METHOD OF DETECTING AND SORTING OLDENED, UNUSABLE PLASTICS GOODS

Abstract: 1. A process for determining the ageing condition of mass-dyed plastics articles by means of a non-destructive non-contact measuring method with the objective of excluding from a multiplicity of similar articles those which are no longer fit for use, characterized by - illumination of the plastics articles using a light source which emits light over the entire visible spectrum, - measurement of the reflectance at at least one critical position of the surface of the plastics articles in a range of the spectrum which is coordinated with the colour of the articles and - elimination of all those plastics articles of which the reflectance is outside a predetermined theoretical range.

Description: Verfahren zum Erkennen und Ausscheiden gealterter, nicht mehr gebrauchs tüchtiger Kunststoffgegenstände Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen und Ausscheiden gealterter, nicht mehr gebrauchstüchtiger Kunststoffgegenstände aus dem weiteren Gebrauch. Die Erfindung bezweckt, kostspielige Folgeschäden zu vermeiden, die durch gealterte,nicht mehr gebrauchstüchtige Kunststoffgegenstände verursacht werden können. Bekanntlich läuft in (thermoplastischen) Kunststoffgegenständen bei Einwirkung von Lichtstrahlung (im sichtbaren oder unsichtbaren Bereich) in Gegenwart von Luft (Sauerstoff) und Wärme ein - chemischer und physikalischer - Alterungsprozess ab, und zwar zunächst an der Oberfläche der Gegenstände. Dieser Alterungsprozess ist wegen des unterschiedlichen Ausmasses der Einwirkung von Licht, Sauerstoff und Wärme auf den Kunststoffgegenstand unabhängig vom Alter und wenig abhängig von der Gebrauchshäufigkeit der Kunststoffgegenstände; deshalb kann man aus dem Alter der Gegenstände allein nicht auf deren Alterungszustand schliessen. Die Alterung führt - ausgehend von der Oberfläche der Gegenstände - zu einer Versprödung des Kunststoffs und damit zur Minderung der Gebrauchstüchtigkeit des Gegenstandes. Bei Kunststoffgegenständen für wiederholten Gebrauch, z. B. Mehrweg-Flaschentransportkästen aus in der Masse gefärbten Polyolefinen, werden durch eine hinreichend grosse Alterung Folgeschäden verursacht; diese können sich als erhebliche Störungen bei der automatischen Abfüllung in der Ge@ränkein@ustrie äussern oder im Zusammenbrechen von Kastenstapeln oder Palettenstapeln im Lager oder auf dem Transport. Der Alterungszustand und damit die Gebrauchstüchtigkeit nach einer gewissen GebrauchsdauerläDt sich nach verschiedenen chemischen oder mechanischen Verfahren feststellen; diese sind stets aufwendig und meist nicht zerstörungsfrei und damit nur auf einzelne Kunststoffgegenstände anwendbar. Auch die bekannten zerstörungsfreien Verfahren sind bei sehr grossen Stückzahlen von Sunst- stoffgegenständen routinemässig nicht einsetzbar. Damit fehlt bisher ein zerstörungsfreies Verfahren, mit dem man den Alterungszustand von Kunststoffgegenständen auf einfache Weise feststellen kann, damit man aus einer sehr grossen Anzahl gleichartiger Gegenstände diejenigen erkennen und ausscheiden kann, die wegen fortgeschrittener Alterung nicht mehr gebrauchs tüchtig sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Alterungszustand von Kunststoffgegenständen - unabhängig von ihrem Alter - mittels einer zerstörungsfreien berührungslosen Messmethode festzustellen zwecks Ausscheiden nicht mehr gebrauchstüchtiger Gegenstände aus einer Vielzahl gleicher Gegenstände. Die Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch - Beleuchten der Kunststoffgegenstände mit einer Licht quelle, die Licht im gesamten sichtbaren Spektralbe reich aussendet (weisses Licht), - Messen der Remission an mindestens jeweils