Die Erfindung betri f ft ein Verfahren und eine Anlage zum automatischen Verpacken von zerkleinertem Silicium .

Polykristallines Silicium ( Polysilicium) wird üblicherweise durch das Siemens-Verfahren ( ehern . Gasphasenabscheidungsprozess ) hergestellt . Polysilicium ist das Ausgangsmaterial bei der Produktion von einkristallinem Silicium, das z . B . mittels des Czochralski-Verf ährens hergestellt werden kann . Ferner wird Polysilicium zur Herstellung von multikristallinem Silicium, beispielsweise nach dem Blockgussverfahren, benötigt . Für beide Verfahren muss das nach dem Siemens- Verfahren stabförmig vorliegende Polysilicium in Bruchstücke zerkleinert werden .

Da Kontaminationen zu Versetzungs fehlern ( eindimensionale Störungen) und Stapel fehlern ( zweidimensionale Störungen) im Kristallaufbau führen können, sollte das zerkleinerte Silicium für den Transport kontaminationsarm verpackt werden . Üblicherweise erfolgt die Verpackung in flachen Folienbeuteln oder Doppel folienbeuteln aus Kunststof f , die nach dem Befüllen versiegelt werden . Für einen ef fi zienten Weitertransport werden die Beutel in verschiedensten Stückzahlen in Umverpackungen, meist Kartonagen, arrangiert . Diese können dann auf üblichen Paletten gestapelt und in Container verbracht werden .

Bei zerkleinertem Polysilicium ( Polysiliciumbruch) handelt es sich in der Regel um ein scharfkantiges , nicht riesel fähiges Schüttgut , wobei in Abhängigkeit der Bruchgröße einzelne Bruchstücke ein Gewicht von bis zu 750 g aufweisen können . Bei der Verpackung ist daher insbesondere darauf zu achten, dass es beim Befüllen der Kunststof fbeutel nicht zu Durchstoßungen kommt . Doppel folienbeutel können das Risiko von Durchstoßungen verringern .

Neben den durch den Einfüllprozess verursachten Durchstoßungen kann das Versiegeln der Kunststof fbeutel eine weitere Quelle für Kontaminationen sein . Üblicherweise wird der Kunststof fbeutel vor dem Versiegeln zumindest teilweise evakuiert , um ein kompakteres Beutelmaß zu gewährleisten . Hierzu wird für gewöhnlich eine Sauglanze in den Beutel eingeführt , die Luft abgesaugt und direkt nach dem Heraus ziehen der Sauglanze der Beutel verschweißt . Da generell j edes Material , das von außen in den Beutel eingebracht wird, Verunreinigungen enthalten kann, stellt das Verschweißen unter Verwendung einer Sauglanze eine potenzielle Kontaminationsquelle dar .

Die Verpackung von Silicium erfolgt für gewöhnlich zumindest teilautomatisiert . Üblicherweise werden Teilschritte des Verpackungsprozesses noch händisch ausgeführt , da eine Vollautomatisierung unter Berücksichtigung der hohen Reinheitsanforderungen wirtschaftlich nicht sinnvoll erscheint .

WO 2016/ 188893 Al beschreibt ein Verfahren zur Verpackung von Polysilicium, wobei das zu verpackende , zerkleinerte Polysilicium in einer Prozessschale bereitgestellt wird, in welcher zuvor auch ein Reinigungsschritt durchgeführt wurde . Um das Polysilicium in einen flachen Kunststof fbeutel zu überführen, werden die Prozessschale und der Kunststof fbeutel an einer Befülleinheit befestigt , wobei durch Rotation der Befülleinheit das Polysilicium in den Kunststof fbeutel rutscht . EP 3 199 472 Al beschreibt das Befüllen eines Standfolienbeutels aus Polyethylen ( PE ) mit Polysilicium, wobei der Beutel in einem Rahmen bereitgestellt wird . Der Rahmen soll ein Ausbeulen des Beutels während des Befüllens verhindern . Gegebenenfalls wird der Beutel nach dem Befüllen in einen Außenbeutel aus PE überführt , wobei die chemischen Eigenschaften des PE beider Beutel derart aufeinander abgestimmt werden, dass sie gegeneinander möglichst gleitfähig sind . Nachteilig hierbei ist , dass der Standbeutel beim Überführen in den Außenbeutel ausbaucht und daher die Abmessungen des Außenbeutels viel größer sind als die des Standbeutels .

