Lenzing公司Lyocell纤维专利分析

石建博 胡婷婷 王 萌 杨 柳

（1.国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，江苏苏州，215163；2.苏州正雄企业发展有限公司，江苏苏州，215021）

Lyocell 纤维，又名莱赛尔纤维，更为人熟知的商品名叫做“天丝”（Tencel®），根据国际人造丝及合成纤维标准局（BISFA）的定义，是将纤维素直接溶解在有机溶剂N-甲基吗啉-N-氧化物（NMMO）和水的混合溶剂中进行干湿法纺丝，再经凝固浴析出纤维素而制得的[1-2]。Lyocell 纤维兼具棉纤维的舒适性、黏胶纤维的悬垂性、涤纶纤维的强伸性、真丝的手感和光泽度等优异性能，且其产品废弃物土埋5～6周即可生物降解，其制造工艺简单、溶剂无毒、可以回收、无环境污染，因而被誉为21 世纪极具发展潜力的新型低碳环保纤维[3-4]。图1为Lyocell纤维生产工艺流程图。

Lenzing 公司作为黏胶纤维主要生产厂家之一，为克服黏胶生产过程中的环境污染，从20 世纪80年代初期就开始寻找新的溶剂。1984年集中研制3种溶剂，1990年8月 建 成Lenzing 试 验 工 厂，1997年7月建成1.2 万t/a 的Lyocell 短纤生产线投产，商品名为“Lenzing Lyocell”，2013年Lenzing 集团投资1.3 亿欧元建成全球最大的6.7万t/a生产线。自此，Lenzing公司已拥有22 万t/a 的生产能力[5-7]。2019年，全球Lyocell 纤维总产能为46 万吨，其中Lenzing 公司一家的产能达到了27.5 万吨。此外，从专利申请概况来看，全球半数以上与Lyocell 纤维制备工艺、用途等相关的专利均由Lenzing 公司申请。因此，为了能够为国内Lyocell 纤维相关生产企业提供借鉴，本文选定Lenzing 公司为分析对象，利用专利检索系统中的数据库（包括中国专利文献摘要数据库CNABS、中国专利文献全文数据库CNTXT、世界专利文摘数据库SIPOABS 及德温特世界专利索引数据库DWPI等），重点从专利申请趋势、专利申请地域及领域分布、专利技术主题等方面对Lenzing 公司Lyocell 纤维领域的专利进行检索与研究分析。

图1 Lyocell纤维生产工艺流程图Fig.1 Production process flow chart of lyocell fiber

1 Lenzing公司Lyocell纤维专利申请概况

1.1 专利申请数量的变化趋势

为了分析Lenzing 公司Lyocell 纤维专利状况，目标文献为Lenzing 公司申请和/或享有专利权的Lyocell纤维相关专利。截止到检索日期，同族归并后共有239项，同族扩展后数量近3000余件，具体分析如图2 所示。Lyocell 纤维作为一种新型再生纤维素纤维，由国际人造纤维和合成纤维标准化局（BISF）在1989年正式命名，于20 世纪90年代发展起来。从图2 中可以看出，申请量整体上呈现类正态分布；在1993—1996年期间，Lenzing 公司全球范围内每年专利申请量均在300 件以上，特别是1994年和1995年连续2年申请量均在450 件以上。对应地，近几年也正是Lyocell 纤维研究开发的急速增长阶段，收购Akzo 公司的NMMO 专利，并大批量的申请自由研发技术，拥有大量有关Lyocell 的基础专利。随着工业化技术的逐渐成熟，2000年后每年的申请量在50 件左右。在此期间，为降低生产成本的改进型专利较多。随着时间的进一步推进，进入21 世纪后每年申请量均在50件以内，且加工应用型专利居多。

1.2 专利申请数量的地域分布

图3 为Lenzing 公司在全球主要地域内的专利申请数量，同时也显示了其专利拥有量排名前6的国家或地区。由图3 可知，Lenzing 公司在奥地利（AT）的专利拥有量最高，达344 件。这是因为Lenzing 公司为奥地利本土的著名企业，其在本国申请专利一方面有政策优惠导向，一方面也较易获得。另外，在欧洲专利局拥有专利308件，仅次于奥地利本土。值得一提的是，奥地利作为欧盟成员国，在欧洲专利局申请专利具有天然的地域优势。排名第3 的是中国，Lenzing 公司拥有271 件专利。此外，在美、日、澳3国的专利分布量均在180 件左右。从全球范围来看，Lenzing公司Lyocell纤维的专利分布呈现出本土最多、大国为主、分布广泛的态势。

图2 Lenzing公司Lyocell纤维专利申请数量的年度趋势变化Fig.2 Annual trend changes in the number of patent applications for lyocell fiber of Lenzing

图3 Lenzing公司专利申请数量的地域分布Fig.3 Geographical distribution of the number of patent applications of Lenzing

1.3 专利申请数量的领域分布

图4 展示了Lenzing 公司专利申请数量在不同领域、不同年份的分布情况。从图4中可以看出，其申请集中分布在D01F 以及D01D，且1992—1996年之间申请数量最多。从领域分布来看，与Lyocell 纤维的工艺和工业特点相对应，即主要围绕生产工艺和加工制造设备2 个方面。此外，还涉及C08B 以及C07D等对Lyocell 纤维的分子结构进行改进或改性的专利，和D06M、D06P 等以Lyocell 纤维为原料进行应用、加工等方法的专利。从整个领域分布来看，其呈现出以纤维生产工艺和设备为主，结构改性和产品应用为辅的状态，与工业化生产密切对应、关联。

