基于專利分析的聚乙烯塑料全球發展態勢研究

萬晶晶

【摘 要】我國是世界上最大的塑料制品生產和消費國，聚乙烯是塑料中應用最為廣泛的品種。本文結合Innography和Incopat、Excel等工具對全球聚乙烯塑料的專利發展態勢進行了研究，通過對總體發展態勢、專利區域部署、五局流向、技術構成、研究熱點及核心專利的分析，揭示了聚乙烯領域專利布局、專利輸出、專利競爭態勢和存在問題等，從而可促進聚乙烯知識產權的深化利用，發揮知識產權在產業轉型升級中的重要作用。

【關鍵詞】專利情報；聚乙烯；塑料；產業升級

Global Technological Development Situations of Polyethylene Plastic Based on Patent Analysis

WAN Jing-jing

（The Science and Technology Library of Guangdong，Guangzhou 510070）

【Abstract】China is already the largest plastic producer and consumer in the world， polyethylene is the most widely used plastic variety. This paper studied the global technological development situations of polyethylene plastic by using the Innography， Incopat and Excel. The paper analysed the patent general tendency， patent regional deployment， patent flow of five largest intellectual property offices， technical composition， research hotspots and core patents， and consequently revealed the patent portfolio， patent output， patent competitive situation and the existing problems， which can promote the deepening utilization of intellectual property in polyethylene plastic， and realize the important value of intellectual property in industrial upgrading.

【Key words】Patent Intelligence； Polyethylene； Plastic； Industrial upgrading

0 引言

塑料（Plastic）是以高分子量的樹脂為主要成分，適當加入或不加入其他配合材料，可在一定溫度和壓力下塑化成型成一定的形狀，且在常溫下保持形狀不變的材料[1]。塑料既是為經濟社會提供產品、配件和材料的國民經濟基礎性產業，也是為消費者提供安全、衛生、優質可靠產品的民生產業，同時還是推動新材料產業發展的重要組成部分[2]。2015年，我國塑料生產占據全球總量的27.8%[3-4]，已成為世界上最大的塑料制品生產制造和消費國。其中，聚乙烯是塑料中應用最為廣泛的品種，在2015年全國通用樹脂消費需求中占比近35%[5]，為工業、農業、建筑業、交通、運輸業等提供重要產品和材料支撐。

當前，隨著新一輪全球科技革命和產業變革浪潮，制造產業面臨著巨大的沖擊與挑戰。國際上，協同、智能、綠色等正逐漸成為制造業的核心價值體現，歐美等發達國家紛紛推出重振制造業的國家戰略和計劃，力圖搶占高端制造業并擴大競爭優勢。例如，美國“再工業化”、“制造業復興”、“先進制造業伙伴計劃”，德國“工業4.0”，日本“再興戰略”，法國“新工業法國”等[2]，在當前國際國內政策背景影響下，聚乙烯塑料產業也面臨更高的發展要求，包括產業轉型升級、產品改性變革、綠色環保發展等。

專利文獻是最新穎、系統、完整、規范的技術信息源，據世界知識產權組織（WIPO）統計，全世界最新的發明創造信息有90%～95%首先反映在專利文獻中，有效利用專利情報，可以縮短60%研發時間，節省40%的研發經費[6]。除具有一般科技文獻的技術情報外，專利文獻還具有很強的實用性和市場價值。本文通過分析聚乙烯全球專利的發展態勢，可促進聚乙烯知識產權的深化利用，發揮知識產權在產業轉型升級中的重要作用，從而為該產業的創新發展提供情報支撐。

1 專利檢索與分析工具

本文數據檢索和分析結合CPA Global公司Innography專利信息檢索和分析平臺、北京合享智慧科技有限公司的Incopat專利數據平臺以及Excel等工具。由于聚乙烯產品發展至今已有70多年歷史，而專利的保護期限多在10-20年之間，因此選取1998-2017年的專利申請作為分析對象。

