WO2001038012A2 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen sortenreinen trennen von folien - Google Patents

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    • B07C5/363—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air
    • B07C5/365—Sorting apparatus characterised by the means used for distribution by means of air using a single separation means

Definitions

  • the invention relates to a method for the automatic sorting of films, in which the material properties of the films are detected by means of an NIR measuring device and the separation takes place as a function of the result of the spectroscopy.
  • the invention also relates to a device with which the method can be carried out.
  • “Foils” are to be understood to mean in particular plastic foils, but also metal foils, metallized and metal-coated plastic foils, such as gift wrapping foils, and papers such as are collected, for example, in the form of light packaging in the yellow sack or the yellow bin from the collection of the dual system.
  • Films and lightweight packaging cannot yet be sorted optically fully automatically. They are usually separated from the other fractions by means of an air classifier or manually. It is currently not possible to separate films according to type from the material.
  • WO 99/26734 describes a separation system in which all objects on a conveyor belt are analyzed by color image analysis for their visual properties and by NIR spectroscopy for their material properties, and are then automatically blown out into several individually adjustable fractions.
  • conveyor speeds of around 2.5 m / s are achieved.
  • paper, tetrapack, polystyrene, polyethylene, polyethylene terephthalate, polypropylene, silicone cartridges and other hollow bodies can be sorted out, for example.
  • NIR spectroscopy has proven itself in the automatic sorting of packaging. With their help, it is possible to distinguish different materials from each other, which only enables a sort-specific separation.
  • the object to be examined is irradiated with white light, depending on which material it is made of, certain wavelength ranges of the light are absorbed.
  • the spectra of packaging materials can be distinguished very well from one another.
  • Foils and light packaging are typically very light, but relatively large. At higher conveyor belt speeds, air resistance already affects them and causes movements of the objects to be sorted on the conveyor belt. Such movements, however, complicate a separation technique based on the principle of WO 99/26734 or even make it impossible if the color image recognition, NIR spectroscopy and separation take place at different locations and there are several uncontrolled moving objects on the conveyor belt.
  • the foils are transported in an air flow at a known flow speed through a three-dimensional measuring range of the NIR measuring device and are detected there, and are removed from the air flow depending on the measuring range depending on the detected material properties.
  • the invention therefore releases itself from the idea of arranging the objects to be analyzed on a conveyor belt, but makes use of the fact that the future location of an identified object can be predicted in the case of a specific air flow. Experiments can determine in advance which air flow is sufficient. The flow velocity of the air flow is also determined. Since the identification section, namely the measuring range, lies in front of the separation section, the identified foils must be tracked during transport to the separation section. For this purpose, it is advantageous if there is only a short distance between the measuring range and the tapping point. According to an advantageous embodiment of the method, the air flow is divided into a plurality of partial air flows, foils with the same recorded material properties being introduced into the same partial air flow.
  • the device according to the invention for the automatic sorting of films has an NIR measuring device for recording the material properties of the films, at least one removal point for films and a separating device which, depending on the recorded material properties of a film, directs it to one of these removal points which is assigned to the material , on, and is characterized by a wind tunnel in which there is an air flow with a known flow velocity, and by a three-dimensional NIR measuring area in the wind tunnel, the at least one removal point for foils with detected material properties being arranged in a location offset from the NIR measuring area in the wind tunnel.
  • removal points are preferably removal channels which branch off from the wind tunnel, the control device guiding foils with the same detected material properties into the same removal channel. Films that are not recognized can be fed into a separate removal channel and disposed of from there.
  • control device controls blowing nozzles that blow foils with detected material properties to assigned removal points or into assigned removal channels.
  • control device can control guide plates, by means of which the air flow is to be directed in such a way that the foils fly to the assigned removal points or into assigned removal channels.
  • the wind tunnel in the three-dimensional measuring range is particularly preferably provided with a reflection wall, for example a reflective tube.
  • the starting material is a film material to be sorted, as is typically the case with wind sifters after the previous screening process.
