聚乳酸在包装领域的发展趋势分析

聚乳酸在包装领域的发展趋势分析
供稿人：瞿丽曼  供稿时间：2006-7-28
聚乳酸（PLA）是以有机酸乳酸为原料生产的新型聚酯材料，具有无毒、无刺激性，强度高，易加工成型和优良的生物相容性等特点，因此，近年来成为世界范围内的研究热点。聚乳酸作为包装材料，是至今国外市场上开发最为成功的应用领域，国外众多相关厂商在聚乳酸于包装领域的应用研究中，申请了大量专利。本文从公开专利角度研究目前聚乳酸在包装领域的发展趋势。
笔者以聚乳酸为主题词，在中国专利数据库中进行检索（时间：2006年2月28日），发现与聚乳酸包装应用相关的专利12篇，其中国内申请人公开的4项，国外申请人公开的8项。在国际著名Dialog联机检索系统的“世界专利索引”（WPI，File 351）文档中，以“(POLYLACTIC()ACID OR POLYLACTIDE)/TI AND IC=B65?” 为策略（B65为包括包装的国际专利分类），对Derwent公司出版的、包含了40个国家和国际专利组织公开的专利文献进行了较为全面的调研，结果分析如下：
一、研发国家趋势：日本投入巨大，成为主流研发国
图1为国内外聚乳酸在包装应用领域的专利申请随年代发展的趋势图。图中上线为国外专利，下闪点为国内专利。国外自1992年申请了聚乳酸在包装应用中的第1件专利起到2005年底，共公开了121个专利族，衍生出246个专利。从专利申请的发展趋势看，聚乳酸在国外包装应用中的发展几经起伏，特别是1999年以前表现明显；2000年开始专利申请呈持续增长时期；2002年申请量达到最高峰；最近几年中，国外申请量趋于平稳。与国外专利申请相比，国内申请起步较晚、数量少，仅在1996、1999、2000、2002年的四年中申请了12项专利，且国内第一项申请为国外申请人在中国的专利申请，而国内申请人的第一项申请是从1999年开始，且仅在1999-2000两年内申请了4项专利，此后不见有国内申请人的中国专利申请公开。从整体上比较，目前国内外专利在数量上差距甚大，国内申请人申请的专利数量在国内外专利族数中，仅占3%（见图2）。


对DERWENT专利数据库公开的专利族按国别进行统计分析，发现聚乳酸在包装应用专利的主要申请国为日本、芬兰、意大利、德国、美国和英国。其中日本公开的专利数量为107个专利族，远远领先于其他国家，局全球之首，且日本的许多公司纷纷申请了PCT专利，并在其他国家得到公开。在中国国外申请人申请的专利中，日本占50%；在中国专利申请总量中，日本占居33%。其数量在一定程度上说明了日本要积极抢占聚乳酸在包装领域应用的国际市场的战略动向。具体见表1。
表1 国别统计
日本
芬兰
意大利
德国
美国
英国
DERWENT专利族数
107
4
3
3
2
2
国内专利公开数
4
0
2
1
1
0
由以上专利数量的调研表明，国外、尤其是日本看好聚乳酸在包装行业的应用，纷纷申请专利争相专利圈地。主要原因在于聚乳酸作为包装材料的优良性能和巨大的市场价值，其性能胜于现有塑料聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等材料，被产业界定为二十一世纪最有发展前途的新型包装材料。一般认为从某一领域目前的专利数量可以推断出未来3－4年内该领域的市场情况。从专利量来看，国外相关机构在聚乳酸包装材料方面已有相当大投入，尤其是日本投入力度非常大，预计聚乳酸包装材料在日本首先形成大产业，其它国家的市场规模将相继形成；从我国的专利申请量可以预见聚乳酸包装材料在我国将形成一定的市场。但相比国外申请量，目前国内申请量过少，一方面可能存在技术方面的原因，另一方面也表明我国企业抢占未来国内市场的意识不强。而日本不仅是聚乳酸的研究与开发大国，目前也是其下游产品包装材料的开发大国，其相关专利申请量最多。从中国相关专利公开可知，日本申请人公开的聚乳酸包装应用的专利数量，目前虽然还不算多，但占相关中国专利总量的33%，占所有国外申请人公开的相关专利总量的50%，这在一定程度上表明了日本已开始打开中国聚乳酸包装材料市场的战略动向。
