发明创造名称：一种制备微晶玻璃的方法
外观设计名称：
决定号：201532
决定日：2020-01-19
委内编号：1F260402
优先权日：
申请（专利）号：201610246107.3
申请日：2016-04-20
复审请求人：昆明理工大学
无效请求人：
授权公告日：
审定公告日：
专利权人：
主审员：余仲儒
合议组组长：韩翻珍
参审员：任怡
国际分类号：C03C10/06、10/04、6/10，C03B32/02
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点
：权利要求所要求保护的技术方案与现有技术存在区别技术特征，根据该区别技术特征确定实际所解决的技术问题，如果现有技术给出了解决该技术问题的技术手段，或者公知常识性证据给出了解决该技术问题的惯用技术手段，那么所要求保护的技术方案相对于现有技术来说是显而易见的。
全文：
本复审请求涉及申请号为201610246107.3，名称为“一种制备微晶玻璃的方法”的发明专利申请（下称本申请）。本申请的申请人为昆明理工大学，申请日为2016年4月20日，公开日为2016年7月6日。
经实质审查，国家知识产权局原审查部门于2018年6月29日发出驳回决定，驳回了本申请，其理由是：权利要求1-3相对于对比文件1（CN103253867A，公开日为2013年8月21日）和对比文件2（CN101519277A，公开日为2009年9月2日）的结合不具备专利法第22条第3款规定的创造性。驳回决定所依据的文本为申请日2016年4月20日提交的权利要求1-3，说明书第1-24段，说明书附图图1-图10和说明书摘要。驳回决定所针对的权利要求书如下：
“1. 一种制备微晶玻璃的方法，其特征在于：根据不同温度下CaO-Al2O3-SiO2三元相图中液相线温度范围，确定黄磷炉渣占原料总量的61-83wt%、富含SiO2辅料占原料总量的8-16wt%、富含Al2O3辅料占原料总量的8-23wt%，将研磨筛分后的黄磷炉渣粉末与80-200目的富含SiO2辅料、富含Al2O3辅料混合后置于1350-1450℃下保温90-120min使其全部熔融，然后以1-5℃/min的降温速率降温到850-950℃保温120-180min后，再以8-15℃/min的降温速率降温到室温，即得到微晶玻璃。
2. 根据权利要求1所述的制备微晶玻璃的方法，其特征在于：富含SiO2辅料为脉石英、石英砂、石英岩、砂岩、硅石、蛋白石、硅藻土中的一种，辅料中SiO2的含量大于70%。
3. 根据权利要求1所述的制备微晶玻璃的方法，其特征在于：富含Al2O3辅料为铝土矿，辅料中Al2O3含量大于等于90%。”
驳回决定认为：权利要求1与对比文件1的区别特征为：①权利要求1限定了富含SiO2辅料占原料总量的8-16wt%，小于对比文件1公开的SiO2辅料含量，黄磷炉渣先研磨筛分，然后和辅料一起混合熔融；②制备微晶玻璃的过程和对比文件1公开的不一样，以1-5℃/min的降温速率降温到850-950℃保温120-180min后，再以8-15℃/min的降温速率降温到室温，即得到微晶玻璃。
对于上述区别①，对比文件1公开了根据CaO-Al2O3-SiO2三元系相图确定制备微晶玻璃的原料配方，根据三元相图和制备的微晶玻璃需要形成的结晶相，本领域技术人员容易选择合适的CaO、Al2O3、SiO2的组成，并相应的调整各原料的含量；对于上述区别②，对比文件2（参见权利要求1）公开了采用一步法制备微晶玻璃，工艺简单，能耗低，本领域技术人员容易采用一步法制备微晶玻璃，根据对晶相的观察，容易得到合适的保温时间和降温速度，因此，权利要求1相对于对比文件1和对比文件2的结合不具备创造性。权利要求2-3的附加技术特征或在对比文件1中公开，或者是本领域的常规选择，因此权利要求2-3也不具备创造性。
