Lenzing公司Lyocell纖維專利分析

石建博 胡婷婷 王 萌 楊 柳

（1.國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州，215163；2.蘇州正雄企業(yè)發(fā)展有限公司，江蘇蘇州，215021）

Lyocell 纖維，又名萊賽爾纖維，更為人熟知的商品名叫做“天絲”（Tencel?），根據(jù)國際人造絲及合成纖維標(biāo)準(zhǔn)局（BISFA）的定義，是將纖維素直接溶解在有機(jī)溶劑N-甲基嗎啉-N-氧化物（NMMO）和水的混合溶劑中進(jìn)行干濕法紡絲，再經(jīng)凝固浴析出纖維素而制得的[1-2]。Lyocell 纖維兼具棉纖維的舒適性、黏膠纖維的懸垂性、滌綸纖維的強(qiáng)伸性、真絲的手感和光澤度等優(yōu)異性能，且其產(chǎn)品廢棄物土埋5～6周即可生物降解，其制造工藝簡單、溶劑無毒、可以回收、無環(huán)境污染，因而被譽(yù)為21 世紀(jì)極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦偷吞辑h(huán)保纖維[3-4]。圖1為Lyocell纖維生產(chǎn)工藝流程圖。

Lenzing 公司作為黏膠纖維主要生產(chǎn)廠家之一，為克服黏膠生產(chǎn)過程中的環(huán)境污染，從20 世紀(jì)80年代初期就開始尋找新的溶劑。1984年集中研制3種溶劑，1990年8月 建 成Lenzing 試 驗(yàn) 工 廠，1997年7月建成1.2 萬t/a 的Lyocell 短纖生產(chǎn)線投產(chǎn)，商品名為“Lenzing Lyocell”，2013年Lenzing 集團(tuán)投資1.3 億歐元建成全球最大的6.7萬t/a生產(chǎn)線。自此，Lenzing公司已擁有22 萬t/a 的生產(chǎn)能力[5-7]。2019年，全球Lyocell 纖維總產(chǎn)能為46 萬噸，其中Lenzing 公司一家的產(chǎn)能達(dá)到了27.5 萬噸。此外，從專利申請概況來看，全球半數(shù)以上與Lyocell 纖維制備工藝、用途等相關(guān)的專利均由Lenzing 公司申請。因此，為了能夠?yàn)閲鴥?nèi)Lyocell 纖維相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)提供借鑒，本文選定Lenzing 公司為分析對(duì)象，利用專利檢索系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)庫（包括中國專利文獻(xiàn)摘要數(shù)據(jù)庫CNABS、中國專利文獻(xiàn)全文數(shù)據(jù)庫CNTXT、世界專利文摘數(shù)據(jù)庫SIPOABS 及德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫DWPI等），重點(diǎn)從專利申請趨勢、專利申請地域及領(lǐng)域分布、專利技術(shù)主題等方面對(duì)Lenzing 公司Lyocell 纖維領(lǐng)域的專利進(jìn)行檢索與研究分析。

圖1 Lyocell纖維生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Production process flow chart of lyocell fiber

1 Lenzing公司Lyocell纖維專利申請概況

1.1 專利申請數(shù)量的變化趨勢

為了分析Lenzing 公司Lyocell 纖維專利狀況，目標(biāo)文獻(xiàn)為Lenzing 公司申請和/或享有專利權(quán)的Lyocell纖維相關(guān)專利。截止到檢索日期，同族歸并后共有239項(xiàng)，同族擴(kuò)展后數(shù)量近3000余件，具體分析如圖2 所示。Lyocell 纖維作為一種新型再生纖維素纖維，由國際人造纖維和合成纖維標(biāo)準(zhǔn)化局（BISF）在1989年正式命名，于20 世紀(jì)90年代發(fā)展起來。從圖2 中可以看出，申請量整體上呈現(xiàn)類正態(tài)分布；在1993—1996年期間，Lenzing 公司全球范圍內(nèi)每年專利申請量均在300 件以上，特別是1994年和1995年連續(xù)2年申請量均在450 件以上。對(duì)應(yīng)地，近幾年也正是Lyocell 纖維研究開發(fā)的急速增長階段，收購Akzo 公司的NMMO 專利，并大批量的申請自由研發(fā)技術(shù)，擁有大量有關(guān)Lyocell 的基礎(chǔ)專利。隨著工業(yè)化技術(shù)的逐漸成熟，2000年后每年的申請量在50 件左右。在此期間，為降低生產(chǎn)成本的改進(jìn)型專利較多。隨著時(shí)間的進(jìn)一步推進(jìn)，進(jìn)入21 世紀(jì)后每年申請量均在50件以內(nèi)，且加工應(yīng)用型專利居多。

