JPH11508689A - 手持ち赤外分光器を用いてリサイクル可能なカーペットを同定する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペットまたはポリアミド-6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物をリサイクルする際に使用するための方法および装置は、手持ちの携帯用の装置を使用する。この装置は、分光学的原理を使用して、確実に速く廃棄物（カーペット）の物質を同定する。この課題のために構想されたスペクトロメータは、廃棄物（カーペット）試料を照射するための赤外線放射源、所定の数の離散した波長を選択するためのセレクタおよび離散した波長内で反射した放射を検出するための検出系を含む。セレクタは、所定の離散した波長に従う分散された光ビームにおける位置に位置的に対応する複数の細長い穴または、離散した波長を通すために選ばれた複数のフィルターを有するプレートであることができる。離散した波長の選択は、カーペット試料が照射される前に起きるかまたは反射した放射から離散した波長を選択することによって起きることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 手持ち赤外分光器を用いてリサイクル可能な カーペットを同定する方法 発明の背景 発明の分野 本発明は、赤外（ＩＲ）分光器を用いて、消費者が使用した後の又は産業上使 用された後の廃棄カーペットを同定する方法及び装置に関し、及びより特には、 消費者が使用した後の又は産業上使用された後の廃棄カーペットにＩＲ輻射を照 射するＩＲ照射源、予め定められた数の離散した照射波長を選択するためのセレ クター、及び消費者が使用した後の又は産業上使用された後の廃棄カーペットか ら反射された照射光を検出するためのＩＲ検出系を有する手持ち赤外分光器を用 いて消費者が使用した後の又は産業上使用された後の廃棄カーペットを同定する 方法に関する。本発明は、ポリアミドを分別することができる手持ちＩＲ分光器 を用いてポリアミド−６及び／又はポリアミド−６６を含む物質を同定する方法 及び装置にも関する。 従来技術 消費者が使用した後の又は産業上使用された後の廃棄カーペット物質のリサイ クルは、カーペット製造に用いられた表面の繊維のタイプに従い、消費者が使用 した後の又 は産業上使用された後の廃棄カーペット物質が分別されることを必要とする。本 出願全体にわたって、出願人は「消費者が使用した後の廃棄カーペット」に繰り 返し言及するが、それは出願人によって、消費者が使用した後の廃棄カーペット 、産業上使用された後の廃棄カーペット及びポリアミド−６及び／又はポリアミ ド−６６を含有する廃棄ストリームの双方を包含する一般用語として用いられる 。 現在、カーペットは、ポリアミド−６、ポリアミド−６６、ポリプロピレン、 ウール、ポリエステル及びこれらの成分の製品のブレンド物等の物質から製造さ れた表面の繊維を用いる。リサイクルプログラムを成功させるためには、カーペ ットに使用されている表面繊維のタイプを正確に同定することが容易でなければ ならない。 カーペットを同定する１つの方法は、カーペットの背面にコードを印刷するこ とである。これは、総ての可能な方法のうち最もフールプルーフであるが、残念 なことには、カーペットが製造される際にマークが付けられていることを要する 。従って、マーク付けが今日から始められたとしても、マークが付けられたカー ペットの予測される寿命のために、この方法は約１０年間は効果的にならないで あろう。さらに、この方法は、張り合わされたカーペットについて使用された場 合には満足が行くものではない場合がある。なぜなら、張り合わされたカーペッ トの背面は損傷を受け得、従って同定コードを判読困難にするからである。 あるいは、表面の繊維の融点を検出することによって、 カーペットのタイプを同定することが可能である。この同定方法は、ポリエステ ルとポリアミド−６６のストリームを分離することができないので不適切である 。加えて、種々のタイプの表面繊維のブレンドは、識別され得ない。カーペット 物質の融点を、識別特性として利用する装置も、また不備である。すなわち、そ れらは一般に長い予備加熱時間を有する傾向があり、従って効率を減じ、且つそ れらは熱い部品を必然的に含むので危険であり得る。 特定の廃棄カーペット試料上で使用される表面物質のタイプを同定する第３の 方法は、分光器を用いる。中赤外(mid-infrared)分光・及び近赤外分光などの振 動スペクトルの技術を用いて種々の物質が同定され得ることは良く知られている 。特に、近赤外分光は、例えば瓶の分別のための周知の方法である。ＩＲ分光は 、透明な物質について、物質を透過する照射を分析することによって実施される ことができ、及びＩＲ照射に不透明な物質について、該物質によって反射された 分散照射を分析することによって、実施されることができる。光学における慣用 的用法と合わせるために、本出願ではＩＲ照射を「光」と、時々言う。 赤外分光器、近赤外領域(800〜2500nm)用の及び中赤外領域(2500〜25000nm)用 の双方は、物質に特定の波長を吸収させまたは反射させる該物質の特性に基づい て物資を同定し及び定量するためにしばしば用いられる。