Procedimiento y dispositivo para la dosificación y el envasado de fragmentos de polisilicio.

Dispositivo para la dosificación y el envasado de fragmentos de polisilicio que contiene

a) una unidad dosificadora para un dispositivo para la dosificación de fragmentos de polisilicio que comprende un canal transportador,

adecuado para el transporte de una corriente de producto de fragmentos de polisilicio, al menos un tamiz, adecuado para la separación de la corriente de producto en fragmentos de polisilicio toscos y finos, un canal dosificador de partículas toscas para fragmentos de polisilicio toscos y un canal dosificador de partículas finas para fragmentos de polisilicio finos, una balanza dosificadora para la determinación del peso de dosificación, en donde el al menos un tamiz y la balanza dosificadora comprenden en sus superficies, al menos en parte, un metal duro;

b) una primera unidad de envasado que contiene un dispositivo de conformación, adecuado para la conformación de una primera bolsa de material sintético a base de una película de material sintético muy pura, así como un dispositivo para cerrar la primera bolsa de material sintético;

c) una segunda unidad de envasado que contiene un dispositivo de conformación, adecuado para la conformación de una segunda bolsa de material sintético a base de una película de material sintético muy pura, así como un dispositivo para cerrar la segunda bolsa de material sintético;

en donde el dispositivo de conformación para la conformación de la primera y de la segunda bolsas de material sintético presenta en cada caso un revestimiento resistente al desgaste;

en donde el revestimiento resistente al desgaste del dispositivo de conformación se elige en cada caso del grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio, nitruro de aluminio y titanio y DLC;

y en donde la primera unidad de envasado está dispuesta de manera que los fragmentos de polisilicio a envasar pueden ser introducidos verticalmente en la primera bolsa de material sintético conformada;

y en donde la segunda unidad de envasado está dispuesta de manera que la primera bolsa de material sintético cerrada, con los fragmentos de polisilicio incorporados en la misma, puede ser introducida horizontalmente en la segunda bolsa de material sintético conformada exenta de pliegues.

Procedimiento y dispositivo para la dosificación y el envasado de fragmentos de polisilicio

La invención se refiere a un procedimiento y un dispositivo para la dosificación y el envasado de fragmentos de polisilicio, así como a una unidad dosificadora y una unidad de envasado para un dispositivo para la dosificación y el envasado de fragmentos de polisilicio.

Fragmentos de polisilicio son separados, por ejemplo, mediante el proceso de Siemens a partir de triclorosilano, y después, de manera ideal, es desmenuzado de forma no contaminante. En el documento EP 1 645 333 A1 se describen un procedimiento para la fragmentación automática, así como un dispositivo correspondiente.

Para aplicaciones en la industria de los semiconductores y la industria solar se desean fragmentos de polisilicio lo menos contaminados posible. Por lo tanto, el material debería ser envasado también de forma poco contaminante antes de ser transportado al cliente.

Habitualmente, los fragmentos de polisilicio para la industria electrónica se envasan en bolsas de 5 kg con una tolerancia de peso de + máx. 50 g. Para la industria solar, los fragmentos de polisilicio son habituales en bolsas con una pesada de 10 kg y una tolerancia de peso de + máx. 100 g.

Máquinas para formar bolsas selladas en los extremos, que son adecuadas, en principio, para el envasado de fragmentos de silicio, están disponibles comercialmente. Una máquina de envasado correspondiente se describe, por ejemplo, en el documento DE 36 40 520 A1.

En el caso de los fragmentos de polisilicio se trata de un material a granel de bordes afilados, incapaz de fluir, con un peso de los distintos fragmentos de Si de hasta 2500 g. Por lo tanto, durante el envasado se ha de tener en cuenta que el material no perfore las bolsas de material sintético habituales durante el llenado o, en el peor de los casos, las destruya incluso por completo. Para evitar esto, las máquinas de envasado comerciales tienen que ser modificadas de una manera adecuada con la finalidad del envasado de polisilicio.

Con máquinas envasadoras comerciales no es posible, por norma general, cumplir con los requisitos de pureza que se establecen a los fragmentos de polisilicio, dado que las películas compuestas habitualmente utilizadas pueden conducir, en virtud de los aditivos químicos, a impurezas incrementadas del fragmento de polisilicio.

El documento EP 1 334 907 B1 da a conocer un dispositivo para el transporte, la ponderación, el reparto en porciones, llenado y envasado totalmente automáticos y económicos de un fragmento de polisilicio de alta pureza, que comprende un canal transportador para el fragmento de polisilicio, un dispositivo de pesaje para el fragmento de polisilicio que está unido con una tolva, chapas deflectoras de silicio, un dispositivo de llenado que forma una bolsa de material sintético a partir de una película de material sintético de alta pureza, que comprende un desionizador que impide una carga estática y, con ello, una contaminación con partículas de la película de material sintético, un dispositivo de sellado para la bolsa de material sintético llenada con fragmentos de polisilicio, una caja de flujo dispuesta por encima del canal transportador, del dispositivo de pesaje, del dispositivo de llenado y del dispositivo de sellado, que impide una contaminación de las partículas de los fragmentos de polisilicio, una cinta transportadora con un detector inductivo magnéticamente para la bolsa de material sintético sellada y llena de los fragmentos de polisilicio, estando todos los componentes que entran en contacto con los fragmentos de polisilicio reforzados con silicio o revestidos con un material sintético altamente resistente al desgaste.

