作者：张旭
来源：《新材料产业》 2016年第12期
文/ 张 旭
国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心
一、前言
聚对苯撑苯并双噁唑（P B O）纤维是20世纪80年代由美国空军为发展航天航空事业而研发的复合材料用增强材料，重复单元结构见图1所示。P B O是含有杂环芳香族的聚酰胺家族中最有发展前途的一个成员，被誉为21世纪超级纤维，具有十分优异的物理机械性能和化学性能，其强度、模量为迄今在高性能纤维领域处于领先地位的K e v l a r纤维的2倍，并兼有间位芳纶耐热阻燃的性能[1]。
据研究表明，一根直径为1m m的P B O细丝可吊起质量为450k g的重物，其强度是钢纤维的10倍以上。P B O纤维优异的性能决定它有着广阔的发展空间和应用前景。表1显示了2种商品化PBO纤维（Zylon HM和Z y l o n A S）与其他常见高性能纤维的性能比较[2-5]。由性能指标对比（表1）可以看出：P B O纤维断裂强度、模量都较高，是钢纤维的10倍以上，而密度远低于钢，表现出质轻的特性；同时，回潮率较低，抗吸湿性远好于芳香族纤维，较适合潮湿环境作业；极限氧指数( L O I )很高，为68，是不燃材料；其裂解温度是650℃，耐高温；具有十分优异的综合性能。
日本东洋纺株式会社（以下简称“东洋纺”）是目前唯一掌握P B O纤维大规模生产技术的企业，在市场上形成了垄断地位，其P B O纤维产品不仅价格昂贵，达到约2 000元/kg，而且对我国禁售。P B O纤维最早是20世纪80年代由美国空军空气动力学开发研究人员发明，美国斯坦福大学研究所拥有该纤维的基本专利[6]。后来，美国陶氏化学公司得到授权，对P B O纤维进行了工业化生产。随后陶氏化学因发展战略调整而停止了对该纤维的研发。1994年，东洋纺从陶氏化学购买了P B O专利技术，随后斥资30亿日元建成了年产400吨P B O单体和180t纺丝的生产线，并于1995年开始投入部分工业化生产，1998年10月年产约200t的生产装置正式投产，开始进行商业化生产，商品名为“Z y l o n”，产品主要有Z y l o n A S和Z y l o n H M两种，其中Z y l o n A S是初纺普通丝，Z y l o n HM是高温处理的高模量丝，另有一种超高模量丝Zylon HM+还处在试验阶段。 二、东洋纺PBO 纤维专利申请情况
在D W P I数据库中，通过检索发现东洋纺共拥有P B O纤维相关专利139项（在不同国家/地区针对相同技术方案的多件同族申请合计为1项）。这些专利涉及P B O聚合单体原料的制备、P B O树脂的制备、P B O纤维的制备以及P B O纤维的应用。东洋纺拥有的专利最早可追溯至1989年，该专利的原始申请人为美国陶氏化学公司，后来被东洋纺从陶氏化学购得，1992年东洋纺开始针对自主创新的技术申请相关专利。
图2显示了东洋纺拥有的P B O纤维相关专利全球申请趋势，其中1989-1995年间共有15项专利是从陶氏化学转让而来。从图中可以发现，20世纪90年代是P B O纤维相关专利技术产生的活跃期，1993年达到申请量的峰值（19项），此后专利申请量进入平台期，直到2000年和2001年，东洋纺在P B O纤维上的专利申请量达到第2个高峰，这2年共申请了28项专利。随后，申请量呈现逐年递减趋势，且未检索到2014-2016年东洋纺的相关专利，但需要注意的是，近2年申请量过少在一定程度上可能是由于专利公开的滞后性导致已经提交的专利尚未公开而未被检索到，例如，我国专利法规定经初步审查认为符合要求的发明专利申请，自申请日起满18个月即行公布。从整体申请趋势上看，东洋纺的PBO纤维技术正处于技术稳定期，这与其技术成熟、产品稳定的特点相符。从另外一个角度看，作为该领域的垄断者，东洋纺近些年在P B O纤维技术上缺少新的突破。
图3显示了东洋纺P B O纤维相关专利在技术分之上的分布情况。可见，专利数量最大的是关于P B O
纤维应用的技术，例如P B O纤维构成的绳索和钓鱼线、P B O纤维增强的轻质轮胎、P B O纤维增强的树脂复合材料、P B O纤维编织而得的织物、含有P B O纤维的电缆、含有P B O纤维织物的汽车安全气囊和防弹衣等，这些专利占总量的44%。其次，占总量35%的是关于P B O纤维合成工艺的技术，包括纺丝工艺、浆料和短纤维的制备、纤维的干燥工艺、纤维的快速热处理方法、低旦纤维的制备、高耐久性纤维的制备等。另外，还有关于P B O树脂和原料的技术，分别占专利申请总量的11%和10%，例如PBO的聚合、P BO制备过程中原料的回收工艺、原料单体4,6-二氨基间苯二酚（D A R）的合成工艺及稳定储藏方法等。
图4显示了东洋纺P B O纤维相关专利在原料、树脂、纤维、应用4个技术分支上的发展情况。从中可以看出，东洋纺从一开始便将技术创新覆盖到P B O纤维所涉及产业链的各个技术环节，即从聚合单体
原料生产直到纤维的具体应用都存在相应的专利技术，并且在上述4个技术分支上的创新近乎是一直处于齐头并进的状态，直到近些年，由于上游技术的相对成熟和完善，东洋纺只在纤维的应用上申请新的专利。