  • Large films such as the yellow sacks themselves or films from the yellow sack or from the construction or renovation of several buildings Square meters of space, which can also come from incorrect casts, for example, must be sorted out beforehand.
  • the foils must be safely inserted into the wind tunnel.
  • the wind tunnel 10 is shown schematically as a vertical cylindrical tube.
  • the wind tunnel 10 opens into two sampling channels 12, 14.
  • the number of sampling channels depends on the number of fractions to be separated, and is therefore not limited to two.
  • the air flow L is generated by one or more fans, not shown in the drawing.
  • This fan or the fans are expediently located behind cyclones or other separators which are arranged at the end of each removal channel 12, 14 for film separation.
  • the separators are also not shown in the drawing.
  • the air flow L in the wind tunnel 10 is thus divided into two partial air flows L1, L2 in the extraction channels 12 and 14, according to the embodiment.
  • the flow rate should be far greater than 10 m / s, for example 20 m / s, with the aim of achieving the highest possible throughput of foils, in which, for example, more than 10 foils are introduced individually per second into the measuring range to be described later .
  • the flow or air flow depends on the diameter of the pipe system with which the wind tunnel and extraction channels are constructed. Pipe diameters on the order of 100 mm to 450 mm for wind tunnel 10 have proven to be suitable for certain film fractions. It is advantageous if the tube diameter is approximately the same or slightly larger than the diameter of the objects, since these will not be in the tube can overtake. Pre-shredding of the films for size homogenization is therefore advisable. With large pipe diameters it can be important to keep the flow laminar.
  • the material recognition of the foils which are carried through the wind tunnel 10 with the air flow L is determined by means of an NIR measuring device 20 which scans a three-dimensional measuring range 26 with a sensor 22. It is therefore not necessary to track the measuring spot.
  • the wind tunnel 10 is provided with a reflective tube 28 in the measuring area 26.
  • a control device 30 correlates the evaluated measurements with the expected position of the film flowing through the wind tunnel 10, which in the meantime flies over a short distance W, which can be, for example, 50 cm or less, in order to blow blowers 32 via the control lines SI and S2, 34 and / or guide plates 36 and 38 act in such a way that the identified film is introduced into the correct removal channel 12 or 14.
  • a possibly rigid guide plate projecting into the wind tunnel 10 can be arranged, which ensures that the foils are carried close to the sensor 22.

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Abstract

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

Description

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien, bei dem die Materialbeschaffenheit der Folien mittels eines NIR-Meßgerätes erfaßt wird und die Trennung in Abhängigkeit vom Spektroskopieergebnis erfolgt. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt werden kann.
Unter "Folien" sollen dabei insbesondere Kunststoffolien, aber auch Metallfolien, metallisierte und metallbeschichtete Kunststoffolien, wie Geschenk-Einschlagfolien, und Papiere verstanden werden, wie sie beispielsweise in Form von Leichtverpackungen im Gelben Sack oder der Gelben Tonne der Sammlung des Dualen Systems gesammelt werden.
Folien und Leichtverpackungen können heute noch nicht vollautomatisch optisch sortiert werden. Sie werden in der Regel mittels Windsichter oder manuell von den weiteren Fraktionen getrennt. Eine bezogen auf das Material sortenreine Trennung von Folien ist derzeit nicht möglich.
In anderen Bereichen der Sortierung ist der Automatisierungsgrad weit fortgeschritten. So beschreibt die WO 99/26734 ein Trennsystem, bei dem alle auf einem Förderband befindlichen Objekte mittels Farbbildanalyse nach deren visuellen und mittels NIR-Spektroskopie nach deren materiellen Eigenschaften analysiert und anschließend automatisch in mehrere individuell einstellbare Fraktionen ausgeblasen werden. In der Praxis werden Fördergeschwindigkeiten von ca. 2,5 m/s erreicht. Mit dieser Technik können beispielsweise Papier, Tetrapack, Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat, Polypropylen, Silikonkartuschen und andere Hohlkörper aussortiert werden.