EP 2 030 905 A2 beschreibt einen ersten Standbeutel aus Kunststof f zum Befüllen mit Polysilicium . Dieser erste Standbeutel wird aus einem Folienschlauch derart aufgefaltet , dass eine rechteckige Standfläche mit einem Fal z entsteht . Nach dem Befüllen wird der erste Standbeutel in einen größeren zweiten Standbeutel der gleichen Art eingesetzt , wobei der Fal z des ersten Standbeutels um 90 ° verdreht gegenüber dem Fal z des zweiten Standbeutels zum Liegen kommt . Auch hier kommt es in der Regel zu einer unvorteilhaften Ausbauchung des ersten Standbeutels .

Aus dieser Problematik ergab sich die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, nämlich die Bereitstellung eines vollautomatischen Verpackungsverfahrens für Siliciumbruch, das den Anforderungen an die Reinheit des Siliciumbruchs gerecht wird und außerdem wirtschaftliche Vorteile bietet .

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum automatischen Verpacken von zerkleinertem Silicium ( Siliciumbruch) , umfassend die Schritte a ) Bereitstellen eines Innenbeutels in einem ersten Formbehälter, b ) Aufsprei zen einer Öf fnung des Innenbeutels und Positionieren der Öf fnung über einer Krempe eines ersten Fülltrichters einer Befülleinheit , c ) Befüllen des Innenbeutels mit zerkleinertem Silicium, wobei das zerkleinerte Silicium durch den Fülltrichter in den Innenbeutel gelangt , d) Verschweißen des Innenbeutels in einer Verschweißeinheit , wobei die Öf fnung des Innenbeutels durch Einfalten von zwei sich gegenüberliegenden Innenbeutelseiten derart zusammengefaltet wird, dass sich zwei durch das Zusammenfalten geformte Innenbeutelkanten parallel gegenüberstehen und einen Fal z mit einem Kanal bilden, und ein von außen auf den Fal z aufgesetzter Vakuumverschweißer durch den Kanal Luft aus dem Innenbeutel absaugt und den Innenbeutel verschweißt , e ) Überführen des Innenbeutels in einen Außenbeutel , wobei der Außenbeutel in einem zweiten Formbehälter bereitgestellt , eine Öf fnung des Außenbeutels aufgesprei zt und der Innenbeutel in den Außenbeutel überführt wird und f ) Verschweißen des Außenbeutels .

Bei dem Innenbeutel und/oder dem Außenbeutel handelt es sich vorzugsweise um Standbeutel . Standbeutel zeichnen sich generell dadurch aus , dass sie vor und/oder nach dem Befüllen standfest sind . Vorzugsweise weisen Innenbeutel und/oder Außenbeutel eine rechteckige , insbesondere quadratische , Standfläche auf .

Vorzugsweise sind die beiden Seitenlängen der rechteckigen Stand- oder Grundfläche des Außenbeutels j eweils um 3 bis 35% , vorzugsweise um 4 bis 30% , besonders bevorzugt um 5 bis 20% , länger als die beiden Seitenlangen der rechteckigen Standoder Grundfläche des Innenbeutels.

Beispielsweise kann ein Stand-Innenbeutel, der für eine Siliciumeinwaage von 5 kg vorgesehen ist, im befüllten Zustand eine Länge 1 in einem Bereich von 10 bis 20 cm, eine Breite b in einem Bereich von 10 bis 20 cm und eine Höhe h in einem Bereich von 10 bis 50 cm aufweisen. Dabei entsprechen 1 und b den Seitenlängen der Standfläche des Beutels.

Ein typischer 5 kg Stand-Innenbeutel kann eine quadratische Standfläche mit einer Seitenlänge 1, b von 15 cm aufweisen. Ein dazugehöriger typischer Stand-Außenbeutel kann eine quadratische Standfläche mit einer Seitenlänge 1, b von 17 cm aufweisen. Damit ist die Standfläche des Außenbeutels um 27% größer .

