KR101538351B1 - 다결정 실리콘의 포장 - Google Patents

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Abstract

조각 또는 환봉 형태인 다결정 실리콘의 포장 방법을 제공하며, 이 방법은, 포장될 다결정 실리콘의 크기에 맞는 직육면체의 판지 상자 안에 1개 이상의 필름을 삽입하고, 다결정 실리콘을 상기 1개 이상의 필름에 도입하고, 이어서, 두께가 10~1000㎛인 상기 1개 이상의 필름을 용접하여 다결정 실리콘을 둘러싸고, 상기 1개 이상의 필름을 보강 구조를 가진 추가 필름 또는 성형 부재로 둘러싸는 것을 포함한다.

Description

다결정 실리콘의 포장{PACKING OF POLYCRYSTALLINE SILICON}
본 발명은 다결정 실리콘의 포장에 관한 것이다.
다결정 실리콘(폴리 실리콘)은 주로, 트리클로로실란과 같은 할로실란으로부터 지멘스(Simmens) 방법에 의해 증착된 다음, 오염을 최소화하면서 다결정 실리콘 조각(fragment)으로 미분된다.
반도체 및 태양전지 용도로는, 오염을 최소화한 청크(chunk) 폴리실리콘이 바람직하다. 따라서, 이 물질은 사용자에게 전달되기 전에 오염도가 낮게 포장되어야 한다.
청크 실리콘의 포장용으로 적합한 관형 백 제조기(tubular bagging machine)가 상업적으로 입수가능하다. 그러한 포장 기계는, 예를 들면, 특허문헌 DE 36 40 520 A1에 기재되어 있다.
청크 폴리실리콘은 모서리가 예리한 비유동형의 벌크 물질이다. 따라서, 포장 시 이 물질이 통상적인 플라스틱 백에 구멍을 내거나, 충전, 포장, 운송 또는 개봉 시 통상적인 플라스틱 백을 완전히 파괴시키는 경우가 발생하지 않도록 해야 할 필요가 있는데, 이는 특히, 다결정 실리콘의 오염과 관련되기 때문이다.
플라스틱 백에 충전 시 발생하는 문제들을 방지하기 위해, 상업적으로 입수가능한 포장기는 폴리실리콘의 포장용으로 적합하게 수정되어야 할 필요가 있다.
특허문헌 DE 10 2007 027 110 A1에는 다결정 실리콘의 포장 방법이 개시되어 있는데, 이 방법은, 충전장치를 이용하여 자유 현가형(freely suspended) 완성품 백에 다결정 실리콘을 충전한 다음, 충전된 백을 밀봉하는 단계를 포함하고, 상기 백은 10~1000㎛의 벽 두께를 가진 고순도 플라스틱으로 되어 있고, 상기 충전 장치는 비금속 저오염 물질로 형성된 자유 현가형 에너지 흡수기구(absorber)를 포함하고, 이 흡수 기구는 다결정 실리콘이 충전되기 전에 상기 플라스틱 백에 도입되고, 흡수 기구에 의해 다결정 실리콘이 플라스틱 백에 충전되고, 이어서 자유 현가형 에너지 흡수 기구는 다결정 실리콘이 충전된 플라스틱 백으로부터 제거되고, 플라스틱 백이 밀봉된다.
플라스틱 백 내부에 에너지 흡수 기구를 제공하는 상기 방법은 포장 작업 시 플라스틱 백의 관통 문제를 실질적으로 방지할 수 있다. 그러나, 이것은 오직 작거나 가벼운 조각에 한한다.
조각의 중량에 비례하여 백의 손상(damage) 위험이 증가한다는 것이 밝혀졌다.
관통률을 줄이기 위해 이론적으로 가능한 한가지 방법인 두꺼운 백 필름을 사용하는 방법은, 특히 유연성이 떨어지는 필름은 다루기가 어렵다는 점에서, 그다지 실용적이라고 할 수는 없다.
