Die vorliegende Erfindung betrifft ein Material, vorzugsweise Kunststoffmaterial, das Fremdstoffe enthält oder eine spezifische Zusammensetzung und Qualität hat, die bei Recyclingprozessen getrennt werden soll.

Weltweit ist eine Reihe von Kunststoffmaterialen bekannt, die neben dem üblicherweise im Wesentlichen organischen Kunststoffmaterial zumeist anorganische, faser- oder teilchenartige oder sonstige Fremdstoffe enthalten oder unterschiedliche Zusammensetzungen haben, die bei Recycling getrennt werden sollen. Ein bekanntes Beispiel sind Kunststofffenster aus Polyvinylchloridmaterial (PVC), die durch Zusatz von Glasfasern verstärkt werden oder unterschiedliche Additive enthalten.

Kunststoffmaterialien, wie PVC, die frei von anorganischen, faser-, teilchenartigen oder sonstigen Fremdstoffen sind, können auf gut bekannte Art und Weise stofflich wiederverwertet werden. Auf dem Fachgebiet sind etablierte Verfahren zur stofflichen Wiederverwertung von gebrauchten PVC-Kunststofffenstern, PVC-Kunststoffprofilen und entsprechenden Produktionsabfällen bekannt.

Sind in dem Kunststoffmaterial jedoch Fremdstoffe enthalten, können diese einerseits das Auf- bereitungs- und Wiederverwertungsverfahren derart stören, dass ein Recycling nicht mehr möglich ist. Dies liegt im Wesentlichen daran, dass ein Recyclingschritt die Einführung des Kunst- stoffmaterials in einen Extruder und in Filtervorrichtungen umfasst. Im Extruder wie auch den Filtervorrichtungen wirken die Fremdstoffe sehr abrasiv, was in einer sehr schnellen Schädigung des Extruders und der Filter resultiert.

Andererseits können wirtschaftliche und produktstrategische Gründe dagegen sprechen, dass alle Formulierungen eines Kunststoffs, beispielsweise PVC für Fensterprofile, einheitlich und gemeinsam für die Wiederverwertung als Recyclinggranulat aufbereitet werden. Im Falle von glasfaserverstärktem PVC hätten alle Fensterprofilhersteller, die das Recyclinggranulat einsetzen, Glasfasern in ihren PVC-Profilen, wobei fraglich ist, ob dies wirtschaftlich gewünscht oder produktstrategisch opportun ist.

Es besteht daher auf dem Fachgebiet eine Notwendigkeit, Fremdstoffe enthaltende Kunststoffmaterialien von solchen Kunststoffmaterialien, die keine Fremdstoffe enthalten, möglichst frühzeitig, zu Beginn eines Wiederverwertungsverfahrens, sowohl zu erkennen als auch auszusortieren.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das gattungsgemäße Material, vorzugsweise Kunststoffmaterial, derart weiterzuentwickeln, dass es die Nachteile aus dem Stand der Technik überwindet, insbesondere zuverlässig möglichst zu Beginn eines Wiederverwertungsverfahrens erkannt und aussortiert werden kann.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Sortieren einer Mischung von Materialien bereitzustellen, welche Mischung zumindest ein erfindungsgemäßes Material enthält.

Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Material, vorzugsweise Kunststoffmaterial, zumindest eine fluoreszierende Verbindung enthält.

Dabei ist bevorzugt, dass die Fremdstoffe faser- oder teilchenartig sind, und vorzugsweise ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Glasfasern, Silica und Mischungen derselben.

Auch wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die fluoreszierende Verbindung Anti-Stokes- Kristalle bzw. -Pigmente umfasst.

Eine Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die fluoreszierende Verbindung im wesentlichen homogen im Material eingemischt ist. Auch ist bevorzugt, dass das Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylchlorid (PVC) und Vinylchlorid-Copolymeren.

Auch ist bevorzugt, dass das Material PVC-Fensterrahmen, PVC-Profile, PVC- Produktionsabfälle und Mischungen derselben umfasst.

Bevorzugt ist ferner, dass die fluoreszierende Verbindung in einer Konzentration von 10-200 ppm bezogen auf das Gesamtgewicht des Materials, vorliegt.

Besonders bevorzugt liegen Anti-Stokes-Kristalle vor.

Anti-Stokes-Kristalle sind bekannt. Sie können durch elektromagnetische Strahlung zur Fluoreszenz angeregt werden. Bei sehr spezifischen Anregungsenergien kann aufgrund von Mehrphotonenprozessen eine fluoreszierende Strahlung erzeugt werden, deren Energie über der Anregungsenergie liegt. So kann z. B. mit einer Anregungsstrahlung im IR-Bereich eine sichtbare Strahlung erzeugt werden. Dabei muss die Anregungsstrahlung genau auf die Energieübergänge des Kristalls passen und daher sehr engbandig sein. Liegt die Anregungsstrahlung außerhalb des wirksamen Bereichs, so reagiert der Kristall ohne Fluoreszenz bzw. leuchtet nicht.

Die zweite Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Sortieren einer Mischung von Materialien, wobei die Mischung zumindest ein erfindungsgemäßes Material umfasst, mit den Schritten: i) optional Grob- und/oder Feinzerkleinern der Materialien, vorzugsweise auf eine Größe von 0,1-2,0 cm, ii) Anregen zumindest einer fluoreszierenden Verbindung in dem erfindungsgemäßen Material; iii) Detektieren des die angeregte fluoreszierende Verbindung enthaltenden erfindungsgemäßen Materials; und iv) Aussortieren des detektierten erfindungsgemäßen Materials von den anderen Materialien.

