EP3303141A1 - Verpacken von polysilicium - Google Patents

Verpacken von polysilicium

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Publication number
EP3303141A1
EP3303141A1 EP16725815.1A EP16725815A EP3303141A1 EP 3303141 A1 EP3303141 A1 EP 3303141A1 EP 16725815 A EP16725815 A EP 16725815A EP 3303141 A1 EP3303141 A1 EP 3303141A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
polysilicon
plastic bag
bag
packaging
process bowl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16725815.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Lazarus
Franz Bergmann
Matthias Vietz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wacker Chemie AG
Original Assignee
Wacker Chemie AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wacker Chemie AG filed Critical Wacker Chemie AG
Publication of EP3303141A1 publication Critical patent/EP3303141A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B1/00—Packaging fluent solid material, e.g. powders, granular or loose fibrous material, loose masses of small articles, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B1/04—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles
    • B65B1/06—Methods of, or means for, filling the material into the containers or receptacles by gravity flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B1/00—Packaging fluent solid material, e.g. powders, granular or loose fibrous material, loose masses of small articles, in individual containers or receptacles, e.g. bags, sacks, boxes, cartons, cans, or jars
    • B65B1/30—Devices or methods for controlling or determining the quantity or quality or the material fed or filled
    • B65B1/32—Devices or methods for controlling or determining the quantity or quality or the material fed or filled by weighing
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    • B65B39/00—Nozzles, funnels or guides for introducing articles or materials into containers or wrappers
    • B65B39/007—Guides or funnels for introducing articles into containers or wrappers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65B43/00—Forming, feeding, opening or setting-up containers or receptacles in association with packaging
    • B65B43/42—Feeding or positioning bags, boxes, or cartons in the distended, opened, or set-up state; Feeding preformed rigid containers, e.g. tins, capsules, glass tubes, glasses, to the packaging position; Locating containers or receptacles at the filling position; Supporting containers or receptacles during the filling operation
    • B65B43/54—Means for supporting containers or receptacles during the filling operation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B57/00—Automatic control, checking, warning, or safety devices
    • B65B57/10—Automatic control, checking, warning, or safety devices responsive to absence, presence, abnormal feed, or misplacement of articles or materials to be packaged

Definitions

  • the invention relates to the packaging of polysilicon.
  • Polycrystalline silicon or polysilicon in short can be deposited by means of the Siemens method of chlorosilanes in rod form. Subsequently, the
  • rod-shaped polysilicon usually broken as free of contamination to fragments or broken polysilicon.
  • Polysilicon breakage is a sharp-edged, non-free-flowing bulk material.
  • mixtures of different chemicals and / or acids are used, in particular to remove adhering foreign atoms from the surface again.
  • EP 0 905 796 B1 claims a process for producing silicon which has a low metal concentration, characterized in that the silicon is washed in a preliminary purification in at least one stage with an oxidizing cleaning solution which comprises the compounds hydrofluoric acid (HF),
  • HNO3 nitric acid
  • HF hydrofluoric acid
  • the purified polysilicon fraction is usually packed in plastic bags.
  • the device comprises a polysilicon breakthrough chute, a polysilicon chute weighing device connected to a hopper, silicon baffles, a filling device which forms a plastic bag from a high purity plastic film (e.g., PE), and a
  • Welding device for the polysilicon-filled plastic bag By the reinforcement of built-in parts of the device with silicon or with a
  • US 2010/0154357 A1 discloses a device for packaging of
  • Polysilicon fracture consisting of a Rund meetingr-, filling and closing machine or a non-circular device arranged with a filling station and a closure station in which a PE bag is suspended on a gripper system is moved from station to station in a clock sequence, characterized in that the filling station comprises a freely suspended energy absorber made of a nonmetallic low-contamination material which is introduced into the PE bag before filling the PE bag with polycrystalline silicon and, after filling the PE bag with polycrystalline silicon, is removed from the PE bag and the filled PE bag is conveyed by means of the gripper system in the closure station and is closed there.
  • the polysilicon is first weighed, in a
  • nonmetallic low-contamination material in a freely suspended introduced high purity plastic bag and then the plastic bag is sealed.
  • the bag is opened.
