采用手持式红外光谱仪鉴定消费者或工业用过的废弃毡层的方法和装置制造方法及图纸

一种用于分析消费者用过的或工业用过的废弃毡层或包含非毡层的废弃物的聚酰胺－６和／或聚酰胺－６６的手持式红外分光仪，它包括：一个用红外辐射照射废弃物（毡层）的红外放射源；用于从被废弃物（毡层）反射的红外辐射中选择一些离散波长的选择器；用于探测所选离散波长的红外探测系统。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
专利
本专利技术涉及一种用红外(IR)分光仪来鉴定消费者或工业用过的废弃毡层的方法和装置，具体地说是涉及到一种采用一个手持式红外分光仪来鉴定消费者或工业用过的废弃毡层的方法，该IR分光仪有一个IR放射源，它用IR辐射照射消费者或工业用过的毡层，还有一个用于选择预定数目的辐射的离散波长的选择器和一个用于探测被消费者或工业用过的毡层反射的光线的IR探测系统。本专利技术也涉及到一种鉴定聚酰胺-6与/或聚酰胺-66的方法和装置，这两种物质包含了可用手持式IP分光仪将聚酰胺分类的材料。相关方法的描述回收消费者或工业用过的废弃毡层物质，要求根据用于制造毡层的表面纤维的类型将消费者或工业用过的废弃毡层物质分类。贯穿本申请，申请者将反复提到“消费者用过的废弃毡层”，申请者将其当作通用术语来用，它不仅包括消费者及工业用过的废弃毡层，而且还包括含有废弃物流的聚酰胺-6与/或聚酰胺-66。当前，毡层使用由如下一些物质生产而得的表面纤维，有聚酰胺6、聚酰胺-66、聚丙烯、动物毛以及这些物质合成品的混合物质。为了成功地进行回收，就必须很容易地进行精确地鉴定毡层所使用的表面纤维的类型。一种鉴定毡层的方法是在毡层背面打上一个记号。不幸的是，虽然在所有可能的方法中，这是最无须证明的，但它需要毡层在制造的时候就做上记号。因此，即使现在就开始做记号，根据做了记号的毡层的预计寿命，这种方法不可能在长达大约十年的时间内都有效。而且，用于胶合的毡层时，这种方法就不能令人满意了，因为胶合毡层的背面可能会被损坏，这就会涂抹鉴别记号，使其难以辨认。另外，采用探测表面纤维熔点的方法来鉴定毡层类型也是可能的。但这种鉴定方法是不适当的，因为它不能区分聚酯流和聚酰胺-66流。而且，多种不同类型的表面纤维的混合物还不能够被区分开来。将毡层物质的熔点作为鉴别特征的装置也是不完善的，因为它们通常需要有一个长的预热时间，这样便降低了效率，而且还有危险，因为它们必须有加热部件。鉴定用在一个特定废弃毡层样品的表面物质类型的第三种方法是使用分光仪。作为公知技术，使用振动分光技术(如中红外及近红外分光仪)，可以鉴别不同的物质。特别是，近红外分光仪是一个公知的方法，例如，用于瓶子的分类。IR分光仪可用于透明的物质，方法是分析透射过的辐射；也可用于对IR辐射来说是不透明的物质，方法是分析被其反射的散射辐射。为了与光学上的惯用方法一致，本申请有时就将IR辐射称作“光”。对近红外范围(800～2500nm)和中红外范围(2500～25000nm)来说，IR分光仪通常用来在物质材料特征基础上鉴定和确定物质数量，物质的特性决定它们吸收或反射特定的波长。在许多情形下，对不同的物质来说，这些特性频率仅有微小差别。因此，使用高的频谱分辨率的分光仪就很重要了，特别是在试图分辨混合在一起的多种物质的时候。一个IR分光仪通常包括一个在所需的波长范围内发出辐射的源和诸如透镜和反射镜的辅助光学系统，后者使得辐射成为有合适形状和大小的一束光并引导光束穿过光径。作为一个规则，所有分光仪的构成部件都要放入一个外罩里，最好将其封闭，这样来防止灰尘影响部件。光源最好放进一个反射罩，这样分光仪可以获得尽可能多的光线。光源最好放入光学箱里，以使得光线通过光学透明窗口从分光仪发出并照射到目标物质上。这个光学透明窗可以是，诸如玻璃或高质量石英等材料，对中红外范围来说，还可以是由诸如KBr、KCl、ZnSe、KRS5、CaF2或MgF2等制成的物质。这个光束投射到待测物质的某个地方。