李雋春 李 蓉 徐麗娜 冀小強(qiáng) 楊景藍(lán) 陳湖北

(中國(guó)專(zhuān)利技術(shù)開(kāi)發(fā)公司)

當(dāng)今世界，水資源不足和污染構(gòu)成的水源危機(jī)成為任何一個(gè)國(guó)家在政策、經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上所面臨的重要問(wèn)題，已經(jīng)成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要制約因素。近二十年來(lái)，由于膜技術(shù)可以去除常規(guī)處理工藝難以去除的水污染物，在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越受到各國(guó)重視。隨著技術(shù)的進(jìn)步，全球膜市場(chǎng)用于水處理的份額在逐漸提高。中國(guó)作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，水資源匱乏和水污染日益嚴(yán)重已成為制約我國(guó)社會(huì)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。近些年，國(guó)家不斷加大對(duì)膜法水處理技術(shù)的推廣力度，在《高性能膜材料科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃》②等文件中將膜技術(shù)、膜材料列入國(guó)家培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的規(guī)劃中，其中水處理膜材料由于同時(shí)歸屬于節(jié)能環(huán)保、新材料兩大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)而得到更多的政策支持，行業(yè)發(fā)展深具潛力。在市場(chǎng)需求及產(chǎn)業(yè)政策的雙重推動(dòng)下，中國(guó)水處理膜產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了發(fā)展的黃金時(shí)期。了解全球市場(chǎng)水處理膜材料產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)家布局及主要申請(qǐng)人競(jìng)爭(zhēng)狀況，對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、政府及市場(chǎng)的創(chuàng)新資源配置和企業(yè)專(zhuān)利布局具有積極的參考意義。

本文主要研究以壓力差為分離驅(qū)動(dòng)力的過(guò)濾式膜材料，包括反滲透(RO)、納濾(NF)、超濾(UF)、微濾(MF)等膜片材料及其制備和在水處理中的應(yīng)用。不包括以濃度差為驅(qū)動(dòng)力的透析膜和以電位差為驅(qū)動(dòng)力的電滲析膜及其組件和應(yīng)用。

本文專(zhuān)利數(shù)據(jù)來(lái)自歐洲專(zhuān)利檢索系統(tǒng)(EPOQUE)，主要來(lái)自德溫特世界專(zhuān)利索引數(shù)據(jù)庫(kù)(WPI)③、EPO題錄和摘要數(shù)據(jù)庫(kù)(EPODOC)④。統(tǒng)計(jì)樣本檢索截止日期為:2015年3月20日。

一、專(zhuān)利技術(shù)及專(zhuān)利申請(qǐng)的發(fā)展趨勢(shì)

同一項(xiàng)發(fā)明在多個(gè)國(guó)家申請(qǐng)專(zhuān)利而產(chǎn)生的一組內(nèi)容相同或基本相同的專(zhuān)利文獻(xiàn)出版物，稱(chēng)為一個(gè)專(zhuān)利族或同族專(zhuān)利。從技術(shù)角度看，屬于同一專(zhuān)利族的多件專(zhuān)利申請(qǐng)可視為同一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)⑤。從圖1可知，水處理膜材料專(zhuān)利技術(shù)產(chǎn)生于上世紀(jì)60年代中期，之后呈緩慢增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，全球每年產(chǎn)生的專(zhuān)利技術(shù)約幾十項(xiàng)，直到上世紀(jì)90年代中后期，全球每年產(chǎn)生的專(zhuān)利技術(shù)超過(guò)了100項(xiàng)，并出現(xiàn)了快速的增長(zhǎng)，2014年當(dāng)年產(chǎn)生的水處理膜材料專(zhuān)利技術(shù)已超過(guò)500項(xiàng)。一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)可能對(duì)應(yīng)于1件或多件專(zhuān)利申請(qǐng)，對(duì)應(yīng)于專(zhuān)利技術(shù)的增長(zhǎng)趨勢(shì)，全球?qū)＠暾?qǐng)量同樣在上世紀(jì)90年代中后期出現(xiàn)拐點(diǎn)，呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。從全球?qū)＠暾?qǐng)量和全球?qū)＠夹g(shù)數(shù)量的比值變化趨勢(shì)來(lái)看，隨著時(shí)代的變遷，一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)趨向于產(chǎn)生更多的專(zhuān)利申請(qǐng)，側(cè)面說(shuō)明了專(zhuān)利申請(qǐng)人越來(lái)越重視專(zhuān)利布局。對(duì)比全球?qū)＠暾?qǐng)量變化趨勢(shì)和不含中國(guó)市場(chǎng)的專(zhuān)利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)，可知，2003年之前，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)全球的專(zhuān)利申請(qǐng)人基本沒(méi)有吸引力，在中國(guó)產(chǎn)生的專(zhuān)利很少，2003年之后，在中國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利數(shù)量逐漸增加，對(duì)全球?qū)＠暾?qǐng)量的貢獻(xiàn)也不斷增大，表明中國(guó)市場(chǎng)正在崛起和發(fā)展。

