天然橡膠專利研發態勢分析

李一萍+張慧堅+孫繼華+李玉萍+李曉娜+曾安逸+王大鵬

摘 要 采用專利計量方法，對德溫特數據庫收錄天然橡膠專利文獻（1963～2015年）進行分析。結果表明：世界天然橡膠專利優先權年跨度為1955～2015年，中國為1986～2015年。世界和中國天然橡膠專利申請量逐年增加；主要申請國為日本、中國、韓國、美國和德國，日本、中國和美國既是專利技術來源國又是市場國；世界天然橡膠專利技術領域研發熱點為高分子化合物的組合物、無機物或非高分子有機物填料、輪胎、化學改性等，中國還涉及電纜、導體、絕緣體、涂料和林業領域。

關鍵詞 天然橡膠 ；專利技術 ；專利分析

中圖分類號 G306 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.05.019

Analysis of the Development of Patent Technology of Natural Rubber

LI Yiping1） ZHANG Huijian1） SUN Jihua1）

LI Yuping1） LI Xiaona1） ZENG Anyi1） WANG Dapeng1）

（1 Institute of Scientific and Technical Information， CATAS， Danzhou， Hainan 571737；

2 Rubber Research Institute， CATAS， Danzhou， Hainan 571737）

Abstract The bibliometric analysis method was used to analyze the natural rubber patent documents collected in the Derwent database during 1963-2015. The results showed that the natural rubber patent priority started from 1955 to 2015 in the worldwide but from1986 to 2015 in China. The number of natural rubber patent applications was increasing year by year in China and the world. The main applicant countries were Japan， China， Korea， the United States and Germany， and Japan， China and the United States were the countries and markets of patented technology. The international hot fields of natural rubber patented technology included compositions of macromolecular compounds， inorganic or non-macromolecular organic filler， tyre， chemical modification and so on. In China， more fields were also listed， such as cables， conductors， insulators， paints and forestry.

Keywords natural rubber ； patent technology ； patent analysis

天然橡膠是世界性的工業原料，是重要的戰略物資[1-2]。據國際橡膠研究組織（IRSG）最新研究報告，2015年世界天然橡膠消費量同比增長1.8%，預計2016年世界橡膠消費量將強勁增長，增幅為2.8%～3.6%[3-4]。中國作為天然橡膠的主產國和世界最大的天然橡膠消費國，經過60多年的發展，天然橡膠產業不斷壯大，現已有113.9萬hm2橡膠林，年產量80萬t以上，吸納300多萬人就業[5-6]。專利文獻是重要的技術信息來源，全球每年研究與開發產出的90%至95%體現在專利信息上。通過專利計量分析發現，某一領域的技術演化路線，揭示技術發展趨勢，展現行業內各機構間的競爭態勢[7-13]。隨著天然橡膠產業的發展，世界天然橡膠技術領域相關機構加大了對科研的投入，如普利司通從銀膠菊中提取天然橡膠制造輪胎；大陸馬牌公司利用蒲公英膠乳制造輪胎；山東永泰化工集團有限公司采用天然橡膠等原料開發出三元乙丙橡膠胎側膠；中國熱帶農業科學院致力于天然橡膠土壤農化、細胞與分子生物學、加工及合成材料等領域的研究[14-17]。天然橡膠在熱帶農業中具有重要地位，而熱帶農業領域的計量分析相對薄弱，課題組前期已對天然橡膠SCI論文收錄情況進行統計分析[18]，因此非常有必要開展天然橡膠專利文獻計量分析。本研究對德溫特創新索引收錄的天然橡膠專利進行檢索，利用專利計量方法對檢索的專利文獻數據進行統計分析，綜述世界和中國天然橡膠產業研發態勢，期望為天然橡膠科技創新和領域內相關機構制定決策提供參考。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

