在汽車非金屬部件的輕量化領(lǐng)域，微孔發(fā)泡材料是行業(yè)競相研究的主要課題之一。目前，塑料部件在國內(nèi)汽車上占重量的10%左右，在國外汽車上達(dá)到了15%至20%。微孔發(fā)泡技術(shù)能使塑料部件的重量降低15%至30%，廣泛應(yīng)用于儀表板、電機(jī)支架、座位板、空調(diào)風(fēng)罩、門嵌飾板等內(nèi)外飾。該技術(shù)在20世紀(jì)80年代初被麻省理工學(xué)院提出，通常指孔徑小于10靘、泡孔密度大于109個(gè)/cm3的發(fā)泡材料，這種材料的孔密度非常高且為封閉泡孔，相對(duì)于其他發(fā)泡材料具有更好的剛性，在汽車零件等工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。本文中，筆者將從專利角度對(duì)微孔發(fā)泡技術(shù)的重點(diǎn)申請(qǐng)人進(jìn)行分析，以期為行業(yè)企業(yè)提供參考。

　　國外注重工藝技術(shù)保護(hù)

　　筆者通過專利數(shù)據(jù)庫檢索后發(fā)現(xiàn)，截至目前，全球共有4000多件與微孔發(fā)泡相關(guān)的專利申請(qǐng)，其中國外有1700余件，美國、日本、德國三國的相關(guān)專利申請(qǐng)量居前三位；國內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)有2400多件，其中企業(yè)占1556件，其次是科研院所，從申請(qǐng)人分布地區(qū)來看，廣東、江蘇、浙江等地的專利申請(qǐng)量較高。

　　Trexel公司的MuCell技術(shù)是目前**為成熟、商品化**為廣泛的微孔發(fā)泡技術(shù)，該技術(shù)來源于麻省理工學(xué)院在20世紀(jì)80年代提出的發(fā)明專利。Trexel公司在1995年通過專利權(quán)轉(zhuǎn)讓獲得這項(xiàng)技術(shù)的全球開發(fā)和商品化推廣，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)出連續(xù)微孔成型技術(shù)--MuCell。MuCell技術(shù)的核心即采用超臨界流體為發(fā)泡劑，發(fā)泡劑在聚合物中形成均勻分布的微小氣孔，通過壓力控制氣泡的生長使樹脂形成泡孔均勻的微孔結(jié)構(gòu)。

　　后來，Trexel公司基于MuCell技術(shù)提交相關(guān)專利申請(qǐng)共有33件，涉及微孔發(fā)泡工藝以及發(fā)泡設(shè)備結(jié)構(gòu)的研發(fā)，旨在提高超臨界流體在聚合物中的溶解性以及控制超臨界流體的流量。為提高發(fā)泡劑超臨界流體的溶解性，Trexel公司通過加入液壓系統(tǒng)、設(shè)置旋轉(zhuǎn)擠壓系統(tǒng)以及在加熱工作缸內(nèi)安裝旋轉(zhuǎn)的螺旋件等方法改進(jìn)；在超臨界流體計(jì)量控制上，Trexel公司給出了在入口閥和出口閥之間設(shè)置儲(chǔ)料缸控制發(fā)泡劑計(jì)量、螺桿上添加超臨界流體的計(jì)量泵等解決手段。基于MuCell工藝的加工成本可降低10%至20%，減少材料消耗并縮短成型周期，成為汽車輕量化的優(yōu)良解決方案。

　　Demag Ergotech公司在微孔發(fā)泡技術(shù)方面也申請(qǐng)了較多專利，其**早的相關(guān)專利申請(qǐng)是在1995年，申請(qǐng)的25件相關(guān)專利均為螺桿等機(jī)械結(jié)構(gòu)的技術(shù)改進(jìn)，其專利的商品化產(chǎn)品為Ergocell微孔發(fā)泡技術(shù)。該技術(shù)的核心是設(shè)置了氣體計(jì)量與混合模塊，使熔體/氣體混合物的均化過程獨(dú)立于塑化過程，獲得的制品具有較低的內(nèi)應(yīng)力，消除了翹曲和縮痕，較適用于汽車內(nèi)飾。

　　阿博格公司是全球**的注塑機(jī)制造商，其在2015年公開了Profoam發(fā)泡技術(shù)，該技術(shù)工藝簡單，采用液體發(fā)泡劑，通過密封螺桿加料段來使料斗和塑化裝置之間形成壓力腔，從而使發(fā)泡劑在壓力下引入。該技術(shù)主要適用于纖維增強(qiáng)發(fā)泡材料，制得的發(fā)泡塑件**多能減重30%。阿博格公司的專利申請(qǐng)量不多，主要涉及注塑機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中具有顆粒鎖結(jié)構(gòu)的注塑機(jī)是Profoam發(fā)泡工藝的關(guān)鍵技術(shù)。

