TY - THES

T1 - Lumineszenzanalyse von Recycling-Kunststoffen in Hinblick auf die Nutzung in der sensorgestützten Sortierung

AU - Haider, Andreas Franz

N1 - gesperrt bis 25-08-2019

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Die Produktion der Kunststoffmenge nimmt jährlich zu und ebenso steigt die Menge an Kunststoffabfällen. Die internationale Forschung zur sensorgestützen Sortierung sucht seit Jahren Lösungen zur Verbesserung der Klassifizierung von Kunststoffen aus Abfällen, um diese möglichst sortenrein einem Recycling zuzuführen. Binder+Co AG hat ein Messgerät für laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) von Festkörpern entwickelt, welches in dieser Arbeit für die Erkennung von Kunststoffen erprobt wurde. Für die Versuche mussten in ihrer Zusammensetzung bekannte Kunststoffe, sogenannte Referenzkunststoffe, beschafft werden. Die Identifizierung der unbekannten Kunststoffe erfolgte mit Hilfe zweier Geräte, eines FTIR- und eines NIR-Spektrometers. In weiterer Folge wurden die Kunststoffe beschriftet, nach Kunststoffgruppen sortiert und es wurde eine Kunststoff-Bibliothek erstellt, in der alle Eigenschaften und Messergebnisse der einzelnen Kunststoffe beinhaltet sind. Im Zuge der Arbeit wurde eine systemspezifische LIF-Messmethode für die Analyse von Kunststoffen entwickelt und dokumentiert. Bei der Analyse der Bibliotheks-Kunststoffe mit LIF ergaben sich signifikante Unterschiede in Bezug auf die emittierten Fluoreszenzintensitäten und –farben. Diese Ausprägung steht im Zusammenhang mit den farbgebenden Additiven. Außerdem verändern Kunststoffe in unterschiedlicher Ausprägung im UV-Licht ihre Polymerstruktur. Diese „Alterung der Kunststoffe“ wirkt sich auch signifikant auf die Fluoreszenzsignale von Recyclingkunststoffen aus, wie die Analysen gezeigt haben. Diese Situation verursacht eine hohe Komplexität und Unschärfe bei der Erkennung von Kunststoffen mittels laserinduzierter Fluoreszenz, da in den meisten Fällen keinerlei Informationen über Art und Konzentration der enthaltenen Additive (u.a. Farbstoffe, Stabilisatoren zur besseren UV-Beständigkeit, usw.) vorhanden sind und nicht bekannt ist, ob und wie stark die Recyclingkunststoffe vor der LIF-Messung gealtert sind. Dadurch wird sich die Nutzung der LIF-Methode für die Sortierung von handelsüblichen gemischten Kunststofffraktionen schwierig gestalten. Hingegen ist für die Sortierung von sortenspezifischen Kunststofffraktionen (z.B.: PET) die LIF-basierte Klassifizierungsmethode eine verfolgenswerte Option.

AB - Die Produktion der Kunststoffmenge nimmt jährlich zu und ebenso steigt die Menge an Kunststoffabfällen. Die internationale Forschung zur sensorgestützen Sortierung sucht seit Jahren Lösungen zur Verbesserung der Klassifizierung von Kunststoffen aus Abfällen, um diese möglichst sortenrein einem Recycling zuzuführen. Binder+Co AG hat ein Messgerät für laserinduzierte Fluoreszenz (LIF) von Festkörpern entwickelt, welches in dieser Arbeit für die Erkennung von Kunststoffen erprobt wurde. Für die Versuche mussten in ihrer Zusammensetzung bekannte Kunststoffe, sogenannte Referenzkunststoffe, beschafft werden. Die Identifizierung der unbekannten Kunststoffe erfolgte mit Hilfe zweier Geräte, eines FTIR- und eines NIR-Spektrometers. In weiterer Folge wurden die Kunststoffe beschriftet, nach Kunststoffgruppen sortiert und es wurde eine Kunststoff-Bibliothek erstellt, in der alle Eigenschaften und Messergebnisse der einzelnen Kunststoffe beinhaltet sind. Im Zuge der Arbeit wurde eine systemspezifische LIF-Messmethode für die Analyse von Kunststoffen entwickelt und dokumentiert. Bei der Analyse der Bibliotheks-Kunststoffe mit LIF ergaben sich signifikante Unterschiede in Bezug auf die emittierten Fluoreszenzintensitäten und –farben. Diese Ausprägung steht im Zusammenhang mit den farbgebenden Additiven. Außerdem verändern Kunststoffe in unterschiedlicher Ausprägung im UV-Licht ihre Polymerstruktur. Diese „Alterung der Kunststoffe“ wirkt sich auch signifikant auf die Fluoreszenzsignale von Recyclingkunststoffen aus, wie die Analysen gezeigt haben. Diese Situation verursacht eine hohe Komplexität und Unschärfe bei der Erkennung von Kunststoffen mittels laserinduzierter Fluoreszenz, da in den meisten Fällen keinerlei Informationen über Art und Konzentration der enthaltenen Additive (u.a. Farbstoffe, Stabilisatoren zur besseren UV-Beständigkeit, usw.) vorhanden sind und nicht bekannt ist, ob und wie stark die Recyclingkunststoffe vor der LIF-Messung gealtert sind. Dadurch wird sich die Nutzung der LIF-Methode für die Sortierung von handelsüblichen gemischten Kunststofffraktionen schwierig gestalten. Hingegen ist für die Sortierung von sortenspezifischen Kunststofffraktionen (z.B.: PET) die LIF-basierte Klassifizierungsmethode eine verfolgenswerte Option.

KW - Lumieszenz

KW - Fluoreszenz

KW - Kunststoff

KW - Recycling

KW - Sortierung

KW - Laserspektroskopie

KW - luminescence

KW - fluorescence

KW - plastic

KW - recycling

KW - sorting

KW - laser spectroscopy

M3 - Masterarbeit

ER -