в частности для испускания электромагнитного излучения. С другой стороны, блок 40 управляет измерительным устройством 10 для того, чтобы детектировать возникающие измерительные сигналы, в частности характеристические спектры рассеянного электромагнитного излучения, и предоставлять в распоряжение полученные таким образом измеренные значения.In the example in FIG. 1-4, the measuring device 10 further comprises a processing and control unit 40, which is in data exchange with the measuring device 10, specifically with the excitation source 11 and the detector 12. The unit 40 controls, on the one hand, the measuring device 10 for physical action, in particular for emission of electromagnetic radiation. On the other hand, the unit 40 controls the measuring device 10 in order to detect the resulting measuring signals, in particular the characteristic spectra of scattered electromagnetic radiation, and make available the measured values thus obtained.

Как схематично и подробно изображено на фиг. 1, 2, источник 11 возбуждения, детектор 12 и блок 40 обработки и управления привязаны к приемному бункеру 1 без вибраций через волоконно-оптические системы и/или световоды 14. В качестве альтернативы источник 11 возбуждения, детектор 12 и блок 40 обработки и управления могут быть расположены также физически отстоящими от приемного бункера 1 или, например, посредством удерживающих устройств на нем.As shown schematically and in detail in FIG. 1, 2, the excitation source 11, the detector 12 and the processing and control unit 40 are linked to the receiving hopper 1 without vibrations through fiber optic systems and/or light guides 14. Alternatively, the excitation source 11, the detector 12 and the processing and control unit 40 can also be located physically distant from the receiving hopper 1 or, for example, by means of holding devices on it.

Если в качестве источника 11 возбуждения используется, например, лазер, то предпочтительно, как в примере на фиг. 1, 2, отсоединить детектор 12 от приемного бункера 1 посредством волоконной оптики. Если для лазера или источника 11 возбуждения и детектора 12 волоконная оптика использоваться не должна (система со свободным лучом), то за счет расположения на расстоянии должна достигаться свободная от вибраций привязка сенсорики.If, for example, a laser is used as the excitation source 11, then it is preferable, as in the example in FIG. 1, 2, disconnect the detector 12 from the receiving hopper 1 via fiber optics. If fiber optics are not to be used for the laser or excitation source 11 and detector 12 (free-beam system), then vibration-free sensor coupling must be achieved by positioning at a distance.

При использовании волоконной оптики облегчается отвязывание блока 40 обработки и управления и сенсорики или детектора 12 от приемного бункера 1, который подвержен колебаниям температуры, вибрациям и т.д. В данном примере волоконная оптика выбрана при этом так, что она имеет длину менее 100 м, например, менее 30-50 м, предпочтительно менее 15 м, чтобы минимизировать соответствующее затухание сигналов, что приводит предпочтительно также к экономии расходов, т.к. требуется меньшая мощность лазера и улучшается отношение сигнал/шум.When using fiber optics, it is easier to decouple the processing and control unit 40 and sensors or detector 12 from the receiving hopper 1, which is subject to temperature fluctuations, vibrations, etc. In this example, the fiber optics are chosen such that they have a length of less than 100 m, for example less than 30-50 m, preferably less than 15 m, in order to minimize the corresponding signal attenuation, which advantageously also leads to cost savings, since Less laser power is required and the signal-to-noise ratio is improved.

Оптические элементы и отображающие системы защищены от воздействий окружающей среды, таких как пыль, влага, температура, сублиматы и т.д., предпочтительно подходящими мерами, такими как обдув, сухой воздух, обдув NO2 и т.д.Optical elements and imaging systems are protected from environmental influences such as dust, moisture, temperature, sublimates, etc., preferably by suitable measures such as air blowing, dry air, NO 2 blowing, etc.

В приемном бункере 1 расположено по меньшей мере одноизмерительное отверстие 20, через которое обеспечивается измерение материалов внутри приемного бункера 1. Как подробно видно на фиг. 1, 2, оно находится в боковой стенке 2 приемного бункера 1. Через измерительное отверстие 20 передаваемое источником 11 возбуждения физическое воздействие, в данном примере испускаемое электромагнитное излучение, действует на материал внутри приемного бункера 1.In the receiving hopper 1 there is at least a single-measurement opening 20 through which the materials inside the receiving hopper 1 are measured. As can be seen in detail in FIG. 1, 2, it is located in the side wall 2 of the receiving hopper 1. Through the measuring hole 20, a physical effect transmitted by the excitation source 11, in this example, emitted electromagnetic radiation, acts on the material inside the receiving hopper 1.

Измерительное отверстие 20 может иметь диаметр 0,5-100 мм и закрыто окошком 21 из проницаемого для физического воздействия, например электромагнитного излучения, материала, например сапфирового стекла. Такое окошко 21 вызывает эффективное отделение между сенсорикой, т.е. измерительным устройством 10, и измеряемым материалом.The measuring hole 20 can have a diameter of 0.5-100 mm and is closed by a window 21 made of a material permeable to physical influence, such as electromagnetic radiation, such as sapphire glass. Such a window 21 causes an effective separation between the sensory elements, i.e. measuring device 10, and the material being measured.

В примере на фиг. 1-4 измерительное отверстие 20 расположено в боковой стенке 2 приемного бункера 1 в зоне нижней трети его высоты. В качестве альтернативы этому измерительное отверстие 20 может быть расположено также в зоне высоты самого нижнего, ближайшего к дну перемешивающего и/или измельчающего инструмента 4, в частности немного выше или ниже него, предпочтительно вне кратчайшего расстояния между крайней точкой перемешивающего и/или измельчающего инструмента 4 и боковой стенкой 2.In the example in FIG. 1-4, the measuring hole 20 is located in the side wall 2 of the receiving hopper 1 in the area of the lower third of its height. As an alternative to this, the measuring hole 20 can also be located in the height zone of the lowest mixing and/or grinding tool 4 closest to the bottom, in particular slightly above or below it, preferably outside the shortest distance between the extreme point of the mixing and/or grinding tool 4 and side wall 2.

Предпочтительная позиция монтажа измерительного устройства 10 – это сбоку на приемном бункере 1, т.к. в этой позиции могут быть реализованы кратчайшие расстояния до измеряемого материала. Расстояние между возбуждающей системой, т.е. источником 11 возбуждения, например лазером или источником БИК-излучения, и измеряющей системой, т.е. детектором 12, и измеряемым материалом должно быть предпочтительно минимально возможным. Таким образом, предпочтительно, с одной стороны, источник 11 возбуждения, т.е. источники света, могут поддерживаться небольших габаритов, тогда как в то же время обеспечивается хороший измерительный сигнал, т.к. интенсивность света уменьшается с 1/r2, где r – расстояние между детектором 12 и измеряемым материалом.The preferred mounting position of the measuring device 10 is on the side of the receiving hopper 1, because in this position the shortest distances to the measured material can be realized. The distance between the exciting system, i.e. an excitation source 11, for example a laser or a NIR radiation source, and a measuring system, i.e. detector 12, and the material being measured should preferably be as small as possible. Thus, it is preferable, on the one hand, the excitation source 11, i.e. light sources can be kept small in size, while at the same time providing a good measuring signal, because the light intensity decreases with 1/r 2 , where r is the distance between the detector 12 and the material being measured.

При боковом монтаже на приемном бункере 1 выбирается предпочтительно та позиция, в которой плотность материала и давление на боковую стенку 2 наибольшие.When mounting sideways on the receiving hopper 1, the position in which the density of the material and the pressure on the side wall 2 is greatest is preferably selected.

Ниже описан пример способа подготовки, обработки и/или рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов, с помощью расположенного на приемном бункере 1, т.е. режущем уплотнителе или PCU, измерительного устройства 10, например рамановского спектрометра.Below is described an example of a method for preparing, processing and/or recycling materials, in particular thermoplastic materials, using a hopper located on the receiving hopper 1, i.e. cutting seal or PCU, measuring device 10, such as a Raman spectrometer.

Измеряемый материал должен проходить мимо сенсорики измерительного устройства 10 с достаточной частотой, причем материал должен проходит точку 23 фокуса источника 11 возбуждения. Для фокусирования электромагнитного излучения источника 11 возбуждения на точку 23 фокуса предусмотрена линза или линзовая система 22. При этом точка 23 фокуса лежит на или непосредственно за окошком 21, предпочтительно на расстоянии максимум 10 см за ним. Чем выше в этой точке 23 фокуса давление прижима, которое вращающийся материал оказывает на приемный бункер 1 или на его боковую стенку 2, особенно у материалов с малой насыпной плотностью, тем выше интенсивность измерительного сигнала, т.к. материал лежит в точке 23 фокуса.The measured material must pass by the sensors of the measuring device 10 with sufficient frequency, and the material must pass the focal point 23 of the excitation source 11. A lens or lens system 22 is provided to focus the electromagnetic radiation of the excitation source 11 onto a focal point 23. The focal point 23 lies on or directly behind the window 21, preferably at a distance of a maximum of 10 cm behind it. The higher at this focus point 23 the clamping pressure that the rotating material exerts on the receiving hopper 1 or on its side wall 2, especially for materials with low bulk density, the higher the intensity of the measuring signal, because the material lies at focus point 23.

Если бы точка 23 фокуса лежала дальше сзади, т.е. дальше внутри приемного бункера 1 или в материале, то эффекты рассеяния и уменьшенная интенсивность негативно влияли бы на сигнал и соответственно уменьшали отношение сигнал/шум. По этой причине боковой монтаж в приемном бункере 1 предпочтителен предпочтительно в его нижней части, как описано выше.If the focus point 23 lay further back, i.e. further inside the receiving hopper 1 or in the material, then scattering effects and reduced intensity would negatively affect the signal and accordingly reduce the signal-to-noise ratio. For this reason, side mounting in the receiving hopper 1 is preferable, preferably in its lower part, as described above.

Предпочтительно, если способ проводится в приемном бункере 1 так, что уровень частиц материала или образовавшегося в результате движения смесительного сгустка в приемном бункере 1 поддерживается так, что он лежит всегда выше источника 11 возбуждения или источника света.Preferably, the method is carried out in the receiving hopper 1 so that the level of the material particles or the resulting mixing clot in the receiving hopper 1 is maintained so that it always lies above the excitation source 11 or the light source.

