Sensortechnik für KunststoffrecyclingPatrick Lindweiler

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Sensortechnik für Kunststoffrecycling

Patrick Lindweiler

1. Grundlagen der Sensortechnik ...604

1.1. Funktionsaufbau ...604

1.2. Sensoren ...605

1.2.1. Induktiver Sensor ...605

1.2.2. 3D-Sensor...606

1.2.3. Farbsensor ...606

1.2.4. NIR Sensor/Hyper Spectral Imaging Sensor (HSI) ...607

1.2.5. Röntgentransmission ...609

1.2.6. Röntgenfluoreszenz ...609

1.2.7. Kombination unterschiedlicher Sensoren ...610

2. Sensortechnik für Kunststoffrecycling ...610

2.1. Sensortechnik für Kunststoffrecycling (Beispiel Verpackungsabfall) ..610

2.2. Sensortechnik für Kunststoffrecycling (Beispiel Elektro- und Elektronik-Altgeräte) ...612

3. Innovationen und Ausblicke...613

3.1. Schwarze und dunkle Objekte ohne definiertes Spektrum 614 Black-Scan-Technologie ...614

3.2. Active Object Control (AOC) – UniSort Film ...615

4. Zusammenfassung ...616

5. Quelle ...617 Kunststoffe haben in den vergangenen Jahrhunderten die Welt verändert und sind heutzutage aus zahllosen Bereichen des alltäglichen Lebens und industriellen Anwen- dungen nicht mehr weg zu denken. Kunststoffe finden u.a. Verwendung in Bereichen der Verpackungsindustrie, der Bauwirtschaft, dem Automobilbau, der Elektro- und Elektronikindustrie, der Agrarwirtschaft, und anderen unzähligen Bereichen wie beispielsweise der Medizin, Kultur, Freizeit und Sport.

Je nach Art der Anwendung und dem Einsatzgebiet der Kunststoffprodukte werden die Materialien früher oder später nach dem Ende der Nutzungsdauer mittels unterschiedlicher Abfallsammelsysteme und vermischt mit unterschiedlichen artfremden Materialien erfasst und einer Entsorgung zugeführt. Diese Abfälle werden in Abhän- gigkeit regional installierter Entsorgungssysteme einer Deponierung, thermischen Verwertung oder Sortierung bzw. dem Recycling zugeführt.

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Neben den Technologien für Materialaufschluss und Zerkleinerung, Klassierung, Magnet- und Wirbelstromtechnik, stellt die Sensortechnik für die Sortierung der Abfälle, und hier insbesondere die Sortierung von Wertstoffen wie Kunststoffen aus den Abfällen, einen elementaren Prozessschritt in der Aufbereitungskette dar.

Die Sensortechnik aus dem Hause der Steinert Elektromagnetbau GmbH wird sowohl in der Vorsortierung von Abfällen als auch in der weiterführenden Aufbereitung von Zwischenprodukten und Vorkonzentraten sowie der finalen Herstellung von sortenreinen Recyclingprodukten eingesetzt. Hierbei werden Sensorsysteme mit unterschiedlichen Sensoren und Sensorkombinationen eingesetzt, die Informationen von bestimmten Materialeigenschaften liefern um eine entsprechende Sortierung der Materialien zu ermöglichen.

Durch die Sortierung der Abfälle und den Einsatz der Sortier- und Sensortechnik werden aus unterschiedlichsten Abfallmaterialien werthaltige Recyclingprodukte, die als Sekun- därrohstoffe einen Beitrag dazu leisten, die verschiedenen Rohstoffkreisläufe zu schließen.

1. Grundlagen der Sensortechnik

Mit Sensor – Sortiersystemen lassen sich Materialien vollautomatisch sortieren. Unter der Zuhilfenahme von speziellen Sensoren nutzen moderne sensorbasierte Sortiersys- teme diverse Materialeigenschaften um Materialströme in unterschiedliche Produkte zu sortieren.