申请人（下称复审请求人）对上述驳回决定不服，于2018年9月11日向国家知识产权局提出了复审请求，未修改申请文件。复审请求人认为：本申请采用一步法完成微晶玻璃的制备，无需在降温退火后再次加热进行核化和晶化，利用玻璃分相原理实现降温过程中的微晶化，简化工艺流程同时降低能耗；而对比文件1中采用对浇注成型的玻璃降温退火后，再次加热升温至核化温度和晶化温度，并未达到对比文件1的效果。不认同对比文件2也是采用一步法实现微晶玻璃的制备。本申请中通过控制降温速率及温度保温范围采用一步法即完成玻璃的微晶化。对比文件2采用的原料配比与本申请存在差别；明确记载“900℃～960℃保温30～60分钟”的温度范围为退火的最高温度范围；未限定从1200℃～1260℃降温至900℃～960℃的降温速率；“从900℃～960℃降温至180℃～160℃所需时间120分钟～160分钟”的降温范围及控制降温时间的目的是进行“退火”所需的降温速率；由对比文件2中“退火所用的热燃料与熔融炉的热燃料相同”推定其工艺过程应该是“温度降至退火温度以下，之后在辊道窑中再对板材进行加热至退火所需温度进行退火”，对比文件2限定的技术特征与本申请限定的技术特征在原理上存在本质上的差异，两者采取的技术方案的目的并不相同，所达到的技术效果也不同，对比文件2并不能给本申请带来任何相应的技术启示。
经形式审查合格，国家知识产权局于2018年9月14日依法受理了该复审请求，并将其转送至原审查部门进行前置审查。
原审查部门在前置审查意见书中认为权利要求1-3仍然不具备创造性，因而坚持驳回决定。
随后，国家知识产权局成立合议组对本案进行审理。
合议组于2019年9月20日向复审请求人发出复审通知书，指出：权利要求1相对于对比文件1和2的结合不具备创造性，权利要求2-3的附加技术特征或者在对比文件1中公开，或者是本领域的常规选择，因此权利要求2-3也不具备创造性。并对复审请求人的意见进行了有针对性地答复。
复审请求人于2019年10月14日提交了意见陈述书，并修改了申请文件，具体修改为：将原权利要求1中黄磷炉渣的含量范围下限由原来的61%修改为80.45%，并将原权利要求2-3的附加特征补入到原权利要求1中，新修改的权利要求书如下：
“1. 一种制备微晶玻璃的方法，其特征在于：根据不同温度下CaO-Al2O3-SiO2三元相图中液相线温度范围，确定黄磷炉渣占原料总量的80.45~83wt%、富含SiO2辅料占原料总量的8~16wt%、富含Al2O3辅料占原料总量的8~23wt%，将研磨筛分后的黄磷炉渣粉末与80~200目的富含SiO2辅料、富含Al2O3辅料混合后置于1350~1450℃下保温90~120min使其全部熔融，然后以1~5℃/min的降温速率降温到850~950℃保温120~180min后，再以8~15℃/min的降温速率降温到室温，即得到微晶玻璃；
富含SiO2辅料为脉石英、石英砂、石英岩、砂岩、硅石、蛋白石、硅藻土中的一种，辅料中SiO2的含量大于70%；
富含Al2O3辅料为铝土矿，辅料中Al2O3含量大于等于90%。”
复审请求人认为：
（1）本申请采用的原材料及其制备工艺不同于对比文件，没有可比性。①本申请采用高黄磷炉渣的添加比，并且限定了添加的辅料的规格及比例，基于原料混合组分的特点，适应性优化反应条件，采用一步法完成微晶玻璃的制备，无需在降温退火后再次加热进行核化和晶化，利用玻璃分相原理实现降温过程中的微晶化，简化工艺流程同时降低能耗。对比文件1采用较低比例的黄磷炉渣的添加量，之后在混合料熔融后浇注成型，最后对浇注成型的玻璃降温退火后再次加热升温至核化温度和晶化温度制备微晶玻璃。②本申请解决微晶玻璃制备过程中存在能耗大的问题，对比文件1存在工艺复杂和能耗高的缺陷。③由于黄磷炉渣中的组分并非是完全适应于微晶玻璃制备所需，而基础原料中的氧化钙、二氧化硅及三氧化二铝等含量又影响着微晶玻璃的性能，为了充分利用黄磷炉渣的废弃物资源，本申请在保证高比例的黄磷炉渣的应用的前提下，通过混合相应质量分数的一定物质含量规格的二氧化硅和三氧化二铝辅料与其互补，从而制备性能优良的微晶玻璃，其并非是本领域技术人员可通过常规调整得到的。
