KR20170137895A - 폴리실리콘 포장 및 폴리실리콘 포장 방법 - Google Patents

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KR20170137895A
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요아킴 마테스
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와커 헤미 아게
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Abstract

본 발명에서는, 골판지로 이루어지고 n = 8-16인 n각형의 단면을 갖는 폴리실리콘(1, 2, 4) 포장용 컨테이너(3)가 제공되며, 상기 컨테이너는 바닥부, n = 8-16의 측벽 및 컨테이너를 밀봉하기 위한 착탈식 덮개를 포함하고, 플라스틱으로 이루어진 이중백이 컨테이너에 삽입되고, 폴리실리콘(1, 2, 4)은 이중백 내에 배치된다.

Description

폴리실리콘 포장 및 폴리실리콘 포장 방법
본 발명은 폴리실리콘의 포장에 관한 것이다.
다결정 실리콘 또는 약칭 폴리실리콘은 지멘스법을 이용하여 클로로실란으로부터 로드 형태로 증착될 수 있다. 이후 로드 형상의 폴리실리콘은 통상적으로, 이상적으로는 무오염 방식으로, 청크, 즉 청크 폴리실리콘으로 분쇄된다. 이러한 방법 및 상응하는 분쇄기는 EP 1 645 333 A1에 기재되어 있다.
청크 폴리실리콘은 모서리가 날카로운 비자유 유동형 벌크 재료다.
US 7013620 B2에서는 고순도 청크 폴리실리콘의 완전 자동 이송, 칭량, 분배, 충전 및 포장을 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 청크 폴리실리콘에 대한 전달 채널, 깔때기에 연결된 청크 폴리실리콘에 대한 칭량 장치, 실리콘으로 이루어진 편향판, (예를 들어 PE로 이루어진) 고순도 플라스틱 필름으로부터 플라스틱 백을 형성하는 충전 장치 및 청크 폴리실리콘으로 충전된 플라스틱 백에 대한 용접 장치를 포함한다. 실리콘 또는 고 마모 저항성 플라스틱을 이용하는 장치의 피복 성분은 청크 폴리실리콘의 저오염 포장을 가능하게 한다고 한다.
US 2010/0154357　A1에서는 또한, 충전 디바이스를 이용하여 자유 부유형의(freely suspended), 미리 형성된 백 내로 다결정 실리콘을 충전하는 단계 및 후속하여 충전된 백을 밀봉하는 단계로서, 상기 백은 벽 두께가 10 ㎛ 내지 1000 ㎛인 고순도 플라스틱으로 제조된 것인 단계를 포함하는, 다결정 실리콘을 포장하는 방법이 기재되어 있다. 바람직하게는, 다결정 실리콘으로 충전된 밀봉된 플라스틱 백은 벽 두께가 10 ㎛ 내지 1000 ㎛인 PE로 제조된 추가의 플라스틱 백 내로 도입되고 이 두번째 플라스틱 백은 밀봉된다. 이는 PE 이중백을 제공한다.
US 2013269295　A1에서는, 다결정 실리콘을 봉입하는 두께 10 ㎛ 내지 1000 ㎛의 적어도 하나의 필름으로 둘러싸인 하나 이상의 둥근 로드(rod rounds) 또는 하나 이상의 청크의 형태인 다결정 실리콘이 개시되며, 상기의 적어도 하나의 필름은 보강 구조물을 갖는 추가의 필름 또는 형상 형성 부재에 의해 둘러싸인다.
보강 구조물을 갖는 필름은 예를 들어 에어캡 필름(air bubble film)이다.
형상 형성 부재는 PU, 폴리에스테르 또는 발포 폴리스티렌 또는 기타 플라스틱으로 제조될 수 있다.
필름에 용접된 청크는 이송 컨테이너 또는 2차 포장 내로 도입된다. 이상적으로는 대형 카드보드 박스인 이송 컨테이너는, 분리 부재, 예를 들어 디바이더의 세트를 가질 수 있고, 이는 포장된 청크를 손상으로부터 보호한다.
US 2013269295　A1에서는 또한 청크 또는 둥근 로드 형태의 다결정 실리콘의 포장 방법이 개시되어 있으며, 여기서 각 경우 적어도 하나의 필름은 포장될 다결정 실리콘의 치수에 맞춰진 입방형 카드보드 박스 내로 삽입되고, 상기 다결정 실리콘은 적어도 하나의 필름 내로 도입되며, 두께가 10 ㎛ 내지 1000 ㎛인 상기 적어도 하나의 필름은 후속하여 용접되며 다결정 실리콘을 봉입하며, 상기 적어도 하나의 필름은 보강 구조물을 갖는 추가의 필름 또는 형상 형성 부재에 의해 둘러싸인다. 입방형 카드보드 박스가 분리 부재 대신 사용된다. 이러한 카드보드 박스는 바람직하게는 포장 백의 크기 또는 포장될 다결정 실리콘의 양 및 치수에 맞춰진다.
