摘要：本文从预制混凝土夹心保温墙连接件全球专利申请数据出发，基于申请趋势、地域分布、热点技术方向、申请人分布、以及联合申请分布等角度对全球专利进行了分析和研究，为我国企业针对连接件的技术研发和专利布局提出相关建议。
1.预制混凝土夹心保温墙连接件概述
预制混凝土夹心保温外墙主要由内叶墙、外叶墙以及夹心保温层组成，在夹心墙内部有连接件穿过夹心保温层并把内叶墙与外叶墙连接在一起。在夹心保温墙体中，连接件是连接内、外叶钢筋混凝土墙板和保温层的主要构件，其主要作用是承受两片混凝土墙板之间的剪力，而且连接件抗剪性能的优良直接决定着整个夹心保温墙体的性能。按照材料的不同，夹心墙中的连接件分为金属材料连接件、合金材料连接件和以纤维材料例如FRP为代表的非金属连接件。
2.相关专利布局概况
2.1专利申请趋势
图1是预制混凝土连接件相关专利的全球申请量趋势统计图表，其中纵轴是专利申请数量。预制混凝土连接件相关专利的申请状况可以分为三个发展阶段：萌芽阶段：1995年之前，该阶段时间较长，专利申请整体较少，年申请量在1~2件之间，此阶段专利申请总量占比为5.2%。在此阶段，预制混凝土连接件的研发开始起步，如美国早在1984年就开始布局相关专利，并初步提出了采用金属材料、FRP材料等制作直线型连接件的基础性技术思路。本阶段技术产出活跃的国家主要包括美国、德国和韩国等。发展阶段：1995~2015年，专利申请量有所增加，说明该技术慢慢开始发展，但是增速较为缓慢，此阶段专利申请量占比约36.9%。专利申请活跃的国家除了美国、德国、澳大利亚、韩国等之外，中国在此领域的专利申请量也开始获得了一定增长。快速应用阶段：2015年之后（其中2019年和2020年由于大部分专利未公开，故数量较少），此阶段申请量快速增长，占比达57.9%。中国是该阶段技术产出的主要力量，占比为97.8%。在此阶段，一个值得注意的现象是，传统的几个国外技术产出者维持着较为平缓的态势，而中国成为本阶段技术产出的最主要力量，占比高达87.8%左右；主要是受到近年来我国政府政策对装配式建筑技术的大力鼓励引导，使得配套连接件在越来越多的工程项目中获得了实际应用的影响。此外，国内知识产权意识普遍加强、加大专利申请力度也应该是一个重要的影响因素。对比国内与国外申请趋势可以看出，国外起步较早，早在1975年就申请了专利，但申请量并不多，年申请量一直在10件以下。相对照的，国内连接件技术起步相对较晚，直到1987年首次申请了专利，在2015年之后进入快速发展阶段，年申请量突破30件。从专利申请趋势的角度看，预制混凝土连接件技术的专利保护现状存在以下特点：（1）欧美国家虽然属于技术原创国家，起源较早，但近年来进入了发展平稳期，技术和专利的产出数量均相对较少；（2）中国虽然起步晚、技术发展时间短，尚属于技术发展的跟随阶段，但并没有错过装配式建筑及其连接件技术的蓬勃发展时期，在政策引导鼓励、技术研发潜力、市场运用规模等多方面具备明显的后发优势，因此目前对于进一步促进技术创新水平、进一步加强高质量专利保护而言是正当其时的黄金时期。
2.2申请地域分布
从专利申请地域分布来看，保温墙连接件申请国别分布较广，涉及20多个国家或地区，包括中国、美国、韩国、加拿大、德国等。其中，中国的申请量最多，占比为77%，其次为美国，占比为5%，再次为韩国，占比为4%。连接件相关PCT申请仅7件，数量较少。其余的国家或地区，申请量均较少，占比均不足3%。相应地，结合专利申请地域分布的角度来看，预制混凝土连接件技术的专利保护现状存在以下特点：（1）近年来，欧美日韩等专利大国/地区的布局热度明显下降，其专利保护主要以本国申请者为主，对新兴市场的专利保护尚不够重视；但由于其在本领域具备一定的技术实力，以及对本国市场的高度保护策略，致使中国进入国外承担项目或开展项目合作时，仍然需提前做好必要的技术应用调研和专利海外预警等工作；（2）中国虽然由于近年来的申请量猛增而总体申请量位居第一，但其专利申请同样以本土保护为主，开展目标海外市场的定向专利保护尚待起步，并需要积极学习了解海外知识产权政策及保护特色，开展精准的专利海外布局规划和实务保护。
2.3热点技术方向
从专利申请数量的技术分类统计中可以看出：全球预制混凝土连接件的热点技术分布较为明显地分布在涉及结构形状的改进，以及涉及制备材料的改进等方向，同时还有少量聚焦于一些性能特征方面的技术方向。对技术改进主要涉及连接件的形状结构或制备材料的相关专利进一步进行分析，其中276项（99%）专利申请涉及连接件的形状结构，而167项（60%）专利申请明确了连接件的材料。因此，形状结构或制备材料的技术研发，仍然是本领域目前最重要的热点技术方向，国内外专利申请人均在这两个方向上布局了大量的专利，无论是未来开展新的技术研发或者合理规避他人的早期专利，均离不开对这两个热点技术方向及相关专利投入足够的借鉴及针对性剖析。进一步就涉及连接件形状结构改进的多份专利所公开的技术细节来看，其涉及的类型较多，有十余种，例如直线型、网格状、U型、工字型、波浪形以及T型等。其中，直线型为主流形状结构，占比为67%。具体的形状结构分布参见图3所示。