  • a conveyor which is covered with silicon or a low-contamination material and with a movable flexible hose from a
  • non-metallic material eg. As plastic
  • US 2012/0198793 A1 discloses a method for dosing and packaging polysilicon fragments, wherein a product stream of polysilicon fragments transported via a conveyor, separated by means of at least one sieve into coarse and fine fragments, weighed by means of a metering balance and metered to a target weight, via a discharge chute is discharged and transported to a packaging unit, where the polysilicon fragments are filled into a first plastic bag and this is sealed, this plastic bag containing polysilicon fragments is packed in another molded by a former plastic bag, which is then welded, said at least one screen and the metering scale on their surfaces at least partially comprise a hard metal and the former for forming the plastic bag has a wear-resistant coating.
  • US 2013/0042582 A1 discloses a method for packaging polycrystalline silicon, in which polycrystalline silicon is filled by means of a filling device into a plastic bag, characterized in that a storage container has an opening through which silicon is filled, wherein the plastic bag after filling the Reservoir is pulled with silicon over the reservoir and the reservoir is then rotated so that the silicon from the reservoir into the plastic bag slips.
  • fines all fragments or particles of silicon having such a size as to be cut off by a mesh screen with 8 mm x 8 mm square mesh will be referred to as fines.
  • the fines are undesirable for the customer as they have a negative impact on customer processes. If the fines from the customer e.g. has to be separated by sieving, this means an increased effort.
  • US 2014/0130455 A1 discloses a method for packaging polycrystalline silicon which is in the form of fragments comprising the following steps
  • Fines are separated by sieves, in one below the dosing system
  • a drop height of the polycrystalline Siliciums of dosing in plastic bag by means of at least one clamping device is kept less than 450 mm.
  • the drop height of the polycrystalline silicon from a conveyor trough of the metering system into the plastic bag should be less than 450 mm, preferably a maximum of 300 mm. This reduces the fines content.
  • the fine fraction can be reduced even more clearly, for the crack size 20-60 mm from 17000 ppmw to 1400 ppmw.
  • the object of the invention was to automatically pack polycrystalline silicon and reduce the resulting fines to an extremely low level.
  • the task was also to provide a device suitable for this purpose.
  • the object of the invention is achieved by a method for packaging polysilicon comprising providing polysilicon in the form of fragments of comminuted polysilicon rods produced by depositing polysilicon in rod form in a reactor, purifying the polysilicon, packaging the polysilicon, wherein the polysilicon during cleaning in one
  • Process bowl is located and wherein the polysilicon from the process bowl is packaged in a plastic bag, that process bowl and plastic bag are attached to a filling unit, which is set in rotation, so that the
  • the plastic bag is preferably a prefabricated
  • Double bag Unlike in the prior art, the polysilicon is thus not packed in a first plastic bag, which then in a second
  • Plastic bag is inserted.
  • the polysilicon is preferably filled directly into a double bag.
  • the double bag is attached to the packaging system, preferably clamped.
  • the plastic bag is in a former
  • the former is a socket in which the molded plastic bag is located.
  • Shaper ensures that the plastic bag retains its shape during the rotational movement of the system.
  • the polysilicon to be cleaned and packaged is initially in a process bowl.
  • the polysilicon is purified in the process dish as described in US 2010/0154357 A1.
  • Process bowl can be carried out, for example, as described in EP 0 905 796 B1.
  • the filling of the plastic bag with polysilicon does not take place via a conveyor such as a conveyor trough or a chute, but directly from the process bowl.
  • a conveyor such as a conveyor trough or a chute
  • the process bowl is emptied into the bag or double bag via a rotary movement of process bowl and bag / double bag.
  • the polysilicon Due to the rotational movement of the process bowl and double bag, the polysilicon is placed in a roll / slip state and thus slides into the
  • each empty process bowl is checked for its absolute emptying with weighing and / or camera system and released.
  • the packaging system comprises at least one filling unit. In the simplest case, this is a kind of funnel. Via the filling unit, the polysilicon slides from the process bowl into the
  • the filling unit is made of silicon.
  • a process bowl containing polysilicon is attached to the one opening of the filling unit.
  • a former with a PE double bag located therein is clamped or jammed.
  • the process bowl consists of a chemical
  • the bag and process tray can be loaded manually or automatically depending on throughput requirements.
  • the packaging system comprises a base frame and a rotatable frame.
  • the filling unit On the rotatable frame, the filling unit is attached. It drives a drive shaft, which sets the rotatable frame in rotation. Meanwhile, the emptying of the process bowl and thus the filling of the bag takes place. Depending on the size of the break, the rotational movement can be adjusted depending on the tilt angle.
  • the tilt angle in the context of the invention is the angle from which the polysilicon starts to slide out of the process bowl via the filling unit into the bag.