그러나, 전술한 바와 같은 백의 관통은 포장 시 뿐만 아니라 사용자에게 운송되는 과정에서도 발생할 수 있다. 청크 폴리실리콘은 모서리가 예리하므로, 백 안에서 다결정 실리콘 조각이 바람직하지 않은 배향으로 위치하거나, 백 필름에 대한 다결정 실리콘 조각의 상대적 움직임이 발생하거나, 또는 다결정 실리콘 조각이 백 필름에 압력을 가하게 되는 경우에는, 백 필름을 절단하게 되거나 관통하게 될 수 있다.
백 포장으로부터 돌출되어 나온 조각은 주변 물질에 의해, 그리고 내부 조각은 유입되는 주위 공기에 의해 허용될 수 없을 정도로 직접적으로 오염될 수 있다.
이와 관련하여 종래 기술에는 해결방법이 알려져 있지 않다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점인 백의 손상을 방지하는 다결정 실리콘의 포장 및 포장방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 1개 이상의 조각 또는 1개 이상의 환봉 형태인 다결정 실리콘으로서, 상기 다결정 실리콘이 두께가 10~1000㎛인 1개 이상의 필름으로 둘러싸여 있고, 상기 1개 이상의 필름은 보강 구조(reinforcing structure)를 가진 추가 필름 또는 성형 부재(shaping element)에 의해 둘러싸여 있는, 다결정 실리콘에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은 또한, 상기 다결정 실리콘의 포장(packing)으로서, 상기 1개 이상의 필름을 용접한 후, 분리 부재(separating element) 또는 판지 상자(cardboard box)를 포함하는 운반 용기(transport container)에 도입하는 것에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은 또한, 상기 다결정 실리콘의 포장으로서, 상기 판지 상자에 도입한 후, 상기 필름을 1개 이상 용접하는 것에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은 또한, 조각 또는 환봉 형태인 다결정 실리콘의 포장 방법으로서, 포장될 다결정 실리콘의 크기에 맞는 직육면체의 판지 상자 안에 1개 이상의 필름을 삽입하고, 상기 다결정 실리콘을 상기 1개 이상의 필름에 도입하고, 이어서 두께가 10~1000㎛인 상기 1개 이상의 필름을 용접하여 다결정 실리콘을 둘러싸고, 상기 1개 이상의 필름을 보강 구조를 가진 추가 필름 또는 성형 부재로 둘러싸는 것을 포함하는 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 또한, 조각 또는 환봉 형태의 다결정 실리콘 포장의 안정화를 위한 Rolamit®의 용도를 제공하며, 상기 다결정 실리콘은 두께가 10~1000㎛인 1개 이상의 필름으로 둘러싸여 있고; 본 발명은 또한 조각 또는 환봉 형태의 다결정 실리콘 포장의 안정화를 위한 스트레치 필름(stretch film), 랩핑 필름(wrapping film) 또는 수축 필름(shrink film)의 용도를 제공하며, 상기 다결정 실리콘은 두께가 10~1000㎛인 1개 이상의 필름으로 둘러싸여 있고; 본 발명은 또한 다결정 실리콘 포장의 안정화를 위한 쐐기형 소자의 용도로서, 상기 다결정 실리콘이 1개 이상의 필름 안에 존재하고, 다결정 실리콘이 들어 있는 상기 1개 이상의 필름이 판지 상자 안에 존재하며, 상기 쐐기형 부재는 상기 판지 상자의 상부 및/또는 상기 판지 상자의 측벽과 다결정 실리콘이 들어 있는 상기 1개 이상의 필름에 맞대어 정착되어(nestling) 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 종래 기술의 단점인 백의 손상을 방지하는 다결정 실리콘의 포장이 제공된다.
본 발명은 보강 구조를 포함하는 추가적으로 도입된 안정화 백을 통해 관통과 절단을 방지(anti-pierce and anti-cut)하는 포장에 기초하며, 상기 안정화 백은 조각을 영구적으로 제자리에 고정시킨다.
상기 포장 백은 바람직하게는 이를 둘러싸는 판지 상자 용기(surrounding cardboard box vessel) 안에 직접적으로 충전되고, 그 결과 판지 상자 벽의 보호 효과 뿐만 아니라 높은 포장 밀도가 달성된다.