通過對聚乙烯相關技術背景的分析和關鍵詞的提煉，結合國際專利分類號，歸納其技術要點如表1。通過技術要點的邏輯組配，在Innography數據庫中進行檢索，共獲得專利75980件，由于專利文本的多次公開，通過數據庫的申請文本去重功能，一件專利申請可僅保留一個專利文本。經申請文本去重處理后，共獲得60802件專利，本文將根據不同分析目的，結合其同族專利擴增和去重對聚乙烯專利發展態勢進行分析。

1.1總體發展態勢分析

通過對全球不同國家或地區專利申請量的分析發現，自1998年以后全球專利申請總量有小幅下滑，這主要是由于日本和其他地區的申請量出現了下跌，美國申請量有小幅增長，但是韓國、歐專局、PCT專利申請都較為平穩；2005年后，日本申請量略降，中國的申請量開始明顯增長，其他國家或地區保持平穩，全球總量處于持平狀態；在2010年以后，由于中國的知識產權戰略持續推進，我國的專利申請量急劇增長，聚乙烯全球專利申請總量也隨之大幅攀升，2012年全球專利申請總量相比1998年增幅達到了45%；2012年以后，由于其他國家或地區專利申請在減少，盡管中國專利申請量還在增長，但全球總體上處于持平狀態。2015-2017年的數據，由于專利申請到專利公開有18個月的滯后期，因此數據量僅做參考。endprint

1.2 專利技術區域部署研究

從專利的申請國家來看，中國是聚乙烯塑料的申請大國，申請共27092件，占整體的33.9%；其次是日本、美國，分別占全部專利申請的13.9%和9.1%。向世界知識產權組織（即PCT專利申請）和歐專局提交的專利申請分別為4985和4975件，占比均為6.2%。其他的主要國家還有韓國、德國、加拿大、澳大利亞、巴西等。

全球范圍的專利申請99%集中在中國、日本、韓國、美國和歐洲，因此通過對這五個國家和地區的專利流向進行分析，可以了解這五個國家和地區的專利水平、兩國或地區之間的專利輸入和專利輸出地位，并比較各國家或地區的海外市場布局情況[7]。在五局流向圖中，餅圖表示各專利局受理的專利量，百分比表示來源于各國家或地區的專利占比情況，箭頭表示各國家或地區向其他專利局提出的專利申請量，箭頭的粗細表示數量的多少。

圖3是聚乙烯塑料的五局專利流向圖，不難發現，五局申請人中，美國是向海外布局專利量最多的國家，其專利輸出最多的分別是歐洲、日本、中國和韓國，其在歐洲的專利布局占歐洲全部專利申請的32.1%，向日本布局的專利占日本全部專利申請的11%，向中國布局的專利雖然占比不高，但申請量也達到了1078件，說明美國非常重視利用多邊申請布局海外市場。歐洲最大的專利輸出對象是美國，占美國全部專利申請的22.1%，其次是中國、日本和韓國，其中向中國的專利輸出達到了965件。盡管我國是塑料生產和消費大國，也是塑料專利申請大國，但是專利輸出卻不多，在其他四局的專利占比最高僅1.9%。從專利輸入總量來看，我國是五局中專利輸入最多的國家，說明海外競爭者非常重視中國市場。

1.3 專利技術構成及研究熱點分析

國際專利分類（International Patent Classification，IPC）是國際通用的標準化專利分類體系。通過對IPC的統計分析，可以獲取該領域涉及的關鍵技術和研發重點。

通過Innography數據庫的處理，可以得到全球聚乙烯專利中，聚乙烯的組合物（C08L）所占數量最多，達到15360件，該分類主要與樹脂、共混物、改性類技術相關；其次是薄層產品（B32B），說明薄膜類專利占比非常高，薄膜是目前聚乙烯最大的應用領域；僅用碳-碳不飽和鍵反應得到的高分子化合物（C08F）專利申請量排名第三，該分類與聚乙烯樹脂的制備、聚合催化劑、聚合工藝等相關。其他主要的技術分類包括包裝容器（B65D）；聚乙烯在電纜應用（H01B）；聚乙烯的加工、配料（C08J）；聚乙烯塑料的成型（B29C）；聚乙烯管道（F16L）；醫用、牙科或梳妝類聚乙烯應用（A61K）；電池隔膜（H01M），各技術領域的申請量見表2。