專利數據檢索源自Thomson Reuters（湯森路透）Derwent Innovations Index（德溫特創新索引，簡稱DII），它整合了來自Derwent World Patent Index（德溫特世界專利索引，簡稱DWPI）和Patent Citation Index（專利引文索引）的專利信息資源。收錄40多個專利授權機構（覆蓋100多個國家）的1 460多萬項基本發明專利，3 000多萬條專利情報，每周更新，并追溯至1963年。內容涵蓋化學、電氣、電子和工程等技術領域，是檢索全球專利的最權威的數據庫[19-20]。

1.2 研究方法

采用檢索策略TI=“rubber tree*”or “rubber plantation”or“rubber forest”or “natur* rubber”or“rubber latex*”or“rubber tapping”or“hevea”，選擇時間跨度為1963～2015，共獲得符合檢索條件的記錄10 039項，檢索日期2016年10月26日。利用Excel 2007進行專利數據轉換和圖表繪制，并從專利申請數量時間趨勢、主要申請國家、技術來源國和市場國、主要專利權人、專利IPC技術主題分布和技術研發布局對數據進行統計分析。鑒于專利優先權數據在專利分析中的重要作用，本文基于專利優先權年和優先權國家/地區進行統計[8-9]。

2 結果與分析

2.1 世界天然橡膠專利申請數量時間趨勢

截止檢索日期，共檢索到10 039項專利文獻，同族專利8 172項，專利優先權年時間跨度為1955～2015共61 a。由于專利從申請日或優先權日到公開日存在滯后期，以及數據庫的收錄時間滯后，因此2015年的數據僅供參考。

世界最早的天然橡膠專利申請始于1955年，該專利由美國凡士通輪胎和橡膠公司申請，專利名稱為合成的異戊二烯、天然橡膠和可硫化橡膠的聚合物[21]；同年美國匹茲堡平板玻璃公司發明公開了以二氧化硅作為填料的天然橡膠專利[22]。由圖1可見1955～1975年，專利申請數量較少，天然橡膠專利還未形成相關技術領域，其發展處于萌芽期；1976～1995年，專利申請數量增長平緩，呈穩定發展態勢；1996～2015年，專利申請數量持續上升，呈快速發展態勢。說明世界天然橡膠產業發展正處于增長期。

世界天然橡膠專利申請主要集中在日本、中國、韓國、美國和德國，其專利申請量占全部專利的82.95%（圖2）。美國最早開始天然橡膠專利申請，其研發活動始于1955年；日本和德國對天然橡膠的專利申請始于1960年初期，比美國晚了5～8 a；中國和韓國起步較晚，都是于1980年早期進入天然橡膠研究領域，比美國落后30 a。美國雖然最早進入天然橡膠專利申請領域，但其天然橡膠專利申請漲幅不大；日本在1970年末期超過美國成為天然橡膠專利申請的第一大國，經過40多年的發展歷程，日本企業基本占據了天然橡膠產業的大部分市場；中國和韓國作為后起之秀，近10年來專利申請量增長迅速，并且中國的專利申請總量已超過美國、德國和韓國位居世界第2位。

2.2 世界天然橡膠專利技術來源國/地區和市場國/地區

專利技術來源國/地區是指專利的最早優先權國家，假設各國都是最早在本國進行專利申請，對世界天然橡膠專利技術來源國/地區進行分析。日本的專利產出位居世界第1，占比36.95%；中國和韓國也是該領域技術產出較多國家，排在第2和第3位，分別占比33.04%和5.58%；國際專利、美國、德國、歐盟、俄羅斯和英國也進入專利技術產出的前15位國家（圖3）。

專利申請人就同一個專利到多個國家/地區提出申請，由此形成的一組專利稱為同族專利[14-15]。專利技術市場國/地區就是指專利的同族專利申請國/地區，一般同族專利涉及的申請國家/地區就是該專利的市場布局國家/地區。從專利技術的市場分布來看（圖4），世界天然橡膠專利主要分布于日本、中國、美國、歐盟、德國、韓國、加拿大、國際專利、英國、澳大利亞和法國等國家/地區。同時，也體現了日本、中國、美國、德國和韓國是天然橡膠產業的主要市場。這說明相關技術專利申請人以日本、中國、韓國為最多，另外，進行天然橡膠技術研發的企業大都以日本、中國、美國為主要市場；而中國除了在本國申請專利以外，在其他國家的專利布局較少。