여기서, 첫번째 필름을 보호하기 위해, 추가의 보강 구조물을 갖는 필름 또는 형상 형성 부재가 필요하다는 점이 단점이다. 더 나아가 대형 포장은 분리 부재 또는 입방형 카드보드 박스를 포함하는 것을 필요로 한다. 이는 이러한 종류의 포장을 복잡하게 한다.
WO 2015/007490　A1에서는 각각 다결정 실리콘 청크를 그 안에 갖는 적어도 두 개의 플라스틱 백을 포함하는 이송 컨테이너가 개시되어 있으며, 이는 500 kg/㎥ 이상 또는 800 kg/m3 초과의 포장 밀도를 특징으로 한다.
포장 밀도는 이송 컨테이너의 내부 부피에 대한 다결정 실리콘 청크의 출발 중량으로서 정의된다. 2차 포장 유닛, 예를 들어 카드보드 박스 내에서 포장된 폴리실리콘 백이 더 많은 공간을 차지할수록, 이송 중의 진동의 효과는 더 손상적이다. 지나치게 빽빽한 포장은 천공의 발생 정도를 증가시키며; 지나치게 헐거운 포장은 마찬가지로 천공과 상당히 더 많은 미세 물질을 야기할 수 있다.
백 사이의 디바이더, 예컨대 내부 박스, 셀 디바이더 또는 US 2013269295　A1에 기재된 것과 같은 카드보드로 제조된 디바이더는 절대적으로 필요한 것은 아니다. 그러나, 이송 컨테이너에 존재하는 남은 부피(= 박스 부피 - 모든 백의 부피)는 특정 삽입물, 예를 들어 폼, 박스 삽입물에 의해, 70% 초과의 양으로, 보다 바람직하게는 100%의 양으로 충전된다. 바람직하게는, PU, 폴리에스테르 또는 발포 폴리스티렌 또는 기타 폴리머로 제조된 형상 형성 부재가, 또한 US 2013269295　A1에 기재된 것과 같이 추가로 도입된다.
WO 2015/007490　A1에 기재된 포장의 종류는 또한 복잡하다. WO 2015/007490　A1은 로드 조각(rod piece)을 포장하는 데 적합하지 않다.
따라서 종래 기술에서는, 폴리실리콘의 포장은 이후 더 큰 포장 유닛과 조합되는 플라스틱 백을 이용한다. 이러한 포장을 제조하는 복잡성과 비용은 높다. 여기서 보다 작은 개별 유닛은, 존재하는 경우, 보다 큰 청크 및 로드에 대해 제한된 공간만을 제공한다는 것이 단점이다.
본 발명에 의해 달성하고자 하는 목적은 기재된 문제점들로부터 발생하였다.
본 발명은 목적은 골판지로 이루어지고 n = 8-16인 n각형의 단면을 갖는 폴리실리콘 포장용 컨테이너에 의해 달성되며, 상기 컨테이너는 바닥부, n = 8-16의 측벽 및 컨테이너를 밀봉하기 위한 착탈식 덮개를 포함하고, 플라스틱으로 이루어진 이중백이 컨테이너에 설치되고, 폴리실리콘이 이중백 내로 충전된다.
상기 목적은 또한, 반응기에서 로드 형태로 폴리실리콘을 증착시킴으로써 제조된 분쇄된 폴리실리콘 로드로 이루어진 폴리실리콘을 제공하는 단계, 및 골판지로 이루어지고 n = 8-16인 n각형의 단면을 갖는 컨테이너에 폴리실리콘을 포장하는 단계를 포함하며, 상기 컨테이너는 바닥부, n = 8-16의 측벽 및 컨테이너를 밀봉하기 위한 착탈식 덮개를 포함하고, 플라스틱으로 이루어진 이중백이 컨테이너에 설치되고, 폴리실리콘이 이중백 내로 충전된 후 컨테이너가 덮개로 밀봉되는 것인, 폴리실리콘의 포장 방법에 의해 달성된다.