（2）对比文件2不是一步法。①对比文件2中是在第四步压制成型完成后，为了使板材固化，温度降至退火温度以下，之后在辊道窑中再对板材进行加热至退火所需温度进行退火，故对比文件2的“一步法”并不成立。②对比文件2中明确记载了退火所需要的步骤及所需的条件和辊道窑中所需要的退火升温温度，因此，对比文件2并非是采用的一步法微晶玻璃制备，其与对比文件1中的技术方案并没有不同，其中限定的“依据各段温度的需求控制降温速率”也并未对一步法中核化和晶化温度的控制带来任何相应的技术启示。
在上述程序的基础上，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
决定的理由
（一）关于审查文本
复审请求人在答复复审通知书时修改了申请文件，经审查其符合专利法第33条和专利法实施细则第61条第1款的规定，因此，本复审决定针对的文本是申请日2016年4月20日提交的说明书第1-24段，说明书附图图1-图10和说明书摘要；2019年10月14日提交的权利要求第1项。
（二）关于创造性
创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步。
权利要求所要求保护的技术方案与现有技术存在区别技术特征，根据该区别技术特征确定实际所解决的技术问题，如果现有技术给出了解决该技术问题的技术手段，或者公知常识性证据给出了解决该技术问题的惯用技术手段，那么所要求保护的技术方案相对于现有技术来说是显而易见的。
1、关于权利要求1
权利要求1要求保护一种制备微晶玻璃的方法。对比文件1公开了一种熔融态黄磷炉渣制备微晶玻璃的方法，其特征在于按如下步骤进行：
（1）根据CaO-Al2O3-SiO2三元系相图确定制备微晶玻璃的原料配方，其中黄磷炉渣占原料总量的51～78wt%，富含SiO2辅料占19～38wt%，辅料Al2O3占2.4～11wt%；
（2）粉碎辅料至150～200目；
（3）将辅料添加到熔融态黄磷炉渣中，搅拌混合均匀后在1280℃～1400℃温度下熔化，保温1～2h进行澄清，制得基础玻璃熔液；
（4）澄清后的基础玻璃原料经浇注成型，然后在600℃～650℃下保温1h～2h后退火；
（5）退火后进行核化、晶化处理，再次退火后，即得到微晶玻璃；
所述核化温度为740℃～800℃，核化升温速率为3℃～8℃/min，核化时间1.5h～3h，晶化温度为1000℃～1080℃，晶化升温速率2℃～5℃/min，晶化时间1.5h～2.5h；
所述富含SiO2辅料为石英砂、石英尾砂和废玻璃中的任一种，辅料中SiO2的含量大于70%。
权利要求1与对比文件1相比，区别技术特征为：①黄磷炉渣、富含氧化硅的辅料含量不同：权利要求1中黄磷炉渣占原料总量的80.45～83wt%，富含SiO2辅料占原料总量的8～16wt%，而对比文件1中黄磷炉渣占原料总量的51～78wt%，SiO2辅料含量占原料总量的19-38%；权利要求1中使用富含氧化铝辅料的铝土矿代替对比文件1中氧化铝，辅料中SiO2的含量大于90%；②工艺过程不同：权利要求1是将黄磷炉渣先研磨筛分，然后和辅料一起混合全部熔融，之后以1～5℃/min的降温速率降温到850～950℃保温120～180min后，再以8～15℃/min的降温速率降温到室温，即得到微晶玻璃（即一步法）；而对比文件1是将辅料加入到熔融态的黄磷炉渣中全部熔融后，浇注成型，然后在600-650℃下保温1-2小时后退火，然后再进行核化：核化温度为740℃～800℃，核化升温速率为3℃～8℃/min，核化时间1.5h～3h；晶化处理：晶化温度为1000℃～1080℃，晶化升温速率2℃～5℃/min，晶化时间1.5h～2.5h；再次退火后，即得到微晶玻璃（即两步法）。基于上述区别技术特征，本申请实际所要解决的技术问题是如何大幅度降低能耗和提高黄磷炉渣的用量。
