EP2743190A1 - Verpackung von polykristallinem Silicium - Google Patents

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EP2743190A1
EP2743190A1 EP13195295.4A EP13195295A EP2743190A1 EP 2743190 A1 EP2743190 A1 EP 2743190A1 EP 13195295 A EP13195295 A EP 13195295A EP 2743190 A1 EP2743190 A1 EP 2743190A1
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EP
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plastic
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plastic bag
double
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Bruno Lichtenegger
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Wacker Chemie AG
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    • B65B51/146—Closing bags

Definitions

  • the invention relates to a method for packaging polycrystalline silicon.
  • Polycrystalline silicon (polysilicon) is predominantly deposited by means of the Siemens process from halosilanes such as trichlorosilane and then comminuted as little as possible in contamination into polycrystalline silicon fragments.
  • the material should also be packed with low contamination before it is transported to the customer.
  • Fragments protruding from the bag packaging can be contaminated unacceptably directly by surrounding materials, internal fragments by inflowing ambient air.
  • US2012 / 198793 A1 discloses, prior to welding to suck the air from the bag until a flat, air-poor bag is formed.
  • the object is achieved by a method for packing polysilicon in the form of fragments by filling the fragments in a first plastic bag, wherein the first plastic bag is introduced after filling the fragments in a second plastic bag or even before filling the fragments in the first Plastic bag, the first plastic bag is inserted into the second plastic bag, whereby the fragments are in a double bag, which is closed, characterized in that the after filling the fragments in the two plastic bags of the double bag located air before the Closing the double bag is removed so that the total volume of the double bag in relation to the volume of the fragments is 2.4 to 3.0.
  • each of the two plastic bags of the double bag is sealed separately after the removal of air by welding.
  • the first plastic bag After the filling of fragments in the first plastic bag, air is removed from the first plastic bag, the first plastic bag closed and introduced into the second plastic bag, so that the double bag is formed, and then removes air from the second plastic bag and this closed.
  • a double bag comprising a first and a second plastic bag and polysilicon in the form of fragments, which is located in the first plastic bag, wherein the first plastic bag is inserted into the second plastic bag, wherein both plastic bags are closed, the total volume of the double bag in relation to the volume of the fragments is 2.4 to 3.0.
  • the total volume of the first bag relative to the volume of the fragments is 2.0 to 2.7.
  • the first bag is dimensioned so that the plastic films fit snugly against the silicon fragments. As a result, relative movements between the fragments can be avoided.
  • the plastic bags are preferably made of a high purity plastic. It is preferably polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) or polypropylene (PP) or composite films.
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PP polypropylene
  • a composite film is a multilayer packaging film from which flexible packaging is made. The individual film layers are usually extruded or laminated or laminated.
  • the plastic bag preferably has a thickness of 10 to 1000 microns.
  • the closing of the plastic bag can be done for example by means of welding, gluing, sewing or positive locking. Preferably, it is done by welding.
  • the packaged bag To determine the volume of the packaged bag, it is immersed in a pool of water.
  • the displaced water corresponds to the total volume of the bag (Vges).
  • the volume of the silicon was determined by weighing the silicon with the constant density of hyperpure silicon (2.336 g / cm 3 ).
  • the volume of silicon could also be determined by the dipping method.
  • Table 1 shows the V ges / V si ratio and the qualitative results for punctures and fines production for non-evacuated packaging, for a prior art package US2010 / 154357 A1 as well as two easy-packed bags.
  • Bag 1 was filled with 4-15 mm pieces.
  • Bag 2 was filled with fragments of size 45-120 mm.
  • Table 2 shows the ratio V ges / V Si and the qualitative results in terms of piercing and fines production for double bag packaging without air extraction, as well as two examples of the invention.
  • Table 2 shows the ratio V ges / V Si and the qualitative results in terms of piercing and fines production for double bag packaging without air extraction, as well as two examples of the invention.
  • V ges / V Si 2.0 to 2.7, preferably from 2.0 to 2.4.
  • V ges / V Si of 2.40 to 3.0 is essential.
  • the environmental conditions during packaging are preferably a temperature of 18-25 ° C.
  • the relative humidity is preferably 30-70%.
  • the packaging also takes place in the vicinity of filtered air.

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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 kontaminationsarm 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.

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 Stempelvorrichtung, 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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