玄武岩纤维行业专利分析报告

玄

武

岩

纤

维

行

业

专

利

分

析

报

告2017.11.28

目录

1.概述 (1)

1.1背景及目的 (1)

1.2数据来源 (1)

2.玄武岩纤维专利态势分析 (1)

2.1“玄武岩纤维生产”专利检索结果 (1)

2.2“玄武岩纤维”专利检索结果 (7)

2.3检索结果对比分析 (10)

3.相关专利简介 (10)

3.1 连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法及设备

CN20051008181.3 (10)

3.2连续玄武岩纤维生产工艺CN201610802161.0 (11)

3.3 一种玄武岩纤维生产设备CN201320426150.X (12)

3.4用于玄武岩纤维连续拉丝的漏板CN201620102453.X (12)

1.概述

1.1背景及目的

玄武岩连续纤维生产所需的原料为天然火山岩。火山岩为地球洋壳的主要组成部分，是一种储量巨大且可再生绿色资源。玄武岩连续纤维（CBF）是将天然火山岩矿石破碎后经1450℃左右的高温熔化后通过铂铑合金拉丝漏板快速拉制而成，它是一种综合性能优异的基础性、功能性和结构性材料。玄武岩纤维应用领域广泛，例如航空航天、交通工程、海事工程、道路土建、防火隔热等。

经过近半个世纪的发展，玄武岩纤维优异的性能已被广泛关注，并名列国家战略性高性能“四大纤维”纤维材料，因此玄武岩纤维开发研究工作具有全面且深远的意义。数十年来，我公司积极探索玄武岩纤维生产技术，力争将玄武岩产业做大做强。在国家及政府的政策支持下，我公司飞速发展，取得了丰厚的成果。高速发展期后，我公司技术陷入技术瓶颈期，因此，想通过对行业专利技术分析，找到新的研发点、更专业的人才、更广阔的市场。

1.2数据来源

佰腾网（PATEXPLRER），https://www.360docs.net/doc/1a19059066.html,/。

2.玄武岩纤维专利态势分析

2.1“玄武岩纤维生产”专利检索结果

2.1.1专利申请趋势

“玄武岩纤维生产”主要是指玄武岩纤维生产所需的设备、工艺，以其为关键词进行专利检索，得到共27条专利。

图 1 专利申请量（国内）

如图1所示“玄武岩纤维生产”相关专利从2005年开始被申请；2010年至2013年申请量快速增加；2013年至2014年申请量有所下降；2014年开始申请量回升，至2016年达到最大值。

我们可以从图1窥探到玄武岩纤维生产技术的发展历程：探究期——发展期——瓶颈期——发展期。相关未统计数据显示，所述专利申请量在2017年将有所回落，从而推断玄武岩纤维生产技术发展又遇瓶颈期。

图 2 分类专利申请量（国内）

如图2所示，实用新型专利申请量≥发明专利申请量≥授权发明专利申请量。

我们可以用技术生长率指标对图2进行定量的分析，从而对玄武岩纤维生产技术生命周期有直观的了解。

表 1技术生长率随时间变化表

专利技术生长速率是指某技术领域发明专利或授权量占过去5年该技术领域发明专利申请或授权量的比率。如果连续几年技术生长率持续增大，则说明该技术处于生长阶段。因此，玄武岩纤维生产技术生命周期不处于生长阶段，笔者认为还处于摸索阶段。

2.1.2专利区域分布

图 3 各省市发明专利授权量（国内）

如图3所示，从数量和时间跨度两个因素衡量，可以得出如下结论：四川省玄武岩纤维产业处于国内尖端，技术水平领先，具有行业示范带头作用。

2.1.3专利技术分布

图 4 专利技术分类（国内）

如图4所示，所述专利主要分布于IPC大类C：化学、冶金。

2.1.4申请人及发明人分布

图 5 申请人专利量（国内）

如图5所示，作为专利申请人，四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司申请专利量远高于其他申请人，占该类专利总量的37%。从图5可以得出如下结论：四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司对玄武岩纤维生产技术一直不断探索，技术水平行业领先。