圖1 全球水處理膜材料專(zhuān)利技術(shù)/申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)

二、專(zhuān)利布局分析

(一)專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)源國(guó)分析

如前所述，一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)可能對(duì)應(yīng)于1件或多件專(zhuān)利申請(qǐng)，各個(gè)國(guó)家申請(qǐng)人所擁有的專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量一定程度上反映了各個(gè)國(guó)家整體的專(zhuān)利布局能力。圖2給出了全球水處理膜材料專(zhuān)利布局的主要來(lái)源國(guó)。在全球布局的水處理膜材料專(zhuān)利申請(qǐng)中，有超過(guò)1/3的專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)自于日本申請(qǐng)人，比例達(dá)到34%;還有接近1/3的專(zhuān)利申請(qǐng)來(lái)自于美國(guó)申請(qǐng)人，比例達(dá)到30%;位列第三的是來(lái)自于中國(guó)申請(qǐng)人的專(zhuān)利申請(qǐng)，占全球總量的11%。之后是德國(guó)和韓國(guó)申請(qǐng)人，專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量分別占全球總量的6%和5%。

圖2 全球水處理膜材料專(zhuān)利布局主要來(lái)源國(guó)

圖3呈現(xiàn)了五個(gè)主要專(zhuān)利來(lái)源國(guó)的水處理膜材料專(zhuān)利申請(qǐng)的發(fā)展趨勢(shì)。日本和美國(guó)作為全球最大的兩個(gè)專(zhuān)利來(lái)源國(guó)，早在上世紀(jì)六、七十年代即產(chǎn)出了專(zhuān)利申請(qǐng)，但美國(guó)產(chǎn)出的專(zhuān)利數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于日本。之后，日本的專(zhuān)利申請(qǐng)量呈持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，很快超過(guò)了美國(guó)的專(zhuān)利產(chǎn)出，并從本世紀(jì)初開(kāi)始進(jìn)一步增大了優(yōu)勢(shì)。中國(guó)在上個(gè)世紀(jì)的專(zhuān)利產(chǎn)出幾乎可以忽略，中國(guó)的專(zhuān)利申請(qǐng)主要集中在近十年，且增速迅猛，近五年的申請(qǐng)量已超過(guò)了美國(guó)，位列第二。德國(guó)在水處理膜材料領(lǐng)域是專(zhuān)利申請(qǐng)傳統(tǒng)國(guó)家，上世紀(jì)六、七十年代即有專(zhuān)利產(chǎn)出，此后略有增加，保持在相對(duì)穩(wěn)定的水平。

圖3 主要專(zhuān)利來(lái)源國(guó)水處理膜材料專(zhuān)利申請(qǐng)發(fā)展趨勢(shì)

