Prodecologia 开发了一种基于 Specim 技术的分选机，可实现 98% 的聚合物纯度。Specim 的高光谱成像用于创建 Prodecologia 的近红外 (NIR) 分离器，这是一种识别、分类和分离不同类型聚合物的工具，从而实现更高效、更有效的聚合物回收过程。将聚合物废料加工成可重复使用的材料以供二级市场使用。

近年来，聚合物废物对环境的影响已成为一个紧迫的社会学问题。“聚合物废物是一个世界性的生态问题，应该通过聚合物回收来解决，”Prodecologia 首席技术专家 Andrii Honchar 说。“我们不应该依赖垃圾填埋场处理，而应该专注于将聚合物废物转化为可重复使用的材料。”

使用二次聚合物的动机主要是由于环境问题的加剧和公众对增加生态责任的要求。然而，回收在经济上也是可行且节能的。将聚合物废料加工成供二级市场使用的新材料所需的总能源消耗仅为初级聚合物生产的一半。经过深入分析后，Prodecologia 开发了一种聚合物回收技术，可以提高效率并限制环境浪费。

Prodecologia 成立于东欧，是一家专注于设计、制造和供应磁力分离器、金属探测器和静电分离器的公司。尽管 Prodecologia 之前曾回收过电缆废料、印刷电路板和各种其他材料，但聚合物压制被广泛认为是一种复杂的新工艺。在应对各种挑战后，Prodecologia 现在专注于创造有效处理和回收聚合物废品的可持续技术。

图 1 Prodecologia 的 NIR 分离器。分离PET、PVC、PE、PP等塑料。PP + PE 混合物的产能为 600-700 kg/h，PET 薄片的产能为 500-600 kg/h。工作区域宽度 1200 毫米

聚合物加工的挑战

Prodecologia 决定开发和实施新的复杂聚合物加工解决方案，以满足客户的多样化需求。但开发这些技术面临着一些挑战，包括可回收聚合物有各种形状、尺寸和纯度分数。Honchar 说：“有效处理最大数量的不同投入和原材料的能力是评估聚合物技术的主要标准。”

Prodecologia 旨在实施复杂的技术解决方案，使聚合物纯度分数高于 98%。该过程的第一步是基于众所周知的摩擦起电效应现象对聚合物进行静电分离，其中涉及创建静电场并使具有相反极性的聚合物充电。

尽管静电技术在处理相对简单的产品时非常有效，但很难获得纯度超过 95% 的最终聚合物浓缩物。使用该技术对聚合物混合物进行分类不允许灵活地改变输入产品或聚合物材料的类型。这些技术限制使得纯度分数接近 95%，但客户通常需要纯度等级高于 98% 的聚合物混合物。Prodecologia 还面临着欧洲和中国聚合物回收市场上其他公司的激烈竞争。

使用高光谱成像改进聚合物分选

Prodecologia 致力于生产可持续的聚合物回收技术，以便在国际回收市场上获取竞争优势。为了满足客户的要求，目标是实现聚合物浓度高于 98% 的纯度。

该公司确定高光谱成像技术是有效分类、处理和回收聚合物废料的可行解决方案。通过将成像和光谱相结合，高光谱成像比基于 X 射线、RGB 或多光谱传感器的传统系统具有许多优势。线扫描高光谱相机是一种有效的检测工具，可以对普通相机或人眼看不见的各种物质的浓度进行定位、分类和量化。

之前发现的许多问题可以使用近红外 (NIR) 区域的高光谱成像来解决。NIR 光谱可以对家庭和工业废物中发现的不同类型的聚合物（PP、PE、PS、ABS、PET、PVC 和 PC）进行准确可靠的分类。