  • the system can be executed with one or more filling units.
  • the plant 2 comprises filling units.
  • Compared to the task of the process bowls is preferably the removal of the filled bags and at the same time plugging and clamping the new empty bag.
  • a former receptacle which serves to secure a former with a plastic bag.
  • the plastic bag is slipped with its opening over one end of the filling unit.
  • the process bowl is fixed with the polysilicon to be packaged.
  • the base frame of the system in one embodiment includes feet and side mounting brackets.
  • Feet and Shaper recording can each be provided with a cover.
  • covers and the lateral mounting brackets can be made of polysilicon low-contamination material.
  • they include liners of plastics (e.g., PU) or silicon.
  • the rotating movement of the system is accomplished by a lift motor which drives a drive shaft and with a
  • Toothed belt drive is connected to toothed belt pulleys.
  • FIG. 1 shows schematically different time states of the packaging installation according to the invention.
  • Polysilicon is, the filling unit 2, where the process bowl 1 and the
  • Plastic bag 3 are attached.
  • the plastic bag 3 is located in the former 4.
  • the former 4 serves as a shaped body for the plastic bag 3.
  • the former 4 is clamped to the filling unit 2 or to a receptacle intended for this purpose for the former, thus also ensures the fixation of the plastic bag.
  • the axis of rotation is located.
  • the polysilicon begins to slip or slide from the former 4 via the filling unit 2 into the plastic bag 3.
  • the rotational speed of the equipment should be reduced to ensure a sliding movement of the polysilicon during the entire filling process (e.g., time t3).
  • the entire polysilicon is in the plastic bag 3.
  • the rotation of the system can then be terminated.
  • the filled plastic bag 3 is removed and, for example, welded, packed in a box and shipped.
  • the polysilicon is inserted into the process bowl.
  • the loaded weight in the process bowls is e.g. 5 kg plus a small surcharge for the etching removal, which depends on the size of the fragments.
  • the target weight is in the
  • the process trays are then transported to the packaging.
  • the double bag is filled by placing the chute with the polysilicon and allowing the polysilicon to slip into the bags. By emptying the process bowls onto the chute and sliding towards the bag, the polysilicon is reground. Thus, fines are generated.
  • Example 1 The process trays are at the filling unit of an inventive
  • the double bag is filled by rotating the process tray and the double bag in a rotary motion, causing the polysilicon to slide into the bag.
  • the resulting fines decreased by more than 50% compared to the

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Basic Packing Technique (AREA)
  • Auxiliary Devices For And Details Of Packaging Control (AREA)

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Verpackung von Polysilicium umfassend Bereitstellung von Polysilicium in Form von Bruchstücken zerkleinerter Polysiliciumstäbe, die durch Abscheidung von Polysilicium in Stabform in einem Reaktor hergestellt wurden, Reinigung der Polysiliciums, Verpacken der Polysiliciums, wobei sich das Polysilicium während der Reinigung in einer Prozessschale befindet und wobei das Polysilicium aus der Prozessschale dadurch in einen Kunststoffbeutel verpackt wird, dass Prozessschale und Kunststoffbeutel an einer Befülleinheit befestigt sind, die in Rotation versetzt wird, so dass das Polysilicium von der Prozessschale in den Kunststoffbeutel gleitet.

Description

VERPACKEN VON POLYSILICIUM
Gegenstand der Erfindung ist die Verpackung von Polysilicium. Polykristallines Silicium oder kurz Polysilicium kann mittels des Siemensverfahrens aus Clorsilanen in Stabform abgeschieden werden. Anschließend wird das
stabförmige Polysilicium üblicherweise möglichst kontaminationsfrei zu Bruchstücken bzw. zu Polysiliciumbruch gebrochen. Ein solches Verfahren sowie ein
entsprechender Brecher sind in EP 1 645 333 A1 beschrieben.
Bei Polysilicium-Bruch handelt es sich um ein scharfkantiges, nicht rieselfähiges Schüttgut.
Beim Zerkleinern wird das hochreine Silicium aber mit Fremdatomen kontaminiert. Dabei handelt es sich insbesondere um Metallcarbid- oder Diamantrückstände sowie um metallische Verunreinigungen.
Daher wird Siliciumbruch für höherwertige Anwendungen wie z.B. für das
Einkristallziehen vor der Weiterverarbeitung und/oder der Verpackung meist gereinigt. Dies geschieht üblicherweise in einem oder mehreren chemischen
Nassreinigungsschritten.
