基于專利分析方法的服裝氣懸浮保暖技術(shù)發(fā)展趨勢的研究

戴惠戀

[三六一度（中國）有限公司，福建 廈門 361009]

0 引言

服裝是人類的“第二張皮膚”，冬季服裝其首要功能就是御寒保暖[1]，實(shí)現(xiàn)冬季服裝的保暖功能，提升其防寒能力，降低服裝材料成本，冬季服裝保暖研究的發(fā)展方向已經(jīng)成為保暖服裝從業(yè)者必須深入思考的問題[2]。目前，行業(yè)內(nèi)常用羊毛、棉、羽絨等保暖絮料的填充來實(shí)現(xiàn)服裝的保暖[3]，但是填充絮料受絮料纖維本身的蓬松度、導(dǎo)熱系數(shù)、絮料干濕度等因素影響，以及服用中受壓或者在洗滌后絮料堆積的影響，從而降低其保暖性能。與常規(guī)的填充絮料相比，空氣是熱的不良導(dǎo)體，具有不利于傳熱更利保暖的特點(diǎn)，利用空氣保暖的衣服不會因?yàn)橄礈於a(chǎn)生絮料堆積，因此，行業(yè)內(nèi)各品牌紛紛投入氣懸浮保暖（即利用空氣進(jìn)行保暖）技術(shù)的研究。

專利是跟蹤企業(yè)高新技術(shù)發(fā)展的重要信息源，專利分析法被廣泛應(yīng)用于技術(shù)研究領(lǐng)域[4]。本研究通過分析搜索服裝氣懸浮保暖技術(shù)專利的研究發(fā)展重點(diǎn)、專利的申請時間、申請人、申請類型、保護(hù)區(qū)域、法律狀態(tài)，以期探究國內(nèi)外服裝氣懸浮保暖技術(shù)的發(fā)展趨勢[5]。

1 數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

通過調(diào)查結(jié)合文獻(xiàn)分析可知，目前上市懸浮保暖產(chǎn)品主要包含有純氣體保暖技術(shù)[6]和氣體與發(fā)熱材料相結(jié)合2大類，其中純氣體保暖技術(shù)又包含有空氣層面料、充氣保暖結(jié)構(gòu)[7]。

借助IncoPat專利數(shù)據(jù)庫，檢索要素為“氣懸浮，保暖，空氣層面料，充氣，發(fā)熱”，分類號為“IPC：A41（服裝）、A42（帽類制品）、A43（鞋類）、A45（手?jǐn)y物品及旅行物品）”，“LOC：02（服裝）”中，中文關(guān)鍵詞為“氣懸浮，保暖、保溫、防寒、御寒，空氣層面料、空氣層布料，充氣泵、充氣孔、空氣通道、氣囊、充氣閥、氣腔、氣室、氣袋，石墨烯、電源”， 英文關(guān)鍵詞為“air float,thermal、keep warm、warmth,scuba knitting fabric、air layer cloth,Inflation、inflatable、air pump、inflator pump、air inflation、airbag、gasbag、air chamber,Graphene、power source”進(jìn)行初檢。

根據(jù)檢索關(guān)鍵詞，搭建檢索式如下：

檢索式1=(“氣懸浮”O(jiān)R“空氣懸浮”O(jiān)R“air float”) AND TIABC=(“保暖”O(jiān)R“保溫”O(jiān)R“防寒”O(jiān)R“御寒”O(jiān)R“thermal”O(jiān)R“keep warm”O(jiān)R“warmth”) AND [IPC=(A41 OR A42 OR A43 OR A45) OR LOC=02]。

檢索式2=(“空氣層面料”O(jiān)R“空氣層布料”O(jiān)R“scuba knitting fabric”O(jiān)R“air layer cloth”) AND TIABC=(“保暖”O(jiān)R“保溫”O(jiān)R“防寒”O(jiān)R“御寒”O(jiān)R“thermal”O(jiān)R“keep warm”O(jiān)R“warmth”)。

