聚羧酸系高效減水劑之專利計量分析

〔摘 要〕專利文獻記載了技術發展演化概況。本文以德溫特創新索引數據庫（DII）為數據源，運用專利計量方法對在1983－2008年期間申請的465件聚羧酸系減水劑專利進行統計計量分析，并從專利申請的時間序列、主要高產機構和重點技術領域分布3個方面深入探討聚羧酸系減水劑的技術發展現狀以及發展趨勢，期望能為領域內相關企業決策提供有價值的參考依據。

〔關鍵詞〕專利計量；專利分析；技術趨勢；聚羧酸系高效減水劑

ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－０８２１．２０１０．１１．０２４

〔中圖分類號〕Ｇ３０６.０ 〔文獻標識碼〕Ａ 〔文章編號〕１００８－０８２１（２０１０）１１－００９３－０４

A Patentometric Analysis on the Polycarboxylate SuperplasticizerZhang Jie Lou Yongmei Zhai Dongsheng

（School of Economics Management，Beijing University of Technology，Beijing 100124，China）

〔Ａｂｓｔｒａｃｔ〕Patent literatures record the overview of the technological development.Based on the DII database，this paper analysed the 465 patents of Polycarboxylate superplasticizer with the patentometric method which were applied during 1983 and 2008.And it discussed the technical development and technological trend of Polycarboxylate superplasticizer from the following three aspects:the time series of patent applications，the high production organizations and the distribution of hot areas.The authors hope these may provide references for the businesses within the field.

〔Ｋｅｙｗｏｒｄｓ〕patentometrics;patent analysis;technological trend;Polycarboxylate superplasticizer

知識產權越來越受國家、企業和個人的重視，專利作為知識產權的一個重要組成部分，它記載了許多技術發展的重要信息，展示了技術演化的路線，同時專利信息還可以揭示技術的發展趨勢、展現行業內各企業間的競爭態勢［１］。這為專利計量學的產生和發展提供了必要的基礎條件。早在1985年，Pavitt就利用專利統計的方法探討企業創新活動，他認為“分析專利可以為企業以及國家的經濟發展、政策制定提供一定的參考依據，并指出專利指標能夠從不同層面上對工業研究的產出進行評價”［６］。然而“專利計量”概念是由Narin于1994年在《Scientometrics》上系統提出并作為一個單獨的研究領域，隨后專利計量逐漸發展成為一個被廣泛應用的信息分析方法［２］。其含義是“從專利文獻中收集、整理專利信息，并利用數學的方法和統計學的方法，挖掘隱含在專利文獻中的數量特征關系和技術發展規律”［４－５］。在國內，一些學者也開始利用專利信息和專利計量分析企業的技術發展狀況。葉鷹等運用專利計量方法，把專利申請量、h指數等作為評價指標，從專利指標的角度對世界五百強企業的專利申請數量和h指數與營業收入之間的相關性進行分析［７］。邱均平等從專利指標角度構建了不同層次的專利計量分析指標，然后又從應用研究角度分析了全球有機電激發光技術的專利申請趨勢、國際專利分類號分布和高被引專利等［３］。欒春娟等把專利計量分析方法應用到世界生物技術領域，他們利用DII專利數據庫從國家分布、高產機構、熱點技術領域等幾個方面對世界生物技術進行專利計量研究［８］。

參考國內外專利研究現狀，本文利用專利計量方法探討分析聚羧酸系高效減水劑的發展現狀與發展趨勢。聚羧酸系減水劑的分子結構呈梳形狀，其主鏈上帶有多個活性基團，并且極性較強［１４］。聚羧酸系減水劑作為“第三代高效減水劑”，與前兩代減水劑相比，更加突出其“減水”、“早強”、“減縮”和“保坍”效果，另外，它還是一款綠色減水劑［９］。聚羧酸系高性能減水劑最早是在20世紀80年代出現在日本［１０］。國內聚羧酸系減水劑發展起步較晚，從文獻看出，我國從2000年才開始有相關方面的報告。但是，最近幾年我國發展很快，大概從2005年便進入飛速發展階段。伴隨我國經濟建設速度的加快，高層、大荷載、大跨度以及各種應用于特殊條件的建筑物和構筑物得到快速發展。這些現代工程建設的發展以及環保、節能等國家發展戰略的提出，具有高性能和多功能的聚羧酸系減水劑的市場需求和應用范圍在不斷地擴大。鑒于此，本文運用專利計量方法對聚羧酸系減水劑進行分析，期望能為領域內相關企業制定發展策略提供有價值的參考依據。