一般情況下，專(zhuān)利申請(qǐng)人傾向于首先在本國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利，但由于專(zhuān)利具有地域性，對(duì)于具有較高技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的專(zhuān)利申請(qǐng)，申請(qǐng)人也會(huì)在本國(guó)之外具有市場(chǎng)吸引力的國(guó)家或地區(qū)進(jìn)行專(zhuān)利布局，即域外專(zhuān)利布局。區(qū)分本國(guó)專(zhuān)利布局和域外專(zhuān)利布局，可以更客觀(guān)地反映一個(gè)國(guó)家的專(zhuān)利布局能力和策略，域外專(zhuān)利布局狀況可在一定程度上體現(xiàn)一個(gè)國(guó)家整體的創(chuàng)新能力，同時(shí)也可以反映對(duì)該國(guó)具有吸引力的目標(biāo)市場(chǎng)。本文分別研究了各國(guó)在本國(guó)和域外獲得專(zhuān)利申請(qǐng)的數(shù)量和布局情況。從表1可知，水處理膜材料的五個(gè)主要專(zhuān)利來(lái)源國(guó)中，德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的域外專(zhuān)利布局指數(shù)最高，達(dá)到78.7%，其次是美國(guó)，達(dá)到73.6%，位列第三的是日本，域外專(zhuān)利布局指數(shù)為47.5%，緊隨其后的是韓國(guó)，域外專(zhuān)利布局指數(shù)為41.0%，表明德、美、日、韓四國(guó)申請(qǐng)人均具有較強(qiáng)的域外專(zhuān)利布局意識(shí)和能力。相較之下，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的域外專(zhuān)利布局指數(shù)僅為3.1%，反映出中國(guó)申請(qǐng)人的創(chuàng)新能力相對(duì)較弱，域外布局意識(shí)和能力也明顯不足。

表1 全球水處理膜材料主要專(zhuān)利來(lái)源國(guó)本國(guó)和域外專(zhuān)利布局指數(shù)

圖4至6分別給出了水處理膜材料的三大專(zhuān)利來(lái)源國(guó)日本、美國(guó)和中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的主要市場(chǎng)布局情況。從圖4可以看出，日本申請(qǐng)人除在本國(guó)進(jìn)行了主要的專(zhuān)利布局外，還在美國(guó)和中國(guó)市場(chǎng)進(jìn)行了相對(duì)較多的專(zhuān)利布局。此外，日本比較重視提交國(guó)際申請(qǐng)，這些國(guó)際申請(qǐng)進(jìn)入目標(biāo)國(guó)后將進(jìn)一步加強(qiáng)日本在海外市場(chǎng)的專(zhuān)利布局。同樣，日本向歐洲專(zhuān)利局提交的申請(qǐng)也將在進(jìn)入歐洲專(zhuān)利公約締約國(guó)家(簡(jiǎn)稱(chēng)歐專(zhuān)締約國(guó))后加強(qiáng)其國(guó)際市場(chǎng)專(zhuān)利布局⑥。

圖4 水處理膜材料日本籍專(zhuān)利申請(qǐng)主要市場(chǎng)布局情況

從圖5可知，美國(guó)申請(qǐng)人除在本國(guó)進(jìn)行了主要的專(zhuān)利布局外，還在日本和澳大利亞市場(chǎng)進(jìn)行了較多的專(zhuān)利布局。同樣，美國(guó)也比較重視提交國(guó)際申請(qǐng)，還向歐洲專(zhuān)利局提交了大量的專(zhuān)利申請(qǐng)，這些申請(qǐng)都將進(jìn)一步加強(qiáng)美國(guó)在國(guó)際市場(chǎng)的專(zhuān)利布局。

圖5 水處理膜材料美國(guó)籍專(zhuān)利申請(qǐng)主要市場(chǎng)布局情況

從圖6可知，中國(guó)籍專(zhuān)利申請(qǐng)主要在本國(guó)進(jìn)行了專(zhuān)利布局，在美國(guó)和日本僅進(jìn)行了零星的專(zhuān)利布局，提交的國(guó)際申請(qǐng)和歐洲專(zhuān)利局申請(qǐng)也是屈指可數(shù)。這種專(zhuān)利布局狀況也進(jìn)一步解釋了表1中中國(guó)域外布局指數(shù)為何僅為3.1%。