　　筆者認(rèn)為，Trexel、Demag Ergotech等國外企業(yè)掌握了微孔發(fā)泡工藝的核心技術(shù)，國內(nèi)企業(yè)在使用相關(guān)技術(shù)時(shí)必然面臨較高的專利許可費(fèi)用。

　　國內(nèi)注重原料技術(shù)研發(fā)

　　在國內(nèi)專利申請(qǐng)人中，南京聚隆科技股份有限公司（下稱聚隆科技）和會(huì)通新材料股份有限公司（下稱會(huì)通新材料）的相關(guān)專利申請(qǐng)量**多，這兩個(gè)申請(qǐng)人都是以微孔發(fā)泡材料的原料研發(fā)為主，涉及的技術(shù)均為通過原料選擇來提高發(fā)泡材料的熔體強(qiáng)度和流動(dòng)性，以獲得泡孔均勻、外觀優(yōu)良的微孔發(fā)泡產(chǎn)品。

　　目前，聚隆科技提交相關(guān)專利申請(qǐng)24件，涉及乙烯基聚合物和聚丙烯協(xié)同、乙烯基聚合物、苯乙烯基聚合物、助容劑和成核劑復(fù)配組合物等，所得微孔發(fā)泡助劑能夠改善聚丙烯微發(fā)泡材料的表面質(zhì)量。近兩年，該公司致力于研究增粘劑、接枝劑、增韌劑等助劑對(duì)發(fā)泡材料的影響。值得一提的是，該公司生產(chǎn)的微孔發(fā)泡材料在汽車立柱護(hù)板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、外飾、汽車電池殼體、汽車風(fēng)道等多種結(jié)構(gòu)上廣泛應(yīng)用。

　　會(huì)通新材料的相關(guān)技術(shù)起源于2015年，其相關(guān)專利申請(qǐng)涉及通過提高發(fā)泡體系的熔體強(qiáng)度來改善發(fā)泡效果，如選用不同基體樹脂復(fù)配或通過接枝、交聯(lián)手段來提高分子鏈纏結(jié)或形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到提高熔體強(qiáng)度的目的。該公司研發(fā)的微孔發(fā)泡材料可以用于汽車車身門板、尾門、風(fēng)道等部件。

　　在高校方面，北京化工大學(xué)在微孔發(fā)泡工藝的專利申請(qǐng)量上占有主要地位，其相關(guān)專利申請(qǐng)始于2006年，目前共申請(qǐng)專利27件，主要發(fā)明人為楊衛(wèi)民課題組和何亞東課題組。楊衛(wèi)民課題組的研究方向主要是微孔發(fā)泡專用注射機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，在專利申請(qǐng)方向上側(cè)重于改進(jìn)螺桿結(jié)構(gòu)和設(shè)置滲透釜來獲得聚合物熔體/超臨界氣體均相體系。而何亞東課題組在微孔發(fā)泡設(shè)備結(jié)構(gòu)和發(fā)泡材料配方方向均提交了專利申請(qǐng)，涉及通過設(shè)置單相止逆閥、頭部止逆閥和中部止逆閥以及可控制開閉的噴嘴來實(shí)現(xiàn)超臨界流體與塑料的均化。另外，其還提出了采用氣體反壓裝置來抑制熔體預(yù)發(fā)泡，提高發(fā)泡動(dòng)力，從而克服低熔體強(qiáng)度聚合物微孔發(fā)泡困難的問題。

　　就國內(nèi)相關(guān)專利申請(qǐng)而言，企業(yè)申請(qǐng)人致力于對(duì)發(fā)泡配方的調(diào)整，通過熔體強(qiáng)度的提高來改善微孔發(fā)泡的效果。而國內(nèi)高校雖然對(duì)微孔發(fā)泡設(shè)備有所研究，但目前看來專利轉(zhuǎn)化率不高。

　　筆者認(rèn)為，在汽車輕量化政策的激勵(lì)下，微孔發(fā)泡材料的需求日益上升，可以預(yù)期其在汽車結(jié)構(gòu)中的使用量會(huì)日漸增加，市場潛力巨大。值得注意的是，目前，微孔發(fā)泡工藝的關(guān)鍵技術(shù)掌握在Trexel公司、Demag Ergotech公司等國外大公司手中，這些技術(shù)可能會(huì)制約國內(nèi)微孔發(fā)泡工藝的發(fā)展。筆者建議，在微孔發(fā)泡領(lǐng)域，國內(nèi)申請(qǐng)人需要著重于對(duì)發(fā)泡設(shè)備和工藝進(jìn)行研究，通過技術(shù)創(chuàng)新突破國外對(duì)于該領(lǐng)域核心專利的壟斷。（于詩宇）

　?。ň庉嫞菏Y朔）