１ 數據來源與數據整理

本文的專利數據來自于《德溫特創新索引》數據庫（DII）。DII是基于Web并整合德溫特世界專利索引和專利引文索引開發的專利數據庫，它收錄的信息涵蓋全球40多個國家與地區的專利機構的專利信息，它收錄的專利信息是最全的，其中包括1 000多萬條的基本專利和2 000多萬條的專利情報［１１］。同時，DII中的所有專利記錄都是經過德溫特專家加工整理過的，這一專利數據庫為我們進行專利信息分析提供了規范化、標準化的數據來源［１２］。這樣就可以提高我們的“查準率”與“查全率”，從而增加了研究分析的科學性。

考慮到專利申請日期和專利公告日期之間具有時間滯后性，我們把檢索時間段設定為1983－2008年。通過查找聚羧酸系減水劑相關英文文獻確定其英文關鍵詞，同時結合DII數據庫的檢索特點最終確定檢索式為“water reducer OR superplasticizer OR superverflussigar OR water reducing OR dispersant”，對檢索到的專利再進行精煉檢索“polycarboxylic OR polycarboxylate”。最終檢索到1983－2008年聚羧酸系減水劑專利754條，因為“噪音”等因素，可能會檢索到一些非相關專利。除去非相關的專利，其中相關度高的專利為465條。利用這些相關度高的專利從以下幾個方面對聚羧酸系高效減水劑進行統計分析：專利申請時間序列分布、重點研究方向分析、主要競爭者分析，希望通過這些分析能夠為領域內相關企業了解競爭對手、制定研發戰略以及進行技術創新提供實證資料和參考依據。

２０１０年１１月第３０卷第１１期聚羧酸系高效減水劑之專利計量分析Ｎｏｖ２ 專利申請的時間序列分析

企業申請專利主要是為了獲取技術保護、在某一領域內形成技術壁壘，從而在相關領域占據競爭優勢。因此專利申請數量按照時間分布的情況可以反映該領域內技術的研發規模。時間序列分析這一信息分析方法，是基于對歷史數據隨時間變化情況的分析，找出其中發展演化的規律性，并揭示出技術發展軌跡和該技術的發展階段。

大量研究表明，專利技術在理論上一般會遵循技術生命周期的4個階段進行周期性變化，即“引入期、發展期、成熟期和衰退期”［１３］。這4個階段都具有各自不同的發展特點，在技術引入期，專利申請數量比較少，技術研發活動剛剛起步，產品技術市場還不太明確，參與產品生產和技術研發的企業只有少數幾家，該項技術能否得到市場的認可以及其是否可行具有較大的不確定性；隨著該技術不斷的發展，產品市場不斷擴大，參與到其中的企業也在不斷增多，專利申請數量也相應激增，此時專利技術便步入發展期；當技術進入成熟期以后，進入市場中的企業數開始慢慢減少，只有少部分企業仍然從事該相關領域的研究，專利申請數量的增長速度開始變慢；當技術進入衰退期以后，企業的收益和產品市場開始縮減，此時企業紛紛退出市場，專利申請數量呈現負增長［１３］。