对于上述区别技术特征①，对比文件1公开了根据CaO-Al2O3-SiO2三元系相图确定制备微晶玻璃的原料配方，而CaO-Al2O3-SiO2三元系相图是本领域公知常识（参见《冶金原理》第50-51页，赵俊学等编，西北工业大学出版社，2002年8月第1版，第2章第2.7节冶金领域应用的典型相图简介，图2-28），三元相图显示了不同CaO、Al2O3、SiO2的组成最后形成的晶相，根据制备的微晶玻璃需要形成的结晶相，本领域技术人员容易选择合适的CaO、Al2O3、SiO2的组成比例，由于黄磷炉渣来源不同，其所含的化学组成及其含量也不同（例如本申请实施例1-3中的表1-3中黄磷炉渣中CaO、Al2O3、SiO2的含量不同），因此需要添加辅料进行适应性调整，以便形成所需要的结晶相，即相应地对各原料的比例进行调整，使最终的CaO、Al2O3、SiO2的含量落在合适的相图内，以便使生成的晶相是钙铝黄长石和镁黄长石等。而“铝土矿”是常用的富含90%氧化铝的物质，可以代替对比文件1的氧化铝，其主要成分相同，作用也相同。
对于上述区别技术特征②，首先，对比文件1为了利用来自生产黄磷时“熔融”的黄磷炉渣的热量，才在熔融的黄磷炉渣中加入辅料；而本申请是利用“冷却后”的黄磷炉渣，所以需要先研磨筛分，然后与辅料一起混合再熔融，这是本领域常规的技术手段。
其次，玻璃制品一般需要成型，成型的方法有压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇注法等，这样才能制成玻璃制品，对比文件1采用了浇注法，由于模具的温度与玻璃液的温度不同，使玻璃产生热应力，所以一般需要退火步骤消除热应力。而本申请没有记载“成型步骤”，直接在坩埚内加热，当然也不需要为消除玻璃的热应力而增加退火步骤了，但其形成的制品的形状就是坩埚形状了，不是通常意义上经过成型的玻璃制品，也就是说如果需要将其制成玻璃制品，仍然需要经过成型。本领域技术人员根据玻璃制品的的实际制备要求可以确定具体的成型步骤。
再次，对于是核化和晶化采用一步法（等温温度制度）还是两步法（阶梯温度制度），是本领域的常规选择（参见《无机材料工艺学》，冶金工业出版社，2007年9月第一版，第331-333页），等温式温度制度下的核化、晶化二者合一的热处理恒定温度一般取核化温度和晶化温度之间。而对比文件1属于两步法，其核化温度为740-800℃，晶化温度为1000-1080℃，因此若采用一步法，其核化、晶化二者合一的热处理恒定温度应介于对比文件1的核化温度和晶化温度之间，而权利要求1中的850-950℃正是介于两者之间，其保温时间也与对比文件1中的核化时间和晶化时间重叠，至于保温之前和保温之后的降温速度，过快容易产生热应力，过慢也会导致能耗高，本领域技术人员经过常规的试验可以选择出合适的降温速度，通过DTA测量，就可以根据不同的原料确定不同的结晶工艺过程。此外，对比文件2（参见权利要求1-3）公开了一种利用磷渣制备微晶玻璃板的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
第一步，备料：
按照以下配方(质量分数)准备原材料：
磷渣 40％～65％
石英砂 35％～50％
纯碱 8％～14％
氧化铝 3％～8％