Dabei kommen Mischungen aus verschiedenen Chemikalien und/oder Säuren zum Einsatz, um insbesondere anhaftende Fremdatome wieder von der Oberfläche zu entfernen.
EP 0 905 796 B1 beansprucht ein Verfahren zur Herstellung von Silicium, das eine niedrige Metallkonzentration aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Silicium in einer Vorreinigung in zumindest einer Stufe mit einer oxidierenden Reinigungslösung gewaschen wird, die die Verbindungen Flurwasserstoffsäure (HF),
Chlorwasserstoffsäure (HCl) und Wasserstoffperoxid (H2O2) enthält und in einer Hauptreinigung in einer weiteren Stufe mit einer Reinigungslösung gewaschen wird, die Salpetersäure (HNO3) und Fluorwasserstoffsäure (HF) enthält, und zur Hydrophilierung in einer weiteren Stufe mit einer oxidierenden Reinigungslösung gewaschen wird.
Nach dem Reinigungsschritt wird der gereinigte Polysiliciumbruch üblicherweise in Kunststoffbeutel verpackt.
Aus US 7013620 B2 ist eine Vorrichtung zum vollautomatischen Transportieren, Abwägen, Portionieren, Einfüllen und Verpacken eines hochreinen Polysiliciumbruchs bekannt. Die Vorrichtung umfasst eine Förderrinne für den Polysiliciumbruch, eine Wägevorrichtung für den Polysiliciumbruch, welche mit einem Trichter verbunden ist, Ablenkbleche aus Silicium, eine Abfüllvorrichtung, welche aus einer hochreinen Kunststofffolie (z.B. aus PE) einen Kunststoffbeutel formt, sowie eine
Verschweißvorrichtung für den mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel. Durch die Armierung von Einbauteilen der Vorrichtung mit Silicium oder mit einem
hochverschleißfesten Kunststoff soll eine kontaminationsarme Verpackung des Polysiliciumbruchs ermöglicht werden.
US 2010/0154357 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Verpacken von
Polysiliciumbruch, bestehend aus einer Rundläufer-, Füll-, und Schließmaschine oder einer nicht kreisförmig angeordneten Vorrichtung mit einer Befüllstation und einer Verschlussstation, in der ein PE-Beutel an einem Greifersystem aufgehängt ist, von Station zu Station in einer Taktfolge bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllstation einen frei hängenden Energieabsorber aus einem nichtmetallischen kontaminationsarmen Werkstoff umfasst, welcher vor dem Befüllen des PE-Beutels mit polykristallinem Silicium in den PE-Beutel eingeführt wird und nach dem Befüllen des PE-Beutels mit polykristallinem Silicium aus dem PE-Beutel entfernt wird und der gefüllte PE-Beutel mittels des Greifersystems in die Verschlussstation weiterbefördert wird und dort verschlossen wird. US 2010/0154357 A1 zufolge wird das Polysilicium zunächst gewogen, in eine
Prozessschale portioniert und gereinigt, ehe er in diesen portionierten Einheiten über eine Befüllvorrichtung mit frei hängendem flexiblen Schlauch aus einem
nichtmetallischen kontaminationsarmen Werkstoff in einen ebenfalls frei hängenden, hochreinen Kunststoffbeutel eingebracht und anschließend der Kunststoffbeutel verschlossen wird. An der Befüllstation der Vorrichtung wird der Beutel geöffnet. Über eine Fördereinrichtung, die mit Silicium oder einem kontaminationsarmen Werkstoff verkleidet ist und die mit einem beweglichen flexiblen Schlauch aus einem
nichtmetallischen Werkstoff, z. B. Kunststoff, verbunden ist, wird durch diesen
Schlauch der scharfkantige Polysiliciumbruch in den geöffneten PE-Beutel eingefüllt. Bei der Fördereinrichtung handelt es sich beispielsweise um eine Förderrinne oder eine Rutsche, vorzugsweise um eine Rutsche. US 2012/0198793 A1 offenbart ein Verfahren zum Dosieren und Verpacken von Polysiliciumbruchstücken, wobei ein Produktstrom an Polysiliciumbruchstücken über eine Förderrinne transportiert, mittels wenigstens einen Siebs in grobe und feine Bruchstücke getrennt, mittels einer Dosierwaage abgewogen und auf ein Zielgewicht dosiert wird, über eine Abführrinne abgeführt und zu einer Verpackungseinheit transportiert wird, wo die Polysiliciumbruchstücke in einen ersten Kunststoffbeutel gefüllt werden und dieser verschlossen wird, wobei dieser Kunststoffbeutel enthaltend Polysiliciumbruchstücke in einen weiteren, mittels eines Formgebers geformten Kunststoffbeutel verpackt wird, der anschließend verschweißt wird, wobei das wenigstens eine Sieb und die Dosierwaage an ihren Oberflächen wenigstens teilweise ein Hartmetall umfassen und der Formgeber zum Formen des Kunststoffbeutels eine verschleißfeste Beschichtung aufweist.