多くの場合、これらの 特性周波数は、異なる物質について極僅か異なるだけである。従って、高いスペ クトル分解能の分光器を用 いることが重要であり、特に混合された種々の物質を識別しようとする場合に重 要である。 ＩＲ分光器は通常、所望される波長領域における照射を放出する源及び照射を 適切な形状及び大きさのビームに形成し、及び光路に沿って導くための補助の光 学系、例えばレンズ及び鏡を含む。概して、分光器を構成する総ての素子は、塵 による構成部品の妨害を阻止するために、好ましくは封じられた閉鎖容器のなか に収容される。 光源は、分光器が可能な限り多くの光を得ることができるように、好ましくは 反射ケーシング内に置かれる。光源は、好ましくは光学的ケーシング内に取り込 まれ、その結果、光は分光器から光学的に透明な窓を通って出て、標的物質上に 当たる。透明な窓は、例えば、ガラスまたは高品質石英であり得、あるいは中赤 外領域のために例えばＫＢｒ、ＫＣｌ、ＺｎＳｅ、ＫＲＳ₅、ＣａＦ₂、又はＭｇ Ｆ₂から作られ得る。 ビームは、調べられるべき物質上の部位に導かれる。反射された照射は、次い で集められ、所望されるビーム形態を有するように形成され、そして最終的に検 出系へと導かれる。この検出系は通常、入射照射の強度を測定することができる 検出器を含む。近赤外領域で使用され得るいくつかの検出器は、ＰｂＳ及びＩｎ ＧａＡｓ検出器を含み、及び中赤外領域で使用され得る検出器は、重水素化され た硫酸トリグリシン（ＤＴＧＳ）から成る検出器を含む。 いくつかの基本的タイプのＩＲ分光器がある。２つのタ イプのＩＲ分光器が以下で議論される。第１のタイプでは、反射された照射を、 特定の波長領域にのみ透明である種々のフィルターを通過させることによって、 離散した波長が選択される。第２のタイプでは、反射されたＩＲ照射ビームが分 散され、且つダイオードアレイに照射される。残念なことには、この性質の且つ 所望される分解能を有するダイオードアレイは非常に高価であり、吸収されたス ペクトルからの所望する波長の選択は、川下の処理装置における後の段階におい て行われなければならず、従って、分光器を利用するために必要な支持電子機器 の量を増す。 特定の物質から反射または透過された光の強度と波長の関係はスペクトルと呼 ばれる。検出器は処理系とリンクされ、該処理系は検出器信号を、ユーザー又は コンピューターがアクセスすることができるスペクトル形状、例えば曲線や数値 等、に変換する。 一般に、カーペットに使用される種々のタイプの繊維の中赤外及び近赤外スペ クトルは顕著に相違する。しかし、ポリアミド−６及びポリアミド−６６のスペ クトルは極僅か相違するだけである：中赤外スペクトルは完全に同一であり、且 つ近赤外スペクトルは2000〜2500nmのスペクトル領域において極僅か相違するの みである。 所定の分光系を用いて得られる同定の質は、マハロノビス距離(Mahalonobis-d istance)として表され、それはクラスター内の広がりとの関係における、種々の クラスター間の、中心と中心との距離である。良い分離のためには、約 ６の最小ＭＤ値が必要であるが、理想的には、該値は１０より大きくなければな らない。 ゴッシュとロジャーズ（Melliand Textilberichte、第５巻、1988年、第361〜 364頁）は、彼等のシステムにおける走査分光器が、ポリアミド−６とポリアミ ド−６６繊維の分別について大変良いＭＤ結果（ＭＤ＝１８）を達成したことを 示したが、不幸にも、走査分光器の大きさ及び価格はこのシステムを、カーペッ トリサイクルビジネス用途には大いに不適切とする。 ゴッシュとロジャーズは、ブラン アンド ルエベ(Bran&Luebbe、従前のTech nicon)インフラアリザー 500C(InfraAlyzer 500C)を、３つのフィルター（2250 、2270、及び2310nm）の組み合わせと共に用いて、カーペット製造に用いられた ナイロン６とナイロン６６繊維を同定することが可能であることも実証した。 これらの報告された結果は偽ったものでもあり、すなわち使用済みカーペット は、消耗と汚染のために、新しいカーペットとは異なる繊維物質を有し、従って 同定を複雑にしている。例えば出願人は、消費者に使用された後のカーペット廃 棄試料１１３個に対して、これらの同じ３つのフィルターを用いて得られるＭＤ が、分光器の分解能に依存して、４〜１．２の範囲であることを発見した。上述 したように、このような性格の結果は、種々のカーペット試料を正確に識別する には明らかに不十分である。従って、選択された波長に基づく、安価で、小さく て、持ち運びで きる分光器を利用して、種々のタイプの、消費者に使用された後の廃棄カーペッ トを識別することが可能であることは、未だに実証されていない。 同様に、特定の用途向け、例えば種々の物質の水分量の決定用など、に携帯用 の安価なＩＲフィルターに基づく分光器が市販されているが、消費者に使用され た後の廃棄カーペットのリサイクルにおいて分光器が適切に使用され得るように 、種々のタイプのカーペット表面物質を満足に識別できる手持ち分光器を、誰も 開発することができていない。 