1.2 專利申請數(shù)量的地域分布

圖3 為Lenzing 公司在全球主要地域內(nèi)的專利申請數(shù)量，同時(shí)也顯示了其專利擁有量排名前6的國家或地區(qū)。由圖3 可知，Lenzing 公司在奧地利（AT）的專利擁有量最高，達(dá)344 件。這是因?yàn)長enzing 公司為奧地利本土的著名企業(yè)，其在本國申請專利一方面有政策優(yōu)惠導(dǎo)向，一方面也較易獲得。另外，在歐洲專利局擁有專利308件，僅次于奧地利本土。值得一提的是，奧地利作為歐盟成員國，在歐洲專利局申請專利具有天然的地域優(yōu)勢。排名第3 的是中國，Lenzing 公司擁有271 件專利。此外，在美、日、澳3國的專利分布量均在180 件左右。從全球范圍來看，Lenzing公司Lyocell纖維的專利分布呈現(xiàn)出本土最多、大國為主、分布廣泛的態(tài)勢。

圖2 Lenzing公司Lyocell纖維專利申請數(shù)量的年度趨勢變化Fig.2 Annual trend changes in the number of patent applications for lyocell fiber of Lenzing

圖3 Lenzing公司專利申請數(shù)量的地域分布Fig.3 Geographical distribution of the number of patent applications of Lenzing

1.3 專利申請數(shù)量的領(lǐng)域分布

圖4 展示了Lenzing 公司專利申請數(shù)量在不同領(lǐng)域、不同年份的分布情況。從圖4中可以看出，其申請集中分布在D01F 以及D01D，且1992—1996年之間申請數(shù)量最多。從領(lǐng)域分布來看，與Lyocell 纖維的工藝和工業(yè)特點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，即主要圍繞生產(chǎn)工藝和加工制造設(shè)備2 個(gè)方面。此外，還涉及C08B 以及C07D等對(duì)Lyocell 纖維的分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)或改性的專利，和D06M、D06P 等以Lyocell 纖維為原料進(jìn)行應(yīng)用、加工等方法的專利。從整個(gè)領(lǐng)域分布來看，其呈現(xiàn)出以纖維生產(chǎn)工藝和設(shè)備為主，結(jié)構(gòu)改性和產(chǎn)品應(yīng)用為輔的狀態(tài)，與工業(yè)化生產(chǎn)密切對(duì)應(yīng)、關(guān)聯(lián)。

2 Lenzing公司Lyocell纖維專利技術(shù)情況

2.1 Lyocell纖維專利技術(shù)主題分布

基于前述工藝過程，將Lyocell 纖維的技術(shù)主題劃分為5 個(gè)分支，具體為原料預(yù)處理、溶解、紡絲、成纖后處理以及溶劑回收。圖5 展示了Lenzing 公司Lyocell 纖維5 個(gè)技術(shù)主題的專利數(shù)量分布情況，可見溶解和紡絲2個(gè)工段作為Lyocell纖維領(lǐng)域的核心，分別占比達(dá)35%和33%，占Lenzing 公司Lyocell 纖維專利的近70%。此外，成纖后處理占比23%，其主要涉及纖維的改性以及后加工應(yīng)用等內(nèi)容，而原料預(yù)處理與溶劑回收占所有專利的10%左右，占比較小。從上述內(nèi)容可知，在Lyocell 纖維領(lǐng)域中，纖維原料的溶解與紡絲是核心，原料預(yù)處理、成纖后處理及溶劑回收均是為了溶解與紡絲這2大核心而服務(wù)的。

2.2 Lyocell纖維專利獨(dú)立權(quán)利要求類型分布

通過對(duì)Lenzing 公司所擁有的Lyocell 纖維專利進(jìn)行標(biāo)引歸類，分析了獨(dú)立權(quán)利要求類型的分布，具體如圖6所示。其中，工藝權(quán)利要求在所有專利中占比達(dá)50%以上，可見Lyocell 纖維生產(chǎn)工藝的研究和改進(jìn)一直是該技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵和熱點(diǎn)。另外，伴隨著工業(yè)轉(zhuǎn)化的實(shí)現(xiàn)，與工藝相匹配的設(shè)備權(quán)利要求占比達(dá)22%，而純粹的Lyocell纖維產(chǎn)品、改性產(chǎn)品及應(yīng)用相比較少，共計(jì)20%左右。

2.3 Lyocell纖維工藝類和設(shè)備類專利技術(shù)主題分布

在上述Lyocell 纖維專利獨(dú)立權(quán)利要求類型分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)占比較大的工藝專利和設(shè)備專利按照5 個(gè)技術(shù)主題分支進(jìn)行歸類分析。圖7 為工藝專利技術(shù)主題分布圖，圖8為設(shè)備專利技術(shù)主題分布。