二、 技术趋势：包装容器与层状产品最热
图3为DERWENT专利数据库公开的聚乳酸在包装应用中的专利技术领域分布图。由图可以看出，技术领域涉及最多的主要为四大国际专利分类B65D、B32B、C08J、C08L，其中第一大分类为B65D，有41个专利族，代表用于物体或物料贮存或运输的容器，如袋、桶、瓶子、箱盒、罐头、纸板箱、板条箱、圆桶、罐、运输容器等；第二大分类为B32B，有27个专利族，代表层状产品，即由扁平的或非扁平的薄层，例如泡沫状的、蜂窝状的薄层构成的产品，如各种薄膜，板材等；第三大分类为C08J，有21个专利族，代表加工，配料的一般工艺过程；第四大分类C08L，有17个专利族，代表高分子化合物的组合物；另外，技术领域涉及较多的还有分类B29C，代表塑料的成型或连接、塑性状态物质的一般成型。聚乳酸作为包装材料，近年来其应用领域还进一步地得到扩展，如涉及食品保存材料、医用、牙科用或梳妆用的配制品、家庭或类似的垃圾收集或清除、涂料组合物、织物、墙壁或地面等的覆盖材料、绳子、浆料或纸浆组合、甚至涉及电刻等领域。
在国内公开的聚乳酸包装应用的专利中，国内申请人涉及的技术领域具体为食品包装用的包装袋、复合膜和容器，国外申请人目前在中国布局的技术领地主要为生物可降解薄膜及其贴窗盒、层状薄膜袋子、拉伸成型的模塑制品、成型制品的方法、聚酯材料制备以及电设备的外壳或结构零部件等，具体见图4（统计所有主分类和副分类）。


从国内外专利公开看，聚乳酸在包装方面的应用热点集中于B65D、B32B二大分类，即包装容器，和层状产品如薄膜和板材等；尤其是在国外专利文献的公开中，这两大领域的优势特别突出，可以预计，在国外聚乳酸包装材料将会在最近几年的以上两大领域中形成较大产业，主要原因是：由聚乳酸制成的产品除能生物可降解外，生物相容性、光泽度、透明性、手感和耐热性好，还具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性，在未来将有望替代聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯等材料。
从国内专利公开看，虽然相关专利申请还不多，但国外在中国的专利申请已涉足多个领域，预示国外公司在中国的市场倾向与意图。
三、机构趋势：日本三菱塑料株式会社、柯尼卡株式会社成为领军机构
从DERWENT专利族公开看，聚乳酸包装应用专利的国外申请人绝大部分为企业，公开专利族数最多的前十大公司为：MITSUBISHI PLASTICS IND LTD、UNITIKA LTD、MITSUI TOATSU CHEM INC、SHIMADZU CORP、TORAY IND INC、KANEBO LTD、BASTIOLI C、TOSERO KK、GUANELLA I、NOVAMONT SPA（见图5），其中MITSUBISHI PLASTICS IND LTD公司申请的专利量最多，为该领域的领军公司，虽然该公司于1996年才进军该领域，比其他相关公司晚了四年，但目前该公司关于聚乳酸包装应用的专利族高达30个，主要研发方向为层状板材、片材及薄膜等。另外专利申请量位于第二的UNITIKA LTD公司，虽然于2000年才申请了该领域的第一个专利，但目前其公开的专利族达到18个，开发热点为具体制品，如餐用盘子，水果、蔬菜包装用容器、薄膜，农用肥料袋，垃圾袋，包装带等。这两家公司作为世界上聚乳酸包装应用研究的领头羊，其研究在一定程度上代表了聚乳酸应用研究的世界最新动态。