1.1. Funktionsaufbau

Vibrationsförderer

(optional) Ventilleiste für den Materialaustrag

Beschleinigungsband

(2,8 m/s Standard Geschw.) Sensorbereich Scheitel

Druckluft

(bis zu 10 bar) Spülluft

(etwa 1 bar)

Bild 1: Funktionsaufbau eines sensorbasierten Sortiersystems

Quelle: P. L.: Steinert Elektromagnetbau GmbH, Köln, 2014/2015

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Im Wesentlichen besteht ein Sensor Sortiersystem wie in Bild 1 dargestellt aus einem Vibrationsförderer zur Materialverteilung und -vereinzelung auf das nachgeschaltete Beschleunigungsband. Das Beschleunigungsband transportiert das Eingangsmaterial durch den Sensorbereich. Hier erfassen Sensoren diverse Materialeigenschaften. Je nach Auswertung der Sensorinformationen und vorgegebenen Sortiereinstellungen sortieren Druckluftventile das Eingangsmaterial selektiv mittels präziser Druckluftstöße in zwei Produkte (Durchgangsprodukt/Austragsprodukt).

1.2. Sensoren

Unterschiedliche Sensoren stehen für unterschiedliche Anwendungen und Sortieraufga- ben sowie Materialunterscheidung zur Verfügung. Je nach Anwendung und Sortiervor- gabe wird ein einzelner Sensor oder mehrere Sensoren gemeinsam für die Identifizierung von Materialeigenschaften in einem Sensor - Sortiersystem integriert.

1.2.1. Induktiver Sensor Ein Teil der metallischen Bestandteile wird nicht durch die herkömmlichen Verfahren der Magnetscheidung und Nichteisenmetallsortierung in einem Sortierprozess abgetrennt, z.B. Edelstähle und Verbundmaterialien. In solchen Fällen bietet sich der Einsatz eines Induktions-Sortiersystems (ISS) als logische Ergänzung eines Konzeptes an. Der Sensor besteht in diesem Fall aus einer Sensorleiste, die unterhalb des Beschleunigungsbandes quer zur Förderrichtung unmittelbar vor der Kopfrolle des ISS positioniert ist (Bild 2) und auf diese Weise den gesamten Materialstrom über die gesamte Arbeitsbreite der Maschine kontinuierlich analysiert. Die Metallbestandteile werden positionsgenau von der Sensorleiste erfasst und mittels der nachfolgenden Ventilleiste aussortiert.

Sensorbereich Ventilleiste Scheitel

Bild 2: Anordnung Induktiver Sensor und Induktionsbild

Das Messkriterium der induktiven Sensoren ist vor allem die elektrische Leitfähigkeit der im Fördermaterial enthaltenen Materialien. Kleine Einzelsensoren in der Sensorleis- te erzeugen vordefinierte elektromagnetische Felder. Sich darin bewegende elektrische

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Leiter (das Fördergut) verändern diese Felder und werden als Feldveränderungen und Signalschwankungen in der Steuerung des Sortiersystems registriert. In Abhängigkeit der Signale und Sortiereinstellungen werden die entsprechend detektierten Materialien mit Hilfe der Ventilleiste sortiert.

1.2.2. 3D-Sensor

Oftmals werden für die Klassifizierung von Materialien auch Informationen für die Form und Struktur von Materialien mit herangezogen. Unter Zuhilfenahme der Laser Triangu- lation lassen sich Form- und Strukturmerkmale der Materialien erfassen und auswerten.

In Bild 3 ist vereinfacht die Anordnung des Sensorsystems dargestellt. Basierend auf der Auswertung der Sensorinformationen in der Steuerung und den vorgegebenen Sortierein- stellungen werden die unterschiedlichen Materialien nach Form- und Strukturkriterien klassifiziert und anschließend mit Hilfe der Ventilleiste sortiert.

Bild 3: Anordnung 3D Sensor und Beispiel 3D Bild

1.2.3. Farbsensor

Bild 4: Anordnung Farbkamera und Farbbild

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Farbkameras ermöglichen die Sortierung nach farblichen Kriterien. In Bild 4 ist hierzu die Anordnung der Kamera dargestellt. Basierend auf der Auswertung der Sensor- informationen in der Steuerung und den vorgegebenen Sortiereinstellungen werden die unterschiedlichen Materialien nach Farbkriterien klassifiziert und anschließend mit Hilfe der Ventilleiste sortiert.

