紫外光固化涂料在汽车涂装领域的应用专利技术分析

徐冰, ,李首瑞

摘要：

紫外光固化涂料因其无污染、效率高等优点在汽车涂装领域应用广泛。本文从汽车用紫外光固化涂料的国内外申请量趋势、区域分布技术领域分布等方面，对汽车用紫外光固化涂料的主要发明专利进行分析，以梳理其技术发展过程。

关键词： 紫外光固化 汽车 涂料 专利 分析

引言

汽车涂料作为汽车的“外衣”，不仅要求有良好的防腐、耐磨和抗冲击性能，而且还要求漆膜丰满、鲜映度高、不泛黄，并且具有各种装饰效果。随着世界范围内的工业环保要求越来越高，紫外光固化涂料因其无污染、效率高等优点而开始在汽车涂装领域逐步得到应用。紫外光固化涂料以下特性可以满足汽车涂装的特殊要求[1]：（1）在各种底材上具有良好的附着力。（2）具有合适的硬度和韧性剂良好的干磨和湿磨性能（3）具有良好的保光性和填充型。目前，在汽车涂装用紫外光固化涂料中，其应用主要集中在以下几个领域[2]：（1）汽车塑料部件涂装涂料，汽车的部件很多已采用工程塑料或者聚合物基复合材料，需要涂料改善其表面性质，紫外光固化涂料在这方面具有十分突出的优势，可赋予塑料表面高硬度、不易划伤、高光泽和美观等性能。（2）光固化修补漆，汽车底漆一般采用阴极电泳漆或其它防锈漆，其底漆不能使用电泳漆，也难以使用热固型涂料，室温固化涂料则需耗费太多时间。而采用UV固化技术涂层固化技术使操作过程快速而同时又不必担心涂层外观质量的损失。（3）汽车面漆，光固化透明清漆具有无溶剂、快速固化、耐刻划、耐擦伤、高光泽、高硬度等固有的优点，但要使光固化涂料应用于汽车涂料的外表面涂装还存在以下缺点，由于汽车形状复杂，被涂物会发生紫外光照射不到的阴影部分，产生固化不足，凸出部分可能产生UV照射能量过剩而发生变黄现象，为了解决这一问题，开发出来紫外和热双重固化清漆。

自从1946 年美国Inmont 公司获得第一个紫外光固化油膜专利后，很快紫外光固化涂料在市场上普及起来，并引起各国的高度重视。在近70 年的时间里，紫外光固化涂料经历了从无到有，从简单到复杂的转变，逐渐成为一种环保节能型涂料的标志。紫外光固化涂料的发展可以大致分为三个阶段。第一阶段是紫外光固化涂料起步阶段（1946-1972 年），此时光固化技术刚被人发现，世界上第一份紫外光固化专利诞生，合成高分子技术也正处于快速发展期，不断的有人在探索紫外光引发高分子聚合的反应，但成果较少。第二阶段是稳步发展阶段（1973 -1989 年），随着德国拜耳与巴斯夫两家公司在紫外光固化技术上取得突破性进展，以不饱和聚酯树脂为主的光固化涂料在世界上也取得了快速发展。第三阶段进入到90 年代后，由于环保意识的不断增强，紫外光固化涂料越来越得到人们的重视，在此阶段专利申请量快速增长。我国在上世界70年代初期，开始对紫外光固化涂料进行研究与开发，但是因为原材料和固化设备的限制而发展缓慢。我国在1985 年申请了第一份紫外光固化涂料技术专利后，一直到1992 年，整个专利申请数量都较少，在这期间，国内的研究单位和公司还处于摸索状态，更多是对国外技术的吸收和引进。在1993-2002 年这段时期，我国的紫外光固化技术有了初步的发展，早期的国外引进出现了技术转换，逐步有了自己的独立技术成果。自2003 年以后，国内紫外光固化涂料开始有了飞速发展，国内的自主技术进步明显[3]。

为了研究汽车涂装用紫外光固化专利技术的发展情况，结合实际审查工作经验，笔者通过比较准确的关键词，在incopate中进行检索，统计时间截止到2022年2月19日。获取初步检索结果后将明显噪声进行清理后，采用不同的检索方式以及各种算符命令确保检索的全面性以及准确性，并利用统计命令对该领域的全球专利申请数据和中国专利申请数据进行统计分析。

1.国内专利申请情况

1.1 国内历年申请量情况

图1 国内历年专利申请量概况

在中国的所有汽车涂层技术专利申请中，国内申请人的专利申请总量为319件，占专利申请总量的37.3%，国外来华申请人的专利申请总量为537件，占专利申请总量的62.7%。

