Verfahren und Vorrichtung zur kostengünstigen Verpackung von Polysiliciumbruch

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kostengünstigen, kontaminationsarmen, Verpackung von Polysiliciumbruch.

[0002] Polysiliciumbruch wird beispielsweise mittels Siemensverfahren aus Trichlorsilan abgeschieden und danach kontaminationsfrei zerkleinert. Es wird in der Regel in der Solar- oder Halbleiterindustrie beispielsweise für die Herstellung von Solarzellen oder Reinstsilizium-Wafern verwendet. Für diese Anwendungen ist ein möglichst wenig kontaminierter Polysiliciumbruch erwünscht, daher wird das Material für den Transport zu den Anwendern verpackt. Allerdings erfolgt diese Verpackung bisher kontaminationsreich und personalintensiv manuell.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches eine kostengünstige kontaminationsarme Verpackung von hochreinem Polysiliciumbruch ermöglicht.

[0004] Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass der Polysiliciumbruch automatisch verpackt wird.

[0005] Als Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind prinzipiell alle im Stand der Technik bekannten automatischen Verpakkungsmaschinen für stückiges Bruchgut geeignet.

[0006] Als automatische Verpackungsmaschine wird erfindungsgemäß eine Vorrichtung gemäß dem Anspruch 1 eingesetzt.

[0007] Um die Gefahr einer Verunreinigung des Polysiliciumbruchs zu vermeiden, sind alle mit dem Polysiliciumbruch in Kontakt kommenden Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Silicium armiert oder mit einem hochverschleißfesten Kunststoff verkleidet. Zudem ist es besonders bevorzugt, um ein Durchstoßen der Verpackung zu minimieren, die erfindungsgemäße Vorrichtung derart auszugestalten, dass der Polysiliciumbruch durch zwei verschweißte Kunststoffbeutel verpackt ist.

[0008] Besonders bevorzugt umfasst eine erfindungsgemäße Verpackungsmaschine daher nach der Verschweißvorrichtung für den mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel nochmals eine Abfüllvorrichtung, umfassend einen Kunststoffbeutel sowie eine Verschweißvorrichtung für diesen Kunststoffbeutel, der einen mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel enthält.

[0009] Bevorzugt ermöglicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung zudem auch vollautomatisch ein Transportieren des Polysiliciumbruchs und umfasst daher zusätzlich Mittel zur Förderung des Polysiliciumbruchs wie beispielsweise eine Förderrinne, ein Förderrohr, ein Förderband, oder ein Bürstenband.

[0010] Mittel zur Portionierung des Polysiliciumbruchs sind beispielsweise eine zeitgesteuerte Förderrinne oder eine Füllhöhenbestimmung eines Vorratsbehälters oder eine Wägevorrichtung für den Polysiliciumbruch.

[0011] Vorzugsweise formt die Abfüllvorrichtung den Kunststoffbeutel aus einer vorzugsweise hochreinen Kunststofffolie, beispielsweise mittels eines Füll- und Beutelformrohres.

[0012] In einer insbesonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Vorrichtung zudem eine oberhalb der Abfüllvorrichtung für das Polysilicium und der Verschweißvorrichtung angebrachte Luftabsaugvorrichtung (Flowbox), die eine Partikelverunreinigung des Polysiliciumbruchs verhindert.

[0013] Figur 1 stellt eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar:

[0014] Diese erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst

• eine Förderrinne (1) für den Polysiliciumbruch (2),
• eine Wägevorrichtung (3) für den Polysiliciumbruch (2), mit einem Trichter (4),
• Ablenkbleche (5),
• eine Abfüllvorrichtung (6), welche aus einer hochreinen Kunststofffolie (7) einen Kunststoffbeutel (8) formt,
• eine Verschweißvorrichtung (10) für den mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel (8),
• eine oberhalb von Förderrinne (1), Wägevorrichtung (3), Abfüllvorrichtung (6) und Verschweißvorrichtung (10) angebrachte Flowbox (11), die eine Partikelverunreinigung des Polysiliciumbruchs (2) verhindert,
• ein Förderband (12) für den verschweißten mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel (14),

wobei alle Bauteile, die mit dem Polysiliciumbruch (2) in Kontakt kommen, mit Silicium armiert oder mit einem hochverschleißfestem Kunststoff verkleidet sind.