Vorzugsweise bestehen der Innenbeutel und/oder der Außenbeutel aus einer Kunststofffolie. Bei dem Kunststoff kann es sich um PE (z.B. LDPE (low density) , LLDPE (linear low density) , HDPE (high density) ) , Polyethylenterephthalat (PET) , Polyamid (PA) oder Polypropylen (PP) handeln. Besonders bevorzugt bestehen Innenbeutel und Außenbeutel aus LDPE. Ferner kann es sich um eine zwei- oder mehrschichtige Verbundfolie handeln. Die Stärke der Kunststofffolie oder Verbundfolie liegt meist in einem Bereich von 10 bis 600 pm, bevorzugt von 50 bis 450 pm, besonders bevorzugt von 100 bis 330 pm. Innenbeutel und Außenbeutel können sich hinsichtlich der Stärke der Folie unterscheiden. Gegebenenfalls kann es bevorzugt sein, dass der Außenbeutel aus einem strapazierfähigeren Material ist als der Innenbeutel .

Bevorzugt werden der Innenbeutel und/oder der Außenbeutel vor ihrer Bereitstellung im ersten bzw. zweiten Formbehälter unmittelbar aus einer hochreinen Schlauchfolie , Halbschlauchfolie oder einem Seitenfaltenschlauch automatisch vorgeformt . Dazu wird ein Folienstück entsprechender Länge abgetrennt und an einer Stirnseite verschweißt , wobei sich der Boden des Beutels bildet . Anschließend kann der Beutel mit Vakuumgrei fern geöf fnet , durch ein eintauchendes Formrohr ausgeformt und dann in den Formbehälter überführt werden .

Der erste und/oder der zweite Formbehälter haben vorzugsweise dieselbe Grundfläche wie der Innen- bzw . der Außenbeutel . Gegebenenfalls ist die Grundfläche der Formbehälter bis zu 10% größer als die Grundfläche des entsprechenden Beutels , um das Bereitstellen der Beutel zu erleichtern . Die Höhe des ersten Formbehälters entspricht bevorzugt mindestens der Füllhöhe des Innenbeutels . Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass dieser beim Befüllen nicht verformt wird . Für den zweiten Formbehälter gilt vorzugsweise dasselbe . Die Formbehälter bestehen vorzugsweise aus einem antistatischen Material , insbesondere aus einem Kunststof f , z . B . Polypropylen . Eine Fertigung aus einem Metall wie Aluminium ist ebenfalls möglich . Gegebenenfalls können sie eine Beschichtung aus Silicium aufweisen, um Kontaminationen zu vermeiden .

Vorzugsweise befindet sich der erste Formbehälter auf einer Fördervorrichtung oder ist mit einer solchen verbunden . Bei der Fördervorrichtung kann es sich z . B . um ein Förderband, ein Schienensystem oder einen Roboterarm handeln . Durch die Fördervorrichtung kann der Formbehälter zwischen den Verpackungsstationen ( z . B . Befülleinheit , Verschweißeinheit ) verfahren werden .

Bevorzugt wird die Öf fnung des Innenbeutels per Fördervorrichtung über der Krempe des ersten Fülltrichters der Befülleinheit positioniert . Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die Befülleinheit an die Öffnung des Innenbeutels herangefahren wird.

Die Krempe taucht vorzugsweise berührungslos in die Öffnung des Innenbeutels ein. Eine typische Eintauchtiefe kann 1 bis 5 cm betragen. Der Abstand zwischen der Krempe und dem Innenbeutel beträgt bevorzugt 0,5 bis 10 mm, besonders bevorzugt 1 bis 5 mm.

Das Aufspreizen der Öffnung, um das Eintauchen der Krempe in die Öffnung zu ermöglichen, erfolgt vorzugsweise durch Spreizfinger, die in den Innenbeutel eintauchen. Die Spreizfinger können ein Teil der Befülleinheit sein. Es kann sich jedoch auch um eine separate Vorrichtung zum Auf spreizen handeln, die mit dem Transportbehälter verfahren werden kann. Insbesondere handelt es sich um vier Spreizfinger, die eine rechteckige Öffnung aufspannen.

Das Aufspreizen ist erforderlich, da die Öffnung nach der Bereitstellung des Innenbeutels üblicherweise nicht voll aufgeweitet ist.

Unter Umständen kann es sogar bevorzugt sein, dass der Innenbeutel vor dem Aufspreizen ausgeformt wird. Dies geschieht vorzugsweise während der Bereitstellung, z.B. indem eine Art Dorn oder ein Beutelformrohr in den Beutel eingebracht werden.

