一套專利賣出2000萬!觀瞿金平院士如何進行專利佈局?​

5月13日上午,廣東星聯科技有限公司與華南理工大學完成專利技術轉讓簽約,以超2019.54萬元的價格買下由中國工程院院士、華南理工大學教授瞿金平發明的“基於拉伸流變的高分子材料塑化輸送方法及設備”專利技術(簡稱“ERE技術”),刷新瞭佛山單項專利轉讓金額紀錄。

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廣東星聯科技有限公司與華南理工大學簽約,完成專利技術轉讓

分析這一巨額專利技術,基本信息如下:

專利名稱為基於拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備,申請號為CN200810026054.X,申請日為2008-01-25,授權公告號CN100496927C,授權公告日2009-06-10。

該專利獲“2014年中國發明專利金獎”,相關技術也榮獲“2015年度國傢技術發明二等獎”,技術成果屬國內外首創、國際領先。該專利能獲如此殊榮,身價如此之高,與其紮實的技術突破和充分全面的專利佈局有密不可分的關系。

從分佈的角度,如圖1中所示,該專利共有27件同族專利,除中國外已進入美國、歐洲、日本、韓國、加拿大等17個國傢/地區。

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詳細的同族信息見表1:

表1 CN200810026054.X同族專利基本信息

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從技術的角度來看,該技術利用瞭高分子材料拉伸流變控制的塑化擠出原理,突破瞭傳統螺桿塑化擠出理論,實現瞭拉伸流變起主要作用的高效塑化擠出。

現有的高分子材料成型加工必須經過輸送、熔融塑化這一過程,普遍采用基於剪切流變的螺桿塑化輸運設備,不可避免的存在塑化輸運能力強烈依賴於物料與金屬料筒表面之間的摩擦力和物料內摩擦力的問題。因而在傳統的螺桿機械中通常采取對料筒的固體輸送段開槽以增加物料與料筒的摩擦力、增大螺桿長徑比、優化螺桿結構等措施,但這些措施又導致物料塑化輸運所經歷的熱機械歷程加長、能耗增加、設備體積龐大等問題。

圖2是該技術從擋料盤缺口納入物料的葉片塑化輸運單元的結構示意圖,該葉片塑化輸運單元主要由具有圓柱內腔的空心定子1、置於定子1內腔中並與定子1偏心的圓柱形轉子2、佈置在轉子2的徑向矩形截面通孔中兩對沿轉子2圓周方向均勻分佈的葉片3、佈置在轉子兩側的擋料盤4和擋料盤5等組成。轉子2偏心安裝在空心定子1中,轉子2與定子1的偏心量可以調整,其值大於0小於定子內腔半徑與轉子半徑之差,葉片3成對安裝在轉子2的徑向矩形截面通孔中,兩葉片內側底面相互接觸,外部頂面與定子的內表面接觸。

當轉子2逆時針方向旋轉時,在轉子2直徑上的一對葉片3由於外側頂面受定子1的內表面約束在轉子徑向矩形截面通孔內往復移動,致使定子1內表面、轉子2外表面、葉片3、擋料盤4和擋料盤5圍成的空間容積由小變大再由大變小周期性變化。在葉片3逐漸移出轉子2的區域C內,容積由小變大;在葉片3逐漸移入轉子2的區域D內,容積由大變小。當容積由小變大時可以通過擋料盤4上的進料缺口A納入高分子材料,容積由大變小時,物料在正應力的主要作用下被研磨、壓實、排氣、塑化,同時在來自定子的外加熱輔助作用下塑化熔融,並由擋料盤5上的出料缺口B排出。

物料在流動和變形過程中通過的截面積也由小到大再由大到小周期性變化,物料的速度梯度與其流動和變形方向一致,這種流動與變形主要受正應力支配,可以認為這是基於拉伸流變的葉片塑化輸運過程。多個葉片輸送塑化單元串聯疊加可以組合成全葉片塑化輸運擠出機,葉片塑化輸運單元與各種螺桿擠壓單元或各種柱塞註射單元可以組合成各種擠出機或註射機的葉片塑化註射裝置。

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1-空心定子;2-圓柱形轉子;3-葉片;4-擋料盤

A-進料缺口;B-出料缺口;C-區域C;D-區域D

圖2 從擋料盤缺口納入物料的葉片塑化輸運單元結構示意圖

這一方法解決瞭螺桿塑化輸運過程中塑化能力主要依賴物料與金屬料筒表面之間的摩擦力和物料內摩擦力的問題,與螺桿塑化輸運技術及設備相比,完成塑化輸運過程所經歷的熱機械歷程大大縮短,塑化輸運能耗降低;塑化輸運靠特定形狀的空間容積變化完成,具有完全正位移特性,效率提高;塑化輸運過程在很短的熱機械歷程內完成,相應的塑化輸運設備體積縮小;塑化輸運能力不依賴於物料的物理特性,塑化輸運穩定性提高,對物料適應性提高。

這一專利在專利中被引用量達到55次,是後期大量專利申請的基礎。除這一項專利外,筆者還發現瞿金平院士在這一技術方向上有大量的專利申請和佈局,其與星聯科技的合作也早在2015年就已經開始,可見其成果孵化和專利轉讓之路也並非一朝一夕,需要理論的突破和長期的工程實踐。

瞿金平院士與拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備相關的專利申請共有211項,457件專利。如圖3中所示,其專利申請最早在2005年已經開始進行。2015年專利申請達到瞭頂峰,有88件專利申請,技術在這一時期逐步成熟。隨後專利申請數量有所降低,但仍保持瞭較大數量的專利申請,以維護權利的穩定和長久。專利申請的趨勢如下圖所示。

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圖3 瞿金平院士拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備相關專利申請趨勢

從地區分佈來看,如圖4中所示,457件專利申請覆蓋瞭全球19個國傢和地區。除瞭主要佈局在中國的專利申請外,瞿院士在美國、歐洲、加拿大、澳大利亞、日本、韓國、墨西哥、俄羅斯等國傢也佈局瞭重要的專利,為相關技術產品走向國際市場打下瞭基礎。

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圖4 瞿金平院士拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備相關專利地區分佈情況

除瞭專利的層面,瞿原始的專利從技術的角度也能給我們一些啟示。從其分佈圖來看,偏心轉子在技術最密集的區域。與上面的技術分析內容對應,偏心轉子是使容積由小到大再由大到小周期性變化的關鍵,在容積的變化過程中納入物料、壓實、塑化、排出物料才能進一步實現正應力作用下塑化輸送,是這個技術的核心,與專利的佈局分佈情況相吻合。除此之外,從高分子材料的角度,不同的材料的流變特性差異,有針對性的進行技術的申請和佈局也是重要的環節。塑化輸運作為方法中的關鍵,也是各專利中提及和關註的重點。其他方面,齒輪組、動力驅動機構等機械部件,制備方法、混合效率等工藝參數,吹塑薄膜、橫向拉伸等後續工藝,也配合進行瞭相應的專利申請,做到瞭更全面的技術保護。

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圖5 瞿金平院士拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備相關專利技術分佈情況

一項重要的技術的轉化,從理論的突破,到方法的提出、設備的改進、細節的開發,一步步進行看充分的論證和實踐。在這其中的每個環節,充分全面的專利的申請和佈局,嚴密地保護瞭自己的技術,這樣的專利怎不值錢呢?亦或者,值錢的不僅僅是一項專利,而是技術的整體和圍繞技術進行的全面而充分的專利佈局。

我們收集瞭瞿金平院士拉伸流變的高分子材料塑化輸運方法及設備相關專利211項專利全部公開文本。

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