圖6 水處理膜材料中國(guó)籍專(zhuān)利申請(qǐng)主要市場(chǎng)布局情況

(二)專(zhuān)利公開(kāi)目標(biāo)國(guó)分析

圖7給出了全球水處理膜材料專(zhuān)利申請(qǐng)布局的主要目標(biāo)市場(chǎng)。日本是全球最大的水處理膜材料專(zhuān)利布局目標(biāo)市場(chǎng)，全球水處理膜材料專(zhuān)利申請(qǐng)總量的23%在日本市場(chǎng)公開(kāi)，其次是中國(guó)和美國(guó)，公開(kāi)專(zhuān)利份額分別占到15%和14%。根據(jù)表1及其相關(guān)分析，我們知道日本申請(qǐng)人將約一半的專(zhuān)利申請(qǐng)布局在本國(guó)市場(chǎng)，美國(guó)申請(qǐng)人僅將約1/4的專(zhuān)利申請(qǐng)布局在本國(guó)市場(chǎng)，而中國(guó)申請(qǐng)人將超過(guò)95%的專(zhuān)利申請(qǐng)布局在本國(guó)市場(chǎng)，也就是說(shuō)，中國(guó)市場(chǎng)公開(kāi)的專(zhuān)利很大程度上源于本國(guó)申請(qǐng)人的貢獻(xiàn)，因此可以推斷日本和美國(guó)是水處理膜材料領(lǐng)域目前在全球最具吸引力的市場(chǎng)，除本國(guó)申請(qǐng)人，還吸引了其他各國(guó)申請(qǐng)人紛紛前去進(jìn)行專(zhuān)利申請(qǐng)和布局，進(jìn)而為其市場(chǎng)拓展保駕護(hù)航。

圖7 全球水處理膜材料專(zhuān)利申請(qǐng)布局目標(biāo)市場(chǎng)

三、專(zhuān)利申請(qǐng)人分析

圖8給出了全球水處理膜材料專(zhuān)利的主要申請(qǐng)人，包括專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量在全球排名前十的申請(qǐng)人和在全球排名最靠前的中國(guó)申請(qǐng)人。全球進(jìn)入前十的申請(qǐng)人全部為企業(yè)，其中有7家來(lái)自日本，包括東麗、日東電工(含美國(guó)海德能公司)、旭化成、三菱麗陽(yáng)、東洋紡、住友電工和栗田工業(yè)，其余3家來(lái)自美國(guó)，為通用電氣(含GE Glegg、GE Betz、GE Osmonics、GE Ionics和 GE Zenon 公司)、帕爾和杜邦公司，反映了水處理膜材料的國(guó)際市場(chǎng)幾乎被美國(guó)和日本企業(yè)壟斷和瓜分的競(jìng)爭(zhēng)格局。碧水源是水處理膜材料專(zhuān)利在全球排名最靠前的中國(guó)申請(qǐng)人，但碧水源與國(guó)外同行企業(yè)尚存在很大的差距，僅從專(zhuān)利數(shù)量來(lái)看，其專(zhuān)利申請(qǐng)量?jī)H僅約為國(guó)際同行業(yè)中排名第十的栗田工業(yè)的1/3，如果考慮專(zhuān)利的區(qū)域布局，差距將進(jìn)一步增大。

圖8 全球水處理膜材料專(zhuān)利的主要申請(qǐng)人

圖8中所示的企業(yè)，基本可以分為兩類(lèi):一類(lèi)是化學(xué)企業(yè)，另一類(lèi)是水處理企業(yè)，在水處理膜產(chǎn)業(yè)中，化學(xué)企業(yè)更多的是作為膜供應(yīng)商，提供品種豐富的膜產(chǎn)品，而水處理企業(yè)更多的是作為膜工程商，提供膜法水處理工程。但隨著產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，水處理膜產(chǎn)業(yè)逐漸向著集成化、工程化的方向發(fā)展，組合膜工藝越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞，因此，對(duì)于膜產(chǎn)品提供商和工程商的產(chǎn)品豐富性和集成能力要求越來(lái)越高，產(chǎn)業(yè)內(nèi)的企業(yè)也不斷朝著膜品類(lèi)和產(chǎn)業(yè)鏈雙向延伸的方向發(fā)展。其中，最值得一提的是美國(guó)通用電氣，通用電氣的成長(zhǎng)史就是一部并購(gòu)史，通過(guò)不斷地并購(gòu)豐富自己的產(chǎn)品能力，延伸產(chǎn)業(yè)鏈。自1998年開(kāi)始，通用公司開(kāi)始了一系列的戰(zhàn)略性收購(gòu)，先后擁有了Glegg、Betz、Osmonics、Ionics和 Zenon 等五家著名的水處理公司，成為世界上最大的水處理產(chǎn)品及服務(wù)供應(yīng)商。通用電氣是世界上極少數(shù)能提供從膜片、膜元件、膜處理整機(jī)設(shè)備到各種過(guò)濾器等全系列產(chǎn)品的公司，膜產(chǎn)品線(xiàn)涵蓋了微濾、超濾、納濾、反滲透的整個(gè)過(guò)濾圖譜，業(yè)務(wù)幾乎涵蓋了工業(yè)水處理的全部?jī)?nèi)容，包括原水、超純水、冷卻水、鍋爐水、海水淡化、污水處理及回用等。