Besonders bevorzugt umfasst das Ausformen allerdings ein Auseinanderziehen des Innenbeutels mittels Sauggreifern. Bei den Sauggreifern kann es sich um Saugleisten oder Saugnäpfe handeln, die von außen aufgesetzt werden. Der Vorteil bei dieser Variante liegt in einem verminderten Kontaminationsrisiko. Das Befüllen des Innenbeutels kann nach dem Verfahren gemäß WO 2016/ 188893 Al erfolgen . Dabei rutscht das in einer Prozessschale bereitgestellte und zerkleinerte Silicium durch eine Rotation der Befülleinheit in den Innenbeutel .

Der Innenbeutel wird bevorzugt mit Siliciumbruch einer Bruchgrößenklasse befüllt . Insbesondere handelt es sich um Polysiliciumbruch, also zerkleinertes Polysilicium . Der Innenbeutel kann grundsätzlich auch mit Siliciumbruchstücken aus mehr als einer der Bruchgrößenklasse befüllt werden .

Insbesondere wird Siliciumbruch der Bruchgrößenklassen 0 bis 4 abgefüllt .

Die Bruchgrößenklassen 0 bis 4 (BG0 bis BG4 ) sind anhand der Korngröße der Bruchstücke definiert , wobei die Korngröße als die längste Entfernung zwischen zwei Punkten auf der Oberfläche eines Siliciumbruchstücks definiert ist . Die Bruchgrößenklassen fassen Fraktionen mit Korngrößenbereichen wie folgt zusammen .

BG0 : 0 , 1 bis 9 mm

BG1 : 1 bis 18 mm

BG2 : 5 bis 50 mm

BG3 : 20 bis 65 mm

BG4 : 35 bis 150 mm

Die Klassierung der Siliciumbruchstücke kann mittels Maschensieben erfolgen, wobei die Kantenlänge der quadratischen Maschen der Obergrenze einer BG entspricht . Vorzugsweise umfasst eine BG mindestens 90 Gew . -% an Bruchstücken innerhalb des genannten Größenbereichs . Vorzugsweise wird der Formbehälter mit dem befüllten Innenbeutel zum Verschweißen zu einer Verschweißeinheit gefahren .

Um ein möglichst kompaktes Packmaß zu erhalten, ist es gängige Praxis beim Verpacken von Silicium, die Luft aus den Folienbeuteln vor dem Verschweißen zumindest teilweise abzusaugen . Ein vollständiges Vakuumieren ist eher unüblich, da dies das Risiko von Durchstoßungen erhöht . Das Absaugen der Luft erfolgt für gewöhnlich mit einer in den Beutel einzuführenden Sauglanze , die dann kurz vor dem Verschweißen entfernt wird . Wie einleitend bereits erwähnt , sollte es bei der Verpackung von Silicium möglichst vermieden werden, Fremdmaterialien, wenn auch nur kurz zeitig, in den Beutel einzubringen .

Nun hat sich gezeigt , dass der durch das spezielle Einfalten der zwei sich gegenüberliegenden Innenbeutelseiten gebildete Kanal als Luftkanal zum Absaugen fungieren kann und damit eine Sauglanze entbehrlich macht . Ein für das Verschweißen zusammengefalteter Innenbeutel mit Fal z und Kanal ist in der Figur 4 dargestellt .

Um das Einfalten zu erleichtern, können vier Formfinger in die Öf fnung eintauchen, wobei gegebenenfalls vorher die Öf fnung mittels Sauggrei fern aufgezogen oder aufgespannt wird .

Die sich parallel gegenüberstehenden Innenbeutelkanten werden vorzugsweise durch zwei Formleisten gebildet . Diese Formleisten können sich von außerhalb des Beutels gleichförmig aufeinander zubewegen . Dabei können sie die zwei sich gegenüberliegenden Innenbeutelseiten einfalten und die sich gegenüberstehenden Innenbeutelkanten und damit den Kanal ausbilden . An den so entstandenen Fal z kann anschließend der Vakuumverschweißer herangefahren werden .

