陳青香,張穎異,王存鐸,王有軒,劉震宇
(山東非金屬材料研究所,山東 濟(jì)南 250031)
阻隔防爆技術(shù)是指利用一種阻隔防爆裝置,阻止設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的火焰通過管道傳播到別的設(shè)備中去。阻隔防爆技術(shù)的載體是阻隔防爆材料,該材料是一種特殊材料,一般分為兩類,即金屬類防爆材料和非金屬類防爆材料[1-4]。
文章對(duì)美國(guó)、日本、德國(guó)和中國(guó)等國(guó)家關(guān)于防爆材料的專利技術(shù)構(gòu)成、技術(shù)發(fā)展及重要企業(yè)專利布局等方面進(jìn)行分析,以揭示產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展方向。
文章以防爆材料為技術(shù)主題,確定相關(guān)關(guān)鍵詞、分類號(hào)等檢索要素并制定有針對(duì)性的專利檢索策略,就阻隔防爆材料和抗彈防爆材料兩個(gè)技術(shù)分支,在PSS系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、智慧芽數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行專利檢索,再通過人工閱讀專利文獻(xiàn)信息對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行去噪、篩選、分類標(biāo)引,最終檢索截止日期為2020年12月31日,去噪后篩選865項(xiàng)同族專利,查全率90.6%,并基于以上專利開展分析工作。
從表1中可以看出,美國(guó)相關(guān)專利重點(diǎn)涉及的是層狀產(chǎn)品(B32B),如Large high density foam glass tile composite(US8197932B2),可 用于建筑物外墻和內(nèi)墻,還可以與其他材料復(fù)合使用。該材料還可與水泥、鋼或其他高強(qiáng)度建筑材料結(jié)合使用,用于建筑物防護(hù),能夠吸收爆炸引沖擊波,同時(shí)具有較好的抗震能力。
表1 美國(guó)防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成
類建筑物或建筑物(E04H),如Reinforced composite material explosion vent(CN101405463A);還包括金屬(B21D)和塑料(B29C),如Compositions of matter for stopping fires,explosions and oxidations of materials and build up of electrostatic charges and method and apparatus for making same(US6699563B1),LIGHTWEIGHT BALLISTIC PROTECTION MATERIALS(US20120052222A1)。
分析美國(guó)防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請(qǐng)趨勢(shì),結(jié)果顯示,美國(guó)關(guān)于防爆材料的專利申請(qǐng)主要集中于2007—2015年,近5年關(guān)于防爆材料的專利申請(qǐng)量較少,主要集中于防爆材料的應(yīng)用方向。
應(yīng)用于裝甲方向的防彈材料(F41H),如ARMOR,SHIELDS AND HELMETS WITH HIGHLY PROPERTY-MISMATCHED INTERFACE MATERIALS TO REDUCE D Y N A M I C F O R C E A N D D A M A G E(US20160169633A1),用于電氣設(shè)備的防爆材料(G01R),用于消防的防爆材料(A62C)等。
從美國(guó)重要企業(yè)的專利布局情況可以看出:美國(guó)大部分企業(yè)關(guān)注的技術(shù)方向較為單一,如FIKE CORPORATION、eijkelenberg tom和jakus guy重點(diǎn)關(guān)注的是用于建筑領(lǐng)域的防爆材料(E04H);alhamad和alhamad shaikh ghaleb mohammad yassin重點(diǎn)關(guān)注的是用于消防的防爆材料(A62C);battelle memorial institute重點(diǎn)關(guān)注的是用于飛機(jī)等設(shè)備的輕質(zhì)防爆材料(B64C、B64D)。
從表2中可以看出,日本相關(guān)專利重點(diǎn)涉及的是層狀材料;其次為合金材料(C22C),如THERMAL SPRAY MATERIAL MADE FROM MAGNESIUM ALLOY HAVING SUPERIOR EXPLOSION PROOF IN THERMAL SPRAYING AND IMPARTING SUPERIOR CORROSION RESISTANCE TO THERMAL-SPRAYED PORTION,AND THERMAL SPRAYING METHOD USING THE SAME(JP2007138282A);然后是纖維材料(D03D、D06M),如Tear propagation preventing combustible film excellent in ceiling material(JP6040434B2);另外,還包括建材(E04B),如The architectural structure of plastic material(JP3224387U)。
表2 日本防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成
分析日本防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請(qǐng)趨勢(shì),結(jié)果表明,日本關(guān)于防爆材料的專利申請(qǐng)主要集中于2006—2012年,近5年關(guān)于防爆材料的專利申請(qǐng)量較少,主要集中在復(fù)合材料和建材領(lǐng)域。
從日本重要企業(yè)的專利布局情況可以看出:平岡織染株式會(huì)社專利布局范圍較廣,主要涉及復(fù)合材料(B32B)、纖維材料(D03D、D06M)以及建材(E04B);其次為teraoka seisakusho kk、chubu electric power、jerico kk和kobe steel ltd。