图1是国内历年专利申请量的概况，可以看出汽车用紫外光固化涂层技术中国专利申请量呈逐年上升趋势，并且大体可以分为3个阶段：第一阶段是萌芽期（2002~2006年），通过对国内紫外光固化涂料的专利分析了解得到，从2003年开始，国内紫外光固化涂料才开始有了飞速发展，并且这一阶段国内汽车产销量较小，汽车产品单一，对防护性涂层技术的需求较少，国外涂料企业尚未大规模地进入中国市场，因此，每年汽车用紫外光固化涂层技术的中国专利申请量都比较少；第二阶段是缓慢发展期（2007~2009 年）。这一阶段受一系列法规的实施，跨国公司在中国建立合资企业等因素的影响，以及随着人们生活水平的提高，汽车市场需求旺盛，这一阶段紫外光固化汽车涂层技术的中国专利申请量开始逐步增长；第三阶段是快速发展期（2010年至今）。随着中国汽车向高档化方向发展，使得市场对汽车涂料的性能要求不断提高，越来越多的涂料生产企业、高校及科研院所加大了对汽车涂层技术的研发力度，并且国家颁布了一系列的法律法规，对汽车涂层的VOC排放量提出了更高的要求，因此，这一阶段关于紫外光固化汽车涂层技术的中国专利申请进入了快速增长期，2019年以后专利申请量出现明显降低，主要是由于专利公开的时间会滞后，导致其没有完全统计造成的。

1.2国内专利区域分布和申请人类型概况

图2 国内各省市申请量

图3 国内申请人类型分析

图2是国内各省市专利申请量。可以看出中国汽车涂料工业主要聚集在长三角、珠三角和中南地区，与其相对应，我国各省市汽车涂层技术的中国专利申请量排名前十位的省市分别是广东、江苏、上海、湖南、安徽、湖北、吉林、天津、浙江和福建。图3是国内申请人类型分析图，从中可以看出汽车用紫外光固化涂料专利技术排名前十的申请人中，企业申请人占了七位，高校及科研院所申请人占三位。都有多个分布于国内各地研究机构从事UV固化涂料的研究工作。说明国内企业及国内科研院所都很重视UV固化涂料技术开发研究并已获得较多研究成果。

2. 国外专利申请情况

2.1 国外历年专利申请量情况

图4国外历年专利申请量概况

图4为国外历年专利申请量概况，从中可以看出，国外的汽车用紫外光固化涂料发展远远早于国内，其每年申请量基本稳定在一定范围内，并在1995-1996年、2004-2006年和2015年至今出现了三个小高峰。首先国外汽车行业整体发展早于国内，且随着时代的进步，对汽车涂料的需求和要求不断增长，拉动和促进了汽车用紫外光固化涂料的不断快速发展。伴随着技术的进步和经济的发展，申请量也会发生周期性变化，从2015年开始，对汽车用紫外光固化涂料又进入一个新兴的周期。

2.2国外专利区域分布概况

图5国外专利申请区域分布

韩国、日本、德国和美国的汽车涂料生产企业非常重视中国市场，图5 为重点来华国家汽车用紫外光固化涂层技术的中国专利申请情况，这是由于这几个国家集中了全球大型的汽车涂料企业，如巴斯夫、关西、杜邦等。

3结论

通过上文对汽车用紫外光固化涂料的国内专利及国外专利分析，表明：从专利申请人的分布来看，国内该领域起步晚较晚，但发展较快。对于该领域的审查，不应局限于检索中文库，更应侧重于检索国外申请，特别是韩文专利申请。

通过上述的统计和分析，可以对国内汽车用UV固化涂料产业专利技术有以下综合判断：

（1）汽车用UV固化涂料技术已经进入科技创新的成果高产期。

（2）更加注重汽车用UV 固化涂料的研发的前瞻性和全面性。

（3）重视汽车用UV固化涂料专利布局。

（4）加快汽车用UV固化涂料成果转化。

（5）注重汽车用UV固化涂料专利保护。

参考文献

[1]吴复宇，《汽车涂装技术》，中央广播电视大学出版社，2-14年1月

[2] 肖思煜，紫外光固化涂料在汽车涂装上的应用，《广州化工》，第34卷，第4期，第21-22和26页，2006年9月

[3]周子钧，紫外光固化涂料专利发展历程，《科技展望》，第27卷，第27期，第157页，2017年9月

备注：作者李首瑞对本文的贡献等同于第一作者。