进一步对涉及连接件制备材料改进的多份专利所公开的技术细节来看，主要有FRP材料、塑料、金属或金属复合材料、金属与塑料的组合、金属与FRP材料的组合等5种形式，其中涉及FRP材料主题是专利申请的重点方向，占比约为46%，其次为涉及金属或金属复合材料的专利主题，占比约为18%，而涉及金属与FRP组合的专利主题，占比同样约为18%。连接件材料分布如图4所示。此外，就涉及连接件性能参数研究的相关专利而言，其在近年来获得了越来越多的重视，数量逐渐增加，并正构成为一个新的热点技术方向。从相关专利所披露的细节来看，其主要涉及譬如材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、剪切强度等指标，并对如何改善这些指标作出了一些技术上的尝试。
2.4申请人分布
从申请人分布角度来看，全球申请量排名前十的申请人主要为中国申请人，分别为安徽建筑大学、哈尔滨鸿盛房屋节能体系研发中心、山东万斯达建筑工业化研究院有限公司、中国建筑标准设计研究院有限公司、东南大学、三一筑工科技有限公司、南通沪誉玻璃钢制品有限公司，以及上海城建建设实业集团新型建筑材料有限公司。国外申请人中，H.K.COMPOSITESINC和KOREAINSTITUTEOFCONSTRUCTIONTECHNOLOGY申请专利较多，其相关专利申请均为6项。
2.5联合申请分析
当前中国专利申请人中以单个申请人为主，占比91.5%，联合申请的专利共20件，其中联合申请人类型分布如图6所示。从联合申请的分布来看，目前企业之间的合作研发为主流的合作形式，其中以施工企业与研发型企业合作为主，例如南京斯贝尔复合材料有限责任公司（研发型企业）与安徽海龙建筑工业有限公司（施工类企业）合作。第二位的合作形式是企业与大专院校的产学研合作，其中代表性的有万科与同济大学以及江苏南通三建集团股份有限公司与清华大学。
3.总结与建议
3.1总结
从专利申请趋势看，预制混凝土连接件技术近年来在欧美等发达国家和地区进入了发展平稳期，技术和专利的产出数量均相对较少；中国虽然起步晚、技术发展时间短，但正迎来装配式建筑及其连接件技术的蓬勃应用时期，在政策引导鼓励、技术研发潜力、市场运用规模等多方面具备明显的后发优势，因此目前对于促进技术创新水平、加强高质量专利保护属于黄金时期。从专利申请地域分布看，中国、欧美等技术产出国的专利保护基本上都以本土保护为主，国内企业在海外承担工程项目或开展合作时，应高度注意当地的技术应用调研和专利预警工作，同时加大目标海外市场的精准专利保护。从技术分布来看，国内外预制混凝土连接件的热点技术分布主要集中在结构形状的改进和制备材料的改进上，同时近年来聚焦于一些性能指标的改进也正在构成为新的热点方向，受关注的是连接件的导热性能，这与保温墙的保温功能密切相关；其次是连接件的抗剪切和抗拉强度，这与墙体结构安全密切相关，而对于改善连接件的弯曲强度目前相关专利申请较少，是当前专利布局的空白点。从申请人分布来看，国内预制混凝土连接件相关专利主要掌握在少量大学和企业手上，前十名主要专利申请人中中国申请人占8位，排名前三的申请人均为中国申请人，分别为安徽建筑大学、哈尔滨鸿盛房屋节能体系研发中心和山东万斯达建筑工业化研究院有限公司，体现出以施工企业与研发型机构合作为主的特色；国外申请人中H.K.COMPOSITESINC和KOREAINSTITUTEOFCONSTRUCTIONTECHNOLOGY排在前两位。对比中国和国外申请人的申请特点来说，当前中国申请人的双申（即同时申请发明和实用新型）较多，这也是导致中国申请量远高于海外申请量的原因之一；另外中国申请人仅注重在国内进行专利申请，而国外申请人比较注重海外专利布局，其中H.K.COMPOSITES的一件专利（US5519973A）布局在美国、欧洲、中国、日本等10个国家和地区；整体上，目前行业内并未出现技术高度垄断和专利数量集中的主体，而呈现较为均衡的竞争状态。从技术发展路线和未来的专利布局重点来看，预制混凝土连接件相关技术的分支主要包括直线型连接件和FRP连接件（包括部分采用了RFP材质的连接件），这两大技术分支的技术生命周期目前均处于成熟期；而根据现有专利的申请趋势和技术功效等指标，项目组可重点选择FRP+金属或复合金属之类的材质改进，同时关注导热性能、剪切性能等关键性能作为重点的产品研制和专利布局方向；此外，塑料材质的直线型连接件、连接件弯曲强度的指标设计，以及选用FRP复合材质后对其多种形状构造的变化设计，作为目前的专利相对空白点同样值得考虑。
3.2建议
连接件研发方面，根据专利申请趋势中反映的技术发展趋势来说，形状上应着重考虑直线型为主，材料上应采用FRP与金属或复合金属的组合为主。专利布局方面，对于连接件本身，可以从连接件的材料、制备方法、形状结构、保温墙中的布局等角度进行布局，另外从连接件测试、保温墙制备等产业链上下游也可进行布局。同时，布局地域方面应考虑对重要技术创新开展海外专利布局，布局时应考虑当前保温墙的主要市场以及主要竞争对手的市场布局。
作者：黄涛 单位：中铁第五勘察设计院集团有限公司