全国服务热线:

15152745294

碳纤维企业专利技术壁垒及布局策略分析

2020-04-22 15:11:42 admin 27

碳纤维是一种以聚丙烯腈(PAN)、沥青、粘胶纤维等为原料,经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得含碳量在90%以上的高强度高模量纤维,具有低密度、膨胀系数小、耐高温、抗摩擦、导电、导热、减震及耐腐蚀等特性。目前,全球碳纤维工业化产品以PAN基碳纤维为代表,其力学性能最高,应用领域最广泛。数据显示,在全球使用的高强型和超高强型碳纤维中,约75%为PAN基碳纤维,技术主要集中在日本的东丽株式会社、帝人株式会社、三菱丽阳株式会社,美国的卓尔泰克公司、氰特工业公司和赫氏公司等手中,其中日本3家公司约占全球市场份额的80%。 国内碳纤维产业正处于产业整合阶段,现已建立起国产PAN基碳纤维技术体系,解决国产化“有无”问题,初步打破国际封锁,并具备了通用型T300和T700级碳纤维的工业化生产能力。随着国内碳纤维市场需求的逐步增长,其工业化规模也在不断扩大,但是,由于我国碳纤维生产企业缺乏具有自主知识产权的核心产业化技术,有可能会出现对国外在华专利技术的侵权现象。因此,对碳纤维领域的国外在华专利技术进行深入分析,准确掌握国外企业在华专利技术壁垒,并进行风险预警,为我国碳纤维企业提供知识产权方面的保障显得尤为重要。
1.国外碳纤维企业在华专利分析 本文主要围绕PAN基碳纤维技术领域的国外企业在华专利展开检索,从专利申请趋势、技术来源国、专利法律状态、专利技术布局和专利申请人等方面进行专利分析,找出国外碳纤维企业在华专利的技术壁垒,并对我国相关企业提出应对措施与建议。本次专利检索时间截止到2020年3月8日,共检索出相关专利604件,其中发明专利596件,实用新型专利仅有8件。 

专利申请呈增长趋势 

国外碳纤维企业在华专利的申请趋势与技术来源国情况如图1所示。从专利申请趋势看,国外在华专利最早出现于1989年,是由德国BASF公司提交的技术保护主题为“具均匀内结构的熔纺丙烯腈系纤维制造方法”的专利。2002年之前,每年的专利申请量较少,维持在5件左右;2003年之后专利申请量不断增加,并在2013年达到峰值69件。整体上看,国外碳纤维企业在华专利申请呈现增长趋势,这说明国外申请人对中国市场的重视程度越来越高。

 
 从技术来源国情况看,国外在华专利主要来自日本、美国、韩国和德国等国家,其中:日本的在华专利申请最早始于1992年,自1996年之后持续提交专利申请,到目前为止共计申请与PAN基碳纤维相关的专利406件,占在华专利申请总量的67.2%;美国、韩国和德国在华专利总量分别为85件(14.1%)、40件(6.6%)和29件(4.8%)。由此可见,日本在PAN基碳纤维领域具有较强的技术研发实力,在华专利布局申请具有显著优势,值得国内企业重点关注。
专利技术市场价值高 