発明の要約 本発明の１つの目的は、手持ちＩＲスペクトロメータを用いて、消費者が使用 後のカーペット廃棄物を確実に分析する方法を提供することである。これを行う ために、本発明は、十分な分解能で、多数の離散した波長において測定ができる 手持ちスペクトロメータを使用する。 この点で、２つのこのような手持ちスペクトロメータが構想される。第１の手 持ちスペクトロメータは、放射を分散させ、そして選択されるべき分散された放 射における離散した波長の位置に対応する位置に開口を備えたプレートを用いて 、分散された放射から離散した波長を選択するところの放射セレクタを使用する ことによって、良い分解能で、多数の離散した波長を測定できる。 第２の手持ちスペクトロメータはまた、多数の離散した 波長を測定できるが、カーペットリサイクルビジネスにおいて使用するのに最適 な特定の選ばれた波長を通すフィルターを使用する。 このスペクトロメータが適用される用途によって、一連の試料の近赤外領域ま たは中間赤外領域でのスペクトルが、高分解能スペクトロメータを用いて記録さ れる。これらの高分解能スペクトルを使用して、種々の波長での吸収の組み合せ が測定され、これは１つのポリマーを他のポリマーから識別するのに十分な情報 を生じる。カーペットリサイクルの場合、例えばカーペットがポリプロピレン、 ポリアミド-6、ポリアミド-66またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で できているのかを知りたいであろう。 検出器の吸収が、公知物質の参照物質に対してチェックされるべきである。近 赤外領域における拡散反射のための適当な参照物質は、例えば小さいセラミック プレートおよび小さいテフロンプレートを包含する。 吸収は、以下のように計算される： Ａ_λ＝ｌｏｇ（Ｉ_{λ（試料）}／Ｉ_{λ（参照物質）}） （１） ここで、Ａ_λは波長λでの吸収であり、Ｉ_λは波長λでの光強度である。分析 は、標準的な数学の方法を用いて、種々の波長での吸収に基づいて得られる。分 析は、化学計量法(chemometric method)によって試料を同定および／または計量 するために使用することができる。同定のための 化学計量法が、例えばゴシュ(Ghosh)ら、メリアンド テキスティルベリヒテ(Me lliand Textilberichte)５（1988年）、361頁に記載されている。 種々のタイプのカーペットの試料を同定することができるために、数学の分析 がなされて、同定されるべき種々の物質間の最良の分離を確実にする波長の組合 わせを確立する。使用されたおよび未使用の一連のカーペットについて、２ｎｍ の分解能で、近赤外領域においてスペクトルが記録され得る。分離は、例えば３ つの波長（λ１、λ２、λ３）のすべての可能な組合せについてクラスター分析 を用いて計算される。 これを行うために、例えばＡ（λ２）−Ａ（λ１）およびＡ（λ３）−Ａ（λ ２）の値が計算され、ここでＡ_λは特定された波長での吸収である。これらの値 をグラフ上にプロットすると、種々の波長の組合せにおいて、異なる物質につい て別々のクラスターがあることが明らかである。分離の質はしたがって、クラス ターが互いからよりよく分離されるにつれて増加する。最適な分離は、例えば、 ３つのクラスター間のマハラノビス距離（Mahalanobis' distance）［４つの異 なるマハラノビス距離］が最大であるところの３つの波長の組合せを選択するこ とによって達成される。 ポリアミド-6、ポリアミド-66、ＰＥＴおよびポリプロピレンを分離するため には、2432、2452および2478での吸収の組合せが最適であると思われる。このよ うにして、ど の離散した波長が、特定の用途のために測定されるべきかを決定して、本発明の スペクトロメータを用いて異なる物質をはっきりと区別することが可能である。 よって、標準の光学計算法を用いて、格子、入射スリット、格子からプレートへ の距離等の特定の組合せに依存して、プレートにおける穴の位置を容易に決定す ることができる。 「遺伝アルゴリズム(genetic algorithm)」と呼ばれる技術を用いて、より徹 底したかつ広い最適化が数学的になされる。この技術においては、よいスペクト ルの分解能およびシグナル／ノイズ比を有する高性能走査スペクトロメータを用 いて、種々の試料の全スペクトルがとられる。スペクトルの組を変換して、悪い ペクトルの分解能をシミュレートする（例えば10 nm、20 nm、30 nmおよび40 nm ）。というのは、安い手持ち装置では、分解能が研究グレードのスペクトロメー タより劣るからである。さらに、シグナル／ノイズ比および波長の選択の精度は 、手持ち装置では劣る。したがって、これらの影響はまた、波長選択工程に含ま れなければならない。 遺伝アルゴリズム最適化工程において、最適化条件は、任意の所望のやり方で 定義され得る。例えば、最適化条件は、ポリアミド-6およびポリアミド-66のＭ Ｄを最大にする、他のタイプの物質へのポリアミド-6のＭＤの最少値を最大にす る、すべてのＭＤを最大にする等のように設定され得た。 遺伝アルゴリズム技術を用いて実験を行った。