氧化锌 1％～6％
氧化镁 1％～5％
碳酸钡 1％～6％
着色剂 0.5％～4％
磷渣须用常规方法除去其中的铁和煤灰杂质，然后进行干燥球磨成粉，备用。
第二步，配料：
将磷渣、石英砂、纯碱、氧化铝、氧化锌、氧化镁、碳酸钡、着色剂按照配方准确称量后，混合搅拌均匀，存储备用。
第三步，烧制熔融料：
将备用的混合料送入熔融炉煅烧，使其熔融成玻璃熔液流入备用耐高温池炉内进行降温。
第四步，压制成型：
将玻璃熔融液在池内温度降至1200℃～1260℃左右时，再漫漫流入规定厚度和需要尺寸压辊之间，进行压制成所需要的形状毛板材。
第五步，退火：
将已压制好的微晶玻璃毛板材送入辊道窑内进行退火，退火最高温度为900℃～960℃，在900℃～960℃最高温度中保温30～60分钟，然后冷却至180℃～160℃出炉。从900℃～960℃冷却至180℃～160℃到出炉，整个冷却时间根据板材冷工艺的各段温度冷却曲线的需要，一般在120分钟～160分钟左右最为理想。退火冷却后出炉即制得压延式微晶玻璃装饰板材毛板。
第六步，后加工：
将烧制好的微晶玻璃装饰板材的毛板材进行打磨，抛光、切割，制成成品，包装入库或销售。
其中，磷渣的干燥采用热风或蒸气干燥球磨后的磷渣和石英砂的细度为80目～100目。熔块熔融烧成温度为1500℃～1560℃，熔化好的玻璃熔融液流入备用耐高温池炉内进行降温备用。
由此可知，对比文件2公开了将熔化好的玻璃熔融液压制成的微晶玻璃毛板材送入辊道窑内进行退火，在900℃～960℃最高温度中保温30～60分钟，然后冷却至180℃～160℃出炉。虽然对比文件2所记载的是“退火”处理，但从其保温的温度、时间以及退火后不再经过“核化和晶化”即制得微晶玻璃板，可以得知此处的“退火”实际上就是“核化和晶化”，即对比文件2采用“一步法”即制得微晶玻璃。
再次，《包钢高炉渣制备微晶玻璃的析晶行为》（王艺慈著，冶金工业出版社，2014年1月第一版，第13-17、117-120页，）公开了“直接冷却一步法，是将熔融的玻璃液直接通过可控的缓慢降温、使之冷却到TNG温度（成核和晶体长大温度），在冷却过程中使晶核形成和晶体生长同时进行。若采用这种方法，高温液态炉渣就可以直接作为一种原料，利用其物理热来生产微晶玻璃”。由此可知，这种直接冷却一步法也是本领域常用的方法之一。本领域技术人员容易将该方法应用在对比文件1中来制备微晶玻璃。
因此，在对比文件1公开的技术方案的基础上结合对比文件2以及本领域常规技术手段得到该权利要求的技术方案对于本领域技术人员来说是显而易见的，该权利要求不具有突出的实质性特点，不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
（三） 关于复审请求人的意见陈述
对于复审请求人的意见陈述，合议组经过审查后认为：
（1）首先，对比文件1公开了根据CaO-Al2O3-SiO2三元系相图确定制备微晶玻璃的原料配方，而CaO-Al2O3-SiO2三元系相图是本领域公知常识（参见《冶金原理》第50-51页，赵俊学等编，西北工业大学出版社，2002年8月第1版，第2章第2.7节冶金领域应用的典型相图简介，图2-28），三元相图显示了不同CaO、Al2O3、SiO2的组成最后形成的晶相，根据制备的微晶玻璃需要形成的结晶相，本领域技术人员容易选择合适的CaO、Al2O3、SiO2的组成比例，由于黄磷炉渣来源不同，其所含的化学组成及其含量也不同（例如本申请实施例1-3中的表1-3中黄磷炉渣中CaO、Al2O3、SiO2的含量不同），即使权利要求1采用高黄磷炉渣的添加比例，由于不同来源的高黄磷炉渣CaO、Al2O3、SiO2的含量不同，本领域技术人员根据所采用原料的CaO、Al2O3、SiO2的含量结合制备的微晶玻璃需要形成的结晶相可相应地对各原料的比例进行调整，以便形成所需要的结晶相，使最终的CaO、Al2O3、SiO2的含量落在合适的相图内，以便使生成的晶相是钙铝黄长石和镁黄长石等。
