碳纖維企業專利技術壁壘的探討與防范

對碳纖維領域的國外在華專利技術進行深入分析并進行風險預警尤為重要

碳纖維是一種以聚丙烯腈(PAN)、瀝青、粘膠纖維等為原料，經預氧化、碳化、石墨化工藝而制得含碳量在90%以上的高強度高模量纖維，具有低密度、膨脹系數小、耐高溫、抗摩擦、導電、導熱、減震及耐腐蝕等特性。目前，全球碳纖維工業化產品以PAN 基碳纖維為代表，其力學性能最高，應用領域最廣泛。數據顯示，在全球使用的高強型和超高強型碳纖維中，約75%為PAN 基碳纖維，技術主要集中在日本的東麗株式會社、帝人株式會社、三菱麗陽株式會社，美國的卓爾泰克公司、氰特工業公司和赫氏公司等手中，其中日本3 家公司約占全球市場份額的80%。

國內碳纖維產業正處于產業整合階段，現已建立起國產PAN 基碳纖維技術體系，解決國產化“有無”問題，初步打破國際封鎖，并具備了通用型T300 和T700 級碳纖維的工業化生產能力。隨著國內碳纖維市場需求的逐步增長，其工業化規模也在不斷擴大，但是，由于我國碳纖維生產企業缺乏具有自主知識產權的核心產業化技術，有可能會出現對國外在華專利技術的侵權現象。因此，對碳纖維領域的國外在華專利技術進行深入分析，準確掌握國外企業在華專利技術壁壘，并進行風險預警，為我國碳纖維企業提供知識產權方面的保障顯得尤為重要。

1 國外碳纖維企業在華專利分析

本文主要圍繞PAN 基碳纖維技術領域的國外企業在華專利展開檢索，從專利申請趨勢、技術來源國、專利法律狀態、專利技術布局和專利申請人等方面進行專利分析，找出國外碳纖維企業在華專利的技術壁壘，并對我國相關企業提出應對措施與建議。本次專利檢索時間截止到2020年3月8日，共檢索出相關專利604 件，其中發明專利596件，實用新型專利僅有8 件。

專利申請呈增長趨勢

國外碳纖維企業在華專利的申請趨勢與技術來源國情況如圖1所示。從專利申請趨勢看，國外在華專利最早出現于1989年，是由德國BASF 公司提交的技術保護主題為“具均勻內結構的熔紡丙烯腈系纖維制造方法”的專利。2002年之前，每年的專利申請量較少，維持在5 件左右；2003年之后專利申請量不斷增加，并在2013年達到峰值69 件。整體上看，國外碳纖維企業在華專利申請呈現增長趨勢，這說明國外申請人對中國市場的重視程度越來越高。

圖1 國外碳纖維企業在華專利申請趨勢與技術來源國情況

從技術來源國情況看，國外在華專利主要來自日本、美國、韓國和德國等國家，其中：日本的在華專利申請最早始于1992年，自1996年之后持續提交專利申請，到目前為止共計申請與PAN基碳纖維相關的專利406 件，占在華專利申請總量的67.2%；美國、韓國和德國在華專利總量分別為85 件（14.1%）、40 件（6.6%）和29 件（4.8%）。由此可見，日本在PAN 基碳纖維領域具有較強的技術研發實力，在華專利布局申請具有顯著優勢，值得國內企業重點關注。

專利技術市場價值高

國外企業在華專利的當前法律狀態統計情況如圖2所示，數據顯示：有58.4%的專利目前處于授權有效狀態，其中發明授權專利348 件，實用新型專利僅有5 件；有14.7%的專利已經失效，其中因未繳年費和撤回而失效的專利最多；此外，還有26.8%的發明專利申請處于實質審查狀態，且絕大多數專利為2016年以后提交，這也表明國外企業對中國市場的重視。

進一步對有效專利的維持年限進行分析發現，國外企業在華專利維持年限梯度分明：專利維持年限在6～9年的最多，共計167 件，占有效專利總量的47.3%；其次為專利維持年限在1～5年的專利，共計64 件；維持年限在10～12年、13～15年以及16年以 上的專利分別為41 件、42 件和39 件（如圖3所示）。專利權維持有效的時間越長，表明其創造經濟效益的時間越長，市場價值越高。國外企業在華專利維持10年以上的專利占有效專利總量的34.6%，從側面反映出專利技術的市場價值高，以及國外申請人對中國市場極為重視。