1.2.4. NIR Sensor/Hyper Spectral Imaging Sensor (HSI) Nahinfrarot Sensoren ermöglichen die Sortierung von Materialien, die im NIR-Spek- trum unterschiedliche und einzigartige Charakteristiken haben.

Standard Systeme arbeiten nach dem Punkt für Punkt Scanprinzip. Hierbei wird über mechanisch rotierende Bauteile (z.B. Spiegel) ein einzelner Scanpunkt über die Band- oberfläche hin und her bewegt. Hieraus resultiert die örtliche/optische Auflösung. In den gescannten Punkten wird zeitgleich ein Spektrum im NIR-Bereich ermittelt. Die spektrale Auflösung dieser Standard Systeme ist aufgrund der begrenzten Anzahl von diskreten Punkte im Spektrum (Punkte, die für die Auswertung und Vergleiche der Spektren herangezogen werden) begrenzt.

Hoch entwickelte Sensoren nutzen die Hyper Spectral Imaging (HSI) Technologie. Bei dieser Technologie wird auf mechanisch bewegte Bauteile verzichtet (Bilder 5 und 7) und darüber hinaus die gesamte Bandbreite der Fördereinrichtung in einem mit einer hochauflösenden Zeilenkamera gescannt.

Bild 5: Anordnung HSI Sensor und Spektrum

Aus dem Einsatz der Zeilenkamera mit HSI Technologie resultiert einerseits eine hohe örtliche Auflösung, andererseits bildet die HSI Technologie zeitgleich zur Erfassung der Materialien ein sehr fein gerastertes und hochauflösendes Spektrum ab. Damit hat die Auswertung der Spektren der HSI Technologie einen sehr hohen Informationsgehalt für die Materialeigenschaften der gescannten Objekte (Bild 5 und 6). Mit der HSI Tech- nologie werden je Sekunde mehr als 27 Mio. Messinformationen zu den gescannten Materialien ausgewertet und für die Sortierung zur Verfügung gestellt.

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Bild 6: Örtliche und spektrale Auflösung HSI Technologie

Das NIR-Modul besteht aus drei Basisteilen (Bild 7). Das Herzstück ist das Sensormodul, das über dem Beschleunigungsband angeordnet wird. In den beiden Seitenteilen, die auch als Träger der Sensoreinheit dienen, ist die Steuerungselektronik untergebracht.

In einem der Seitenteile ist das Bedienpanel mit Touch Screen, Stromversorgung und Steuerung der Düsenleiste, sowie Schnittstellen für die übergeordnete Steuerung und Fernwartung untergebracht. In dem zweiten Seitenteil, der gegenüberliegenden Seite, ist das Klimagerät untergebracht. Der mittlere Teil ist nutzbreitenabhängig und enthält die Sensorik, die Stromversorgung und Beleuchtung sowie die komplette Steuerung.

Wellenlänge Intensität

NIR Kameratechnologie – Hyper Spectral Imaging HSI

Bedienung und Display

Sensor Technologie Klimati- sierung

Bild 7:

Aufbau des HSI Scanmoduls

Basierend auf den Sortiervorgaben der Steuerung und der Informationen des HSI Sensors wird das Eingangsmaterial mittels der Ventilleiste in unterschiedliche Pro- dukte sortiert.

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1.2.5. Röntgentransmission Unter Zuhilfenahme des Röntgen Scanners für die Röntgentransmission werden Ma- terialien anhand von Dichteunterschieden klassifiziert und sortiert. Hierbei werden die Materialien im Sensorbereich von Röntgenstrahlung durchdrungen.

Der Absorptionsgrad der Röntgenstrahlung hängt sowohl von der Materialdichte als auch von der Dicke der einzelnen Teile ab. Je größer die Atommasse und je dicker das Teil, umso mehr Röntgenstrahlung wird absorbiert. Um die Einflüsse der Materialdi- cke zu kompensieren, wird das zu sortierenden Material bei zwei unterschiedlichen Intensitätsstufen mittels des Dual-Energy-Verfahren analysiert.

