万晶晶

【摘 要】我国是世界上最大的塑料制品生产和消费国，聚乙烯是塑料中应用最为广泛的品种。本文结合Innography和Incopat、Excel等工具对全球聚乙烯塑料的专利发展态势进行了研究，通过对总体发展态势、专利区域部署、五局流向、技术构成、研究热点及核心专利的分析，揭示了聚乙烯领域专利布局、专利输出、专利竞争态势和存在问题等，从而可促进聚乙烯知识产权的深化利用，发挥知识产权在产业转型升级中的重要作用。

【关键词】专利情报；聚乙烯；塑料；产业升级

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为主要成分，适当加入或不加入其他配合材料，可在一定温度和压力下塑化成型成一定的形状，且在常温下保持形状不变的材料[1]。塑料既是为经济社会提供产品、配件和材料的国民经济基础性产业，也是为消费者提供安全、卫生、优质可靠产品的民生产业，同时还是推动新材料产业发展的重要组成部分[2]。2015年，我国塑料生产占据全球总量的27.8%[3-4]，已成为世界上最大的塑料制品生产制造和消费国。其中，聚乙烯是塑料中应用最为广泛的品种，在2015年全国通用树脂消费需求中占比近35%[5]，为工业、农业、建筑业、交通、运输业等提供重要产品和材料支撑。

当前，随着新一轮全球科技革命和产业变革浪潮，制造产业面临着巨大的冲击与挑战。国际上，协同、智能、绿色等正逐渐成为制造业的核心价值体现，欧美等发达国家纷纷推出重振制造业的国家战略和计划，力图抢占高端制造业并扩大竞争优势。例如，美国“再工业化”、“制造业复兴”、“先进制造业伙伴计划”，德国“工业4.0”，日本“再兴战略”，法国“新工业法国”等[2]，在当前国际国内政策背景影响下，聚乙烯塑料产业也面临更高的发展要求，包括产业转型升级、产品改性变革、绿色环保发展等。

专利文献是最新颖、系统、完整、规范的技术信息源，据世界知识产权组织（WIPO）统计，全世界最新的发明创造信息有90%～95%首先反映在专利文献中，有效利用专利情报，可以缩短60%研发时间，节省40%的研发经费[6]。除具有一般科技文献的技术情报外，专利文献还具有很强的实用性和市场价值。本文通过分析聚乙烯全球专利的发展态势，可促进聚乙烯知识产权的深化利用，发挥知识产权在产业转型升级中的重要作用，从而为该产业的创新发展提供情报支撑。

1 专利检索与分析工具

本文数据检索和分析结合CPA Global公司Innography专利信息检索和分析平台、北京合享智慧科技有限公司的Incopat专利数据平台以及Excel等工具。由于聚乙烯产品发展至今已有70多年历史，而专利的保护期限多在10-20年之间，因此选取1998-2017年的专利申请作为分析对象。

通过对聚乙烯相关技术背景的分析和关键词的提炼，结合国际专利分类号，归纳其技术要点如表1。通过技术要点的逻辑组配，在Innography数据库中进行检索，共获得专利75980件，由于专利文本的多次公开，通过数据库的申请文本去重功能，一件专利申请可仅保留一个专利文本。经申请文本去重处理后，共获得60802件专利，本文将根据不同分析目的，结合其同族专利扩增和去重对聚乙烯专利发展态势进行分析。

1.1总体发展态势分析

通过对全球不同国家或地区专利申请量的分析发现，自1998年以后全球专利申请总量有小幅下滑，这主要是由于日本和其他地区的申请量出现了下跌，美国申请量有小幅增长，但是韩国、欧专局、PCT专利申请都较为平稳；2005年后，日本申请量略降，中国的申请量开始明显增长，其他国家或地区保持平稳，全球总量处于持平状态；在2010年以后，由于中国的知识产权战略持续推进，我国的专利申请量急剧增长，聚乙烯全球专利申请总量也随之大幅攀升，2012年全球专利申请总量相比1998年增幅达到了45%；2012年以后，由于其他国家或地区专利申请在减少，尽管中国专利申请量还在增长，但全球总体上处于持平状态。2015-2017年的数据，由于专利申请到专利公开有18个月的滞后期，因此数据量仅做参考。endprint