일반적으로, 실리콘 조각은 얇은 벽(필름 두께 30-500㎛)의 유연성을 가진 하나의 백 또는 복수의 백에 포장된다. 바람직하게는 이중 백(double bag)을 사용한다.
본 발명은 1개 이상의 조각 또는 1개 이상의 환봉 형태인 다결정 실리콘에 관한 것으로, 이 다결정 실리콘은 상기 조각 또는 환봉을 둘러싸는, 10~1000㎛ 두께의 1개 이상의 필름으로 둘러싸여 있고, 상기 1개 이상의 필름은 보강 구조를 포함하는 추가 필름으로 둘러싸여 있다.
상기 조각은 바람직하게는 각각의 조각이 50g 이상의 중량을 갖는다.
상기 조각은 또한, 2kg 이상의 중량을 갖는 조각 또는 환봉일 수도 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 조각 또는 환봉 형태의 다결정 실리콘의 포장 방법으로서, 이 방법은, 포장될 상기 다결정 실리콘의 크기에 맞는 직육면체의 판지 상자 안에 1개 이상의 필름을 삽입하고, 상기 다결정 실리콘을 상기 1개 이상의 필름에 도입하고, 이어서, 두께가 10~1000㎛인 상기 1개 이상의 필름을 용접하여 다결정 실리콘을 둘러싸고, 상기 1개 이상의 필름을 보강 구조를 가진 추가 필름 또는 성형 부재로 둘러싸는 것을 포함한다.
보강 구조를 가진 상기 필름은 기계적 영향으로부터 상기 조각을 보호한다.
보강 구조를 가진 상기 필름은 바람직하게는 에어 버블 필름(air bubble film) 또는 예를 들어 Rolamit® 필름과 같은 크로스 라미네이티드 필름(cross laminated film)이다.
Rolamit®은 스위스 Pavag Folien AG의 등록 상표이다.
보강 구조를 가진 필름 대신에, 성형 부재가 제공될 수 있다. 상기 성형 부재는 예를 들면, 폴리우레탄 발포체와 같은 폴리우레탄, 또는 폴리에스테르로 구성될 수 있다. 발포폴리스티렌도 마찬가지로 적합하다.
상기 내부 필름은 용접되는 것이 바람직하다. 상기 보강 구조를 가진 필름도 마찬가지로 용접될 수 있으나, 반드시 필요한 것은 아니다.
상기 내부 필름의 안정화를 위해서, 스트레치 필름, 랩핑 필름 또는 수축 필름을 사용할 수 있다. 이러한 필름은 내부 필름을 용접하기 전 또는 후에 제공될 수 있다.
필름에 용접된 상기 조각은 운반 용기 또는 외부 포장에 도입된다.
상기 운반 용기는 이상적으로는 커다란 판지 상자이고, 예를 들면 디바이더 세트(set of dividers)와 같은 분리 부재를 포함할 수 있으며, 상기 분리 부재는 포장된 조각이 손상(damage)되지 않도록 보호한다.
분리 부재보다 판지 박스, 이상적으로는 직육면체 판지 상자를 사용하는 것이 특히 유리한 것으로 밝혀졌다. 상기 판지 상자는 상기 포장 백의 크기에 맞거나, 또는 포장될 다결정 실리콘의 양과 크기에 맞는 것이 바람직하다. 이를 위해, 예를 들면, 적합한 크기의 저오염 외부 상자(outer box) 내에서 포장 백에 상기 폴리실리콘을 충전하고, 그리고 나서 포장 백을 판지 상자 안에 삽입한다. 상기 외부 상자와 상기 판지 상자는 거의 동일한 크기의 것이다. 외부 상자를 사용하면 충전 과정에서 포장 백이 최종 용접하기 전에 불룩해지지 않는 장점이 있다.
상기 포장 백은 바람직하게는 조각이 충전되기 전에 판지 상자 안으로 삽입된다.
상기 포장 백의 충전이 상기 판지 상자 바깥쪽에서 이루어지는 것이 마찬가지로 가능하다. 이 경우, 충전된 포장 백은 상기 판지 상자에 삽입된다.
