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实用好文!可降解塑料领域专利分析来了

发布时间:2020-11-30

可降解塑料是解决环境污染问题的一项重要技术。继我国在2008年出台“限塑令”之后,今年1月份,国家发展改革委、生态环境部发布了《关于进一步加强塑料污染治理的意见》,明确提出分步骤、分领域禁限使用一次性塑料制品,推广、应用可降解包装膜、塑料袋、地膜等替代产品,以有效减少“白色污染”的问题。本文从专利的角度对可降解塑料领域的专利申请情况进行分析,以期为行业发展提供参考。

  可降解塑料主要分为三大类:光降解塑料、生物降解塑料以及光/生物降解塑料。其中,光降解塑料是指能在光照下被自然分解的塑料制品。该技术对降解条件较为苛刻,需要足够的紫外线照射才能分解,所以无法得到较为广泛的使用。生物降解塑料是指能被自然界的细菌、真菌、藻类等微生物作用而近乎完全分解的一类塑料,参与自然界的碳素循环,一般分为破坏性生物降解塑料和完全生物降解塑料。破坏性生物降解塑料是指用淀粉、纤维素、蛋白质等改性(或填充)普通塑料制品(例如聚乙烯PE、聚丙烯PP或聚氯乙烯PVC)得到的塑料制品。完全生物降解塑料是指由天然高分子或农副产品经微生物发酵之后具有生物降解性的塑料制品。生物降解塑料因为能被微生物完全降解,对环境要求较低,且在分解后不会对环境造成严重污染,所以研究方向和市场主要集中在该领域。光/生物降解塑料是指结合光降解和生物降解的原理得到的塑料制品,具有双降解能力,但因为工艺复杂,所以应用较少。

  全球专利申请态势

  笔者采用Patentics检索软件对2020年11月1日之前的可降解塑料领域专利申请进行了检索。经过检索可知,全球范围内提交的涉及可降解塑料领域的专利申请共计8.6874万件,其中,在华申请共计7253件,占比8.37%。

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  图1为全球排名前10的国家或地区的专利申请占比情况。可以看出,申请量排名前3的国家或地区分别为美国、日本和欧洲,我国的申请量在上述3个国家或地区以及韩国和加拿大之后,排名第6。

  国外专利申请状况

  从技术构成来看,国外在可降解塑料领域的专利申请主要集中在A61K(医用、牙科用或梳妆用的配制品)、A61P(化合物或药物制剂的特定治疗活性)、A61L(材料或消毒的一般方法或装置;空气的灭菌、消毒或除臭;绷带、敷料、吸收垫或外科用品的化学方面;绷带、敷料、吸收垫或外科用品的材料)、A61F(可植入血管内的滤器;假体;为人体管状结构提供开口、或防止其塌陷的装置,例如支架;整形外科、护理或避孕装置;热敷;眼或耳的治疗或保护;绷带、敷料或吸收垫;急救箱)以及C08L(高分子化合物的组合物)等细分领域。可见,在国外,可降解材料在应用上申请的专利已经超出基于其本身研究而申请的专利,这也说明在国外,可降解塑料技术已进入技术生命周期的成熟期。而且,根据上述数据可知,国外对可降解材料的应用主要集中在医疗领域。

  在可降解塑料技术领域,国外专利申请量排名前3的申请人分别为霍夫曼股份公司(1727件)、默克专利有限公司(1682件)以及强生公司(1039件)。其中,霍夫曼股份公司是一家瑞士跨国医疗保健公司,是非常知名的药物制造公司。默克专利有限公司是德国默克控股的子公司,德国默克集团是全世界历史最悠久的化工制药公司,默克专利有限公司主要负责默克公司的专利管理。强生公司是美国的一家医疗保健品、医疗器械以及药厂的制造商。上述三家公司是将可降解塑料应用于医疗领域的主力军。

  国内专利申请状况

  在涉及可降解塑料技术领域的7253件中国专利申请中,发明专利共计5580件,实用新型专利共计1673件。目前,授权且保持有效的有2137件,已公开且待审的有1762件。

  在2001年至2020年期间,国内专利申请量基本处于逐年递增趋势,尤其是近五年,申请量呈现井喷状态,其中在2018年达到近千件。该增长态势说明我国可降解塑料领域的技术发展处于成长至成熟期(见图2)。

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  从技术构成来看,我国在可降解塑料领域的研究主要集中在C08L(高分子化合物的组合物)、C08K(使用无机物或非高分子有机物作为配料)、C08J(加工;配料的一般工艺过程;不包括在C08B,C08C,C08F,C08G或C08H小类中的后处理)、B29C(塑料的成型或连接;塑性状态物质的一般成型;已成型产品的后处理)、A01G(园艺;蔬菜、花卉、稻、果树、葡萄、啤酒花或海菜的栽培;林业;浇水)等。具体而言,我国在可降解塑料的研究方向上主要集中在生物降解塑料,主要涉及淀粉基降解、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丁二醇脂(PBT)以及完全生物降解。与国外可降解塑料主要应用的领域不同,国内可降解塑料主要应用于农业(塑料地膜等)以及食品等包装(塑料袋、塑料盒等)领域。

  在可降解塑料技术领域国内专利申请量排名前10的申请人中,高校/科研院所与企业各占一半。中国科学院的专利申请量最高,达到233件,远超排名第2和第3的中国石油化工集团有限公司(77件)和华南理工大学(52件)。

  重要申请人专利分析

  中国科学院早在1993年就已经开展对可降解塑料的研究,近十年平均每年申请量都在15件左右。中国科学院下属的长春应用化学研究所是研究可降解塑料并进行专利申请的主力军,迄今为止一共申请了71件专利;其次是微生物研究所和理化技术研究所,专利申请的数量均为18件。

  在中国科学院申请的223件专利中,发明专利226件,实用新型专利7件。目前授权且有效的专利为86件,公开且尚在审查阶段的有44件。这些专利中,排在前三的分类号依次为C08L、C08K和C12N(微生物或酶;其组合物;繁殖、保藏或维持微生物;变异或遗传工程;培养基)。可见,中国科学院在可降解塑料的研究方向上也是主要集中在生物降解塑料,不仅涉及市场比较热门的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚碳酸亚丙酯(PPC)以及热塑性淀粉改性塑料,还在微生物菌类(例如短杆菌、红球菌、裂殖壶菌等)降解塑料上投入较大的精力。专利保护的产品主要包括塑料袋、农用地膜等。

  技术展望与分析

  基于上述涉及可降解塑料技术领域的专利分析可知,在研究方向上,我国和国际前沿保持同步,研究重点都在生物可降解领域,但在应用上各有侧重。基于我国农业大国的特点,“农田污染”的问题亟待解决,开发可降解的农用地膜等产品的需求突出。同时,我国也是人口大国,因而解决食品包装问题也是目前非常重要的研究课题。在未来,我们也需要跟上国际的步伐,扩展可降解塑料的研究领域,尤其是在医疗方面,加大研究开发的力度,争取在国际市场上也占有一席之地。(刘晓菲


  

(本文仅代表作者个人观点)

(文章来源:中国知识产权

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