Medios para la división en porciones del fragmento de polisilicio son, por ejemplo, un canal transportador controlado en el tiempo o una determinación de la altura de llenado de un depósito de reserva o un dispositivo de pesaje para el fragmento de polisilicio. Un dispositivo de pesaje correspondiente se conoce, por ejemplo, del documento US 4.813.205.

El dispositivo conforme al documento EP 1 334 907 B1 debe posibilitar un envasado poco contaminante sin contacto por parte del personal. El envasado poco contaminante debe efectuarse, en particular, mediante la armadura de las piezas componentes con silicio o con un material sintético altamente resistente al desgaste.

No obstante, se ha demostrado que es problemática precisamente la división en porciones del fragmento de polisilicio en el caso de un modo de proceder conforme al documento EP 1 334 907 B1. No es posible una pesada exacta de 10 kg de fragmento de polisilicio con una tolerancia de + 100 g por medio de este dispositivo. Esto se

refiere, en particular, a fragmentos de tamaños de 50-130 mm.

Además, toda la disposición se manifestó como mecánicamente poco estable con silicio o material sintético mediante la armadura de todas las partes que entran en contacto con silicio. El desgaste relativamente elevado de los revestimientos de silicio y material sintético hace que las máquinas de envasado tengan unos costes de mantenimiento extremadamente elevados. El documento DE 102 04 570 A1 da a conocer que para la mejora de la resistencia al desgaste de la superficie de piezas metálicas son adecuados revestimientos con carburo de titanio o nitruro de titanio.

El documento DE 10 2007 027 110 A1 da a conocer un dispositivo para el envasado de fragmentos de silicio policristalino o granulado de polisilicio, consistente en una máquina rotatoria, de llenado y de cierre o en un dispositivo no dispuesto de forma circular, con una estación de llenado y una estación de cierre, en la que una bolsa de PE está suspendida en un sistema de pinza, es movida en una secuencia cíclica, caracterizado por que la estación de llenado comprende un absorbedor de la energía suspendido libremente a base de un material poco contaminante, no metálico, que se introduce antes del llenado de la bolsa de PE con silicio policristalino en la bolsa de PE, y después del llenado de la bolsa de PE con silicio policristalino se retira de la bolsa de PE, y la bolsa de PE llena se continúa transportando mediante el sistema de pinza a la estación de cierre y allí se cierra.

El documento DE 10 2007 027 110 A1 describe también un procedimiento para el envasado de silicio policristalino, en el que silicio policristalino es incorporado mediante un dispositivo de llenado en una bolsa suspendida libremente y conformada final, en donde la bolsa llena es cerrada a continuación, caracterizado por que la bolsa se compone de un material sintético muy puro con un grosor de pared de 10 a 1000 pm. Preferiblemente, la bolsa de material sintético cerrada, llena de silicio policristalino, se introduce en otra bolsa de material sintético de PE con un grosor de pared de 10 a 1000 pm, y esta segunda bolsa de material sintético se cierra.

Conforme al documento DE 10 2007 027 110 A1, el polisilicio es primero dividido en porciones y pesado antes del envasado. En este caso, el reparto en porciones y la pesada del fragmento de polisilicio tiene lugar mediante un procedimiento manual o automático conocido del estado de la técnica. En relación con la división en porciones automática, se menciona el dispositivo conocido del documento EP 1 334 907 B1, el cual, sin embargo, presenta los inconvenientes precedentemente descritos.

Con el fin de alcanzar la elevada precisión de pesada menor que + 1% para el fragmento de polisilicio para la industria de los semiconductores, es necesario un envasado manual con un gran número de personal de los fragmentos de polisilicio purificados en un recinto limpio de la clase 100. En este caso, fragmentos de polisilicio purificados, que ya no poseen en su superficie impurezas metálicas de ningún tipo, se cogen con guantes altamente limpios, p. ej. guantes de material textil, PU o bien PE altamente limpios, de un cuenco del proceso en el que tiene lugar una limpieza, y se introducen en una doble bolsa de PE. No obstante, al agarrar con los guantes, condicionado por el frotamiento con el guante y la manipulación general por parte de los trabajadores, aumenta el contenido en partículas de material sintético y de metal en el fragmento de polisilicio. No obstante, el proceso manual cumple, a pesar de ello, los requisitos de pureza en relación con los valores de la superficie metálica para la industria electrónica.