Таким образом, в предложенном устройстве материал в производственных условиях всегда покрывает окошко 21. Это покрытие служит также для экранирования постороннего света в частотном диапазоне 50-1008 нм, в частности 785±215 нм, в котором лежат измерительные частоты. При этом речь идет о 785+215 нм для стоксова диапазона, а 785-215 нм – для антистоксова диапазона (фиг. 5). У эффекта Рамана происходит как энергоперенос с фотона (стоксово рассеяние) на молекулу, так и с молекулы на фотон (антистоксово рассеяние). Оба переноса могут оцениваться по отдельности или/и в соотношении между собой. Далее у предпочтительно всегда покрытой измерительной головки 24/окошка 21 в течение времени измерения предпочтительно достигается хорошая стабильность измерительного сигнала. В качестве опции возможен также диапазон ± 245 мм (фиг. 6).Thus, in the proposed device, the material always covers the window 21 under production conditions. This coating also serves to shield extraneous light in the frequency range 50-1008 nm, in particular 785 ± 215 nm, in which the measuring frequencies lie. In this case, we are talking about 785+215 nm for the Stokes range, and 785-215 nm for the anti-Stokes range (Fig. 5). The Raman effect involves both energy transfer from a photon (Stokes scattering) to a molecule and from a molecule to a photon (anti-Stokes scattering). Both transfers can be assessed separately and/or in relation to each other. Furthermore, with the preferably always covered measuring head 24/window 21, good stability of the measuring signal is preferably achieved during the measuring time. A range of ± 245 mm is also available as an option (Fig. 6).

Как уже упомянуто выше, окошко в примере на фиг. 1-4 выполнено предпочтительно из сапфирового стекла, чтобы обеспечить прохождение релевантных частотных спектров в диапазоне 570-1008 нм, в частности 785±215 нм. Чтобы покрыть применение в диапазоне длин волн 785 нм, должен пропускаться, по меньшей мере, диапазон между 931 нм (стоксов) и 678 нм (антистоксов).As mentioned above, the window in the example in FIG. 1-4 is preferably made of sapphire glass to ensure the passage of relevant frequency spectra in the range 570-1008 nm, in particular 785 ± 215 nm. To cover applications in the 785 nm wavelength range, at least the range between 931 nm (Stokes) and 678 nm (anti-Stokes) must be passed.

В данном примере поверхности окошка 221 ровные и ориентированы параллельно друг другу. В качестве опции обращенная к приемному бункеру 1 внутренняя поверхность окошка 21 выполнена вогнутой в соответствии с радиусом приемного бункера 1, а обращенная от него внешняя поверхность окошка 21 – вогнутой параллельно внутренней поверхности.In this example, the surfaces of the window 221 are smooth and oriented parallel to each other. As an option, the inner surface of the window 21 facing the receiving hopper 1 is made concave in accordance with the radius of the receiving hopper 1, and the outer surface of the window 21 facing away from it is concave parallel to the inner surface.

Как уже упомянуто выше, источник 11 возбуждения может быть в данном примере лазером с диапазоном длин волн 100-1400 нм, а в области ИФ-, видимого и/или УФ-света, например с диапазоном длин волн 780±250 нм. Другие возможные используемые лазеры могут покрывать диапазон длин волн 532±215 нм, 638±215 нм, 820±215 нм и/или 1064±215 нм.As already mentioned above, the excitation source 11 can be in this example a laser with a wavelength range of 100-1400 nm, and in the region of infrared, visible and/or UV light, for example with a wavelength range of 780±250 nm. Other possible lasers used may cover the wavelength range 532±215 nm, 638±215 nm, 820±215 nm and/or 1064±215 nm.

Мощность лазера лежит, например, в диапазоне 15 мВт - 5 Вт, причем предпочтителен диапазон 100-500 мВт. Использование лазеров с высокой плотностью энергии предпочтительно возможно, т.к. материал постоянно заменяется и за счет этого не происходит никакого изменения измеряемого материала. Особая необходимость в высокой плотности энергии может потребоваться, например, в случае полимеров очень темной окраски.The laser power lies, for example, in the range 15 mW - 5 W, with the range 100-500 mW being preferred. The use of lasers with high energy density is preferably possible because the material is constantly replaced and due to this there is no change in the measured material. A special need for high energy density may be required, for example, in the case of very dark colored polymers.

Далее следует обратить внимание на отношение мощности лазера к времени интеграции. Оно лежит предпочтительно в диапазоне 5-5000 мВт/с, в частности 15-1000 мВт/с.Next, you should pay attention to the ratio of laser power to integration time. It lies preferably in the range 5-5000 mW/s, in particular 15-1000 mW/s.

Рекомендуется охлаждать расположенную на измерительном отверстии 20 или на окошке 21 измерительную головку 24 измерительного устройства 10 с линзовой системой 22, чтобы температура длительное время оставалась ниже 90°С, лучше ниже 60°С. При этом в качестве охлаждающей среды могут использоваться газы или жидкости, однако может использоваться также элемент Пельтье.It is recommended to cool the measuring head 24 of the measuring device 10 with the lens system 22, located on the measuring hole 20 or on the window 21, so that the temperature remains below 90°C for a long time, preferably below 60°C. In this case, gases or liquids can be used as a cooling medium, but a Peltier element can also be used.

При использовании БИК действуют предпочтительно также описанные выше условия. В этом случае окошко может состоять, однако, из кварцевого стекла, чтобы пропускались релевантные частотные спектры в диапазоне 760-2500 нм для БИК.When using NIR, the conditions described above also preferably apply. In this case, the window may, however, consist of quartz glass, so that the relevant frequency spectra in the range 760-2500 nm for NIR are transmitted.

При одновременном монтаже измерительных устройств 10 на основе рамановской или БИК-спектроскопии следует предпочесть оптоволоконные системы, чтобы поддерживать монтаж простым. Оптоволоконные системы требуют непосредственно перед окошком 21 минимум места. При этом возможно подключение обоих измерительных устройств 10 через одно окошко 21, а также через разные окошки 21. Оказалось целесообразным, если окошки 21 расположены в значительной степени на одной высоте в направлении периферии. Следует стремиться к локальной близости, однако это необязательно.When simultaneously mounting Raman or NIR spectroscopy-based measurement devices 10, fiber optic systems should be preferred to keep installation simple. Fiber optic systems require a minimum of 21 spaces directly in front of the window. In this case, it is possible to connect both measuring devices 10 through one window 21, as well as through different windows 21. It has proven expedient if the windows 21 are located at substantially the same height in the peripheral direction. Local proximity should be sought, but is not necessary.

Диапазон объема материала, который может быть исследован, определяется площадью сечения измерительного пятна 0,1-5 мм, в частности 1-3 мм, и глубиной проникновения в материал 0,3-30 мкм, в частности 8-15 мкм. Глубина проникновения, которая на практике приводит к хорошим измеренным значениям, лежит в диапазоне 8-15 мкм. Площадь сечения измерительного пятна составляет в данном примере 1-3 мм, так что может быть исследован объем около 0,00015 мм3. По этой причине частота измерения или частое прохождение измеряемого материала мимо окошка 21, чтобы достичь репрезентативных результатов измерения.The range of volume of material that can be examined is determined by the cross-sectional area of the measuring spot of 0.1-5 mm, in particular 1-3 mm, and the depth of penetration into the material of 0.3-30 μm, in particular 8-15 μm. The penetration depth, which in practice leads to good measured values, lies in the range of 8-15 µm. The cross-sectional area of the measuring spot in this example is 1-3 mm, so that a volume of about 0.00015 mm 3 can be examined. For this reason, the measurement frequency or frequent passage of the measured material past the window 21 in order to achieve representative measurement results.

За счет того, что материал перед окошком 21 или в точке 23 фокуса при работе часто и регулярно заменяется, и за счет согласованной частоты измерений или за счет соответствующей продолжительности измерений достигается предельно высокая точность.Due to the fact that the material in front of the window 21 or at the focus point 23 is frequently and regularly replaced during operation, and due to the agreed frequency of measurements or due to the corresponding measurement duration, extremely high accuracy is achieved.

Блок 40 обработки и управления выводит на основе полученных измеренных данных информацию о соответственно измеренном материале, в частности количественных и/или качественных параметрах соответствующего материала, и предоставляет ее в распоряжение. Например, блок 40 может спектрометрически и/или спектроскопически анализировать возникающие как реакция на воздействие измерительные сигналы, в частности характеристические спектры рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения.The processing and control unit 40 outputs, on the basis of the obtained measured data, information about the respective measured material, in particular the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material, and makes it available. For example, unit 40 can spectrometrically and/or spectroscopically analyze the measuring signals that arise as a reaction to the influence, in particular the characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material.

Осуществление способа и оценкаImplementation of the method and evaluation

Как уже сказано, движущийся внутри приемного бункера 1 кусковой или в виде частиц материал инлайн анализируется или измеряется спектроскопически и/или спектрометрически, а полученные таким образом измеренные значения привлекаются для получения информации о соответственно измеренном материале, в частности количественных и/или качественных параметрах соответствующего материала. В данном примере возникающие как реакция на электромагнитное излучение измерительные сигналы предпочтительно спектрометрически детектируются и оцениваются в виде характеристических спектров рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения.As has already been said, the inline lumpy or particulate material moving inside the receiving hopper 1 is analyzed or measured spectroscopically and/or spectrometrically, and the measured values thus obtained are used to obtain information about the respective measured material, in particular the quantitative and/or qualitative parameters of the respective material . In this example, the measurement signals generated in response to electromagnetic radiation are preferably detected spectrometrically and evaluated in the form of characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material.

Оценка полученных таким образом результатов измерения или спектров осуществляется блоком 40 обработки и управления и происходит предпочтительно следующим образом.The evaluation of the measurement results or spectra obtained in this way is carried out by the processing and control unit 40 and preferably occurs as follows.

За счет частого прохождения частиц материала в состоянии от твердого до частично размягченного мимо позиции измерения или точки 23 фокуса можно использовать длительное время измерения, которое позволяет использовать, например, лазеры малой мощности 20-200 мВт, тогда как информативность результатов измерения остается достаточно точной.Due to the frequent passage of material particles in a state ranging from hard to partially softened past the measuring position or focal point 23, long measuring times can be used, which allows the use, for example, of low-power lasers of 20-200 mW, while the information content of the measurement results remains quite accurate.

