Полиацеталь для электроники и не только: краткий патентный анализ

Мы продолжаем рассказывать о различных химических веществах, их применении в электронике и, разумеется, патентом аспекте. На этот раз речь пойдет о полимере полиацеталь, который также называют полиформальдегидом, полиметиленоксидом и полиоксиметиленом. По-английски его часто кличут Polyoxymethylene (POM). Этот полимер отличается высоким уровнем упругости, устойчивостью к нагрузкам и износостойкостью, благодаря чему получил широкое применение в различных отраслях промышленности, в том числе в электронике.

Где используется?

Полиацеталь применяется в пяти областях:

• машиностроение; 

• электроника;

• автомобильная промышленность; 

• потребительские товары;

• медицина. 

Производится различными компаниями с немного разными формулами и продается под торговыми марками INKUPOM C, Delrin, Celcon, Ramtal, Duracon, Kepital, Hostaform. 

В частности, Delrin от компании DuPont создан еще в 1956 г. Он плавится при 160-170°С, при нагревании выше 200°С полностью разлагается на формальдегид. Рабочие температуры -40°С +90°С, допускается кратковременный нагрев до 140°С. Коэффициент трения по стали: 0,09-0,12. Применение: шестерни, кулачки, зубчатые зацепления, детали скольжения, подшипники скольжения. Недостатки: невысокая стойкость к действию УФ-лучей, невысокая светостойкость.

В маркетинговом исследовании ^[1] Polyoxymethylene Market Size, Share & Industry Analysis, By Application (Automotive, Electrical & Electronics, Industrial Machinery, and Others), and Regional Forecast, 2024-2032 сообщается, что в 2023 году мировой рынок полиоксиметилена оценивался в 4,32 миллиарда долларов США. По прогнозам, рынок вырастет до 6,88 миллиарда долларов США в 2032 году со среднегодовым темпом роста 5,4%. В 2023 году Азиатско-Тихоокеанский регион доминировал на рынке полиоксиэтилена с долей в 63%.

Ожидается, что рост автомобильной промышленности в развитых и развивающихся странах, а также увеличение спроса на полиоксиметилен в электротехнической и электронной промышленности приведут к росту рынка.

Растущий спрос на POM со стороны электротехнической и электронной промышленности будет способствовать росту рынка. Рост объясняется спросом на выключатели, соединители, автоматические переключатели, реле, катушки и изолирующие втулки. 

Патентный аспект

На портале Google.Patents указано более 100 000 документов на октябрь 2024 по Polyoxymethylene. Среди патентообладателей ТОП-10 лидеров составили:

1. Ciba Speciality Chemicals Holding Inc. ^[2] (시바 스페셜티 케미칼스 홀딩 인크 ^[3]) — 2,1%;

2. Shinetsu Chemical Co ^[4]. — 1,9%;

3. Johnson and Johnson Vision Care, Inc. — 1,6%;

4. 3M Innovative Properties Company ^[5] — 1,2%;

5. Adidas ^[6] — 0,8%;

6. Boston Scientific Scimed, Inc. ^[7] — 0,8%;

7. Novartis ^[8]— 0,7%;

8. Nitto Denko Corp ^[9] — 0,7%;

9. Dow Corning ^[7] — 0,7%;

10. Mitsubishi Chem Corp ^[10] — 0,7%.

Как видите, в нашем небольшом рейтинге представлены компании из Азии, Европы и Штатов. Сферы деятельности также весьма разнообразны: от фармацевтики до производства спортивных товаров.

Рейтинг кодов МПК следующий:

• композиции высокомолекулярных соединений C08L ^[7] — 19,7%;

• разное оборудование Y10T ^[7] — 18%;

• использование неорганических или низкомолекулярных органических веществ в качестве компонентов для композиций на основе высокомолекулярных соединений C08K ^[7] — 17,7%;

• формование или соединение пластиков B29C ^[7] — 11,9%;

• высокомолекулярные соединения, получаемые иначе, чем реакциями с участием только ненасыщенных углерод-углеродных связей C08G ^[7] — 11,4%;

• переработка; общие способы приготовления композиций C08J ^[11] — 9,8%;

• полупроводниковые приборы H01L ^[7] — 9,4%.

Примеры среди полупроводников:

• US20220278245A1 Method for manufacturing of a photovoltaic module;

• US10868096B2 Display device;

• TWI653327B Compressible thermally conductive articles;

• CN107208844B Light source unit.

А что же в России?

В базе ФИПС поиск патентов на изобретения РФ дал по запросу «полиацеталь» 25 патентов, из которых 4 действующие.