Der Vakuumverschweißer umfasst vorzugsweise zwei Formbacken, die j eweils einen behei zten Schweißdraht enthalten, der mit einem nichtmetallischen Werkstof f wie Polytetrafluorethylen ummantelt sein kann . Die beiden Formbacken werden j eweils auf eine Seite des Fal zes aufgesetzt . Vorzugsweise bilden Dichtlippen, welche die Formbacken mit dem Schweißdraht umschließen, nach dem Aufsetzen eine Vakuumkammer aus , so dass die Luft durch den Kanal abgesaugt werden kann . Alternativ kann der Fal z mit den Formbacken zur Absaugung auch in eine Vakuumkammer verbracht werden .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form wird vor dem Verschweißen ein Stück des Fal zes abgetrennt . Dies kann mit einer automatischen Schneidevorrichtung, die Bestandteil der Verschweißeinheit sein kann, erfolgen . Auf diese Weise kann das Anlegen eines Vakuums vereinfacht werden . Des Weiteren können das Packmaß und das Gewicht reduziert werden . Das Abtrennen kann grundsätzlich auch nach dem Verschweißen erfolgen .

Der Kanal hat bevorzugt eine Breite von 1 bis 15 mm, besonders bevorzugt von 1 , 5 bis 10 mm, insbesondere von 2 bis 5 mm . Vorzugsweise beträgt die Breite des Kanals 0 , 5 bis 5% , insbesondere 1 bis 3% , der längeren, die Grundfläche des Innenbeutels bildenden Seitenlänge .

Nachdem der Innenbeutel verschweißt wurde , wird dieser in den Außenbeutel verbracht . Vorzugsweise wurde der Außenbeutel schon während des Verschweißens des Innenbeutels in dem zweiten Formbehälter bereitgestellt . Auch der zweite Formbehälter befindet sich bevorzugt auf einer Fördervorrichtung, wobei auf die Beschreibung zum ersten Formbehälters verwiesen werden kann .

Auch in Bezug auf das Aufsprei zen und das gegebenenfalls erforderliche Aus formen des Außenbeutels kann auf die obige Beschreibung verwiesen werden .

Der zweite Formbehälter wird bevorzugt unterhalb der Verschweißeinheit positioniert . Der Innenbeutel kann dann mit einem Grei farm aus dem ersten Formbehälter entnommen und in den Außenbeutel überführt werden . Alternativ kann der Innenbeutel auch mit einem Grei farm gehalten werden, während der erste Formbehälter nach unten und dann seitwärts verfahren wird . Das Überführen kann durch ein Absenken des Innenbeutels in den Außenbeutel oder durch ein Anheben des Außenbeutels realisiert werden .

Um das Überführen des Innenbeutels in den Außenbeutel zu erleichtern, kann die auf gesprei zte Öf fnung des Außenbeutels über eine Krempe eines zweiten Fülltrichters gefahren werden . Für den Abstand zwischen Krempe und deren Eintauchtiefe kann auf obige Aus führungen verwiesen werden . Der zweite Fülltrichter fungiert hier generell eher als eine Art Rahmen, durch welchen der Innenbeutel in den Außenbeutel abgesenkt werden kann . Auf diese Weise kann verhindert werden, dass ein ausgebauchter Innenbeutel an der auf gesprei zten Öf fnung des Außenbeutels hängen bleibt .

Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form wird zum Überführen des Innenbeutels in den Außenbeutel der Innenbeutel zur Bewahrung seiner Form (um ein Ausbauchen zu verhindern) von einer Transporthülse umgeben . Die Transporthülse hat vorzugsweise dasselbe Lichtmaß wie der erste Formbehälter . Zur Veranschaulichung kann die Transporthülse als ein erster Formbehälter ohne Boden beschrieben werden .

Vorzugsweise wird die Transporthülse nach dem Verschweißen des Innenbeutels oberhalb von diesem positioniert , sodass das Lichtmaß des ersten Formbehälters und das der Transporthülse im Wesentlichen deckungsgleich sind . Mittels eines Grei farms kann dann der Innenbeutel in die Transporthülse verbracht ( angehoben) werden . Beide zusammen können im Anschluss über die auf gesprei zte Öf fnung des Außenbeutels oder gegebenenfalls über den zweiten Fülltrichter verfahren werden, und der Innenbeutel wird abgesenkt . Besonders bevorzugt befinden sich hierzu die Transporthülse mit dem Innenbeutel , gegebenenfalls der zweite Fülltrichter und der zweite Formbehälter mit dem Außenbeutel in einer senkrechten Linie übereinander .