作为世界上最重要的经济体之一，中国自1985年开始实行专利法以来，一直受到世界各大工业巨头的关注。虽然P B O纤维属于对华禁售产品，但是东洋纺从20世纪90年代便开始在中国布局专利。一方面通过禁售限制中国获得P B O纤维成品；一方面又在中国布局专利，意图阻碍中国在该领域的自主创新和产业发展。图5显示了东洋纺在中国申请的P B O纤维相关专利申请情况。在共计22件专利申请中，有14件是直接与纤维有关的技术，占在华总申请量的64%，与应用、原料和树脂有关的申请分别为4件、3件和1件。可见，虽然从全球范围上看，东洋纺在P B O纤维应用上的专利是最多的，但是在进入中国的专利申请中P B O纤维合成工艺的专利却占了绝大多数。这在一定程度上表明，东洋纺在中国最重视的技术阶段是纤维的合成，即其最想加以限制的技术就是P B O纤维合成工艺，而P B O纤维的大规模合成技术正是我国科研单位最亟需攻克的关键技术。
图6是东洋纺P B O纤维在华专利的当前法律状态。从中不难看出，东洋纺虽然一共拥有22件P B O纤维相关的专利申请，但是目前尚处于有效状态的专利仅有3件，其中2件涉及原料D A R的稳定储存方法、1件涉及纤维合成。另外，有8件曾经有效的专利已经由于超过专利保护期而失效，还有9件专利申请撤回，2件专利申请被驳回。由此可见，目前东洋纺在华专利有相当一部分已经过期，当前有效专利实际上并不多，未被保护的专利技术并不具有排他性，可被视为该领域的公有技术，而有限的专利往往难以成为专利组合，其形成技术阻碍的效果也有限。
三、东洋纺PBO 纤维重点专利
专利被引用次数能够在一定程度上表明专利技术的被认可度和被依赖度，被引用次数较多的专利更有可能会成为核心专利或基础专利。表2显示了东洋纺PBO纤维相关专利中被引用次数在10次以上的专利。
可见上述专利涵盖了原
料、树脂、纤维和应用等P B O纤维所涉及的各个技术环节。特别是U S5976447A，其中的技术很可能直接对应于市场上经高温处理的高模量PBO纤维Zylon HM。
四、对我国创新主体的启示
我国目前虽然没有大规模生产P B O纤维，但有文献报道，中石化与东华大学已经合作完成了P B O纤维的中试研究，获得了性能优于东洋纺Z y l o n A S的P B O初生纤维[3]。这表明，在可预期的将来，我国的创新主体有可能具备大规模生产P B O纤维的能力。东洋纺作为P B O纤维行业的垄断者，研究其专利技术的发展和布局对我国创新主体而言具有重要的现实意义。一方面可以在一定程度上窥探到东洋纺
生产制造P B O纤维所采用的技术，了解其研发方向和重点技术；另一方面可以摸清其专利布局，提前规避潜在的侵权风险，为今后可能的产业化和市场化做好准备。为此，我国创新主体可从以下3方面考虑：
①合理使用公有技术。东洋纺承袭了陶氏化学的技术，二十几年来一直是P B O纤维的垄断者，其所采用的技术往往具有代表性。由上述分析可以看出，东洋纺大量专利的申请时间是在20世纪90年代，距今已有20年左右，而世界上主要国家和地区都规定发明专利的保护期最长为自申请日起20年，这意味着东洋纺大量的专利已经超过保护期或即将过期。过期的专利不享有专利保护，进入公有技术的范畴，这些技术可以为公众所使用或者在此基础上进行二次创新。因而我国创新主体可以抓住这一契机，充分发挥后发优势，对东洋纺的过期专利技术加以合理使用。②规避专利侵权风险。东洋纺虽然在中国仅有少量的有效P B O纤维相关专利，但是并不排除其今后再申请相关专利的可能性，随着中国企业和科研院所等创新主体进入这一行业后，东洋纺有可能布局新的专利以围堵行业新进入者。因而我国创新主体应当注意跟踪东洋纺在该领域的专利动态，实时了解其在中国的专利申请情况，避免由于信息滞后产生的不利影响。并且，考虑到将来产品可能会出口到世界其他国家和地区，我国创新主体还应持续了解东洋纺在世界主要市场所在国家和地区布局专利的情况，以降低未来“走出去”的侵权风险。
③制定知识产权保护策略。我国创新主体在科技研发过程中还应重视自主创新技术的保护。由于专利审批流程往往需要一段时间，所以为了保护好自主技术应当采取“专利先行”的策略，即在产品正式推向
市场之前，提前在主要生产地和销售地布局好专利。而且由于P B O纤维的研发周期较长，可采取对其中的阶段性技术成果及时申请专利保护，而不必等到完全完成研究项目后再申请专利。在布局专利时，还可以紧盯东洋纺这样的行业领头羊，合理参考其申请专利的技术方向和地域，以便在未来可能发生的专利战中拥有反击的主动权。
10.3969/j.issn.1008-892X.2016.12.008
参考文献
[1] 马春杰，宁荣昌.PBO纤维的研究及进展[J]．高科技纤维与应用，2004，29(3):46-50.
[2] 王静.21世纪超级PBO纤维的性能及其应用探讨[J]．现代纺织技术，2010(3):57-60.
[3] 李旭，王鸣义，钱军，等．高性能PBO纤维的开发和应用[J]．合成纤维，2010(6):1-5,14.
[4] 汪家铭.PBO纤维的发展与应用前景[J]．石油化工技术与经济，2009，25(2): 26-31.
[5] 崔天放，王俊，舒燕.PBO的合成及其纺丝技术研究进展[J]．合成纤维工业，2010，33(6):43-46.
[6] 杨铁军．产业专利分析报告（第14分册）——高性能纤维[M]．知识产权出版社，北京，2013 ：3-4,25-27.
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