葉 坤

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心

歐文斯科寧玻璃纖維復合材料專利分析

葉 坤

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作四川中心

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，其復合材料在各種行業(yè)中廣泛應用。全球玻璃纖維行業(yè)一直處于行業(yè)領先企業(yè)控制技術(shù)格局，本文利用國家知識產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫，對玻璃纖維行業(yè)巨頭歐文斯科寧玻璃纖維領域的全球?qū)＠暾堏厔荨＠夹g(shù)構(gòu)成進行分析，通過對所獲得的信息的分析，剖析了歐文斯科寧公司在玻璃纖維復合材料領域的研發(fā)情況。

研究背景

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。按所含氧化鈉成分的多少可主要分為四類：高堿玻璃纖維（堿金屬含量大于12%）、中堿玻璃纖維（堿金屬含量為6%～12%）、低堿玻璃纖維（堿金屬含量為2%～6%）、無堿玻璃纖維（堿金屬含量低于2%）。玻璃纖維復合材料按產(chǎn)品用途基本上可以分為四大類：增強熱固性塑料用玻璃纖維增強材料、增強熱塑性玻璃纖維增強材料、增強瀝青用玻璃纖維增強材料及玻璃纖維紡織材料。近年玻璃纖維熱塑性增強材料發(fā)展迅猛，玻璃纖維應用已從建筑建材、電子電器、軌道交通、石油化工、汽車制造等傳統(tǒng)工業(yè)領域擴展到航天航空、風力發(fā)電、過濾除塵、環(huán)境工程、海洋工程等新興領域。

2005年以前，美國歐文斯科寧、PPG和法國圣戈班占據(jù)全球玻璃纖維市場60%以上的份額。玻璃纖維行業(yè)保持集中度較高的競爭格局，新進入企業(yè)很難通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓獲取玻纖生產(chǎn)的核心技術(shù)。目前國際上玻璃纖維行業(yè)的國際知名企業(yè)主要有：美國歐文斯－科寧公司，美國PPG工業(yè)公司，圣戈班－維托特克斯公司以及佳斯邁威公司；而中國國內(nèi)的知名企業(yè)有中國玻纖股份有限公司（巨石集團），云天化集團（重慶國際復合材料有限公司），泰山玻璃纖維有限公司。

歐文斯科寧公司作為全球領先的玻纖生產(chǎn)商，其在1938年相繼涉足玻璃纖維以及玻璃纖維增強復合材料領域，能充分的反應歐美玻璃纖維企業(yè)的發(fā)展軌跡，并且將玻纖復合材料作為重要研究和產(chǎn)業(yè)化方向，隨著近些年該公司相繼收購部分玻纖復合材料生產(chǎn)商，不斷的擴大了在玻璃纖維復合材料領域的影響力，該公司產(chǎn)品品種最為齊全，涵蓋玻璃纖維、玻纖制品以及玻纖復合材料，通過該公司的專利申請布局特點，為中國企業(yè)發(fā)展提供借鑒。

主要研究內(nèi)容

鑒于發(fā)明專利有效期一般為20年，本文利用國家知識產(chǎn)權(quán)局專利檢索系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫，檢索了截止到2015年的歐文斯科寧公司在玻璃纖維及其復合材料領域已公開的發(fā)明專利情況，并分析了其申請態(tài)勢、技術(shù)構(gòu)成、重點專利。

1.歐文斯科寧玻璃纖維全球?qū)＠暾垜B(tài)勢分析

歐文斯科寧公司在玻璃纖維領域全球發(fā)明專利申請共1189項（按照優(yōu)先權(quán)統(tǒng)計，具有同一優(yōu)先權(quán)的同族專利認為屬于同一項專利）。