용어 "이중백"은 플라스틱, 바람직하게는 PE로 이루어진 두 개의 백이 컨테이너 안에 설치되어 있고, 여기서 하나의 백이 다른 백 안에 위치한 것(내측 백 및 외측 백)을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이는 마찬가지로 2장의 플라스틱 필름(이중벽 백)으로부터 제작된 조립식 백일 수 있다.
포장될 폴리실리콘은 분쇄된 폴리실리콘 로드로부터 유래하며 바람직하게는 크기가 서로 다른 청크들을 포함한다.
추가로, 폴리실리콘은 바람직하게는 원통형 또는 반원통형 로드 조각을 포함한다.
포장 밀도, 즉 컨테이너의 유닛 내측 부피당 칭량된 폴리실리콘의 중량은 바람직하게는 900-1300 kg/㎥, 특히 바람직하게는 1000-1100 kg/㎥이다.
컨테이너의 단면은 팔레트의 면적에 따를 것이다.
한 실시양태에서, 컨테이너의 단면은 화학 팔레트의 크기로 조정된다.
예를 들어 760 x 1140 mm의 단면을 갖는 표준 (화학) CP5 팔레트가 고려될 수 있다.
한 실시양태에서, 컨테이너는 직경이 300 mm 이하이고 길이가 1.2 m 이하인 대형 청크 또는 온전한 로드 조각에 대해 이용된다.
한 실시양태에서, 크기가 서로 다른 청크 및 로드 조각 둘 다가 컨테이너에 포장된다. 이는 포장 밀도의 추가 증가를 가능하게 한다.
하기의 내용은 n = 8인 n각형 단면을 갖는 컨테이너에 관한 것이다. 이로써 기재되는 특징 및 실시양태는 n > 8인 경우의 n각형 단면을 갖는 컨테이너에 상응하게 적용될 수 있다.
한 실시양태에서, 컨테이너는 8각형의 바닥부, 8개의 (동일한 높이를 갖는) 측벽 및 8각형의 착탈식 덮개를 포함한다.
한 실시양태에서, 측벽을 고정하기 위해 바닥부 및 덮개는 약간 더 큰 단면을 가진다.
8개의 측벽의 각각의 쌍은 서로 평행하며 동일한 치수를 가진다: 도 1을 또한 참조한다. 단면/바닥부 표면은 볼록한 8각형의 형상을 가진다.
400 mm 내지 600 mm의 컨테이너 높이가 특히 인체공학적임이 증명되었다. 이는 작업자가 완전히 몸을 구부릴 필요 없이 수작업의 적재(loading) 및 하차(unloading) 중에 컨테이너의 바닥부가 닿을 수 있게 한다.
바닥부 및 측벽의 8각형 단면과 8각형 덮개의 조합은 특히 낮은 정도의 튀어나옴(bulging) 또는 좌굴(buckling) 및 높은 압축 강도를 보장한다.
포장된 폴리실리콘이 청크 및 원통형 및 반원통형 로드 조각을 포함하는 경우가 바람직하다.
한 실시양태에서, 청크 및 원통형 또는 반원통형 로드 조각은 반원통형 로드 조각 또는 원통형 로드 조각(둥근 로드)의 둥근 측면이 컨테이너의 내측 표면에 배치되도록 포장된다. 컨테이너의 내측 표면에 배치된 로드 조각 사이 및 내측 표면/내벽에는 폴리실리콘이 없고, 청크도 없다. 로드 조각은 그의 둥근 측면으로 컨테이너의 내벽과 접촉할 수 있다. 청크 또는 로드 조각 또는 둘 모두의 형태인 폴리실리콘은 컨테이너의 내벽에 배치된 로드 조각들 사이에 배열될 수 있다.
본 실시양태는 가장 크게 가능한 천공 저항성을 제공하면서 동시에 청크의 상대적인 움직임을 방지한다.
날카로운 가장자리를 갖는 청크는 심지어 백 필름 및/또는 컨테이너 내벽과 접촉하게 되는 것이 효과적으로 방지된다. 필름 및/또는 컨테이너 내벽의 천공은 외래 입자 및 먼지 부착에 의한 오염의 위험을 나타낼 것이다.
청크를 둘러싸는 반원통형 및 원통형 로드 조각이 또한 내부에 배치된 청크의 견고한 고정을 보장하여, 청크들 사이의 상대적인 움직임이 억제되고, 이로써 충격식 분쇄를 통한 미세 물질의 형성에 대항하게 한다.
