我国废弃塑料循环利用专利分析
□ 国家知识产权局专利局 宋加金
随着世界经济的发展和科技的进步，塑料制品已经成为人们生活中随处可见的必需品，据不完全统计，我国每年有上千万吨的废弃塑料制品产生，而这些产品无法自然降解，但当前我国废弃塑料回收利用率很低，大量废弃的塑料已经造成了严重的白色污染。另一方面，塑料的原料主要来自不可再生的煤、石油等石化燃料，而我国塑料原料十分短缺，进口量大。因此，废塑料处理和回收有利于解决我国塑料工业原料紧张和环境污染问题。
专利申请量分布
废旧塑料回收利用技术主要包括塑料再生、化学裂解、热焚烧等技术。目前，我国该领域的专利申请中，塑料再生一般分在专门的分类号B29B17，再利用关键词裂解、燃烧、焚烧等进行检索，并去除橡胶类产物，共获得共2028篇相关专利。详见图1。
从图1可以看出，2000年不到50件专利申请，2013年已经增长到450件，数量为2000年的9倍，而且除了2004和2006分别比上一年度略有下滑外，整体趋势是逐年增长，尤其是越往后，增长速度越快，说明废旧塑料回收利用领域越来越受重视，对该领域的研发也是未来的研究热点。
申请人分布
分析发现，在该领域，外国申请人在我国共申请发明专利620篇，而国内申请人虽然总量上共申请了1408篇专利，但实用新型877篇，而技术含量较高的发明专利申请我国只有531篇，低于国外申请人的专利申请量，这也说明外国申请人较为重视我国的塑料回收利用市场。表1为前10位申请人的专利数量统计。
从该主要申请人来看，主要是以企业为主导；前三位主要申请人均为国外公司，说明外国公司在该领域我国专利布局方面占据明显优势。国内方面，张家港市亿利机械有限公司和浙江宝绿特环保技术有限公司在饮料设备尤其是剥标设备、塑料膜回收造粒等方面申请了较多专利，冯愚斌则在生活垃圾回收利用、塑料破碎分选等方面申请了较多专利。
以上述主要申请人为代表，分析表明，国外申请人的专利要么是专利技术较为领先，比如回收利用废料保持原有性能、进行解聚回收或者作为燃料原料等，回收技术水平较高；要么是专利技术适用对象较广，比如回收技术涉及热固性、发泡体、金属塑料、隔热材料等等相当广泛的材料来源；又或者是发明可用于各种材料回收的破碎熔融设备，具有较高的专利价值。相对而言，国内申请人一方面是较为分散，难以形成专利池，同一申请人申请的专利中技术含量高的发明专利比例不高；另外，应用领域也较为单一，而且多涉及简单再生工序，整体技术优势不足。
另一方面，国内申请人主要分布在江苏、浙江、广东等加工制造业较为发达地区，而国外则主要分布在日本、美国、德国等发达国家，说明发达国家和地区对于废旧塑料回收利用技术研发方面走在前列。
表1 前10位申请人的专利数量统计 篇
申请人 数量
伊士曼化学公司 34
松下电器产业株式会社 25
奥地利埃瑞玛再生工程机械设备有限公司 24
张家港市亿利机械有限公司 23
冯愚斌 18
浙江宝绿特环保技术有限公司 17
张家港白熊科美机械有限公司 15
杭州富伦生态科技有限公司 13
克朗斯股份公司 13
常州诚力机电有限公司 12
专利申请热点分析
具体分析专利技术内容，涉及再生利用的约1300篇，涉及化学裂解的约600篇，涉及焚烧的约100篇。整体上看，再生利用和化学裂解是目前的主要申请领域，而再生利用又是最主要的申请领域。
再生利用领域，按照各个阶段，其中涉及废弃塑料清洗的专利申请约100件，其中发明专利申请51件、授权约14件。基本集中在国内申请人申请，主要研究热点提高清洗效率以及清洗废水的回收处理，比如授权专利CN101896290B公开了一种清洗塑料容器的设备及方法，其利用设置的撕开装置的作用以及容器之间的高度摩擦，有效去除粘在容器表面上的杂质和标签；CN101445303B公开了一种清洗废水的循环利用方法及装置，其通过将洗涤污水经过过滤、电解、曝气、絮凝、沉淀、过滤后即可循环使用，并且达到排放标准。
涉及分选的专利申请约157件，其中发明专利约110件，授权约25件，多集中在废弃电器及生活垃圾等复杂物料上。该领域日本申请人比如日立造船、三菱电机、松下电器等多集中在废弃电器上，而国内申请人多集中在垃圾处理上。主要工艺包括利用静电分选、根据密度分选等，比如CN1374888B公开了一种塑料分选装置，其通过在将摩擦带电的塑料片引导到滚筒电极上的供给盘上设有震动装置，能够使得在分选用静电场加在塑料片上的力比较适中，进行高精度的分离塑料片；CN102303383B公开了一种风力分选系统，通过设置轻物质输送机和重物质输送机来获得分选效率高的效果。
涉及废弃塑料破碎的申请约373篇，其中发明专利154篇，授权约66件。主要研究热点在破碎刀具上，例如CN101224438B公开了一种可更换刀头的塑料破碎刀具，其通过将刀体与刀头设计为分体结构，采用不同的金属材料分别加工，节约成本，更换方便；CN101693397B公开了一种双轴破碎刀，其通过采用双轴破碎刀，并且每根刀轴上的相邻刀片以相同方向错开一定角度排列于刀轴上，能将发泡聚苯乙烯物料有效的破碎成较小的物块，从而方便后续的热熔，节约能耗。
涉及熔融再生的申请约520篇，其中发明专利约390篇，授权61件。研究热点在于如何均匀地熔融塑化排料以及获得较好的熔融塑化效果。比如CN1777498B公开了一种装置，其通过将扩宽口的螺杆侧的棱形成一个与螺旋线共同起作用的不间断的剪切棱从此得到一个待加工材料到螺杆的喂料口的恒定的喂料。CN102006981A公开了一种废料挤出装置，其为了改进除气作用，通过在反向的输送螺纹与同向的输送螺纹之间设置一无螺纹的除气空间。
涉及化学裂解回收的申请约600篇，发明专利申请约400篇，授权约100件。热点在于催化剂的改进以及综合回收利用方面。比如CN101284235B公开了一种改进的催化剂及其制备方法，其由价格低廉的白土或蒙脱土和金属氧化物，以及分子筛组成的催化剂能提高裂解反应速率，降低裂解反应温度，改善分解产物选择性等。CN101433904A公开了一种城市生活垃圾能源再生综合利用工艺，其通过垃圾分类、有机物裂解、有机物质副产物处理三大工序，并且每个工序均有小工序组成的综合回收利用工序来提高废物转化利用效率。
涉及热焚烧的技术热点在于燃料化，申请约100篇，其中发明专利约30篇，授权约10件。比如CN101215490B公开了一种垃圾衍生燃料及其制备方法，其通过添加适量的煤和含钙物质，制成具有一定能量密度、冷热强度和工艺性质的垃圾衍生燃料。CN102066725B公开了一种发动机燃料控制系统，其通过控制两种气体（垃圾衍生燃料和管道燃料）之间的无限混合和输送混合物等来克服之前混合可靠性和稳定性不足的问题。