制革廢料再用專利分析

1、制革廢料再用專利分析本文作者：郝鵬董俊芳范鑫鑫郭曉作者單位：國家知識產權局專利局專利審查協(xié)作北京中心2005年國務院辦公廳發(fā)布了國務院關于加快發(fā)展循環(huán)經濟的若干意見1，2008年8月29日中華人民共和國循環(huán)經濟促進法由第十一屆全國人民代表大會常務委員會第四次會議通過，并于2009年1月1日起施行2，自2011年起，全國各省、市關于循環(huán)經濟發(fā)展的十二五規(guī)劃陸續(xù)出臺。以上關于“循環(huán)經濟”的理念不斷深入，是對“大量生產、大量消費、大量廢棄”的傳統(tǒng)增長模式的思想上的根本變革，是解決我國資源環(huán)境瓶頸約束的根本性舉措。關于皮革工業(yè)，我國在經歷了30年迅猛發(fā)展之后已經成為世界皮革大國，在國民經濟中占據不可或

2、缺的地位。然而，皮革工業(yè)特別是制革業(yè)在高速發(fā)展的同時，環(huán)境污染問題日漸突出，已經成為嚴重制約我國皮革工業(yè)發(fā)展的主要因素3。據最新資料顯示4，每年印度排出的制革廢棄物約有15萬t，美國有6萬t，而我國是制革大國，年投產17億張皮，將有140萬t廢棄物產生，若丟棄數(shù)量如此巨大的廢棄物，不僅造成嚴重的環(huán)境污染，而且也是對資源的極大浪費。因此，回收與利用皮革廢棄物具有重要的經濟和社會意義。本文通過對皮革廢棄物資源化利用技術在我國專利申請方面的統(tǒng)計和分析，研究了我國專利領域中皮革廢棄物利用的總體技術情況，便于我國社會對皮革廢棄物進行回收和利用，使之變廢為寶。1專利申請整體概況文章以中國專利文摘數(shù)據庫(c

3、nabs)、中國全文文本庫(cntxt)為檢索樣本，由于在該技術領域存在較為明確的關鍵詞，其所屬分類號復雜且繁多，所以本文主要以關鍵詞為檢索手段來獲取專利信息。cnabs和cntxt是專利技術分析的主要數(shù)據庫，能夠總體上反映國內專利發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢。經檢索，涉及有關皮革廢棄物資源化利用的專利申請共計203件，并以此作為分析的數(shù)據樣本。檢索截止時間為2012年5月2日。(1)行業(yè)發(fā)展分析為了研究皮革廢棄物資源化利用的發(fā)展情況，筆者對該領域中國專利申請數(shù)據按申請時間進行了統(tǒng)計分析，見圖1所示。可以看出，自2001年以來，國內關于皮革廢棄物回收利用的相關專利申請數(shù)量總體呈現(xiàn)逐年增長趨勢，2010年專

4、利申請達到峰值，這可能與“循環(huán)經濟”的理念逐漸深入人心，以及“變廢為寶”的相關技術得到了科研單位和企業(yè)的重視，加強了相關領域的專利保護有關。2009年專利申請數(shù)據明顯降低，這可能由于國際金融危機的因素使得皮革行業(yè)生產經營情況欠佳，進而影響了皮革廢棄物回收利用方面的研發(fā)投入，直接導致了該領域專利申請數(shù)量的減少，2011年申請量較少的原因可能是一些專利申請尚未公開所致。(2)申請人分布從圖2可以看出:個人申請占據了半壁江山，企業(yè)申請和科研院所/高校申請各占四分之一。此外，經過對數(shù)據的進一步分析、處理發(fā)現(xiàn)，個人申請雖然數(shù)量占優(yōu)，但是科技成分含量有限，多停留在原始回收加工階段，對廢舊皮革回收利用生產高

