葉 坤

國(guó)家知識(shí)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(guó)家知識(shí)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(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)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?qǐng)趨勢(shì)、專利技術(shù)構(gòu)成進(jìn)行分析，通過對(duì)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(qiáng)熱固性塑料用玻璃纖維增強(qiáng)材料、增強(qiáng)熱塑性玻璃纖維增強(qiáng)材料、增強(qiáng)瀝青用玻璃纖維增強(qiáng)材料及玻璃纖維紡織材料。近年玻璃纖維熱塑性增強(qiáng)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(guó)歐文斯科寧、PPG和法國(guó)圣戈班占據(jù)全球玻璃纖維市場(chǎng)60%以上的份額。玻璃纖維行業(yè)保持集中度較高的競(jìng)爭(zhēng)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(guó)際上玻璃纖維行業(yè)的國(guó)際知名企業(yè)主要有：美國(guó)歐文斯－科寧公司，美國(guó)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(guó)國(guó)內(nèi)的知名企業(yè)有中國(guó)玻纖股份有限公司（巨石集團(tuán)），云天化集團(tuán)（重慶國(guó)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(qiáng)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(gòu)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(qǐng)布局特點(diǎn)，為中國(guó)企業(yè)發(fā)展提供借鑒。

主要研究?jī)?nèi)容

鑒于發(fā)明專利有效期一般為20年，本文利用國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，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(qǐng)態(tài)勢(shì)、技術(shù)構(gòu)成、重點(diǎn)專利。

1.歐文斯科寧玻璃纖維全球?qū)＠暾?qǐng)態(tài)勢(shì)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(qǐng)共1189項(xiàng)（按照優(yōu)先權(quán)統(tǒng)計(jì)，具有同一優(yōu)先權(quán)的同族專利認(rèn)為屬于同一項(xiàng)專利）。

圖1為歐文斯科寧公司發(fā)明專利申請(qǐng)全球態(tài)勢(shì)。該公司的專利申請(qǐng)經(jīng)歷幾個(gè)重大階段，在上世紀(jì)60年代以前，申請(qǐng)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(qǐng)（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(qǐng)呈現(xiàn)井噴式的發(fā)展，在此期間專利申請(qǐng)涉及玻纖復(fù)合材料尤其是玻璃纖維增強(qiáng)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(rùn)玻璃纖維、涂覆玻璃纖維相關(guān)方向的專利申請(qǐng)；自上世紀(jì)80年代以后專利申請(qǐng)趨于平穩(wěn)，直至進(jìn)入1995年以后，申請(qǐng)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(qǐng)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(qǐng)趨于穩(wěn)定，但對(duì)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(qiáng)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(qiáng)熱固性樹脂的組合物；US2010160139A1，用于高強(qiáng)玻璃纖維的組合物；US2004065457，具有高模量纖維的柔性增強(qiáng)元件；US2005082721A1，用作增強(qiáng)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?qǐng)態(tài)勢(shì)

圖2 歐文斯科寧玻璃纖維中國(guó)專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)

圖3 歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量態(tài)勢(shì)

歐文斯科寧玻璃纖維中國(guó)專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)

圖2為歐文斯科寧玻璃纖維中國(guó)專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)。歐文斯科寧公司玻璃纖維領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)量為138項(xiàng)，其自1985年開始在中國(guó)進(jìn)行專利布局，期間申請(qǐng)量總體變化不大，只是在1994－1998以及2004年以后申請(qǐng)量有一定的增加，在基本處于各位數(shù)的申請(qǐng)，其在中國(guó)的專利申請(qǐng)主要涉及以下幾個(gè)方面：玻纖浸潤(rùn)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(qǐng)了3件涉及剛性熱塑性聚合物泡沫組合物，在2011年申請(qǐng)了5件涉及高強(qiáng)度高模量的玻璃組合物的申請(qǐng)，在2012年申請(qǐng)量?jī)杉P(guān)于上漿組合物的專利申請(qǐng)，可見這幾方面是其在中國(guó)市場(chǎng)主要布局方向。反映出高強(qiáng)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(diǎn)和重點(diǎn)方面之一。