對比中國、美國、日本、歐洲和韓國五局的技術布局情況，可以看到中國作為聚乙烯專利申請量的最大貢獻區域，技術分布最多的分別是聚乙烯組合物、電纜和薄膜；美國技術分布最主要是薄膜、聚乙烯樹脂制備及催化劑等、聚乙烯組合物三大領域；日本除在組合物、薄膜類布局較多以外，在聚乙烯包裝領域專利申請非常多；歐洲專利申請主要分布在組合物、聚乙烯樹脂制備及催化劑等、薄膜領域；韓國在聚乙烯加工及配料方面布局占比較多。從五局的技術主題分布來看，組合物和薄膜都是布局主要技術領域，但各國家（地區）又各具特色，如中國在電纜領域占比較多、日本在包裝領域申請較多、美國和歐洲在樹脂制備及催化劑等領域布局較多、韓國在加工配料方面布局較多。

1.4 專利權人競爭態勢及部署重點分析

為分析聚乙烯競爭者的專利技術量，通過同族專利去重，得到專利族數量最多的前15家機構，排名第一的是日本三菱化學（Mitsubishi Chemical），專利族達到516個，通過對其技術要點的判讀，發現其技術主要集中在下游應用領域，主要與薄膜、組合物、包裝、太陽能電池密封相關；排名第二的是美國陶氏化學，專利族共486個，陶氏公司（Dow Chemical）在2015年完成對聚乙烯技術公司Univation的收購，Univation公司擁有自己的聚乙烯氣相工藝，是世界上使用最多的生產聚乙烯技術，陶氏對其收購也加強了在聚乙烯知識產權領域的話語權，其專利技術部署廣泛，既有上游的聚乙烯制備方法、催化劑，也有中游的組合物、樹脂料，還有下游的薄膜、電纜應用等；排名第三的是大日本印刷公司（Dai Nippon Printing），專利族共414個，技術主要集中在下游應用，如聚乙烯包裝材料、電池密封、裝飾件等；排名第四的為我國中國石化集團，專利族共368個，其專利布局主要集中在上中游，包括制備方法（如超高分子量聚乙烯制備、低密度聚乙烯注塑樹脂、透明纏繞膜專用料、軟包裝聚乙烯材料）和催化劑、農用膜、超高分子量聚乙烯纖維等。

從表中各專利申請機構的技術領域來看，在聚乙烯上游布局的競爭者主要有陶氏化學、中國石化、北歐化工（Borealis）、旭化成（Asahi Kasei）、巴塞爾（Lyondell basell）、道達爾（Total）、三井化學（Mitsui Chemicals）、埃克森美孚（Exxon Mobile）和杜邦（Du Pont），包括制備方法和催化劑的布局等。除上游競爭者以外，在T0p15機構中，進行下游布局的機構主要為日本企業，如三菱化學、大日本印刷、凸版印刷（Toppan Printing）、積水化學（Sekisui Chem）等，其專利族數量和技術領域見表。

此外，從表中可以看到，平均專利族規模最大的為陶氏化學，達到6.6，說明其專利布局意識非常強，其專利價值非常高，其他平均專利族規模較大的機構還有北歐化工、巴塞爾、道達爾、埃克森美孚等。為比較主要專利申請者的競爭力，利用Innography分析平臺，可以從技術實力、經濟實力兩個維度進行比較分析。技術實力由專利數量、技術分類和專利引用三方面構成，經濟實力主要由公司收入、專利國家分布、專利涉案情況構成。可以看到，在技術實力方面，陶氏化學處于領袖地位，其次是Borealis、Lyondell basell和道達爾，處于技術領先地位；經濟實力最強的申請人為我國中石化，其次是埃克森美孚和道達爾，皆為石化類企業，資金實力雄厚；除這些申請人以外，其他競爭者在經濟和技術實力方面，屬于追趕型，包括杜邦、三菱化學、巴斯夫、三井化學等。endprint

