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(fù)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(jī)非金屬材料，其復(fù)合材料在各種行業(yè)中廣泛應(yīng)用。全球玻璃纖維行業(yè)一直處于行業(yè)領(lǐng)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(lǐng)域的全球?qū)＠暾堏厔?、專利技術(shù)構(gòu)成進(jìn)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(fù)合材料領(lǐng)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(jī)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(fù)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(yīng)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(lǐng)域擴(kuò)展到航天航空、風(fēng)力發(fā)電、過濾除塵、環(huán)境工程、海洋工程等新興領(lǐng)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(jìn)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(tuán)），云天化集團(tuán)（重慶國際復(fù)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(lǐng)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(fù)合材料領(lǐng)域，能充分的反應(yīng)歐美玻璃纖維企業(yè)的發(fā)展軌跡，并且將玻纖復(fù)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(fù)合材料生產(chǎn)商，不斷的擴(kuò)大了在玻璃纖維復(fù)合材料領(lǐng)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(fù)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(fù)合材料領(lǐng)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(lǐng)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(rèn)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(jì)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(fù)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(jì)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(fù)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(jì)80年代以后專利申請趨于平穩(wěn)，直至進(jìn)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(jìn)。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(fù)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(fù)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(lǐng)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(fù)合材料領(lǐng)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(lǐng)域中國專利申請量為138項，其自1985年開始在中國進(jìn)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(jī)纖維形成復(fù)合纖維（CN1174542A），絕熱隔音復(fù)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(fù)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(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成

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

圖6 歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域中國專利申請量態(tài)勢

圖3為歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)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(fù)合材料領(lǐng)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(fù)合材料領(lǐng)域總體申請量不大，自1964年開始涉及玻璃纖維復(fù)合材料方面的專利申請，涉足玻纖復(fù)合材料領(lǐng)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(wù)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(jī)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(fù)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(fēng)波，但該公司在玻纖復(fù)材方面的發(fā)展未受此影響，申請量反而達(dá)到該公司的頂峰，并且在此期間還收購一些玻纖復(fù)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(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成。由圖4中可以看出該公司在復(fù)合材料領(lǐng)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(lǐng)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(lǐng)域和汽車領(lǐng)域。而對于未公開具體用途的則是主要對于復(fù)合材料用的玻璃纖維組合物的改進(jìn)。圖5為歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域?qū)＠暾埣夹g(shù)構(gòu)成。由圖5可以看出，其在汽車領(lǐng)域的申請共18項，其中12項沒有公開其具體應(yīng)用的汽車部件，屬于基礎(chǔ)材料的研究，另外其中4項涉及其主要的業(yè)務(wù)領(lǐng)域汽車消音器。

歐文斯科寧玻璃纖維增強復(fù)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(fù)合材料領(lǐng)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(fù)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(jìn)行增長期，尤其是2003－2006年達(dá)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(fù)合材料以及熱固性樹脂的玻纖復(fù)合材料的申請，并且還涉及玻璃纖維復(fù)合材料的制備方法的專利申請。圖7為歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)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(lǐng)域的相對較多，在建筑領(lǐng)域也有一定的布局，并且有11項申請未記載具體的應(yīng)用領(lǐng)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(fù)合材料領(lǐng)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(lǐng)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(jìn)，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(fù)合材料領(lǐng)域，不斷開拓下游應(yīng)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(fù)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(fù)合材料領(lǐng)域的申請相比全球復(fù)合材料申請量對于較高，反映該公司對于中國玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域的重視程度，并且在中國的玻纖復(fù)合材料領(lǐng)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(fù)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(jìn)行了相應(yīng)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(dāng)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(kuò)大下游應(yīng)用的電子、航空航天、化工、基礎(chǔ)設(shè)施方面需要的玻璃纖維也需要擴(kuò)大研究，這些方面需要改善玻璃纖維的耐化學(xué)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(shè)計試驗，到生產(chǎn)、檢測，注意設(shè)計領(lǐng)域的技術(shù)建設(shè)，加強相關(guān)的基礎(chǔ)預(yù)研工作，發(fā)展或引進(jìn)設(shè)計和分析軟件，積累經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，為應(yīng)用提供堅實可靠的技術(shù)支撐。