Блок 40 обработки и управления управляет в этом случае измерительным устройством 10 или источником 11 возбуждения таким образом, что оно/он непрерывно передает физическое воздействие, например создаваемое лазером электромагнитное излучение, в течение заданного отрезка времени, например от менее чем одной секунды до нескольких секунд или одной минуты или более. Затем блок 40 обработки и управления рассчитывает для соответствующего отрезка времени отдельную общую информацию о соответственно измеренном материале, т.е. всех частицах материала, которые в этот отрезок времени прошли мимо измерительного отверстия 20 или окошка 21 и были зарегистрированы детектором 12. Так, например, можно составить отдельный суммарный спектр для всех этих частиц материала.The processing and control unit 40 in this case controls the measuring device 10 or the excitation source 11 in such a way that it continuously transmits a physical effect, for example electromagnetic radiation generated by a laser, for a predetermined period of time, for example from less than one second to several seconds or one minute or more. The processing and control unit 40 then calculates for the corresponding time interval individual general information about the correspondingly measured material, i.e. all particles of material that during this period of time passed by the measuring hole 20 or window 21 and were recorded by detector 12. For example, it is possible to compile a separate total spectrum for all these particles of material.

В качестве альтернативы этому блок 40 обработки и управления может управлять измерительным устройством 10 или источником 11 возбуждения таким образом, что оно/он повторно передает физическое воздействие, например испускаемое лазером электромагнитное излучение, в заданные, многочисленные, моменты времени. Таким образом, при каждом воздействии соответствующая одна частица вращающегося в приемном бункере 1 материала возбуждается и рассеивает излучение, детектируемое детектором 12. Затем блок 40 обработки и управления может рассчитать среднее значение информации о соответственно измеренном материале на основе выбранных или всех измеренных значений, выявленных в эти моменты времени измерительным устройством 10, в частности детектором 12, для отдельных частиц, и предоставить в распоряжение. Это значит, что среднее значение формируется из большого числа спектров отдельных частиц.As an alternative to this, the processing and control unit 40 can control the measuring device 10 or the excitation source 11 in such a way that it repeatedly transmits a physical effect, for example electromagnetic radiation emitted by a laser, at predetermined multiple times. Thus, with each impact, the corresponding one particle of the material rotating in the receiving hopper 1 is excited and scatters the radiation detected by the detector 12. The processing and control unit 40 can then calculate the average value of the information about the correspondingly measured material based on selected or all measured values detected at these moments of time by the measuring device 10, in particular the detector 12, for individual particles, and make available. This means that the average value is formed from a large number of spectra of individual particles.

Если из-за измеряемых материалов требуются высокие/повышенные мощности лазера, то прохождение измеряемого материала мимо точки 23 фокуса предотвращает влияние высокой плотности энергии лазера на измеряемый материал. Методически неизвестный материал возбуждается с более высокой плотностью энергии, а блок 40 обработки и управления опционально снижает мощность лазера до тех пор, пока детектор 12 не будет находиться в своем линейном диапазоне. В статическом измерительном процессе этот автоматический измерительный процесс не удалось бы применить, т.к. проба или материал сгорел бы или расплавился.If high/increased laser powers are required due to the materials being measured, then passing the measured material past the focal point 23 prevents the high laser energy density from affecting the material being measured. The methodically unknown material is excited at a higher energy density, and the processing and control unit 40 optionally reduces the laser power until the detector 12 is in its linear range. In a static measuring process, this automatic measuring process could not be applied, because the sample or material would burn or melt.

Поскольку в приемном бункере 1, т.е. в режущем уплотнителе или блоке предварительной обработки, обычно происходит изменение температуры обрабатываемого материала, предложенное устройство может содержать, при необходимости, также устройство 30 измерения температуры, перед блоком 40 обработки и управления.Since in the receiving bin there is 1, i.e. in the cutting compactor or pre-processing unit, there is usually a change in the temperature of the processed material, the proposed device may, if necessary, also contain a temperature measuring device 30, in front of the processing and control unit 40.

В обычном режиме работы приемного бункера 1 в любом случае происходит изменение температуры материала: материал при комнатной температуре подается или загружается сверху в приемный бункер 1, а затем нагревается, например, за счет движения перемешивающих и/или измельчающих инструментов 4 или за счет трения. Материал становится горячим, размягчается, однако остается все еще в виде частиц или кусковым и не плавится.In the normal operating mode of the receiving hopper 1, in any case, a change in the temperature of the material occurs: the material at room temperature is fed or loaded from above into the receiving hopper 1, and then heated, for example, due to the movement of the mixing and/or grinding tools 4 or due to friction. The material becomes hot and softens, but still remains in the form of particles or lumps and does not melt.

Однако это изменение температуры приводит к изменению записанных измерительным устройством 10 или детектором 12 спектров за счет структурного изменения полимеров на этом этапе процесса. Поэтому предпочтительно, если при оценке осуществляется соответствующая корректировка, особенно когда соответственно зарегистрированный спектр должен быть согласован с имеющимися базами данных спектров.However, this change in temperature leads to a change in the spectra recorded by the measuring device 10 or detector 12 due to the structural change of the polymers at this stage of the process. It is therefore preferable if appropriate adjustments are made in the evaluation, especially when the correspondingly recorded spectrum must be matched to existing spectrum databases.

Такое опциональное устройство 30 измерения температуры измеряет температуру внутри приемного бункера 1 и/или температуру материала и передает ее на блок 40 обработки и управления. При этом, например, с помощью температурного щупа, входящего в краевой слой материала, температура материала регистрируется и используется в качестве заданной величины для корректировки спектров. В качестве альтернативы в качестве значения может быть привлечена также температура приемного бункера 1. На приемном бункере 1 может быть размещен также дополнительный тепловой измерительный прибор, например оптический, для регистрации температуры. В этой связи особенно предпочтительным является место монтажа устройства 30 измерения температуры в локальной близости к закрывающему измерительное отверстие 20 окошку 21 или измерительной головке 24 измерительного устройства 10. Устройство 30 измерения температуры может быть расположено в приемном бункере 1, например, на той же высоте в частности в той же позиции, что и по меньшей мере одно измерительное отверстие 20.This optional temperature measuring device 30 measures the temperature inside the receiving hopper 1 and/or the temperature of the material and transmits it to the processing and control unit 40. In this case, for example, using a temperature probe inserted into the edge layer of the material, the temperature of the material is recorded and used as a set value for correcting the spectra. Alternatively, the temperature of the receiving hopper 1 can also be used as a value. An additional thermal measuring device, for example an optical one, can also be placed on the receiving hopper 1 to record the temperature. In this regard, it is particularly preferable to install the temperature measuring device 30 in local proximity to the window 21 closing the measuring opening 20 or the measuring head 24 of the measuring device 10. The temperature measuring device 30 can be located in the receiving hopper 1, for example, at the same height, in particular in the same position as at least one measuring hole 20.

Блок 40 обработки и управления привлекает полученные устройством 30 измерения температуры измеренные значения для корректировки влияния температуры на полученную для соответственно измеренного материала информацию, в частности зависимых от температуры характеристических спектров рассеянного на измеренном материале электромагнитного излучения и предоставляет в распоряжение скорректированную таким образом информацию, в частности спектры.The processing and control unit 40 uses the measured values obtained by the temperature measuring device 30 to correct the influence of temperature on the information obtained for the correspondingly measured material, in particular the temperature-dependent characteristic spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material, and makes available the thus corrected information, in particular the spectra .

Полученная таким образом информация включается в оценку и служит индикацией температурной корректировки спектров. Так, например, измеряется температура материала в приемном бункере 1 и передается на блок 40 обработки и управления. Там измеренная фактическая температура привлекается для корректировки спектров, например до эталонной температуры, чтобы обеспечить простое сравнение с хранящимися в памяти эталонными спектрами. Например, корректируется обусловленный температурой сдвиг спектров к более высоким интенсивностям.The information obtained in this way is included in the assessment and serves as an indication of the temperature adjustment of the spectra. For example, the temperature of the material in the receiving hopper 1 is measured and transmitted to the processing and control unit 40. There, the measured actual temperature is used to correct the spectra, for example to a reference temperature, to allow easy comparison with stored reference spectra. For example, the temperature-induced shift of spectra to higher intensities is corrected.

Для особенно простой оценки информации, полученной для измеренного материала, такой как спектры, блок 40 обработки и управления может содержать память, в которой хранится эталонная информация, например количественные и/или качественные эталонные параметры или эталонные спектры. Блок 40 обработки и управления может тогда сравнивать полученную для соответственно измеренного материала информацию, такую как спектры, с эталонной информацией, например эталонными спектрами, и определять отклонение от эталонной информации или эталонных спектров. Это полученное отклонение может быть затем направлено, например, на блок управления процессом и/или блок отображения.For particularly simple evaluation of information obtained for measured material, such as spectra, the processing and control unit 40 may include a memory in which reference information, such as quantitative and/or qualitative reference parameters or reference spectra, is stored. The processing and control unit 40 can then compare the information obtained for the correspondingly measured material, such as spectra, with reference information, such as reference spectra, and determine the deviation from the reference information or reference spectra. This resulting deviation can then be sent, for example, to a process control unit and/or a display unit.

Блок 40 обработки и управления может опционально взаимодействовать также или обмениваться данными с блоком 50 управления процессом. Такой блок управления процессом может использовать, например, переданные блоком 40 обработки и управления данные, т.е. информацию о соответственно измеренном материале, такую как количественные и/или качественные параметры соответствующего материала, для контроля и/или управления ведением процесса в приемном бункере 1 и/или последующей технологической цепочкой.The processing and control unit 40 can optionally also interact or exchange data with the process control unit 50. Such a process control unit can, for example, use data transmitted by the processing and control unit 40, i.e. information about the correspondingly measured material, such as quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material, for monitoring and/or managing the process in the receiving hopper 1 and/or the subsequent process chain.