2.5 核心專利分析

“專利強度（Patent Strength）”是一種高價值專利挖掘工具，它是專利價值判斷的綜合指標，挖掘高價值專利可幫助判斷技術領域的研發重點。在Innography數據庫中，專利強度受權利要求數量、引用與被引次數、是否涉案、專利時間跨度、同族專利數量等因素影響，其強度的高低可以綜合的代表該專利的價值大小。一般情況下，將專利強度在8-10之間認為是核心專利（其他專利可以分為兩種情況，一種是垃圾專利，一種是還未體現出價值的專利，這些可能是因為專利年齡、法律狀態、引證等特征還未明確）。

（1）應用國 （2）來源國

按照核心專利的篩選標準，共獲取核心專利1816件，通過對專利申請國家/地區（應用國）的分析，發現核心專利主要部署在美國、歐專局和中國。美國的專利申請中高價值專利最多，達到1211件，占美國全部專利的16.7%；中國高價值專利131，僅占中國全部專利的0.5%。對比來看，這些高價值專利主要來源于美國、日本和德國（來源國），分別為959、185和111件，說明美國、日本和德國的技術水平和專利價值最高。

從核心專利的主要申請機構來看，大部分來自于全球主要專利權人，其中陶氏化學、北歐化工、埃克森美孚最多，分別有116、63和48件，說明其是聚乙烯領域的領先技術擁有者，其專利主要與聚乙烯制備、聚乙烯組合物相關，包括LDPE、HDPE、薄膜應用等。捷邁邦美（Zimmer Biomet）、強生（Johnson & Johnson）和希悅爾（Sealed Air）雖然專利總量不多，但是其專利價值較高。從技術點來看，捷邁邦美作為全球第二大骨科材料公司，主要以超高分子量聚乙烯醫用材料為主；強生專利主要與公司產品的包裝相關；希悅爾高價值專利主要與聚乙烯泡沫材料相關。

2 結論與建議

通過對聚乙烯近20年的專利態勢分析，發現由于聚乙烯商業化產品歷史已達70多年，全球專利申請量自1998年開始略有下滑，2010年由于我國知識產權戰略的持續推進，全球專利申請量也隨之急劇增長，說明我國在聚乙烯領域專利申請非常活躍。然而從專利價值來看，盡管我國是聚乙烯專利申請大國，但是高價值專利僅占比0.5%，說明專利質量和專利國際競爭力都亟待提升。事實上，中國的專利申請多以本土為主，在五局專利流向中，中國向海外布局占比較低，向海外輸出專利占比最高僅1.9%。我國是塑料出口大國，面臨的國際貿易摩擦風險也在不斷加大，針對這種現狀，相關機構應提高知識產權戰略布局意識，重視專利質量提升與海外專利布局及防御。

從全球技術熱點來看，聚乙烯專利申請主要集中在組合物、薄膜、聚乙烯制備及催化劑等方面，其次是包裝容器、電纜應用、加工成型、管道應用、醫用材料和電池隔膜。其中組合物、薄膜是各國布局的主要領域，但各國家（地區）又各具特色，如中國在電纜領域占比較多、日本在包裝領域申請較多、美國和歐洲在樹脂制備及催化劑等領域布局較多、韓國在加工配料方面布局較多。一直以來，我國聚乙烯樹脂進口依存度在通用樹脂中居高不下，2015年達到了42%的依存度[5]，從技術分布來看，我國在聚乙烯的關鍵技術領域，如上游高性能合成樹脂、茂金屬催化劑、超高分子量聚乙烯方面還較為薄弱，企業的國際競爭力和技術實力還有待提高。另一方面，由于新一輪產業變革浪潮，加之綠色環保可持續發展的重要性，產業結構亟待優化升級。對此，可引導企業圍繞“功能化、輕量化、生態化、微型化”的技術方向進行突破、鼓勵企業聯合國內外領軍人才開展技術攻關，從而有效提升關鍵技術和高附加值產品的自給率，促進產業轉型升級與創新發展。

【參考文獻】

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[責任編輯：張濤]endprint