四、結(jié)論

1.全球市場(chǎng)的水處理膜材料專(zhuān)利技術(shù)及專(zhuān)利申請(qǐng)量近年來(lái)持續(xù)升高，呈現(xiàn)良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)，中國(guó)市場(chǎng)正在崛起和發(fā)展。全球水處理膜材料的專(zhuān)利申請(qǐng)量在上世紀(jì)90年代中后期出現(xiàn)拐點(diǎn)，之后持續(xù)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。近十年，在中國(guó)申請(qǐng)的專(zhuān)利數(shù)量逐漸增加，對(duì)全球?qū)＠暾?qǐng)量的貢獻(xiàn)也不斷增大，表明中國(guó)市場(chǎng)正在崛起和發(fā)展。

2.中國(guó)申請(qǐng)人的創(chuàng)新能力相對(duì)較弱，專(zhuān)利布局意識(shí)和能力亟需提高。日本、美國(guó)、德國(guó)和韓國(guó)的申請(qǐng)人均重視域外市場(chǎng)布局。相較之下，中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的域外專(zhuān)利布局指數(shù)僅為3.1%，反映出中國(guó)申請(qǐng)人的創(chuàng)新能力相對(duì)較弱，域外布局意識(shí)和能力也明顯不足。

3.日本和美國(guó)是水處理膜材料領(lǐng)域目前在全球最具吸引力的市場(chǎng)。除本國(guó)申請(qǐng)人，日本和美國(guó)還吸引了其他各國(guó)申請(qǐng)人紛紛前去進(jìn)行專(zhuān)利申請(qǐng)和布局，進(jìn)而為其市場(chǎng)拓展保駕護(hù)航。而中國(guó)市場(chǎng)公開(kāi)的專(zhuān)利很大程度上源于本國(guó)申請(qǐng)人的貢獻(xiàn)。

4.水處理膜材料的國(guó)際市場(chǎng)幾乎被美國(guó)和日本企業(yè)壟斷和瓜分。全球水處理膜材料專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量進(jìn)入前十的申請(qǐng)人全部為企業(yè)，一類(lèi)是化學(xué)企業(yè)，另一類(lèi)是水處理企業(yè)，前十申請(qǐng)人有7家來(lái)自日本，其余3家來(lái)自美國(guó)，東麗的申請(qǐng)量位居全球第一。碧水源是水處理膜材料專(zhuān)利在全球排名最靠前的中國(guó)申請(qǐng)人，但與國(guó)外同行企業(yè)尚存在很大的差距。

①本文根據(jù)“水處理膜材料專(zhuān)利分析”課題研究報(bào)告編撰而成，課題負(fù)責(zé)人:冀小強(qiáng)。

② 國(guó)科發(fā)高【2012】895號(hào)，2012年8月21日，科技部。

③收錄了始于1948年的包括九國(guó)兩組織在內(nèi)的48個(gè)國(guó)家或組織的專(zhuān)利數(shù)據(jù)。提供了重新撰寫(xiě)的摘要信息，統(tǒng)一標(biāo)引了公司代碼，同族專(zhuān)利作為一條信息記錄，分類(lèi)信息包括MC、DC等。

④收錄了始于1827年的世界主要專(zhuān)利局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的專(zhuān)利數(shù)據(jù)。提供豐富的分類(lèi)信息，包括EC、UC、FI/FT等，適用于引證和被引證的追蹤檢索。

⑤本報(bào)告涉及一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)的公開(kāi)日分析時(shí)，除非特別說(shuō)明，一般是指同一專(zhuān)利族中最早公開(kāi)專(zhuān)利的公開(kāi)日。

⑥依據(jù)歐洲專(zhuān)利公約，在各締約國(guó)中，歐洲專(zhuān)利局授予的歐洲專(zhuān)利與各締約國(guó)授予的本國(guó)專(zhuān)利具有同樣的效力并受到同樣的約束。