從圖7 和圖8 可以看出，不論是在工藝權(quán)利要求還是設(shè)備權(quán)利要求中，其中涉及溶解和紡絲工段的專利數(shù)量占比最大，達(dá)到70%左右。而與原料預(yù)處理、成纖后處理和溶劑回收相關(guān)的專利數(shù)量較少，即Lyocell 纖維領(lǐng)域的專利均是以纖維素的溶解和紡絲再生為核心的，其他工段占比較小。

圖4 Lenzing公司專利申請數(shù)量的領(lǐng)域分布Fig.4 Field distribution of the number of patent applications of Lenzing

圖5 Lyocell纖維專利技術(shù)主題分布Fig.5 Distribution of lyocell fiber patented technology topics

圖6 Lyocell纖維專利主權(quán)項(xiàng)類型分布Fig.6 Distribution of lyocell fiber patent sovereign item types

圖7 Lyocell纖維工藝專利技術(shù)主題分布Fig.7 Distribution of patented technology topics of lyocell fiber technology

圖8 Lyocell纖維設(shè)備專利技術(shù)主題分布Fig.8 Distribution of patented technology topics of lyocell fiber equipment

3 啟示與借鑒

根據(jù)上文對(duì)Lenzing 公司專利技術(shù)和申請?zhí)攸c(diǎn)的分析，現(xiàn)提出以下的建議和措施，以供國內(nèi)Lyocell纖維生產(chǎn)商借鑒參考。

（1）在專利申請策略上，要重視發(fā)明專利和PCT專利的申請

雖然實(shí)用新型專利具有審查周期短、技術(shù)容易獲權(quán)的優(yōu)勢，但其同樣存在僅能保護(hù)產(chǎn)品技術(shù)和保護(hù)期限較短的弊端，長遠(yuǎn)考慮，其并不利于專利技術(shù)的有效布局和攻防。因此，建議秉持“兩條腿走路”的原則，真正將發(fā)明專利的申請重視起來。此外，在市場全球化的大趨勢下，申請專利時(shí)需要具有一定的全球視野，在核心或重要技術(shù)研發(fā)的過程中，有必要申請國際專利（通過PCT 或巴黎公約途徑），將技術(shù)觸角伸出國境線之外，及早進(jìn)行全球布局。

（2）在技術(shù)研發(fā)和專利申請上要抓主要矛盾

在Lyocell 纖維的生產(chǎn)過程中，用來溶解纖維素原料的溶劑NMMO，價(jià)格昂貴，且使用量巨大，其一直是企業(yè)生產(chǎn)過程中的重要成本投入，溶劑的高效回收則決定了企業(yè)能否盈利和擴(kuò)大再生產(chǎn)，是企業(yè)的生命線和盈利點(diǎn)。目前，Lenzing 公司在溶劑回收技術(shù)方面擁有的專利申請并不多，且技術(shù)手段較為集中，主要是絮凝過濾、離子交換、機(jī)械浮選以及其他系統(tǒng)控制等物理化學(xué)手段。因而，加大溶劑回收領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)和專利布局投入，實(shí)現(xiàn)溶劑回收效率的提升和回收成本的降低，以及替代溶劑的開發(fā)是極為重要的。

（3）重視核心技術(shù)，進(jìn)行有效攻防

由于Lenzing 公司在Lyocell 纖維領(lǐng)域起步和發(fā)展較早，具有天然的技術(shù)儲(chǔ)備和超強(qiáng)的研發(fā)能力。在核心技術(shù)的發(fā)展上，一定程度上也引領(lǐng)著Lyocell 纖維領(lǐng)域，要持續(xù)關(guān)注和研究巨頭公司的技術(shù)和專利動(dòng)態(tài)，對(duì)其申請的核心技術(shù)，通過專利布局進(jìn)行有效包圍。尤其是在纖維素材料的溶解和紡絲噴絲工段，其一直是專利布局的高密區(qū)，要敢于對(duì)其核心技術(shù)進(jìn)行突破和打擊，有效構(gòu)建自身的技術(shù)安全區(qū)。

（4）加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)能力，重視交叉領(lǐng)域技術(shù)的應(yīng)用

在Lyocell 纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域中，Lenzing 公司對(duì)于基礎(chǔ)工藝和常規(guī)技術(shù)已形成了天然的技術(shù)堡壘和屏障，要想在此技術(shù)屏障上直接突破極難。但是，通過大膽借用相關(guān)交叉領(lǐng)域的技術(shù)手段，或者嘗試相關(guān)產(chǎn)業(yè)研究方法，設(shè)法繞過風(fēng)險(xiǎn)專利和侵權(quán)技術(shù)不失為良策。如在紡絲工段，可以參考相關(guān)合成纖維紡絲技術(shù)和設(shè)備；在原料預(yù)處理上可以參考黏纖預(yù)處理方式，而在溶劑回收上，則可以借鑒水處理或者利用生物、化學(xué)、機(jī)械、電子、光學(xué)等多領(lǐng)域聯(lián)合進(jìn)行。