一套专利卖出2000万!观瞿金平院士如何进行专利布局?​

5月13日上午,广东星联科技有限公司与华南理工大学完成专利技术转让签约,以超2019.54万元的价格买下由中国工程院院士、华南理工大学教授瞿金平发明的“基于拉伸流变的高分子材料塑化输送方法及设备”专利技术(简称“ERE技术”),刷新了佛山单项专利转让金额纪录。

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广东星联科技有限公司与华南理工大学签约,完成专利技术转让

分析这一巨额专利技术,基本信息如下:

专利名称为基于拉伸流变的高分子材料塑化输运方法及设备,申请号为CN200810026054.X,申请日为2008-01-25,授权公告号CN100496927C,授权公告日2009-06-10。

该专利获“2014年中国发明专利金奖”,相关技术也荣获“2015年度国家技术发明二等奖”,技术成果属国内外首创、国际领先。该专利能获如此殊荣,身价如此之高,与其扎实的技术突破和充分全面的专利布局有密不可分的关系。

从分布的角度,如图1中所示,该专利共有27件同族专利,除中国外已进入美国、欧洲、日本、韩国、加拿大等17个国家/地区。

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详细的同族信息见表1:

表1 CN200810026054.X同族专利基本信息

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从技术的角度来看,该技术利用了高分子材料拉伸流变控制的塑化挤出原理,突破了传统螺杆塑化挤出理论,实现了拉伸流变起主要作用的高效塑化挤出。

现有的高分子材料成型加工必须经过输送、熔融塑化这一过程,普遍采用基于剪切流变的螺杆塑化输运设备,不可避免的存在塑化输运能力强烈依赖于物料与金属料筒表面之间的摩擦力和物料内摩擦力的问题。因而在传统的螺杆机械中通常采取对料筒的固体输送段开槽以增加物料与料筒的摩擦力、增大螺杆长径比、优化螺杆结构等措施,但这些措施又导致物料塑化输运所经历的热机械历程加长、能耗增加、设备体积庞大等问题。

图2是该技术从挡料盘缺口纳入物料的叶片塑化输运单元的结构示意图,该叶片塑化输运单元主要由具有圆柱内腔的空心定子1、置于定子1内腔中并与定子1偏心的圆柱形转子2、布置在转子2的径向矩形截面通孔中两对沿转子2圆周方向均匀分布的叶片3、布置在转子两侧的挡料盘4和挡料盘5等组成。转子2偏心安装在空心定子1中,转子2与定子1的偏心量可以调整,其值大于0小于定子内腔半径与转子半径之差,叶片3成对安装在转子2的径向矩形截面通孔中,两叶片内侧底面相互接触,外部顶面与定子的内表面接触。

当转子2逆时针方向旋转时,在转子2直径上的一对叶片3由于外侧顶面受定子1的内表面约束在转子径向矩形截面通孔内往复移动,致使定子1内表面、转子2外表面、叶片3、挡料盘4和挡料盘5围成的空间容积由小变大再由大变小周期性变化。在叶片3逐渐移出转子2的区域C内,容积由小变大;在叶片3逐渐移入转子2的区域D内,容积由大变小。当容积由小变大时可以通过挡料盘4上的进料缺口A纳入高分子材料,容积由大变小时,物料在正应力的主要作用下被研磨、压实、排气、塑化,同时在来自定子的外加热辅助作用下塑化熔融,并由挡料盘5上的出料缺口B排出。

物料在流动和变形过程中通过的截面积也由小到大再由大到小周期性变化,物料的速度梯度与其流动和变形方向一致,这种流动与变形主要受正应力支配,可以认为这是基于拉伸流变的叶片塑化输运过程。多个叶片输送塑化单元串联叠加可以组合成全叶片塑化输运挤出机,叶片塑化输运单元与各种螺杆挤压单元或各种柱塞注射单元可以组合成各种挤出机或注射机的叶片塑化注射装置。

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1-空心定子;2-圆柱形转子;3-叶片;4-挡料盘
A-进料缺口;B-出料缺口;C-区域C;D-区域D
图2 从挡料盘缺口纳入物料的叶片塑化输运单元结构示意图

 

这一方法解决了螺杆塑化输运过程中塑化能力主要依赖物料与金属料筒表面之间的摩擦力和物料内摩擦力的问题,与螺杆塑化输运技术及设备相比,完成塑化输运过程所经历的热机械历程大大缩短,塑化输运能耗降低;塑化输运靠特定形状的空间容积变化完成,具有完全正位移特性,效率提高;塑化输运过程在很短的热机械历程内完成,相应的塑化输运设备体积缩小;塑化输运能力不依赖于物料的物理特性,塑化输运稳定性提高,对物料适应性提高。

这一专利在专利中被引用量达到55次,是后期大量专利申请的基础。除这一项专利外,笔者还发现瞿金平院士在这一技术方向上有大量的专利申请和布局,其与星联科技的合作也早在2015年就已经开始,可见其成果孵化和专利转让之路也并非一朝一夕,需要理论的突破和长期的工程实践。

瞿金平院士与拉伸流变的高分子材料塑化输运方法及设备相关的专利申请共有211项,457件专利。如图3中所示,其专利申请最早在2005年已经开始进行。2015年专利申请达到了顶峰,有88件专利申请,技术在这一时期逐步成熟。随后专利申请数量有所降低,但仍保持了较大数量的专利申请,以维护权利的稳定和长久。专利申请的趋势如下图所示。

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图3 瞿金平院士拉伸流变的高分子材料塑化输运方法及设备相关专利申请趋势

从地区分布来看,如图4中所示,457件专利申请覆盖了全球19个国家和地区。除了主要布局在中国的专利申请外,瞿院士在美国、欧洲、加拿大、澳大利亚、日本、韩国、墨西哥、俄罗斯等国家也布局了重要的专利,为相关技术产品走向国际市场打下了基础。

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图4 瞿金平院士拉伸流变的高分子材料塑化输运方法及设备相关专利地区分布情况

除了专利的层面,瞿原始的专利从技术的角度也能给我们一些启示。从其分布图来看,偏心转子在技术最密集的区域。与上面的技术分析内容对应,偏心转子是使容积由小到大再由大到小周期性变化的关键,在容积的变化过程中纳入物料、压实、塑化、排出物料才能进一步实现正应力作用下塑化输送,是这个技术的核心,与专利的布局分布情况相吻合。除此之外,从高分子材料的角度,不同的材料的流变特性差异,有针对性的进行技术的申请和布局也是重要的环节。塑化输运作为方法中的关键,也是各专利中提及和关注的重点。其他方面,齿轮组、动力驱动机构等机械部件,制备方法、混合效率等工艺参数,吹塑薄膜、横向拉伸等后续工艺,也配合进行了相应的专利申请,做到了更全面的技术保护。

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图5 瞿金平院士拉伸流变的高分子材料塑化输运方法及设备相关专利技术分布情况

一项重要的技术的转化,从理论的突破,到方法的提出、设备的改进、细节的开发,一步步进行看充分的论证和实践。在这其中的每个环节,充分全面的专利的申请和布局,严密地保护了自己的技术,这样的专利怎不值钱呢?亦或者,值钱的不仅仅是一项专利,而是技术的整体和围绕技术进行的全面而充分的专利布局。

我们收集了瞿金平院士拉伸流变的高分子材料塑化输运方法及设备相关专利211项专利全部公开文本。

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