DE102012223192A1 - Verpackung von polykristallinem Silicium - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpacken von Polysilicium in Form von Bruchstücken durch Einfüllen der Bruchstücke in einen ersten Kunststoffbeutel, wobei der erste Kunststoffbeutel nach dem Einfüllen der Bruchstücke in einen zweiten Kunststoffbeutel eingebracht wird oder wobei bereits vor dem Einfüllen der Bruchstücke in den ersten Kunststoffbeutel der erste Kunststoffbeutel in den zweiten Kunststoffbeutel gesteckt ist, wodurch sich die Bruchstücke in einem Doppelbeutel befinden, der verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Einfüllen der Bruchstücke in den beiden Kunststoffbeuteln des Doppelbeutels befindliche Luft vor dem Verschließen des Doppelbeutels derart entfernt wird, dass das Gesamtvolumen des Doppelbeutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,4 bis 3,0 beträgt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verpackung von polykristallinem Silicium.
  • Polykristallines Silicium (Polysilicium) wird überwiegend mittels des Siemensverfahrens aus Halogensilanen wie Trichlorsilan abgeschieden und anschließend möglichst kontaminationsarm in polykristalline Siliciumbruchstücke zerkleinert.
  • Für Anwendungen in der Halbleiter- und Solarindustrie ist ein möglichst wenig kontaminierter Polysiliciumbruch erwünscht. Daher sollte das Material auch kontaminatiansarm verpackt werden, bevor es zum Kunden transportiert wird.
  • Üblicherweise wird Polysiliciumbruch in Kunststoffbeuteln verpackt.
  • Bei Polysiliciumbruch handelt es sich um ein scharfkantiges, nicht rieselfähiges Schüttgut. Daher ist bei der Verpackung darauf zu achten, dass das Material die üblichen Kunststoffbeutel beim Befüllen nicht durchstößt oder im schlimmsten Fall sogar vollständig zerstört. Um dies zu vermeiden, werden im Stand der Technik verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen. US2010/154357 A1 sieht beispielsweise einen Energieabsorber innerhalb des Kunststoffbeutels vor.
  • Solche Durchstoßungen des Beutels können jedoch nicht nur während der Verpackung, sondern auch beim Transport zum Kunden auftreten. Polysiliciumbruch ist scharfkantig, so dass bei ungünstiger Orientierung der Bruchstücke im Beutel durch Relativbewegung bzw. Druck der Bruchstücke zur bzw. auf die Beutelfolie diese durchschnitten bzw. durchstoßen werden.
  • Aus der Beutelverpackung herausstehende Bruchstücke können direkt durch umgebende Materialien, innenliegende Bruchstücke durch einströmende Umgebungsluft inakzeptabel kontaminiert werden.
  • Zudem kommt es beim Transport von verpackten Siliciumbruchstücken zu unerwünschter Nachzerkleinerung.
  • Dies ist insbesondere deshalb unerwünscht, da der dabei entstehende Feinanteil nachweislich zu einer geringeren Prozessperformance bei den Kunden führt. Dies hat zur Folge, dass vor der Weiterverarbeitung beim Kunden der Feinanteil wieder abgesiebt werden muss, was nachteilig ist.
  • Diese Problematik gilt gleichermaßen für gebrochenes und klassifiziertes, gereinigtes sowie ungereinigtes Silicium, unabhängig von der Größe der Verpackung (üblicherweise Beutel mit 5 oder 10 kg Polysilicium).
  • In US2010/154357 A1 wird vorgeschlagen, während des Verschließens die Luft aus dem Beutel abzusaugen, bis ein Vakuum von 10 bis 700 mbar entsteht.
  • US2012/198793 A1 offenbart, vor dem Verschweißen die Luft aus dem Beutel so lange abzusaugen, bis ein flacher, luftarmer Beutel entsteht.
  • Diese Maßnahmen sind nicht geeignet, Durchstoßungen zu vermeiden.
  • Daraus ergab sich die Aufgabenstellung der Erfindung.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Verpacken von Polysilicium in Form von Bruchstücken durch Einfüllen der Bruchstücke in einen ersten Kunststoffbeutel, wobei der erste Kunststoffbeutel nach dem Einfüllen der Bruchstücke in einen zweiten Kunststoffbeutel eingebracht wird oder wobei bereits vor dem Einfüllen der Bruchstücke in den ersten Kunststoffbeutel der erste Kunststoffbeutel in den zweiten Kunststoffbeutel gesteckt ist, wodurch sich die Bruchstücke in einem Doppelbeutel befinden, der verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Einfüllen der Bruchstücke in den beiden Kunststoffbeuteln des Doppelbeutels befindliche Luft vor dem Verschließen des Doppelbeutels derart entfernt wird, dass das Gesamtvolumen des Doppelbeutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,4 bis 3,0 beträgt.