상기 판지 상자는 이어서 운반 용기 또는 외부 포장으로 옮겨지고, 이 경우 분리 부재 또는 디바이더 세트를 교체한다.
상기 판지 상자는 바람직하게는 횡방향 타원형 또는 직사각형의 개구부를 포함한다. 이것은 운반 용기로부터 판지 상자를 용이하게 제거할 수 있게 한다.
상기 판지 상자는, 바람직하게는, 접착 결합(adhesive bonding) 또는 천공(perforation)을 가진 따개띠(tear strip)를 포함한다. 이것은, 사용자가 상기 판지 상자를 쉽게 개봉하도록 도와준다. 상기 판지 상자로부터 상기 포장 백을 빼내려고 하는 경우에, 백 필름을 잡아 당기기 위해 백 필름을 잡게 되면 관통 위험이 초래되는데, 상기 따개띠로 인해 백 필름을 잡아야 할 필요성이 없어진다.
상기 판지 상자는 바람직하게는 상기 판지 상자의 개구부 부근에 절단부 또는 슬롯을 포함한다. 이것은, 상기 판지 상자 안에서 상기 백 단부를 폴딩하는 작업(operation of folding)이 용이하게 이루어질 수 있도록 하며, 이는 백 필름을 보호하고, 폴딩-인 작업(folding-in operation)에 의해 야기되는 관통의 위험을 줄이는데 기여한다.
재료의 형태 맞춤(shape-fitting) 포장은 폴딩-인 작업이 가능한, 적합한 판지 상자 뚜껑 구조에 의해 달성될 수 있다.
마찬가지로, 다결정 실리콘을 포함하는 상기 필름, 상기 판지 상자의 상부 또는 상기 판지 상자의 측벽에 맞대어 쐐기형 부재 또는 반각 부재(half-shell element)를 정착시키는 것도 적합하다. 상기 쐐기형 부재는 예를 들면. 폴리우레탄 발포체와 같은 폴리우레탄, 또는 폴리에스테르로 구성될 수 있다. 발포폴리스티렌도 마찬가지로 적합하다.
판지 박스들을 사용함으로써, 디바이더 세트에 비해 향상된 안정성으로 인해, 예를 들어 하나의 커다란 박스일 수 있는 운반 용기가 불룩해지는 현상을 피할 수 있으며, 따라서 아무런 장애 요인 없이 커다란 판지 상자를 사용할 수 있다.
따라서, 상기 조각은, 상기 조각을 둘러싸는 얇고 유연한 필름으로 1회 이상 랩핑되고, 보강 구조 또는 성형 부재를 가진 추가 안정화 포장 백의 도입에 의해 관통과 절단이 더욱 방지된다.
추가적인 특수 백에 의한 안정화로 인해, 상기 포장 백의 용접 전에 백에 의해 안으로 흡입되거나 밖으로 방출되는 공기와 상기 포장 백의 용접 전에 그 안에 들어 있는 공기의 부피가 감소될 수 있고(또는 제거될 수 있고), 이것은, 부피 감소의 안정화 효과가 추가적으로 도입된 안정화 백 필름에 의해 이미 완전히 또는 부분적으로 보장되기 때문이다.
부피의 감소/제거의 결과로서, 흡입(suction)/배출(ejection) 단계에서 상기 백 필름은 잠재적으로 날카로운 조각의 모서리에 대해 덜 강하게 눌린다. 이것 역시 관통을 방지한다.
그럼에도 불구하고, 만약 충전된 포장 백의 운송 과정에서 내부 포장 백의 관통이 발생한다면, 상기 추가적인 스페셜 백(보강 구조를 가진 필름 또는 성형 부재를 포함하는 필름)이 조각의 안정화를 유지할 수 있다.
상기 판지 상자와 그 안에 들어 있는 포장 백은 다음과 같은 이점을 제공한다.
조각은 상기 판지 상자에 의해 지지되는 상기 백 필름 위에 직접 놓여진다. 그 결과, 중량이 항상 백 필름에만 작용하지는 않는다.