檢索式3=(“充氣”O(jiān)R“inflation”O(jiān)R“inflatable”) AND TIABC=(“保暖”O(jiān)R“保溫”O(jiān)R“防寒”O(jiān)R“御寒”O(jiān)R“thermal”O(jiān)R“keep warm”O(jiān)R“warmth”) AND TIABC=(“氣囊”O(jiān)R“氣腔”O(jiān)R“空氣通道”O(jiān)R“氣室”O(jiān)R“氣袋”O(jiān)R“airbag”O(jiān)R“gasbag”O(jiān)R“air chamber”) AND (IPC=(A41 OR A42 OR A43 OR A45) OR LOC=02)。

檢索式4=(“充氣”O(jiān)R“inflation”O(jiān)R“inflatable”) AND TIABC=(“保暖”O(jiān)R“保溫”O(jiān)R“防寒”O(jiān)R“御寒”O(jiān)R“thermal”O(jiān)R“keep warm”O(jiān)R“warmth”) AND TIABC=(“充氣孔”O(jiān)R“充氣泵” OR“充氣閥”O(jiān)R“air pump”O(jiān)R“inflator pump”O(jiān)R“air inflation”) AND(IPC=(A41 OR A42 OR A43 OR A45) OR LOC=02)。

檢索到相關(guān)專利文獻(xiàn)966件，再經(jīng)過人工逐一核實(shí)去噪的方法，得出與氣懸浮保暖技術(shù)相關(guān)的專利申請共有727件。

1.2 分析方法

本文采用統(tǒng)計分析法與技術(shù)分析法相結(jié)合，構(gòu)建了基于專利分析方法研究服裝氣懸浮保暖技術(shù)發(fā)展趨勢的研究框架（如圖1），評估氣懸浮保暖技術(shù)在服裝領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，幫助服裝企業(yè)認(rèn)清自己的競爭對手，找到正確的發(fā)展方向[8]。

圖1 氣懸浮保暖技術(shù)發(fā)展趨勢的研究框架圖

運(yùn)用定量分析法，對專利文獻(xiàn)上申請日期、申請人、申請國家、申請類型、法律狀態(tài)等文獻(xiàn)信息，進(jìn)行全球氣懸浮保暖技術(shù)專利進(jìn)行分析[9]。

通過氣懸浮保暖技術(shù)專利功效矩陣圖，分析現(xiàn)有專利技術(shù)所追求的主要技術(shù)功效，獲取氣懸浮保暖技術(shù)在保暖功效上的技術(shù)研究。同時，采用定性分析法，對專利說明書、權(quán)利要求、圖紙等技術(shù)內(nèi)容來識別專利，并按技術(shù)特征來歸并有關(guān)專利并使其有序化，獲得氣懸浮保暖技術(shù)的技術(shù)構(gòu)成動向、申請人的動向、特定權(quán)利狀況等方面的信息，用來分析服裝氣懸浮保暖技術(shù)的發(fā)展趨勢。

2 全球氣懸浮保暖技術(shù)專利分析

2.1 專利申請量分析

通過氣懸浮保暖技術(shù)相關(guān)的專利申請量發(fā)展趨勢（如圖2）可以發(fā)現(xiàn)，1984年以前，服裝氣懸浮保暖技術(shù)的年專利申請量均低于5件，至1984年年申請量才進(jìn)入了緩慢增長的狀態(tài)，直到2010年才進(jìn)入快速增長階段[10]。

圖2 氣懸浮保暖技術(shù)專利申請量

2.2 主要專利申請人分析

通過氣懸浮保暖技術(shù)所檢索的專利申請人的統(tǒng)計[11]，全球排名前10位的專利申請人中前兩名是國外企業(yè)，其余均為國內(nèi)企業(yè)（圖3）。從不同企業(yè)的專利申請量可以看出，國外申請人的專利申請量至少是國內(nèi)申請人專利申請量的2倍。再進(jìn)一步分析國內(nèi)申請人的專利申請情況（圖4），可以看出，有關(guān)氣懸浮保暖技術(shù)的國內(nèi)申請人分布于科研單位、紡織材料企業(yè)、紡織服裝品牌企業(yè)[12]。

圖3 全球排名前10位專利申請人

圖4 國內(nèi)排名前10位專利申請人

2.3 專利分布區(qū)域分析

氣懸浮保暖技術(shù)專利申請最多的區(qū)域是中國（圖5），專利申請量位居全球第一，有471件，其次是美國，申請了專利88件，歐洲（含英國、法國、德國、EPO）相關(guān)專利申請有50件。從專利申請區(qū)域分布看，目前中國是全球最主要的氣懸浮保暖技術(shù)專利申請國。