Durch den Einsatz der Transporthülse ist es möglich, die Abmessungen von Innen- und Außenbeutel exakt aufeinander abzustimmen . Bisher wurde die Größe des Außenbeutels so gewählt , dass auch ein verformter ( ausgebauchter ) Innenbeutel widerstandlos hineingleiten kann . Diese Toleranz ist nun nicht mehr erforderlich, was zu einer erheblichen Materialersparnis führt .

Vorzugsweise wird nach dem Überführen des Innenbeutels in den Außenbeutel der nach oben stehende Fal z des Innenbeutels umgelegt . Besonders bevorzugt wird der Fal z zwischen den Innenbeutel und den Außenbeutel geklemmt . Dies kann z . B . mittels einer automatisch verschiebbaren Lanze ausgeführt werden .

Das Verschweißen des Außenbeutels erfolgt bevorzugt auf dieselbe Weise wie das Verschweißen des Innenbeutels . Dafür kann eine weitere Verschweißeinheit vorgesehen sein, um den Durchsatz zu erhöhen .

Gegebenenfalls schließt sich als ein weiterer Schritt g) ein Überführen des verschweißten Außenbeutels in ein Transportgebinde an . Vorzugsweise handelt es sich bei dem Transportgebinde um einen Karton, in welchem bevorzugt sechs der verschweißten Außenbeutel nebeneinander Platz finden . Die Einwaage an zerkleinertem Silicium beträgt dabei insbesondere 5 kg ( 5 kg Beutel ) .

Das gesamte vollautomatisierte Verpackungsverfahren wird vorzugsweise mit Kameras überwacht , sodass auf händische Kontrollen verzichtet werden kann .

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betri f ft eine Anlage zum automatischen Verpacken von zerkleinertem Silicium, insbesondere zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens . Die Anlage umfasst die folgenden Komponenten : mindestens einen ersten Formbehälter für einen Innenbeutel , mindestens einen zweiten Formbehälter für einen Außenbeutel , mindestens eine Fördervorrichtung zum Verfahren der beiden Formbehälter, mindestens eine Vorrichtung zum Aufsprei zen einer Öf fnung des Innenbeutels und einer Öf fnung des Außenbeutels , mindestens eine Befülleinheit zum Befüllen des Innenbeutels mit zerkleinertem Silicium, mindestens eine Verschweißeinheit zum Verschweißen des Innenbeutels und gegebenenfalls des Außenbeutels , umfassend Mittel zum Einfalten der Öf fnung derart , dass sich ein Fal z mit einem Kanal bildet ; und einen Vakuumverschweißer , der von außen auf den Innenbeutel oder gegebenenfalls auf den Außenbeutel aufgesetzt wird, mindestens einen Grei farm zum Bewegen des Innenbeutels , gegebenenfalls mindestens eine weitere Verschweißeinheit zum Verschweißen des Außenbeutels.

Vorzugsweise umfasst die Anlage ferner eine Transporthülse, mit welcher der Innenbeutel zur Bewahrung seiner Form umgeben werden kann.

Gemäß einer weiteren Aus führungs form kann es vorgesehen sein, dass die Anlage, insbesondere die Verschweißeinheit, eine Schneidvorrichtung zum zumindest teilweisen Abtrennen des Falzes umfasst. Bei dem Falz kann es sich um den Falz des Innen- und des Außenbeutels handeln.

Bei dem Mittel zum Einfalten der Öffnung kann es sich insbesondere um die beschriebenen Formleisten zum Einfalten handeln .

Hinsichtlich der Beschreibung der Einzelkomponenten und gegebenenfalls vorhandener weiterer Komponenten kann auf die obige Beschreibung des Verfahrens verwiesen werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Innenbeutel in einem Formbehälter.

Fig. 2A,B zeigen einen Innenbeutel mit auf gespreizter Öffnung.

Fig. 3 zeigt den Innenbeutel mit Fülltrichter.

Fig. 4A,B,C zeigen das Einfalten des Innenbeutels.

Fig. 5A,B zeigen das Verschweißen des Innenbeutels.

Fig. 6 zeigt einen verschweißten Innenbeutel.

Fig. 7A,B zeigen den Einsatz einer Transporthülse.