US 2013/0042582 A1 offenbart ein Verfahren zur Verpackung von polykristallinem Silicium, bei dem polykristallines Silicium mittels einer Abfüllvorrichtung in einen Kunststoffbeutel gefüllt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vorratsbehälter eine Öffnung aufweist, durch die Silicium eingefüllt wird, wobei der Kunststoffbeutel nach dem Befüllen des Vorratsbehälters mit Silicium über den Vorratsbehälter gezogen wird und der Vorratsbehälter anschließend gedreht wird, so dass das Silicium aus dem Vorratsbehälter in den Kunststoffbeutel rutscht.
Es hat sich gezeigt, dass während des Verpackens von Bruchstücken einer bestimmten Größenklasse, z. B, bei Bruchgrößen von 20 bis 60 mm, auch unerwünschte kleinere Siliciumpartikel oder Bruchstücke entstehen. Der Anteil solcher unerwünschter Partikel beträgt für solche Bruchgrößen 17000-23000 ppmw.
Nachfolgend sollen alle Bruchstücke oder Partikel aus Silicium, die eine solche Größe aufweisen, dass sie die durch ein Maschensieb mit quadratischen Maschen 8 mm x 8 mm abtrennen lassen, als Feinanteil bezeichnet werden. Der Feinanteil ist beim Kunden unerwünscht, da er die Kundenprozesse negativ beeinflusst. Falls der Feinanteil vom Kunden z.B. durch Sieben abgetrennt werden muss, bedeutet das einen erhöhten Aufwand.
Neben der automatischen Verpackung von polykristallinem Silicium wie nach US 7013620 B2 kommt auch ein händisches Verpacken des polykristallinen Siliciums in Kunststoffbeutel in Frage. US 2012/0 98793 A1 berichtet, dass ein personalintensives händisches Verpacken von gereinigten Polysilicium-Bruchstücke in einem Reinraum der Klasse 100 notwendig ist, um die geforderte hohe Einwaagegenauigkeit von weniger als +/-1 % für Polysilicium-Bruch für die Halbleiterindustrie zu erreichen. Dabei werden gereinigte Polysilicium-Bruchstücke, welche keinerlei metallische Verunreinigungen mehr an ihrer Oberfläche besitzen, mit hochreinen Handschuhen, z. B. hochreinen Textil-, PU- bzw. PE-Handschuhen, aus einer Prozessschale, in der die Reinigung erfolgt, genommen und in einen PE-Doppelbeutel eingebracht.
US 2014/0130455 A1 offenbart ein Verfahren zum Verpacken von polykristallinem Silicium, das in Form von Bruchstücken vorliegt, umfassend folgende Schritte
- Bereitstellen von polykristallinem Silicium in einem Dosiersystem;
- Einfüllen von polykristallinem Silicium aus dem Dosiersystem, durch welches
Feinanteil mittels Sieben abgetrennt wird, in einen unter den Dosiersystem
angeordneten Kunststoffbeutel;
wobei während des Einfüllens das Gewicht des Kunststoffbeutels mit dem eingefüllten polykristallinen Silicium bestimmt und nach dem Erreichen eines Zielgewichts der Einfüllvorgang beendet wird;
wobei während des gesamten Einfüllvorgangs eine Fallhöhe des polykristallinen Siliciums von Dosiersystem in Kunststoffbeutel mittels wenigstens einer Klemmvorrichtung bei weniger als 450 mm gehalten wird.
Die Fallhöhe des polykristallinen Siliciums von einer Förderrinne des Dosiersystems in den Kunststoffbeutel soll weniger als 450 mm, vorzugweise maximal 300 mm betragen. Dadurch lässt sich der Feinanteil reduzieren.
Durch ein händisches Verpacken kann der Feinanteil noch deutlicher reduziert werden, für die Bruchgröße 20-60 mm von 17000 ppmw auf bis 1400 ppmw.