Такой блок 50 управления процессом может, например, на основе переданных блоком 40 обработки и управления данных осуществлятьSuch a process control unit 50 can, for example, based on the data transmitted by the processing and control unit 40, carry out

- дозирование наполнителей в приемный бункер 1 и/или- dosing of fillers into receiving hopper 1 and/or

- подачу материалов, таких как полимеры, наполнители и т.д., в приемный бункер 1 и/или в присоединенное к нему устройство выгрузки и/или- supply of materials, such as polymers, fillers, etc., into the receiving hopper 1 and/or into the unloading device connected to it and/or

- выгружать обработанные материалы, в частности гранулы, из приемного бункера 1 посредством присоединенного к нему устройства выгрузки, такого как транспортер. Ниже об этом говорится более подробно.- unload processed materials, in particular granules, from the receiving hopper 1 by means of an unloading device connected to it, such as a conveyor. This is discussed in more detail below.

Примеры примененияApplication examples

Пример 1Example 1

Ниже описан первый пример применения способа и устройства для подготовки, обработки и/или рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов.Below, a first example of the application of the method and apparatus for the preparation, processing and/or recycling of materials, in particular thermoplastic materials, is described.

При производстве гигиенических изделий, таких как подгузники, повязки и т.д., применяются различные полимеры с разной вязкостью и степенью наполнения наполнителями, например СаСО3. При этом доля нетканого материала в гигиенических изделиях состоит большей частью из ненаполненного ПП, а пленка – из наполненного СаСО3 ПНД. Образующиеся при производстве высечные и пленочные остатки содержат поэтому разную долю полимера и разную степень наполнения.In the production of hygiene products, such as diapers, bandages, etc., various polymers with different viscosities and degrees of filling with fillers, for example CaCO 3 , are used. At the same time, the share of nonwoven material in hygiene products consists mostly of unfilled PP, and the film is filled with CaCO 3 HDPE. The die-cut and film residues generated during production therefore contain different proportions of polymer and different degrees of filling.

Чтобы получить из этих исходных материалов материал постоянного качества, обязательно должно быть известно количество разных компонентов наполнителя и/или полимера. На этапе компаундирования за счет добавления полимера, добавок и наполнителя можно установить определенную смесь для конечного продукта, если поступающие компоненты абсолютно известны. Благодаря этому соответственно повышается гибкость. Измерение до и для контроля после этапа компаундирования управляет долями подаваемых компонентов, гарантирует, тем самым, определенные свойства и минимизирует производственные издержки.In order to obtain a material of constant quality from these starting materials, the quantities of the different filler and/or polymer components must be known. During the compounding stage, the addition of polymer, additives and filler can establish a specific mixture for the final product if the incoming components are absolutely known. This results in a corresponding increase in flexibility. Measurement before and for control after the compounding step controls the proportions of the supplied components, thereby guaranteeing certain properties and minimizing production costs.

Опытная конструкцияExperimental design

При проведении этого опыта машина INTAREMA 1108TVEplus, содержащая измерительное устройство 10 с детектором 12 для рамановской спектроскопии и приемный бункер 1, т.е. режущий уплотнитель или блок предварительной обработки, загружалась отходами производства гигиенической пленки. Этот материал имеет вид кусковых пленочных отрезков. В таблице 1 объединены опытные данные.When carrying out this experiment, an INTAREMA 1108TVEplus machine containing a measuring device 10 with a detector 12 for Raman spectroscopy and a receiving hopper 1, i.e. cutting compactor or pre-treatment unit was loaded with waste from the production of sanitary film. This material has the form of lumpy film pieces. Table 1 summarizes the experimental data.

Таблица 1. Опытные данные примера примененияTable 1. Experienced data of application example

Мате-риалMaterial МашинаCar Темпе-ратура PCUPCU temperature Мощ-ность PCUPCU power Частота вращения инст-рументаTool rotation speed Мощность лазераLaser power Время интегра-цииIntegration time Число изме-ренийNumber of measurements Время изме-рения на спектрMeasurement time per spectrum °С°C кВтkW об/минrpm мВтmW сWith сWith LPDE+
CaCO3
LPDE+
CaCO3
INTAREMA 1108
TVEplus
INTEREMA 1108
TVEplus
102102 36-3836-38 750750 200200 33 1010 30thirty

ОценкаGrade

Неожиданным образом, несмотря на уже упомянутые высокие скорости вращения частиц в приемном бункере 1, удалось зарегистрировать детектором 12 или спектроскопом четкие спектры. Зарегистрированные детектором 12 спектры изображены на фиг. 7. Спектры показывают смеси из ПЭ и СаСО3 с изменяющимся процентным содержанием (1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 17,5%, 20%).Unexpectedly, despite the already mentioned high speeds of rotation of particles in the receiving hopper 1, it was possible to register clear spectra with detector 12 or a spectroscope. The spectra recorded by detector 12 are shown in FIG. 7. The spectra show mixtures of PE and CaCO 3 with varying percentages (1%, 2%, 5%, 10%, 15%, 17.5%, 20%).

Зарегистрированные спектры оцениваются блоком 40 обработки и управления в отношении доли СаСО3, и информация о доли CaCO3 , в % от всего материала, становится доступной.The recorded spectra are evaluated by the processing and control unit 40 for the proportion of CaCO 3 , and information about the proportion of CaCO 3 , as a percentage of the total material, becomes available.

ИнтерпретацияInterpretation

В результатах измерений можно обнаружить изменение доли СаСО3 во входном материале в течение продолжительности процесса около 4 ч (фиг. 8). Таким образом, можно вывести управляющий сигнал на подключенный к блоку 40 обработки и управления блок 50 управления процессом, например дозатор, на основе которого соответственно адаптируется подача СаСО3 в виде порошка или маточной смеси. В случае большей доли во входном материале можно, следовательно, уменьшить дозируемое количество, а в случае меньшей доли во входном материале – увеличить. В полученном конечном продукте тогда доля СаСО3 предпочтительно равномерная. Обычно для изготавливаемых литьем под давлением продуктов доля СаСО3 в зависимости от применения предусматривается 15-25%, причем отклонение должно составлять соответственно только ± 1%.In the measurement results, one can detect a change in the proportion of CaCO 3 in the input material over a process duration of about 4 hours (Fig. 8). In this way, it is possible to output a control signal to a process control unit 50 connected to the processing and control unit 40, for example a dispenser, on the basis of which the supply of CaCO 3 in the form of powder or masterbatch is adapted accordingly. In the case of a larger proportion in the input material, the dosed quantity can therefore be reduced, and in the case of a smaller proportion in the input material, it can be increased. In the resulting final product the proportion of CaCO 3 is then preferably uniform. Typically, for injection molded products, the proportion of CaCO 3 is 15-25%, depending on the application, and the deviation should therefore only be ± 1%.

Пример 2Example 2

Ниже описан второй пример способа и устройства.A second example of the method and device is described below.

При повторном применении бывших в употреблении упаковочных материалов из пищевой/непищевой промышленности в результате процессов сортировки и мойки различные полимерные потоки настолько хорошо, насколько это возможно, разделяются и очищаются. В последующем процессе термодеформирования (экструзии) осуществляются гомогенизация и фильтрование расплава. Полученные регенераты в зависимости от применения должны отвечать определенному качеству: так, например, для изготовления раздувной пленки из ПНД доля ПП не должна превышать определенного процента, т.к. тогда впоследствии нужные механические свойства при определенных обстоятельствах не достигаются или же свариваемость больше не обеспечивается. Поскольку далее в предшествующем процессе сортировки никогда нельзя достичь 100%-ной чистоты сорта, целесообразен, например, выпуск гранул из присоединенного к приемному бункеру 1 экструдера 5 с более высокой долей ПП. За счет встроенного рамановского измерения можно легче установить долю ПП в приемном бункере 1 и управлять выпуском готовых гранул, если доля ПП слишком велика.When reusing used packaging materials from the food/non-food industry, sorting and washing processes separate and clean the different polymer streams as best as possible. In the subsequent process of thermal deformation (extrusion), homogenization and filtration of the melt are carried out. The resulting reclaims, depending on the application, must meet a certain quality: for example, for the production of blown film from HDPE, the proportion of PP should not exceed a certain percentage, because Then, under certain circumstances, the desired mechanical properties are subsequently not achieved or weldability is no longer ensured. Since 100% purity of the grade can never be achieved in the preceding sorting process, it is advisable, for example, to produce granules from the extruder 5 connected to the receiving hopper 1 with a higher proportion of PP. Thanks to the built-in Raman measurement, it is possible to more easily determine the proportion of PP in the receiving hopper 1 and control the release of finished granules if the proportion of PP is too high.

Опытная конструкцияExperimental design

При проведении опыта использовалась машина INTAREMA 80TVEplus, содержащая измерительное устройство 10 с детектором 12 для рамановской спектроскопии и приемный бункер 1, т.е. режущий уплотнитель или блок предварительной обработки. При этом опыте за счет добавления ПЭ-пленки к чистой ПП-пленке в приемный бункер 1 была подтверждена пригодность измерительного устройства на основе рамановской спектроскопии, которое в заданные отрезки времени повторно проводит измерения. Для этого два рулона пленки, а именно ПП-пленки и ПЭНД-пленки, известных ширины и толщины подавались к приемному бункеру 1 через отдельные питающие устройства. Процентное разделение определялось расчетным путем по поверхностной плотности и подтверждалось выборочным контролем полученного гранулята.When conducting the experiment, an INTAREMA 80TVEplus machine was used, containing a measuring device 10 with a detector 12 for Raman spectroscopy and a receiving hopper 1, i.e. cutting compactor or pre-treatment unit. In this experiment, by adding PE film to pure PP film in the receiving hopper 1, the suitability of the Raman spectroscopy-based measuring device, which repeats measurements at specified times, was confirmed. For this purpose, two rolls of film, namely PP film and HDPE film, of known width and thickness were fed to the receiving hopper 1 through separate feeding devices. The percentage separation was determined by calculation based on the surface density and was confirmed by selective control of the resulting granulate.