Die NIR-Spektroskopie hat sich bei der automatischen Sortierung von Verpackungen bewährt. Mit ihrer Hilfe ist es möglich, verschiedene Materialien voneinander zu unterscheiden, was erst eine sortenreine Trennung ermöglicht. Dazu wird das zu untersuchende Objekt mit weißem Licht bestrahlt, abhängig davon, aus welchem Material es besteht, werden bestimmte Wellenlängenbereiche des Lichtes absorbiert. Durch die Untersuchung der spektralen Verteilung des von dem Objekt reflektierten Lichtes mit Hilfe eines NIR-Spektrometers läßt sich feststellen, welcher Anteil absorbiert wurde. Die Spektren von Verpackungsmaterialien sind dabei sehr gut voneinander unterscheidbar.
Folien und Leichtverpackungen sind typischerweise sehr leicht, aber relativ großflächig. Bei höheren Förderbandgeschwindigkeiten wirkt sich daher schon der Luftwiderstand auf sie aus und ruft Bewegungen der zu sortierenden Objekte auf dem Förderband hervor. Solche Bewegungen erschweren aber eine Trenntechnik nach dem Prinzip der WO 99/26734 oder machen sie sogar unmöglich, falls die Farbbilderkennung, NIR-Spektroskopie und Trennung an unterschiedlichen Orten stattfinden und sich mehrere unkontrolliert bewegende Objekte auf dem Förderband befinden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien zur Verfügung zu stellen, die mit NIR- Spektroskopie arbeiten.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Vorrichtung nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen von Verfahren und Vorrichtung sind Gegenstand der jeweils rückbezogenen Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Folien in einem Luftstrom bei bekannter Strömungsgeschwindigkeit durch einen dreidimensionalen Meßbereich des NIR-Meßgerätes transportiert und dort erfaßt werden, und ortsversetzt vom Meßbereich abhängig von der erfaßten Materialbeschaffenheit aus dem Luftstrom entnommen werden.
Die Erfindung löst sich also von dem Gedanken, die zu analysierenden Objekte auf einem Förderband anzuordnen, sondern nutzt aus, daß bei einer bestimmten Luftströmung der zukünftige Ort eines identifizierten Objektes vorhersagbar wird. Welcher Luftstrom ausreichend ist, kann vorab durch Experimente festgestellt werden. Damit ist auch die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms festgelegt. Da die Identifikationsstrecke, nämlich der Meßbereich, vor der Trennstrecke liegt, müssen die identifizierten Folien während des Transportes bis zur Trennstrecke nachgehalten werden. Dazu ist es günstig, wenn zwischen Meßbereich und Entnahmestelle lediglich eine kurze Wegstrecke vorliegt. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der Luftstrom in eine Vielzahl von Teil-Luftströmen aufgeteilt, wobei Folien mit gleicher erfaßter Materialbeschaffenheit in denselben Teil-Luftstrom eingeleitet werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien weist ein NIR-Meßgerät zum Erfassen der Materialbeschaffenheit der Folien, mindestens eine Entnahmestelle für Folien und eine Trenneinrichtung, die abhängig von der erfaßten Materialbeschaffenheit einer Folie diese zu einer dieser Entnahmestellen leitet, die dem Material zugeordnet ist, auf, und ist gekennzeichnet durch einen Windkanal, in dem ein Luftstrom mit bekannter Strömungsgeschwindigkeit herrscht, und durch einen dreidimensionalen NIR- Meßbereich in dem Windkanal, wobei die mindestens eine Entnahmestelle für Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit ortsversetzt zum NIR-Meßbereich im Windkanal angeordnet ist.