產品類專利技術壁壘較高

PAN 基碳纖維一般以丙烯腈和其他單體為原料，經過聚合、紡絲、氧化、碳化等一系列工藝處理后獲得高強度高模量碳纖維。在PAN 碳纖維制備過程中，涉及到丙烯腈類聚合物、PAN 原絲和預氧絲等主要中間產物，以及聚合釜、紡絲組件（噴絲、拉伸等裝置）、氧化爐和碳化爐等設備。PAN 基碳纖維再經過石墨化、表面處理和深加工進一步獲得石墨化碳纖維、上漿碳纖維等碳纖維衍生物產品。碳纖維及其衍生物被廣泛用作復合材料、導電材料、強化材料、耐磨材料、耐熱材料等。通過分析法律狀態處于授權有效和實質審查中的國外申請人在華專利（共計515 件），梳理國外申請人在華專利技術布局情況，找出PAN 基碳纖維領域國外企業在華專利的技術壁壘，具體專利涵蓋PAN 基碳纖維相關工藝、產品、設備以及應用等4 個技術類別，專利布局數量分別為240件、181件、48件和276件。

圖2 國外碳纖維企業在華專利法律狀態

圖3 有效專利維持年限分布

在工藝方面，國外申請人在華專利保護的技術主題主要涉及碳化、紡絲、碳纖維深加工等工藝環節，這主要是因為碳化和紡絲是關系到碳纖維產品性能的關鍵工藝環節，而包括碳纖維上漿處理、表面處理在內的碳纖維深加工則是改善碳纖維表面特性、增加碳纖維界面結合強度、提高碳纖維應用范圍的必要手段；涉及工藝步驟的相關專利，技術規避的可操作性比較強，此部分技術內容的技術壁壘相對較低，發生專利侵權的可能性相對較小。

在產品方面，專利保護的技術主題主要涉及到碳纖維衍生物、碳纖維和原絲，保護范圍主要涉及到產品的性能參數，例如，日本企業碳纖維專利產品涉及到模量、硅含量、結晶性的徑向分布、含碳量、氮的徑向分布、孔隙率、密度、孔隙尺寸、皮芯結構、拉伸強度、拉抗強度、伸長率、纖度、單絲數、單絲直徑、絲束寬度、比熱容、熱導率、電阻率等眾多指標參數中的一種或幾種，這反映了日本企業產品專利布局的全面性，值得國內企業借鑒學習；此部分技術內容的技術壁壘相對較高，并且產品類專利侵權發生時取證容易，因此國內企業應當重點關注此類授權專利（分布情況如圖4所示）。

圖4 專利技術分布情況（單位：件）

圖5 國外申請人在華專利排名情況（單位：件）

在設備方面，專利保護的技術主題主要涉及到紡絲組件，具體包括噴絲、拉伸、蒸汽處理等裝置；由于國內PAN 基碳纖維生產企業所用生產設備多為外部購買或自主改造設計，因此碳纖維生產企業直接侵權風險相對較小。

在應用方面，專利保護的技術主題主要涉及PAN 基碳纖維作為強化材料、導電材料、復合材料的應用，雖然PAN 基碳纖維的下游應用領域廣泛，可選擇的創新點較多，但是對于國內相關企業來說，在進行碳纖維材料終端應用時仍需要重點防范與專利技術特征相似的有效專利。

日本企業數量占據顯著優勢

國外企業在華PAN 基碳纖維技術專利申請人排名前10 位的包括：日本的三菱麗陽株式會社、東麗株式會社、帝人株式會社、松本油脂株式會社、吳羽公司，美國的霍尼韋爾國際公司、陶氏環球技術有限責任公司和賽格工業公司，德國的SGL 股份公司，以及韓國的LG 集團。其中，日本三菱的專利申請量最大，為153 件，與其他申請人相比在申請量和有效專利持有量上占據絕對優勢，這與其一直關注PAN 基碳纖維技術的研發，并十分重視中國的專利布局有著密切關系。而東麗株式會社歷來重視對技術的專利化和專利布局，加之其在碳纖維領域的傳統優勢，也使其專利申請量達到了較高的水平。帝人株式會社的專利申請量較高的原因，一方面是其兼并東邦人造絲株式會社導致碳纖維技術研發實力大增；另一方面源于其與高校的協同創新，例如在PAN 基碳纖維復合材料技術創新方面與國立大學法人東京大學、國立大學法人名古屋大學開展合作。