Auf diese Weise wird in der Software die materialspezifische Absorption der einzelnen Teile ermitteln.

Bild 8 zeigt schematisch die unterhalb des Materialstromes angeordnete Röntgenquelle und den oberhalb des Materialstromes angeordneten Scannerbereich zur Registrierung der Reststrahlung nach der Durchdringung des Fördermaterials.

Bild 8: Anordnung XSS-T Sensor und Röntgenbild

Basierend auf den Sortiervorgaben in der Steuerung und den Informationen des Röntgen Scanners wird das Eingangsmaterial mittels der Ventilleiste in zwei Produkte sortiert.

1.2.6. Röntgenfluoreszenz Mittels der Röntgenfluoreszenz - Sensoren werden Materialien auf Basis Ihrer atomaren Zusammensetzung klassiert und sortiert. Sowohl die Röntgen Quelle als auch die Sen- soren sind bei der Röntgenfluoreszenz – Technologie oberhalb des zu untersuchenden Materialstromes angeordnet (Bild 9).

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Bild 9: Anordnung XSS-F Sensor und Energiespektum

Der zu untersuchende Materialstrom durchläuft ein nieder-energetisches Röntgenfeld.

Hierbei werden die im Material enthaltenen chemischen Elemente angeregt, eine element- spezifische Energie zu emittieren (Schalensprünge der Elektronen). Diese freigesetzte Strahlung wird von den Sensoren erfasst und mit Hilfe der Auswertungssoftware in Form von Energiespektren für die Sortierung zur Verfügung gestellt. In Abhängigkeit der Materialklassifizierung und Sortiervorgabe werden die Materialien mit Hilfe der Ventilleiste in die entsprechenden Produkte sortiert.

1.2.7. Kombination unterschiedlicher Sensoren

Sämtliche vorbenannten Sensoren lassen sich im Hinblick auf die Anwendung und Sortieraufgabe miteinander kombinieren, sodass unterschiedliche Materialinformati- onen zeitgleich für ein und dasselbe Objekt und die vorgegebene Sortieraufgabe zur Verfügung stehen.

In vielen Anwendungen reichen einfache Informationen für die zu sortierenden Materi- alien nicht mehr aus und erst die Kombination von Materialinformationen ermöglichen eine exakte Klassifikation der Teile und anschließende Sortierung.

Beispielsweise werden für die Sortierung von Kupferkabeln aus einem Elektronikschrott- gemisch neben der Information für die Induktion (Kupfer) auch die Information für die Form und Struktur (kabelförmig) herangezogen. Auch in der Kunststoffsortierung werden zur Sortierung von klaren PET Flaschen aus einem Kunststoffmix neben der Information für die Kunststoffsorte (PET) auch die Information der Farbe (klar) benötigt.

2. Sensortechnik für Kunststoffrecycling

2.1. Sensortechnik für Kunststoffrecycling (Beispiel Verpackungsabfall)

Die im vorbenannten Kapitel beschriebenen Sensoren und Sensor – Sortiersysteme lassen sich für unterschiedliche Sortieraufgaben in den Anwendungsbereichen Bergbau, Schrott, Abfall und Recycling und hier im speziellen auch für die Kunststoffsortierung einsetzen.

3.000 2.000 1.000 Zähler

8

keV 0

6.000 5.000 4.000 9.000 8.000 7.000

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 Silber K α

Silber K β Kupfer K α

Kupfer K β

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Wie eingangs bereits erwähnt, kommen Sensor - Sortiersysteme vor allem nach einer Voraufbereitung des Eingangsmaterials zum Einsatz. Je nach Aufgabenstellung und Sortieraufgabe werden an die Voraufbereitung der Materialien einfache oder komplexere Ansprüche im Sinne der Zerkleinerung, Klassierung, Magnetscheidung und Voranrei- cherung, usw. gestellt. Vereinfacht ist in der nachfolgenden Bild 10 ein Konzept für die Erfassung von Kunststoffen aus einem Abfallgemisch (hier z. B. Verpackungsabfall) dargestellt.