Bevorzugt sind diese Entnahmestellen Entnahmekanäle, die vom Windkanal abzweigen, wobei die Steuereinrichtung Folien mit gleicher erfaßter Materialbeschaffenheit in denselben Entnahmekanal leitet. Folien, die nicht erkannt werden, können in einen separaten Entnahmekanal geleitet und von dort entsorgt werden.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung steuert die Steuereinrichtung Blasdüsen an, die Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit an zugeordnete Entnahmestellen oder in zugeordnete Entnahmekanäle blasen. Als Alternative oder unterstützend zu der eben genannten Maßnahme können Leitbleche von der Steuereinrichtung angesteuert werden, mittels derer der Luftstrom so zu richten ist, daß die Folien an die zugeordneten Entnahmestellen oder in zugeordnete Entnahmekanäle fliegen.
Besonders bevorzugt ist der Windkanal im dreidimensionalen Meßbereich mit einer Reflexionswand, beispielsweise einem reflektierenden Umrohr, versehen.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt die einzige Figur eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Ausgangsmaterial ist ein zu sortierendes Folienmaterial, wie es typischerweise an Windsich- tern nach vorherigem Siebprozeß anfällt. Große Folien, wie die Gelben Säcke selbst oder Folien aus dem Gelben Sack oder aus dem Bau oder aus der Gebäuderenovierung von mehreren Quadratmetern Fläche, die zum Beispiel auch aus Fehlwürfen stammen können, müssen zuvor aussortiert sein. Bei einem automatisierten Ablauf ist es auch denkbar, eine trocken- und /oder naßmechanische Aufbereitung, wie Zerkleinerung, Reinigung, Störstoffentfernung, vorzuschalten, um das Folienmaterial zu homogenisieren. Es hat sich herausgestellt, daß Folien bis zu einer Größe von etwa DIN A4 mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung behandelt werden können.
Günstig ist es auch, das Folienmaterial von klebrigen Verunreinigungen zu befreien, um ein Anhaften des Materials im Windkanal bzw. ein Verschmelzen oder Verschmutzen des Meßbereiches oder der Transporteinrichtung zu verhindern.
Die Folien müssen sicher vereinzelt in den Windkanal eingegeben werden.
In der Zeichnungsfigur ist schematisiert der Windkanal 10 als vertikal stehende, zylindrische Röhre dargestellt. Der Windkanal 10 mündet in zwei Entnahmekanäle 12, 14. Die Anzahl der Entnahmekanäle richtet sich nach der Anzahl der abzutrennenden Fraktionen, ist also nicht auf zwei beschränkt.
Der Luftstrom L wird durch einen oder mehrere in der Zeichnung nicht dargestellte Ventilatoren erzeugt. Dieser Ventilator bzw. die Ventilatoren befinden sich zweckmäßigerweise hinter Zyklonen oder anderen Abscheidern, die zur Folienabscheidung am Ende jedes Entnahmekanals 12, 14 angeordnet sind. Auch die Abscheider sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
Der Luftstrom L im Windkanal 10 teilt sich somit gemäß der Ausfuhrungsform in zwei Teil- Luftströme Ll, L2 in den Entnahmekanälen 12 bzw. 14 auf.
Die Strömungsgeschwindigkeit sollte weitaus größer als 10 m/s sein, beispielsweise 20 m/s, mit dem Ziel, einen möglichst hohen Durchsatz an Folien zu erreichen, bei dem beispielsweise mehr als 10 Folien einzeln pro Sekunde in den später noch zu beschreibenden Meßbereich eingebracht werden. Die Strömung bzw. der Luftstrom hängt vom Durchmesser des Rohrsy- stems ab, mit dem Windkanal und Entnahmekanäle aufgebaut sind. Rohrdurchmesser in der Größenordnung von 100 mm bis 450 mm für den Windkanal 10 haben sich für bestimme Folienfraktionen als geeignet erwiesen. Es ist günstig, wenn der Rohrdurchmesser etwa gleich oder etwas größer ist als der Durchmesser der Objekte, da sich diese dann im Rohr nicht überholen können. Eine Vorzerkleinerung der Folien zur Größenhomogenisierung ist daher zweckmäßig. Bei großen Rohrdurchmessern kann es wichtig sein, die Strömung laminar zu halten.
