泡沫玻璃技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠l(fā)展現(xiàn)狀

張曉慧

（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心 廣東 廣州 510000）

1 引言

泡沫玻璃又稱多孔玻璃，其內(nèi)部充滿無(wú)數(shù)小開(kāi)口或閉口的氣孔，氣孔占總體積的80%～90%，孔徑大小為0.5～5 mm，也有小到幾微米的孔[1]。由于泡沫玻璃自身具有容重低、導(dǎo)熱系數(shù)小、抗壓強(qiáng)度高、不吸水、不透濕、不燃燒，容易加工，本身無(wú)毒、化學(xué)性能穩(wěn)定，耐腐蝕以及能在超低溫（-240℃）到高溫（+450℃）的廣泛溫度范圍內(nèi)使用等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油、化工、冷庫(kù)、地下工程、高級(jí)建筑等工程上[2]。泡沫玻璃制備最常規(guī)的方法是通過(guò)在玻璃相原料中加入發(fā)泡劑、助熔劑及其他各種添加劑，經(jīng)過(guò)高溫處理而獲得。第一例泡沫玻璃是1935年由法國(guó)Saint-Gobain公司研制成功的，隨后美國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)、日本等國(guó)也先后開(kāi)始研發(fā)[3]。我國(guó)對(duì)于泡沫玻璃技術(shù)研發(fā)開(kāi)始的相對(duì)較晚，以泡沫玻璃制備工藝為保護(hù)內(nèi)容的專利申請(qǐng)最早在1987年由大連輕工業(yè)學(xué)院申請(qǐng)。以下，對(duì)我國(guó)泡沫玻璃技術(shù)領(lǐng)域的專利發(fā)展情況進(jìn)行梳理，以期為泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)研究提供參考。

2 向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的泡沫玻璃技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)現(xiàn)狀

泡沫玻璃相關(guān)技術(shù)在國(guó)際專利分類號(hào)IPC分類中，集中分類到C03C11/00以及C03B19/08，筆者在中文專利摘要數(shù)據(jù)庫(kù)CNABS中以上述兩個(gè)IPC分類號(hào)進(jìn)行檢索，統(tǒng)計(jì)了1988—2018年向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的泡沫玻璃技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)量，見(jiàn)圖1。

圖1 1985—2018年向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的泡沫玻璃技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)量趨勢(shì)圖

從上圖可以看出，在2000年以前，我國(guó)有關(guān)泡沫玻璃技術(shù)的專利申請(qǐng)較少，2000年以后，專利申請(qǐng)量迅速增長(zhǎng)。這一方面是因?yàn)閲?guó)家出臺(tái)多項(xiàng)舉措，鼓勵(lì)大眾創(chuàng)新，提高了國(guó)民進(jìn)行科技創(chuàng)新的積極性；另一方面，由于工業(yè)以及建筑行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)于性能優(yōu)異的隔熱保溫以及吸聲材料的需求不斷增加，這促使了企業(yè)、科研院校以及個(gè)人更加關(guān)注泡沫玻璃的研發(fā)。

3 2009-2018年專利申請(qǐng)的申請(qǐng)人分析

在CNABS數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)一步對(duì)2009—2018年10年間的635篇專利申請(qǐng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出申請(qǐng)量前10位的申請(qǐng)人的專利申請(qǐng)量情況，見(jiàn)圖2。

圖2 不同申請(qǐng)人申請(qǐng)量分布示意圖

從圖2可以看出，申請(qǐng)量前10位的申請(qǐng)人中，有兩家外國(guó)企業(yè)，其余8位國(guó)內(nèi)申請(qǐng)人分別為4家企業(yè)，3所高校以及1位個(gè)人，前10位申請(qǐng)人的合計(jì)申請(qǐng)量為137件，約占總申請(qǐng)量（635件）的21.57%。申請(qǐng)量在第1位的申請(qǐng)人的申請(qǐng)量為20件，第10位的申請(qǐng)人的申請(qǐng)量為9件，申請(qǐng)量前10位的申請(qǐng)人的各自申請(qǐng)量較為接近。從以上數(shù)據(jù)可以看出，在2009—2018年間，泡沫玻璃領(lǐng)域并沒(méi)有出現(xiàn)申請(qǐng)量處于絕對(duì)領(lǐng)先地位的申請(qǐng)人，申請(qǐng)人分布較為分散，這可能是因?yàn)榕菽Ａе苽涔に囈呀?jīng)相當(dāng)成熟，在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上尋求巨大改進(jìn)和突破，存在一定的困難，很難找到一個(gè)全新的研究起點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)，衍生出相關(guān)新技術(shù)。

4 泡沫玻璃領(lǐng)域的研究趨勢(shì)

2018年申請(qǐng)的泡沫玻璃領(lǐng)域的專利申請(qǐng)共69篇，其中除4篇為外國(guó)申請(qǐng)外，其余65篇都是國(guó)內(nèi)申請(qǐng)。而在69篇專利申請(qǐng)中，有37篇申請(qǐng)的主要改進(jìn)點(diǎn)是對(duì)尾礦、礦渣以及高爐渣等廢棄物的再利用，以廢棄物為原料制備泡沫玻璃，有14篇申請(qǐng)為對(duì)制備工藝或原料組成進(jìn)行改進(jìn)，進(jìn)而提高泡沫玻璃的性能，有10篇為制備泡沫玻璃的裝置，有7篇申請(qǐng)是將泡沫玻璃與其他材料復(fù)合，利用泡沫玻璃本身特性，并與其他材料復(fù)合，使復(fù)合材料具有更多優(yōu)異性能，還有1篇是對(duì)泡沫玻璃應(yīng)用的改進(jìn)。