從圖１可以看到，自1983年起就開始有聚羧酸系減水劑相關技術的專利申請。而根據有關文獻及報道，日本觸媒公司首次于1986年將產品打入市場。由此可見，一方面，外國公司很重視技術保護，為了防止自己的技術及產品被其他企業抄襲，往往是先有專利申請然后再進行產品生產；另一方面，由于技術剛剛處于起步階段，企業研究人員還不確信技術是否具有可行性以及產品的市場研究還不成熟，所以專利申請和產品進入市場之間具有一定的時滯性。大致從1998年開始，聚羧酸系減水劑步入快速發展階段，到目前為止，仍處在發展階段，這就告訴我們聚羧酸系減水劑仍然具有很大的研究發展空間。20世紀90年代中期，日本開始進行工業化生產，并把產品打入市場以及大量應用到實際工程中。相關統計資料顯示，截止到2001年，日本混凝土中聚羧酸系減水劑的用量已經占所有高效減水劑總數的80%以上。

３ 專利申請高產機構分析

專利申請的高產機構是指專利申請達到一定數量的機構，本文把專利申請數量在9件及以上的機構定義為高產機構。某一技術領域內專利申請機構的分布情況，在一定程度上可以反映出該技術領域內企業、高校、研究機構等的技術實力的差別。同時，通過分析領域內的專利申請高產機構，企業可以了解到競爭對手的技術狀況，根據掌握的信息情報確定進一步的競爭與合作戰略。我們據檢索到的申請專利，對世界聚羧酸系減水劑技術的專利權人進行分析，其排名在前15位的機構如表２所示。由表２可以看出，在前15強的專利申請機構中，日本有8家專利申請高產企業，并且排名在前3的機構都是日本企業，由此可見日本在聚羧酸系減水劑領域中的地位是很強大的。這與實際情況也是相符合的，聚羧酸系減水劑最早出現在日本，日本在該行業中扮演著重要角色。在這些高產機構中，美國占有3家高產機構，中國有4家高產機構，其中有兩家為大學和科研機構。這一方面反映出中國企業跟發達國家的企業相比，其科技創新能力相對較弱，另一方面也折射出中國要加強高?？蒲谐晒蚴袌鲛D化的進程。

聚羧酸系減水劑專利申請量排名靠前的機構，一般都是在該領域內實力比較強的企業、高校或者是研究機構，他們在市場中有獨占性地位。領域內的相關企業在進行競爭對手分析和戰略決策時，這些高產機構的研發信息是不容忽視的有價值的競爭情報。排在第一位的日本觸媒公司在日本化工行業中屬于龍頭企業，同時，它也是生產丙烯酸和超強吸水聚合物的最大企業。從上面分析可以看到，正是得益于觸媒公司，聚羧酸系減水劑才能夠在市場上得到廣泛發展和應用。排在第二位的電氣化學工業株式會社成立于1935年，生產的產品主要有電子器材、高分子有機系制品、高分子無機系制品、樹脂加工制品以及其他一些化學類制品等。到2007年公司銷售額近8 700億日元。排在第三位的日本Taiheiyo水泥公司創建于1881年，其經營范圍很廣，涵蓋混凝土、化工、陶器、房地產等，是日本最大的水泥生產廠商，也是最早到中國大陸投資水泥行業的外企。

４ 專利申請重點領域分布分析

目前，用于分析專利技術領域分布的專利分類號中，使用較多的有國際專利分類號（IPC分類號）和德溫特手工代碼。IPC分類出現較早，具有“統一性”、“規范性”和“科學性”。對專利進行劃分分類號時按照專利的技術主題來設定的，其劃分時一般有兩種原則，一種是“功能性原則”，而另外一種則是“應用性原則”。IPC分類主要是根據功能性原則劃分的。德溫特手工代碼是德溫特專業人員為專利標注的代碼，它是德溫特分類中電氣類和化學類的更進一步分級。與IPC分類相比較，德溫特手工代碼則是以應用性的分類為主，它具有分類明確、詳細、復分多等特點。通過對IPC號和德溫特手工代碼進行統計分析，希望能夠對領域內相關企業以及該技術的研究者了解技術構成和技術發展趨勢起到一定的指導作用。