Die Materialerkennung der Folien, die mit dem Luftstrom L durch den Windkanal 10 getragen werden, wird mittels eines NIR-Meßgerätes 20 ermittelt, das mit einem Sensor 22 einen dreidimensionalen Meßbereich 26 abtastet. Eine Nachführung des Meßflecks ist daher nicht erforderlich. Um das Weißlicht, das bei 24 eintritt, besser auszunutzen, ist der Windkanal 10 im Meßbereich 26 mit einem reflektierenden Umrohr 28 versehen.
Eine Steuereinrichtung 30 korreliert die ausgewerteten Messungen mit der zu erwartenden Lage der durch den Windkanal 10 strömenden Folie, das inzwischen über eine kurze Wegstrecke W, die beispielsweise 50 cm oder weniger betragen kann, weiterfliegt, um über die Steuerleitungen SI und S2 auf Blasdüsen 32, 34 und/oder Leitbleche 36 bzw. 38 derart einzuwirken, daß die identifizierte Folie in den richtigen Entnahmekanal 12 bzw. 14 eingeleitet wird.
Oberhalb des Meßbereichs 26 kann ein in den Windkanal 10 ragendes, gegebenenfalls starres Leitblech angeordnet werden, das dafür sorgt, daß die Folien nahe am Sensor 22 vorbeigetragen werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien, bei dem die Materialbeschaffenheit der Folien mittels eines NIR-Meßgerätes (20) erfaßt wird und die Trennung in Abhängigkeit vom Spektroskopieergebnis erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien in einem Luftstrom (L) bei bekannter Strömungsgeschwindigkeit durch einen dreidimensionalen Meßbereich (26) des NIR-Meßgerätes (20) transportiert und dort erfaßt werden und ortsversetzt vom Meßbereich (26) abhängig von der erfaßten Materialbeschaffenheit aus dem Luftstrom (L) entnommen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (L) in eine Vielzahl von Teil-Luftströmen (Ll, L2) aufgeteilt wird, wobei Folien mit gleicher erfaßter Materialbeschaffenheit in denselben Teil-Luftstrom eingeleitet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftstrom (L) im wesentlichen laminar ist.
4. Vorrichtung zum automatischen sortenreinen Trennen von Folien, mit einem NIR-Meßgerät (20) zum Erfassen der Materialbeschaffenheit der Folien, mindestens einer Entnahmestelle (12, 14) für Folien und einer Trenneinrichtung (30, 32, 34, 36, 38), die abhängig von der erfaßten Materialbeschaffenheit einer Folie diese zu mindestens einer Entnahmestelle (12) leitet, die dem Material zugeordnet ist, gekennzeichnet durch einen Windkanal (10), in dem ein Luftstrom mit bekannter Strömungsgeschwindigkeit herrscht; einen dreidimensionalen NIR-Meßb ereich (26) in dem Windkanal (10); wobei die mindestens eine Entnahmestelle (12, 14) für Folien mit erfaßter Materialbeschaff enheit ortsversetzt zum NTR-Meßbereich (26) im Windkanal (10) angeordnet ist
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Windkanal in eine Vielzahl von Entnahmekanälen (12, 14) mündet und daß die Steuereinrichtung (30) Folien mit gleicher erfaßter Materialbeschaffenheit in denselben Entnahmekanal leitet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) Blasdüsen (32, 34) ansteuert, die Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit an zugeordnete Entnahmestellen oder in zugeordnete Entnahmekanäle (12, 14) blasen.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (30) Leitbleche (36, 38) ansteuert, mittels derer der Luftstrom so zu richten ist, daß Folien mit erfaßter Materialbeschaffenheit an zugeordnete Entnahmestellen oder in zugeordnete Entnahmekanäle (12, 14) fliegen.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dreidimensionale Meßbereich (26) mit einer Reflexionswand (28) versehen ist.
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