5、附加值產品的研究有限，同時還發(fā)現(xiàn)科研院所/高校的專利申請數(shù)量基本呈逐年上升趨勢，并且在2011年其份額占到556%，這表明該領域經過多年發(fā)展，社會已經逐漸認識到皮革廢棄物中蘊藏的種種高附加值信息，隨著更多科研院所/高校的介入，其專利科技成分含量也會越來越大，可以預期，在該領域還會涌現(xiàn)出一大批具有更高技術水平的專利申請。(3)專利申請地區(qū)分布圖3為19852011年有關廢舊皮革資源化利用的中國專利申請的省份地區(qū)分布，其中僅列出申請量在前10位的省份。由圖3可以看出:廣東的專利申請量位居第一位，浙江緊隨其后位于第二，四川位于第三。上述3個省份的申請量都超過了15件，申請量超過10件的省份還有山東、

6、河北、江蘇、北京。廣東、浙江、四川3省的高申請量與其所處的社會背景密切相關，在中國實行改革開放30年以來，廣東承接了港、臺以及歐亞皮革鞋業(yè)的歷史性轉移，經歷了前所未有的高速發(fā)展，現(xiàn)已成為全國重要的鞋業(yè)、皮具生產和出口基地，在這樣的前提下，皮革下腳料的大量產生造成了嚴重的資源浪費和環(huán)境污染，這也引起了皮革生產企業(yè)對皮革下腳料及廢舊皮革回收和利用的高度重視，因而，相應的專利申請量也最高。浙江的皮革制造業(yè)與廣東比較相似，因而帶來了較高的專利申請量。值得注意的是，四川的申請量較高與高校和研究機構的研究有著密切的聯(lián)系，例如:四川大學就獨立或與其他單位合作完成了多項專利申請。在整個中國專利申請中，國外申請

7、人占據大約4%的比例，份量較少，并且分布國家地區(qū)分散，這可能與近些年來皮革行業(yè)的生產、加工轉移至我國，進而影響了國外研發(fā)的投入力度有關。(4)申請人概況由表1可以看出:國內申請人的排名中四川大學位于榜首，張立文和陜西科技大學分別位于第2名和第3名。結合排名中緊隨其后的是中國皮革和制鞋工業(yè)研究院、山東輕工業(yè)學院。可以發(fā)現(xiàn):盡管圖2中顯示個人申請量占據了申請總量的半壁江山，但高等院校和科研機構仍體現(xiàn)出集中申請的優(yōu)勢，并且這些專利申請多集中在2000年以后，具有非常高的科技含量。同時，張立文作為個人申請量位居第2名也是他依托公司的研發(fā)實力。例如，他曾在廣州立興膠原紡織科技有限公司任職。2皮革廢棄物資

8、源化利用專利領域介紹皮革固體廢棄物主要來源在準備和鞣制階段。當前皮革生產的原皮利用率非常低，僅20%多，余下的以固體廢棄物的形式存在5。這些固體廢棄物中除了有少量的毛發(fā)、肉渣等非膠原蛋白以外，大部分是原皮修邊角料、灰皮片削皮屑等不含鉻膠原和藍革削勻、修邊等產生的含鉻膠原廢棄物。這些廢棄物的主要成分是膠原蛋白，是一種豐富的蛋白質資源，通過在一定條件下的轉化，這些材料可以應用于飼料、肥料、工業(yè)明膠、制革復鞣劑、再生皮革、造紙等領域。通過對選取的203件中國專利申請進行分析，現(xiàn)分別從廢棄物資源化利用的應用領域進行介紹。(1)提取膠原蛋白膠原蛋白由于其廣泛的用途而受到大家的關注，2005年膠原蛋白的總