Eingangsmaterial

Zerkleinerung/Vorkonditionierung

Voraufbereitung/Siebung und Klassierung, Windsichtung, Ballistische Sichtung, usw.

Überbandmagnetscheider und Wirbelstromabscheider Sensorbasierte Sortierung 1. Stufe

Sensorbasierte Sortierung 2. Stufe ggf. Nachreinigung/manuelle Handsortierung

Fe NFe Tetra Folien PPK PET PP PS PE Mischkunststoffe Reste

Bild 10: Vereinfachte Darstellung Abfallaufbereitung (hier Verpackungsabfall)

Insbesondere werden für die Sortierung der im Material enthaltenen Wertstoffe neben Überbandmagneten und Wirbelstromabscheidern zur Erfassung der FE- und NE-Metalle für die Kunststoffsortierung im speziellen sensorbasierte Sortiersysteme mit NIR- bzw.

Hyper Spectral Imaging (HSI) Technologie eingesetzt. Mittels dieser Systeme werden z. B.

Kunststoffe der Typen PET, PP, PS und PE sowie Mischkunststoffe erfasst und in separate Produktfraktionen sortiert. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass selbstverständlich auch Nichtkunststoffe wie beispielsweise Papier, Pappe und Kartonagen (PPK) in solchen Konzepten mittels der HSI Technologie als separate Produkte erkannt und sortiert werden.

Diese Zwischenprodukte oder vielmehr Vorprodukte für die weiterverarbeitende Aufbereitungsindustrie (z.B. Kunststoffe) bestehen aufgrund von Anhaftungen und Verschmutzung, Aufklebern und Banderolen, Verbunden mit anderen Materialien und Restbefüllung, usw. nicht zu 100 Prozent aus dem entsprechenden Material der jeweiligen Produktgruppe.

In der weiterverarbeitenden Aufbereitungsindustrie für Kunststoffe werden diese Zwi- schenprodukte erneut unterschiedlichen Aufbereitungsprozessen zugeführt. In diesen Prozessen finden sich wiederum neben unterschiedlichen Voraufbereitungsschritten

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(Zerkleinerung, Vorkonditionierung, ggf. Magnetscheidung, Waschung usw.) in der Regel sensorbasierte Sortiersysteme wieder für die Erfassung von Störstoffen und artfremden Kunststoffen aus den jeweiligen Kunststoffprodukten.

In vielen Fällen werden hier neben den oben beschriebenen NIR basierten Sortiersyste- men auch Induktions-Sortiersysteme (ISS) für die Erfassung von Restmetallen und Metall- Kunststoff-Verbunden eingesetzt um einerseits die Qualität der Kunststoffprodukte zu verbessern und andererseits die nachfolgenden Anlagenkomponenten vor erhöhtem Verschleiß oder gar Beschädigungen durch metallische Fremdstoffe zu schützen.

Je nach Anwendung und Aufgabenstellung werden in diesem Industriezweig auch Farb-Sortiersysteme in die Konzepte mit integriert, um die unterschiedlichen Kunst- stoffsorten nach Farbkriterien in helle oder dunkle Produkte oder sortenreine Farb- fraktionen zu trennen.

Neben den Maschinen für die Sortierung der grobstückigen Materialien werden in der weiterverarbeitenden Aufbereitungsindustrie für Kunststoffe auch Flake-Sortiersysteme (Systeme für feinstückiges Sortiergut) eingesetzt. Diese Flake-Sortiersysteme sind sowohl in der Materialdosierung, Förderung, Materialberuhigung, als auch Detektion der Materialien sowie Austragsvorrichtung (Ventilleiste) auf die speziellen Anforderungen der Materialien ausgerichtet.

2.2. Sensortechnik für Kunststoffrecycling (Beispiel Elektro- und Elektronik-Altgeräte)

Bild 11: Vereinfachte Darstellung Abfallaufbereitung (hier E-Schrott)

Quelle: P. L.: Steinert Elektromagnetbau GmbH, Köln, 2014/2015 Bulkyitems,

Copperballs Fines Fe PCBA Fe

compounds NFe

Dust

Fe

NFe

Metal mix

Black Plastic

ABS

PS

Rest Plastic mix ICW, Wires

IC-Chips

Flame retardant No Flame retardant

Band

Magnet KSS Magnet

Drum ECS

MagnetBand KSS Magnet

Drum ECS

KSS KSS

XSST Magnet

Drum ECS 4T ISS Fines

Fe

UniSort NIR KSS WEEE

Infeed Crushing

Step Manuel

Separation Size Separation

Size Separation

fines

coarse medium

Optional additional sorting of ICW, Wires, IC-Chips

Optional additional sorting of flame retardants

Metal mix

UniSort NIR UniSort

NIR UniSort

NIR

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Kunstoffe fallen in nennenswerten Mengen auch im Zuge des Recyclings von Elektro- und Elektronik- Altgeräten (E-Schrott) an. In Bild 11 ist ein vereinfachtes Konzept für die Aufbereitung von E-Schrott dargestellt.

Auch hier ist in der Voraufbereitung vor der Sensortechnik eine Zerkleinerung und Klassierung vorgesehen. Die in den Elektro- und Elektronikprodukten enthaltenen und miteinander mechanisch verbundenen Wertstoffe werden zunächst vereinzelt und voneinander gelöst bevor der eigentliche Sortierprozess erfolgt.

In Ergänzung zu der im vorangegangenen Kapitel erläuterten Sensortechnik für die Sortierung von Kunststoffen aus Verpackungsabfall verfolgen diese Konzepte in der Regel neben der Sortierung von Leiterplatten und FE- sowie NE-Metallen die Sortie- rung von Metallkonzentrat und Kunststoffkonzentrat.

Die Leiterplatten werden beispielsweise mit Kombinations-Sortiersystemen (KSS) aus dem Materialstrom sortiert. Metall- und Kunststoffkonzentrate werden wahlweise mit Induktions-Sortiersystemen (ISS) oder Kombinations-Sortiersystemen (KSS) sortiert.

Für das Kunststoffprodukt, bestehend zu Teilen aus schwarzen, weißen und farbigen Kunststoffen sowie diversen Kunststoffsorten, bietet sich eine weiterführende NIR basierte Sortierung mit Hyper Spectral Imaging (HSI) Technik an zur Sortierung des Gemisches in z.B. die Fraktionen schwarze Kunststoffe, ABS, PS, usw..

Eine Lösung für die Sortierung der Kunststoffe in Produkte mit und ohne Flammhem- mer ist mit der Röntgen-Transmissionstechnik (XSS T) gegeben. Unter Zuhilfenahme der Röntgentechnik und in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Kunststoffe werden hier Produkte mit und ohne Flammhemmer-Zusätze sortiert.

3. Innovationen und Ausblicke

In der Recyclingindustrie werden hohe Ansprüche an die Sortiertechnik gestellt.

Neben stetig wachsenden Anlagenkapazitäten und wachsenden Durchsätzen, steigen die Vorgaben für die Sortierperformance. Diese Aspekte haben Auswirkungen auf die Sensortechnik als auch Auswirkungen auf die Sortierfunktion der Maschinen an sich. Darüber hinaus wächst bei Betreibern von Aufbereitungsanlagen der Bedarf für bessere Recyclingraten und gleichzeitig Reduzierung der Menge von Restabfällen nach den Aufbereitungsprozessen.

Die Potentiale der Sensortechnik im Hinblick auf das Recycling oder vielmehr die Erfassung der unterschiedlichsten Kunststoffe aus unterschiedlichen Materialströmen ist bis dato noch nicht ausgeschöpft.

Die in dem folgenden Kapitel beschriebenen Lösungen zur Sensortechnik für Kunst- stoffrecycling geben einen Ausblick auf die Neuerungen und neuen Entwicklungen für die Recyclingindustrie.

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3.1. Schwarze und dunkle Objekte

ohne definiertes Spektrum Black-Scan-Technologie

In vielen Aufbereitungsanlagen verbleiben insbesondere schwarze und dunkle Objekte ohne definiertes Spektrum sowie stark verschmutzte Kunststoffe in der Restfraktion und werden damit in der Regel nicht in den Rohstoffkreislauf zurück geführt. Vielmehr werden diese Wertstoffe durch den Verbleib in den Sortierresten einer Deponierung oder thermischen Verwertung zugeführt. Beide Wege verursachen bei den Aufbereitern Kosten durch Logistik und Entsorgungsgebühren.

Die UniSort Black-Scan-Technologie bietet hier die Möglichkeit eben solche Objekte aus einem Materialstrom zusätzliche zu erfassen und als Produkt der Kunststoff aufbe- reitenden Industrie zu zu führen. Anwendung findet diese Technologie beispielsweise als Nachrüstung in Bestandsanlagen in den Linien der Sortierreste (Bild 12) oder gar vorab in einem Sortierkonzept mit den üblichen Sortiersystemen.

Bild 12:

Anwendungsbeispiel UniSort Black Scan/Sortierreste

Der Unterschied zu anderen NIR-Sortiersystemen liegt vor allem in der Hyper Spectral Imaging Technologie (HSI). Diese Technologie bietet aufgrund der hohen örtlichen als auch hohen spektralen Auflösung die Möglichkeit auch schwarze und dunkle Objekte ohne definiertes Spektrum zu erfassen und somit auszusortieren.

Übertragen auf eine beispielhafte Anwendung im Verpackungsabfall bedeutet das reduzierte Entsorgungskosten durch reduzierte Restmengen und parallel dazu einen Vorteil durch ein zusätzlich vermarktbares Produkt. Einen Eindruck für das in Rede stehende Produkt gibt Bild 13.

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Bild 13:

Produktbeispiel

Eine zusätzliche Option der Technologie besteht darin, ergänzend zu den schwarzen und dunklen Objekten ohne definiertes Spektrum, zusätzlich in dieses Produkt auch ein oder mehrerer Kunststoffsorten mit detektierbarem und spezifizierbarem Spektrum zu sortieren, die in vorangegangenen Aufbereitungsschritten von NIR Sortiersystemen nicht erfasst wurden.

3.2. Active Object Control (AOC) – UniSort Film

Mit der UniSort Film ist es gelungen, das Active Object Control System (AOC), welches ursprünglich für die Baureihe der Flakesortierer entwickelt wurde, auch für größere Korngrößen nutzbar zu machen. AOC ist ein Stabilisierungssystem welches nicht nur über dem Beschleunigungsband wirkt, sondern auch eine aktive Kontrolle des Sortier- gutes in der Abwurfparabel des Sensor – Sortiersystems ermöglicht. Auf diese Weise können unerwünschte Bewegungen der Objekte relativ zur Förderrichtung und zur Fördergeschwindigkeit auf ein Minimum reduziert werden. Durch den Einsatz der AOC Technologie wird damit eine deutlich präzisere Sortierung ermöglicht.

Die Technologie wird im Anwendungsbereich der Sensortechnik mit sehr leichten und flächigen Materialien (z.B. Kunststofffolien) vorgesehen. Insbesondere Folien sind aufgrund ihres geringen Gewichtes und hohen Flächenbelegung nur mit Einschränkungen und deutlich reduzierter Bandgeschwindigkeit auf Standard Sortiermaschine zu sortieren.

Das AOC System wird bei dem UniSort Film eingesetzt und ermöglicht deutlich höhere Bandgeschwindigkeiten bei gleichzeitig erhöhter Objektkontrolle. Auf diese Weise lassen sich leicht flugfähige Objekte, wie beispielsweise Folien, mit einer hohen Sortiergenau- igkeit sortieren.

In Bild 14 ist schematisch die AOC Technologie – UniSort Film dargestellt. Im Unter- schied zu Standard Beschleunigungsbändern wird bei dieser Anwendung das Material mittels eines kontinuierlichen Luftstroms auf dem Fördergurt in Anlehnung an die För- dergeschwindigkeit beruhigt. Das Material verbleibt in einer stabilen Position auf dem Beschleunigungsband und wird somit in einer präzisen Bahn durch den Detektionsbe- reich des Sensor Sortiersystems bis hin zur Austragsvorrichtung gefördert.