Allerdings bedeutet das händische Verpacken einen hohen Aufwand und erhöhte Personalkosten.
Zudem wäre es wünschenswert, den Feinanteil noch weiter zu reduzieren als durch händisches Verpacken realisierbar.
Daher bestand die Aufgabe der Erfindung darin, polykristallines Silicium automatisch zu verpacken und den dabei entstehenden Feinanteil auf ein äußerst niedriges Niveau zu reduzieren. Die Aufgabe bestand auch darin, eine hierfür geeignete Vorrichtung bereitzustellen.
Aus der beschriebenen Problematik ergab sich die Aufgabenstellung der Erfindung.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Verpackung von Polysilicium umfassend Bereitstellung von Polysilicium in Form von Bruchstücken zerkleinerter Polysiliciumstäbe, die durch Abscheidung von Polysilicium in Stabform in einem Reaktor hergestellt wurden, Reinigung der Polysiliciums, Verpacken der Polysiliciums, wobei sich das Polysilicium während der Reinigung in einer
Prozessschale befindet und wobei das Polysilicium aus der Prozessschale dadurch in einen Kunststoffbeutel verpackt wird, dass Prozessschale und Kunststoffbeutel an einer Befülleinheit befestigt sind, die in Rotation versetzt wird, so dass das
Polysilicium von der Prozessschale in den Kunststoffbeutel gleitet. Beim Kunststoffbeutel handelt es sich vorzugweise um einen vorgefertigten
Doppelbeutel. Anders als im Stand der Technik wird das Polysilicium also nicht in einen ersten Kunststoffbeutel verpackt, der anschließend in einen zweiten
Kunststoffbeutel gesteckt wird. Das Polysilicium wird vorzugweise direkt in einen Doppelbeutel gefüllt.
Der Doppelbeutel wird dazu in der Verpackungsanlage befestigt, vorzugweise festgeklemmt. In einer Ausführungsform wird der Kunststoffbeutel in einem Formgeber
vorkonfektioniert und dann mit Hilfe des Formgebers formschlüssig in die
Verpackungsanlage eingebracht. Im einfachsten Fall handelt es sich beim Formgeber um eine Steckschale, in der sich der geformte Kunststoffbeutel befindet. Der
Formgeber wird mechanisch an der Verpackungsanlage festgeklemmt. Der
Formgeber sorgt dafür, dass der Kunststoffbeutel während der Drehbewegung der Anlage seine Form beibehält.
Es ist sichergestellt, dass während des Befüllvorgangs kein Polysiliciumbruchstück aus der Verpackungsanlage fallen kann.
Das zu reinigende und zu verpackende Polysilicium befindet sich zunächst in einer Prozessschale. In der Prozessschale befindlich wird das Polysilicium gereinigt wie in US 2010/0154357 A1 beschrieben. Die Reinigung des Polysiliciums in der
Prozessschale kann beispielsweise wie in EP 0 905 796 B1 beschrieben erfolgen.
Abweichend vom Stand der Technik erfolgt die Befüllung des Kunststoffbeutels mit Polysilicium nicht über eine Fördereinrichtung wie z.B. eine Förderrinne oder eine Rutsche, sondern direkt aus der Prozessschale. Dies hat den Vorteil, dass das in der Prozessschale befindliche Polysilicium keine direkte Fallhöhe zu überwinden hat. Zudem erfolgt die Entleerung der Prozessschale in den Beutel oder Doppelbeutel über eine Rotationsbewegung von Prozessschale und Beutel/Doppelbeutel.
Durch die Rotationsbewegung von Prozessschale und Doppelbeutel wird das Polysilicium in einen Roll- /Gleitzustand versetzt und gleitet somit in den
aufgespannten Doppelbeutel.
Dadurch entsteht der geringstmögliche Feinanteil.
In einer Ausführungsform wird jede entleerte Prozessschale auf dessen absolute Entleerung mit Wäge- und/oder Kamerasystem kontrolliert und freigegeben.
Die Verpackungsanlage umfasst mindestens eine Befülleinheit. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um eine Art Trichter. Über die Befülleinheit gleitet das Polysilicium von der Prozessschale in den
Kunststoffbeutel.
In einer Ausführungsform besteht die Befülleinheit aus Silicium.
Es können jedoch auch andere für Silicium kontaminationsarme Werkstoffe verwendet werden.
