具有硅涂层的塑料材料基底制造技术

本发明专利技术涉及一种通过冷气喷施来对基底的包含塑料材料的表面进行硅涂覆的方法，所述方法包括将含硅的粉末注入气体中，并将所述粉末高速施用于所述包含塑料材料的基底表面，从而所述硅形成(牢固地附着)在所述包含塑料材料的基底表面上的涂层。本发明专利技术还涉及一种装置，其至少部分地包含由塑料材料制成的表面，其中所述塑料材料表面具有牢固附着的硅涂层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及硅涂覆的塑料材料基底。
技术介绍
硅涂覆的塑料材料基底可以用于制备生产设备或装置的接触产品的部件的低污染或无污染表面，以用于制备多晶硅、进一步加工多晶硅和多晶硅的物流(logistics)(包装/运输)。多晶硅(Polycrystallinesilicon，简称polysilicon)例如通过Siemens方法从甲硅烷或氯硅烷(如三氯硅烷)沉积至细棒上以获得多晶硅棒，其随后被粉碎成多晶硅块。在粉碎成块之后，通常将所述块分级成特定的尺寸等级。在分选和分级之后，将块计量成特定的重量并包装在塑料材料袋中。在包装之前，任选地将所述块进行湿化学清洗。在单个加工步骤之间，块通常需要从一个设备运输至另一个设备，例如从粉碎设备运输至包装机器。这通常涉及在缓冲容器中对块进行中间存储，所述容器通常为塑料材料盒。表现出非常低程度污染的多晶硅块对于半导体和太阳能工业是期望的。因此，需要以非常低污染的方式来进行粉碎成块、分选和分级、计量和包装。一种块的分选、分级、计量和包装的方法公开于US2013309524A1。在包装前，首先将多晶硅分配并称重。多晶硅块通过传送通道运输并利用至少一个筛分离成粗块和细块。利用计量天平将所述块称重并计量为不超过目标重量，然后通过移除通道运离并运输至包装单元。所述至少一个筛和计量天平优选地在它们的表面上至少部分地包含低污染构建材料，例如硬金属。筛和计量天平可以具有部分或完全的涂层。所用的涂层优选为选自以下的材料：氮化钛、碳化钛、氮化钛铝和DLC(类金刚石碳)。EP1334907B1公开了一种装置，所述装置用于成本低廉并且完全自动化地运输、称量、分配、填充和包装高纯度多晶硅块，所述装置包括多晶硅块的传送通道、连接至料斗的多晶硅块称量装置、由硅制成的偏转板、填充装置，所述填充装置由高纯度塑料材料膜形成塑料材料袋，并且包括去离子装置，所述去离子装置防止静电荷以及由此避免塑料材料膜被颗粒污染；用于填充有多晶硅块的塑料材料袋的焊接装置；流料箱，其安装在传送通道、称量装置、填充装置和焊接装置上方并防止多晶硅块被颗粒污染；传送带，其具有用于填充有多晶硅块的焊接的塑料材料袋的磁感应检测器，所有部件都与多晶硅块接触，这些部件都被硅包裹或者被高度耐磨的塑料材料覆盖。US20120156413A1描述了一种两层结构，其为金属基体上的塑料材料片。基体与片相对，所述片被螺栓等固定，制备所述螺栓的材料与制备片的材料相同或相似。可以类似地形成与多晶硅接触的运输通道和容器/料斗。US6375011B1提出了一种传送硅块的方法，其包括将硅块通过由极高纯度的硅制成的振动传送器的传送表面。然而，很明显，在这样的振动传送单元的操作中可能发生传送表面的硅贴面松弛甚至破裂。在传送期间也存在产物污染的风险。粒状多晶硅是Siemens方法中制备的多晶硅的替代。Siemens方法提供圆柱形硅棒形式的多晶硅，但是在进一步加工之前，其要求费时且昂贵的粉碎以及甚至可能的清理。粒状多晶硅表现出干且疏松的材料性质，并且可以作为原料直接使用，例如用于光伏和电子工业的单晶生产。粒状多晶硅在流化床反应器中制备。这通过在流化床中利用气流将硅颗粒流化，并利用加热装置将所述床加热至高温来实现。加入含硅的反应气体如甲硅烷或氯硅烷，任选地为与氢气的混合物，使得在热颗粒表面发生热解反应。这使得单质硅沉积在硅颗粒上，并且单个的硅颗粒直径增大。定期移除直径增大的颗粒并加入相对小的硅颗粒作为晶种颗粒使得该方法以连续方式操作并且具有连续方式所具有的所有优势。US20120183686A1描述了金属管，其内表面至少部分地由硅或含硅材料涂覆。通过这些管运输硅颗粒。含硅材料可以是熔融石英、碳化硅或氮化硅。这样的管可以特别地用于制备粒状多晶硅，其中通过这样的管运输晶种颗粒或粒状多晶硅。US6007869A公开了一种用于制备粒状硅的方法。反应器的管的内部由诸如不锈钢的金属制成，具有高纯度二氧化硅的贴面(facing)，所述管的外部具有低导热率的绝缘材料(例如二氧化硅材料)的套。高纯度粒状多晶硅的制备需要硅晶种颗粒。例如根据US7490785B2的公开，喷气磨已知为用于制备这样的硅晶种颗粒。在一个实施方案中，与硅颗粒接触的装置的部分由金属外壳组成，所述金属外壳内壁具有涂层。单晶或多晶形式的硅或塑料用作涂层。上述喷气磨不适合于制备粒径大于1250μm的硅晶种颗粒。