1.2 专利技术区域部署研究

从专利的申请国家来看，中国是聚乙烯塑料的申请大国，申请共27092件，占整体的33.9%；其次是日本、美国，分别占全部专利申请的13.9%和9.1%。向世界知识产权组织（即PCT专利申请）和欧专局提交的专利申请分别为4985和4975件，占比均为6.2%。其他的主要国家还有韩国、德国、加拿大、澳大利亚、巴西等。

全球范围的专利申请99%集中在中国、日本、韩国、美国和欧洲，因此通过对这五个国家和地区的专利流向进行分析，可以了解这五个国家和地区的专利水平、两国或地区之间的专利输入和专利输出地位，并比较各国家或地区的海外市场布局情况[7]。在五局流向图中，饼图表示各专利局受理的专利量，百分比表示来源于各国家或地区的专利占比情况，箭头表示各国家或地区向其他专利局提出的专利申请量，箭头的粗细表示数量的多少。

图3是聚乙烯塑料的五局专利流向图，不难发现，五局申请人中，美国是向海外布局专利量最多的国家，其专利输出最多的分别是欧洲、日本、中国和韩国，其在欧洲的专利布局占欧洲全部专利申请的32.1%，向日本布局的专利占日本全部专利申请的11%，向中国布局的专利虽然占比不高，但申请量也达到了1078件，说明美国非常重视利用多边申请布局海外市场。欧洲最大的专利输出对象是美国，占美国全部专利申请的22.1%，其次是中国、日本和韩国，其中向中国的专利输出达到了965件。尽管我国是塑料生产和消费大国，也是塑料专利申请大国，但是专利输出却不多，在其他四局的专利占比最高仅1.9%。从专利输入总量来看，我国是五局中专利输入最多的国家，说明海外竞争者非常重视中国市场。

1.3 专利技术构成及研究热点分析

国际专利分类（International Patent Classification，IPC）是国际通用的标准化专利分类体系。通过对IPC的统计分析，可以获取该领域涉及的关键技术和研发重点。

通过Innography数据库的处理，可以得到全球聚乙烯专利中，聚乙烯的组合物（C08L）所占数量最多，达到15360件，该分类主要与树脂、共混物、改性类技术相关；其次是薄层产品（B32B），说明薄膜类专利占比非常高，薄膜是目前聚乙烯最大的应用领域；仅用碳-碳不饱和键反应得到的高分子化合物（C08F）专利申请量排名第三，该分类与聚乙烯树脂的制备、聚合催化剂、聚合工艺等相关。其他主要的技术分类包括包装容器（B65D）；聚乙烯在电缆应用（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）；医用、牙科或梳妆类聚乙烯应用（A61K）；电池隔膜（H01M），各技术领域的申请量见表2。

对比中国、美国、日本、欧洲和韩国五局的技术布局情况，可以看到中国作为聚乙烯专利申请量的最大贡献区域，技术分布最多的分别是聚乙烯组合物、电缆和薄膜；美国技术分布最主要是薄膜、聚乙烯树脂制备及催化剂等、聚乙烯组合物三大领域；日本除在组合物、薄膜类布局较多以外，在聚乙烯包装领域专利申请非常多；欧洲专利申请主要分布在组合物、聚乙烯树脂制备及催化剂等、薄膜领域；韩国在聚乙烯加工及配料方面布局占比较多。从五局的技术主题分布来看，组合物和薄膜都是布局主要技术领域，但各国家（地区）又各具特色，如中国在电缆领域占比较多、日本在包装领域申请较多、美国和欧洲在树脂制备及催化剂等领域布局较多、韩国在加工配料方面布局较多。