2.3 世界天然橡膠專利申請人排名

世界約有2 900多個專利申請人活躍在天然橡膠專利研發領域。專利申請量前15位申請人中大部分為企業，日本共有8家企業進入世界排名前15，另外還有6家企業分別是韓國3家、中國2家和美國1家（表1）?？梢钥闯鋈毡菊w實力雄厚，是世界天然橡膠市場占有率最大的國家。

通過分析專利申請活躍期和近年專利申請量可以發現，競爭機構對于某一技術領域的領先持續度和最新發展態勢。在天然橡膠領域專利中，從排名前15位機構的專利申請活躍期和近5年專利申請量占比來看，申請人的專利申請活躍期平均35 a；日本的8家企業專利申請活躍期均超過40 a，中國和韓國起步較晚，專利申請活躍期較短；最早開始專利申請并且申請活躍期最長的是日本合成橡膠株式會社（1963，52 a），美國固特異輪胎橡膠公司作為世界上最大的輪胎生產公司，其申請活躍期長達50 a。近5年專利申請占比大于20%的機構主要有日本的普利司通、住友橡膠、橫濱橡膠和東洋橡膠，中國的山東永泰化工集團有限公司、中國熱帶農業科學院、中國石化，韓國的韓泰輪胎、LG化學。這說明普利司通、住友橡膠、橫濱橡膠等老牌橡膠行業巨頭在該領域的整體研發實力較強，中國企業在這些方面還有一定的差距。

從技術分類（IPC分類）角度分析，上述機構技術研發主要涉及高分子化合物的組合物、使用無機物或非高分子有機物作為填料、橡膠的處理或化學改性、輪胎、紡織品處理、以及遺傳轉化、樹木處理等。

2.4 世界天然橡膠專利IPC技術主題分布

按照國際專利技術分類（International Patent Classification，IPC），世界天然橡膠相關技術專利共約5 000多個IPC代碼，所涉及的IPC技術類型主要集中在高分子化合物的組合物、使用無機物或非高分子有機物作為填料、輪胎或與輪胎有關的裝置、加工、配料的一般工藝過程、橡膠的處理或化學改性等方面。近5年專利技術類型主要分布在鞋類或鞋類配件、林業、待成型材料的準備或預處理、制作顆?；蝾A型件、使用無機物或非高分子有機物作為填料、高分子化合物的組合物等方面，詳見表2。因此，天然橡膠領域的世界專利申請基本圍繞著高分子化合物的處理或改性來進行，也是該行業的研發熱點。

2.5 世界天然橡膠專利技術研發布局

德溫特手工代碼（Derwent Manual Codes，DMC）是德溫特索引專家針對每項專利進行手工標引，用于表示具體發明的技術創新點及其應用，通過DMC分析專利技術可以從內容和類型兩方面雙重表達專利技術的創新特征[23-25]。按照德溫特手工代碼分類，世界天然橡膠相關技術專利約有3 200多個DMC代碼，所涉及的DMC分類主要集中在天然橡膠、輪胎、軌道、聚合物、填料、增強劑、交聯劑和抗氧化劑等。而近5年專利技術主要分布在交聯劑、抗氧化劑、復合、共混、均質、填料和增強劑等（表3）。這說明世界天然橡膠領域的技術創新主要應用于輪胎、軌道、聚合物、填料、增強劑、交聯劑和抗氧化劑等領域。

