泡沫玻璃技术领域专利发展现状

张晓慧

（国家知识产权局专利局专利审查协作广东中心 广东 广州 510000）

1 引言

泡沫玻璃又称多孔玻璃，其内部充满无数小开口或闭口的气孔，气孔占总体积的80%～90%，孔径大小为0.5～5 mm，也有小到几微米的孔[1]。由于泡沫玻璃自身具有容重低、导热系数小、抗压强度高、不吸水、不透湿、不燃烧，容易加工，本身无毒、化学性能稳定，耐腐蚀以及能在超低温（-240℃）到高温（+450℃）的广泛温度范围内使用等特点，被广泛应用于石油、化工、冷库、地下工程、高级建筑等工程上[2]。泡沫玻璃制备最常规的方法是通过在玻璃相原料中加入发泡剂、助熔剂及其他各种添加剂，经过高温处理而获得。第一例泡沫玻璃是1935年由法国Saint-Gobain公司研制成功的，随后美国、德国、前苏联、日本等国也先后开始研发[3]。我国对于泡沫玻璃技术研发开始的相对较晚，以泡沫玻璃制备工艺为保护内容的专利申请最早在1987年由大连轻工业学院申请。以下，对我国泡沫玻璃技术领域的专利发展情况进行梳理，以期为泡沫玻璃生产企业的技术研究提供参考。

2 向国家知识产权局提交的泡沫玻璃技术相关专利申请现状

泡沫玻璃相关技术在国际专利分类号IPC分类中，集中分类到C03C11/00以及C03B19/08，笔者在中文专利摘要数据库CNABS中以上述两个IPC分类号进行检索，统计了1988—2018年向国家知识产权局提交的泡沫玻璃技术相关专利申请量，见图1。

图1 1985—2018年向国家知识产权局提交的泡沫玻璃技术相关专利申请量趋势图

从上图可以看出，在2000年以前，我国有关泡沫玻璃技术的专利申请较少，2000年以后，专利申请量迅速增长。这一方面是因为国家出台多项举措，鼓励大众创新，提高了国民进行科技创新的积极性；另一方面，由于工业以及建筑行业的蓬勃发展，对于性能优异的隔热保温以及吸声材料的需求不断增加，这促使了企业、科研院校以及个人更加关注泡沫玻璃的研发。

3 2009-2018年专利申请的申请人分析

在CNABS数据库中，进一步对2009—2018年10年间的635篇专利申请数据进行分析，得出申请量前10位的申请人的专利申请量情况，见图2。

图2 不同申请人申请量分布示意图

从图2可以看出，申请量前10位的申请人中，有两家外国企业，其余8位国内申请人分别为4家企业，3所高校以及1位个人，前10位申请人的合计申请量为137件，约占总申请量（635件）的21.57%。申请量在第1位的申请人的申请量为20件，第10位的申请人的申请量为9件，申请量前10位的申请人的各自申请量较为接近。从以上数据可以看出，在2009—2018年间，泡沫玻璃领域并没有出现申请量处于绝对领先地位的申请人，申请人分布较为分散，这可能是因为泡沫玻璃制备工艺已经相当成熟，在现有技术基础上寻求巨大改进和突破，存在一定的困难，很难找到一个全新的研究起点，并以此为基础进行改进，衍生出相关新技术。

4 泡沫玻璃领域的研究趋势

2018年申请的泡沫玻璃领域的专利申请共69篇，其中除4篇为外国申请外，其余65篇都是国内申请。而在69篇专利申请中，有37篇申请的主要改进点是对尾矿、矿渣以及高炉渣等废弃物的再利用，以废弃物为原料制备泡沫玻璃，有14篇申请为对制备工艺或原料组成进行改进，进而提高泡沫玻璃的性能，有10篇为制备泡沫玻璃的装置，有7篇申请是将泡沫玻璃与其他材料复合，利用泡沫玻璃本身特性，并与其他材料复合，使复合材料具有更多优异性能，还有1篇是对泡沫玻璃应用的改进。

可见，目前泡沫玻璃的研究重点仍集中在以废弃物为原料进行泡沫玻璃的制备，实现废弃物的再利用，减少环境污染，同时获得具有应用价值的泡沫玻璃产品；而关注制备工艺和原料配比的改进，以期获得性能更为优异的泡沫玻璃产品，也是目前较为主要的研究内容。除了对废弃物的利用，以及原料或制备工艺改进以外，还有泡沫玻璃与其他材料复合的研究，利用泡沫玻璃自身特点，结合另外复合材料的特点，赋予复合材料更优异的性能，拓宽泡沫玻璃的应用范围。例如：CN108678208A，以及CN108678210A两篇发明专利申请，就是将木质吸音板与发泡融玻陶瓷板复合（CN108678208A），或将两片发泡融玻陶瓷板复合（CN108678210A），形成复合板，提高隔音效果。又如，公开号为CN108314464A的发明专利申请文件，其是用粉煤灰作为泡沫玻璃的原料组成成分，同时用粉煤灰提取硅溶胶作为气凝胶前驱体，将气凝胶与泡沫玻璃进行复合，既降低机体材料的热导率，又可以使气凝胶具有机械强度，拓宽其应用范围；公开号为CN108947242A的发明专利申请，将多孔玻璃与卤铅铯钙钛矿量子点复合，用于刺激相应材料，该发明专利申请采用紫外365 nm激发的多孔玻璃与卤铅铯钙钛矿复合，在水中原始荧光猝灭后可持续维持一个蓝光，长达几个月，同时该发明专利申请采用溶液方法使复合材料恢复在水中猝灭后的绿光，利用水溶液与卤化铯的非水溶液可实现在绿光和蓝光的动态切换，从而可达到利用复合材料检测环境中水的目的。目前，CN108678208A发明专利申请已被驳回，可见，只是将已知的常见材料进行简单组合，而各自是以其常规的方式进行工作，组合后形成的复合材料所能获得的技术效果只是各个部分效果之和，这种简单叠加获得的产品，作为发明要求保护的对象，其创造性高度是不够的。

5 结语

尾矿、矿渣以及高炉渣等废弃物都可以作为制备泡沫玻璃的原料。以废弃物作为原料，制备出各方面性能都十分优异的泡沫玻璃材料，不仅能给泡沫玻璃生产企业带来巨大经济效益，同时还能够减少废弃物对环境的污染。因此，目前泡沫玻璃技术领域的专利申请仍主要集中在以废弃物为原料进行制备方面，但对于发明专利申请，若要满足授权条件，其需要具有一定的创造性高度，如果仅仅是用现有废弃物原料进行简单替换，获得与现有泡沫玻璃材料性能相近的产品，是难以满足授权条件的。因此，泡沫玻璃生产企业，在对废弃物种类进行选择基础上，还需通过与其他原料的配制以及生产工艺的改进相结合，提升泡沫玻璃产品的性能，才有望获得能够受到专利保护的产品。

现有的泡沫玻璃领域的专利申请中，除了以废弃物再利用和制备工艺改进为研究方向以外，还有将泡沫玻璃与其他材料复合，获得复合材料，扩大泡沫玻璃应用范围的申请，对于此种复合材料的研究还需注意，如果仅仅是将已知的常见材料进行简单组合，而各自是以其常规的方式进行工作，组合后形成的复合材料所能获得的技术效果只是各个部分效果之和，这种简单叠加获得的产品，作为发明要求保护的对象，其创造性高度是不够的。如何利用泡沫玻璃自身轻质、多孔等性能，与其他材料进行复合，获得具有除保温吸音等性能以外的更多其他性能和作用的复合材料产品，也是一个研究方向。