碳纖維是一種既具有炭素材料的結(jié)構(gòu)特征，同時(shí)又有纖維形態(tài)特征的纖維新材料。它具有優(yōu)異的力學(xué)性能和耐熱性，還有低密度、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的電熱傳導(dǎo)性、低熱膨脹性、耐摩擦性、耐磨損性、X射線透射性、電磁波屏蔽性等優(yōu)良特性。其主要用途是作為復(fù)合材料的增強(qiáng)體，廣泛用于航空航天、體育用品等領(lǐng)域，尤其在航空航天領(lǐng)域，碳纖維有著舉足輕重的影響，需求量不斷增大。2004年，我國碳纖維用量為4000噸，2005年用量約5000噸，年增長率在20%以上，到2009年達(dá)到7500噸，而國內(nèi)現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)計(jì)能力為90噸/年，且由于原絲質(zhì)量、生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備等原因，實(shí)際年產(chǎn)量僅為40多噸，無論是質(zhì)量還是規(guī)模，與國外相比差距都較大。因此，從專利角度考察碳纖維技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r對于我國碳纖維領(lǐng)域的研究具有重要意義。筆者通過檢索發(fā)現(xiàn)，在歸屬國際專利分類號（IPC)D01F小類（制作人造長絲、線、纖維、鬃或袋子的化學(xué)特征；專門用于生產(chǎn)碳纖維的設(shè)備）已公開的中國專利申請中，以碳纖維為主題或與之密切相關(guān)的專利文獻(xiàn)有389篇。 copyright 123456

本文旨在通過對碳纖維專利文獻(xiàn)的檢索和分析，特別是通過對比中外申請人專利申請活動特點(diǎn)，對我國的碳纖維專利狀況進(jìn)行簡單解析，以期為致力于碳纖維技術(shù)研究的國內(nèi)企業(yè)、科研人員等提供一些有價(jià)值的信息。

本文涉及的檢索對象截至2010年7月16日。由于發(fā)明專利申請?jiān)?8個(gè)月后公開，檢索到的這些專利申請絕大多數(shù)為2009年1月前提出。在此之后提出的申請，除申請人主動提出提前公開的發(fā)明專利申請和本身授權(quán)公告較快的實(shí)用新型專利申請外，都不包括在本文的統(tǒng)計(jì)分析樣本庫內(nèi)。

現(xiàn)狀分析

1.專利申請數(shù)量分析
我國2009年以前公開的碳纖維生產(chǎn)領(lǐng)域的專利申請數(shù)量如圖1所示。


圖1 2009年以前我國碳纖維專利申請情況

從圖1中可以看出，在我國公開的碳纖維技術(shù)專利申請自2000年后基本呈穩(wěn)定增長態(tài)勢，并且在2002年、2008年出現(xiàn)較大幅度的增長。需要注意的是，2009年提出的專利申請由于多數(shù)還未公開，沒有體現(xiàn)在圖1的數(shù)據(jù)中，但從2009年已經(jīng)有如此多數(shù)量的專利申請來看，該年的實(shí)際申請量應(yīng)當(dāng)不會低于2008年。

2.專利申請技術(shù)分析
碳纖維按其原絲類型分主要分為聚丙烯腈基（PAN)碳纖維、瀝青基碳纖維、纖維素基碳纖維、酚醛基碳纖維，而纖維素基碳纖維又主要包括粘膠基和木質(zhì)素基。目前市場上應(yīng)用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維，用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。從389件碳纖維專利申請的分布看，涉及原絲類型的共131件，以涉及聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)技術(shù)最多，為83件，其次為瀝青基，這也與現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展相符合（見圖2）。

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圖2 不同原絲類型碳纖維的專利申請數(shù)量對比圖

就生產(chǎn)能力而言，聚丙烯腈基碳纖維全球產(chǎn)能達(dá)21910噸/年以上，高于瀝青基和纖維素基纖維，近年來更生產(chǎn)出高強(qiáng)度高模量的PAN基碳纖維，由于PAN基碳纖維在強(qiáng)度上要優(yōu)于瀝青基、粘膠基碳纖維，其在全世界的碳纖維生產(chǎn)中占有90%的比例，具有絕對優(yōu)勢。就發(fā)展速度而言，瀝青基碳纖維的發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于PAN基碳纖維，1998年其產(chǎn)能僅為2350噸/年，約占世界碳纖維總產(chǎn)量的7%。瀝青基碳纖維原料豐富、炭化率高，瀝青價(jià)格又遠(yuǎn)低于PAN，按理說成本應(yīng)當(dāng)?shù)陀赑AN基碳纖維，但由于制備高性能瀝青基碳纖維必須使瀝青原料轉(zhuǎn)化為中間相瀝青，過程繁復(fù)，且不易生產(chǎn)出超高強(qiáng)度的產(chǎn)品，同時(shí)抗壓強(qiáng)度也較低，應(yīng)用受到限制，發(fā)展速度也較緩慢，因此價(jià)格反而高于PAN基碳纖維。但如果改進(jìn)了中間相瀝青的生產(chǎn)工藝，使其性能、質(zhì)量不斷提高，成本下降，瀝青基碳纖維必然會有良好發(fā)展前景。 123,123