한 실시양태에서, 각 경우 필름 두께가 100 ㎛ 내지 200 ㎛인 이중 플라스틱 백이 컨테이너에 설치된다. 이것이 포장 비용을 감안하여 천공 저항성 및 취급성의 면에서 최적화된 해법을 제시한다는 것이 밝혀졌다.
보다 두꺼운 필름은 벌크 컨테이너에서 취급성이 덜 용이하거나/취급할 수 없으며 더 나아가 청크의 외형(contour)에 잘 맞지 않고, 이로써 천공 위험을 증가시킨다는 것이 밝혀졌다. 보다 얇은 필름은 너무 빠르게 찢어질 수 있다.
한 실시양태에서, 컨테이너에 설치된 두 개의 백 중 하나의 개구부는 컨테이너의 측벽의 말단의 높이에서 끝나는 한편 두번째 백은 상기 두번째 백의 긴밀한 밀봉(hermetic closing)(용접, 압연/함께 여며짐(gathering together))이 가능하게 하는 길이이다.
또 다른 실시양태에서 두 개의 백 모두는 측벽의 말단의 높이보다 높게 돌출될 수 있고 길이가 같거나 다르며 둘 다 긴밀하게 밀봉될 수 있음이 이해해되어야 한다.
두 개의 백 중 짧은 백은 밀봉되지 않으며 이는 복잡성을 덜하게 한다.
한 실시양태에서, 백은 백 개구부를 감아올리고 예를 들어 접착 테이프로 이를 고정함으로써 밀봉된다.
이러한 방식으로 밀봉된 백은 도구 없이 및 폴리실리콘의 오염 위험 없이 고객에 의해 개봉될 수 있다.
추가의 실시양태에서, 백은 용접된다.
본 발명에 따른 방법의 상기 기재된 실시양태와 연관되어 인용된 특징은 본 발명에 따른 장치에 상응하게 적용될 수 있다. 반대로, 본 발명에 따른 장치의 상기 기재된 실시양태와 연관되어 인용된 특징은 본 발명에 따른 방법에 상응하게 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 실시양태의 상기 및 다른 특징들은 하기 도면의 간단한 설명 및 특허청구범위에서 더 자세히 설명된다. 개별 특징은 별개로 또는 본 발명의 실시양태로서의 조합으로 실현될 수 있다. 상기 특징은 이의 고유한 권리에서의 보호에 적합한 유리한 구현을 추가로 기술할 수 있다.
도 1은 컨테이너의 8각형 단면을 나타낸다.
도 2는 안에 배치된 둥근 로드(원통형)를 포함하는 폴리실리콘을 갖는 컨테이너의 개략도이다.
도 3은 안에 배치된 반원통형 로드 조각을 포함하는 폴리실리콘을 갖는 컨테이너의 개략도이다.
하기 목록의 참조번호를 사용하였다.
1 청크
2 둥근 로드
3 컨테이너
4 반원통형 로드 조각
하기의 본 발명의 실시양태는 도 1에 도시된 치수 a, b, c, d 및 e를 참조한다.
컨테이너는 길이 b인 두 개의 평행한 측벽, 길이 d인 두 개의 평행한 측벽 및 길이 e인 네 개의 사선 방향의 측벽을 포함한다. 길이 e는 치수 a 및 c로부터 계산될 수 있다.
본 발명의 네 개의 예시적인 실시양태의 단면의 치수의 개괄은 하기 표 1에 나타나 있다.
서로에 대한 측벽의 치수의 비는 이로부터 나온다.
실시예 1에 따른 실시양태에서, 컨테이너는 치수 d인 두 개의 긴 측벽을 포함하며 이는 이러한 측벽에 수직인 치수 b의 측벽보다 두 배 길다.
따라서, d = 2 * b이다.
a b c d e
실시예 1 0.5 1 0.5 2 0.71
실시예 2 0.5 1 0.75 1.5 0.90
실시예 3 0.25 1.5 0.25 2.5 0.35
실시예 4 0.75 0.5 0.75 1.5 1.06
상기 언급된 측벽들을 연결하는 치수 e인 네 개의 사선 방향의 측벽은 치수 b보다 짧다.
따라서, e = 0.71 * b이다.
실시예 2-4에 대한 측면 길이 비는 유사한 방식으로 표 1로부터 유도 가능하다.
길이 d는 길이 b의 3배 이하일 수 있다.
컨테이너는 일반적으로 d = 1.5-2.5인 두 개의 측면, b = 0.5-1.5인 두 개의 측면 및 e = 0.35-1.06인 네 개의 측면을 가진다.
컨테이너는 이상적으로 표준 화학 팔레트의 크기로 조정된다.