第１の例 においては、ポリアミド-6の、他のタイプの物質へのＭＤ（ポリアミド-6 ‐ポ リアミド-66、ポリアミド-6 ‐ポリプロピレン、ポリアミド-6 ‐ＰＥＴ）の 最少値を最大にすることが選択された。選択された波長の許されたシフトは±6 nmであるように設定され、スペクトルの分解能は16 nmに選択され、シグナルの ノイズに対する比は200に設定された。 これらのパラメータを用いて４つの波長が選択され：2382、2430、2452、2472 、これは、以下の結果を示した： ＭＤ ポリアミド-6 ‐ポリアミド-66 ：8.2-11.8 ＭＤ ポリアミド-6 ‐ＰＥＴ：16.5-22.5 ＭＤ ポリアミド-6 ‐ポリプロピレン：8.2-11.9 本発明のＩＲスペクトロメータを以下に記載する。 本発明のＩＲスペクトロメータの第１のタイプは、入射放射を分散させること によって、公知のスペクトロメータより狭い波長領域を選択することができるこ とが証明された。この文脈において、分散は、放射のビームに生じる種々の波長 の空間的分布を意味する。放射の入射ビームの分散を引き起こすのに有用な良く 知られた装置は、格子である。この第１のスペクトロメータにおいては、格子は 好ましくは静止しており、100〜4000本／mmを有する。反射したまたは透過した 光は、レンズ系によってまたはよらないで収束し、100〜1000μｍの寸法の入口 開口を通って格子に入る。 開口の後ろの任意の距離で、放射の方向に垂直な平面上 の１点が特定の波長に対応する。そうすると、与えられた所望の波長は、対応す る位置を通過するスペクトル放射の部分を透過するかまたは集めることによって 、スペクトルから選択され得る。 ビームが、消費者が使用後の廃棄物物質によって反射されるように、格子を光 学系に置くことができる。反射した放射は、例えば多数の適当に置かれた検出器 に集められ得る。ここでの問題は、入手可能な検出器の最小の大きさであり、こ れは、隣接した波長ならびに所望の波長が検出器によって観測されることを可能 にする。 本発明のＩＲスペクトロメータの好ましい実施態様において、この問題は、光 源と検出系との間に位置する、ＩＲ放射に対して不透明であるプレートを用いて 離散した波長を選択することによって解決され、それによってプレート中の開口 を通る以外の照射は、検出系に達することができない。プレートは、選択される べき、分散された放射中の離散した波長の位置に対応する位置に開口を備える。 プレート中の開口は、非常に小さく作られ得る。どんな場合でも、入手可能な 検出器の最小の大きさより実質的に小さい。プレート中の開口はまた、非常に高 い精度で置かれ得る。このようにして、高い分解能で、放射の分散したビームか ら所望の波長を正確に選択することが可能である。 この実施態様において、異なる波長の強度は、プレート中の各開口の後ろに検 出器を置くことによって、または検出器をプレート中の各開口の後ろに一続きに 置くことがで きるように互いに可動なプレートと検出器とを用いることによって、個別に測定 され得る。この場合、有限な検出器の大きさに関する問題は起こらない。という のは、開口の位置およびサイズは独立して、波長の選択およびスペクトロメータ の分解能を決定するからである。 より大きい設計の柔軟性を与える別の可能性は、プレートの開口のそれぞれに 光コンダクタを結合し、かつこれらのコンダクタを通って検出系に放射を伝達す ることである。この場合、別々の検出器がまた使用できるかまたは個々の光コン ダクタがまた、例えば回転系またはスライド系に結合されていて、それによって 個々のコンダクタが独立して１つの検出器の前に配置され得る。あるいは、検出 器を種々の静止した光コンダクタの前に置くことができるように、検出器が可動 であることができる。 検出器またはスライドする系または回転系の動きは、好ましくは、測定結果を 加工することもできるコンピュータ系によって制御されている。結果は、例えば 画面にオンラインで示されることができる。このようにして、物質の流れのため の分離系においては、オペレーターは、示された値に基づいて介入することがで きる。また、コンピュータは下流の機械系に結合され、これを制御することがで きる。測定結果はまた、製造プロセスを制御するために使用され得る。 別の実施態様においては、格子は、放射ビームが試験物質に衝突する前に、光 学系に置くことができる。この例で は、分散された光が細長い穴を備えたプレートを通過し、かくして選ばれた、所 望の波長を有する光が、光コンダクタを経て物質へと当たる。物質のタイプを決 定するために分析され得る光を得るために、反射された光の量が測定される。 この場合、プレートの夫々の開口部は、所望の波長の光が通過することを可能 にする。通過した光は、プレート中のスリットに隣接して位置付けられた一端及 び励起照射線が物質に向けられ得るように位置付けられた他端を有するところの 光導体により伝達される。 励起照射線を向けることは、例えば、回転時に特定の光導体が物質を照射する ことを可能にするところのロータリーシステム内で光導体の端を終結させる一方 、物質から他の導体を光学的に分離することにより達成され得る。