然而，可以借助辊式破碎机来制备这样大小的硅晶种颗粒。JP57-067019A公开了通过在辊式破碎机中粉碎多晶硅然后通过筛分分离来制备硅晶种颗粒。辊由高纯度硅制成。US7549600B2公开了一种通过在压碎设备中粉碎并将细颗粒分级来制备硅细颗粒的方法，其中边缘长度小于或等于期望的硅细颗粒的最大边缘长度的压碎材料(部分1)的部分被收集在收集容器1中，并且边缘长度大于期望的硅细颗粒的边缘长度的压碎材料(部分2)的部分同样地被收集。在一个实施方案中，从部分1分离并收集边缘长度小于期望的硅细颗粒的最小长度的细颗粒(部分3)的部分。获得的部分1和3可以用作在流化床方法中沉积多晶硅的晶种颗粒。压碎工具的表面由硬金属(特别优选钴基质中的碳化钨)或硅制成。现有技术中已知用硅或塑料材料覆盖(face)设备部件或完全由这些材料之一制备所述部件。当加工硅时，硬金属也用作低污染的构建材料。贴面是优选的，因为金属基体赋予设备部件更大的稳定性。然而，现有技术中已知的塑料材料贴面或硅贴面并不总是稳定的。贴面的磨损及随后的损伤可能会发生。这可能导致贴面的塑料材料污染多晶硅，特别是被碳污染。贴面的损伤进一步暴露通常为金属基体的表面，这会导致多晶硅被金属颗粒污染。经由湿化学清洗，可能进一步减少多晶硅块的表面污染，然而，这会带来额外的成本和复杂性。本专利技术要实现的目的源自上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的通过经冷气喷施来对基底的包含塑料材料的表面进行硅涂覆的方法实现，所述方法包括将含硅的粉末注入气体中，并将所述粉末高速施用于所述包含塑料材料的基底表面，从而所述硅形成牢固地附着在所述包含塑料材料的基底表面上的涂层。本专利技术的目的还通过这样的装置实现，其至少部分地包含由塑料材料制成的表面，其中所述塑料材料表面具有牢固附着的硅涂层。结合以下的说明书和从属权利要求书，所述方法和装置的优选实施方案会明显。冷气喷施(又称为动态喷施)包括将以非常高的速率将粉末施用于支持材料(基底)。通常通过粉末传送器将待喷施的材料(粉末)引入气体中，加热至几百度，并将其引入喷施系统中，该系统包括拉伐尔(deLaval)喷嘴，其将包含引入的颗粒的气体加速至超音速。从工艺学的角度出发，冷气喷施自身与热喷施的区别在于相对简单的过程控制，因为可以直接控制的过程参数仅为气体压力和气体温度。气体喷射将注入的颗粒加速到如此高的速率，与其他热喷施方法相比，甚至不需要预先进行初始熔化或完全熔化，所述颗粒在冲击基底时形成涂层，所述涂层是均匀闭合的，并且在牢固地附着在基底表面上。冲击时的动能不足以导致颗粒的完全熔化。在本专利技术的上下文中，牢固附着的硅涂层的描述应当理解为表示低水平的机械作用，例如硅材料在涂层上的滚动或滑动，由于摩擦仅导致磨损而不引起任何颗粒脱离涂层。所述方法可以用于硅涂覆由热塑性、热固性本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过冷气喷施来对基底的包含塑料材料的表面进行硅涂覆的方法，所述方法包括将含硅的粉末注入气体中，并将所述粉末高速施用于所述包含塑料材料的基底表面，从而所述硅形成牢固地附着在所述包含塑料材料的基底表面上的涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.28 DE 102014217179.21.通过冷气喷施来对基底的包含塑料材料的表面进行硅涂覆的方法，所述方法包括将含硅的粉末注入气体中，并将所述粉末高速施用于所述包含塑料材料的基底表面，从而所述硅形成牢固地附着在所述包含塑料材料的基底表面上的涂层。2.权利要求1的方法，其包括将所述粉末注入氮气或氦气或它们的混合物中。3.权利要求1或2的方法，其中所述粉末包含晶粒尺寸为20-80μm的多晶硅。4.权利要求1-3中任一项的方法，其中所述硅涂层的涂层厚度为5-20μm。5.权利要求1-4中任一项的方法，其中所述包含塑料材料的表面由聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚氨酯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物制成。6.权利要求1-5中任一项的方法，其中所述包含塑料材料的表面由硬度为55-95肖氏A的聚氨酯制成。7.权利要求1-6中任一项的方法，其中所述基底为金属体，在所述金属体的至少一部分表面上具有塑料材料涂层或贴面。8.装置，其至少部分地包含由塑料材料制...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·福斯特波音特纳尔，B·鲍曼，M·弗里克，
申请(专利权)人：瓦克化学股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE