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摘要：本文從預制混凝土夾心保溫墻連接件全球專利申請數據出發，基于申請趨勢、地域分布、熱點技術方向、申請人分布、以及聯合申請分布等角度對全球專利進行了分析和研究，為我國企業針對連接件的技術研發和專利布局提出相關建議。
1.預制混凝土夾心保溫墻連接件概述
預制混凝土夾心保溫外墻主要由內葉墻、外葉墻以及夾心保溫層組成，在夾心墻內部有連接件穿過夾心保溫層并把內葉墻與外葉墻連接在一起。在夾心保溫墻體中，連接件是連接內、外葉鋼筋混凝土墻板和保溫層的主要構件，其主要作用是承受兩片混凝土墻板之間的剪力，而且連接件抗剪性能的優良直接決定著整個夾心保溫墻體的性能。按照材料的不同，夾心墻中的連接件分為金屬材料連接件、合金材料連接件和以纖維材料例如FRP為代表的非金屬連接件。
2.相關專利布局概況
2.1專利申請趨勢
圖1是預制混凝土連接件相關專利的全球申請量趨勢統計圖表，其中縱軸是專利申請數量。預制混凝土連接件相關專利的申請狀況可以分為三個發展階段：萌芽階段：1995年之前，該階段時間較長，專利申請整體較少，年申請量在1~2件之間，此階段專利申請總量占比為5.2%。在此階段，預制混凝土連接件的研發開始起步，如美國早在1984年就開始布局相關專利，并初步提出了采用金屬材料、FRP材料等制作直線型連接件的基礎性技術思路。本階段技術產出活躍的國家主要包括美國、德國和韓國等。發展階段：1995~2015年，專利申請量有所增加，說明該技術慢慢開始發展，但是增速較為緩慢，此階段專利申請量占比約36.9%。專利申請活躍的國家除了美國、德國、澳大利亞、韓國等之外，中國在此領域的專利申請量也開始獲得了一定增長?？焖賾秒A段：2015年之后（其中2019年和2020年由于大部分專利未公開，故數量較少），此階段申請量快速增長，占比達57.9%。中國是該階段技術產出的主要力量，占比為97.8%。在此階段，一個值得注意的現象是，傳統的幾個國外技術產出者維持著較為平緩的態勢，而中國成為本階段技術產出的最主要力量，占比高達87.8%左右；主要是受到近年來我國政府政策對裝配式建筑技術的大力鼓勵引導，使得配套連接件在越來越多的工程項目中獲得了實際應用的影響。此外，國內知識產權意識普遍加強、加大專利申請力度也應該是一個重要的影響因素。對比國內與國外申請趨勢可以看出，國外起步較早，早在1975年就申請了專利，但申請量并不多，年申請量一直在10件以下。相對照的，國內連接件技術起步相對較晚，直到1987年首次申請了專利，在2015年之后進入快速發展階段，年申請量突破30件。從專利申請趨勢的角度看，預制混凝土連接件技術的專利保護現狀存在以下特點：（1）歐美國家雖然屬于技術原創國家，起源較早，但近年來進入了發展平穩期，技術和專利的產出數量均相對較少；（2）中國雖然起步晚、技術發展時間短，尚屬于技術發展的跟隨階段，但并沒有錯過裝配式建筑及其連接件技術的蓬勃發展時期，在政策引導鼓勵、技術研發潛力、市場運用規模等多方面具備明顯的后發優勢，因此目前對于進一步促進技術創新水平、進一步加強高質量專利保護而言是正當其時的黃金時期。
2.2申請地域分布
從專利申請地域分布來看，保溫墻連接件申請國別分布較廣，涉及20多個國家或地區，包括中國、美國、韓國、加拿大、德國等。其中，中國的申請量最多，占比為77%，其次為美國，占比為5%，再次為韓國，占比為4%。連接件相關PCT申請僅7件，數量較少。其余的國家或地區，申請量均較少，占比均不足3%。相應地，結合專利申請地域分布的角度來看，預制混凝土連接件技術的專利保護現狀存在以下特點：（1）近年來，歐美日韓等專利大國/地區的布局熱度明顯下降，其專利保護主要以本國申請者為主，對新興市場的專利保護尚不夠重視；但由于其在本領域具備一定的技術實力，以及對本國市場的高度保護策略，致使中國進入國外承擔項目或開展項目合作時，仍然需提前做好必要的技術應用調研和專利海外預警等工作；（2）中國雖然由于近年來的申請量猛增而總體申請量位居第一，但其專利申請同樣以本土保護為主，開展目標海外市場的定向專利保護尚待起步，并需要積極學習了解海外知識產權政策及保護特色，開展精準的專利海外布局規劃和實務保護。
2.3熱點技術方向
從專利申請數量的技術分類統計中可以看出：全球預制混凝土連接件的熱點技術分布較為明顯地分布在涉及結構形狀的改進，以及涉及制備材料的改進等方向，同時還有少量聚焦于一些性能特征方面的技術方向。對技術改進主要涉及連接件的形狀結構或制備材料的相關專利進一步進行分析，其中276項（99%）專利申請涉及連接件的形狀結構，而167項（60%）專利申請明確了連接件的材料。因此，形狀結構或制備材料的技術研發，仍然是本領域目前最重要的熱點技術方向，國內外專利申請人均在這兩個方向上布局了大量的專利，無論是未來開展新的技術研發或者合理規避他人的早期專利，均離不開對這兩個熱點技術方向及相關專利投入足夠的借鑒及針對性剖析。進一步就涉及連接件形狀結構改進的多份專利所公開的技術細節來看，其涉及的類型較多，有十余種，例如直線型、網格狀、U型、工字型、波浪形以及T型等。