포장 백을 운반 용기에 도입하는 과정에서의 포장 백의 취급에 있어서, 상기 백 필름 그 자체가 아닌, 단지 상기 판지 상자를 잡으면 된다. 따라서, 관통의 위험을 야기할 수 있는, 상기 백 필름의 잡아당김이 필요 없다. 이것은 또한 개봉 시에도 적용됨은 물론이다. 그 결과, 상기 백 필름은 이상적으로 보호된다.
상기 판지 상자에 상기 포장 백의 크기를 최적화하여 맞춘 결과, 상기 판지 상자에 상기 포장 백을 삽입한 후, 상기 백 개구부는 별도의 특별한 조치 없이도 최적의 충전을 위해 개방 상태를 유지한다. 반면, 플랫형 백은 충전 작업을 위해서 적절한 수단에 의해 개방 상태로 유지되어야 한다.
생산하기가 좀 더 복잡한 특수하게 폴딩되는 자체지지형(self-supporting) 백 대신에, 간단하게 폴딩되고 용접되는 플랫형 백을 사용할 수도 있다.
상기 판지 상자에 대해 명확하게 한정된 기하하적 크기는, 그렇지 않은 경우에 발생할 수 있는, 포장 백의 정돈되지 않은 충전(unshaped filling) 또는 최대 충전 높이를 초과하는 충전을 방지할 수 있다.
운반 용기에서, 그 부피는 최적으로 활용되고 따라서, 최대 포장 밀도(packing density)가 달성된다.
유연성의 디바이더 셋트에도 불구하고, 운반 용기에 포장 백을 정돈되지 않은 방식으로 포장하면, 수축(압축) 및 빈 공간이 생기게 되고, 이것은 상기 포장 백의 상호 관통을 초래하거나, 운송 시 상기 포장 백의 과도한 움직임을 발생시킨다(백 필름의 절단, 마모). 이것은 본 발명의 해결방법을 저해한다.
정해진 크기의 판지 상자를 사용함으로써, 포장 백과 판지 상자의 상대적인 움직임이 실질적으로 방지된다.
상기 포장 백을 둘러싸는 판지 상자는 포장 백과 포장 백 사이에 추가적인 보호 장벽을 형성한다.
상기 판지 상자의 취급은, 예를 들어 간단한 손잡이를 갖춘 로봇 또는 롤러 컨베이어를 사용함으로써 쉽게 자동화될 수 있다.
상기 포장 백의 개별 층(layer) 사이의 베이스 영역(base region)에, 두께가 0.1~5mm인 베이스 시트(base sheets) 또는 추가적인 분리 부재를 도입하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 상기 분리 부재는 바람직하게는 타원형 또는 직사각형의 형태를 갖는다. 직사각형 형태의 분리 부재의 경우에는, 그 코너부가 둥글어야 한다. 이것은 조각이 운송 중에 수직 충격의 결과로서 가장 바깥쪽의 백 필름 막을 관통하는 것을 효과적이고 지속적인 방식으로 방지한다.
추가적인 안정화 백(보강 구조를 가진 필름), 상기 분리 부재 또는 상기 베이스 시트의 소재는 바람직하게는 포장 백의 물질과 일치하고, 비슷한 표면청정도(surface cleanliness)를 가진다. 이것은 폐기처리와 재활용 면에서 유리하다.
상기 추가적인 안정화 포장 백(보강 구조를 가진 필름)은 어떠한 용접 없이도 간단한 필름 인서트(simple film insert)의 형태를 취할 수도 있다.
상기 판지 상자 안에 들어 있는 포장 백에 폴리실리콘을 충전하는 과정에서, 상기 백은 바람직하게는 그것의 길이방향 축(longitudinal axis)에 대해 15~65°로 비스듬하게 위치한다. 이것은 인체공학적으로 유리하다.
또한, 포장 백을 수동으로 충전하는 과정에서 조각이 상기 판지 상자 벽 방향을 향해 측면으로 굴러가는 현상이 방지되는데, 이러한 현상은 포장 백이 수직으로 위치하는 경우에 발생하여 판지 상자가 불룩해지게 할 수 있다.