從表3中可以看出,德國(guó)相關(guān)專利重點(diǎn)涉及的是復(fù)合材料,且以高分子化合物的組合物(C08L)為 主,如Flame retardant nanocomposite combination for thermoplastic polymers(SI1475407T1);其次為金屬材料(B23K、B22F)和建材(B28B)。
表3 德國(guó)防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成
另外,可以看出德國(guó)的防爆材料更加關(guān)注家庭用品的防爆(A47B、E05G、B08B),如Safety cabinet for storing explosive substances(DE20007051U1)。
分析德國(guó)防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請(qǐng)趨勢(shì),結(jié)果顯示,德國(guó)關(guān)于防爆材料的專利申請(qǐng)較早,時(shí)間主要集中在2004—2010年。
從德國(guó)重要企業(yè)的專利布局情況可以看出,partbauer gerhard專利布局范圍較廣,主要涉及的是家庭用品的防爆材料(A47B、E05G、F42B、B08B);其次為dynamit nobel ag、hampel heinrich和kernforschungsanlage juelich gmbh等。
從表4中可以看出,國(guó)內(nèi)相關(guān)專利重點(diǎn)涉及的是合金材料(C22C),如一種耐酸堿腐蝕的合金防爆材料(CN111411269A);其次為高分子化合物的組合物和塑料等復(fù)合材料(C08L、C09D、B29C),如一種圓形管狀防爆結(jié)構(gòu)體及阻隔防爆復(fù)合材料(CN111550669A);另外還包括層狀材料(B32B)和建材(C04B),如抗爆抗沖擊多級(jí)異質(zhì)纖維預(yù)制體復(fù)合材料及其制備方法(CN111016334A),一種用于提高涉水建筑物水下抗爆性能的新型復(fù)合材料(CN109437746A)。
表4 中國(guó)防爆材料相關(guān)專利技術(shù)構(gòu)成
分析國(guó)內(nèi)防爆材料相關(guān)專利技術(shù)申請(qǐng)量及趨勢(shì),結(jié)果顯示,相較于發(fā)達(dá)國(guó)家美國(guó)、德國(guó)和日本,國(guó)內(nèi)關(guān)于防爆材料的專利申請(qǐng)較晚,主要集中在2010—2019年。近5年,國(guó)內(nèi)防爆材料相關(guān)技術(shù)處于上升趨勢(shì)的是層狀材料(B32B)和其他復(fù)合材料(C08L、C08K)。
中國(guó)、日本、美國(guó)、德國(guó)在防爆材料方向上的專利技術(shù)構(gòu)成對(duì)比圖
分析國(guó)內(nèi)重要企業(yè)的專利布局,包括上海華篷防爆科技有限公司(上海華篷)(A)、江蘇安普特防爆科技有限公司(江蘇安普)(B)、江蘇本安環(huán)??萍加邢薰荆ńK本安)(C)、青島大都新材料科技有限公司(D)、洛陽(yáng)持佳窯業(yè)有限公司(E)、中國(guó)工程物理研究院化工材料有限公司(F)、吉林市圣享碳纖維制品科技有限公司(G)、大連理工(H)、北理工(I)、北京桶吉長(zhǎng)安防爆材料有限公司(J),結(jié)果顯示,在防爆材料方面,上海華篷專利布局范圍最廣,其次為江蘇安普和江蘇本安等。
從上圖中可以看出各個(gè)國(guó)家重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)方向:美國(guó)防爆材料相關(guān)專利主要涉及多層材料和建材,其次為其他復(fù)合材料和建材;德國(guó)防爆材料相關(guān)專利主要涉及其他復(fù)合材料,其次為建材、合金和多層材料;日本防爆材料相關(guān)專利主要涉及合金,其次為其他復(fù)合材料;中國(guó)防爆材料相關(guān)專利主要涉及合金,其次為層狀材料和其他復(fù)合材料,另外是建材。
從2009年開始,全球關(guān)于防爆材料技術(shù)的專利申請(qǐng)大致呈現(xiàn)出上升趨勢(shì),2011年之后專利申請(qǐng)量基本維持在一定水平,說(shuō)明防爆材料相關(guān)技術(shù)在全球處于穩(wěn)步發(fā)展階段。
美國(guó)、德國(guó)、日本等國(guó)家在防爆材料技術(shù)及制品方面均獲得了相關(guān)專利,且他們關(guān)于阻隔防爆材料的研究均比我國(guó)要早。二戰(zhàn)后,國(guó)外就開始了關(guān)于軍用飛機(jī)燃油箱防爆材料的研制工作,在20世紀(jì)60年代,網(wǎng)狀金屬材料作為一種高效的防火防爆材料,國(guó)外便將該材料應(yīng)用于軍用飛機(jī)等軍事裝備領(lǐng)域,有效降低了爆炸事故發(fā)生的概率。美國(guó)等國(guó)家阻隔防爆產(chǎn)品以金屬防爆產(chǎn)品為主,廣泛應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)、坦克和裝甲車等軍工領(lǐng)域。我國(guó)對(duì)防爆材料相關(guān)技術(shù)的研究起步較晚,且先應(yīng)用在運(yùn)油車、油槽車、加油裝置、埋地儲(chǔ)油罐等設(shè)施。在防爆材料關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面,我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在較大的差距,我們必須把本國(guó)市場(chǎng)和優(yōu)勢(shì)資源優(yōu)化組織起來(lái),支撐關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān),并形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán);重點(diǎn)支持制造業(yè)關(guān)鍵領(lǐng)域和薄弱環(huán)節(jié)的發(fā)展,加大產(chǎn)業(yè)鏈條關(guān)鍵環(huán)節(jié)支持力度,積極探索產(chǎn)學(xué)研政合作模式,加快爆炸防護(hù)產(chǎn)業(yè)綠色環(huán)保化發(fā)展。