竹木复合结构中国专利分析研究

闫 薇 崔海星 关明杰 朱一辛

（1 南京林业大学竹材工程研究中心 南京 210037 2 国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心 江苏苏州 215000）

中国竹材资源丰富，有竹类植物40属，400多种，约占世界竹类种质资源的1/3，中国是世界竹子分布的中心，竹林面积540 万hm2，占全国森林面积的2.8%[1]。竹林是我国重要的森林资源，能够有效的缓解我国木材资源贫乏的问题。1995年，中国工程院院士张齐生教授发表论文《竹木复合结构是科学合理利用竹材资源的有效途径》，文中阐述了竹木复合结构的科学性，进行了理论分析，提出竹木复合结构可为我国大面积人工林间伐材找到一条工业化的新用途，同时还使竹材和木材的强度都得到充分的发挥，克服速生木材原有的一些缺陷，很好地解决我国木质资源短缺的问题[2]。这篇文章具有里程碑式的意义，是竹木复合结构历史发展的一个节点，这一观点激励了相关科研人员在竹木复合方面进行了更多的研究和创新。

据世界知识产权组织(WIPO)统计，专利信息是世界上最大的公开技术信息源之一，且专利技术信息的公开要比其他载体早1～2年[3]。本文拟对竹木复合结构中国专利的申请情况进行统计和定量分析，探究其发展现状，旨在为该领域科技发展战略的决策提供依据。

1 专利检索及分析方法

数据库：专利之星-专利检索系统（CPRS专利检索系统之最新升级版本，国家知识产权局中国专利信息中心）[4]。

专利检索。检索词“竹”、“木”，逻辑关系 “与”（符号*），检索摘要（AB），检索式为 FXX (竹/AB*木/AB)

依据竹木复合结构定义——由竹材单元（通常是竹片、竹篾、竹碎料等)与木材单元(通常是木单板、木板、木刨花、木纤维等）借助于胶黏剂（形成界面）或其他方式（钉或螺栓连接、捆绑等）的结合与构造，对命中的专利进行人工2次筛选。

竹木复合结构中国专利分析方法参照相关文献[5]进行。

2 专利分析

2.1 竹木复合专利申请数量及趋势分析

基于该数据库中2011年12月31日前收录的已公开专利文献，依据检索式FXX (竹/AB*木/AB)检索出竹木方面的专利5543件，其中发明专利2158件、实用新型专利2470件、外观设计专利915件[4]。截至2011年12月31日，依据竹木复合结构定义人工2次筛选出涉及竹木复合结构的专利申请为406件，其中发明专利133件、实用新型专利270件、外观设计专利3件，实用新型专利、发明专利是竹木复合结构专利申请的主要类型，对其按照年份进行排序（图1）。

我国自1985年4月1日实施专利制度以来，第1个涉及竹木复合结构的专利是1986年8月27日上海装潢盒厂申请的“竹-木复合装饰板”实用新型专利（ZL 86204029.9，1988年3月30日授权）[6]。第1个公开的竹木复合结构发明专利是北京林业大学申请的“竹木复合板及其生产工艺技术”（申请日1986年11月2日，发明人赵立、韦铮、林荣中、万秀平，最终未获得授权）[7]。从图1可以看出自1993年以来，竹木复合结构专利的申请量呈现上升趋势，实用新型专利申请量与发明专利申请量之间的差值较为明显，近几年来发明专利数量上升相对较快，限于发明专利的审查程序，从提出申请到公开需18个月时间，2011年的发明专利申请量还会有所变化。

1985年至1993年的近10年期间是竹木复合结构研究的探索和摸索阶段，处于萌芽时期，专利申请数量较少。自1995年起，竹木复合结构中国专利申请量不断上升，尤其是2000年以后，竹木复合结构中国专利申请呈现快速上升的趋势，2000年至2010年专利申请数量近300 件，占到总数的71.18%，在这期间竹木复合结构得到较好较快的发展，2010年专利申请数量达到68 件，是历年来专利申请之最。由于专利申请到公开有一段时间间隔，故截止到2012年7月统计的2011年竹木复合结构中国申请量为50 件，只代表部分2011年部分专利申请数量。从图1竹木复合结构中国专利申请总数增长趋势线可以看出，1996年以来专利申请数量呈现指数增长。

从图1中可以看出，1985年至2011年专利申请人数和专利申请数量走势相似，在80年代，专利申请数量和申请人数量出现了很好的重合现象，这表明当时科研人员对竹木复合结构的研究刚刚起步，技术研究还处于起步阶段，而1990年以后，尤其是在2008年以后，专利申请数量明显多于申请人的数量，表明竹木复合结构领域中科研人员的创新能力大大提高，越来越多的新生力量投入到竹木复合材料的研发中来，该行业的科研人员的创新能力逐渐加强。