[0015] Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung im Anschluss an das Förderband (12) eine weitere Abfüllvorrichtung (15), welche aus einer hochreinen Kunststofffolie (16) einen Kunststoffbeutel (17) formt, eine Verschweißvorrichtung (18) für diesen Kunststoffbeutel (17), nachdem er mit dem verschweißten und mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel (14) gefüllt ist, sowie ein Förderband (19) für den in einer Doppelbeutelverpackung (21) befindlichen Polysiliciumbruch (2).

[0016] Vorzugsweise umfasst die Abfüllvorrichtung (6), einen Deionisierer (9), der eine statische Aufladung und damit eine Partikelverunreinigung der Kunststofffolie (7) verhindert.

[0017] Vorzugsweise läuft das Förderband (12) und/oder das Förderband (19) durch einen magnetisch induktiven Detektor (13) bzw. (20).

[0018] Vorzugsweise handelt es sich bei der Kunststofffolie (7, 16) um eine PE-Folie. Die Kunststofffolie hat vorzugsweise eine Stärke von > 200µm, besonders bevorzugt eine Stärke von 290 bis 350 µm.

[0019] Vorzugsweise handelt es sich bei dem hochverschleißfesten Kunststoff um Polyurethan.

[0020] Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine kontaminationsarme Verpackung ohne Humankontakt. Sie ermöglicht ferner eine gleichbleibende Qualität des verpackten Produktes.

[0021] Die mit dem Verpackungsgut Polysiliciumbruch verbundenen besonderen Problemstellungen wie Kontaminationsfreiheit, Nachzerkleinerung, Staubentwicklung werden durch die genannten Ausgestaltungen in der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst (Siliciumarmierung, Deionisierung der Luft, konstruktionsbedingte geringe Wurfhöhen, Absaugungen, Metalldetektoren usw.).

[0022] Eine konkrete Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand der Vorrichtung gemäß Fig. 1 erläutert.

[0023] Der Polysiliciumbruch (2) wird auf einer siliciumarmierten Förderrinne (1) in eine Wägevorrichtung (3) transportiert, wobei die Wägevorrichtung den Füllgrad eines Trichters (4) mit Polysiliciumbruch (2) regelt und sich der Polysiliciumbruch (2) aus dem Trichter (4) in einen Kunststoffbeutel (8) entleert, wenn sich eine vorgegebene Abfüllmenge Polysiliciumbruch (2) im Trichter (4) befindet, wobei die Fallhöhe des Siliciums mit Ablenkblechen (5) minimiert wird, so dass eine ungewünschte Nachzerkleinerung des Siliciums nicht stattfindet und der Kunststoffbeutel (8) nach dem Befüllen mittels einer Verschweißvorrichtung (10) verschweißt und der so erhaltene mit Polysiliciumbruch gefüllte Kunststoffbeutel (14) über ein Förderband (12) durch einen magnetisch induktiven Detektor (13) geführt wird, um mögliche Metallkontamination zu detektieren.

[0024] Die Kunststofffolie (7) wird in der Abfüllvorrichtung (6) vorzugsweise dadurch zu einem Kunststoffbeutel (8) geformt, dass die Folie (7) über eine sog. Schulter gezogen wird. Die Schulter ist, um die Folienoberfläche nicht zu kontaminieren, wiederum aus hochverschleißfestem Kunststoff ausgeführt. Die benachbarten Enden der zu einem Schlauch geformten Kunststofffolie werden verschweißt, der Schlauch wird unten durch eine Verschweißvorrichtung zugeschweißt, so dass ein von oben befüllbarer hochreiner Kunststoffbeutel vorliegt, der vorzugsweise während des Befüllens mit dem Polysiliciumbruch durch weiteres kontinuierliches Verschweißen der einen Schlauch bildenden Kunststofffolie verlängert wird.

[0025] Nachdem der Beutel befüllt ist, verschweißen vorzugsweise zwei Formbacken den Kunststoffbeutel.

[0026] Besonders bevorzugt wird der Einfachbeutel in einem weiteren Kunststoffbeutel verpackt. Dies erfolgt dadurch, dass ein zweiter Kunststoffbeutel analog dem ersten Kunststoffbeutel erzeugt wird und der Einfachbeutel in den zweiten Beutel eingebracht wird und verschweißt wird. Vorzugsweise bremst eine mechanisch-pneumatische Produktbremse den Fall des ersten Kunststoffbeutels beim Einbringen in den zweiten Kunststoffbeutel.

[0027] Der derart verpackte Polysiliciumbruch kann nochmals über Förderbänder durch einen magnetisch induktiven Detektor geführt werden, um mögliche Metallkontamination zu detektieren.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum kostengünstigen vollautomatischen Portionieren, Einfüllen und Verpacken eines hochreinen Polysiliciumbruchs (2) umfassend :

ein Mittel zur Portionierung des Polysiliciumbruchs (2),

eine Abfüllvorrichtung, umfassend einen Kunststoffbeutel (8),

eine Verschweißvorrichtung (10) für den mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel,

dadurch gekennzeichnet, dass alle mit dem Polysiliciumbruch in Kontakt kommenden Teile der Vorrichtung mit Silicium armiert oder mit einem hochverschleißfesten Kunststoff verkleidet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zusätzlich noch ein Mittel zur Förderung des Polysiliciumbruchs umfasst.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach der Verschweißvorrichtung für den mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel nochmals eine Abfüllvorrichtung umfassend einen Kunststoffbeutel sowie eine Verschweißvorrichtung für diesen Kunststoffbeutel, der einen mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel enthält.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine oberhalb der Abfüllvorrichtung für das Polysilicium und der Verschweißvorrichtung angebrachte Luftabsaugvorrichtung umfasst.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 zum Transportieren, Abwägen, Portionieren, Einfüllen und Verpacken eines hochreinen Polysiliciumbruchs umfassend

- eine Förderrinne (1) für den Polysiliciumbruch (2),

- eine Wägevorrichtung (3) für den Polysiliciumbruch(2), welche mit einem Trichter (4) verbunden ist,

- Ablenkbleche (5),

- eine oberhalb von Förderrinne (1), Wägevorrichtung (3), Abfüllvorrichtung (6) und Verschweißvorrichtung (10) angebrachte Flowbox (11), die eine Partikelverunreinigung des Polysiliciumbruchs (2) verhindert,

- ein Förderband (12) für den verschweißten mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel (14),

- wobei alle Bauteile, die mit dem Polysiliciumbruch (2) in Kontakt kommen, mit Silicium armiert oder mit einem hochverschleißfestem Kunststoff verkleidet sind.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine weitere Abfüllvorrichtung (15), welche aus einer hochreinen Kunststofffolie (16) einen Beutel (17) formt, eine Verschweißvorrichtung (18) für diesen Kunststoffbeutel (17), nachdem er mit dem verschweißten und mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel (14) gefüllt ist, sowie ein Förderband (19) umfasst.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Fördervorrichtung mit einem Detektor für einen verschweißten mit Polysiliciumbruch gefüllten Kunststoffbeutel umfasst.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Kunststofffolie (7, 16) um eine PE-Folie handelt.

9. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem hochverschleißfesten Kunststoff um Polyurethan handelt.

10. Verfahren zur kontaminationsarmen Verpackung von Polysiliciumbruch dadurch gekennzeichnet, dass Polysiliciumbruch (2) auf einer siliciumarmierten Förderrinne (1) in eine Wägevorrichtung (3) transportiert wird, wobei die Wägevorrichtung den Füllgrad eines Trichters (4) mit Polysiliciumbruch (2) regelt und sich der Polysiliciumbruch (2) aus dem Trichter (4) in einen Kunststoffbeutel (8) entleert, wenn sich eine vorgegebene Abfüllmenge Polysiliciumbruch (2) im Trichter (4) befindet, wobei alle mit dem Polysiliciumbruch in Kontakt kommenden Teile der Vorrichtung mit Silicium armiert oder mit einem hochverschleißfesten Kunststoff verkleidet sind und wobei die Fallhöhe des Siliciums mit Ablenkblechen (5) minimiert wird, so dass eine ungewünschte Nachzerkleinerung des Siliciums nicht stattfindet und der Kunststoffbeutel (8) nach dem Befüllen mittels einer Verschweißvorrichtung (10) verschweißt und der so erhaltene mit Polysiliciumbruch gefüllte Kunststoffbeutel (14) als ein Einfachbeutel über Förderbänder (12) durch einen magnetisch induktiven Detektor (13) geführt wird, um mögliche Metallkontamination zu detektieren.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Einfachbeutel in einem weiteren Kunststoffbeutel verpackt wird.

12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verpackung in einem weiteren Kunststoffbeutel dadurch erfolgt, dass ein zweiter Kunststoffbeutel (17) analog dem ersten Kunststoffbeutel (8) erzeugt wird und der Einfachbeutel in den zweiten Kunststoffbeutel eingebracht und verschweißt wird.

Claims

1. Apparatus for the cost-effective, fully automatic portioning, filling and packaging of high purity polysilicon fragments (2), comprising
a means of portioning the polysilicon fragments (2), a filling device, comprising a plastic bag (8), a welding device (10) for the plastic bag filled with polysilicon fragments,
characterized in that all the parts of the apparatus that come into contact with the polysilicon fragments are sheathed with silicon or are clad with a highly wear-resistant plastic.

2. Apparatus according to Claim 1, characterized in that it additionally further comprises a means of conveying the polysilicon fragments.

3. Apparatus according to Claim 1 or 2, characterized in that, after the welding device for the plastic bag filled with polysilicon fragments, it again contains a filling device, comprising a plastic bag, and a welding device for this plastic bag, containing a plastic bag filled with polysilicon fragments.

4. Apparatus according to one or more of Claims 1 to 3, characterized in that it comprises an air extraction device fitted above the filling device for the polysilicon and the welding device.

5. Apparatus according to Claim 2 for transporting, weighing, portioning, filling and packaging high purity polysilicon fragments, comprising

- a conveyor channel (1) for the polysilicon fragments (2),

- a weighing device (3) for the polysilicon fragments (2), which is connected to a hopper (4),

- deflection plates (5),

- a flowbox (11) which is fitted above the conveyor channel (1), weighing device (3), filling device (6) and welding device (10) and which prevents contamination of the polysilicon fragments (2) by particles,

- a conveyor belt (12) for the welded plastic bag (14) filled with polysilicon fragments,

- all the components which come into contact with the polysilicon fragments (2) being sheathed with silicon or clad with a highly wear-resistant plastic.

6. Apparatus according to Claim 5, characterized in that it further comprises a further filling device (15) which forms a bag (17) from a highly pure plastic film (16), a welding device (18) for this plastic bag (17) after it has been filled with the welded plastic bag (14) filled with polysilicon fragments, and a conveyor belt (19).

7. Apparatus according to one of Claims 2 to 6, characterized in that it comprises a conveyor device having a detector for a welded plastic bag filled with polysilicon fragments.

8. Apparatus according to Claims 5 to 7, characterized in that the plastic film (7, 16) is a PE film.

9. Apparatus according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the highly wear-resistant plastic is polyurethane.

10. Process for the low-contamination packaging of polysilicon fragments, characterized in that polysilicon fragments (2) are transported into a weighing device (3) on a silicon-sheathed conveyor channel (1), the weighing device controlling the filling level of a hopper (4) with polysilicon fragments (2) and the polysilicon fragments (2) being emptied from the hopper (4) into a plastic bag (8) when there is a predefined filling quantity of polysilicon fragments (2) in the hopper (4), all the parts of the apparatus that come into contact with the polysilicon fragments being sheathed with silicon or being clad with a highly wear-resistant plastic, and the drop height of the silicon being minimized by deflection plates (5), so that undesired recomminution of the silicon does not take place, and the plastic bag (8), after being filled, being welded by means of a welding device (10), and the plastic bag (14) obtained in this way and filled with polysilicon fragments being conveyed as a single bag by conveyor belts (12) through a magnetically inductive detector (13) in order to detect possible metal contamination.

11. Process according to Claim 10, characterized in that the single bag is packaged in a further plastic bag.

12. Process according to Claim 11, characterized in that the packaging in a further plastic bag is carried out by a second plastic bag (17) being produced in a manner analogous to the first plastic bag (8), and the single bag being introduced into the second plastic bag and welded.