被反射的辐射被收集起来，形成具有所需的柱面形状，最后投射到一个探测系统。这个探测系统通常包括一个探测器，它能测量入射辐射的强度。可能用于近红外范围中的几个探测器包括PbS和InGaAs探测器，可能用于中红外范围的探测器包括由氘化硫酸三甘肽(deuterized triglycinesulphate)(DTGS)制成的探测器。IR分光仪有几种基本类型，下面讨论其中的两种类型。第一种类型，被反射的辐射通过不同的滤光片(它只对一个特定波长范围来说是透明的)，将离散波长选择出来，第二种类型，一束反射的IR辐射被开来并照射到一个二极管阵列上。不幸的是，具有这种性质且有足够分辨能力的二极管阵列非常昂贵，在下行流处理设备中，从吸收光谱中选择所需波长必定发生在后一个阶段，这就要增加使用分光仪所需的辅助电子设备的数量。从一个特定物质中反射或发射的光的强度及波长之间的关系，称之为光谱。探测器被连接到一个处理系统，该处理系统将探测信号转换为用户或计算机的可用光谱形式，比如曲线或数字值。通常，用于毡层的不同类型的纤维的中红外和近红外光谱的差别很大。但是，聚酰胺-6和聚酰胺-66的光谱的差别却很小中红外光谱部分是完全相同的，近红外光谱部分只在2000～2500nm光谱范围内有微小差异。采用给出的分光仪系统的鉴定能力的质量表示为Mahalonobis距离(MD)。与光束发散程度有关的不同光束之间的“中心至中心”的距离。为了比较好地分离，最小的MD值大约需要是6，但理想值应当大于10。不幸的是，虽然Ghosh和Rogers(Melliand Textilberichte5，1988，361-364页)指出，在他们的系统中的扫描分光仪，为分出聚酰胺-6和聚酰胺-66纤维，可以获得很好的MD值(MD＝18)，但是，扫描分光仪的尺寸和价格使得这套系统很不合适用于毡层回收工作。Ghosh和Rogers还表示，使用一个Bran＆Luebbe(原名Technicon)InfraAlyzer 500C，外加3个滤光片(2250、2270和2310nm)的组合，有可能鉴定用于毡层产品的尼龙6和尼龙66纤维。这些报告结论掩盖了鉴定工作的复杂性，由于包裹和污染，用过的毡层比起新的毡层有更多不同的纤维物质。比如，在113块消费者用过的毡层的废弃样品中取出一样，使用同样3个滤光片观察之，申请者发现得到的MD值介于4和1.2之间，这依赖于分光仪的分辨能力。如上所述，凭这种特性的结果显然是不足以在不同毡层样品中作精确的分类的。因此，还没人宣称可以使用一种廉价的、小型的和手持式分光仪基于选择波长来分辨不同类型的消费者用过的废弃毡层。同样，虽然用作特定应用的手持式便宜的基于IR滤光片的分光仪可以从市场上得到，比如可用于测定不同物质的含水量的分光仪，但是，无人已开发出一种手持式分光仪，它可以令人满意地分辨不同的毡层表面物质类型，以致于这个分光仪适用于回收消费者用过的废弃毡层。专利技术综述本专利技术的目的之一是提供一种使用手持式IR分光仪用于可靠地分析消费者用过的废弃毡层的方法。为达到这一目的，本专利技术使用一个手持式分光仪，它能以足够的分辨率对多个离散的波长进行测量。在这方面，可以预见到有两种手持式分光仪。第一种手持式分光仪能通过使用一个辐射选择器来以高分辨率测量多个离散波长，该辐射选择器将辐射发散开来，并通过使用一个在对应于发散辐射中需要选取的离散波长的位置上开口的平面。从中选取离散波长。第二种手持式分光仪也能测量多个离散波长，但是使用了滤光片，该滤光片能使特定的选择波长通过，以用于毡层回收业务。依据将要采用分光仪的应用，一系列样品的近红外或中红外范围的频谱将用高分辨率的分光仪加以记录。这些高分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·基普，E·A·T·佩特尔斯，J·哈佩尔，T·胡同费雷，F·科沃尔，
申请(专利权)人：DSMIP财产有限公司，化学及生物感应技术研究所，
类型：发明
国别省市：