einer kri tischen Stelle der Oberfläche der Kunststoffgegenstände in einem auf die Farbe der Kunststoffgegenstände ab gestimmten Bereich des Spektrums und - Ausscheiden aller Kunststoffgegenstände, deren Remission ausserhalb eines vorgegebenen Sollbereichs liegt. Als Lichtquellen sind weisse Leuchtstofflampen, Halogenlampen oder Xenon-Hochdrucklampen geeignet; in den Beleuchtungsstrahlengang wird kein Farbfilter eingeschaltet. Der Wellenlängenbereich des von der Oberfläche der Kunststoffgegenstände remittierten Lichtes muss in hohem Anteil in den von der Lichtquelle ausgestrahlten Licht enthalten sein. Die Remission wird nach einem der bekannten Verfahren unter Verwendung eines handelsüblichen Farbmessgerätes und unter Beachtung der für optische Untersuchungen notwendigen Sorgfalt gemessen. Aus dem remittierten Licht, dessen Spektralbereich und Intensität von der Farbe des Kunststoffgegenstandes und dem Zustand der Oberfläche abhängig ist, wird ein geeigneter Spektralbereich durch ein Farbfilter im Remissionsstrahlengang ausgefiltert, damit das Verfahren hinreichend empfindlich wird. Die Remission wird bevorzugt in einem Spektralbereich gemessen, der ausserhalb des Bereiches der Farbe des Kunststoffgegenstandes liegt. Der Sollbereich, in welchem die Remission der noch gebrauchstüchtigen Gegenstände liegen muss, richtet sich nach den für den vorliegenden Kunststoffgegenstand spezifischen Anforderungen an die Gebrauchstüchtigkeit. Das erfindungsgemässe Verfahren beruht auf dem Zusammenhang zwischen Alterungszustand des Kunststoffgegenstandes und Remission der Oberfläche. Das Mass für den Alterungszustand ist die Differenz zwischen den Remissionswerten der Oberfläche eines völlig unbenutzten Kunststoffgegenstandes und des gealterten Kunststoffgegenstandes der gleichen Art und Farbe in Xl;em ausgewählten Wellenlängen- bereich bevorzugt ausserhalb des Wellenlängenbereichs, in dem der Kunststoffgegenstand die grösste Remission zeigt, wobei die Messbedingungen für beide Gegenstände jeweils gleich sind. Als kritische Stellen der Oberfläche der Kunststoffgegenstände werden solche'Stellen bezeichnet, die bei üblichem Gebrauch der Einwirkung von Licht, Sauerstoff und Wärme sowie mechanischen Zug-, Druck- und Biegebeanspruchungen ausgesetzt sind und keine mechanischen Beschädigungen oder Veränderungen aufweisen (wie Kratzer, Schleif- oder Scheuerspuren, Aufkleber, Klebstoffe, Fremdkörper, Aufdrucke, Prägungen). Es hat sich als zweckmässig erwiesen, die Remission an zwei kritischen Stellen der Oberfläche der Kunststoffgegenstände zu messen, die auf zwei etwa senkrecht aufeinander stehenden Aussenseiten eines Gegenstandes liegen, die bei bestimmungsgemässem Einsatz des Gegenstandes der Lichteinwirkung ausgesetzt sind; falls es erforderlich ist, kann die Remission auf mehr als zwei oder auf allen Seiten des Gegenstandes gemessen werden. In diesen Fällen sind mehrere Lichtquellen und jeweils ein Empfänger für jede zu messende Seite des Gegenstandes notwendig. Ein Kunststoffgegenstand wird ausgeschieden und vom weiteren Gebrauch ausgeschlossen, falls die Remission an einer oder mehr als einer kritischen Stelle ausserhalb des vom Kunststoffgegenstand abhängigen Sollbereichs liegt. Das erfindungsgemässe Verfahren hat folgende Vorteile - Es ist von der Schwankung des Pigmentgehaltes der Kunststoffgegenstinde praktisch unabhängig. - Es ist zerstörungsfrei und berührungslos und mit ver tretbarem Aufwand verbunden. - Es lässt sich in bereits bestehende Vorrichtungen zur Handhabung der Kunststoffgegenstände leicht einbe ziehen. - Es lässt den Alterungszustand der Gegenstände erkennen, obwohl eine Vielzahl von Gegenständen gleicher Art visuell praktisch nicht zu unterscheiden sind. - Es