圖5 氣懸浮保暖技術(shù)專利分布區(qū)域

2.4 專利申請類型分析

氣懸浮保暖技術(shù)的專利申請類型主要為發(fā)明專利，占比54%，其次是實(shí)用新型，占比44%。這兩類專利涵蓋了氣懸浮保暖技術(shù)中所用空氣層材料以及充氣保暖服裝的結(jié)構(gòu)、制備方法。外觀設(shè)計主要是針對充氣保暖服裝的外形設(shè)計進(jìn)行保護(hù)，數(shù)量占比僅有2%（圖6）。

圖6 專利類型分布圖

2.5 專利法律狀態(tài)分析

在全球的專利申請中，授權(quán)并維持有效的專利占比29%，在審發(fā)明專利占比6%，失效專利占比高達(dá)65%（圖7）。從數(shù)據(jù)可以看出：⑴ 大多數(shù)氣懸浮保暖技術(shù)專利尚處于科研階段，成果轉(zhuǎn)化率還有待提升；⑵ 大部分的技術(shù)已經(jīng)可以無償使用，技術(shù)人員可以對失效專利進(jìn)行技術(shù)升級，且不會存在侵權(quán)風(fēng)險。

圖7 專利法律狀態(tài)分布圖

2.6 專利技術(shù)功效分析

對專利文獻(xiàn)進(jìn)行技術(shù)方案的解讀與分析，現(xiàn)有氣懸浮保暖技術(shù)主要以提高服裝保暖性、便利性以及舒適度為該領(lǐng)域追求的主要技術(shù)功效，該功效的實(shí)現(xiàn)主要通過服裝的充氣式保暖結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)（圖8）。目前專利文獻(xiàn)對氣懸浮保暖技術(shù)的安全性、成本、外形設(shè)計及柔軟度功效的申請較少，該功效的專利技術(shù)主要集中于空氣層面料的生產(chǎn)工藝以及面料結(jié)構(gòu)方面。

圖8 專利技術(shù)功效分布圖

2.7 重點(diǎn)專利技術(shù)分析

通過專利獨(dú)立權(quán)利要求及說明書摘要等信息進(jìn)行統(tǒng)計分析，再結(jié)合專利同族數(shù)量、被引證次數(shù)、專利有效性等信息，獲得了懸浮保暖技術(shù)的重點(diǎn)專利[13,14]。

2.7.1 空氣層面料專利技術(shù)分析

空氣層面料通過提高紡織材料的蓬松度、改變纖維內(nèi)部結(jié)構(gòu)、用中纖維或多維卷纖維代替普通纖維作為內(nèi)膽材料等方式，在面料纖維層中增加空氣以增加纖維內(nèi)及纖維之間的空氣含量的紡織面料[6]。

經(jīng)過分析，與空氣層面料相關(guān)的專利申請共有119件，其專利申請技術(shù)包括空氣層面料的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)以及制備方法，各類技術(shù)的專利申請占比如圖9所示。

圖9 空氣層面料技術(shù)構(gòu)成圖

專利申請技術(shù)以結(jié)構(gòu)設(shè)計為主（占比57%），結(jié)構(gòu)類專利申請主要是對空氣層面料的層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，從而提高靜止空氣的儲存量。其次是材質(zhì)類專利申請（占比22%）主要通過對原料如導(dǎo)電纖維紗、棉紗、滌綸、錦綸和氨綸等的選擇以及搭配編制，從而改善空氣層面料的性能。制備方法類專利申請（占比21%）主要通過對生產(chǎn)過程如染色、定型等以及設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)從而提高空氣層面料的性能。

2.7.2 充氣保暖技術(shù)專利分析

充氣保暖技術(shù)通常是在服裝保暖部位上設(shè)置有充氣容腔，通過對容腔充氣加大服裝的厚度，利用容腔內(nèi)部的空氣隔斷人體溫度向外傳遞的路徑，達(dá)到御寒蓄熱的效果。充氣保暖技術(shù)是近幾年服裝領(lǐng)域研究最多的氣懸浮保暖技術(shù)方向，部分研發(fā)成果也落地并推向市場，因此將充氣保暖技術(shù)作為氣懸浮保暖重點(diǎn)技術(shù)之一進(jìn)行分析。