2 Lenzing公司Lyocell纤维专利技术情况

2.1 Lyocell纤维专利技术主题分布

基于前述工艺过程，将Lyocell 纤维的技术主题划分为5 个分支，具体为原料预处理、溶解、纺丝、成纤后处理以及溶剂回收。图5 展示了Lenzing 公司Lyocell 纤维5 个技术主题的专利数量分布情况，可见溶解和纺丝2个工段作为Lyocell纤维领域的核心，分别占比达35%和33%，占Lenzing 公司Lyocell 纤维专利的近70%。此外，成纤后处理占比23%，其主要涉及纤维的改性以及后加工应用等内容，而原料预处理与溶剂回收占所有专利的10%左右，占比较小。从上述内容可知，在Lyocell 纤维领域中，纤维原料的溶解与纺丝是核心，原料预处理、成纤后处理及溶剂回收均是为了溶解与纺丝这2大核心而服务的。

2.2 Lyocell纤维专利独立权利要求类型分布

通过对Lenzing 公司所拥有的Lyocell 纤维专利进行标引归类，分析了独立权利要求类型的分布，具体如图6所示。其中，工艺权利要求在所有专利中占比达50%以上，可见Lyocell 纤维生产工艺的研究和改进一直是该技术领域的关键和热点。另外，伴随着工业转化的实现，与工艺相匹配的设备权利要求占比达22%，而纯粹的Lyocell纤维产品、改性产品及应用相比较少，共计20%左右。

2.3 Lyocell纤维工艺类和设备类专利技术主题分布

在上述Lyocell 纤维专利独立权利要求类型分析的基础上，进一步对占比较大的工艺专利和设备专利按照5 个技术主题分支进行归类分析。图7 为工艺专利技术主题分布图，图8为设备专利技术主题分布。

从图7 和图8 可以看出，不论是在工艺权利要求还是设备权利要求中，其中涉及溶解和纺丝工段的专利数量占比最大，达到70%左右。而与原料预处理、成纤后处理和溶剂回收相关的专利数量较少，即Lyocell 纤维领域的专利均是以纤维素的溶解和纺丝再生为核心的，其他工段占比较小。

图4 Lenzing公司专利申请数量的领域分布Fig.4 Field distribution of the number of patent applications of Lenzing

图5 Lyocell纤维专利技术主题分布Fig.5 Distribution of lyocell fiber patented technology topics

图6 Lyocell纤维专利主权项类型分布Fig.6 Distribution of lyocell fiber patent sovereign item types

图7 Lyocell纤维工艺专利技术主题分布Fig.7 Distribution of patented technology topics of lyocell fiber technology

图8 Lyocell纤维设备专利技术主题分布Fig.8 Distribution of patented technology topics of lyocell fiber equipment

3 启示与借鉴

根据上文对Lenzing 公司专利技术和申请特点的分析，现提出以下的建议和措施，以供国内Lyocell纤维生产商借鉴参考。

（1）在专利申请策略上，要重视发明专利和PCT专利的申请

虽然实用新型专利具有审查周期短、技术容易获权的优势，但其同样存在仅能保护产品技术和保护期限较短的弊端，长远考虑，其并不利于专利技术的有效布局和攻防。因此，建议秉持“两条腿走路”的原则，真正将发明专利的申请重视起来。此外，在市场全球化的大趋势下，申请专利时需要具有一定的全球视野，在核心或重要技术研发的过程中，有必要申请国际专利（通过PCT 或巴黎公约途径），将技术触角伸出国境线之外，及早进行全球布局。

（2）在技术研发和专利申请上要抓主要矛盾

在Lyocell 纤维的生产过程中，用来溶解纤维素原料的溶剂NMMO，价格昂贵，且使用量巨大，其一直是企业生产过程中的重要成本投入，溶剂的高效回收则决定了企业能否盈利和扩大再生产，是企业的生命线和盈利点。目前，Lenzing 公司在溶剂回收技术方面拥有的专利申请并不多，且技术手段较为集中，主要是絮凝过滤、离子交换、机械浮选以及其他系统控制等物理化学手段。因而，加大溶剂回收领域的技术研发和专利布局投入，实现溶剂回收效率的提升和回收成本的降低，以及替代溶剂的开发是极为重要的。

（3）重视核心技术，进行有效攻防

由于Lenzing 公司在Lyocell 纤维领域起步和发展较早，具有天然的技术储备和超强的研发能力。在核心技术的发展上，一定程度上也引领着Lyocell 纤维领域，要持续关注和研究巨头公司的技术和专利动态，对其申请的核心技术，通过专利布局进行有效包围。尤其是在纤维素材料的溶解和纺丝喷丝工段，其一直是专利布局的高密区，要敢于对其核心技术进行突破和打击，有效构建自身的技术安全区。

（4）加强技术研发能力，重视交叉领域技术的应用

在Lyocell 纤维生产技术领域中，Lenzing 公司对于基础工艺和常规技术已形成了天然的技术堡垒和屏障，要想在此技术屏障上直接突破极难。但是，通过大胆借用相关交叉领域的技术手段，或者尝试相关产业研究方法，设法绕过风险专利和侵权技术不失为良策。如在纺丝工段，可以参考相关合成纤维纺丝技术和设备；在原料预处理上可以参考黏纤预处理方式，而在溶剂回收上，则可以借鉴水处理或者利用生物、化学、机械、电子、光学等多领域联合进行。