KR101575933B1 - 다결정 실리콘의 패킹 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 청크를 제1 플라스틱 백 내로 도입함으로써 청크 형태의 폴리실리콘을 패킹하는 방법에 관한 것으로, 제1 플라스틱 백은 청크의 도입 후에 제2 플라스틱 백 내로 도입되거나, 또는 제1 플라스틱 백은 제1 플라스틱 백 내로의 청크의 도입 전에 제2 플라스틱 백 내로 이미 삽입되며, 이의 결과로 청크는 밀봉된 이중 백에 존재하며, 여기서 청크의 도입 후 이중 백의 두 개의 플라스틱 백에 존재하는 공기는 이중 백의 밀봉 전에 제거되어 청크의 부피에 대한 이중 백의 총 부피가 2.4 내지 3.0이 되도록 한다.

Description

다결정 실리콘의 패킹{PACKING POLYCRYSTALLINE SILICON}
본 발명은 다결정 실리콘(polycrystalline silicon)의 패킹 방법에 관한 것이다.
다결정 실리콘(폴리실리콘)은 대부분 지멘스 공정(Siemens process)을 사용하여 트리클로로실란과 같은 할로실란으로부터 침착되고, 이후 최소한의 오염으로 다결정 실리콘 청크(chunk)로 분쇄된다.
반도체 및 태양광 산업에서의 적용을 위하여, 최소 수준으로 오염된 청크 폴리실리콘이 바람직하다. 따라서, 상기 물질은 또한 소비자에게 운송되기 전에 최소 오염 수준으로 패킹되어야 한다.
통상적으로, 청크 폴리실리콘은 플라스틱 백(bag)에 패킹된다.
청크 폴리실리콘은 가장자리가 날카로운(sharp-edged), 비 자유 유동성 벌크 물질이다. 그러므로, 패킹 중에, 상기 물질이 충전 중에 통상적인 플라스틱 백을 관통하지 않거나, 또는 최악의 경우 심지어 백을 완전히 파괴하지 않는 것이 보장되어야 한다. 이를 방지하기 위해, 종래 기술은 다양한 방법들을 제안한다. 예를 들어 US 2010/154357 A1에서는 플라스틱 백 내의 에너지 흡수기가 제공된다.
그러나, 이러한 백의 관통은 단지 패킹 중뿐만 아니라 소비자에게로 운송하는 중에 또한 발생할 수 있다. 청크 폴리실리콘은 가장자리가 날카롭고, 그렇기 때문에, 청크가 백에서 바람직하지 않은 방향으로 위치한 경우, 백 필름에 대한 청크의 상대적인 움직임이 백 필름을 통과하여 자르게 할 수 있거나, 또는 백 필름에 대한 청크의 압력이 백 필름을 관통하게 할 수 있다.
백 패킹으로부터 돌출한 청크는 직접적으로 둘러싼 물질들에 의해, 내부 청크는 외기의 유입에 의해 허용 불가능한 정도로 오염될 수 있다. 추가로, 패킹된 실리콘 청크가 운송될 때, 바람직하지 않은 후분쇄(post-comminution)가 발생한다.
이것은 특히 형성되는 미세물(fines) 분율이 소비자를 위한 작업 성능을 더 열악하게 하는 것으로 나타나기 때문에 바람직하지 않다. 이것은 미세물 분율이 소비자에 의해 추가 가공되기 전에 다시 체로 걸러져야 한다는, 바람직하지 않은 결과를 낳는다.
이 문제점은, 패키지(통상적으로 5 또는 10 kg의 폴리실리콘을 함유하는 백)의 크기에 관계없이, 파쇄된 및 분류된, 그리고 깨끗한 및 깨끗하지 않은 실리콘에 동일하게 적용된다.
US 2010/154357 A1에서는 10 내지 700 mbar의 진공이 발생하기까지 밀봉 중에 백으로부터 공기를 흡입하는 방법이 제안된다.
US 2012/198793 A1에서는 적은 공기 함량을 가진 납작한 백이 생성되기까지 용접 전에 백으로부터 공기를 흡입하는 방법이 개시되어 있다.
상기 방법들은 관통을 방지하기에 적합하지 않다.
이는 본 발명의 목적이 발생하게 한다.