圖1為歐文斯科寧公司發(fā)明專利申請全球態(tài)勢。該公司的專利申請經(jīng)歷幾個重大階段，在上世紀60年代以前，申請量較少，基本上是在5件以下，這期間該公司的專利主要是涉及玻璃纖維黏合劑（CA857946），玻璃纖維涂層材料（US3341356，US3252278，US35899310），并且開始出現(xiàn)玻璃纖維復合材料方面的申請（US3514318，涉及玻纖彈性體系的結(jié)構(gòu)）；在上述即60年代尤其是1965年以后至上世紀80年代中期尤其是1985年，此間該公司的專利申請呈現(xiàn)井噴式的發(fā)展，在此期間專利申請涉及玻纖復合材料尤其是玻璃纖維增強材料、玻璃纖維絕緣材料等方面，在1975年前后出現(xiàn)涉及浸潤玻璃纖維、涂覆玻璃纖維相關(guān)方向的專利申請；自上世紀80年代以后專利申請趨于平穩(wěn)，直至進入1995年以后，申請量有一定的增幅，但總體是趨于穩(wěn)定，并且基本上是集中在玻璃纖維上膠組合物、以及特定性能的玻纖改進。由于玻纖行業(yè)受到石油行業(yè)影響較少，專利申請量比較穩(wěn)定，但隨著玻璃纖維本身生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展逐漸成熟，專利申請趨于穩(wěn)定，但對于玻璃纖維復合材料的開發(fā)以及高性能玻纖（高模量、高強度等）方面的開發(fā)逐漸重視起來（US2011223364A1，涉及玻璃纖維氈；US2011305904A1，增強熱固性樹脂的組合物；US2010160139A1，用于高強玻璃纖維的組合物；US2004065457，具有高模量纖維的柔性增強元件；US2005082721A1，用作增強或絕緣產(chǎn)品的復合材料；US2008009403A1，用于制造玻纖的組合物）。

圖1 歐文斯科寧公司玻璃纖維領域全球?qū)＠暾垜B(tài)勢

圖2 歐文斯科寧玻璃纖維中國專利申請態(tài)勢

圖3 歐文斯科寧玻纖復合材料領域全球?qū)＠暾埩繎B(tài)勢

歐文斯科寧玻璃纖維中國專利申請態(tài)勢

圖2為歐文斯科寧玻璃纖維中國專利申請態(tài)勢。歐文斯科寧公司玻璃纖維領域中國專利申請量為138項，其自1985年開始在中國進行專利布局，期間申請量總體變化不大，只是在1994－1998以及2004年以后申請量有一定的增加，在基本處于各位數(shù)的申請，其在中國的專利申請主要涉及以下幾個方面：玻纖浸潤劑方面（CN85108966A），玻纖加工方法和裝置（CN88102476A），玻璃纖維和有機纖維形成復合纖維（CN1174542A），絕熱隔音復合材料（CN1136830A），玻璃組合物（CN103025673 A）等，在2010年申請了3件涉及剛性熱塑性聚合物泡沫組合物，在2011年申請了5件涉及高強度高模量的玻璃組合物的申請，在2012年申請量兩件關(guān)于上漿組合物的專利申請，可見這幾方面是其在中國市場主要布局方向。反映出高強度和高模量的玻璃組合物的研究是目前玻璃纖維行業(yè)的熱點和重點方面之一。

歐文斯科寧玻璃纖維增強復合材料全球?qū)＠暾垜B(tài)勢和技術(shù)構(gòu)成

圖4 歐文斯科寧玻纖復合材料領域?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成

圖5 歐文斯科寧玻纖復合材料在汽車領域?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成

圖6 歐文斯科寧玻纖復合材料領域中國專利申請量態(tài)勢

圖3為歐文斯科寧玻纖復合材料領域全球?qū)＠暾埩繎B(tài)勢。歐文斯科寧公司在全球玻璃纖維復合材料領域共申請專利95項。由圖3可以看出，歐文斯科寧在玻璃纖維復合材料領域總體申請量不大，自1964年開始涉及玻璃纖維復合材料方面的專利申請，涉足玻纖復合材料領域較早，然而其后2000年前申請量不大，這與該公司的主營業(yè)務為玻璃纖維有關(guān)，但其中1972－1974年是第一個小高峰，這期間由于國際能源危機爆發(fā)，全球?qū)τ诠?jié)能保溫材料的重視，使得該公司對于建筑用玻纖復合材料開發(fā)尤為重視，到2001年－2007年申請量相對較多，雖然該公司在2000年經(jīng)歷破產(chǎn)風波，但該公司在玻纖復材方面的發(fā)展未受此影響，申請量反而達到該公司的頂峰，并且在此期間還收購一些玻纖復合材料企業(yè)，提升技術(shù)競爭力。