可見(jiàn)，目前泡沫玻璃的研究重點(diǎn)仍集中在以廢棄物為原料進(jìn)行泡沫玻璃的制備，實(shí)現(xiàn)廢棄物的再利用，減少環(huán)境污染，同時(shí)獲得具有應(yīng)用價(jià)值的泡沫玻璃產(chǎn)品；而關(guān)注制備工藝和原料配比的改進(jìn)，以期獲得性能更為優(yōu)異的泡沫玻璃產(chǎn)品，也是目前較為主要的研究?jī)?nèi)容。除了對(duì)廢棄物的利用，以及原料或制備工藝改進(jìn)以外，還有泡沫玻璃與其他材料復(fù)合的研究，利用泡沫玻璃自身特點(diǎn)，結(jié)合另外復(fù)合材料的特點(diǎn)，賦予復(fù)合材料更優(yōu)異的性能，拓寬泡沫玻璃的應(yīng)用范圍。例如：CN108678208A，以及CN108678210A兩篇發(fā)明專利申請(qǐng)，就是將木質(zhì)吸音板與發(fā)泡融玻陶瓷板復(fù)合（CN108678208A），或?qū)善l(fā)泡融玻陶瓷板復(fù)合（CN108678210A），形成復(fù)合板，提高隔音效果。又如，公開(kāi)號(hào)為CN108314464A的發(fā)明專利申請(qǐng)文件，其是用粉煤灰作為泡沫玻璃的原料組成成分，同時(shí)用粉煤灰提取硅溶膠作為氣凝膠前驅(qū)體，將氣凝膠與泡沫玻璃進(jìn)行復(fù)合，既降低機(jī)體材料的熱導(dǎo)率，又可以使氣凝膠具有機(jī)械強(qiáng)度，拓寬其應(yīng)用范圍；公開(kāi)號(hào)為CN108947242A的發(fā)明專利申請(qǐng)，將多孔玻璃與鹵鉛銫鈣鈦礦量子點(diǎn)復(fù)合，用于刺激相應(yīng)材料，該發(fā)明專利申請(qǐng)采用紫外365 nm激發(fā)的多孔玻璃與鹵鉛銫鈣鈦礦復(fù)合，在水中原始熒光猝滅后可持續(xù)維持一個(gè)藍(lán)光，長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月，同時(shí)該發(fā)明專利申請(qǐng)采用溶液方法使復(fù)合材料恢復(fù)在水中猝滅后的綠光，利用水溶液與鹵化銫的非水溶液可實(shí)現(xiàn)在綠光和藍(lán)光的動(dòng)態(tài)切換，從而可達(dá)到利用復(fù)合材料檢測(cè)環(huán)境中水的目的。目前，CN108678208A發(fā)明專利申請(qǐng)已被駁回，可見(jiàn)，只是將已知的常見(jiàn)材料進(jìn)行簡(jiǎn)單組合，而各自是以其常規(guī)的方式進(jìn)行工作，組合后形成的復(fù)合材料所能獲得的技術(shù)效果只是各個(gè)部分效果之和，這種簡(jiǎn)單疊加獲得的產(chǎn)品，作為發(fā)明要求保護(hù)的對(duì)象，其創(chuàng)造性高度是不夠的。

5 結(jié)語(yǔ)

尾礦、礦渣以及高爐渣等廢棄物都可以作為制備泡沫玻璃的原料。以廢棄物作為原料，制備出各方面性能都十分優(yōu)異的泡沫玻璃材料，不僅能給泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還能夠減少?gòu)U棄物對(duì)環(huán)境的污染。因此，目前泡沫玻璃技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)仍主要集中在以廢棄物為原料進(jìn)行制備方面，但對(duì)于發(fā)明專利申請(qǐng)，若要滿足授權(quán)條件，其需要具有一定的創(chuàng)造性高度，如果僅僅是用現(xiàn)有廢棄物原料進(jìn)行簡(jiǎn)單替換，獲得與現(xiàn)有泡沫玻璃材料性能相近的產(chǎn)品，是難以滿足授權(quán)條件的。因此，泡沫玻璃生產(chǎn)企業(yè)，在對(duì)廢棄物種類進(jìn)行選擇基礎(chǔ)上，還需通過(guò)與其他原料的配制以及生產(chǎn)工藝的改進(jìn)相結(jié)合，提升泡沫玻璃產(chǎn)品的性能，才有望獲得能夠受到專利保護(hù)的產(chǎn)品。

現(xiàn)有的泡沫玻璃領(lǐng)域的專利申請(qǐng)中，除了以廢棄物再利用和制備工藝改進(jìn)為研究方向以外，還有將泡沫玻璃與其他材料復(fù)合，獲得復(fù)合材料，擴(kuò)大泡沫玻璃應(yīng)用范圍的申請(qǐng)，對(duì)于此種復(fù)合材料的研究還需注意，如果僅僅是將已知的常見(jiàn)材料進(jìn)行簡(jiǎn)單組合，而各自是以其常規(guī)的方式進(jìn)行工作，組合后形成的復(fù)合材料所能獲得的技術(shù)效果只是各個(gè)部分效果之和，這種簡(jiǎn)單疊加獲得的產(chǎn)品，作為發(fā)明要求保護(hù)的對(duì)象，其創(chuàng)造性高度是不夠的。如何利用泡沫玻璃自身輕質(zhì)、多孔等性能，與其他材料進(jìn)行復(fù)合，獲得具有除保溫吸音等性能以外的更多其他性能和作用的復(fù)合材料產(chǎn)品，也是一個(gè)研究方向。