从中国专利数据库公开的专利文献可以发现，聚乳酸包装应用专利的国内申请人只有一个，

即平湖市比例包装材料有限公司；而国外申请人有7个，为三菱树脂株式会社、山中产业株式会社、尤尼迪卡纤维株式会社、卡吉尔.道有限责任公司、诺瓦蒙特股份公司、FVP股份有限公司、索尼株式会社等，均属国际上著名的大公司。
从国内外专利申请人的分析，可以明显看出，我国企业对聚乳酸在包装应用方面的投入显然远远不够，有一定实力的相关公司均未涉足该领域的研究、或还没有相关的研究成果；而国外特别是日本，拥有相关专利的大部分为有相当实力的国际大公司，可以看出国外公司对该领域的重视程度。
四、我国发展对策
我国是农业大国，聚乳酸的制备原料来源（如玉米、小麦、木芋等）丰富，而且我国人口众多，市场广阔，相关企业应利用资源优势，抓住市场机遇，促进聚乳酸包装材料的产业化转化。
1．加大研发投入、加强产、学、研合作
从以上专利申请人的分析可知，目前我国在聚乳酸于包装应用领域的专利申请人只有一家企业初探，针对现实情况，我国相关机构应加大聚乳酸在包装应用领域的研发投入，加强产、学、研合作，一方面要加强高校、研究所等研究机构在聚乳酸包装应用方面的研究，促进相关成果产业化，另一方面可以为企业增加创新能力，取得竞争优势、早日占据国内市场。
2．提高专利申请、以免国外公司专利圈地
从以上专利统计看，我国专利申请量与国外相差甚大，而且国外公司已纷纷在我国布局其技术领地，由此，我国相关机构应提高自主研究能力，加强知识产权保护意识，提高专利申请，尽快占领相关技术领地，以免国外公司专利圈地。建议密切关注国外申请人的中国专利公开动向，通过掌握相关专利信息资源，提高研发的起点，避免低水平重复研究和侵犯他人专利权，同时积极寻找空白点，申请具有自主知识产权的专利。
3．加强空白领域研发、培育自主品牌
相比传统材料，聚乳酸在包装方面的应用具有优良的性能价格比，环保意义大，竞争优势强，市场潜力大，很有可能替代其他合成材料。但目前的主要问题是我国聚乳酸的后期制品开发在技术上仍存在一定的瓶颈，因此，我国政府要加强聚乳酸后期开发的投入力度，聚乳酸相关研究机构可以进一步加强聚乳酸在包装方面的应用研究，企业应加快相关产品开发，以占据国内市场。另外国外申请人专利公开中涉及的聚乳酸在包装容器、层状制品、医用、牙科用或梳妆用的配制品、家庭或类似的垃圾收集或清除、织物、墙壁或地面等的覆盖材料、浆料或纸浆组合、电设备的外壳或结构零部件等领域中，国内除食品包装用的包装袋、复合膜和容器方面有专利保护外，目前我国在其它方面仍属研究空白，我国相关研究机构应对此引起重视。同时建议政府机构重视聚乳酸包装材料的技术经济价值，组织项目攻关，培育具有自主知识产权的产品和品牌。
4．充分利用国外领军公司失效专利
在聚乳酸包装材料的研发方面，我国起步较晚，对于我国相关企业来说，要积极关注世界聚乳酸在包装应用中的研究与开发的领军企业，比如可以关注MITSUBISHI PLASTICS IND LTD和UNITIKA LTD公司的技术；一方面可以引进、并消化吸收其产品和技术，提升国内聚乳酸包装材料的生产档次和技术力量，另一方面对于外国公司从申请日起超过30个月、且未在中国公开的PCT专利，或在国外公开超过12个月而未在中国申请等同专利的国外专利技术，因失去获得我国法律保护的时机，在我国成为一种失效专利，我国企业可以在国内范围无偿实施这些专利技术。作为聚乳酸及其包装材料开发的主要国家，日本的相关技术值得我国相关研究、生产机构的高度重视。在消化吸收国外技术的基础上，我国企业要进一步加强自主创新，形成自己的技术特色与品牌，早日占领自己的技术领地。
参考文献：
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