Таблица 2. Опытные данные второго примера примененияTable 2. Experience data from the second application example

Мате-риалMaterial МашинаCar Темпе-ратура PCUPCU temperature Мощ-ность PCUPCU power Частота вращения инст-рументаTool rotation speed Мощность лазераLaser power Время интегра-цииIntegration time Число изме-ренийNumber of measurements Время изме-рения на спектрMeasurement time per spectrum °С°C кВтkW об/минrpm мВтmW сWith сWith ПЭ/ППPE/PP INTAREMA 1108
TVEplus
INTEREMA 1108
TVEplus
100100 40-4140-41 750750 150150 44 1010 4040

ОценкаGrade

Зарегистрированные детектором 12 спектры изображены на фиг. 9. Спектры указывают смеси из ПП и ПЭ с соответственно изменяющимися процентными долями (100%, 90%, 70%, 50%, 25%, 10%, 0% ПП).The spectra recorded by detector 12 are shown in FIG. 9. Spectra indicate mixtures of PP and PE with percentages varying accordingly (100%, 90%, 70%, 50%, 25%, 10%, 0% PP).

Зарегистрированные спектры оцениваются блоком 40 обработки и управления, и доля ПП предоставляется им в распоряжение в % от всего материала (фиг. 10).The recorded spectra are evaluated by the processing and control unit 40, and the portion of PP is made available to them as a percentage of the total material (Fig. 10).

ИнтерпретацияInterpretation

За счет использования этого измерительного процесса можно измерить долю ПП в потоке материала с точностью менее 1%. Таким образом, можно управлять долей ПП в конечном продукте за счет добавления ПЭ. Это особенно предпочтительно, т.к. из практики известно, что уже доля ПП около 5% в потоке ПНД уменьшает свариваемость так, что производство мешков больше не обеспечивается.By using this measurement process, the proportion of PP in a material flow can be measured with an accuracy of less than 1%. Thus, the proportion of PP in the final product can be controlled by adding PE. This is especially preferable because It is known from practice that already a PP share of about 5% in the HDPE flow reduces weldability so that the production of bags is no longer ensured.

Пример 3Example 3

Ниже описан третий пример способа и устройства.A third example of the method and device is described below.

ПЭ/ПП-композиты используются в качестве упаковочной пленки для пищевых продуктов. При этом речь идет о многослойной структуре, в середине которой находится ПА-пленка, например для сохранения аромата. ПЭ и ПА являются полимерами, которые плохо перемешиваются. Однако, добавив совместители, можно получить очень хороший материал для производства пленки или литья под давлением. Поскольку совместители очень дороги, а доли ПА и ПЭ колеблются, можно при подготовке сэкономить расходы и оптимизировать конечный продукт, если полимерную долю можно точно определить, а добавлением совместителя соответственно управлять. Остатки имеют большей частью долю ПА около 40% и долю ПЭ 60% и имеют вид поверхностных образований, краевых полос и пленочных рулонов.PE/PP composites are used as packaging films for food products. In this case, we are talking about a multilayer structure, in the middle of which there is a PA film, for example, to preserve the aroma. PE and PA are polymers that do not mix well. However, by adding compatibilizers, it is possible to obtain a very good material for film or injection molding. Since compensators are very expensive and the proportions of PA and PE fluctuate, preparation costs can be saved and the final product can be optimized if the polymer fraction can be accurately determined and the addition of compatibilizer controlled accordingly. The residues mostly have a PA proportion of about 40% and a PE proportion of 60% and are in the form of surface formations, edge strips and film rolls.

Опытная конструкцияExperimental design

При проведении опыта использовалась машина INTAREMA 1108 TЕ, содержащая измерительное устройство 10 с детектором 12 для рамановской спектроскопии и приемный бункер 1, т.е. режущий уплотнитель или Preconditioning Unit. При этом опыте за счет добавления краевых полос ПЭ/ПА и кусков пленки в приемный бункер 1 была подтверждена пригодность непрерывно измеряющего измерительного устройства 10 на основе рамановской спектроскопии. В полученном грануляте соответствующие полимерные доли измерялись с помощью лабораторных измерительных приборов для контроля предварительно инлайн определенных долей. В таблице 3 объединены опытные данные.When conducting the experiment, an INTAREMA 1108 TE machine was used, containing a measuring device 10 with a detector 12 for Raman spectroscopy and a receiving hopper 1, i.e. cutting seal or Preconditioning Unit. In this experiment, by adding PE/PA edge strips and film pieces into the receiving hopper 1, the suitability of the continuous measuring device 10 based on Raman spectroscopy was confirmed. In the resulting granulate, the corresponding polymer proportions were measured using laboratory measuring instruments to control the pre-inline determined proportions. Table 3 summarizes the experimental data.

Таблица 3. Опытные данные третьего примера примененияTable 3. Experience data from the third application example

Мате-риалMaterial МашинаCar Темпе-ратура PCUPCU temperature Мощ-ность PCUPCU power Частота вращения инст-рументаTool rotation speed Мощность лазераLaser power Время интегра-цииIntegration time Число изме-ренийNumber of measurements Время изме-рения на спектрMeasurement time per spectrum °С°C кВтkW об/минrpm мВтmW сWith сWith ПЭ/ПАPE/PA INTAREMA 1108 TEINTRAEMA 1108 TE 107107 48-5448-54 750750 350350 33 1010 30thirty

ОценкаGrade

Зарегистрированные спектры оцениваются блоком 40 обработки и управления, и доля ПА к ПЭ отображается им (фиг. 11).The recorded spectra are evaluated by the processing and control unit 40, and the proportion of PA to PE is displayed by it (Fig. 11).

ИнтерпретацияInterpretation

За счет разных вариантов переработанных пленок существуют соответствующие сдвиги. Так, например, до примерно 9:55 возрастает доля ПЭ. Однако это нежелательно, чтобы достичь соответствующего нужного конечного качества конечного продукта, т.к. слишком малая доля ПА негативно влияет на свойства конечного продукта, а, кроме того, дозируется слишком много совместителя. По этой причине в качестве реакции на полученную информацию об измеренном материале можно в конце подготовительной установки присоединить ответвление и отводить полученный гранулят в диапазоне от 9:55 до 10:08.There are corresponding shifts due to different versions of recycled films. For example, until about 9:55 the proportion of PE increases. However, this is not advisable in order to achieve the desired final quality of the final product, because too small a proportion of PA negatively affects the properties of the final product, and, in addition, too much of the compound is dosed. For this reason, in response to the information received about the measured material, it is possible to connect a branch at the end of the preparation plant and discharge the resulting granulate in the range from 9:55 to 10:08.

Описанные выше устройство и способ обеспечивают, таким образом, при использовании спектроскопических и/или спектрометрических измерительных устройств 10 эффективные инлайн анализ, контроль и, при необходимости, управление процессом в системах для подготовки, обработки и/или рециклинга материалов, в частности термопластичных материалов, с приемным бункером 1, т.е. режущим уплотнителем или блоком предварительной обработки PCU.The device and method described above thus provide, when using spectroscopic and/or spectrometric measuring devices 10, efficient in-line analysis, monitoring and, if necessary, process control in systems for the preparation, processing and/or recycling of materials, in particular thermoplastic materials, with receiving hopper 1, i.e. cutting compactor or PCU pre-treatment unit.

Кроме того, переданная блоком оценки информация/данные могут использоваться также в последующей производственной цепочке, например при дозировании наполнителей, выпуске готового гранулята, а также при подаче других полимеров, например в приемный бункер 1, т.е. режущий уплотнитель или блок предварительной обработки PCU.In addition, the information/data transmitted by the evaluation unit can also be used in the subsequent production chain, for example when dosing fillers, releasing finished granulate, as well as when feeding other polymers, for example into the receiving hopper 1, i.e. cutting compactor or PCU pre-treatment unit.

Claims (78)

