基于專利分析方法的服裝氣懸浮保暖技術發展趨勢的研究

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]，實現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展方向已經成為保暖服裝從業者必須深入思考的問題[2]。目前，行業內常用羊毛、棉、羽絨等保暖絮料的填充來實現服裝的保暖[3]，但是填充絮料受絮料纖維本身的蓬松度、導熱系數、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。與常規的填充絮料相比，空氣是熱的不良導體，具有不利于傳熱更利保暖的特點，利用空氣保暖的衣服不會因為洗滌而產生絮料堆積，因此，行業內各品牌紛紛投入氣懸浮保暖（即利用空氣進行保暖）技術的研究。

專利是跟蹤企業高新技術發展的重要信息源，專利分析法被廣泛應用于技術研究領域[4]。本研究通過分析搜索服裝氣懸浮保暖技術專利的研究發展重點、專利的申請時間、申請人、申請類型、保護區域、法律狀態，以期探究國內外服裝氣懸浮保暖技術的發展趨勢[5]。

1 數據來源與分析方法

1.1 數據來源

通過調查結合文獻分析可知，目前上市懸浮保暖產品主要包含有純氣體保暖技術[6]和氣體與發熱材料相結合2大類，其中純氣體保暖技術又包含有空氣層面料、充氣保暖結構[7]。

借助IncoPat專利數據庫，檢索要素為“氣懸浮，保暖，空氣層面料，充氣，發熱”，分類號為“IPC：A41（服裝）、A42（帽類制品）、A43（鞋類）、A45（手攜物品及旅行物品）”，“LOC：02（服裝）”中，中文關鍵詞為“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”進行初檢。

根據檢索關鍵詞，搭建檢索式如下：

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

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

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

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

檢索到相關專利文獻966件，再經過人工逐一核實去噪的方法，得出與氣懸浮保暖技術相關的專利申請共有727件。

1.2 分析方法

本文采用統計分析法與技術分析法相結合，構建了基于專利分析方法研究服裝氣懸浮保暖技術發展趨勢的研究框架（如圖1），評估氣懸浮保暖技術在服裝領域的發展趨勢，幫助服裝企業認清自己的競爭對手，找到正確的發展方向[8]。

圖1 氣懸浮保暖技術發展趨勢的研究框架圖

運用定量分析法，對專利文獻上申請日期、申請人、申請國家、申請類型、法律狀態等文獻信息，進行全球氣懸浮保暖技術專利進行分析[9]。

通過氣懸浮保暖技術專利功效矩陣圖，分析現有專利技術所追求的主要技術功效，獲取氣懸浮保暖技術在保暖功效上的技術研究。同時，采用定性分析法，對專利說明書、權利要求、圖紙等技術內容來識別專利，并按技術特征來歸并有關專利并使其有序化，獲得氣懸浮保暖技術的技術構成動向、申請人的動向、特定權利狀況等方面的信息，用來分析服裝氣懸浮保暖技術的發展趨勢。

2 全球氣懸浮保暖技術專利分析

2.1 專利申請量分析

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

圖2 氣懸浮保暖技術專利申請量

2.2 主要專利申請人分析

通過氣懸浮保暖技術所檢索的專利申請人的統計[11]，全球排名前10位的專利申請人中前兩名是國外企業，其余均為國內企業（圖3）。從不同企業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申請人專利申請量的2倍。再進一步分析國內申請人的專利申請情況（圖4），可以看出，有關氣懸浮保暖技術的國內申請人分布于科研單位、紡織材料企業、紡織服裝品牌企業[12]。

圖3 全球排名前10位專利申請人

圖4 國內排名前10位專利申請人

2.3 專利分布區域分析

氣懸浮保暖技術專利申請最多的區域是中國（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）相關專利申請有50件。從專利申請區域分布看，目前中國是全球最主要的氣懸浮保暖技術專利申請國。

圖5 氣懸浮保暖技術專利分布區域

2.4 專利申請類型分析

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

圖6 專利類型分布圖

2.5 專利法律狀態分析

在全球的專利申請中，授權并維持有效的專利占比29%，在審發明專利占比6%，失效專利占比高達65%（圖7）。從數據可以看出：⑴ 大多數氣懸浮保暖技術專利尚處于科研階段，成果轉化率還有待提升；⑵ 大部分的技術已經可以無償使用，技術人員可以對失效專利進行技術升級，且不會存在侵權風險。

圖7 專利法律狀態分布圖

2.6 專利技術功效分析

對專利文獻進行技術方案的解讀與分析，現有氣懸浮保暖技術主要以提高服裝保暖性、便利性以及舒適度為該領域追求的主要技術功效，該功效的實現主要通過服裝的充氣式保暖結構來實現（圖8）。目前專利文獻對氣懸浮保暖技術的安全性、成本、外形設計及柔軟度功效的申請較少，該功效的專利技術主要集中于空氣層面料的生產工藝以及面料結構方面。

圖8 專利技術功效分布圖

2.7 重點專利技術分析

通過專利獨立權利要求及說明書摘要等信息進行統計分析，再結合專利同族數量、被引證次數、專利有效性等信息，獲得了懸浮保暖技術的重點專利[13,14]。

2.7.1 空氣層面料專利技術分析

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

經過分析，與空氣層面料相關的專利申請共有119件，其專利申請技術包括空氣層面料的材質、結構以及制備方法，各類技術的專利申請占比如圖9所示。

圖9 空氣層面料技術構成圖

專利申請技術以結構設計為主（占比57%），結構類專利申請主要是對空氣層面料的層結構進行設計，從而提高靜止空氣的儲存量。其次是材質類專利申請（占比22%）主要通過對原料如導電纖維紗、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%）主要通過對生產過程如染色、定型等以及設備進行改進從而提高空氣層面料的性能。

2.7.2 充氣保暖技術專利分析

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

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

圖10 充氣保暖專利構成分析

2.7.3 充氣與發熱技術專利分析

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

采用充氣和其他生熱模塊如石墨烯、電池等方式結合進行保暖的專利共計33件。專利申請呈現零散的單件增長狀態，每年專利申請量不超過10件，并且尚未出現集中在一位或少數幾位申請人中的情況。檢索的專利文獻中，發熱方式主要是采用電源（電池）進行發熱，專利申請占比約為86%，該類技術的問題是存在安全隱患；其次是采用石墨烯發熱材料進行發熱，專利申請占比約為14%，該類技術的問題是發熱效率不高（圖11）。

圖11 充氣與發熱技術專利構成

3 結論和建議

3.1 結論

⑴ 通過專利檢索結果分析可以看出，空氣層面料、充氣保暖技術、充氣與發熱材料相結合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，技術相對成熟。充氣與發熱材料相結合的專利申請目前較少且較零散，該技術尚處于萌芽階段，是后續的研發方向之一。

⑵ 通過專利申請人及專利法律狀態分析結果可以看出，目前氣懸浮保暖技術專利申請人大部分為紡織材料企業和紡織服裝企業，專利的質量不高，并且技術研發延續性不夠，處于較為零散狀態。

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

3.2 建議

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

⑵ 氣懸浮保暖技術均基于常規的氣體技術，尚未出現對氣體或氣體容腔的技術改進研究，表明提高對氣體的利用方式及與服裝的結合方法是服裝氣懸浮保暖技術的發展方向之一，建議對氣體的利用技術進行深入研究。