图 6 申请人分类专利量（国内）

2.1.5 “玄武岩纤维生产”专利检索结果列表

表 2

2.2“玄武岩纤维”专利检索结果

2.2.1专利申请趋势

图 7专利申请量（国内）

“玄武岩纤维”主要是指玄武岩纤维生产所需的设备、工艺以及其制品，以其为关键词进行专利检索，得到共4499条专利。

如图7所示，“玄武岩纤维”专利申请量从2008年开始呈上升趋势，至2016年达到最大值，2017年申请量大幅下降。

2.2.2专利区域分布

图 8专利申请量（国际差异）

图 9专利申请量（国内差异）

由图9可以看出，江苏省在玄武岩纤维产品开发领域占据国内首席位置，四川省紧随其后。对比图7和图1，可清晰得出：玄武岩产（制）品市场远大于技术装备市场，因此，我公司可加强与江苏省相关企业交流合作，找到玄武岩产（制）品创新点，扩大市场。

2.2.3专利技术分布

图 10专利技术分类（国内）

2.2.4申请人及发明人分布

图 11申请人专利量（国内）

图 12申请人分类专利量（国内）

2.3检索结果对比分析

1、“玄武岩纤维”专利检索出4499条结果，“玄武岩纤维生产”专利检索出27条结果。按前述对两个关键词描述，我们可以得出如下结论：玄武岩纤维生产设备、工艺等方面的专利申请量远远少于玄武岩纤维应用（产品）方面的申请量；说明玄武岩纤维应用领域广，但生产技术开发难度高。

2、“玄武岩纤维”专利申请人主要集中在江苏省，而“玄武岩纤维生产”专利申请人主要集中在四川省。因此，四川省相关企业主导玄武岩纤维生产技术开发研究工作，而江苏省相关企业则善于将纤维应用于产品生产。

3、上述专利主要分布在IPC大类C：化学、冶金。

4、“玄武岩纤维”专利申请数量最多的是四川航天五源复合材料有限公司；“玄武岩纤维生产”专利申请数量最多的是四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司。

3.相关专利简介

3.1 连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法及设备CN20051008181.3 权利要求：

1.一种连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于采用在熔化炉内部局部加热的熔化工艺过程，并通过在向燃气—空气混合物中添加氧气的方法提高了矿石的熔化温度；在低熔融体水平高度的条件下完成熔化过程；通过调节燃气与空气的比例，使矿石熔化炉的火焰空间保持氧化气氛。

2.根据权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于采用玄武岩矿石及采用含有高温杂质和填加料的玄武岩矿石，其化学组成为(以重量计)：SiO 2 45-74％、Al 2O 3 4-21％、Fe 2O

3.FeO 5-16％、TiO 2 2-5％、CaO 5-21％、MgO.MnO 5-15％、K 2O 1.5-

4.5％、Na 2O 3.5-12％。

3.根据权利要求1或2所述的连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于玄武岩矿石为玄武岩、安山玄岩、碧玄岩、辉绿岩、辉长岩、粗粒玄武岩、闪岩、安山玢岩，所说的高温杂质为石英、云母、玢岩，所说的填加料为氧化硅，矾士，氧化钛、氧化铬。

4.根据权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于玄武岩矿石的熔化温度为1400-2000℃。

5.根据权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于

混合前空气在换热器中被加热到250-550℃，当燃气采用天然气时，燃气与空气的混合比例应为1∶10(V/V)，当燃气采用石油液化气时，燃气与空气的混合比例应为1∶24-1∶27(V/V)，且空气的过剩值应为3-16 ％。

6.根据权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于玄武岩的熔化、熔融体的质量均匀化及脱气泡过程在低熔融体水平高度的条件下完成，其中熔化区熔融体的水平高度为30-70mm，熔化炉池中熔融体的水平高度为60-180mm。