  • Vorzugsweise wird jeder der beiden Kunststoffbeutel des Doppelbeutels nach dem Entfernen von Luft separat durch Verschweißen verschlossen.
  • Ebenso ist bevorzugt, die beiden Kunststoffbeutel des Doppelbeutels durch Verschweißen mittels einer gemeinsamen Schweißnaht zu verschließen.
  • Vorzugsweise wird nach dem Einfüllen von Bruchstücken in den ersten Kunststoffbeutel Luft aus dem ersten Kunststoffbeutel entfernt, der erste Kunststoffbeutel verschlossen und in den zweiten Kunststoffbeutel eingebracht, so dass der Doppelbeutel entsteht, und anschließend Luft aus dem zweiten Kunststoffbeutel entfernt und dieser verschlossen.
  • Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Doppelbeutel, umfassend einen ersten und einen zweiten Kunststoffbeutel und Polysilicium in Form von Bruchstücken, das sich im ersten Kunststoffbeutel befindet, wobei der erste Kunststoffbeutel in den zweiten Kunststoffbeutel gesteckt ist, wobei beide Kunststoffbeutel verschlossen sind, wobei das Gesamtvolumen des Doppelbeutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,4 bis 3,0 beträgt.
  • Vorzugsweise beträgt das Gesamtvolumen des ersten Beutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,0 bis 2,7.
  • Vorzugsweise ist der erste Beutel so dimensioniert, dass die Kunststofffolien an den Silicium-Bruchstücken eng anliegen. Dadurch können Relativbewegungen zwischen den Bruchstücken vermieden werden.
  • Die Kunststoffbeutel bestehen vorzugsweise aus einem hochreinen Kunststoff. Dabei handelt es sich bevorzugt um Polyethylen (PE) Polyethylenterephthalat (PET) oder Polypropylen (PP) oder um Verbundfolien. Eine Verbundfolie ist eine mehrschichtige Verpackungsfolie, aus der flexible Verpackungen gemacht werden. Die einzelnen Folienschichten werden üblicherweise extrudiert oder kaschiert bzw. laminiert.
  • Der Kunststoffbeutel weist vorzugsweise eine Dicke von 10 bis 1000 μm auf.
  • Das Verschließen der Kunststoffbeutel kann beispielsweise mittels Verschweißen, Verkleben, Vernähen oder Formschluss erfolgen. Vorzugsweise erfolgt es mittels Verschweißen.
  • Um das Volumen des verpackten Beutel zu bestimmen wird dieser in ein Wasserbecken getaucht.
  • Das verdrängte Wasser entspricht dabei dem Gesamtvolumen des Beutels (Vges).
  • Über die Einwaage des Siliciums wurde mit der konstanten Dichte von Reinstsilicium (2,336 g/cm3) das Volumen des Silicums (Vsi) ermittelt.
  • Alternativ könnte das Volumen des Siliciums ebenfalls über die Tauchmethode ermittelt werden.
  • Tabelle 1 zeigt das Verhältnis Vges/VSi und die qualitativen Ergebnisse bzgl. Durchstoßungen und Feinanteilerzeugung für Verpackungen ohne Luftabsaugung, für eine Verpackung nach dem Stand der Technik gemäß US2010/154357 A1 sowie für zwei einfach verpackte Beutel.
  • Durchstoßung der Verpackungsfolie und Entstehung von unerwünschtem Feinanteil wurden nach einer standardisierten Transportsimulation (LKW/Bahn/Schiff) ermittelt.
  • Beutel 1 war mit Bruchstücken der Größe 4–15 mm gefüllt.
  • Beutel 2 war mit Bruchstücken der Größe 45–120 mm gefüllt.
  • Die Größenklasse ist als längste Entfernung zweier Punkte auf der Oberfläche eines Siliciumbruchstücks (= max. Länge) definiert. Tabelle 1
    Vges/VSi Durchstoßung Feinanteil
    Ohne Luftabsaugung > 2,8 häufig viel
    US2010/154357 A1 < 1,8 häufig viel
    Beutel 1 2,18–2,31 nein nein
    Beutel 2 2,00–2,69 kaum nein
  • Beutel 1 und 2 wurden in einem weiteren Versuch in einen zweiten Beutel eingeschweißt (Doppelbeutel).