1. Способ подготовки термопластичных материалов для повторного применения, характеризующийся тем, что1. A method for preparing thermoplastic materials for reuse, characterized in that - термопластичный материал перемещают и перемешивают, а также измельчают и размягчают в приемном бункере (1), выполненном в виде режущего уплотнителя или блока предварительной обработки (PCU), при этом материал остается в приемном бункере (1) кусковым или в виде частиц и нерасплавленным, и- the thermoplastic material is moved and mixed, and also crushed and softened in a receiving hopper (1), made in the form of a cutting compactor or a pre-processing unit (PCU), while the material remains in the receiving hopper (1) in lumps or particles and unmelted, And - выполняют встроенные измерения, спектроскопические и/или спектрометрические измерения движущегося в приемном бункере (1) кускового или в виде частиц материала, и полученные таким образом измеренные значения применяют для получения информации о количественных и/или качественных параметрах указанного материала,- carry out built-in measurements, spectroscopic and/or spectrometric measurements of lumpy or particulate material moving in the receiving hopper (1), and the measured values thus obtained are used to obtain information about the quantitative and/or qualitative parameters of said material, при этом по меньшей мере части кускового или в виде частиц материала, находящегося внутри приемного бункера (1) и вращающегося там, возбуждают воздействием электромагнитного излучения и детектируют возникающие в качестве отклика на указанное воздействие спектры электромагнитного излучения, рассеянного на измеряемом материале,wherein at least parts of the lumpy or particle-shaped material located inside the receiving hopper (1) and rotating there are excited by the action of electromagnetic radiation and the spectra of electromagnetic radiation scattered on the measured material, arising as a response to said action, are detected, для возбуждения используют свет в области инфракрасного, видимого и/или УФ-света в диапазоне 100-1400 нм и/или для возбуждения используют лазер в диапазоне длин волн 100-1400 нм,for excitation, light is used in the region of infrared, visible and/or UV light in the range of 100-1400 nm and/or for excitation a laser is used in the wavelength range of 100-1400 nm, при этом свет детектируют и анализируют для того, чтобы во время технологического процесса в поточном режиме определять количественные и/или качественные параметры указанного материала или изменения этих параметров во время процесса и использовать их для контроля и/или управления процессом и/или использовать эти параметры для управления проведением процесса в приемном бункере (1),wherein the light is detected and analyzed in order to determine, during the technological process in an on-line mode, the quantitative and/or qualitative parameters of the specified material or changes in these parameters during the process and use them to monitor and/or control the process and/or use these parameters for control of the process in the receiving hopper (1), причем электромагнитное излучение, возбуждающее материал, фокусируют в точку (23) фокуса, которая лежит внутри приемного бункера (1) на стенке бункера или непосредственно за стенкой бункера или на расстоянии максимум 10 см за стенкой бункера,wherein the electromagnetic radiation exciting the material is focused to a focal point (23), which lies inside the receiving hopper (1) on the hopper wall or directly behind the hopper wall or at a distance of maximum 10 cm behind the hopper wall, при этом электромагнитным излучением возбуждают объем, определяемый площадью сечения измерительного пятна в диапазоне 0,1-5 мм и с глубиной проникновения в материал 0,3-30 мкм,in this case, electromagnetic radiation excites a volume determined by the cross-sectional area of the measuring spot in the range of 0.1-5 mm and with a penetration depth into the material of 0.3-30 μm, причем во внешней зоне приемного бункера (1) или на боковой стенке (2) приемного бункера (1), кусковой или в виде частиц материал имеет круговое направление движения и/или направление движения, направленное преимущественно вверх,Moreover, in the outer zone of the receiving hopper (1) or on the side wall (2) of the receiving hopper (1), the lumpy or particulate material has a circular direction of movement and/or a direction of movement directed predominantly upward, кусковой или в виде частиц материал вращают по окружности со скоростью 0,3-45 м/с и/или в вертикальном направлении со скоростью 0,1-60 м/с, так что кусковой или в виде частиц материал заменяется часто и регулярно во внешней зоне приемного бункера (1) или на его боковой стенке (2).the lump or particulate material is rotated circumferentially at a speed of 0.3-45 m/s and/or in the vertical direction at a speed of 0.1-60 m/s, so that the lump or particulate material is replaced frequently and regularly in the external area of the receiving hopper (1) or on its side wall (2). 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термопластичный материал также нагревают в приемном бункере (1).2. Method according to claim 1, characterized in that the thermoplastic material is also heated in the receiving hopper (1). 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спектроскопические и/или спектрометрические измерения осуществляют методом рамановской спектроскопии, спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне (БИК), спектроскопии в ультрафиолетовом/видимом диапазоне (УФ/ВИД), флуоресцентной спектроскопии и/или абсорбционной спектроскопии.3. The method according to claim 1, characterized in that spectroscopic and/or spectrometric measurements are carried out by Raman spectroscopy, near-infrared spectroscopy (NIR), ultraviolet/visible spectroscopy (UV/VIS), fluorescence spectroscopy and/or absorption spectroscopy. 4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что для возбуждения используют свет в диапазоне 500-1000 нм, или для возбуждения используют лазер мощностью в диапазоне 15 мВт - 5 Вт, предпочтительно 100-500 мВт.4. Method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that light in the range of 500-1000 nm is used for excitation, or a laser power in the range of 15 mW - 5 W, preferably 100-500 mW, is used for excitation. 5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что электромагнитное излучение возбуждает объем, определяемый площадью сечения измерительного пятна в диапазоне 1-3 мм и глубиной проникновения в материал 8-15 мкм.5. Method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that electromagnetic radiation excites a volume determined by the cross-sectional area of the measuring spot in the range of 1-3 mm and the depth of penetration into the material of 8-15 microns. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что возбуждающее материал электромагнитное излучение вводят внутрь приемного бункера (1) или в материал в одной или более следующих позициях:6. Method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that electromagnetic radiation exciting the material is introduced inside the receiving hopper (1) or into the material in one or more of the following positions: - ниже уровня наполнения материалом или частицами материала приемного бункера (1) во время работы,- below the filling level of the receiving hopper (1) with material or particles of material during operation, - на высоте и/или на расстоянии от дна (3) или от перемешивающего и/или измельчающего инструмента (4), на которой/котором электромагнитное излучение происходит постоянно ниже заданного, согласно способу, уровня наполнения находящихся или вращающихся в приемном бункере (1) частиц материала, и/или ниже уровня смесительного сгустка, образовавшегося при движении и/или вращении частиц материала,- at a height and/or at a distance from the bottom (3) or from the mixing and/or grinding tool (4), at which/at which the electromagnetic radiation occurs constantly below the specified, according to the method, filling level of those located or rotating in the receiving hopper (1) particles of material, and/or below the level of the mixing clot formed during the movement and/or rotation of particles of material, - на высоте средней трети заданного, согласно способу, уровня наполнения материалом приемного бункера (1) и/или смесительного сгустка,- at the height of the middle third of the level of filling the receiving hopper (1) and/or mixing clot with material, specified according to the method, - в зоне приемного бункера (1), в которой плотность движущихся и/или вращающихся частиц материала наибольшая, и/или- in the area of the receiving hopper (1), in which the density of moving and/or rotating particles of material is greatest, and/or - в зоне приемного бункера (1), в которой движущиеся и/или вращающиеся частицы материала оказывают наибольшее давление на боковую стенку (2) приемного бункера (1).- in the area of the receiving hopper (1), in which moving and/or rotating particles of material exert the greatest pressure on the side wall (2) of the receiving hopper (1). 7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что находящийся внутри приемного бункера (1) и вращающийся там кусковой или в виде частиц материал или отдельные частицы материала, в заданные моменты времени, в множество моментов времени, возбуждают с помощью электромагнитного излучения, при этом определяют и сохраняют доступным среднее значение из информации о количественных и/или качественных параметрах измеренного материала или отдельных частиц, которые определяют на основе выбранных или всех измеренных значений, полученных в указанные моменты времени.7. Method according to any one of paragraphs. 1-6, characterized in that the lumpy or particulate material or individual particles of material located inside the receiving hopper (1) and rotating there, at given times, at multiple times, are excited using electromagnetic radiation, while determining and storing an accessible average value from information about the quantitative and/or qualitative parameters of the measured material or individual particles, which is determined on the basis of selected or all measured values obtained at specified times. 8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что находящийся внутри приемного бункера (1) и вращающийся там кусковой или в виде частиц материал в течение нескольких секунд непрерывно возбуждают электромагнитным излучением, при этом в соответствующий отрезок времени на основе непрерывно полученных в пределах этого отрезка времени измеренных значений вычисляют и предоставляют в распоряжение количественный и/или качественный параметр материала.8. Method according to any one of paragraphs. 1-7, characterized in that the lumpy or particle-shaped material located inside the receiving hopper (1) and rotating there is continuously excited for several seconds by electromagnetic radiation, and in the corresponding period of time based on the measured values continuously obtained within this period of time calculate and make available a quantitative and/or qualitative parameter of the material. 9. Способ по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что измеряют температуру внутри приемного бункера (1) и/или температуру материала и в оценку включают информацию о температуре, которая служит индикатором для информации о количественных и/или качественных параметрах соответствующего материала, и/или регистрируют температуру материала и используют ее в качестве характеристики для корректировки спектров.9. Method according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that they measure the temperature inside the receiving hopper (1) and/or the temperature of the material and include in the assessment information about the temperature, which serves as an indicator for information about the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material, and/or record the temperature of the material and use it as a characteristic for adjusting the spectra. 10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что сохраняют количественные и/или качественные эталонные параметры или эталонные спектры, и полученные для соответствующего измеренного материала количественные и/или качественные параметры или спектры сравнивают с количественными и/или качественными эталонными параметрами или эталонными спектрами, определяют отклонение от количественных и/или качественных эталонных параметров или эталонных спектров и полученные отклонения отображают и/или используют для контроля и/или управления проведением процесса в приемном бункере (1) и/или последующей технологической цепочкой.10. Method according to any one of paragraphs. 1-9, characterized in that quantitative and/or qualitative reference parameters or reference spectra are stored, and the quantitative and/or qualitative parameters or spectra obtained for the corresponding measured material are compared with quantitative and/or qualitative reference parameters or reference spectra, the deviation from quantitative and/or qualitative reference parameters or reference spectra and the resulting deviations are displayed and/or used to monitor and/or control the process in the receiving hopper (1) and/or the subsequent technological chain. 11. Устройство для осуществления способа подготовки термопластичных материалов для повторного применения по любому из пп. 1-10, содержащее 11. A device for implementing a method for preparing thermoplastic materials for reuse according to any one of claims. 1-10 containing по меньшей мере один приемный бункер (1) для термопластичного материала, представляющий собой режущий уплотнитель или блок предварительной обработки (PCU), с перемешивающим и измельчающим устройством для указанного материала, at least one receiving hopper (1) for thermoplastic material, which is a cutting compactor or pre-processing unit (PCU), with a mixing and grinding device for said material, спектроскопическое и/или спектрометрическое измерительное устройство (10) для анализа движущегося внутри приемного бункера (1) кускового или в виде частиц указанного материала, a spectroscopic and/or spectrometric measuring device (10) for analyzing the lumpy or particulate material moving inside the receiving hopper (1), блок (40) обработки и управления, связанный с измерительным устройством (10) с возможностью обмена данными, иprocessing and control unit (40) connected to the measuring device (10) with the ability to exchange data, and блок (50) управления процессом,process control unit (50), при этом измерительное устройство (10) содержит:in this case, the measuring device (10) contains: - по меньшей мере один источник (11) возбуждения, действующий или направленный внутрь приемного бункера (1), предназначенный для испускания электромагнитного излучения на материал внутри приемного бункера (1), и- at least one excitation source (11), operating or directed into the receiving hopper (1), designed to emit electromagnetic radiation on the material inside the receiving hopper (1), and - по меньшей мере один детектор (12) для регистрации спектров электромагнитного излучения, рассеянного на измеряемом материале,- at least one detector (12) for recording spectra of electromagnetic radiation scattered on the material being measured, причем источник (11) возбуждения выполнен с возможностью испускания света в области инфракрасного (ИФ) света, видимого и/или УФ-света, или источник (11) возбуждения представляет собой лазер,wherein the excitation source (11) is configured to emit light in the region of infrared (IR) light, visible and/or UV light, or the excitation source (11) is a laser, при этом приемный бункер (1) содержит боковую стенку (2) и дно (3) и выполнен, по существу, коническим или цилиндрическим, или имеет конический или цилиндрический участок боковой стенки,wherein the receiving hopper (1) contains a side wall (2) and a bottom (3) and is made essentially conical or cylindrical, or has a conical or cylindrical section of the side wall, в приемном бункере (1) в качестве перемешивающего и измельчающего устройства расположен по меньшей мере один перемешивающий и/или измельчающий инструмент (4), установленный с возможностью вращения вокруг вертикальной оси (9) вращения, при работе перемешивающего и измельчающего устройства в приемном бункере (1) образуется вихрь и/или смесительный сгусток из обрабатываемого материала, кускового или в виде частиц, in the receiving hopper (1) as a mixing and grinding device there is at least one mixing and/or grinding tool (4), installed with the possibility of rotation around a vertical axis (9) of rotation, when the mixing and grinding device is operating in the receiving hopper (1 ) a vortex and/or a mixing clot is formed from the processed material, lump or in the form of particles, в боковой стенке (2) приемного бункера (1) выполнено по меньшей мере одно измерительное отверстие (20), причем измерительное отверстие (20) выполнено так, чтобы электромагнитное излучение, испускаемое источником (11) возбуждения, воздействовало на материал в приемном бункере (1) и рассеянный свет из приемного бункера (1) детектировался,in the side wall (2) of the receiving hopper (1) there is at least one measuring hole (20), and the measuring hole (20) is made so that the electromagnetic radiation emitted by the excitation source (11) affects the material in the receiving hopper (1 ) and scattered light from the receiving hopper (1) was detected, причем указанное по меньшей мере одно измерительное отверстие (20) расположено в боковой стенке (2):wherein said at least one measuring hole (20) is located in the side wall (2): - в зоне высоты самого нижнего перемешивающего и/или измельчающего инструмента (4), ближайшего к дну, и/или- in the height zone of the lowest mixing and/or grinding tool (4), closest to the bottom, and/or - в зоне нижней трети высоты приемного бункера (1),- in the area of the lower third of the height of the receiving hopper (1), при этом блок (40) обработки и управления выполнен с возможностью:wherein the processing and control unit (40) is configured to: управления измерительным устройством (10) для передачи электромагнитного излучения, детектирования возникающих измерительных сигналов и сохранения доступными полученных таким образом измеренных значений спектров электромагнитного излучения; controlling the measuring device (10) for transmitting electromagnetic radiation, detecting the resulting measuring signals and keeping available the measured values of the electromagnetic radiation spectra obtained in this way; с возможностью выведения и сохранения информации о количественных и/или качественных параметрах материала на основе измеренных значений спектров электромагнитного излучения; иwith the ability to display and store information about the quantitative and/or qualitative parameters of the material based on the measured values of the spectra of electromagnetic radiation; And с возможностью взаимодействия с блоком (50) управления процессом и с возможностью обмена данными, with the ability to interact with the process control block (50) and with the ability to exchange data, причем блок (50) управления процессом выполнен с возможностью использования переданных блоком (40) обработки и управления количественных и/или качественных параметров материала для контроля и/или управления проведением процесса в приемном бункере (1) и/или последующей технологической цепочкой.Moreover, the process control unit (50) is configured to use the quantitative and/or qualitative parameters of the material transmitted by the processing and control unit (40) to control and/or control the process in the receiving hopper (1) and/or the subsequent technological chain. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что приемный бункер (1) выполнен с возможностью нагревания обрабатываемого материала.12. The device according to claim 11, characterized in that the receiving hopper (1) is designed to heat the material being processed. 13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что окружная скорость перемешивающего и/или измельчающего инструмента (4) выбрана с возможностью вращения кускового или в виде частиц материала по окружности со скоростью 0,3-45 м/с и/или в вертикальном направлении – со скоростью 0,1-60 м/с.13. The device according to claim 11, characterized in that the peripheral speed of the mixing and/or grinding tool (4) is selected with the possibility of rotating lump or particle-shaped material around the circumference at a speed of 0.3-45 m/s and/or in the vertical direction - at a speed of 0.1-60 m/s. 14. Устройство по любому из пп. 11-13, отличающееся тем, что в приемном бункере (1), в его боковой стенке (2), в зоне высоты самого нижнего, ближайшего к дну перемешивающего и/или измельчающего инструмента (4) выполнено отверстие (8) с возможностью выгрузки через него из приемного бункера (1) предварительно обработанного материала, при этом по меньшей мере один транспортер, выполненный в виде экструдера (5), по меньшей мере с одним пластифицирующим или агломерирующим шнеком (6), установленным в корпусе (16) с возможностью вращения, установлен для приема выходящего из отверстия (8) предварительно обработанного материала, причем корпус (16) имеет на торцевой стороне или в боковой стенке питающее отверстие (80) для материала, захватываемого шнеком (6), и питающее отверстие (80) сообщается с отверстием (8).14. Device according to any one of paragraphs. 11-13, characterized in that in the receiving hopper (1), in its side wall (2), in the height zone of the lowest mixing and/or grinding tool (4) closest to the bottom, there is a hole (8) with the possibility of unloading through it from the receiving hopper (1) of pre-processed material, with at least one conveyor made in the form of an extruder (5), with at least one plasticizing or agglomerating screw (6) installed in the housing (16) with the possibility of rotation, installed to receive pre-processed material coming out of the hole (8), and the housing (16) has a feed hole (80) on the end side or in the side wall for the material captured by the screw (6), and the feed hole (80) communicates with the hole ( 8). 15. Устройство по любому из пп. 11-14, отличающееся тем, что источник (11) возбуждения, и/или детектор (12), и/или блок (40) обработки и управления физически отстоят от приемного бункера (1) или связаны с ним без вибраций через волоконно-оптические системы и/или световоды (14).15. Device according to any one of paragraphs. 11-14, characterized in that the excitation source (11), and/or detector (12), and/or processing and control unit (40) are physically spaced from the receiving hopper (1) or connected to it without vibration through fiber-optic systems and/or light guides (14). 16. Устройство по любому из пп. 11-15, отличающееся тем, что измерительное устройство (10) содержит детектор (12) для рамановской спектроскопии, спектроскопии БИК, спектроскопии УФ/ВИД, флуоресцентной и/или абсорбционной спектроскопии.16. Device according to any one of paragraphs. 11-15, characterized in that the measuring device (10) contains a detector (12) for Raman spectroscopy, NIR spectroscopy, UV/Vis spectroscopy, fluorescence and/or absorption spectroscopy. 17. Устройство по любому из пп. 11-16, отличающееся тем, что источник (11) возбуждения выполнен с возможностью испускания света в области инфракрасного (ИФ) света, видимого и/или УФ-света в диапазоне 100-1400 нм, предпочтительно 500-1050 нм.17. Device according to any one of paragraphs. 11-16, characterized in that the excitation source (11) is configured to emit light in the region of infrared (IR) light, visible and/or UV light in the range of 100-1400 nm, preferably 500-1050 nm. 18. Устройство по любому из пп. 11-17, отличающееся тем, что источник (11) возбуждения представляет собой лазер с диапазоном длин волн 100-1400 нм и/или мощностью в диапазоне 15 мВт - 5 Вт, предпочтительно 100-500 мВт.18. Device according to any one of paragraphs. 11-17, characterized in that the excitation source (11) is a laser with a wavelength range of 100-1400 nm and/or a power in the range of 15 mW - 5 W, preferably 100-500 mW. 19. Устройство по п. 18, отличающееся тем, что измерительное отверстие (20) имеет диаметр 0,5-100 мм, измерительное отверстие (20) закрыто окошком (21) из сапфирового стекла, проницаемого для электромагнитного излучения.19. The device according to claim 18, characterized in that the measuring hole (20) has a diameter of 0.5-100 mm, the measuring hole (20) is closed by a window (21) made of sapphire glass, transparent to electromagnetic radiation. 20. Устройство по п. 19, отличающееся тем, что окошко (21) имеет толщину 1-100 мм.20. Device according to claim 19, characterized in that the window (21) has a thickness of 1-100 mm. 21. Устройство по любому из пп. 19 или 20, отличающееся тем, что поверхности окошка (21) плоские и ориентированы параллельно друг другу или обращенная к приемному бункеру (1) внутренняя поверхность окошка (21) выполнена вогнутой в соответствии с радиусом приемного бункера (1), а обращенная от приемного бункера (1) внешняя поверхность окошка (21) выполненная вогнутой, параллельной внутренней поверхности.21. The device according to any one of paragraphs. 19 or 20, characterized in that the surfaces of the window (21) are flat and oriented parallel to each other, or the inner surface of the window (21) facing the receiving hopper (1) is made concave in accordance with the radius of the receiving hopper (1), and facing away from the receiving hopper (1) the outer surface of the window (21) is made concave, parallel to the inner surface. 22. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что по меньшей мере одно измерительное отверстие (20), в боковой стенке (2) приемного бункера (1), расположено:22. The device according to claim 11, characterized in that at least one measuring hole (20) in the side wall (2) of the receiving hopper (1) is located: - выше или ниже высоты самого нижнего, ближайшего к дну перемешивающего и/или измельчающего инструмента (4), предпочтительно на кратчайшем расстоянии между крайней точкой перемешивающего и/или измельчающего инструмента (4) и боковой стенкой (2).- above or below the height of the lowest mixing and/or grinding tool (4), closest to the bottom, preferably at the shortest distance between the extreme point of the mixing and/or grinding tool (4) and the side wall (2). 23. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что по меньшей мере одно измерительное отверстие (20), в боковой стенке (2) приемного бункера (1), расположено в одной или более из следующих позиций:23. The device according to claim 11, characterized in that at least one measuring hole (20), in the side wall (2) of the receiving hopper (1), is located in one or more of the following positions: - ниже уровня наполнения приемного бункера (1) материалом или частицами материала при работе,- below the filling level of the receiving hopper (1) with material or material particles during operation, - на высоте и/или на расстоянии от дна (3) или от перемешивающего и/или измельчающего инструмента (4), на которой/котором испускаемое электромагнитное излучение, постоянно ниже заданного, согласно способу, уровня наполнения частицами материала, находящимися или вращающимися в приемном бункере (1), и/или уровня смесительного сгустка, образовавшегося при движении и/или вращении частиц материала,- at a height and/or at a distance from the bottom (3) or from the mixing and/or grinding tool (4), at which/at which the emitted electromagnetic radiation is constantly below the level of filling specified, according to the method, with particles of material located or rotating in the receiving hopper (1), and/or the level of the mixing clot formed during the movement and/or rotation of material particles, - на высоте средней трети заданного, согласно способу, уровня наполнения материалом приемного бункера (1) и/или смесительного сгустка,- at the height of the middle third of the level of filling the receiving hopper (1) and/or mixing clot with material, specified according to the method, - в зоне приемного бункера (1), в которой плотность движущихся и/или вращающихся частиц материала наибольшая, и- in the area of the receiving hopper (1), in which the density of moving and/or rotating particles of material is greatest, and - в зоне приемного бункера (1), в которой движущиеся и/или вращающиеся частицы материала оказывают наибольшее давление на боковую стенку (2) приемного бункера (1).- in the area of the receiving hopper (1), in which moving and/or rotating particles of material exert the greatest pressure on the side wall (2) of the receiving hopper (1). 24. Устройство по любому из пп. 11-23, отличающееся тем, что объем, возбуждаемый электромагнитным излучением, определен площадью сечения измерительного пятна в диапазоне 0,1-5 мм, предпочтительно 1-3 мм, и глубиной проникновения в материал в диапазоне 0,3-30 мкм, предпочтительно 8-15 мкм.24. The device according to any one of paragraphs. 11-23, characterized in that the volume excited by electromagnetic radiation is determined by the cross-sectional area of the measuring spot in the range of 0.1-5 mm, preferably 1-3 mm, and the depth of penetration into the material in the range of 0.3-30 μm, preferably 8 -15 microns. 25. Устройство по любому из пп. 11-24, отличающееся тем, что содержит линзу или линзовую систему (22) для фокусирования электромагнитного излучения источника (11) возбуждения в точку (23) фокуса, причем точка (23) фокуса образована на окошке (21), или непосредственно за окошком (21), или на расстоянии максимум 10 см за окошком (21).25. The device according to any one of paragraphs. 11-24, characterized in that it contains a lens or lens system (22) for focusing electromagnetic radiation from the excitation source (11) to a focus point (23), wherein the focus point (23) is formed on the window (21), or directly behind the window ( 21), or at a maximum distance of 10 cm behind the window (21). 26. Устройство по любому из пп. 11-25, отличающееся тем, что блок (50) управления процессом выполнен с возможностью, на основе переданных блоком (40) обработки и управления данных, осуществления26. The device according to any one of paragraphs. 11-25, characterized in that the process control block (50) is configured to, based on the data transmitted by the processing and control block (40), implement - дозирования наполнителей в приемный бункер (1), и/или- dosing fillers into the receiving hopper (1), and/or - подачи полимеров в приемный бункер (1) и/или в устройство выгрузки, присоединенное к приемному бункеру (1), и/или- supplying polymers to the receiving hopper (1) and/or to the unloading device connected to the receiving hopper (1), and/or - выгрузки гранул из приемного бункера (1) посредством устройства выгрузки, присоединенного приемному бункеру (1).- unloading granules from the receiving hopper (1) using an unloading device connected to the receiving hopper (1). 27. Устройство по любому из пп. 11-26, отличающееся тем, что содержит по меньшей мере одно устройство (30) измерения температуры перед блоком (40) обработки и управления, при этом устройство (30) измерения температуры выполнено с возможностью измерения температуры внутри приемного бункера (1) и/или температуры материала и ее передачи на блок (40) обработки и управления, и27. The device according to any one of paragraphs. 11-26, characterized in that it contains at least one temperature measuring device (30) in front of the processing and control unit (40), wherein the temperature measuring device (30) is configured to measure the temperature inside the receiving hopper (1) and/or temperature of the material and its transmission to the processing and control unit (40), and причем блок (40) обработки и управления выполнен с возможностью использования значений температуры, измеренных по меньшей мере одним устройством (30) измерения температуры, для корректировки влияния температуры на информацию о количественных и/или качественных параметрах соответствующего материала, или спектры электромагнитного излучения, рассеянного на измеренном материале, и сохранения скорректированной таким образом информации о количественных и/или качественных параметрах или спектрах, пригодной для использования.wherein the processing and control unit (40) is configured to use temperature values measured by at least one temperature measuring device (30) to correct the influence of temperature on information about the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material, or the spectra of electromagnetic radiation scattered on measured material, and storing thus corrected information on quantitative and/or qualitative parameters or spectra suitable for use. 28. Устройство по п. 27, отличающееся тем, что устройство (30) измерения температуры расположено в приемном бункере (1) на той же высоте или в той же позиции, что и по меньшей мере одно измерительное отверстие (20).28. Device according to claim 27, characterized in that the temperature measuring device (30) is located in the receiving hopper (1) at the same height or in the same position as at least one measuring hole (20). 29. Устройство по любому из пп. 11-28, отличающееся тем, что блок (40) обработки и управления выполнен с возможностью29. The device according to any one of paragraphs. 11-28, characterized in that the processing and control unit (40) is configured to - управления источником (11) возбуждения измерительного устройства (10), в заданные моменты времени, в множество моментов времени, чтобы неоднократно испускать электромагнитное излучение, и- controlling the source (11) of excitation of the measuring device (10), at specified times, at multiple times, to repeatedly emit electromagnetic radiation, and - вычисления и сохранения доступным среднего значения количественных и/или качественных параметров соответствующего материала, которые получены на основе выбранных или всех измеренных значений, полученных в эти моменты времени измерительным устройством (10).- calculating and storing available the average value of the quantitative and/or qualitative parameters of the corresponding material, which are obtained on the basis of selected or all measured values obtained at these points in time by the measuring device (10). 30. Устройство по любому из пп. 11-29, отличающееся тем, что блок (40) обработки и управления выполнен с возможностью30. The device according to any one of paragraphs. 11-29, characterized in that the processing and control unit (40) is configured to - управления источником (11) возбуждения измерительного устройства (10), чтобы он непрерывно в течение нескольких секунд испускал электромагнитное излучение, и- controlling the excitation source (11) of the measuring device (10) so that it continuously emits electromagnetic radiation for several seconds, and - вычисления и сохранения доступной, в течение соответствующего отрезка времени, информации о количественных и/или качественных параметрах, на основе измеренных значений, непрерывно определяемых измерительным устройством (10), в течение этого отрезка времени.- calculating and storing available, for a corresponding period of time, information about quantitative and/or qualitative parameters, based on the measured values, continuously determined by the measuring device (10), during this period of time. 31. Устройство по любому из пп. 11-30, отличающееся тем, что блок (40) обработки и управления содержит память, причем в памяти хранятся количественные и/или качественные эталонные параметры или эталонные спектры, и при этом блок (40) обработки и управления выполнен с возможностью сравнения полученных количественных и/или качественных параметров или спектров с количественными и/или качественными эталонными параметрами или эталонными спектрами, и определения отклонения от количественных и/или качественных эталонных параметров или эталонных спектров и передачи полученной информации на блок управления процессом и/или на блок отображения.31. The device according to any one of paragraphs. 11-30, characterized in that the processing and control unit (40) contains a memory, and quantitative and/or qualitative reference parameters or reference spectra are stored in the memory, and the processing and control unit (40) is configured to compare the obtained quantitative and /or qualitative parameters or spectra with quantitative and/or qualitative reference parameters or reference spectra, and determining deviations from quantitative and/or qualitative reference parameters or reference spectra and transmitting the obtained information to the process control unit and/or to the display unit.
RU2021107712A 2018-08-29 2019-08-28 Method and device for preparation, processing and/or recycling of materials RU2805333C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50738/2018 2018-08-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2021107712A RU2021107712A (en) 2022-09-29
RU2805333C2 true RU2805333C2 (en) 2023-10-16