1.4 专利权人竞争态势及部署重点分析

为分析聚乙烯竞争者的专利技术量，通过同族专利去重，得到专利族数量最多的前15家机构，排名第一的是日本三菱化学（Mitsubishi Chemical），专利族达到516个，通过对其技术要点的判读，发现其技术主要集中在下游应用领域，主要与薄膜、组合物、包装、太阳能电池密封相关；排名第二的是美国陶氏化学，专利族共486个，陶氏公司（Dow Chemical）在2015年完成对聚乙烯技术公司Univation的收购，Univation公司拥有自己的聚乙烯气相工艺，是世界上使用最多的生产聚乙烯技术，陶氏对其收购也加强了在聚乙烯知识产权领域的话语权，其专利技术部署广泛，既有上游的聚乙烯制备方法、催化剂，也有中游的组合物、树脂料，还有下游的薄膜、电缆应用等；排名第三的是大日本印刷公司（Dai Nippon Printing），专利族共414个，技术主要集中在下游应用，如聚乙烯包装材料、电池密封、装饰件等；排名第四的为我国中国石化集团，专利族共368个，其专利布局主要集中在上中游，包括制备方法（如超高分子量聚乙烯制备、低密度聚乙烯注塑树脂、透明缠绕膜专用料、软包装聚乙烯材料）和催化剂、农用膜、超高分子量聚乙烯纤维等。

从表中各专利申请机构的技术领域来看，在聚乙烯上游布局的競争者主要有陶氏化学、中国石化、北欧化工（Borealis）、旭化成（Asahi Kasei）、巴塞尔（Lyondell basell）、道达尔（Total）、三井化学（Mitsui Chemicals）、埃克森美孚（Exxon Mobile）和杜邦（Du Pont），包括制备方法和催化剂的布局等。除上游竞争者以外，在T0p15机构中，进行下游布局的机构主要为日本企业，如三菱化学、大日本印刷、凸版印刷（Toppan Printing）、积水化学（Sekisui Chem）等，其专利族数量和技术领域见表。

此外，从表中可以看到，平均专利族规模最大的为陶氏化学，达到6.6，说明其专利布局意识非常强，其专利价值非常高，其他平均专利族规模较大的机构还有北欧化工、巴塞尔、道达尔、埃克森美孚等。为比较主要专利申请者的竞争力，利用Innography分析平台，可以从技术实力、经济实力两个维度进行比较分析。技术实力由专利数量、技术分类和专利引用三方面构成，经济实力主要由公司收入、专利国家分布、专利涉案情况构成。可以看到，在技术实力方面，陶氏化学处于领袖地位，其次是Borealis、Lyondell basell和道达尔，处于技术领先地位；经济实力最强的申请人为我国中石化，其次是埃克森美孚和道达尔，皆为石化类企业，资金实力雄厚；除这些申请人以外，其他竞争者在经济和技术实力方面，属于追赶型，包括杜邦、三菱化学、巴斯夫、三井化学等。endprint

2.5 核心专利分析

“专利强度（Patent Strength）”是一种高价值专利挖掘工具，它是专利价值判断的综合指标，挖掘高价值专利可帮助判断技术领域的研发重点。在Innography数据库中，专利强度受权利要求数量、引用与被引次数、是否涉案、专利时间跨度、同族专利数量等因素影响，其强度的高低可以综合的代表该专利的价值大小。一般情况下，将专利强度在8-10之间认为是核心专利（其他专利可以分为两种情况，一种是垃圾专利，一种是还未体现出价值的专利，这些可能是因为专利年龄、法律状态、引证等特征还未明确）。

（1）应用国 （2）来源国

按照核心专利的篩选标准，共获取核心专利1816件，通过对专利申请国家/地区（应用国）的分析，发现核心专利主要部署在美国、欧专局和中国。美国的专利申请中高价值专利最多，达到1211件，占美国全部专利的16.7%；中国高价值专利131，仅占中国全部专利的0.5%。对比来看，这些高价值专利主要来源于美国、日本和德国（来源国），分别为959、185和111件，说明美国、日本和德国的技术水平和专利价值最高。