其中，直線型為主流形狀結構，占比為67%。具體的形狀結構分布參見圖3所示。進一步對涉及連接件制備材料改進的多份專利所公開的技術細節來看，主要有FRP材料、塑料、金屬或金屬復合材料、金屬與塑料的組合、金屬與FRP材料的組合等5種形式，其中涉及FRP材料主題是專利申請的重點方向，占比約為46%，其次為涉及金屬或金屬復合材料的專利主題，占比約為18%，而涉及金屬與FRP組合的專利主題，占比同樣約為18%。連接件材料分布如圖4所示。此外，就涉及連接件性能參數研究的相關專利而言，其在近年來獲得了越來越多的重視，數量逐漸增加，并正構成為一個新的熱點技術方向。從相關專利所披露的細節來看，其主要涉及譬如材料的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度、彎曲模量、剪切強度等指標，并對如何改善這些指標作出了一些技術上的嘗試。
2.4申請人分布
從申請人分布角度來看，全球申請量排名前十的申請人主要為中國申請人，分別為安徽建筑大學、哈爾濱鴻盛房屋節能體系研發中心、山東萬斯達建筑工業化研究院有限公司、中國建筑標準設計研究院有限公司、東南大學、三一筑工科技有限公司、南通滬譽玻璃鋼制品有限公司，以及上海城建建設實業集團新型建筑材料有限公司。國外申請人中，H.K.COMPOSITESINC和KOREAINSTITUTEOFCONSTRUCTIONTECHNOLOGY申請專利較多，其相關專利申請均為6項。
2.5聯合申請分析
當前中國專利申請人中以單個申請人為主，占比91.5%，聯合申請的專利共20件，其中聯合申請人類型分布如圖6所示。從聯合申請的分布來看，目前企業之間的合作研發為主流的合作形式，其中以施工企業與研發型企業合作為主，例如南京斯貝爾復合材料有限責任公司（研發型企業）與安徽海龍建筑工業有限公司（施工類企業）合作。第二位的合作形式是企業與大專院校的產學研合作，其中代表性的有萬科與同濟大學以及江蘇南通三建集團股份有限公司與清華大學。
3.總結與建議
3.1總結
從專利申請趨勢看，預制混凝土連接件技術近年來在歐美等發達國家和地區進入了發展平穩期，技術和專利的產出數量均相對較少；中國雖然起步晚、技術發展時間短，但正迎來裝配式建筑及其連接件技術的蓬勃應用時期，在政策引導鼓勵、技術研發潛力、市場運用規模等多方面具備明顯的后發優勢，因此目前對于促進技術創新水平、加強高質量專利保護屬于黃金時期。從專利申請地域分布看，中國、歐美等技術產出國的專利保護基本上都以本土保護為主，國內企業在海外承擔工程項目或開展合作時，應高度注意當地的技術應用調研和專利預警工作，同時加大目標海外市場的精準專利保護。從技術分布來看，國內外預制混凝土連接件的熱點技術分布主要集中在結構形狀的改進和制備材料的改進上，同時近年來聚焦于一些性能指標的改進也正在構成為新的熱點方向，受關注的是連接件的導熱性能，這與保溫墻的保溫功能密切相關；其次是連接件的抗剪切和抗拉強度，這與墻體結構安全密切相關，而對于改善連接件的彎曲強度目前相關專利申請較少，是當前專利布局的空白點。從申請人分布來看，國內預制混凝土連接件相關專利主要掌握在少量大學和企業手上，前十名主要專利申請人中中國申請人占8位，排名前三的申請人均為中國申請人，分別為安徽建筑大學、哈爾濱鴻盛房屋節能體系研發中心和山東萬斯達建筑工業化研究院有限公司，體現出以施工企業與研發型機構合作為主的特色；國外申請人中H.K.COMPOSITESINC和KOREAINSTITUTEOFCONSTRUCTIONTECHNOLOGY排在前兩位。對比中國和國外申請人的申請特點來說，當前中國申請人的雙申（即同時申請發明和實用新型）較多，這也是導致中國申請量遠高于海外申請量的原因之一；另外中國申請人僅注重在國內進行專利申請，而國外申請人比較注重海外專利布局，其中H.K.COMPOSITES的一件專利（US5519973A）布局在美國、歐洲、中國、日本等10個國家和地區；整體上，目前行業內并未出現技術高度壟斷和專利數量集中的主體，而呈現較為均衡的競爭狀態。從技術發展路線和未來的專利布局重點來看，預制混凝土連接件相關技術的分支主要包括直線型連接件和FRP連接件（包括部分采用了RFP材質的連接件），這兩大技術分支的技術生命周期目前均處于成熟期；而根據現有專利的申請趨勢和技術功效等指標，項目組可重點選擇FRP+金屬或復合金屬之類的材質改進，同時關注導熱性能、剪切性能等關鍵性能作為重點的產品研制和專利布局方向；此外，塑料材質的直線型連接件、連接件彎曲強度的指標設計，以及選用FRP復合材質后對其多種形狀構造的變化設計，作為目前的專利相對空白點同樣值得考慮。
3.2建議
連接件研發方面，根據專利申請趨勢中反映的技術發展趨勢來說，形狀上應著重考慮直線型為主，材料上應采用FRP與金屬或復合金屬的組合為主。專利布局方面，對于連接件本身，可以從連接件的材料、制備方法、形狀結構、保溫墻中的布局等角度進行布局，另外從連接件測試、保溫墻制備等產業鏈上下游也可進行布局。同時，布局地域方面應考慮對重要技術創新開展海外專利布局，布局時應考慮當前保溫墻的主要市場以及主要競爭對手的市場布局。
作者：黃濤 單位：中鐵第五勘察設計院集團有限公司