7.根据权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于熔融体在进入纤维成形区之前的粘度为10-60帕·秒，喂料器前熔化炉池的温度低于熔化温度60-120℃。

8.根据权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法，其特征在于熔化炉在正压下操作，正压值为30-150帕。

9.一种连续玄武岩纤维生产中矿石熔化和熔融体调制方法的设备，包括加料装置、矿石熔化炉和加热装置，其特征在于加热装置包含置于炉体顶盖上进行加料和加热的烧嘴—加料器以及内部置有带稳定器的旋流器的顶盖烧嘴，安装在燃气进气管上控制燃气与空气比例的燃气空气混合物调配器。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于矿石熔化炉的炉体内直对烧嘴-加料器置有熔化工作平台，所说的熔化工作平台安置在低于熔化炉池熔融体水平高度下10-70mm，面积为烧嘴火焰展开面积的4.5-30倍，熔化工作平台保持水平或向熔化炉池方向于水平面倾斜5-15度。

11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于烧嘴—加料器包含烧嘴喷口、插入烧嘴喷口内的加料漏斗以及带有烧嘴喷口的燃料气空气混合物混合室。

12.根据权利要求9所述的设备，其特征在于换热器空气进口截面积和烟气排放出口截面积比例为2.1-3.9。

3.2连续玄武岩纤维生产工艺CN201610802161.0

权利要求：

1.一种连续玄武岩纤维生产工艺，其特征在于，包括配料工序、熔融工序和纤维成型工序，所述选料工序配置混合料，混合料由高SiO 2含量的玄武岩和低SiO 2含量的玄武岩按质量百分比10-60：40-90混合而成，高SiO 2含量的玄武岩和低SiO 2含量的玄武岩均为硅饱和或过饱和岩石。

2.按照权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产工艺，其特征在于，高SiO 2含量的玄武岩SiO

2的含量为55-75%，低SiO 2含量的玄武岩SiO 2的含量为45-55%。

3.按照权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产工艺，其特征在于，所述高SiO 2含量的玄武岩为安山岩、粗安岩、英安岩、粗面英安岩或流纹岩，低SiO 2含量的玄武岩为玄武岩、玄武岩安山岩、粗面玄武岩或玄武粗安岩。

4.按照权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产工艺，其特征在于，混合料中高SiO 2含量的玄武岩中的岩石种类为一种，混合料中低SiO 2含量的玄武岩中的岩石种类为一种或多种。

5.按照权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产工艺，其特征在于，所述混合料的主要矿物组分为石英、正长石、斜长石或辉石，其中石英、正长石或斜长石中的一种或一种以上的含量高于混合前的单一玄武岩。

6.按照权利要求1所述的连续玄武岩纤维生产工艺，其特征在于，所述混合料的主要矿物组分满重量百分比足：斜长石: 45%-60%，石英：>10%或正长石>10%。

3.3 一种玄武岩纤维生产设备CN201320426150.X

发明内容：

本实用新型所提供的玄武岩纤维生产设备，包括机架，所述机架上设置有熔化池，所述机架上设置有与所述熔化池相连通的进料口，所述机架上还设置有与所述熔化池相配合的第一纯氧喷枪和电极；所述熔化池的下方设置有搅拌池，所述搅拌池的顶部具有与所述熔化池相连通的滴料孔，所述机架上设置有与所述搅拌池相配合的搅拌器，且所述搅拌器的工作端伸入所述搅拌池的内部；所述搅拌池的侧部连通有作业通路，所述作业通路的底面上设置有与外部拉丝机相配合的漏板。工作过程中，通过所述进料口将经过适当预处理的玄武岩矿石置入所述熔化池内，玄武岩矿石在所述第一纯氧喷枪和所述电极的作用下被加热至1450℃左右并生成高温熔融液，之后高温熔融液经由所述滴料孔进入所述搅拌池内，并在所述搅拌器的作用下被强制均化，均化完成后的高温熔融液进入所述作业通路内，并经由所述漏板输出至所述机架外部，并由拉丝机拉制成型。所述玄武岩纤维生产设备的整个工作过程简便高效，有效实现了玄武岩纤维的均化，并使成型后的玄武岩纤维的产品性能更加稳定可靠。