상기 목적은 청크를 제1 플라스틱 백 내로 도입함으로써 청크 형태의 폴리실리콘을 패킹하는 방법으로서, 제1 플라스틱 백은 청크의 도입 후에 제2 플라스틱 백 내로 도입되거나, 또는 제1 플라스틱 백은 제1 플라스틱 백 내로의 청크의 도입 전에 제2 플라스틱 백 내로 이미 삽입되며, 이의 결과로 청크는 밀봉된 이중 백에 존재하며, 여기서 청크의 도입 후 이중 백의 두 개의 플라스틱 백에 존재하는 공기는 이중 백의 밀봉 전에 제거되어 청크의 부피에 대한 이중 백의 총 부피가 2.4 내지 3.0이 되도록 하는 방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 이중 백의 두 개의 플라스틱 백 각각을 공기의 제거 후 용접에 의해 개별적으로 밀봉한다.
통상의 용접 심을 사용하여 용접에 의해 이중 백의 두 개의 플라스틱 백을 밀봉하는 것이 동일하게 바람직하다.
바람직하게는, 제1 플라스틱 백 내로의 청크의 도입 후 제1 플라스틱 백으로부터의 공기의 제거, 제1 플라스틱 백의 밀봉 및 이중 백을 생성시키기 위한 제2 플라스틱 백 내로의 도입, 및 이후 제2 플라스틱 백으로부터의 공기의 제거 및 이의 밀봉으로 이어진다.
상기 목적은 또한 제1 및 제2 플라스틱 백 및 제1 플라스틱 백에 존재하는 청크 형태인 폴리실리콘을 포함하는 이중 백에 의해 달성되며, 제1 플라스틱 백은 제2 플라스틱 백 내로 삽입되며, 두 개의 플라스틱 백은 모두 밀봉되고, 청크의 부피에 대한 이중 백의 총 부피는 2.4 내지 3.0.이다
바람직하게는, 청크의 부피에 대한 제1 백의 총 부피는 2.0 내지 2.7이다.
바람직하게는, 제1 백은 이를 형성하는 플라스틱 필름이 실리콘 청크에 꼭 들어맞는 치수를 가진다. 결과적으로, 청크들 사이의 상대적인 움직임을 방지할 수 있다.
플라스틱 백은 바람직하게는 고순도 플라스틱으로 이루어진다. 이것은 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리프로필렌(PP) 또는 복합 필름이다. 복합 필름은 유연한 패키지를 제조하는 다층 패킹 필름이다. 개별 필름 층들은 통상적으로 압출되거나 적층된다.
플라스틱 백은 바람직하게는 10 내지 1000 ㎛의 두께를 가진다.
플라스틱 백은, 예를 들어, 용접, 본딩(bonding), 소잉(sewing) 또는 포지티브 록킹(positive locking)을 사용하여 밀봉될 수 있다. 이것은 바람직하게는 용접을 사용하여 수행된다.
패킹된 백의 부피를 측정하기 위해, 이것은 수조 내로 침지된다.
밀려난 물은 백의 총 부피(Vtot)에 상응한다.
초순수 실리콘의 일정한 밀도(2.336 g/cm3)와, 실리콘의 중량을 사용하여, 실리콘의 부피(Vsi)를 측정한다.
대안적으로, 실리콘의 부피는 침지 방법을 통해 마찬가지로 측정할 수 있다.
표 1은 공기 흡입 없는 패키지에 대한, US 2010/154357 A1와 같이 종래 기술에 따른 패키지에 대한 및 간단한 방식으로 패킹된 두 개의 백에 대한, 비율 Vtot/VSi 및 관통 및 미세물 생성에 대한 정성적 결과를 나타낸다.
패킹 필름의 관통 및 바람직하지 않은 미세물의 형성을 표준화된 운송 시뮬레이션(트럭/기차/선박) 후에 측정하였다.
백 1은 4-15 mm 크기의 청크로 충전하였다.
백 2는 45-120 mm 크기의 청크로 충전하였다.
크기 등급은 실리콘 청크의 표면 상의 두 지점 사이의 가장 긴 거리(= 최대 길이)로 정의하였다.
Vtot/VSi 관통 미세물 분율
공기 흡입 없음 > 2.8 빈번함 큼
US2010/154357 A1 < 1.8 빈번함 큼
백 1 2.18-2.31 없음 없음
백 2 2.00-2.69 거의 없음 없음
추가 시험에서 백 1 및 백 2를 두 번째 백 내로 용접하였다(이중 백).
표 2는 공기 흡입이 없는 이중 백 패키지에 대한 및 2 개의 본 발명의 실시예에 대한, 비율 Vtot/VSi 및 관통 및 미세물 생성에 대한 정성적 결과를 나타낸다.
Vtot/Vsi 관통 미세물 분율
공기 흡입 없음 > 3.4 빈번함 큼
실시예 1 2.45-2.75 없음 없음
실시예 2 2.45-2.95 없음 없음
초기(primary) 백에 대하여, 2.0 내지 2.7, 바람직하게는 2.0 내지 2.4의 비율 Vtot/VSi을 얻는 것이 목적이었다.
따라서, 놀랍게도 미세물 없는(fines-free) 및 관통 없는(penetration-free) 패키지를 제조하는 것이 가능하다.
내부 및 외부 백 내로 패킹된 실리콘에 대하여, 2.40 내지 3.0의 Vtot/VSi이 필수적이다.
공기는 다양한 방법에 의해 실리콘 충전된 플라스틱 백으로부터 제거될 수 있다:
- 수동 압출 및 후속 용접
- 클램프 또는 램 장치 및 후속 용접
- 흡입 장치 및 후속 용접
- 진공 챔버 및 후속 용접
패킹 중의 주변 조건은 18-25℃의 온도가 바람직하다. 상대 공기 습도는 바람직하게는 30-70%이다.
이 결과로 응축수 형성이 방지될 수 있음이 밝혀졌다.
바람직하게는, 패킹은 추가적으로 여과된 공기 환경에서 수행된다.

Claims (11)

  1. 청크를 제1 플라스틱 백 내로 도입함으로써 청크 형태의 폴리실리콘(polysilicon)을 패킹하는 방법으로서, 제1 플라스틱 백은 청크의 도입 후에 제2 플라스틱 백 내로 도입되거나, 또는 제1 플라스틱 백은 제1 플라스틱 백 내로의 청크의 도입 전에 제2 플라스틱 백 내로 이미 삽입되며, 이의 결과로 청크는 밀봉된 이중 백에 존재하며, 여기서 청크의 도입 후 이중 백의 두 개의 플라스틱 백에 존재하는 공기는 이중 백의 밀봉 전에 제거되어 청크의 부피에 대한 이중 백의 총 부피가 2.4 내지 3.0이 되도록 하고, 청크의 부피에 대한 제1 플라스틱 백의 총 부피는 2.0 내지 2.7인 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 제1 플라스틱 백은 이를 형성하는 플라스틱 필름이 실리콘 청크에 꼭 들어맞는 치수를 갖는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 공기를 클램프 또는 램 장치를 사용하여, 흡입 장치를 사용하여 또는 진공 챔버를 사용하여 플라스틱 백을 압축시킴으로써 플라스틱 백으로부터 제거하는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 패킹 작업 중의 상대 공기 습도는 30-70%인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 이중 백의 두 개의 플라스틱 백 각각을 공기의 제거 후 용접에 의해 개별적으로 밀봉하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 이중 백의 두 개의 플라스틱 백을 통상의 용접 심을 사용하여 용접에 의해 밀봉하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 제1 플라스틱 백 내로의 청크의 도입 후 제1 플라스틱 백으로부터의 공기의 제거, 제1 플라스틱 백의 밀봉 및 이중 백을 생성시키기 위한 제2 플라스틱 백 내로의 도입, 및 이후 제2 플라스틱 백으로부터의 공기의 제거 및 이의 밀봉으로 이어지는 방법.
  9. 제1 및 제2 플라스틱 백 및 제1 플라스틱 백에 존재하는 청크 형태인 폴리실리콘을 포함하는 이중 백으로서, 제1 플라스틱 백은 제2 플라스틱 백 내로 삽입되며, 두 개의 플라스틱 백은 모두 밀봉되고, 청크의 부피에 대한 이중 백의 총 부피는 2.4 내지 3.0이며, 청크의 부피에 대한 제1 플라스틱 백의 총 부피는 2.0 내지 2.7인 이중 백.
  10. 삭제
  11. 제9항에 있어서, 제1 및 제2 플라스틱 백은 용접에 의해 밀봉되고 통상의 용접 심을 갖는 것인 이중 백.
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