其次，对于微晶玻璃领域，核化和晶化采用一步法（等温温度制度）还是两步法（阶梯温度制度）都是常用的方法，是本领域的常规选择（参见《无机材料工艺学》，宋晓岚等编著，冶金工业出版社，2007年9月第一版，第331-333页），等温式温度制度下的核化、晶化二者合一的热处理恒定温度一般取核化温度和晶化温度之间。虽然对比文件1采用两步法，其核化温度为740-800℃，晶化温度为1000-1080℃，因此若采用一步法，其核化、晶化二者合一的热处理恒定温度应介于对比文件1的核化温度和晶化温度之间，而权利要求1中的850-950℃正是介于两者之间，其保温时间也与对比文件1中的核化时间和晶化时间重叠，至于保温之前和保温之后的降温速度，过快容易产生热应力，过慢也会导致能耗高，本领域技术人员经过常规的试验可以选择出合适的降温速度，通过DTA测量，就可以根据不同的原料确定不同的结晶工艺过程。
再次，《包钢高炉渣制备微晶玻璃的析晶行为》（王艺慈著，冶金工业出版社，2014年1月第一版，第13-17、117-120页）公开了“直接冷却一步法，是将熔融的玻璃液直接通过可控的缓慢降温、使之冷却到TNG温度（成核和晶体长大温度），在冷却过程中使晶核形成和晶体生长同时进行。若采用这种方法，高温液态炉渣就可以直接作为一种原料，利用其物理热来生产微晶玻璃”。由此可知，这种直接冷却一步法也是本领域常用的方法之一。本领域技术人员容易将该方法应用在对比文件1中来制备微晶玻璃。
再其次，玻璃制品一般需要成型，成型的方法有压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇注法等，这样才能制成玻璃制品，对比文件1采用了浇注法，由于模具的温度与玻璃液的温度不同，使玻璃产生热应力，所以一般需要退火步骤消除热应力。而本申请没有记载“成型步骤”，直接在坩埚内加热，当然也不需要为消除玻璃的热应力而增加退火步骤了，自然也就降低了能耗，但其形成的制品的形状就是坩埚形状了，不是通常意义上经过成型的玻璃制品，也就是说如果需要将其制成玻璃制品，仍然需要经过成型，仍然需要消耗能量。
（2）对比文件2也公开了利用黄磷炉渣制备微晶玻璃的方法，虽然其原料中还加入了其他氧化物，但是其也是为了制备微晶玻璃，其也采用“900℃～960℃保温30～60分钟”，这与权利要求1中的“850-950℃保温120～180分钟”相比，两者温度重叠，而保温时间长短可以影响结晶度，其效果是可以预料到的。对比文件2中“退火”需要燃料，是为了补充保温时热量的损失，而不是为了“再加热到退火温度”，同时对比文件2并没有记载成型后降温到核化和晶化二者合一的温度以下，然后再升温到该温度，而是记载“退火冷却后出炉即制得压延式微晶玻璃装饰板材毛板”（参见对比文件2说明书第7页“第五步：退火”步骤）。此外，本领域技术人员公知，在制备微晶玻璃时，在成型温度范围内，尽可能不发生微晶化，即成型温度的下限要高于核化和晶化二者合一的温度。因此，根据其保温的温度，可以认为对比文件2中的“退火”步骤实际上起到了核化和晶化二者合一的作用，即一步法。
因此，复审请求人的意见陈述不具备说服力，合议组不予接受。
在上述理由的基础上，合议组认为本案事实和理由已经清楚，可以作出复审请求审查决定。
三、决定
维持国家知识产权局于2018年6月29日对本申请作出的驳回决定。
如对本复审请求审查决定不服，根据专利法第41条第2款的规定,复审请求人可以自收到本决定之日起三个月内可以向北京知识产权法院起诉。
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