По запросу «полиформальдегид» обнаружено 12 патентов, из которых один действующий. Это №2812548 ^[12] Способ получения градиентного полимерного композита методом 3D-печати (варианты) и градиентный полимерный композит, полученный указанным способом от Казанского (Приволжского) федерального университета.

По запросу «полиоксиметилен» найдено 34 патента, из которых 13 действующие. В частности в разделе «В» технологические процессы 5 патентов на изобретения, все посвящены композиционным материалам для рельсового транспорта, например №№2377261, 2539159, 2540572, 2541580, 2803471.

В разделе «С» химия и металлургия 28 патентов РФ на изобретения, 11 действующие, в основном присадки к топливам и составы для разрушения водонефтяных эмульсий.

В Разделе «Н» электричество всего один недействующий патент №2287198 ^[13] Смесь полимеров и способ ее приготовления [для электропроводной смеси полимеров] от ПРЕМИКС ОЙ (Финляндия). 

Примечательно, что по электронике и полупроводникам нет ни одного патента РФ на изобретения!

Имеется около 40 патентов РФ на полезные модели (в основном недействующие), в области машиностроения – втулки, рамы, опорные шайбы, пакеры, кламмеры, форсунки и другие детали и узлы машин и механизмов, в основном в области автотранспорта и ж/д транспорта, а также с/х комбайнов. Примеры действующих патентов на полезные модели:

• №177342 ^[14] Тормозной индикатор для подвижного состава, ОАО «МТЗ ТРАНСМАШ»;

• №229578 ^[15] Износостойкая форсунка, Иванов Виктор Сергеевич и Кананыхин Антон Олегович (Курск).

Отечественные исследования

В базе домена «Наука и инновации» на «полиацеталь» 18 документов, в основном отчёты по НИР, результаты интеллектуальной деятельности, диссертации. Содержательный анализ показывает, что большинство НИОКТР касаются применению нашего полимера в композиционных материалах для машин и приборов, медицины и электроники.

Например, в 2017 г. ООО «Геофизик» (Екатеринбург) осуществлена разработка опытного образца комплексного прибора рудного каротажа для исследований скважин на рудных месторождениях. 

В базе домена «Наука и инновации» на «полиоксиметилен» 14 документов. Так, разработка пластикового зубчатого зацепления для редукторов общепромышленного назначения с применением передовых технологий в 2018 г. осуществлена ООО «НТЦ Приводная Техника» (Москва) совместно с совместно с ООО «Лаборатория Вычислительная механика» (инжиниринговый центр Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого).

Применение полиформальдегида для 3D-печати изучало ООО «Волтехно» (Волгоградская обл.) в ряду других полимеров.

Полиацеталь в России

Первоначально РОМ разработали и начали производить в 1950-х в США. В СССР быстро (примерно через 5 лет после США) освоили технологию производства полиацеталей. В 1960-х годах полимер стали производить не только методом экструзии, но и с помощью классического литья с созданием форм. В частности осуществлялось промышленное производство композиционного материала «Компонор РОМ 13-1-Р» на основе полиацеталей по ТУ 6-05-2065-88.

В 1974 г. издана книга Химия и физико-химия полиацеталей. АН КиргССР. Ин-т орган. химии. Фрунзе: Илим.

В отечественную электронику данный полимер внедрился в 1980-е годы. Например в 1989 г. выполнена ОКТ по созданию отечественного материала вместо импортного «Хостаформ С 13021» (производство ФРГ) для лепестково-дискового литероносителя на основе полиацеталей с добавлением углеволокна. Лепестково-дисковый литероноситель использовался на пишущей портативной электронной машине «Ромашка» типа ПЭЛП-305.

Согласно исследованию ^[16] Анализ обеспеченности российского рынка пластиками отечественное производство полиацеталей в 2021 г. составило 993 тыс. тонн. Это обеспечило примерно половину потребления этого полимера в РФ. При этом импорт из недружественных стран составлял тогда всего 10% от всех иностранных поставок.

Заключение

В мире и в РФ полиацетали/полиоксиметилены давно и широко используются в промышленности, в том числе в микроэлектронике и радиотехнике. Отечественные заводы обеспечивают примерно 50% потребностей, остальное ввозится из дружественных стран (Китай и т.д.).

Патентов на изобретения и полезные модели в РФ не так уж много, причем примерно половина принадлежит иностранным компаниям. Собственная изобретательская активность в России низкая. 

По-видимому, эти полимеры стали банальностью. И даже аспиранты российских вузов не способны выдумать «бумажных» патентов про полиацетали для успешной защиты своих диссертаций, какие бы они ни были.

Бесплатный поиск, мониторинг и регистрация товарных знаков  и других объектов интеллектуальной собственности. ^[17]

Поиск по программам для ЭВМ ^[18]

Регистрация программы для ЭВМ ^[19]