Revendications

1. Dispositif pour diviser en portions, ensacher et emballer du polysilicium en vrac (2) de haute pureté de manière économique et entièrement automatique, qui comprend:

- un moyen pour diviser le polysilicium en vrac (2) en portions,

- un dispositif de remplissage qui comprend un sac (8) en matière synthétique,

- un dispositif de soudage (10) du sac en matière synthétique rempli de polysilicium en vrac,

caractérisé en ce que toutes les parties du dispositif qui entrent en contact avec le polysilicium en vrac sont armées de silicium ou revêtues d'une matière synthétique à haute résistance à l'usure.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus encore un moyen de transport du polysilicium en vrac.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il contient encore, après le dispositif de soudage des sacs en matière synthétique remplis de polysilicium en vrac un dispositif de remplissage qui comprend un sac en matière synthétique ainsi qu'un dispositif de soudage de ce sac en matière synthétique qui contient un sac en matière synthétique rempli de polysilicium en vrac.

4. Dispositif selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il contient un dispositif d'aspiration d'air installé au-dessus du dispositif de remplissage du polysilicium et du dispositif de soudage.

5. Dispositif selon la revendication 2, pour le transport, la pesée, la division en portions, l'ensachage et l'emballage de polysilicium en vrac de haute pureté, qui comprend:

- une rigole de transport (1) pour le polysilicium en vrac (2),

- un dispositif de pesée (3) du polysilicium en vrac (2) qui est relié à un entonnoir (4),

- des tôles de chicane (5),

- une hotte d'aspiration (11) installée au-dessus de la rigole de transport (1), du dispositif de pesée (3), du dispositif de remplissage (6) et du dispositif de soudage (10) et qui empêche que le polysilicium en vrac (2) soit encrassé par des particules,

- une bande transporteuse (12) pour les sacs (14) en matière synthétique remplis de polysilicium en vrac et soudés,

tous les composants qui entrent en contact avec le polysilicium en vrac (2) étant armés de silicium ou revêtus d'une matière synthétique à haute résistance à l'usure.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un autre dispositif de remplissage (15) qui forme un sac (17) à partir d'un film (16) en matière synthétique de haute pureté, un dispositif de soudage (18) de ce sac en matière synthétique (17) après qu'il a été rempli par le sac (14) en matière synthétique rempli de polysilicium en vrac et soudé, ainsi qu'une bande transporteuse (19).

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de transport doté d'un détecteur pour un sac en matière synthétique rempli de polysilicium en vrac et soudé.

8. Dispositif selon les revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le film (7, 16) de matière synthétique est un film de PE.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la matière synthétique à haute résistance à l'usure est du polyuréthane.

10. Procédé d'emballage sans contamination de polysilicium en vrac, caractérisé en ce que le polysilicium en vrac (2) est transporté dans un dispositif de pesée (3) sur une rigole de transport (1) armée de silicium, le dispositif de pesée régulant le taux de remplissage d'un entonnoir (4) par le polysilicium en vrac (2), le polysilicium en vrac (2) qui provient de l'entonnoir (4) se vidant dans un sac (8) en matière synthétique lorsqu'une quantité prédéterminée de polysilicium en vrac (2) se trouve dans l'entonnoir (4), toutes les pièces du dispositif qui entrent en contact avec le polysilicium en vrac étant armées de silicium ou revêtues d'une matière synthétique à haute résistance à l'usure, la hauteur de chute du silicium étant minimisée par des tôles de chicane (5) de manière à empêcher un fractionnement supplémentaire indésirable du silicium, et après avoir été rempli, le sac (8) en matière synthétique est soudé au moyen d'un dispositif de soudage (10), le sac (14) en matière synthétique rempli de polysilicium en vrac ainsi obtenu étant transporté comme sac simple à travers un détecteur magnétique à induction (13) par des bandes transporteuses (12) pour détecter d'éventuelles contaminations par des métaux.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le sac simple est emballé dans un autre sac en matière synthétique.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'emballage dans un autre sac en matière synthétique s'effectue en créant un deuxième sac (17) en matière synthétique de manière analogue à la création du premier sac (8) en matière synthétique en insérant le sac simple dans le deuxième sac en matière synthétique qui est ensuite soudé.

Zeichnung