根據從德溫特創新索引數據庫中檢索到的專利，選擇排名在前5位的專利分類，并把其定義為聚羧酸系減水劑技術的熱點研究領域（如表３和表４所示）。從表４可以看到，所有的聚羧酸系減水劑專利申請的熱點領域都集中于IPC分類中的C大類（化學、冶金），在德溫特手工代碼分類中主要集中于L大類，L大類是玻璃、陶瓷、電化（無機）有機物技術領域。這些說明聚羧酸系減水劑的技術領域比較集中。表３及表４的內容顯示，聚羧酸系減水劑是混凝土、水泥與一些有機物或者無機物等的聚合物的交叉與融合。熱點研究領域所應用的技術大多是1986年興起的，沒有近年來才興起的技術，說明它都是在原有技術基礎上對其組分、原材料和填料等進行改進，使其具有新的性能。對照表３和表４中IPC分類號和德溫特手工代碼以及它們所代表的含義，從總體上看，聚羧酸系減水劑主要集中在以下一些領域：與混凝土本身改進有關的技術；混凝土有效成分、組合物及其填料技術的改進；聚羧酸減水劑與其他添加劑的復配技術。表３ IPC分類號排名及對應技術領域

國際專利分類號

（IPC）專利數熱點技術領域C04B-024/00279使用有機材料作為砂漿、混凝土或者人造石的有效成分，如增塑劑C04B-024/26231僅由碳——碳不飽和鍵反應得到的C04B-028/00213含有無機粘接劑或含有無機與有機粘接劑反應產物的砂漿、混凝土或人造石的組合物，例如多元羧酸鹽水泥C04B-028/02159含有除硫酸鈣之外的水硬性水泥C04B-022/0089使用無機材料作為砂漿、混凝土或者人造石的有效成分，如促凝劑

表４ 德溫特手工代碼排名及對應技術領域

德溫特

手工代碼專利數熱點技術領域A12-R01A320混凝土，水泥，石膏，砂漿組分，板材（1986年）L02-D14D161減水劑添加劑（根據具體需要以減少水量）（1986年）L02-D01109灰泥，石膏，膠泥L02-D14F95聚合物混凝土添加劑（1986年）L02-C0857水泥添加劑（1972年）５ 結論與建議

專利文獻能夠很好地體現技術創新的成果、技術發展的階段和技術發展的未來趨勢，是企業制定戰略決策和發展規劃的重要信息情報。專利文獻反應的是技術的歷史發展情況，我們可以利用這些歷史數據并采用定量及定性的方法對技術發展歷程作相應的統計分析，比如技術生命周期分析、技術研究重點領域分布分析、專利申請人的研發能力分析等，從中挖掘技術發展規律。領域研究者可以依據這些數據和分析結果，憑借自己對該領域的專業洞察力作出對企業競爭有利的戰略規劃和決策。

另外，通過利用專利計量分析方法，對聚羧酸系減水劑領域進行統計分析，我們得出，專利申請量一直在高速增長，技術正處在飛速發展時期，企業應加大技術研發資源投入，積極開拓市場，努力提高其市場占有率。我國聚羧酸減水劑起步較晚，研發機構大多為高校、科研機構，對產品的分子結構、性能評價、合成特征等的基礎性研究文獻較多，而新產品開發與實際工程應用方面的研究文獻較少［１４］。但是，近幾年我國技術發展很迅猛，相信與日本企業的差距會越來越小。

綜合以上的分析，我們可以得出以下啟示：①聚羧酸系減水劑代替萘系減水劑成為市場上的主流混凝土添加劑是必然的趨勢，因為萘系減水劑成分中含有“甲醛”，會對環境造成危害，而聚羧酸系減水劑則是“綠色環?！毙秃汀暗吞肌毙彤a品，與現代社會的發展理念和環境戰略相符合。②開發合成能夠適應緩凝、早強等不同性能和多元化需求的聚羧酸減水劑母體，加大聚羧酸減水劑與其他混凝土添加劑的復配研究力度，這樣可以促進該減水劑的廣泛應用與發展。③聚羧酸系減水劑具有“梳型”結構，分子結構的“自由度”很大，分子鏈上的活性基團也很多，其高性能化、多功能化潛力很大，這也奠定了其具有很好的發展前景。

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