整體上看，國外企業在華專利布局中，日本企業在華專利數量占據絕對的優勢，且主要涉及PAN 基碳纖維生產過程中的關鍵產品和工藝，因此，國內企業自主開發新技術并進行專利申請時，需要注意防范技術特征相似的有效專利。

2 國內碳纖維企業的應對措施與建議

通過對PAN 基碳纖維國外企業在華專利申請布局情況的全面、多角度分析，國內企業發展PAN 基碳纖維的專利壁壘和風險已經清晰，面對國外巨頭的專利圍堵，國內碳纖維企業可以從以下幾個方面著手。

通過開展企業專利微導航，確定技術研究方向，開發先進的技術，在標準的引導下延伸發展，構建完善知識產權保護體系

提高專利信息的綜合運用

建立碳纖維領域專利定期跟蹤預警機制，并對跟蹤獲取的專利文獻進行綜合運用。通過專利文獻的定性或定量分析，發現國外競爭對手的技術研發趨勢，專利布局情況，特別是在華專利布局的技術熱點、空白點、薄弱點，并根據分析結果繪制專利地圖，為企業技術創新、專利布局提供參考依據。

此外，還可以根據專利文獻的不同法律狀態采取不同的應用方式：對于已經失效的專利，在確定沒有相關專利組合對失效專利所保護的技術主題進行保護的情況下，可以考慮依據失效專利記載的技術信息進行全面實施；對于處于公開或實質審查狀態的發明申請，可以考慮通過向國家知識產權局專利審查部門提交公眾意見，阻止該專利申請文件的授權；對于處于授權有效狀態的專利，可以進行必要的侵權風險分析，對于侵權風險程度較高的專利可以考慮進行規避設計或者提起專利無效宣告程序。

加強自主創新和協同創新

國內企業受制于國外企業專利壁壘的主要原因在于缺乏自主知識產權和技術創新。建立以企業為中心的自主技術創新體系，提高科技創新能力，加速知識產業化，是國內企業增強競爭力的必由之路。企業的創新方式可以包括：

（1）通過開展企業專利微導航，確定技術研究方向，開發先進的技術，獲取自主知識產權，并迅速制定相關的技術和產品標準，在標準的引導下延伸發展，構建完善知識產權保護體系。

（2）圍繞日本三菱麗陽株式會社、東麗株式會社等國外巨頭的專利技術有針對性的進行規避設計，例如，對于工藝類專利，可以采取改變工藝步驟次序、簡化工藝步驟等規避手段；對于設備類專利，可以采取零部件的實質性改變、零部件組裝方式的改變、設備的控制方式的改變等方式；對于產品和工藝參數類專利，保證創新產品或工藝設計的相關參數不落入授權專利權利要求保護范圍內。

（3）選擇合適的高?？蒲性核?，開展產學研用協同創新；在協同創新模式方面，可以充分借鑒富士康與清華大學的技術合作模式，與高?？蒲袡C構共同成立研究中心，整合高?？蒲袡C構的人才和創新資源、企業的產業化經驗，降低研發成本，加快從基礎研究到產業應用的過程，在創新成果保護中可采取共同申請專利的方式。

建立碳纖維專利技術聯盟

建立碳纖維專利技術聯盟，聯盟成員涉及碳纖維產業鏈各個環節，可以包括從事碳纖維相關產品制造企業、相關生產設備制造企業、碳纖維及其復合材料的終端用戶等，以及高校、科研機構。建立專利技術聯盟可以將不同企業間離散的專利資源整合為一體，增強企業擁有的核心專利的數量，有助于發揮集合優勢，實現風險共擔、利益共享，有利于打破國外技術封鎖。同時，聯盟成員的專利不僅可以對內交叉許可，促進專利資源的流動、轉化和應用，還可以通過構建高價值專利組合，將企業相關技術提升為產業技術標準，甚至國際標準，增強企業在國際產業標準中的話語權。

制定專利訴訟應急預案

國內從事碳纖維生產或銷售的企業可以定期搜集整理重點競爭對手專利糾紛及訴訟案例，重點風險區域相關法律制度、專利環境報告；提前制定專利風險防范及應急管理預案，一旦有危機發生，企業可以依照該預案進行沉著處理。在面對他人發出的律師函或者提起的侵權訴訟時，尤其是針對一些國外巨頭的律師函或者提起的侵權訴訟，更應該冷靜對待。面臨危機，企業應當及時組織法務人員、技術人員和專利工作人員組成侵權應急工作小組，認真進行侵權應急分析，提出切實可行的應對措施，不能因為應對不當，給對方留下可乘之機，給企業帶來經濟損失。