2.6 中國天然橡膠專利申請數量時間趨勢

本次檢索共得到中國專利3 317項，同族專利925項，專利優先權年時間跨度為1986～2015共30 a。中國最早的天然橡膠專利申請始于1986年，是江蘇省丹徒縣橡膠廠申請的用于研磨電視顯像屏的橡膠套筒的專利（專利號：CN8606308-A）[26]；中國熱帶農業科學院最早的天然橡膠專利是橡膠樹桑寄生殺除方法及其施藥裝置（1988年，專利號：CN8800039-A）[27]。1986～2003年，中國天然橡膠領域專利發展緩慢，每年只有少量專利產出；自2004年后，年度申請量超過10件以上，專利申請量開始逐漸增加，呈現穩定上升趨勢；2009年開始，專利申請量快速增長。專利申請類型包括發明專利、實用新型專利和進入中國國家階段的PCT發明專利，并以發明專利申請為主，占中國專利申請量的90.02%（圖5）。這表明近年來中國在天然橡膠相關技術領域發展過程較快，但仍處于初期發展階段。

2.7 中國天然橡膠專利申請人排名

中國約有1 700多個申請人在天然橡膠領域申請專利，排名前10位專利申請人以企業為主、還包括高校和科研機構（表4）。中國熱帶農業科學院、山東永泰化工有限公司和中國石化排在專利申請前3位；6家企業進入排名前10，分別是山東永泰化工有限公司、中國石化、北京橡膠工業研究設計院（中國化工科學研究院隸屬科技型企業）、中國石油、際華制鞋有限公司和杭州中策橡膠有限公司；高校有北京化工大學、海南大學和華南理工大學進入前10名，分別排在第6、第8和第9位；中國熱帶農業科學院作為從事熱帶農業科技創新的農業部直屬科研機構，是唯一進入世界排名第4，中國排名第1的科研機構，也是國內最早開始天然橡膠專利申請及申請活躍期最長（1988，28年）的科研機構；山東永泰化工集團有限公司近5年專利申請占比最高，該企業以生產子午輪胎為主，在國內同行中逐步發展成為實力最強的大型企業集團；排名前10位機構的近5年專利占比均超過35%。說明中國天然橡膠技術領域的研發主力是企業和高校，科研機構的研發實力還有進一步提升空間。

上述機構的專利技術類型主要包括高分子化合物的組合物、使用無機物或非高分子有機物作為填料、輪胎、鞋類、組培、遺傳轉化和樹木處理等。

2.8 中國天然橡膠專利IPC技術主題分布

中國天然橡膠相關技術專利共涉及2 000多個IPC分類，所涉及的技術方向主要分為5大類，高分子化合物的組合物、使用無機物或非高分子有機物作為填料、輪胎或與輪胎有關的裝置、加工和配料的一般工藝過程、塑性成型或接合。近5年專利申請量較活躍的技術領域也分為5類，電纜、導體、絕緣體及其相關性能材料的選擇、鞋類或鞋類配件、使用無機物或非高分子有機物作為填料、涂料組合物、林業（表5）。說明中國天然橡膠專利技術研究熱點與世界基本一致，還增加了電纜、導體、絕緣體及其相關性能材料的選擇、涂料組合物和林業領域。

2.9 中國天然橡膠專利技術研發布局

中國天然橡膠相關技術專利共包含1 700多個德溫特手工代碼，中國天然橡膠領域的技術主要集中在天然橡膠、交聯劑、促進劑、抗氧化劑、混合、復合、均質、共混等方面，近5年專利申請量較活躍的技術領域是交聯劑、抗氧化劑、混合、復合、均質、共混、填料、增強劑和聚合物（表6），也可以認為，這些方面是中國天然橡膠領域技術的具體應用。

3 討論

3.1 世界和中國天然橡膠產業專利研發態勢

從專利申請的時間趨勢、研發布局和專利權人對德溫特數據庫收錄的天然橡膠產業專利進行對比分析，發現天然橡膠產業專利研發態勢如下：從時間趨勢上看，世界天然橡膠專利優先權年的時間跨度為1955～2015年，共計10 039項專利文獻，同族專利8 172項；中國專利優先權年跨度為1986～2015年，共計3 317項專利，同族專利925項。總體而言，世界和中國的專利申請量逐年增加，目前處于穩步發展階段；中國天然橡膠專利申請晚于美國、德國和日本，但近年來在天然橡膠相關技術領域發展迅速，專利申請量已越居世界第2；從研發布局來看，日本、中國、韓國、美國和德國是天然橡膠專利的主要技術來源國，天然橡膠領域的研發機構大都將專利布局在日本、中國和美國等市場；中國主要在本國申請專利，在其他國家的專利布局較少；從專利申請人來看，世界天然橡膠產業專利申請人以企業為主，日本整體研發實力雄厚，普利司通、住友橡膠、橫濱橡膠等在該領域的專利申請量占絕對優勢；中國有1家科研機構和2家企業進入世界前15，中國熱帶農業科學院是唯一進入世界前15的科研機構，其科研實力與日俱增；但國內專利申請活動大部分還是由企業和高校承擔，反映出科研機構作為科技創新的主體，研發能力還有待提升。