3.4用于玄武岩纤维连续拉丝的漏板CN201620102453.X

发明内容：

本发明的内容是提供一种用于玄武岩纤维连续拉丝的漏板，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。

根据本发明的用于玄武岩纤维连续拉丝的漏板，其包括漏板本体，漏板本体包括开口向上

的流液槽，流液槽内部设有构造成管状的加强管，加强管的两端均连接在流液槽的对应侧壁上且加强管的内腔与外界连通。

本发明的漏板中，加强管能够与流液槽底部平行地设置在流液槽的侧壁上，加强管在实际工作时能够不接触玄武岩熔融液，因而加强管处的温度能够较低，从而较佳地保证了加强管的力学性能，进而使得加强管能够较佳地对流液槽进行支撑。

本领域的技术人员应当理解的是，加强管在设置时，其数量与漏板的容量相关，加强管的数量越多，加固性能则越好；加强管在设置时，仅需保证加强管与流液槽底板间隔即可，在实际情况中，加强管能够横向、纵向或倾斜(包括与横向和/或纵向成一个角度)地设置。作为优选，加强管与流液槽的底板间连接有至少一根加强筋。

本发明的漏板中，加强管与流液槽的底板间能够连接有适当数量的加强筋，通过加强筋的设置，使得通过加强管与加强筋的配合，能够较佳地防止流液槽底板的高温形变，从而使得本发明的漏板能够长时间持续地稳定工作，从而大大提高了玄武岩纤维的生产效率和品质。

本领域的技术人员应当理解的是，加强筋的总数与漏板的容量相关，加强筋的数量越多，加固性能则越好。

作为优选，所述至少一根加强筋均构造成板状，且任一加强筋的板面均垂直于加强管的轴线设置。

本发明的漏板中，加强筋能够构造成板状，且加强筋的板面能够垂直于加强管的轴线设置，通过这种构造，一方面能够通过增加加强筋与加强管和流液槽底板间的连接面积而更佳地防止流液槽底板的高温形变，另一方面能够使得设于同一根加强管处的相邻加强筋具有较大的间距，从而能够通过使得流液槽内玄武岩熔融液具备较佳地均匀性而较佳地提成玄武岩纤维的品质。

作为优选，流液槽底板处设有多个漏孔，任一漏孔处均设有一漏嘴。

本发明的漏板中，流液槽底板处能够设有多个漏孔，任一漏孔处均设有一漏嘴，这种构造使得流液槽底板能够较佳地被制造，而通过对漏嘴的参数进行调整，使得能够通过安设多种不同规格的漏嘴以较佳地适用于多种不同的工艺要求。

作为优选，所述多个漏孔的数量为800～1600。

本发明的漏板中，漏孔的数量能够达到800～1600，相较于现有漏板，由于现有漏板无法较佳地克服高温形变的问题，从而使得现有漏板的漏孔数量大多低于800，虽然有些漏孔数量会达到800以上，但是也无法如本发明的漏板一般长时间持续地稳定性作业。

作为优选，漏嘴构造成倒锥状。

本发明的漏板中，漏嘴能够构造成倒锥状，从而使得漏嘴上端能够较大面积地与流液槽底板连接，进而保证了漏嘴的连接强度。

作为优选，漏嘴内部设有圆柱状流道，漏嘴的高度与内径之比为1:1.5～1: 3。

本发明的漏板中，漏嘴的高度与内径之比能够为1:1.5～1:3，从而能够较佳地确保在漏嘴内的高温融体具有良好的流动性能。

作为优选，漏板本体的材质为铂铑合金。

作为优选，加强管内插设有加固杆。

本发明的漏板中，加强管内还能够插设有加固杆，加固杆能够由耐高温的材料制成如锆，从而能够进一步地保证加强管的抗高温形变性能。