또한, 수평 충전의 경우 발생할 수 있는, 상기 충전 구멍(orifice)의 방향으로 조각이 역으로 굴러가는 현상 역시 방지된다.
실시예
각각의 실시예에서, 32개의 포장 백을 포함하는 2개의 커다란 패키지로 진행되었으며(조각 질량은 200 내지 3000g), 외부 포장 백의 관통률을 실험한 결과, 판지 상자와 추가 안정화 백을 갖추지 않은 경우에 31%였으나, 판지 상자와 추가 안정화 백(에어 버블 필름, Rolamit®)을 갖춘 경우에 5%로 감소되었다.

Claims (16)

1개 이상의 조각(fragment) 또는 1개 이상의 환봉(round rod) 형태를 가지고 있는 다결정 실리콘으로서,
상기 다결정 실리콘은 10~1000㎛ 두께의 1개 이상의 필름으로 둘러싸여 있고,
상기 1개 이상의 필름은 보강 구조(reinforcing structure)를 가진 추가 필름 또는 성형 부재(shaping element)에 의해 둘러싸여 있고,
상기 보강 구조를 가진 추가 필름이 에어 버블 필름(air bubble film) 또는 크로스 라미네이티드 필름(cross laminated film)인 것을 특징으로 하는
다결정 실리콘.
제1항에 있어서,
상기 성형 부재가 폴리우레탄, 폴리에스테르 및 발포폴리스티렌을 포함하는 플라스틱으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘.
제1항 또는 제2항에 있어서,
2개의 상기 필름 사이에 두께가 0.1~5㎜인 타원형 또는 직사각형의 분리 부재(separating element)가 1개 이상 존재하는 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘.
제1항 또는 제2항에 따른 다결정 실리콘을 포장하는 방법으로서, 상기 1개 이상의 필름을 용접한 후, 분리 부재 또는 판지 상자(cardboard box)를 포함하는 운반 용기(transport container)에 상기 다결정 실리콘을 도입하는 것을 특징으로 하는 포장 방법.
제1항 또는 제2항에 따른 다결정 실리콘을 포장하는 방법으로, 판지 상자에 상기 다결정 실리콘을 도입한 후, 상기 1개 이상의 필름을 용접하는 것을 특징으로 하는 포장 방법.
조각 또는 환봉 형태인 다결정 실리콘의 포장 방법으로서, 상기 방법은,
포장될 다결정 실리콘의 크기에 맞는 직육면체의 판지 상자 안에 1개 이상의 필름을 삽입하고,
상기 다결정 실리콘을 상기 1개 이상의 필름에 도입하고,
이어서, 두께가 10~1000㎛인 상기 1개 이상의 필름을 용접하여 다결정 실리콘을 둘러싸고,
상기 1개 이상의 필름을 보강 구조를 가진 추가 필름 또는 성형 부재로 둘러싸는 것을 포함하고,
상기 보강 구조를 가진 추가 필름이 에어 버블 필름(air bubble film) 또는 크로스 라미네이티드 필름(cross laminated film)인 것을 특징으로 하는,
다결정 실리콘의 포장 방법.
제6항에 있어서,
2개의 상기 필름 사이에, 두께가 0.1~5㎜인 타원형 또는 직사각형의 분리 부재가 1개 이상 존재하는 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘의 포장 방법.
제6항에 있어서,
1개 이상의 필름에 용접된 다결정 실리콘을 포함하는 판지 상자가 운반 용기에 도입되는 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘의 포장 방법.
제8항에 있어서,
상기 판지 상자가, 상기 운반 용기로부터 상기 판지 상자의 제거가 용이하게 이루어지도록 하는 1개 이상의 횡방향 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘의 포장 방법.
제6항에 있어서,
상기 판지 상자가, 접착 결합(adhesive bonding) 또는 천공(perforation)을 갖는 따개띠(tear strip)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘의 포장 방법.
제6항에 있어서,
상기 판지 상자가, 상기 판지 상자의 개구부 부근에 절단부 또는 슬롯을 포함하고, 상기 절단부 또는 슬롯으로 상기 필름의 말단이 폴딩되는 것을 특징으로 하는, 다결정 실리콘의 포장 방법.
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