Fig. 8 zeigt einen verschweißten Außenbeutel.

Bezugszeichenliste 10 Standinnenbeutel

12 Öf fnung

13 Fal z des Innenbeutels

14A Beutelseite

14B Beutelseite

15A Innenbeutelkante

15B Innenbeutelkante

16 Kanal

17 Oberes Ende des Fal zes

20 Erster Formbehälter

22 Grundfläche des ersten Formbehälters

23 Grundfläche des zweiten Formbehälters

24 Zweiter Formbehälter

30 Sprei z finger

32 Fülltrichter

33 Krempe

40 Formleisten

42 Formfinger

50 Verschweißeinheit

51 Formbacke

52 Obere Dichtlippe

53 Untere Dichtlippe

54 Vakuumkammer

56 Schneidvorrichtung

58 Hei zdraht

59 Schweißnaht

60 Transportbox

61 Pfeil zum Andeuten einer Bewegung

70 Standaußenbeutel

72 Öf fnung

73 Fal z des Außenbeutels

80 Siliciumbruchstück Die Figur 1 zeigt einen Standinnenbeutel 10 aus LDPE, der eine Öffnung 12 aufweist und in einem ersten Formbehälter 20 aus Polypropylen angeordnet ist (Verfahrensschritt a) ) . Der Standinnenbeutel 10 hat eine quadratische Standfläche, die der ebenfalls quadratischen inneren Grundfläche 22 des ersten Formbehälters 20 entspricht. Der Standinnenbeutel 10 wurde aus einer Seitenfaltenschlauchfolie unmittelbar vor dem Verfahrensbeginn hergestellt. Aufgrund der Faltung des Ausgangsmaterials weisen die sich gegenüberliegenden Beutelseiten 14A, 14B jeweils einen leichten Knick auf.

Die Figur 2A zeigt den Standinnenbeutel 10, wobei in dessen Öffnung 12 vier Spreizfinger 30 eintauchen, um diese aufzuspannen. Die Spreizfinger 30 gehören zur Befülleinheit , die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Die auf gespreizte Öffnung 12 nach dem Auseinander! ahren der Spreizfinger 30 ist in der Figur 2B dargestellt (Verfahrensschritt b) ) .

Die Figur 3 zeigt den Standinnenbeutel 10 mit seiner durch die Spreizfinger 30 auf gespreizten Öffnung 12, in welche eine Krempe 33 eines Fülltrichters 32 eintaucht, ohne dabei den Standinnenbeutel 10 zu berühren (Verfahrensschritt b) ) . Der Fülltrichter 32 ist wie die Spreizfinger 30 Bestandteil der nicht dargestellten Befülleinheit.

Die Figur 4A zeigt den Standinnenbeutel 10 nach dem Befüllen mit zerkleinertem Silicium. Für das Zusammenfalten und Verschließen der Öffnung 12 tauchen vier Formfinger 42 in den Beutel 10 ein. Diese Formfinger 42 können dann erforderlich sein, wenn sich die Öffnung 12 nach dem Befüllen zu weit geschlossen hat. An die sich gegenüberliegenden Beutelseiten 14A, 14B sind zwei Formleisten 40 herangefahren. Die Formleisten 40 und die Formfinger 42 gehören zur nicht dargestellten Verschweißeinheit .

In der Figur 4B haben sich die Formleisten 40 aufeinander zubewegt und die Beutelseiten 14A, 14B eingefaltet . Dadurch haben sich parallel gegenüberstehende Beutelinnenkanten 15A, 15B (vgl . Fig . 4C ) und ein Fal z 13 ausgebildet . Die Beutelinnenkanten 15A, 15B bilden einen durch den Fal z verlaufenden Kanal 16 , wobei die Breite des Kanals 13 in etwa dem Abstand der beiden Formleisten 40 zueinander entspricht . Die Formfinger 42 können durch ihre Beabstandung die Ausbildung des Fal z 13 erleichtern .

Die Fig . 4C zeigt den Standinnenbeutel 10 , nachdem die Formleisten 40 und die Formfinger 42 entfernt wurden . Der durch die sich nicht berührenden Innenbeutelkanten 15A, 15B ausgeformte Kanal 16 ist zur Verdeutlichung durch gestrichelte Linien angedeutet .