从核心专利的主要申请机构来看，大部分来自于全球主要专利权人，其中陶氏化学、北欧化工、埃克森美孚最多，分别有116、63和48件，说明其是聚乙烯领域的领先技术拥有者，其专利主要与聚乙烯制备、聚乙烯组合物相关，包括LDPE、HDPE、薄膜应用等。捷迈邦美（Zimmer Biomet）、强生（Johnson & Johnson）和希悦尔（Sealed Air）虽然专利总量不多，但是其专利价值较高。从技术点来看，捷迈邦美作为全球第二大骨科材料公司，主要以超高分子量聚乙烯医用材料为主；强生专利主要与公司产品的包装相关；希悦尔高价值专利主要与聚乙烯泡沫材料相关。

2 结论与建议

通过对聚乙烯近20年的专利态势分析，发现由于聚乙烯商业化产品历史已达70多年，全球专利申请量自1998年开始略有下滑，2010年由于我国知识产权战略的持续推进，全球专利申请量也随之急剧增长，说明我国在聚乙烯领域专利申请非常活跃。然而从专利价值来看，尽管我国是聚乙烯专利申请大国，但是高价值专利仅占比0.5%，说明专利质量和专利国际竞争力都亟待提升。事实上，中国的专利申请多以本土为主，在五局专利流向中，中国向海外布局占比较低，向海外输出专利占比最高仅1.9%。我国是塑料出口大国，面临的国际贸易摩擦风险也在不断加大，针对这种现状，相关机构应提高知识产权战略布局意识，重视专利质量提升与海外专利布局及防御。

从全球技术热点来看，聚乙烯专利申请主要集中在组合物、薄膜、聚乙烯制备及催化剂等方面，其次是包装容器、电缆应用、加工成型、管道应用、医用材料和电池隔膜。其中组合物、薄膜是各国布局的主要领域，但各国家（地区）又各具特色，如中国在电缆领域占比较多、日本在包装领域申请较多、美国和欧洲在树脂制备及催化剂等领域布局较多、韩国在加工配料方面布局较多。一直以来，我国聚乙烯树脂进口依存度在通用树脂中居高不下，2015年达到了42%的依存度[5]，从技术分布来看，我国在聚乙烯的关键技术领域，如上游高性能合成树脂、茂金属催化剂、超高分子量聚乙烯方面还较为薄弱，企业的国际竞争力和技术实力还有待提高。另一方面，由于新一轮产业变革浪潮，加之绿色环保可持续发展的重要性，产业结构亟待优化升级。对此，可引导企业围绕“功能化、轻量化、生态化、微型化”的技术方向进行突破、鼓励企业联合国内外领军人才开展技术攻关，从而有效提升关键技术和高附加值产品的自给率，促进产业转型升级与创新发展。

【参考文献】

[1]程曾越.通用树枝实用技术手册[M].北京：中国石化出版社，1999.

[2]中国塑料加工工业协会.《塑料加工业"十三五"发展规划指导意见》，2016-4-24.

[3]Statista. Production of plastics worldwide from 1950 to 2015 （in million metric tons）*[EB/OL]. https：//www.statista.com/statistics/282732/global-production-of-plastics-since-1950/

[4]PlasticEurope（Association of Plastics Manufacturers）.World Plastics Production 1950-2015[EB/OL]. https：//committee.iso.org/files/live/sites/tc61/files/The%20Plastic%20Industry%20Berlin%20Aug%202016%20-%20Copy.pdf

[5]崔科增，中国聚丙烯市场现状和未来发展之路.[EB/OL]. http：//218.25.154.81/portal/info cid=1338864642100&iid=1464923660100&type=CMS.STD

[6]陈燕，黄迎燕，万建国，等.专利信息采集与分析[M].北京：清华大学出版社，2006：19-24.

[7]国家知识产权局规划发展司.世界五大知识产权局统计报告[EB/OL]. http：//www.sipo.gov.cn/tjxx/wjndbg/201509/P020150901584182181691.pdf.2013.

[责任编辑：张涛]endprint