 国外企业在华专利的当前法律状态统计情况如图2所示,数据显示:有58.4%的专利目前处于授权有效状态,其中发明授权专利348件,实用新型专利仅有5件;有14.7%的专利已经失效,其中因未缴年费和撤回而失效的专利最多;此外,还有26.8%的发明专利申请处于实质审查状态,且绝大多数专利为2016年以后提交,这也表明国外企业对中国市场的重视。 
 进一步对有效专利的维持年限进行分析发现,国外企业在华专利维持年限梯度分明:专利维持年限在6~9年的最多,共计167件,占有效专利总量的47.3%;其次为专利维持年限在1~5年的专利,共计64件;维持年限在10~12年、13~15年以及16年以上的专利分别为41件、42件和39件(如图3所示)。专利权维持有效的时间越长,表明其创造经济效益的时间越长,市场价值越高。国外企业在华专利维持10年以上的专利占有效专利总量的34.6%,从侧面反映出专利技术的市场价值高,以及国外申请人对中国市场极为重视。 产品类专利技术壁垒较高 PAN基碳纤维一般以丙烯腈和其他单体为原料,经过聚合、纺丝、氧化、碳化等一系列工艺处理后获得高强度高模量碳纤维。在PAN碳纤维制备过程中,涉及到丙烯腈类聚合物、PAN原丝和预氧丝等主要中间产物,以及聚合釜、纺丝组件(喷丝、拉伸等装置)、氧化炉和碳化炉等设备。PAN基碳纤维再经过石墨化、表面处理和深加工进一步获得石墨化碳纤维、上浆碳纤维等碳纤维衍生物产品。碳纤维及其衍生物被广泛用作复合材料、导电材料、强化材料、耐磨材料、耐热材料等。通过分析法律状态处于授权有效和实质审查中的国外申请人在华专利(共计515件),梳理国外申请人在华专利技术布局情况,找出PAN基碳纤维领域国外企业在华专利的技术壁垒,具体专利涵盖PAN基碳纤维相关工艺、产品、设备以及应用等4个技术类别,专利布局数量分别为240件、181件、48件和276件(分布情况如图4所示)。

 
 在工艺方面,国外申请人在华专利保护的技术主题主要涉及碳化、纺丝、碳纤维深加工等工艺环节,这主要是因为碳化和纺丝是关系到碳纤维产品性能的关键工艺环节,而包括碳纤维上浆处理、表面处理在内的碳纤维深加工则是改善碳纤维表面特性、增加碳纤维界面结合强度、提高碳纤维应用范围的必要手段;涉及工艺步骤的相关专利,技术规避的可操作性比较强,此部分技术内容的技术壁垒相对较低,发生专利侵权的可能性相对较小。 在产品方面,专利保护的技术主题主要涉及到碳纤维衍生物、碳纤维和原丝,保护范围主要涉及到产品的性能参数,例如,日本企业碳纤维专利产品涉及到模量、硅含量、结晶性的径向分布、含碳量、氮的径向分布、孔隙率、密度、孔隙尺寸、皮芯结构、拉伸强度、拉抗强度、伸长率、纤度、单丝数、单丝直径、丝束宽度、比热容、热导率、电阻率等众多指标参数中的一种或几种,这反映了日本企业产品专利布局的全面性,值得国内企业借鉴学习;此部分技术内容的技术壁垒相对较高,并且产品类专利侵权发生时取证容易,因此国内企业应当重点关注此类授权专利。 在设备方面,专利保护的技术主题主要涉及到纺丝组件,具体包括喷丝、拉伸、蒸汽处理等装置;由于国内PAN基碳纤维生产企业所用生产设备多为外部购买或自主改造设计,因此碳纤维生产企业直接侵权风险相对较小。 在应用方面,专利保护的技术主题主要涉及PAN基碳纤维作为强化材料、导电材料、复合材料的应用,虽然PAN基碳纤维的下游应用领域广泛,可选择的创新点较多,但是对于国内相关企业来说,在进行碳纤维材料终端应用时仍需要重点防范与专利技术特征相似的有效专利。
日本企业数量占据显著优势

 
 国外企业在华PAN基碳纤维技术专利申请人排名前10位的包括:日本的三菱丽阳株式会社、东丽株式会社、帝人株式会社、松本油脂株式会社、吴羽公司,美国的霍尼韦尔国际公司、陶氏环球技术有限责任公司和赛格工业公司,德国的SGL股份公司,以及韩国的LG集团。其中,日本三菱的专利申请量最大,为153件,与其他申请人相比在申请量和有效专利持有量上占据绝对优势,这与其一直关注PAN基碳纤维技术的研发,并十分重视中国的专利布局有着密切关系。而东丽株式会社历来重视对技术的专利化和专利布局,加之其在碳纤维领域的传统优势,也使其专利申请量达到了较高的水平。帝人株式会社的专利申请量较高的原因,一方面是其兼并东邦人造丝株式会社导致碳纤维技术研发实力大增;另一方面源于其与高校的协同创新,例如在PAN基碳纤维复合材料技术创新方面与国立大学法人东京大学、国立大学法人名古屋大学开展合作。 整体上看,国外企业在华专利布局中,日本企业在华专利数量占据绝对的优势,且主要涉及PAN基碳纤维生产过程中的关键产品和工艺,因此,国内企业自主开发新技术并进行专利申请时,需要注意防范技术特征相似的有效专利。
2.国内碳纤维企业的应对措施与建议 

