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在汽车非金属部件的轻量化领域，微孔发泡材料是行业竞相研究的主要课题之一。目前，塑料部件在国内汽车上占重量的10%左右，在国外汽车上达到了15%至20%。微孔发泡技术能使塑料部件的重量降低15%至30%，广泛应用于仪表板、电机支架、座位板、空调风罩、门嵌饰板等内外饰。该技术在20世纪80年代初被麻省理工学院提出，通常指孔径小于10靘、泡孔密度大于109个/cm3的发泡材料，这种材料的孔密度非常高且为封闭泡孔，相对于其他发泡材料具有更好的刚性，在汽车零件等工业领域广泛应用。本文中，笔者将从专利角度对微孔发泡技术的重点申请人进行分析，以期为行业企业提供参考。
国外注重工艺技术保护
笔者通过专利数据库检索后发现，截至目前，全球共有4000多件与微孔发泡相关的专利申请，其中国外有1700余件，美国、日本、德国三国的相关专利申请量居前三位；国内相关专利申请有2400多件，其中企业占1556件，其次是科研院所，从申请人分布地区来看，广东、江苏、浙江等地的专利申请量较高。
Trexel公司的MuCell技术是目前最为成熟、商品化最为广泛的微孔发泡技术，该技术来源于麻省理工学院在20世纪80年代提出的发明专利。Trexel公司在1995年通过专利权转让获得这项技术的全球开发和商品化推广，并在此基础上开发出连续微孔成型技术--MuCell。MuCell技术的核心即采用超临界流体为发泡剂，发泡剂在聚合物中形成均匀分布的微小气孔，通过压力控制气泡的生长使树脂形成泡孔均匀的微孔结构。
后来，Trexel公司基于MuCell技术提交相关专利申请共有33件，涉及微孔发泡工艺以及发泡设备结构的研发，旨在提高超临界流体在聚合物中的溶解性以及控制超临界流体的流量。为提高发泡剂超临界流体的溶解性，Trexel公司通过加入液压系统、设置旋转挤压系统以及在加热工作缸内安装旋转的螺旋件等方法改进；在超临界流体计量控制上，Trexel公司给出了在入口阀和出口阀之间设置储料缸控制发泡剂计量、螺杆上添加超临界流体的计量泵等解决手段。基于MuCell工艺的加工成本可降低10%至20%，减少材料消耗并缩短成型周期，成为汽车轻量化的优良解决方案。
DemagErgotech公司在微孔发泡技术方面也申请了较多专利，其最早的相关专利申请是在1995年，申请的25件相关专利均为螺杆等机械结构的技术改进，其专利的商品化产品为Ergocell微孔发泡技术。该技术的核心是设置了气体计量与混合模块，使熔体/气体混合物的均化过程独立于塑化过程，获得的制品具有较低的内应力，消除了翘曲和缩痕，较适用于汽车内饰。
阿博格公司是全球领先的注塑机制造商，其在2015年公开了profoam发泡技术，该技术工艺简单，采用液体发泡剂，通过密封螺杆加料段来使料斗和塑化装置之间形成压力腔，从而使发泡剂在压力下引入。该技术主要适用于纤维增强发泡材料，制得的发泡塑件最多能减重30%。阿博格公司的专利申请量不多，主要涉及注塑机结构设计，其中具有颗粒锁结构的注塑机是profoam发泡工艺的关键技术。
笔者认为，Trexel、DemagErgotech等国外企业掌握了微孔发泡工艺的核心技术，国内企业在使用相关技术时必然面临较高的专利许可费用。
国内注重原料技术研发
在国内专利申请人中，南京聚隆科技股份有限公司（下称聚隆科技）和会通新材料股份有限公司（下称会通新材料）的相关专利申请量最多，这两个申请人都是以微孔发泡材料的原料研发为主，涉及的技术均为通过原料选择来提高发泡材料的熔体强度和流动性，以获得泡孔均匀、外观优良的微孔发泡产品。
目前，聚隆科技提交相关专利申请24件，涉及乙烯基聚合物和聚丙烯协同、乙烯基聚合物、苯乙烯基聚合物、助容剂和成核剂复配组合物等，所得微孔发泡助剂能够改善聚丙烯微发泡材料的表面质量。近两年，该公司致力于研究增粘剂、接枝剂、增韧剂等助剂对发泡材料的影响。值得一提的是，该公司生产的微孔发泡材料在汽车立柱护板、发动机罩盖、外饰、汽车电池壳体、汽车风道等多种结构上广泛应用。
会通新材料的相关技术起源于2015年，其相关专利申请涉及通过提高发泡体系的熔体强度来改善发泡效果，如选用不同基体树脂复配或通过接枝、交联手段来提高分子链缠结或形成网络结构，以达到提高熔体强度的目的。该公司研发的微孔发泡材料可以用于汽车车身门板、尾门、风道等部件。
在高校方面，北京化工大学在微孔发泡工艺的专利申请量上占有主要地位，其相关专利申请始于2006年，目前共申请专利27件，主要发明人为杨卫民课题组和何亚东课题组。杨卫民课题组的研究方向主要是微孔发泡专用注射机的结构改进，在专利申请方向上侧重于改进螺杆结构和设置渗透釜来获得聚合物熔体/超临界气体均相体系。而何亚东课题组在微孔发泡设备结构和发泡材料配方方向均提交了专利申请，涉及通过设置单相止逆阀、头部止逆阀和中部止逆阀以及可控制开闭的喷嘴来实现超临界流体与塑料的均化。另外，其还提出了采用气体反压装置来抑制熔体预发泡，提高发泡动力，从而克服低熔体强度聚合物微孔发泡困难的问题。
就国内相关专利申请而言，企业申请人致力于对发泡配方的调整，通过熔体强度的提高来改善微孔发泡的效果。而国内高校虽然对微孔发泡设备有所研究，但目前看来专利转化率不高。
笔者认为，在汽车轻量化政策的激励下，微孔发泡材料的需求日益上升，可以预期其在汽车结构中的使用量会日渐增加，市场潜力巨大。值得注意的是，目前，微孔发泡工艺的关键技术掌握在Trexel公司、DemagErgotech公司等国外大公司手中，这些技术可能会制约国内微孔发泡工艺的发展。笔者建议，在微孔发泡领域，国内申请人需要着重于对发泡设备和工艺进行研究，通过技术创新突破国外对于该领域核心专利的垄断。（于诗宇）
（编辑：蒋朔）
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