例えば、パル スモーターを使用することにより、ロータリーシステムに多数の異なる位置を次 々に取らせることにより、物質は次々に、異なる波長により照射されることがで き、かつ波長の強度は個々に測定され得る。レンズシステムは任意的に、検査さ れるべき物質が適切に照射されることを確保するために備えられ得る。 このシステムにおける使用のために適切な光導体は、１０００〜２０００ｎｍ の赤外範囲を通過するところの光ファイバーである。低ＳｉＯＨ含有量を持つ上 質のガラスファイバーは、２０００〜２５００ｎｍの赤外範囲のために適してい る。カルコゲナイド又はＡｇ‐ハライドファイ バーは、中間の赤外範囲のために適している。所望の波長範囲において透過性で あるところの他の光ファイバーがまた使用され得る。これらのファイバーの直径 は、好ましくは１００〜１０００μｍである。 開口部の位置は、所望の波長、スペクトルメーターの幾何学的形及び回折格子 の特性から算定される。所望の波長は、検出されかつ分離されるべき物質に依存 し、そしてそれは、プレートにおける穴の位置を決定する。穴の位置は、上記に おいて述べたようなクラスター分析を使用して決定され得る。 本発明のＩＲスペクトルメーターの第二のタイプは、高速度（１０〜２００Ｈ ｚ）で操作されるところのフィルターホイール上に据えられたフィルターの組み 合せを使用する。この実施態様を使用して、試料は一組のランプを使用して照ら され、そして散乱反射光がレンズを使用して集められる。該光は次いで、フィル ターホイールを通して伝えられ、そしてＰｂＳ又はＩｎＧａＡｓ検出器を使用し て検出される。 フィルターホイールを使用することは、いくつかのすばらしい利点を有する。 例えば、フィルターホイールが夫々の回転の間に４回光ビームをさえぎる故に、 検出器の暗電流が周期的にサンプリングされることができ、そして検出器の温度 ドリフト及び他の変動を補正するために使用され得る。 このシステムのための捕集角は、２０ｎｍ未満のフィル ターのスペクトル分解能を維持するために、小さく、好ましくは５度より小さく 維持されるべきである。検出器信号は、内蔵マイクロプロセッサーを使用して処 理される。 あるいは、照射線が使用後の廃棄カーペットの試料に衝突する前に、フィルタ ーは、赤外照射線源から所定の波長を選ぶために使用され得る。このシステムに おいて、フィルターホイールは回転されて、所定の波長の範囲を持つ赤外照射線 がスペクトルメーターを出ることを許す。放射された光は、使用後の廃棄カーペ ットの試料により反射され、そして次いで検出器により検出される。 フィルターホイールの使用に代えて、また音響光学的同調可能フィルター（Ａ ＯＴＦ）を使用することもできる。ＡＯＴＦ装置は、媒体の光の屈折率が超音波 を使用して変えられるところの音響‐光学効果に基く（Laser FocusWorld 、199 2年５月を参照）。本質的に、ＡＯＴＦ装置は、光ビームを受けとりそして音響 入力信号の周波数に基いて入射光ビームの選ばれた波長を伝達するところの結晶 である。ＡＯＴＦ装置を使用して、ＡＯＴＦ装置に使用される超音波の周波数を 調節することにより、波長が選ばれることができ、従って、フィルターホイール に結合された可動部を排除できる。 図面の簡単な説明 本発明の好ましい実施態様は今、添付図面に関連してより詳細に述べられるで あろう。ここで、 図１は、本発明の第一の実施態様に従う手持ちスペクトルメーターの側面図で ある。 図２は、本発明の第二の実施態様に従う手持ちスペクトルメーターの側面図で ある。 図３は、本発明の第三の実施態様に従う手持ちスペクトルメーターの側面図で ある。 図４は、本発明の第四の実施態様に従う手持ちスペクトルメーターの側面図で ある。 図５は、本発明の第五の実施態様に従う手持ちスペクトルメーターの側面図で ある。 図６は、図５において説明した手持ちスペクトルメーターと共に使用するため のフィルターホイールである。 図７は、本発明の第六の実施態様に従う手持ちスペクトルメーターの側面図で ある。 好ましい実施態様の詳細な説明 放射光ビームの境界が、一点鎖線により各図中に示されており、かつ個々の光 線は点線により示される。図１において、光源１は、反射鏡ケーシング２中に据 えられる。光源１から放射された光は、検査されるべき物質３の上に向けられる 。反射された照射線はレンズ４で収束し、その後、中央の光ビームは入口スリッ ト５を通過して回折格子６に衝突する。照射線は、回折格子６により種々の波長 に分散される。プレート７は分散された照射光ビーム中に据えられ、かつスペク トルの範囲内の選ばれた波長の位置に対応 するところの開口部８を有する。光導体９の第一の端は、プレート７中の開口部 ８中に据え付けられる。光導体の他端は、セレクタープレート１０中の開口部中 に夫々挿入され、光導体は、該プレートの表面１１で終了する。検出器１２が、 セレクタープレート１０及び検出器１２の間に挿入された不透明プレート１４中 の開口部１３を通過する特定の光導体からの光のみを検出するように、セレクタ ープレート１０がパルスモーター（図示せず）により動かされ得る。検出器１２ は、処理システム（図示せず）に接続される。 図２において、光源２０１は、反射鏡ケーシング２０２中に据えられる。