在近红外光谱范围内操作时，高光谱成像可以通过单次扫描快速有效地在线识别和分类各种类型的聚合物材料，从而提高回收材料的纯度（超过 98%）并限制废物副产品。

图 2 两台 Specim FX17 高光谱相机可实时检查物料流并识别不同类型的聚合物

图3 实时高光谱扫描可识别不同类型的聚合物。粉色代表PE，蓝色代表PP

开发和实施 NIR 分离器

在最初开发第一台实验室近红外分离器时，Prodecologia 咨询了多家光谱相机制造商，但确定大多数公司无法完全满足实施该工业项目所需的严格技术条件。该公司认为 Specim 是一家能够满足该项目复杂性的相机和软件制造商。

“Specim 是一家可行的高光谱视觉技术供应商，拥有丰富的行业经验，”Honchar 说。“凭借广泛的产品，公司可以选择和利用最适合其组织的需求和目标的技术。”近红外分离器的工作原理是首先识别混合物每个颗粒内的各种类型的聚合物。然后使用高速气动系统提取和分离颗粒。高光谱成像 (HSI) 通过快速有效地分析塑料树脂的化学成分来加快这一过程。为了最大限度地提高聚合物加工效率和回收材料的纯度，Prodecologia 选择了 Specim FX17 NIR HSI 相机，因为它具有高分辨率和高帧率功能。

NIR 分离器的主要部件包括：1.Specim FX17 NIR 高光谱相机可形成每个粒子的 HSI图像。2.微处理器单元可识别并创建每种混合物的 RGB 模型。3.用于喷射所需类型聚合物的气动系统。

图4 空气喷射器射出被剔除的材料

SpecimONE 加速开发Prodecologia 利用 Specim 的光谱成像平台 SpecimONE 为其 NIR 分离器开发聚合物分选应用程序。SpecimONE 包括：Specim FX 相机：经过工业验证的 HSI 相机；SpecimINSIGHT：HSI 数据分析软件工具；SpecimCUBE：数据处理平台。

SpecimINSIGHT 软件使 Prodecologia 的数据分析师能够高效地离线分析从 Specim HSI 相机收集的高光谱数据，并创建和验证分类模型以识别不同类型的聚合物。然后，使用 SpecimINSIGHT 创建的分类模型在 SpecimCUBE 上运行，后者将数据传输到内联系统，以实时对不同的塑料类型进行分类。

Prodecologia 通过 SpecimONE 平台显着加快了 NIR 分离器的开发。Honchar 表示：“使用 Specim 的硬件和软件解决方案实施 NIR 分离器只花了六个月的时间，与其他陷入开发数年且从未完全完成的系统相比，这是一个巨大进步。”

图5 分离结果。左边是剔除的 PP，右边是浓缩纯度高达 98% 的 PE

迎接下一个挑战：黑色塑料回收NIR 分选技术采用环境可持续且经济可行的方法，帮助 Prodecologia 解决了聚合物回收市场之前面临的挑战。近红外区域的高光谱成像是获得高质量聚合物浓缩物的有效工具。利用这项技术，Prodecologia 现在可以按类型对多组分聚合物混合物进行分类。Specim 的 NIR 高光谱相机与 Prodecologia 的 NIR 分离器完美集成，为高效的工业聚合物回收创造了协同解决方案。

Prodecologia 的下一个目标涉及黑色聚合物的回收。黑色塑料占家庭和工业废物的很大部分。其中大部分最终进入垃圾填埋场，因为光学分拣系统很难识别它们。这被广泛认为是一项具有挑战性的任务，但 Prodecologia 相信 Specim FX50MWIR（中波红外）高光谱相机能够有效处理黑色聚合物的回收，因为其分选黑色塑料所需的 2.7–5.3 μm 光谱范围。Prodecologia 认为，能够从废物流中回收黑色塑料的系统将对未来的聚合物废物加工行业产生巨大的财务和环境影响。

图 6 Specim FX17 相机采用线扫描模式工作，可用于收集近红外 NIR 区域（900 至 1700 nm）的高光谱数据

图 7 SpecimINSIGHT 软件允许用户探索高光谱数据并创建和分类模型

图 8 SpecimCUBE 处理平台实时运行 SpecimINSIGHT 创建的分类模型

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