圖4為歐文斯科寧玻纖復合材料領域?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成。由圖4中可以看出該公司在復合材料領域除未公開具體用途的申請外，基本上集中于建筑和汽車領域，這與其產(chǎn)品布局有直接關(guān)系，該公司的產(chǎn)品主要用于建筑領域和汽車領域。而對于未公開具體用途的則是主要對于復合材料用的玻璃纖維組合物的改進。圖5為歐文斯科寧玻纖復合材料在汽車領域?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成。由圖5可以看出，其在汽車領域的申請共18項，其中12項沒有公開其具體應用的汽車部件，屬于基礎材料的研究，另外其中4項涉及其主要的業(yè)務領域汽車消音器。

歐文斯科寧玻璃纖維增強復合材料中國專利申請態(tài)勢和技術(shù)構(gòu)成

圖6為歐文斯科寧玻纖復合材料領域中國專利申請量態(tài)勢歐文斯科寧中國專利申請涉及玻纖復合材料方面的共計33項。歐文斯科寧在中國的專利申請在2000年以前只有零星布局，而在2001年左右開始進行增長期，尤其是2003－2006年達到頂峰。通過對其在2003－2006年在中國的專利申請分析發(fā)現(xiàn)，此間，其集中申請了有關(guān)聚酯玻璃纖維、環(huán)氧樹脂玻璃纖維、聚氨酯玻璃纖維復合材料以及熱固性樹脂的玻纖復合材料的申請，并且還涉及玻璃纖維復合材料的制備方法的專利申請。圖7為歐文斯科寧玻纖復合材料領域中國專利申請技術(shù)構(gòu)成。由圖7可以看出，歐文斯科寧公司在中國的專利申請中涉及汽車領域的相對較多，在建筑領域也有一定的布局，并且有11項申請未記載具體的應用領域。

表1 歐文斯科寧公司的全球重點專利申請

圖7 歐文斯科寧玻纖復合材料領域中國專利申請技術(shù)構(gòu)成

歐文斯科寧公司重點專利申請分布

表1為歐文斯科寧公司的全球重點專利申請。主要根據(jù)專利引用頻次，公開地區(qū)數(shù)量，專利申請技術(shù)主題等確定了歐文斯科寧公司的全球重點專利申請。

結(jié)語

1.經(jīng)過分析可以看出歐文斯科寧公司玻璃纖維領域?qū)＠季痔攸c如下：

（1）專利布局全面

該公司始終在玻纖的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)裝置方面持續(xù)改進，并且對于生產(chǎn)高模量、高強度的玻璃纖維材料日益關(guān)注，在不斷改善玻璃纖維本身，將研發(fā)方向也轉(zhuǎn)向玻璃纖維復合材料領域，不斷開拓下游應用，形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈的同時也形成完整的專利布局。

（2）中國專利申請量總體不大，并且在玻纖復合材料方面專利申請有效量低

該公司中國申請量相比全球申請量偏低，但在玻纖復合材料領域的申請相比全球復合材料申請量對于較高，反映該公司對于中國玻纖復合材料領域的重視程度，并且在中國的玻纖復合材料領域有一定的授權(quán)有效專利。

（3）全球研發(fā)熱點和中國專利布局一致

該公司近些年將玻纖復合材料和高性能玻纖作為全球?qū)＠暾埖闹攸c，同時在中國也進行了相應的專利布局，尤其是針對高強度、高模量玻璃纖維申請量相當數(shù)量的專利。

2.相關(guān)建議：

國內(nèi)目前對于高性能玻璃纖維研究不多，建議跟蹤國外技術(shù)，對于高模量、高強度方面的研究需要重視，并且對于擴大下游應用的電子、航空航天、化工、基礎設施方面需要的玻璃纖維也需要擴大研究，這些方面需要改善玻璃纖維的耐化學性、耐熱絕緣性、耐疲勞、耐高溫等方面。并且可以建立專門的實驗室或與科研院所合作，從設計試驗，到生產(chǎn)、檢測，注意設計領域的技術(shù)建設，加強相關(guān)的基礎預研工作，發(fā)展或引進設計和分析軟件，積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，為應用提供堅實可靠的技術(shù)支撐。