arbeitet automatisch und lässt sich besonders bei sehr grossen Stückzahlen von Kunststoffgegenständen kontinuierlich einsetzen. - Es ist frei von subjektiven Einflüssen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist anwendbar auf in der Masse pigmentierte Kunststoffgegenstände. Die Gegenstände können verschiedene Formen und Farben haben und für verschiedene Zwecke benutzt werden. Gealterte Mehrweg-Flaschentransportkästen aus Polyolefinen zum Beispiel, die ein zu grosses Sicherheitsrisiko für den weiteren Gebrauch darstellen, sind durch folgende Remission (gemessen gegen MgO-Weissstandard in einem Spektralphotometer mit nachgeschalteter Ulbricht-Kugel) in der Nähe des oberen umlaufenden Randes etwa in der Mitte einer vertikalen Aussenseite des Kastens gekennzeichnet: : EMI6.1 Art <SEP> des <SEP> Farb- <SEP> Farbe <SEP> der <SEP> Remission <SEP> gegen <SEP> MgO-Weissstandard <tb> Kunststoffes <SEP> Pigment <SEP> Flaschen- <SEP> im <SEP> Spektral- <SEP> des <SEP> neuen <SEP> des <SEP> gealterten <tb> kästen <SEP> bereich <SEP> Kastens <SEP> Kastens <tb> lineares <SEP> Cadmium- <SEP> rot <SEP> 400-500 <SEP> nm <SEP> 4 <SEP> - <SEP> 6 <SEP> % <SEP> 8 <SEP> - <SEP> 12 <SEP> % <tb> Polyethylen <SEP> Selenid <tb> (HDPE) <SEP> (CdSe) <tb> Cadmium- <SEP> gelb <SEP> 400 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> nm <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 10 <SEP> % <SEP> 17 <SEP> - <SEP> 20 <SEP> % <tb> Sulfid <tb> (CdS) <tb> Chromoxid <SEP> grün <SEP> 400 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> nm <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 14 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 15% <tb> (Cr2O3) <tb> Kupfer- <SEP> blau <SEP> 550 <SEP> - <SEP> 650 <SEP> nm <SEP> 6 <SEP> - <SEP> 9 <SEP> % <SEP> 10 <SEP> - <SEP> 18 <SEP> % <tb> phthalocyanin <tb> isotaktisches <SEP> Cadmium- <SEP> gelb <SEP> 400 <SEP> - <SEP> 500 <SEP> nm <SEP> 5 <SEP> - <SEP> 9 <SEP> % <SEP> 25 <SEP> - <SEP> 28 <SEP> % <tb> Polypropylen <SEP> sulfid <tb> (CdS) <tb> Für mit anderen Pigmenten gefärbte Flaschentransport kästen oder solche aus anderen Kunststoffen oder für Kunstst offgegens tände mit anderen Verwendungszwecken lassen sich für ausgewählte Spektralbereiche ebenfalls Sollbereiche angeben, in denen die Remission für einen gealterten Kunststoffgegenstand liegen muss, bevor der Gegenstand auszuscheiden ist. Beispiel Für die Erkennung und Ausscheidung gealterter nicht mehr gebrauchstüchtiger Mehrweg-Flaschentransportkästen aus Polyethylen, die mit Cadmium-Selenid dunkelrot in der Masse gefärbt sind, geht man beispielhaft wie folgt vor. Nach dem Waschvorgang durchlaufen die gereinigten, trockenen Flaschentransportkästen auf dem Transportband zur Kastenfüllstation die Messzone. Diese besteht aus einer über dem Transportband innerhalb einer Abschirmung angebrachten Beleuchtungseinrichtung mit weissen Leuchtstoffröhren als Lichtquelle. Die Abschirmung hält unerwünschte Lichteinwirkungen fern. Die Stromversorgung der Leuchtstoffröhren ist stabilisiert. Die Leuchtstoffröhren beleuchten bevorzugt den oberen umlaufenden'Rand der Flaschenkästen in gegen die Flächennormale etwas geneigter Richtung. Als Farbmessgerät wird ein handelsübliches Gerät mit Farb Videokamera benutzt, Die Achse des Remissionsstrahlenganges steht senkrecht auf der Messfläche am Flaschenkasten. Die Messfläche liegt auf einer vertikalen Aussenseite der Flaschenkästen etwa in der Mitte des oberen umlaufenden U-Randes. Vor die Videokamera der Farbmesseinrichtung wird ein Blaufilter geschaltet. Jeder der über das Transportband in üblicher Weise laufenden Flaschenkästen durchläuft die Messzone, wobei die Remission der Messfläche gemessen wird. Liegt der