Dabei ist besonders bevorzugt, dass das Verfahren mehrstufig ausgeführt wird, wobei in jeder Stufe unterschiedliche Anregungsenergien eingesetzt werden, um jeweils unterschiedliche fluo- reszierende Verbindungen anzuregen und die die jeweilige fluoreszierende Verbindung enthaltenden Materialien auszusortieren.

Überraschenderweise wurde festgestellt, dass fluoreszierende Materialien, vorzugsweise Anti- Stokes-Kristalle im erfindungsgemäßen Material, insbesondere Kunststoffmaterial, als optische Marker dienen können, die bei einer entsprechenden Anregung durch Leuchten auf einfache und zuverlässige Weise anzeigen können, dass das untersuchte Material, bis hin zu kleinen Partikelgrößen, bestimmte Fremdstoffe enthält oder eine spezifische Zusammensetzung hat und somit auszusortieren ist. Leuchtet in einem entsprechenden Detektionsschritt das Material bzw. der einzelne Partikel nicht, können die detektierten Materialien der Aufbereitung gemäß Stand der Technik zugeführt werden.

Darüber hinaus wurde festgestellt, dass die als optische Marker eingesetzten fluoreszierenden Materialien, insbesondere die Anti-Stokes-Kristalle eine solche chemische, thermische und UV- Stabilität aufweisen, dass sie über den gesamten Lebenszyklus des Materials ihre Funktion erfüllen können, selbst wenn das Material in mehreren Recycling-Zyklen prozessiert wird.

Auch führt der Zusatz von fluoreszierenden Materialien in das Kunststoffmaterial zu keinerlei Farbveränderung oder Metamerie, weder im Recycling- Schritt noch an den daraus hergestellten Produkten, wie beispielsweise PVC-Fensterrahmen, die insgesamt bezüglich ihrer Eigenschaften durch den Zusatz der fluoreszierenden Materialien in keiner Weise beeinträchtigt werden.

Hervorzuheben ist auch eine schnelle Detektierbarkeit des erfindungsgemäßen Materials in einem Aufbereitungsverfahren.

Durch die engbandige Anregung bietet die Erfindung insbesondere bei mehrstufigen Sortierprozessen Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, wenn für die verschiedenen, zu trennenden Materialzusammensetzungen verschiedene Anti-Stokes-Kristalle eingesetzt werden, die auf unterschiedliche Anregungsenergien fluoreszierend bzw. mit einem Leuchten reagieren. Dann kann die Trennung in mehreren Stufen durchgeführt werden. Aussortiert werden immer nur die Parti- kel, die auf eine bestimmte Anregungswellenlänge durch Leuchten reagieren. Alle anderen Partikel werden zur nächsten Sortierstufe transportiert, bei der eine andere Anregungswellenlänge eingesetzt und damit andere Partikel aussortiert werden.

Im Ergebnis wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht wie üblich über eine bestimmte Farbe der Fluoreszenz oder Farbe von zu sortierenden Partikeln sortiert, sondern durch die Anregungswellenlänge und das Leuchten bestimmter Partikel, während alle anderen Partikel dunkel bleiben bzw. nicht leuchten. Daher können zur Erkennung und Lokalisierung der Partikel immer dieselben, einheitlichen und einfachen Kameras eingesetzt werden.

Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Markierungen auf Basis von Farben muss die Kamera nicht nur ein Leuchten, sondern eine bestimmte Farbe erkennen. Bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Markierungen auf Basis von UV-Pigmenten müssen diese zunächst breit- bandig angeregt werden, worauf alle Pigmente leuchten und bei verschiedenen Wellenlängen leuchten. Die Kamera muss dann nicht nur ein Leuchten erkennen, sondern nach Wellenlängen bzw. Farbe differenzieren. Die Anforderungen für die Kamera sind anspruchsvoller. Die Kameras müssen bei jeder Sortierstation auf eine andere Wellenlänge eingestellt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale des erfindungsgemäßen Kunststoffmaterials ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und dessen Einsatz in einem Aufbereitungsverfahren.

Erfindungsgemäßes Kunststoffmaterial in Form von PVC-Fensterrahmen wird in einen Recyclingbetrieb zusammen mit PVC-Material, das frei von vorzugsweise faser- oder teilchenartigen Fremdstoffen ist, angeliefert. Das gesamte Material wird zunächst grob zerkleinert, was beispielsweise mittels einer Hammermühle erfolgen kann. Eine bevorzugte Teilchengröße nach der Grobzerkleinerung beträgt etwa 0,2 bis 2,0 cm. Vorzugsweise kann der Grobzerkleinerung ein Nassmahlschritt nachgeschaltet werden, um einen besseren Reinigungseffekt und damit eine bessere Erkennung in einem folgenden Detekti- onsschritt zu gewährleisten.

Nach der Zerkleinerung wird das Mahlgut mittels eines optischen Detektors, der die als Marker eingebrachten fluoreszierenden Materialien, vorzugsweise Anti-Stokes-Kristalle, nach Anregung mit Energie geeigneter Wellenlänge durch ihr Leuchten erkennen kann, untersucht und die markierten und dadurch detektierten Teile ausgesondert. Anlagen zur Aussonderung/ Aussortierung nicht gewünschter Kunststoffteile sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und werden industriell bereits eingesetzt.

In dem Detektionsschritt erfolgt eine Anregung der fluoreszierenden Materialien, vorzugsweise Anti-Stokes-Kristalle, durch eine Lichtquelle mit einer auf die zugesetzten Materialien abgestimmten Wellenlänge, bevorzugt mit Hilfe eines Lasers mit entsprechender Ablenkoptik.

Die Detektion der fluoreszierenden Materialien kann dann mittels eines Kamerasystems erfolgen, das bereits in üblichen Sortieranlagen vorhanden ist.

Die in der vorstehenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren unterschiedlichsten Ausfuhrungsformen wesentlich sein.