Eine Prozessschale enthaltend Polysilicium ist an der einen Öffnung der Befülleinheit befestigt. Auf der Gegenseite des Befülleinheit wird ein Formgeber mit einem darin befindlichen PE-Doppelbeutel eingespannt oder verklemmt.
In einer Ausführungsform besteht die Prozessschale aus einem chemisch
beständigen Material.
Es ist von Vorteil, wenn der Formgeber aus einem formstabilen Material besteht Die Aufnahme von Beutel und Prozessschale kann je nach Durchsatzanforderungen manuell oder automatisch erfolgen.
In einer Ausführungsform umfasst die Verpackungsanlage einen Grundrahmen und einen drehbaren Rahmen.
Am drehbaren Rahmen ist die Befülleinheit befestigt. Es wird eine Antriebswelle angetrieben, die den drehbaren Rahmen in Rotation versetzt. Währenddessen erfolgt die Entleerung der Prozessschale und somit die Befüllung des Beutels. Die Rotationsbewegung ist je nach Bruchgröße in ihrer Geschwindigkeit abhängig vom Kippwinkel einstellbar.
Der Kippwinkel ist im Rahmen der Erfindung der Winkel, ab dem das Polysilicium aus der Prozessschale über den Befülleinheit in den Beutel zu gleiten beginnt.
In einer Ausführungsform wird - sobald der Kippwinkel erreicht ist - die
Drehgeschwindigkeit derart verringert, so dass die gesamte Befüllung des Beutels in Form einer Gleitbewegung des Polysiliciums erfolgt. Dies stellt eine besonders schonende Verpackung sicher.
Die Anlage ist mit einer oder mehreren Befülleinheiten ausführbar. in einer Ausführungsform sind bis zu zehn rotierbare Befülleinheiten und die gleiche Anzahl an Prozesschalen und Kunststoffbeuteln vorhanden.
In einer Ausführungsform umfasst die Anlage 2 Befülleinheiten.
Gegenüber der Aufgabe der Prozessschalen befindet sich vorzugweise die Entnahme der befüllten Beutel und zugleich das Aufstecken und Klemmen der neuen Leerbeutel.
Die Vorgänge des Beutelaufsteckens und der Beutelentnahme können automatisiert werden. In einer Ausführungsform ist eine Formgeberaufnahme vorhanden, die dazu dient, einen Formgeber mit einem Kunststoffbeutel zu befestigen.
In einer Ausführungsform wird der Kunststoffbeutel mit seiner Öffnung über ein Ende der Befülleinheit gestülpt. Am anderen Ende der Befülleinheit wird die Prozessschale mit dem zu verpackenden Polysilicium befestigt.
Der Grundrahmen der Anlage umfasst in einer Ausführungsform Standfüße und seitliche Befestigungskonsolen.
Standfüße und Formgeberaufnahme können jeweils mit einer Abdeckung versehen sein.
Diese Abdeckungen und die seitlichen Befestigungskonsolen können aus einem für Polysilicium kontaminationsarmen Material gefertigt sein. Vorzugweise umfassen sie Auskleidungen aus Kunststoffen (z.B. PU) oder aus Silicium.
In einer Ausführungsform wird die rotierende Bewegung der Anlage durch einen Gebtriebemotor bewerkstelligt, der eine Antriebswelle antreibt und mit einem
Zahnriementrieb mit Zahnriemenscheiben verbunden ist.
Die bezüglich der vorstehend aufgeführten Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden.
Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind.
Kurzbeschreibung der Figur Fig. 1 zeigt schematisch verschiedene zeitliche Zustände der Verpackungsanlage gemäß Erfindung.
Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Prozessschale
2 Befülleinheit
3 Kunststoffbeutel
4 Formgeber
In Fig.1 ist der zeitliche Verlauf des Verpackungsvorgangs dargestellt.
Dargestellt sind Prozessschale 1 , in dem sich im Ausgangszustand t1 das
Polysilicium befindet, die Befülleinheit 2, an der die Prozessschale 1 und der
Kunststoffbeutel 3 befestigt sind.
Über die Befülleinheit 2 wird das Polysilicium von Prozessschale 1 in den
Kunststoffbeutel 3 eingebracht.
Der Kunststoffbeutel 3 befindet sich im Formgeber 4.
Der Formgeber 4 dient zum einen als Formkörper für den Kunststoffbeutel 3.
Zum anderen wird die Formgeber 4 an der Befülleinheit 2 oder an einer zu diesem Zweck vorgesehenen Aufnahme für die Formgeber festgeklemmt, sorgt also auch für die Fixierung des Kunststoffbeutels.