3.2 世界和中國天然橡膠技術領域研發熱點

從世界和中國兩個層面來看，世界天然橡膠技術領域的研發熱點主要集中在高分子化合物的組合物、使用無機物或非高分子有機物作為填料、輪胎或與輪胎有關的裝置、加工、配料的一般工藝過程、橡膠的處理或化學改性等；中國天然橡膠的研發熱點與世界基本一致，另外包括電纜、導體、絕緣體及其相關性能材料的選擇、涂料和林業領域。橡膠樹是熱帶地區典型的經濟作物，天然橡膠是重要的工業原料，被廣泛用日常生活、交通、建筑、工業和國防等領域[1-2]。天然橡膠的主要產出國分布在東南亞地區，天然橡膠的需求量主要集中在中國、美國、日本、印度和歐洲[28-29]。美國最早開始天然橡膠技術專利的研發，日本和德國略晚于美國，但重要核心技術仍掌握在日本和美國橡膠和輪胎行業企業手中；中國和韓國作為后起之秀，在天然橡膠領域發展迅速，并且中國的專利申請量已超過美國、德國和韓國位居世界第2位，但中國企業對外專利布局較少，還未形成自己核心的技術領域。

4 結論

基于德溫特專利數據庫，利用專利計量方法得出以下結論：世界天然橡膠專利優先權年跨度為1955～2015年，中國專利優先權年跨度為1986～2015年，世界和中國的天然橡膠專利申請量逐年增加；主要申請國是日本、中國、韓國、美國和德國，而日本、中國和美國既是專利技術來源國又是市場國；專利申請人以企業為主，日本的普利司通、住友橡膠、橫濱橡膠等在該領域的專利申請量占絕對優勢；中國熱帶農業科學院是唯一進入世界前15的科研機構；世界天然橡膠技術領域的研發熱點主要集中在高分子化合物的組合物、使用無機物或非高分子有機物作為填料、輪胎或與輪胎有關的裝置、加工、配料的一般工藝過程、橡膠的處理或化學改性等；中國的研發熱點還涉及電纜、導體、絕緣體及其相關性能材料的選擇、涂料和林業領域。

參考文獻

[1] Warren T E， Dolman P M， Edwards D P. Increasing Demand for Natural Rubber Necessitates a Robust Sustainability Initiative to Mitigate Impacts on Tropical Biodiversity[J]. Conservation Letters， 2015， 8（4）： 230-241.

[2] Melba Y， Shivakumar K M. Price Formation and Supply Response of Natural Rubber[J]. Economic Affairs， 2016， 61（1）： 173-177.

[3] Internationl Rubber Study Group Irsg. Rubber Statistical Bulletin， Quarterly Statistics[EB/OL]. http：//www.rubberstudy.com/statistics.aspx， 2016-01-01/2016-11-10.

[4] 朱永康. IRSG發布世界橡膠市場最新研究報告[J]. 橡膠科技，2016，14（6）：15-15.

[5] 陳明文. 我國天然橡膠產業發展形勢與因應策略[J]. 農業經濟問題，2016（10）：91-94，112.

[6] 莫業勇. 2014年國內天然橡膠生產消費與2015年展望[J]. 中國熱帶農業，2015（2）：8-9.

[7] 楊浩明，樊凌雯，張保彥，等. 全球和中國橡膠機械產業專利情報分析[J]. 情報雜志，2014，33（6）：53-58.