光は 、それが入口スリット２０５を通過して回折格子２０６に衝突するようにレンズ ２０４において収束する。照射線は、回折格子により種々の波長に分散される。 プレート２０７は分散された照射光ビーム中に据えられ、かつ該プレートは選ば れた波長に位置的に対応するところの開口部２０８を備える。光導体２０９の第 一の端は、プレート２０７の開口部２０８中に据え付けられる。光導体の他端は 、セレクタープレート２１０中に夫々挿入され、光導体は、該プレート２１０の 表面２１１で終了する。開口部２１３を持つ不透明プレート２１４が、このセレ クタープレートの後ろに備えられる。このプレート２１４は、特定の光導体から の光のみが開口部２１３を通過し得るようにパルスモーター（図示せず）により 動かされ得る。この開口部２１３を通過する光はレンズ２１６におい て発散し、その後、発散された照射線は、検査されるべき物質２０３に衝突する 。該物質により反射された照射線は、レンズ２１７において収束し、そして次に 、検出器２１２に衝突する。該検出器は、処理システム（図示せず）に接続され る。 本発明のＩＲスペクトルメーターは、簡単な取扱いのために非常に小型に作ら れ得る。該ＩＲスペクトルメーターは、特定の波長が所定の物質特性に適切であ るように選ばれるという条件で、通常、プラスチック物質の現場リサイクルに有 利に使用され得る。 図３及び４は、これらが試料物質を通過する光が集められ、そしてスペクトル メーターにおいて評価されるところの状況を説明することを除いて、夫々、図１ 及び２と同じである。 図５は、使用後の廃棄カーペットのスペクトルの質を決定するために使用され 得るところの装置の第二の実施態様を示している。図５において、スペクトルメ ーター１００は、モーター１０４により駆動されるところの回転フィルターホイ ール１０２を有する。 光は、スペクトルメーター１００の一の側面上の一つ又はそれ以上のランプ１ ０６により与えられて、使用後の廃棄カーペット１０８の試料に衝突する。試料 １０８により反射された光は、レンズ１１０により集められ、回転フィルターホ イール１０２を通して伝えられ、そしてＰｂＳ又はＩｎＧａＡｓ検出器１１２に より検知される。 回転フィルターホイール１０２の一つの例が図６に示されている。この例にお いて、４個のフィルター１１４（Ａ〜Ｄ）が、回転フィルターホイール１０２上 に備えられている。穴１１６が、回転フィルターホイール１０２の中心に備えら れて、モーター１０４から伸びる駆動シャフト１１８を受ける。 操作において、モーター１０４は回転フィルターホイール１０２を、レンズ１ １０を通過する光がフィルター１１４により所有される特定の品質に従って濾過 されるであろうように回転させる。検出器１１２は、濾過された光を検出し、そ して結果を出力するところの電子回路１２０に信号を与える。 図７は、光が使用後の廃棄カーペットの試料１０８に衝突する前に濾過される ことを除き、回転フィルターホイール１０２を使用するところのスペクトルメー ター１００の他の例である。図７に示されているように、光源１０６は、回転フ ィルターシステム１０２、１０４、１１８により濾過されるところの赤外照射線 を生ずる。該フィルターは、光学素子１２２を経てスペクトルメーターのハウジ ングを出るところの所定の波長を通す。 スペクトルメーターのハウジングを出た後、該所定の波長は、使用後の廃棄カ ーペットの試料１０８に衝突し、そして使用後の廃棄カーペットの試料１０８に より反射される。一つ又はそれ以上の検出器１１２は、反射光を検出し、そして 結果を出力するところの電子回路１２０に信号を出 力する。この例は、スペクトルメーターの一つの側面のみから光を放射するとこ ろの光学機器を説明したけれども、あるいはフィルターを通過する光が分割され 、そして種々の位置においてスペクトルメーターを出ることができる。 種々の他の変更が、本発明の範囲及び精神から離れることなしに、当業者によ り明らかであろうし、かつ容易になされ得る。従って、添付された請求の範囲は 、本明細書において述べられた説明に限定されることを意図しないが、むしろ該 請求の範囲は、本発明の技術分野の当業者により本発明の等価物として扱われる であろうところの全ての特徴を含むところの、本発明に属するところの特許性あ る新規な特徴の全てを含むものと解される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピータース，エド，アウグスティヌス オランダ国，6211 ビーエックス マース トリヒト，コックスストラート ３ (72)発明者 ハペル，ジェンス, ドイツ国，48149 ミュンスター，スタイ ンフュルター ストラーセ 101 (72)発明者 ハス−フェーレ，トーマス ドイツ国，48165 ミュンスター，テンプ レルウェヒ 60 (72)発明者 コウォール，フランク ドイツ国，48151 ミュンスター，シャル ンホルストストラーセ 72