9、產量達到250t。通過皮革廢棄物提取膠原蛋白可以說是一項具有高附加值的生產技術。通過對該方面的中國專利申請進行分析可知，這項技術主要是在2000年后興起，2005年以后進入研發(fā)的繁榮期，2005年至今的專利申請占該領域專利申請的67%。申請人主要有四川大學、中國皮革和制鞋工業(yè)研究院、陜西科技大學等，這表明高校和科研單位對于這種需要較高技術含量的新興領域，起到了非常重要的技術推動作用。該類提取方法主要有酶法水解和酸法水解，典型的酶法水解膠原提取工藝是:控制溫度和溶液濃度，用特定酶水解消化經特定處理過的灰皮下腳料若干時間后，離心分離取上清液，低溫中和后再次離心分離并取上清液，鹽析并離心分離后取沉淀

10、溶于稀酸溶液，經過反復過濾，透析后即得到膠原溶液，最后采用層析、電泳或超濾等進一步純化。相比之下，酸法水解與酶法水解步驟相似，但需要延長水解作用時間以獲得較為理想的膠原蛋白溶出率，其產物的構成和相對分子質量分布與酶法的有所差異，抗原性也比較差。酶法水解的相關專利申請參見:cn200810044318，cn200610022188，cn200710300903，cn200610043129，cn200510042561，cn00109936等，酸法水解的相關專利申請參見:cn201110104982，cn02155362等。(2)煉制明膠對于不含鉻的廢棄原料，其制作明膠的方法主要有酸法和堿法2種

11、，而大多數(shù)廠家以堿法制膠為主;對于含鉻的廢棄原料，還需要在處理之前進行脫鉻步驟。目前我國專利申請中關于提煉明膠的專利主要集中在2000年之前申請，其比例占到該領域專利申請的68%。究其原因可能是由于該領域技術已經趨于完善，再進一步改進的原發(fā)驅動力不強，研發(fā)目標進一步轉向具有更高附加值的產業(yè)，比如提取膠原蛋白。從這一領域申請人的性質分布來看，個人申請占56%，這也從另一方面說明了煉制明膠的技術相對容易被大眾所掌握。這方面的典型專利參見:cn96100522，cn91110502，cn90103693，cn90105684，cn88105779等。(3)制備飼料、肥料由于皮革固體廢棄物中含有大量的

12、蛋白質成分，因此將其進行加工應用于飼料、肥料領域自1993年開始就出現(xiàn)了相關的專利申請，并且到現(xiàn)在為止申請量仍然保持穩(wěn)定。這些專利申請的核心點在于使用何種方法處理廢棄皮革以得到飼料或肥料。比如:北京化工大學(cn201010556326)將皮革廢棄物除鉻后，使用酸法酶解或堿法酶解將皮革降解得到肽、氨基酸制得肥料，并且回收鉻;郜鳳彬(cn200610078023)將皮革下腳料浸泡煮制得到富含有機質的多元素高效葉面肥;李成會等(cn200410098688)利用蚯蚓處理皮革粉生產高質飼料蛋白;北京兆元技術發(fā)展公司(cn95103722)使用皮革下腳料、木屑、谷糠等原料，通過發(fā)酵方法制造得到多元有機

13、復合肥;彭為華(cn92108290)將鉻稀土革屑通過生物酶水解提取飼料蛋白粉。(4)制備復鞣劑皮革經鞣制后在加工過程中會產生大量的含鉻下腳料，這些鉻鞣革屑會對環(huán)境帶來嚴重的影響，為減輕自然界的負擔并且合理地利用廢棄材料，將鉻鞣革屑進行開發(fā)再利用成為一個重要的研究課題。通過對我國專利申請的分析可以看出，2000年以來，將含鉻革屑進行處理制備制革工業(yè)中的復鞣劑進入了研發(fā)高峰期。申請人以四川大學、陜西科技大學為主，通過高分子聚合反應實現(xiàn)廢物再利用，代表專利申請參見:cn201110168857，cn201110040991，cn200710030087，cn200410025967，cn20031