In der Figur ist auch die Drehachse eingezeichnet.
Zum Zeitpunkt t2 beginnt das Polysilicium von der Formgeber 4 über den Befülleinheit 2 in den Kunststoffbeutel 3 zu rutschen bzw. zu gleiten.
Zu diesem Zeitpunkt sollte die Drehgeschwindigkeit der Anlage reduziert werden, um während des gesamten Befüllvorgangs (z.B. Zeitpunkt t3) eine Gleitbewegung des Polysiliciums zu gewährleisten.
Zum Zeitpunkt t4 befindet sich das gesamte Polysilicium im Kunststoffbeutel 3. Die Rotation der Anlage kann dann beendet werden. Der gefüllte Kunststoffbeutel 3 wird entnommen und z.B. verschweißt, in einen Karton verpackt und verschickt.
Vergleichsbeispiel
Zur Reinigung wird das Polysilicium in die Prozessschale eingelegt.
Das eingelegte Gewicht in den Prozessschalen beträgt z.B. 5 kg zuzüglich eines kleinen Zuschlags für den Ätzabtrag, der abhängig von der Größe der Bruchstücke ist.
Nach Durchlauf des Reinigungsprozesses beträgt das Zielgewicht in der
Prozessschale 5 kg +- 50 g.
Die Prozessschalen werden anschließend zur Verpackung transportiert.
Dort werden sie von einem Roboter mittels eines Greifsystems aufgenommen und auf eine Verpackungsrutsche entleert.
Am Ende der Verpackungsrutsche ist ein Doppelbeutel in einer Formgeber
aufgesteckt.
Befüllt wird der Doppelbeutel, indem sich die Rutsche mit dem Polysilicium aufstellt, und das Polysilicium in die Beutel rutscht. Durch das Entleeren der Prozessschalen auf die Rutsche und die Rutschbewegung zum Beutel wird das Polysilicium nachzerkleinert. Somit wird Feinanteil erzeugt.
Beispiel Die Prozessschalen werden am Befülleinheit einer erfindungsgemäßen
Verpackungsanlage eingespannt. Am anderen Ende des Befülleinheits ist ein Doppelbeutel in einer Formgeber aufgesteckt.
Befüllt wird der Doppelbeutel, indem Prozessschale und Doppelbeutel in eine Rotationsbewegung versetzt werden, wodurch das Polysilicium in den Beutel gleitet.
Der entstehende Feinanteil reduzierte sich um mehr als 50% gegenüber der
Rutschenverpackung (Vergleichsbeispiel). Die vorstehende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen ist exemplarisch zu verstehen. Die damit erfolgte Offenbarung ermöglicht es dem Fachmann einerseits, die vorliegende Erfindung und die damit verbundenen Vorteile zu verstehen, und umfasst andererseits im Verständnis des Fachmanns auch offensichtliche
Abänderungen und Modifikationen der beschriebenen Strukturen und Verfahren. Daher sollen alle derartigen Abänderungen und Modifikationen sowie Äquivalente durch den Schutzbereich der Ansprüche abgedeckt sein.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Verpackung von Polysilicium umfassend Bereitstellung von
Polysilicium in Form von Bruchstücken zerkleinerter Polysiliciumstäbe, die durch Abscheidung von Polysilicium in Stabform in einem Reaktor hergestellt wurden, Reinigung der Polysiliciums, Verpacken der Polysiliciums, wobei sich das
Polysilicium während der Reinigung in einer Prozessschale befindet und wobei das Polysilicium aus der Prozessschale dadurch in einen Kunststoffbeutel verpackt wird, dass Prozessschale und Kunststoffbeutel an einer Befülleinheit befestigt sind, die in Rotation versetzt wird, so dass das Polysilicium von der Prozessschale in den Kunststoffbeutel gleitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei sich der Kunststoffbeutel in einem Formgeber befindet, wobei der Formgeber an der Befülleinheit befestigt ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, wobei die Befülleinheit aus Silicium besteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jede entleerte Prozessschale mittels eines Wäge- und/oder Kamerasystems auf absolute Entleerung kontrolliert wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ab dem Zeitpunkt, ab dem das Polysilicium aus der Prozessschale über die Befülleinheit in den Beutel zu gleiten beginnt, die Drehgeschwindigkeit reduziert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei es sich beim Kunststoffbeutel um einen vorgefertigten Doppelbeutel handelt.
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