发明创造名称：一种用于复合材料的碳纤维增强结构及针织方法
外观设计名称：
决定号：41423
决定日：2019-08-20
委内编号：4W108768
优先权日：
申请（专利）号：201510447942.9
申请日：2015-07-28
复审请求人：
无效请求人：山西新欣复合材料科技有限公司
授权公告日：2017-01-04
审定公告日：
专利权人：湖北三江航天江河化工科技有限公司
主审员：汤锷
合议组组长：路剑锋
参审员：丁秀华
国际分类号：D04B1/14,B29C70/24
外观设计分类号：
法律依据：专利法第22条第3款
决定要点：如果对本领域技术人员来说，结合多篇对比文件及公知常识得到权利要求的技术方案是显而易见的，该权利要求不具有突出的实质性特点和进步，则其不具备创造性。
全文：
本专利的专利号为201510447942.9，名称为“一种用于复合材料的碳纤维增强结构及针织方法”，申请日为2015年07月28日，授权公告日为2017年01月04日。本专利授权公告时的权利要求书如下：
“1. 一种用于复合材料的碳纤维增强结构，该复合材料是采用按重量分计的以下材料制成：碳纤维50-55%，酚醛18-25%、丁腈橡胶22.5-30%，其特征在于：该复合材料的厚度为6-8mm；且其中的碳纤维以纬编针织结构存在；所述的纬编针织结构为罗纹组织或者双反面组织；
该碳纤维具体的针织方法为：选择碳纤维的规格型号，然后采用电脑横机将其编织成纬编针织结构，在编织过程中向碳纤维上喷洒乙醇，并控制纤维束张紧力：2N~36N。
2. 根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述碳纤维规格为1K、3K、6K或者12K。
3. 根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述电脑横机的规格为3针、5针、12针；14针或16针。”
请求人于2019年04月23日向国家知识产权局提出了无效宣告请求，请求宣告本专利权利要求1-3无效，其理由是权利要求1-3不具备专利法第22条第3款规定的创造性，同时提交了如下证据：
证据1：申请公布号为CN103724933A的发明专利申请说明书，申请公布日为2014年04月16日；
证据2：哈尔滨工业大学出版社出版，王扬、杨立军主编，2015年5月第1版第1次印刷的《飞行器制造工艺与装备》的封面、封底、扉页、版权页、前言、目录、参考文献页、第462-467页复印件；
证据4：作者为徐海燕，载于《纺织导报》2012年第11期第74-77页的论文“高性能纤维针织物成圈的研究”复印件；
证据5：作者为龙海如，载于《玻璃钢/复合材料》2000年第2期第48-52页的论文“纬编针织物增强复合材料研究进展”复印件；
证据6：中国纺织出版社出版，龙海如主编，2008年6月第1版第1次印刷的《针织学》的封面、封底、扉页、版权页、目录、第2页复印件；
证据8：作者为张锋、张玉惕、左保齐，载于《合成纤维》2008年第6期第16-19页的论文“乙醇后处理对静电纺聚乳酸非织造网的影响”复印件。
请求人于2019年04月25日提交意见陈述书，补充提交证据3、证据7如下：
证据3：作者为靳月恒，发表于2006年10月的国防科技大学研究生院工程硕士学位论文“丁腈橡胶绝热材料改性研究”复印件，2009年07期网络出版；
证据7：作者为戴青春，发表于2006年12月的东华大学硕士学位论文“纬编针织结构增强复合材料的制造及其力学性能研究”复印件，2007年05期网络出版。
请求人分别以证据1、证据2、证据3作为最接近的现有技术结合其他证据和/或公知常识来评述权利要求1-3的创造性，其中一种评述方式为，权利要求1相对于证据3、结合证据5、证据6及公知常识不具备创造性，从属权利要求2-3的附加技术特征是常规技术手段因此也不具备创造性。
经形式审查合格，国家知识产权局于2019年05月08日受理了上述无效宣告请求并将无效宣告请求书及证据副本以及2019年04月25日提交的意见陈述书及其所附附件转送专利权人，同时成立合议组对本案进行审查。
请求人于2019年05月17日提交意见陈述书补充无效理由，并补充提交证据如下：
证据9：作者为张新元、何碧霞、李建利、张元，载于《棉纺织技术》2011年4月第39卷第4期第269-272页的论文“高性能碳纤维的性能及其应用”复印件。
请求人补充无效理由，以证据9作为最接近的现有技术结合其他证据和/或公知常识来评述权利要求1-3的创造性，或者分别以证据1、证据2、证据3作为最接近的现有技术结合证据9和/或公知常识来评述权利要求1-3的创造性。
国家知识产权局本案合议组于2019年05月22日向专利权人发出转送文件通知书，将请求人于2019年05月17日提交的意见陈述书及其所附附件转送专利权人。
专利权人针对上述无效宣告请求于2019年07月01日提交了意见陈述书及反证，其提交的反证如下：
反证1：1997年05月23日发布、1997年12月01日实施的中华人民共和国国家军用标准GJB2909-97，“碳纤维／酚醛-丁腈橡胶材料规范”复印件；