Remissionswert eines Flaschenkastens ausserhalb des Sollbereichs, wird der fragliche Kasten nach Verlassen der Messzone automatisch vom Transportband abgeschoben. Da für dieses Verfahren eine Relativmessung hinreichend ist, wird die Farbmesseinrichtung folgendermassen eingestellt: Das Anzeigegerät der Farbmesseinrichtang wird mittels eines unbenutzten Flaschenkastens in der Messzone durch apparativen Abgleich auf Null eingestellt. Danach wird ein Flaschenkasten gleicher Art, der nicht mehr gebrauchstüchtig ist, in die Messzone geschoben. Hierbei zeigt das Anzeigegerät der Farbmesseinrichtung beispielsweise 2,3 mV an. Die Vorrichtung zum Abschieben der Flaschenkästen mit einer ausserhalb des Sollbereichs liegenden Remission der Messfläche wird durch die Farbmesseinrichtung automatisch ausgelöst, sobald das Anzeigegerät mehr als 2,3 mV anzeigt. Der Nullabgleich des Anzeigegerätes und die Einstellung der automatischen Auslösung der Abschiebevorrichtung kann mittels des unbenutzten und des nicht mehr gebrauchstüchtigen Flaschenkastens bei Bedarf beliebig wiederholt werden. Die Remission des für die Einstellung der Farbmesseinrichtung benutzten, nicht mehr gebrauchstüchtigen Flaschentransportkastens wurde vorher auf einem Spektralphoto meter-mit nachgeschalteter Ulbricht-Kugel gegen MgO-Weissstandard gemessen. Die Messfläche an der kritischen Stelle dieses Flaschenkastens hatte dabei eine mittlere Remission an 10 % im Sp±ktraIbrzic'r 400 - 500 nm. Damit liegt die Remission dieses Kastens auf der Grenze des Sollbereichs für gealterte, noch gebrauchstüchtige Flaschenkästen.

Claims: Patentansprüche: 1. Verfahren zur Feststellung des Alterungszustandes von in der Masse gefärbten Kunststoffgegenständen mittels einer zerstörungsfreien berührungslosen Messmethode zwecks Ausscheiden nicht mehr gebrauchs tüchtiger Gegenstände aus einer Vielzahl gleicher Gegenstände, gekennzeichnet durch - Beleuchten der Kunststoffgegenstände mit einer Licht quelle, die Licht im gesamten sichtbaren Spektral bereich aussendet, - Messen der Remission an mindestens einer kritischen Stelle der Oberfläche der Kunststoffgegenstände in einem auf die Farbe der Gegenstände abgestimmten Bereich des Spektrums und - Ausscheiden aller Kunststoffgegenstände, deren Remission ausserhalb eines vorgegebenen Sollbereichs liegt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Messen der Remission in einem Spektralbereich, der ausserhalb des Bereiches der Farbe des Kunststoff gegenstandes liegt. 3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Messen der Remission an zwei kritischen Stellen der Oberfläche der Kunststoffgegenstände, die auf zwei etwa senkrecht aufeinander stehenden Seiten eines Gegenstandes liegen, die bei bestimmungsgemässem Ein satz des Gegenstandes der Lichteinwirkung ausgesetzt sind. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, angewendet auf Mehrweg-Flaschentransportkästen aus Kunststoff, gekennzeichnet durch Messen der Remission eines oder mehrerer Messfelder im oberen Teil einer oder zweier vertikaler Aussen seiten der Flaschenkästen. 5. Verfahren nach Anspruch 1, angewendet auf Mehrweg-Flaschentransportkästen aus Polyethylen, die mit CdSe dunkelrot eingefärbt sind, gekennzeichnet durch - Messen der Remission auf mindestens einer Vertikal seite des Flaschenkastens im oberen Teil im Spektralbereich von 4oo bis 500 nm und - Ausscheiden aller Flaschenkästen, deren Remission (gemessen gegen MgO) mehr als 10 ffi beträgt.

Inventors: BETKER, ALEXANDER, KONIG, HELMUT, DR., PEITSCHER, GUNTER, POTTHOFF, PAUL, König, Helmut, Dr., Peitscher, Günter
Applicants: HULS AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1982
Main classification: G01N21
IPC codes: G01N33, B07C5, G01N21