Die Figur 5A zeigt den Standinnenbeutel 10 gemäß Fig . 4C in einer Seitenansicht mit einer Verschweißeinheit 50 . Diese umfasst zwei Formbacken 51 , die rechts und links an den Fal z 13 herangefahren werden . Jede Formbacke 51 umfasst eine obere Dichtlippe 52 und eine untere Dichtlippe 53 , welche eine Vakuumkammer 54 ausbilden können, wenn die Verschweißeinheit 50 auf den Fal z 13 aufgesetzt wird . Die Verschweißeinheit 50 enthält eine Schneidvorrichtung 56 zur Abtrennung eines Teilstücks des Fal zes 13 . Die Abtrennung ist erforderlich, damit sich die Vakuumkammer 54 nach dem Aufsetzen der Formbacken 51 auf den Fal z 13 ausbilden und die Luft aus dem Standinnenbeutel 10 durch den Kanal 16 (vgl . Fig . 4C ) absaugen kann . Auf ein Abtrennen eines Teilstücks des Fal zes 13 kann verzichtet werden, wenn die Verschweißeinheit 50 am oberen Ende 17 ansetzt (nicht gezeigt ) . Die Figur 5B zeigt den Beutel 10 kurz nach dem Verschweißen . Durch die Schneidvorrichtung 56 wurde ein Teilstück des Fal zes 13 abgetrennt . Durch den Hei zdraht 58 wurde der Fal z 13 mit einer Schweißnaht 59 versehen .

Ein verschweißter Standinnenbeutel 10 ist in der Figur 6 gezeigt . Der erste Formbehälter 20 ist hier nicht dargestellt . Typischerweise handelt es sich um einen 5 kg-Beutel mit quadratischer Standfläche . Ein typischer Wert für 1 , b ist 150 mm .

Die Figur 7A zeigt den verschweißten Standinnenbeutel 10 im ersten Formbehälter 20 , wobei eine Transporthülse 60 herangefahren wurde . Die Transporthülse 60 hat dasselbe Lichtmaß wie der erste Formbehälter 20 und kann auf diesen aufgesetzt werden . Der Standinnenbeutel 10 kann, beispielsweise mittels eines Grei farms , der durch die Transporthülse 60 hindurch den Fal z 13 grei ft (nicht dargestellt ) , durch Anheben in die Transporthülse 60 verbracht werden . Das Anheben des Standinnenbeutels 10 und das Absenken der Transporthülse 60 sind durch die Bewegungspfeile 61 angedeutet .

In der Figur 7B ist die Transporthülse 60 mit dem verschweißten Standinnenbeutel 10 und ein zweiter Formbehälter 24 mit einem darin angeordneten Standaußenbeutel 70 gezeigt . Die Öf fnung 72 des Standaußenbeutels 70 ist mit Sprei z fingern 30 auf gesprei zt . Der Standaußenbeutel 70 hat eine quadratische Standfläche , die der quadratischen inneren Grundfläche 23 des zweiten Formbehälters 24 entspricht . Die Grundfläche 23 ist etwa um 13% größer als die Grundfläche 22 . Die Transporthülse 60 , die auf gesprei zte Öf fnung 72 des Standaußenbeutels 70 und der zweite Formbehälter 24 sind in einer senkrechten Linie übereinander angeordnet . So kann der Standinnenbeutel 10 , z . B . mittels eines Grei farms (nicht dargestellt ) , in den Standaußenbeutel 70 abgesenkt werden, ohne dass es zu einem Ausbauchen des Standinnenbeutels 10 kommt .

Die Figur 8 zeigt den Querschnitt des Standaußenbeutels 70 mit dem sich darin befindlichen und mit Siliciumbruchstücken 80 gefüllten Standinnenbeutel 10 . Sowohl der Fal z 13 des Standinnenbeutels 10 als auch der Fal z 73 des Standaußenbeutels 70 sind eingeklappt . Eine typische Höhe des 5 kg-Beutels beträgt

220 bis 240 mm . Dadurch kann in einer Umverpackung ein optimales Packmaß erreicht werden .

Aufgrund der Verwendung von j eweils einem Formbehälter für Innen- und Außenbeutel kann ein sehr geringes Packmaß realisiert werden, da Ausbauchungen während und nach dem Befüllen auf ein Minimum reduziert sind .