[8] 陳小莉. 工業機器人產業專利競爭態勢[J]. 科學觀察，2016（2）：12-23.

[9] 梁琴琴，趙志耘，趙蘊華. 全球MEMS傳感器技術創新現狀與趨勢——基于2000-2014年專利分析[J]. 科技管理研究，2016，36（10）：165-169.

[10] 魏 珣，賈敬敦，孫康泰，等. 基于文獻計量的世界家畜種業科技創新研究態勢分析[J]. 中國農業科學，2015，48（13）：2 622-2 634.

[11] 吳學彥，韓雪冰，孫 琳，等. 基于DII的轉基因玉米領域專利計量分析[J]. 情報雜志，2013，32（5）：99-102.

[12] 鄭 佳，袁學敏. 碳纖維技術在不同應用領域中的發展狀況研究[J]. 高技術通訊，2016（1）：37-44.

[13] 沈喜玲，曲 昭，丁 堃. 基于專利計量視角比較中美石油企業技術差異[J]. 科技管理研究，2015，35（7）：152-157.

[14] 斯 佳. 普利司通研制成功銀膠菊橡膠輪胎[J]. 中國橡膠，2015（20）：35-35.

[15] 燕 豐. 山東永泰集團開發出一種三元乙丙橡膠胎側膠[J]. 橡塑技術與裝備，2016（11）：29-29.

[16] 朱永康. 大陸馬牌開始用蒲公英膠乳制造輪胎[J]. 現代橡膠技術，2015，41（3）：29-29.

[17] 中國熱帶農業科學院編著. 中國熱帶作物學科發展研究[M]. 北京：科學出版社，2015：1-21.

[18] 李一萍，高秀云，胡小嬋，等. 基于SCI-E天然橡膠科研論文統計分析[J]. 農業圖書情報學刊，2016，28（10）：61-66.

[19] Silva L C S， Kovaleski J L， Gaia S， et al. World Scenario of Green Patents： Perspectives and Strategies for the Development of Eco-innovations[J]. African Journal of Business Management， 2013， 7（6）： 472-479.

[20] Klingmen K J， Castner J， Titus A H. A Review of Worldwide Patents： Innovations in Peak Flow Meters for Asthma[J]. Nursing Research， 2016， 65（3）： 238-248.

[21] Firestone Tire & Rubber Co. Synthetic Homopolymer of Isoprene-Combining the Desirable Props of Hevea and Sulphur Vulcanisable Synthetic Rubbers： US， 3632563-A[P]. 1955-08-24/2016-11-09.

[22] Pittsburgh Plate Glass Co. Goated Silica Fillers for Natural Rubber： US， 540614[P]. 1955-10-14/2016-11-09.

[23] 車 堯，李雪夢. 基于德溫特手工代碼的專利技術分析——以風能為例[J]. 情報科學，2015，33（4）：132-138.

[24] 沈 君，高繼平，滕 立. 德溫特手工代碼共現法：一種實用的專利地圖法[J]. 科學學與科學技術管理，2012，33（1）：12-16.

[25] 劉 暢，房元鋒，王海峰，等. 利用德溫特數據庫手工代碼分析研究安防專利[J]. 電子世界，2014（10）：490-490.

[26] Miao J. Rubber Sleeve for Grinding TV Screen - Comprises Natural Rubber， Carbon Powder and Sulphur： CN， 8606308-A[P]. 1988-03-23/2016-11-09.

[27] Dong X， Zhou Y， Zhong A. Rubber Tree Loranthus Parasiticus Pesticidal Compsn. Applicator - Includes bag Filled with Metribuzin soln.， Glass Tube and Rubber Pipe： CN， 8800039-A[P]. 1988-07-13/2016-11-09.

[28] 莫業勇. 全球有60多個國家生產天然橡膠[J]. 中國熱帶農業，2014（5）：75-76.

[29] 那美君. 東南亞主要橡膠出口國競爭力對比分析研究[D]. 杭州：浙江工業大學，2015.