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Bild 14:

Darstellung Active Object Con- trol (AOC) – UniSort Film

Wie oben beschrieben findet die in Rede stehende Technologie in ähnlicher Weise auch in der Flake- und Mahlgutsortierung ihren Einsatz. Insbesondere bei der Sortierung von feinstückigen Materialien werden im Hinblick auf die Materialberuhigung sowie präzise Führung des Materials in der Detektions-, Austrags- und Sortierebene hohe Ansprüche gestellt. In diesem Fall bietet die Active Object Control (AOC) ebenfalls eine Lösung um die Materialien bereits bei der Förderung auf dem speziell strukturierten Förderband des Flake-Sortierers zu beschleunigen und zu beruhigen sowie in einer kontrollierten Transport-, Detektions- und Flugbahn auszurichten. Auch hier liegt der besondere Vorteil der Technologie darin, dass die Materialien in einer stabilen Bahn auf einem Fördergurt zwischen Detektion und Sortierebene transportiert werden und weder durch Trudeleffekte noch durch Bremseffekte der Umgebungsluft, noch durch Anstoß mit angrenzenden Materialien Ihre Lage unerwünscht verändern. Damit kann gegenüber Systemen ohne diese Technologie eine deutlich präzisere Sortierung der Materialien ermöglicht werden.

4. Zusammenfassung

Kunststoffe sind aus dem alltäglichen Leben und den industriellen Anwendungen heute nicht mehr wegzudenken. Nach dem Ende der Nutzungsdauer gelangen Kunststoffpro- dukte in unterschiedliche Entsorgungssysteme und über unterschiedliche Abfallströme in Aufbereitungsanlagen.

Je nachdem welche Konzepte in den Aufbereitungsanlagen verfolgt werden, stehen die Kunststoffe als Monochargen oder Kunststoffgemische als Zwischenprodukte für die weiterverarbeitende Kunststoffaufbereitungsindustrie zur Verfügung. Hier werden die unterschiedlichen Kunststoffe weiter verarbeitet zu Sekundärprodukten (Sekundärroh- stoffen) für die Kunststoffindustrie.

Durch die Sortierung der Abfälle und den Einsatz der Sortier- und Sensortechnik werden aus unterschiedlichsten Abfallmaterialien werthaltige Recyclingprodukte erzeugt, die als Sekundärrohstoffe einen Beitrag dazu leisten, die verschiedenen Roh- stoffkreisläufe zu schließen.

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Den Aufbereitungsunternehmen und Recyclern stehen heutzutage eine Vielzahl von Sensoren und Techniken für die Erfassung unterschiedlichster Materialinformationen und die Sortierung unterschiedlichster Produkte zur Verfügung. Neben Induktions-, HSI Nahinfrarot-, Farb-, 3D- Sensoren sowie Systemen mit Röntgentransmissions- und Röntgenfluoreszenztechnik als Einzelaggregate, können Sensoren heute miteinander kombiniert und verschachtelt werden, um den immer komplexer werdenden Sortier- aufgaben gerecht zu werden und zu entsprechen.

Neue Entwicklungen wie die UniSort Black Scan Anwendung mit Hyper Spectral Imaging Technologie für die Sortierung schwer zu detektierender Materialien wie beispielsweise dunkler und spektrenloser Objekte sowie Active Object Control für Kunststoffe und Materialien deren Position im Zuge der Förderung und Detektion sowie Aussortierung nur schwer zu stabilisieren ist, tragen dazu bei, Sortieraufgaben zu verbessern oder gar erst zu ermöglichen.

5. Quelle

[1] Lindweiler, P.: Steinert Elektromagnetbau GmbH. Köln: 2014/2015

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Inserat

one seven

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Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Daniel Goldmann (Hrsg.):

Recycling und Rohstoffe – Band 8

ISBN 978-3-944310-20-6 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2015

Redaktion und Lektorat: Professor Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky, Dr.-Ing. Stephanie Thiel, M.Sc. Elisabeth Thomé-Kozmiensky

Erfassung und Layout: Ginette Teske, Sandra Peters, Carolin Bienert, Janin Burbott, Max Müller, Cordula Müller

Druck: Mediengruppe Universal Grafische Betriebe München GmbH, München

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