歐文斯科寧玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料全球?qū)＠暾?qǐng)態(tài)勢(shì)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?qǐng)技術(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?qǐng)技術(shù)構(gòu)成

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

圖3為歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域全球?qū)＠暾?qǐng)量態(tài)勢(shì)。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(qǐng)專利95項(xiàng)。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(qǐng)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(qǐng)，涉足玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域較早，然而其后2000年前申請(qǐng)量不大，這與該公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)為玻璃纖維有關(guān)，但其中1972－1974年是第一個(gè)小高峰，這期間由于國(guó)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(duì)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(qǐng)量相對(duì)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(qǐng)量反而達(dá)到該公司的頂峰，并且在此期間還收購(gòu)一些玻纖復(fù)合材料企業(yè)，提升技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。

圖4為歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)技術(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(qǐng)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(duì)于未公開具體用途的則是主要對(duì)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?qǐng)技術(shù)構(gòu)成。由圖5可以看出，其在汽車領(lǐng)域的申請(qǐng)共18項(xiàng)，其中12項(xiàng)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(xiàng)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(qiáng)復(fù)合材料中國(guó)專利申請(qǐng)態(tài)勢(shì)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(guó)專利申請(qǐng)量態(tài)勢(shì)歐文斯科寧中國(guó)專利申請(qǐng)涉及玻纖復(fù)合材料方面的共計(jì)33項(xiàng)。歐文斯科寧在中國(guó)的專利申請(qǐng)?jiān)?000年以前只有零星布局，而在2001年左右開始進(jìn)行增長(zhǎng)期，尤其是2003－2006年達(dá)到頂峰。通過對(duì)其在2003－2006年在中國(guó)的專利申請(qǐng)分析發(fā)現(xiàn)，此間，其集中申請(qǐng)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(qǐng)，并且還涉及玻璃纖維復(fù)合材料的制備方法的專利申請(qǐng)。圖7為歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)技術(shù)構(gòu)成。由圖7可以看出，歐文斯科寧公司在中國(guó)的專利申請(qǐng)中涉及汽車領(lǐng)域的相對(duì)較多，在建筑領(lǐng)域也有一定的布局，并且有11項(xiàng)申請(qǐng)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(diǎn)專利申請(qǐng)

圖7 歐文斯科寧玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域中國(guó)專利申請(qǐng)技術(shù)構(gòu)成

歐文斯科寧公司重點(diǎn)專利申請(qǐng)分布

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

結(jié)語(yǔ)

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(diǎn)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(duì)于生產(chǎn)高模量、高強(qiáng)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(shí)也形成完整的專利布局。

（2）中國(guó)專利申請(qǐng)量總體不大，并且在玻纖復(fù)合材料方面專利申請(qǐng)有效量低

該公司中國(guó)申請(qǐng)量相比全球申請(qǐng)量偏低，但在玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域的申請(qǐng)相比全球復(fù)合材料申請(qǐng)量對(duì)于較高，反映該公司對(duì)于中國(guó)玻纖復(fù)合材料領(lǐng)域的重視程度，并且在中國(guó)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(diǎn)和中國(guó)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?qǐng)的重點(diǎn)，同時(shí)在中國(guó)也進(jìn)行了相應(yīng)的專利布局，尤其是針對(duì)高強(qiáng)度、高模量玻璃纖維申請(qǐng)量相當(dāng)數(shù)量的專利。

2.相關(guān)建議：

國(guó)內(nèi)目前對(duì)于高性能玻璃纖維研究不多，建議跟蹤國(guó)外技術(shù)，對(duì)于高模量、高強(qiáng)度方面的研究需要重視，并且對(duì)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(shí)驗(yàn)室或與科研院所合作，從設(shè)計(jì)試驗(yàn)，到生產(chǎn)、檢測(cè)，注意設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)建設(shè)，加強(qiáng)相關(guān)的基礎(chǔ)預(yù)研工作，發(fā)展或引進(jìn)設(shè)計(jì)和分析軟件，積累經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，為應(yīng)用提供堅(jiān)實(shí)可靠的技術(shù)支撐。