與充氣保暖技術(shù)相關(guān)的專利申請共有575件。最多的是采用氣囊作為儲氣結(jié)構(gòu)的專利申請，占278件；其次是采用夾層充氣形成充氣層進(jìn)行保暖的專利申請，共有202件；還有在服裝結(jié)構(gòu)中設(shè)置充氣管作為儲氣結(jié)構(gòu)的有27件；其余專利申請涉及充氣保暖用面料（46件）、充氣設(shè)備如充氣閥等（12件）以及充氣服裝（10件）等（圖10）。

圖10 充氣保暖專利構(gòu)成分析

2.7.3 充氣與發(fā)熱技術(shù)專利分析

充氣與發(fā)熱技術(shù)是采用充氣蓄熱和其他生熱模塊如石墨烯、電池等方式相結(jié)合進(jìn)行保暖的一種新興保暖技術(shù)。充氣與發(fā)熱技術(shù)結(jié)合的保暖技術(shù)目前處于初期探索階段，還未出現(xiàn)完善的專利池布局。

采用充氣和其他生熱模塊如石墨烯、電池等方式結(jié)合進(jìn)行保暖的專利共計33件。專利申請呈現(xiàn)零散的單件增長狀態(tài)，每年專利申請量不超過10件，并且尚未出現(xiàn)集中在一位或少數(shù)幾位申請人中的情況。檢索的專利文獻(xiàn)中，發(fā)熱方式主要是采用電源（電池）進(jìn)行發(fā)熱，專利申請占比約為86%，該類技術(shù)的問題是存在安全隱患；其次是采用石墨烯發(fā)熱材料進(jìn)行發(fā)熱，專利申請占比約為14%，該類技術(shù)的問題是發(fā)熱效率不高（圖11）。

圖11 充氣與發(fā)熱技術(shù)專利構(gòu)成

3 結(jié)論和建議

3.1 結(jié)論

⑴ 通過專利檢索結(jié)果分析可以看出，空氣層面料、充氣保暖技術(shù)、充氣與發(fā)熱材料相結(jié)合3個研究方向中，空氣層面料以及充氣保暖這2種方法的專利申請較多，技術(shù)相對成熟。充氣與發(fā)熱材料相結(jié)合的專利申請目前較少且較零散，該技術(shù)尚處于萌芽階段，是后續(xù)的研發(fā)方向之一。

⑵ 通過專利申請人及專利法律狀態(tài)分析結(jié)果可以看出，目前氣懸浮保暖技術(shù)專利申請人大部分為紡織材料企業(yè)和紡織服裝企業(yè)，專利的質(zhì)量不高，并且技術(shù)研發(fā)延續(xù)性不夠，處于較為零散狀態(tài)。

⑶ 目前空氣層面料以及充氣保暖兩個方向的技術(shù)研究，均基于常規(guī)的氣體技術(shù)，即：材料或服裝的容腔內(nèi)充入常壓氣體，尚未出現(xiàn)對氣體或氣體容腔的技術(shù)改進(jìn)研究。因此可以看出，服裝氣懸浮保暖技術(shù)目前處于較為基礎(chǔ)階段。

3.2 建議

⑴ 充氣與發(fā)熱材料相結(jié)合的專利申請較少，表明該技術(shù)目前還處于初期探索檢索，有較大的發(fā)展空間，建議可以對該類技術(shù)進(jìn)行深入研究，如提高采用電源加熱方式的安全性、提高石墨烯發(fā)熱材料的發(fā)熱效率、利用其他發(fā)熱材料如遠(yuǎn)紅外纖維等。

⑵ 氣懸浮保暖技術(shù)均基于常規(guī)的氣體技術(shù)，尚未出現(xiàn)對氣體或氣體容腔的技術(shù)改進(jìn)研究，表明提高對氣體的利用方式及與服裝的結(jié)合方法是服裝氣懸浮保暖技術(shù)的發(fā)展方向之一，建議對氣體的利用技術(shù)進(jìn)行深入研究。