3.專利申請人分析
就技術(shù)而言，國外碳纖維的生產(chǎn)技術(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于國內(nèi)，然而令人驚訝的是，如圖3所示，在389件碳纖維專利申請中，竟然有高達(dá)300件為國內(nèi)申請人提出，占申請量的77%，僅89件為外國申請人提出，而在這89件中又以日本和美國占據(jù)大多數(shù)。筆者認(rèn)為，這一現(xiàn)象的出現(xiàn)與國外企業(yè)對于技術(shù)的嚴(yán)格保密有很大關(guān)系。我國專利法要求專利申請充分公開，以所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為準(zhǔn)，外國企業(yè)可能擔(dān)心過多的國內(nèi)申請會導(dǎo)致關(guān)鍵技術(shù)的外泄，因此，對于在華申請有所保留，這也提醒了國內(nèi)研究者需更多關(guān)注國外該領(lǐng)域相關(guān)報(bào)道，同時(shí)加強(qiáng)自主研發(fā)。


圖3 碳纖維國內(nèi)外專利申請分布情況

從申請人類型看，該領(lǐng)域國內(nèi)申請人位居前三位的是研究機(jī)構(gòu)和高等院校，其中以中國科學(xué)院數(shù)量最多（見表1）。



從此也可以看出，我國碳纖維發(fā)展更多的還是停留在研究階段，企業(yè)并沒有能夠很好地參與其中，這也與我國企業(yè)研發(fā)能力相對較弱有關(guān)。
與之相反的是，國外申請人中位于前三位的均為日本企業(yè)，大型纖維、化工企業(yè)是碳纖維研究進(jìn)展的主導(dǎo)力量。目前，在碳纖維領(lǐng)域，日本企業(yè)占有市場份額最大，關(guān)鍵技術(shù)主要掌握在東麗公司、東邦Tenax集團(tuán)和三菱人造絲集團(tuán)手中，其他碳纖維企業(yè)多處于成長階段，生產(chǎn)工藝正在摸索中不斷完善。從專利申請數(shù)量上看，以昭和電工株式會社最多（Showa Denko）（見表2）。



昭和電工株式會社是世界著名的綜合性企業(yè)集團(tuán)，產(chǎn)品涉及石油、化學(xué)、無機(jī)、鋁金屬、電子信息等多個(gè)領(lǐng)域。自1939年公司成立至今，在全球已擁有139家關(guān)聯(lián)公司，1萬多名雇員，僅2010年第一季度的銷售額就達(dá)到1877億日元。碳纖維生產(chǎn)只是其眾多產(chǎn)業(yè)之一。

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從國內(nèi)外碳纖維專利申請技術(shù)領(lǐng)域看，中國科學(xué)院的相關(guān)申請最多的是涉及PAN基碳纖維，共12件；其次是氣相生長法生產(chǎn)碳纖維，共9件；剩余申請則是關(guān)于表面處理碳纖維、碳纖維的生產(chǎn)設(shè)備等。與此相似的是，昭和電工、三菱麗陽和帝人株式會社的相關(guān)申請最多的是涉及氣相生長法生產(chǎn)碳纖維，共12件；其次是PAN基碳纖維，共6件。從上述申請方向看，無論國內(nèi)還是國外，氣相生長法生產(chǎn)碳纖維都是目前碳纖維生產(chǎn)的主要發(fā)展方向，而原料則多以聚丙烯腈基為主。

建議

目前，在碳纖維技術(shù)領(lǐng)域，我國申請人在專利申請數(shù)量上雖然超過國外申請人，對自己的研究成果進(jìn)行了一定的專利保護(hù)，但還應(yīng)當(dāng)繼續(xù)努力，以構(gòu)建穩(wěn)固的專利技術(shù)體系，并不斷針對各項(xiàng)改性提出新的專利申請。然而，從專利申請質(zhì)量上看，該領(lǐng)域國內(nèi)專利申請的技術(shù)含量要略低于國外同行，因此在堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新的同時(shí)，必須虛心向國外同行學(xué)習(xí)。

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另外，國內(nèi)申請人還應(yīng)積極進(jìn)行海外專利布局。我國是紡織品生產(chǎn)大國，目前我國申請人基本上都只在國內(nèi)提交專利申請，但隨著我國經(jīng)濟(jì)增長方式的轉(zhuǎn)變和勞動力成本的提高，以及技術(shù)水平的提高，可以預(yù)見，會有相當(dāng)一部分企業(yè)逐步走向國際市場。因此，在知識產(chǎn)權(quán)方面我們必須“未雨綢繆”，針對目標(biāo)國家進(jìn)行專利申請，在國際范圍內(nèi)提高自己的專利運(yùn)用能力，制定合適的專利保護(hù)策略，在國際市場中獲取更大的生存和發(fā)展空間。


來源：中國知識產(chǎn)權(quán)報(bào)