  • Tabelle 2 zeigt das Verhältnis Vges/VSi und die qualitativen Ergebnisse bzgl. Durchstoßungen und Feinanteilerzeugung für Doppelbeutel-Verpackungen ohne Luftabsaugung, sowie für zwei erfindungsgemäße Beispiele. Tabelle 2
    Vges/VSi Durchstoßung Feinanteil
    Ohne Luftabsaugung > 3,4 häufig viel
    Beispiel 1 2,45–2,75 nein nein
    Beispiel 2 2,45–2,95 nein nein
  • Für den Primärbeutel gilt es, ein Verhältnis Vges/VSi von 2,0 bis 2,7, bevorzugt von 2,0 bis 2,4 zu erzeugen.
  • Dadurch kann überraschender Weise eine feinanteil- u. durchstoßungsfreie Verpackung produziert werden.
  • Für das in Innen- u. Außenbeutel verpackte Silicium ist Vges/VSi von 2,40 bis 3,0 wesentlich.
  • Die Luft kann mit diversen Verfahren aus einem mit Silicium gefüllten Kunststoffbeutel entfernt werden:
    • – manuelles Drücken und anschließendem Verschweißen
    • – Klemm- oder Stempelvorrichtung und anschließendem Verschweißen
    • – Absaugvorrichtung u. anschließendem Verschweißen
    • – Vakuumkammer u. anschließendem Verschweißen
  • Die Umgebungsbedingungen beim Verpacken sind vorzugsweise eine Temperatur von 18–25°C. Die relative Luftfeuchte beträgt vorzugsweise 30–70%.
  • Es hat sich gezeigt, dass dadurch Kondenswasserbildung vermieden werden kann.
  • Vorzugsweise findet die Verpackung zudem in der Umgebung von gefilterter Luft statt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2010/154357 A1 [0005, 0011, 0029, 0033]
    • US 2012/198793 A1 [0012]

Claims (11)

  1. Verfahren zum Verpacken von Polysilicium in Form von Bruchstücken durch Einfüllen der Bruchstücke in einen ersten Kunststoffbeutel, wobei der erste Kunststoffbeutel nach dem Einfüllen der Bruchstücke in einen zweiten Kunststoffbeutel eingebracht wird oder wobei bereits vor dem Einfüllen der Bruchstücke in den ersten Kunststoffbeutel der erste Kunststoffbeutel in den zweiten Kunststoffbeutel gesteckt ist, wodurch sich die Bruchstücke in einem Doppelbeutel befinden, der verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die nach dem Einfüllen der Bruchstücke in den beiden Kunststoffbeuteln des Doppelbeutels befindliche Luft vor dem Verschließen des Doppelbeutels derart entfernt wird, dass das Gesamtvolumen des Doppelbeutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,4 bis 3,0 beträgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Gesamtvolumen des ersten Kunststoffbeutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,0 bis 2,7 beträgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Kunststoffbeutel so dimensioniert ist, dass die ihn bildende Kunststofffolie an den Bruchstücken eng anliegt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Entfernen von Luft aus den Kunststoffbeuteln durch Zusammendrücken der Kunststoffbeutel, mittels einer Klemm- oder Stempelvorrrichtung, mittels einer Absaugvorrichtung oder mittels einer Vakuumkammer erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei während des Verpackens eine relative Luftfeuchte 30–70% beträgt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei jeder der beiden Kunststoffbeutel des Doppelbeutels nach dem Entfernen von Luft separat durch Verschweißen verschlossen wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die beiden Kunststoffbeutel des Doppelbeutels durch Verschweißen mittels einer gemeinsamen Schweißnaht verschlossen werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei nach dem Einfüllen von Bruchstücken in den ersten Kunststoffbeutel Luft aus dem ersten Kunststoffbeutel entfernt, der erste Kunststoffbeutel verschlossen und in den zweiten Kunststoffbeutel eingebracht wird, so dass der Doppelbeutel entsteht, und anschließend Luft aus dem zweiten Kunststoffbeutel entfernt wird und dieser verschlossen wird.
  9. Doppelbeutel, umfassend einen ersten und einen zweiten Kunststoffbeutel und Polysilicium in Form von Bruchstücken, das sich im ersten Kunststoffbeutel befindet, wobei der erste Kunststoffbeutel in den zweiten Kunststoffbeutel gesteckt ist, wobei beide Kunststoffbeutel verschlossen sind, wobei das Gesamtvolumen des Doppelbeutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,4 bis 3,0 beträgt.
  10. Doppelbeutel nach Anspruch 9, wobei das Gesamtvolumen des ersten Beutels im Verhältnis zum Volumen der Bruchstücke 2,0 bis 2,7 beträgt.
  11. Doppelbeutel nach Anspruch 9 oder nach Anspruch 10, wobei der erste und der zweite Kunststoffbeutel durch Verschweißen verschlossen sind und eine gemeinsame Schweißnaht aufweisen.
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