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペットまたはポリアミド -6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物を分析するのに使用す るための手持ち赤外線スペクトロメータであって、 赤外線の放射を用いて廃棄物または廃棄物カーペットを照射するための赤外線 放射源； 多数の離散した波長を、廃棄物または廃棄物カーペットによって反射された赤 外線の放射から選択するためのセレクタ；および 選択された離散した波長を検出するための赤外線検出系を含む手持ち赤外線ス ペクトロメータ。 ２．セレクタが、放射を分散する分散装置および、分散された放射から離散した 波長を選択する離散した波長セレクタを含む請求項１記載の手持ち赤外線スペク トロメータ。 ３．セレクタが、放射の所定の波長のみを透過するための複数のフィルターを有 するフィルター系を含む請求項１記載の手持ち赤外線スペクトロメータ。 ４．消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペットまたはポリアミド -6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物を分析するのに使用す るための手 持ち赤外線スペクトロメータであって、 廃棄物または廃棄物カーペットの試料に対して赤外線を照射するための赤外線 放射源； 複数の離散した波長を選択する放射セレクタであって、該放射セレクタは、放 射を分散する分散装置および、分散された放射から離散した波長を選択する離散 した波長セレクタを含むところの放射セレクタ；および 離散した波長を検出する検出系 を含む手持ち赤外線スペクトロメータ。 ５．放射が分散され、かつ、放射が廃棄物または廃棄物カーペットの試料に衝突 する前に、選ばれる波長が選択される請求項４記載の手持ち赤外線スペクトロメ ータ。 ６．放射が分散され、かつ、放射が廃棄物または廃棄物カーペットの試料に衝突 した後に、選ばれる波長が選択される請求項４記載の手持ち赤外線スペクトロメ ータ。 ７．消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペットまたはポリアミド -6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物を分析するのに使用す るための手持ち赤外線スペクトロメータであって、 廃棄物または廃棄物カーペットの試料に赤外線を照射するための赤外線放射源 ； 廃棄物または廃棄物カーペットの試料によって反射され た放射から複数の離散した波長を選択する放射セレクタであって、該放射セレク タは、反射された放射を分散する分散装置および、分散された放射から離散した 波長を選択する離散した波長セレクタを含むところの放射セレクタ；および 離散した波長を検出する検出系 を含む手持ち赤外線スペクトロメータ。 ８．前記離散した波長セレクタが、分散された放射における選択された離散した 波長の位置に対応する位置に開口を備えたプレートを含み、該プレートは、ＩＲ 放射に対して不透明であり、かつ該プレートの該開口を通る以外は放射が検出系 に達することができないように、光源と検出系との間に置かれる請求項７記載の 手持ち赤外線スペクトロメータ。 ９．前記検出系が複数の検出器を含み、該検出器のそれぞれの１つが、前記プレ ートのそれぞれの開口の後ろに備えられる請求項８記載の手持ち赤外線スペクト ロメータ。 10．前記検出系が、前記プレートの前記開口の１以上の後ろに配置され得る検出 器を含む請求項８記載の手持ち赤外線スペクトロメータ。 11．光コンダクタ系をさらに含み、該光コンダクタ系は複 数の光コンダクタを有し、各光コンダクタは前記プレートの前記開口の１つに結 合されて、光を、前記プレートの前記開口を通過して前記検出系へと伝達する請 求項８記載の手持ち赤外線スペクトロメータ。 12．前記検出系が複数の検出器を含み、各光コンダクタが該検出器の１つに結合 される請求項11記載の手持ち赤外線スペクトロメータ。 13．検出系および光コンダクタが、該光コンダクタが個別に光を前記検出系に伝 達することができるように、互いに可動である請求項11記載の手持ち赤外線スペ クトロメータ。 14．消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペットまたはポリアミド -6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物を分析するのに使用す るための手持ち赤外線スペクトロメータであって、 試料の廃棄物または廃棄物カーペットに赤外線を照射するための赤外線放射源 ； 反射された放射の所定の波長のみを透過するための、複数のフィルターを含む フィルター系；および フィルター系によって透過される放射を検出するところの検出系 を含む手持ち赤外線スペクトロメータ。 15．前記赤外線放射源が、廃棄物または廃棄物カーペットの試料に赤外線を照射 し、前記フィルター系が、廃棄物または廃棄物カーペットの試料によって反射さ れた放射の所定の波長のみを透過する請求項14記載の手持ち赤外線スペクトロメ ータ。 16．前記フィルター系が、廃棄物または廃棄物カーペットの試料によって反射さ れるべき放射の所定の波長のみを透過する請求項14記載の手持ち赤外線スペクト ロメータ。 17．