14、0105879，cn00120587等。(5)制備再生革、再生纖維通過對中國專利申請關于廢舊皮革回收再利用的分析發(fā)現(xiàn)，將廢棄物轉化為再生革、再生纖維的應用研究數(shù)量最多，其所占的比例高達315%，其中個人申請占據672%。在這些專利申請中，大部分專利技術不需要過多復雜的化學處理，通過簡單的物理處理比如解纖、開松、分級、梳理、紡織即可獲得再生制品，由于技術易于掌握、投入資金規(guī)模小，因此頗受中小企業(yè)或個人的青睞。相關專利技術可以參見:中國皮革和制鞋工業(yè)研究院(cn201110087248)將削勻廢革屑處理得到皮革纖維絨，進一步制備再生真皮纖維革;海寧市宏源無紡布業(yè)有限公司(cn20112008066

15、0)將邊角余料和廢舊皮革合成革基布;張立文(cn201010208821)使用各種皮革下腳料和廢棄動物毛制造出人造裘皮;李瑜等(cn200710018831)將廢皮屑粉碎、超纖處理、打漿、分散、與皮革填料混合、加入膠料制備真皮纖維革;謝光照(cn200520053873)使用皮革下腳料和廢舊皮革制備纖維紗線織物;石秀華(cn92102318)將皮革廢料纖維和一些其它配和纖維，經由粘合劑，以機械物理狀態(tài)粘聯(lián)而成再生革。(6)制造地板及高分子復合材料劉曉媛(cn201010122182)將廢輪胎、廢塑料及廢皮質經備料、原料預處理、混合擠壓成型制得木塑膠板材;孫強(cn00259634)利用廢棄的塑

16、料、紙、皮革、紡織等物品，經熱壓制造多層復合人造板;寧波工程學院(cn201010542094)由皮革廢棄物制備皮粉，由皮粉、聚乙烯、添加劑和引發(fā)劑制備相容性皮粉/聚乙烯共混物;陳民鐸(cn200510106078)將舊棄彈性體顆粒與再生助劑的混合物進行處理制得再生舊棄彈性體，其中再生助劑包括廢皮革粉;孫毅(cn92106607)使用皮革等廢舊高分子材料，在加熱條件下經過硫化得到高分子復合材料。(7)造紙該領域的專利申請較少。張立文(cn200710090219)使用皮革及其邊角料和舊皮革制成膠原纖維，然后制造成紙;廣東省造紙研究所(cn200510035958)使用邊角料等碎皮，破碎成纖維，

17、將其通過造紙設備進行磨漿、篩選，再加入植物纖維，進行造紙。3結束語與展望近年來，皮革廢棄物資源化利用的專利申請量呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，其中蘊藏的技術含量也有突破性進展和持續(xù)性提高。皮革廢棄物的資源化利用越來越受到政府部門和社會各界的廣泛關注，從技術層面上講，皮革廢棄物用于制備膠原蛋白、明膠、飼料、肥料、制革復鞣劑、再生革、再生纖維、造紙、地板等產品，都是其變廢為寶的有利措施及可行方案，在應用領域上已經具備良好的前景。針對我國在皮革廢棄物資源化利用方面專利申請的統(tǒng)計分析，提出以下幾點建議:首先，面對當前我國實施知識產權戰(zhàn)略的良好契機，需要在皮革廢棄物資源化利用技術的研發(fā)隊伍中，培育一批高水平和高素質的專利人才，強化專利意識，重視專利保護，以此促進皮革廢棄物資源化利用行業(yè)的形成及發(fā)展，使專利意識深入人心，為開展技術創(chuàng)新保駕護航。其次，對于皮革廢棄物的資源化利用技術研發(fā)不僅需要依靠企業(yè)和科研單位的力量，還需要國家和政府在政策上的支撐以及投入上的扶持，特別表現(xiàn)在對重點專利申請的扶持力度上，要鼓勵多出發(fā)明專利，多出基礎專