通过对PAN基碳纤维国外企业在华专利申请布局情况的全面、多角度分析,国内企业发展PAN基碳纤维的专利壁垒和风险已经清晰,面对国外巨头的专利围堵,国内碳纤维企业可以从以下几个方面着手。 

提高专利信息的综合运用 

建立碳纤维领域专利定期跟踪预警机制,并对跟踪获取的专利文献进行综合运用。通过专利文献的定性或定量分析,发现国外竞争对手的技术研发趋势,专利布局情况,特别是在华专利布局的技术热点、空白点、薄弱点,并根据分析结果绘制专利地图,为企业技术创新、专利布局提供参考依据。 此外,还可以根据专利文献的不同法律状态采取不同的应用方式:对于已经失效的专利,在确定没有相关专利组合对失效专利所保护的技术主题进行保护的情况下,可以考虑依据失效专利记载的技术信息进行全面实施;对于处于公开或实质审查状态的发明申请,可以考虑通过向国家知识产权局专利审查部门提交公众意见,阻止该专利申请文件的授权;对于处于授权有效状态的专利,可以进行必要的侵权风险分析,对于侵权风险程度较高的专利可以考虑进行规避设计或者提起专利无效宣告程序。
加强自主创新和协同创新

 国内企业受制于国外企业专利壁垒的主要原因在于缺乏自主知识产权和技术创新。建立以企业为中心的自主技术创新体系,提高科技创新能力,加速知识产业化,是国内企业增强竞争力的必由之路。企业的创新方式可以包括: 

(1)通过开展企业专利微导航,确定技术研究方向,开发先进的技术,获取自主知识产权,并迅速制定相关的技术和产品标准,在标准的引导下延伸发展,构建完善知识产权保护体系。 

(2)围绕日本三菱丽阳株式会社、东丽株式会社等国外巨头的专利技术有针对性的进行规避设计,例如,对于工艺类专利,可以采取改变工艺步骤次序、简化工艺步骤等规避手段;对于设备类专利,可以采取零部件的实质性改变、零部件组装方式的改变、设备的控制方式的改变等方式;对于产品和工艺参数类专利,保证创新产品或工艺设计的相关参数不落入授权专利权利要求保护范围内。 

(3)选择合适的高校科研院所,开展产学研用协同创新;在协同创新模式方面,可以充分借鉴富士康与清华大学的技术合作模式,与高校科研机构共同成立研究中心,整合高校科研机构的人才和创新资源、企业的产业化经验,降低研发成本,加快从基础研究到产业应用的过程,在创新成果保护中可采取共同申请专利的方式。

 建立碳纤维专利技术联盟 

建立碳纤维专利技术联盟,联盟成员涉及碳纤维产业链各个环节,可以包括从事碳纤维相关产品制造企业、相关生产设备制造企业、碳纤维及其复合材料的终端用户等,以及高校、科研机构。建立专利技术联盟可以将不同企业间离散的专利资源整合为一体,增强企业拥有的核心专利的数量,有助于发挥集合优势,实现风险共担、利益共享,有利于打破国外技术封锁。同时,联盟成员的专利不仅可以对内交叉许可,促进专利资源的流动、转化和应用,还可以通过构建高价值专利组合,将企业相关技术提升为产业技术标准,甚至国际标准,增强企业在国际产业标准中的话语权。 

制定专利诉讼应急预案 

国内从事碳纤维生产或销售的企业可以定期搜集整理重点竞争对手专利纠纷及诉讼案例,重点风险区域相关法律制度、专利环境报告;提前制定专利风险防范及应急管理预案,一旦有危机发生,企业可以依照该预案进行沉着处理。在面对他人发出的律师函或者提起的侵权诉讼时,尤其是针对一些国外巨头的律师函或者提起的侵权诉讼,更应该冷静对待。面临危机,企业应当及时组织法务人员、技术人员和专利工作人员组成侵权应急工作小组,认真进行侵权应急分析,提出切实可行的应对措施,不能因为应对不当,给对方留下可乘之机,给企业带来经济损失。