팔레트의 종횡비 l1/l2는 하기와 같이 표현될 수 있다:
l1 / l2 = (2a + b) / (2c +d)
실시예 1-4 중 각각은 종횡비 l1 / l2 = 2 / 3가 되게 한다. 이는 CP5 팔레트의 종횡비에 상응한다.
정사각형 팔레트, 예컨대 CP3 화학 팔레트(단면 1140x1140 mm)가 또한 이용될 수 있음이 이해될 것이다. 이 경우 종횡비는 l1 / l2 = 1이다. 이후 표 1에 기록된 측면 길이는 상응하는 조정을 필요로 할 수 있다: 예를 들어 치수 d는 각 경우 1까지 감소될 수 있다.
도 2는 청크(1) 및 둥근 로드(2) 둘 모두가 컨테이너(3)에 배열된 실시양태를 나타낸다.
둥근 로드(2)는 컨테이너(3)의 바닥부 및 측벽에 배열되었다.
청크(1)는 컨테이너(3)의 바닥부 및 측벽과 접촉하게 되지 않았다.
도 2는 청크(1) 및 반원통형 로드 조각(4) 둘 모두가 컨테이너(3)에 배열된 실시양태를 나타낸다.
반원통형 로드 조각(4)은 컨테이너(3)의 바닥부 및 측벽에 배열되었다.
청크(1)는 컨테이너(3)의 바닥부 및 측벽과 접촉하게 되지 않았다.
상기 기재된 예시적인 실시양태의 설명은 예시로서 이해되어야 한다. 상기 개시내용은 이로써 당업자가 본 발명 및 이와 관련한 장점을 이해할 수 있게 하며 또한 당업자에게 자명한 기재된 구조 및 방법에 대한 변경 및 변형을 포괄한다. 그러므로 이와 같은 모든 변경 또는 변형 및 또한 동등물은 하기 특허청구범위의 보호의 범주에 의해 커버되어야 한다.

Claims (10)

  1. 골판지로 이루어지고 n = 8-16인 n각형의 단면을 갖는 폴리실리콘 포장용 컨테이너로서, 상기 컨테이너는 바닥부, n = 8-16의 측벽 및 컨테이너를 밀봉하기 위한 착탈식 덮개를 포함하고, 플라스틱으로 이루어진 이중백이 컨테이너에 설치되고, 폴리실리콘이 이중백 내로 충전된 것인 컨테이너.
  2. 제1항에 있어서, 폴리실리콘으로 이루어진 원통형 또는 반원통형 로드 조각이 컨테이너의 바닥부 및 내벽에 배열되는 것인 컨테이너.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 포장 밀도가 900-1100 kg/㎥인 컨테이너.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서, 이중백은 각 경우 두께가 100 ㎛ 내지 200 ㎛인 플라스틱 필름으로 이루어지는 것인 컨테이너.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 이중백은 길이가 서로 다른 두 개의 플라스틱 백을 포함하며, 여기서 더 긴 플라스틱 백의 여분의 필름이 감아올려져 고정되어 플라스틱 백을 밀봉하는 것인 컨테이너.
  6. 폴리실리콘을 포장하는 방법으로서, 반응기에서 로드 형태로 폴리실리콘을 증착시킴으로써 제조된 분쇄된 폴리실리콘 로드로 이루어진 폴리실리콘을 제공하는 단계, 및 골판지로 이루어지고 n = 8-16인 n각형의 단면을 갖는 컨테이너에 폴리실리콘을 포장하는 단계를 포함하며, 상기 컨테이너는 바닥부, n = 8-16의 측벽 및 컨테이너를 밀봉하기 위한 착탈식 덮개를 포함하고, 플라스틱으로 이루어진 이중백이 컨테이너에 설치되고, 폴리실리콘이 이중백 내로 충전된 후 컨테이너가 덮개로 밀봉되는 것인, 폴리실리콘의 포장 방법.
  7. 제6항에 있어서, 폴리실리콘으로 이루어진 원통형 또는 반원통형 로드 조각이 컨테이너의 바닥부 및 내벽에 배열되는 것인 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 포장 밀도가 1000-1100 kg/㎥인 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 이중백은 각 경우 두께가 100 ㎛ 내지 200 ㎛인 플라스틱 필름으로 이루어지는 것인 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서, 이중백은 길이가 서로 다른 두 개의 플라스틱 백을 포함하며, 여기서 더 긴 플라스틱 백의 여분의 필름이 감아올려져 고정되어 플라스틱 백을 밀봉하는 것인 방법.
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