前記フィルター系が、３以上のフィルターを有する回転フィルターホイール を使用する請求項14記載の手持ち赤外線スペクトロメータ。 18．前記フィルター系が、それぞれ2382 nm ±20 nm、2430 nm ±20 nm 、2452 nm ±20 nm、および2472 nm ±20 nm の波長を有する光を通す４つのフィルター を有する回転フィルターホイールを使用する請求項14記載の手持ち赤外線スペク トロメータ。 19．前記フィルター系が、音響光学整調可能フィルターである請求項14記載の手 持ち赤外線スペクトロメータ。 20．種々のタイプの、消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペット またはポリアミド-6および／または ポリアミド-66含有非カーペット廃棄物の間の識別方法であって、 手持ち赤外線スペクトロメータを備える段階；および 該手持ち赤外線スペクトロメータを用いて、廃棄物または廃棄物カーペットの 物質のタイプを突きとめる段階を含む方法。 21．種々のタイプの、消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペット またはポリアミド-6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物の間 の識別方法であって、 手持ち赤外線スペクトロメータを備える段階； 該手持ち赤外線スペクトロメータの赤外線放射源から、試料の廃棄物または廃 棄物カーペットに赤外線を照射する段階； 該手持ち赤外線スペクトロメータの放射セレクタを用いることによって、廃棄 物または廃棄物カーペットの試料によって反射された放射から複数の離散した波 長を選択する段階であって、該複数の離散した波長を選択する段階は、分散装置 を用いて反射した放射を分散するサブステップおよび分散された放射から複数の 離散した波長を選択するサブステップを含むところの段階；および 手持ち赤外線スペクトロメータに備えられた検出器を用いて、離散した波長を 検出する段階 を含み、それによって、該手持ち赤外線スペクトロメータ を用いて廃棄物または廃棄物カーペットの物質のタイプを突きとめる方法。 22．種々のタイプの、消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペット またはポリアミド-6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物の間 の識別方法であって、 手持ち赤外線スペクトロメータを備える段階； 手持ち赤外線スペクトロメータの赤外線放射源から、複数の所定の波長を有す る赤外線を、廃棄物または廃棄物カーペットの試料に照射する段階であって、該 複数の所定の波長は、分散装置を用いて赤外線の放射のビームを分散し、かつ分 散された放射から複数の離散した波長を選択することによって選択されるところ の段階；および 手持ち赤外線スペクトロメータに備えられた検出器を用いて、離散した波長を 検出する段階 を含み、それによって、該手持ち赤外線スペクトロメータを用いて廃棄物または 廃棄物カーペットの物質のタイプを突きとめる方法。 23．種々のタイプの、消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペット またはポリアミド-6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物の間 の識別方法であって、 手持ち赤外線スペクトロメータを備える段階； 該手持ち赤外線スペクトロメータの赤外線放射源から、廃棄物または廃棄物カ ーペットの試料に赤外線を照射する段階； 該手持ち赤外線スペクトロメータの放射セレクタを用いることによって、廃棄 物または廃棄物カーペットの試料によって反射された放射から複数の離散した波 長を選択する段階であって、該複数の離散した波長を選択する段階は、反射され た放射をフィルターに通し、それによって複数の所定の波長を有する放射が、手 持ち赤外線スペクトロメータに備えられた検出系へと通るのを可能にするサブス テップを含むところの段階；および 手持ち赤外線スペクトロメータに備えられた検出器を用いて、離散した波長を 検出する段階 を含み、それによって、該手持ち赤外線スペクトロメータを用いて廃棄物または 廃棄物カーペットの物質のタイプを突きとめる方法。 24．種々のタイプの、消費者が使用後のまたは産業で使用後の廃棄物カーペット またはポリアミド-6および／またはポリアミド-66含有非カーペット廃棄物の間 の識別方法であって、 手持ち赤外線スペクトロメータを備える段階； 手持ち赤外線スペクトロメータの赤外線放射源から、複数の所定の波長を有す る赤外線を、廃棄物または廃棄物カーペットの試料に照射する段階であって、該 複数の所定 の波長は、複数のフィルターを用いて赤外線の放射のビームをフィルターに通す ことによって選択されるところの段階；および 手持ち赤外線スペクトロメータに備えられた検出器を用いて、離散した波長を 検出する段階 を含み、それによって、該手持ち赤外線スペクトロメータを用いて廃棄物または 廃棄物カーペットの物質のタイプを突きとめる方法。