Además, está prevista una corrección automática del peso al pesar posteriormente las bolsas de PE llenas y selladas, siendo expulsadas en el caso de un sobrepeso o de un peso inferior las bolsas correspondientes, corrigiéndose manualmente el peso en el caso de las bolsas con una pesada errónea, el polisilicio se purifica eventualmente... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la dosificación y el envasado de fragmentos de polisilicio que contiene

a) una unidad dosificadora para un dispositivo para la dosificación de fragmentos de polisilicio que comprende un canal transportador, adecuado para el transporte de una corriente de producto de fragmentos de polisilicio, al menos un tamiz, adecuado para la separación de la corriente de producto en fragmentos de polisilicio toscos y finos, un canal dosificador de partículas toscas para fragmentos de polisilicio toscos y un canal dosificador de partículas finas para fragmentos de polisilicio finos, una balanza dosificadora para la determinación del peso de dosificación, en donde el al menos un tamiz y la balanza dosificadora comprenden en sus superficies, al menos en parte, un metal duro;

b) una primera unidad de envasado que contiene un dispositivo de conformación, adecuado para la conformación de una primera bolsa de material sintético a base de una película de material sintético muy pura, así como un dispositivo para cerrar la primera bolsa de material sintético;

c) una segunda unidad de envasado que contiene un dispositivo de conformación, adecuado para la conformación de una segunda bolsa de material sintético a base de una película de material sintético muy pura, así como un dispositivo para cerrar la segunda bolsa de material sintético;

en donde el dispositivo de conformación para la conformación de la primera y de la segunda bolsas de material sintético presenta en cada caso un revestimiento resistente al desgaste;

en donde el revestimiento resistente al desgaste del dispositivo de conformación se elige en cada caso del grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio, nitruro de aluminio y titanio y DLC;

y en donde la primera unidad de envasado está dispuesta de manera que los fragmentos de polisilicio a envasar pueden ser introducidos verticalmente en la primera bolsa de material sintético conformada; y en donde la segunda unidad de envasado está dispuesta de manera que la primera bolsa de material sintético cerrada, con los fragmentos de polisilicio incorporados en la misma, puede ser introducida horizontalmente en la segunda bolsa de material sintético conformada exenta de pliegues.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, en donde la unidad dosificadora comprende al menos un canal de descarga con el fin de descargar fragmentos de polisilicio de la unidad dosificadora.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o según la reivindicación 2, que contiene un dispositivo de preconformación de tubo flexible, un separador de películas o un dispositivo adecuado para insuflar aire en la segunda bolsa de material sintético, o una combinación de estos tres elementos para la conformación exenta de pliegues de la segunda bolsa de material sintético.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde en el caso del dispositivo para el cierre de la bolsa de material sintético se trata en cada caso de un dispositivo de sellado.

5. Procedimiento para la dosificación y el envasado de fragmentos de polisilicio, en el que una corriente de producto de fragmentos de polisilicio es transportada a través de un canal transportador, es separada por medio de al menos un tamiz en fragmentos toscos y finos, es pesada mediante una balanza dosificadora y es dosificada a un peso objetivo, es descargada a través de un canal de descarga y es transportada a una primera unidad de envasado en donde los fragmentos de polisilicio son introducidos verticalmente en una primera bolsa de material sintético conformada por medio de un dispositivo de conformación, y ésta se sella, siendo envasada esta primera bolsa de material sintético que contiene fragmentos de polisilicio en una segunda unidad de envasado, horizontalmente en una segunda bolsa de material sintético conformada por medio de un dispositivo de conformación, la cual se sella a continuación, comprendiendo el al menos un tamiz y la balanza dosificadora en sus superficies, al menos en parte, un metal duro y presentando el dispositivo de conformación para la conformación de la primera y de la segunda bolsas de material sintético en cada caso un revestimiento resistente al desgaste, en donde el revestimiento resistente al desgaste del dispositivo de conformación se elige en cada caso del grupo que consiste en nitruro de titanio, carburo de titanio, nitruro de aluminio y titanio y DLC.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que para la conformación exenta de pliegues de la segunda bolsa de material sintético pasan a emplearse un dispositivo de preconformación de tubo flexible, un separador de películas o un dispositivo adecuado para insuflar aire en la segunda bolsa de material sintético, o una combinación de estos tres elementos.

7. Procedimiento según la reivindicación 5 o según la reivindicación 6, en el que el material fino contenido en la corriente de producto de fragmentos de polisilicio, que no ha de envasarse, se separa mediante tamizado de la corriente de producto y se continúa elaborando en procesos de producción.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 7, en el que el tubo flexible de película conformado y dispuesto horizontalmente se comprime mediante tubos conformadores dispuestos por arriba y por debajo.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la segunda bolsa de material sintético se sella

sobre una cinta transportadora por medio de dos mordazas de sellado, haciéndose descender la cinta transportadora hasta que la primera bolsa de material sintético se deslice en la segunda bolsa de material sintético hasta una costura de sellado ya acabada, y luego se cierran las mordazas de sellado.