竹木复合结构中国外观设计专利的申请是从2010年才开始的，是对历年竹木复合专利申请只限于发明专利和实用新型专利的一个突破，竹木复合结构开始参与产品的形状、图案或者其结合以及色彩与形状、图案的结合所作出的富有美感并适于工业应用的新设计。

由图1还可以看出，1985年至1991年，竹木复合结构发明专利的授权为零，1992年，尽管是较少的发明专利申请量，但均被授权。2000年以后，发明专利的授权情况出现较大的波动，从2002年的授权低谷到2005年的高峰之后，竹木复合结构中国发明专利的授权情况呈现较明显的下降趋势，2009年发明专利授权数量有所上升，由于发明专利的授权有较强的时间滞后性，专利授权情况截止到2010年。近年发明专利授权数量的升高不仅表现出研究人员和企事业单位对专利制度的认知不断加深，而且体现了我国在竹木复合方面研究的进一步深入和不断创新。

图1 1985-2011年竹木复合结构中国专利申请趋势

2.2 竹木复合专利申请地域分布和教学科研单位分析

在已公开的竹木复合申请的专利中，绝大部分属于包括台湾地区、香港特区在内的国内教学科研单位、企业或个人所有。竹木复合结构中国专利的申请具有明显的地域差别（图2），其中，浙江省为竹木复合结构专利申请大省，专利数量为89 件，其比例占总数的21.92%，而江苏省次之，专利数量为70 件，占总数的17.24%。湖南省和福建省竹木复合结构专利申请数量所占比例分别为11.82%和8.87%。表明竹材开发利用和竹木复合材料的研究在这些地区都得到了较好的发展。竹木复合专利的申请呈现较强的地域性和我国竹材资源的分布密切相关，由于我国气候、地形和竹种生物学特性的差异，竹材资源分布具有明显的地带性和区域性。竹材的许多力学性能和理化性质优于木材，具有强度高、硬度大、韧性好的特点，而且生长速度快，竹子资源丰富的地区利用当地资源优势大力发展竹木复合材料，既开发了竹材资源又弥补了我国速生木材的缺陷，同时缓解了我国木材紧缺的现状，也极大的促进了竹木复合专利的申请。另外美国、日本等国家也在我国境内申请了部分相关专利, 以保护其在中国的权益。

图2 竹木复合结构中国专利申请地域分布

竹木复合结构中国专利的申请涉及13所教学和科研单位、87家企业和141名个人，其专利申请量依次为90 件、170 件和194 件，教学和科研单位、企业、个人的平均申请量分别为6.92 件、1.95 件、1.38 件。可见虽然有较多的企业和个人参与到竹木复合结构专利的申请，但是其个体申请实力相对较弱，高校和科研单位申请实力较强，体现了其在竹木复合研究领域的地位。

图3为竹木复合结构中国专利申请的教学科研单位分析，专利申请的数量在一定程度上体现了教学科研单位间的科研实力对比。从图3可以看出，南京林业大学竹木复合专利申请总数为45件，占到教学科研单位专利申请总数的50%，其中发明专利数量21 件，实用新型专利24 件，无论是申请专利总数还是发明专利、实用新型专利的数量均名列第一。

从图3还可以看出，主要申请机构当中居于前位的是南京林业大学、中国林业科学研究院木材工业研究所、浙江农林大学（原浙江林学院）、中南林业科技大学（原中南林学院）等高校和科研单位，其在竹木复合结构专利的申请中占据有较高的份额，这些申请人之间存在着较为激烈的技术竞争。

图3 竹木复合结构中国专利申请的教学科研单位

图4为南京林业大学、中国林科院木工所等主要教学科研单位截至2008年的发明专利的授权情况。实用新型专利的创造性要求低于发明，授予实用新型专利权不经过实质审查，且审批手续比发明简便，因而审批周期短，而发明专利授权难度高、时间长。因此，机构申请的发明专利越多，表明其创新性越强，专利技术含量和科技含量越高。从图中可以清晰地看出南京林业大学关于竹木复合发明专利的申请和授权具有明显的优势，截至到2008年南京林业大学申请的发明专利当中已有12 件获得授权，其授权数量约为其他单位的6～7倍。

综合图3和图4可知，南京林业大学、中国林业科学研究院木材工业研究所、浙江农林大学等竹木复合结构专利申请量和发明专利授权情况较好，有着较高的创新和科研实力，而且比较重视对知识产权的保护，其所申请的专利均具有较高的技术水平和实用性。

图4 1985-2008年主要教学科研单位竹木复合结构发明专利授权情况

2.3 竹木复合专利技术分析

竹木复合结构中国专利申请领域技术类型分析如图5所示。从图中可以看出IPC分类B部(作业和运输)是发明专利和实用新型专利申请的主要技术领域，专利申请频次为281次，其中发明专利申请频次为117次，实用新型专利申请频次为164次；其次为E部固定建筑物，专利申请频次是131次，发明专利和实用新型专利申请频次分别为23次和108次；而A部（人类生活需要）专利申请频次相对较小，仅为39次。由此可见，作业和运输、固定建筑物是竹木复合结构研究的重点和专利申请的热点，在该领域竹木复合专利的申请达到412频次，且发明专利数量较高，表明在该领域竹木复合结构的研究具有较高的技术创新性。在专利申请的主要IPC分类各部中，实用新型专利数量明显多于发明专利的数量。而竹木复合结构中国专利的申请在化学冶金、纺织造纸、物理、机械工程等方面的申请量较少，只占到申请专利总数的2.59%，例如：实用新型专利“提琴类弦乐器共鸣箱的复合型侧板”（授权公告号CN 2809781 Y）[8]，发明专利“一种竹木质风力发电机叶片根部结构设计”（申请公布号CN102022288 A）[9]。

图5 竹木复合结构中国专利IPC分类

集装箱底板、混凝土模板、车厢地（底）板、室内用地板是目前竹木复合结构的4大应用领域[10-12]，分属于IPC分类的B部、E部、A部。通过对检索到的406篇竹木复合结构专利内容在IPC分类中所属的小类进行分析，层状产品（B32B）、加工单板或胶合板（B27D）是作业运输领域专利申请频次较多的，分别是173次和161次，竹木复合结构主要以车厢地(底)板、集装箱地（底）板等形式应用在公交车地板、铁路平车地板和棚车底板以及集装箱等工具上[12]。在IPC分类E部固定建筑物中，建筑物的装修工程、脚手架、建筑模板等是申请的重点，例如用于室内铺装的竹木复合地板、应用于大型桥梁和高速公路施工作为模板的覆膜竹材胶合板等。竹木复合结构在A部人类生活需要方面主要体现在乒乓球拍、棒球棒、滑板等体育器械，如表中A63B所示。

表1 主要申请领域的技术分析

2.4 竹木复合专利技术生命周期分析

专利文献不同于其他一般的文献，其蕴含着大量的技术信息，对其进行统计学上的定量分析，可以获得非常有价值的信息。图6表明了2000年以来竹木复合结构中国专利技术生命周期的相关指标[5]分析。

技术生长率ν是指竹木复合技术领域发明专利申请量占过去5年该技术领域发明专利申请总量的比率。由图6可以看出，2000年至2002年竹木复合结构中国专利的技术生长率ν曲线呈现快速下降，2002年至2004年又快速上升趋势，ν递增，说明竹木复合技术处于生长时期，表明这段期间我国科研人员对竹木复合的研究得到了较快的发展，科研技术、创新能力都实现了较大的突破，直至2008年数值降至0.25之后出现了短暂的上升，近年ν曲线呈现下降趋势。

技术成熟系数α代表竹木复合技术领域发明专利申请量占该技术领域发明专利和实用新型专利申请总量的比率，曲线变动趋势可以反映出某技术是否处于成熟期，α值逐年减小则反映该技术日趋成熟。α曲线在2008年达到了最高值为0.50，α值越大，表明发明专利所占比例越大，随后出现了不同程度的下降，显现出竹木复合领域技术趋于成熟的迹象。

专利的新技术特征指数N是由α和ν推算而来，新技术特征指数N越大新技术特征就越明显，预示它越具有发展潜力。曲线在2004年至2009年振荡上升，是竹木复合技术创新较为活跃的时期，之后呈现下降趋势，说明竹木复合结构技术达到较高的水平之后其创新空间有所收缩。

从ν、α、N系数的变化情况看，到2008年，技术生长率ν降到较低的水平为0.25，而相应的技术成熟系数达到0.5，为历年最高峰，而新技术特征指数在2009年之后也开始出现走低趋势。竹木复合结构的研究高速发展，有趋于成熟的特征，其技术的创新发展空间缩小。

图6 2000-2011年竹木复合结构中国专利技术生命周期

3 结语

（1）1985年以来我国科研人员对竹木复合的研究不断深入，专利申请量呈上升趋势，越来越多的科研人员加入竹木复合的研究和专利的申请行列，近15年来专利申请总量呈现指数上升。实用新型专利和发明专利占到较大的比例，而两者之中实用新型专利明显多于发明专利数量，发明专利授权情况波动较大。

（2）竹木复合专利的申请有明显的区域性，浙江省为竹木复合结构中国专利申请大省，江苏省次之。南京林业大学等教学科研单位是竹木复合结构中国专利申请的主要机构。

（3） 集装箱底板、混凝土模板、车厢地（底）板、室内用地板是目前竹木复合结构4大应用领域。竹木复合结构中国专利的IPC分类B部作业运输、E部固定建筑物为比较活跃的申请领域。

（4）竹木复合专利的技术生长率ν、技术成熟系数α、新技术特征指数N达到高峰之后出现下降趋势，2008年以来竹木复合结构技术高速发展并有进入成熟期的特征。

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