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3128303A2 (en) * 2015-08-05 2017-02-08 Viavi Solutions Inc. In-situ spectral process monitoring
WO2017051424A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Verifood Ltd. Spectral blender

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3128303A2 (en) * 2015-08-05 2017-02-08 Viavi Solutions Inc. In-situ spectral process monitoring
WO2017051424A1 (en) * 2015-09-25 2017-03-30 Verifood Ltd. Spectral blender

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7369765B2 (en) Methods and apparatus for processing and/or recycling materials
Hitzer et al. Process analytical techniques for hot-melt extrusion and their application to amorphous solid dispersions
Wietzke et al. Determination of additive content in polymeric compounds with terahertz time-domain spectroscopy
Krumbholz et al. Monitoring polymeric compounding processes inline with THz time-domain spectroscopy
Coates et al. In-process vibrational spectroscopy and ultrasound measurements in polymer melt extrusion
Rohe et al. Near infrared (NIR) spectroscopy for in-line monitoring of polymer extrusion processes
US10189054B2 (en) Deviation handling apparatus and deviation handling method
RU2522127C2 (en) Bulk products measuring device (versions), method and use of bulk material measuring device
da Silva et al. Applying confocal Raman spectroscopy and different linear multivariate analyses to sort polyethylene residues
Rohe et al. In-line monitoring of polymer extrusion processes by NIR spectroscopy
RU2805333C2 (en) Method and device for preparation, processing and/or recycling of materials
Barbas et al. In‐line near‐infrared spectroscopy: A tool to monitor the preparation of polymer‐clay nanocomposites in extruders
Barnes et al. Vibrational spectroscopic and ultrasound analysis for in-process characterization of high-density polyethylene/polypropylene blends during melt extrusion
Nagata et al. In‐line monitoring of polyethylene density using near infrared (NIR) spectroscopy
Frauendorfer et al. Industrial application of Raman spectroscopy for control and optimization of vinyl acetate resin polymerization
CN1444724A (en) Method and apparatus for producing gaseous medium
Xanthos et al. Recent developments in in‐line spectroscopy/microscopy for monitoring extrusion processes
Covas In‐process Measurements for Reactive Extrusion Monitoring and Control
US20040239926A1 (en) Method for performing a spectroscopic analysis on a polymer sample, and related articles
RU2021107712A (en) METHOD AND DEVICE FOR PREPARING, PROCESSING AND/OR RECYCLING MATERIALS
JP2020056573A (en) Spectroscopy analyzer
Stephan et al. Real time detection of particulate heterogeneities in polymer extrusion processes using microphotometric measuring method
Ishikawa et al. Near‐Infrared Spectroscopy and Imaging of Polymers
Saerens Spectroscopic process monitoring for quality assessment, visualization and understanding of pharmaceutical hot-melt extrusion
Bergmann et al. Investigation of the degree of cross-linking of polyethylene and thermosets using absolute optical spectroscopy and Raman microscopy