反证2：中国宇航出版社出版，庞爱民主编，2014年6月第1版第1次印刷的《固体火箭推进剂理论与工程》的封面、版权页、第398-399、410-411、416-417页复印件；
反证3：作者为李丽，载于《理化检测-物理分册》2004年7月第40卷第7期第337-340页的论文“高强度、高模量碳纤维复合材料拉伸性能测试方法的研究”复印件。
专利权人认为：结合反证1-3公开的内容可知，本专利的应用领域与证据1存在区别，证据1解决柔性问题和耐高温问题与本专利的技术方案完全不同；证据2采用了两种绝热材料，本专利采用一种材料即可达到证据2中需要两种复合材料才能达到的目标；证据3中公开的5-VI材料就是反证1中的材料，本专利就是在此材料基础上进行的改进；本专利厚度限定在6-8mm不是常规选择，其是存在难度或者技术壁垒的，本专利之所以能够做到6-8mm的厚度正是因为采用了本专利权利要求1中一系列的技术手段进行配合，通过基础材料的选择，并将碳纤维采用罗纹或者双方面组织进行纬编针织后再得到碳纤维／酚醛-丁睛橡胶材料，使得材料的弹性和厚度相互影响，得到的材料其延伸率好，能够传递使用过程中所需要的压强；证据5中的材料应用于火箭的前锥体，在应用时主要考虑力学性能，不存在本专利上述技术问题；证据6的纬编针织物用于服用面料，属于生活日用品，领域不同，另外，证据6仅能解决延伸性和弹性问题，但本专利既能够解决延伸性和弹性问题，还能解决固体火箭发动机绝热材料耐高温、高压和高速燃气流烧蚀和冲刷性能的技术难题；证据7为结构材料，注重的是力学性能，不可能存在本专利上述技术问题；证据8与本专利的纤维材料不同，乙醇处理的时机不同；证据9中的酚醛基碳纤维并不是酚醛和碳纤维的复合，未公开与本专利实质性相似的方案。
国家知识产权局本案合议组于2019年07月05日向双方当事人发出了口头审理通知书，定于2019年08月09日举行口头审理。
国家知识产权局本案合议组于2019年07月16日向请求人发出转送文件通知书，将专利权人于2019年07月01日提交的意见陈述书及其所附附件转送给请求人。
口头审理如期举行，双方当事人委托代理人均出席了本次口头审理，双方当事人对对方出庭人员的身份和资格无异议，对合议组成员及书记员无回避请求。在口头审理过程中，明确以下内容：请求人当庭表示放弃将证据9作为最接近现有技术评述创造性的证据组合方式，书面意见中的证据4属于笔误，应当为证据5，其他无效理由以其书面意见为准；请求人当庭提交公知常识证据：“2010年06月01日实施的FZ／T97002-2009中华人民共和国纺织行业标准针织横机”（下称证据10），合议组当庭将证据10转送给专利权人，专利权人当庭签收并表示由合议组代为核实其真实性；专利权人对请求人提交的证据1-9的真实性无异议，请求人对专利权人提交的反证1-3的真实性无异议；专利权人当庭表示放弃其于2019年06月24日提交的意见陈述及所附附件，以2019年07月01日提交的纸质件意见陈述书及所附附件为准。
专利权人于2019年08月12日提交意见陈述书认为：证据5-7及证据9最多公开了纬编结构具有弹性，对于耐烧蚀性未给出任何启示；专利权人从配方设计的思路中，采取了基体材料（碳化层材料）和增强材料（纤维骨架）相结合的模式；材料的选用中，通过选用高含碳量的酚醛树脂（含苯环）、丁腈橡胶及碳纤维作为碳化层的来源，易于获得碳化层，同时丁腈橡胶作为高分子材料，具有优异的弹性，而不选用环氧树脂等其他材料；选用碳纤维作为骨架材料，其自身结构的特点，碳化率高，结构坚固，而不选用玻璃纤维等；纤维在结构中的设计中，选用纬编针织的罗纹或双反面组织，而非其他组织或者经编方式，以获得优异的耐烧蚀性能和良好的弹性；通过多种方案的结合，得到本专利的技术方案，能够成功制备6-8mm的绝热层复合材料；请求人口审时提供的16针与12K碳纤维的实物来源和时间均未进行公证，不应被采信，本专利涉及的是碳纤维的编织，其是属军用特殊产品，因此对针与纤维的匹配并不一定要按照FZ／T97002-2009行业标准执行，甚至可以不直接将针与碳纤维连接，中间采用其他规格过度；实施例4和6的参数设置并不完全相同，在编织时采用的针也不一样，其延伸率存在差别是可以预见到的；延伸率的数值是由多因素决定的，尤其是编织工艺对其影响大，实施例7-9中的延伸率数值是合理并且符合国标要求的。
至此，合议组认为本案事实已经清楚，可以作出审查决定。
二、决定的理由
1、审查基础
专利权人未对本专利授权公告文本作修改，本决定所依据的文本为本专利授权公告文本。
2、关于证据
专利权人对请求人提交的证据1-9的真实性无异议。证据1为专利文献，证据2、证据6为公开出版的书籍，证据4-5、证据8-9的论文在CNKI中国期刊全文数据库中可以检索得到，证据3、证据7的硕士学位论文在CNKI中国优秀硕士学位论文全文数据库中可以检索得到；另外，证据10在CNKI中国国家标准全文数据库中可以检索得到。因此，合议组对证据1- 10的真实性予以确认，同时由于其公开日期均在本专利申请日之前，因此可以用来评述本专利创造性。
请求人对专利权人提交的反证1-3的真实性无异议。反证1在CNKI中国国家标准全文数据库中可以检索得到，反证2为公开出版的书籍，反证3的论文在CNKI中国期刊全文数据库可以检索得到，因此，合议组对反证1- 3的真实性予以确认。
3、关于创造性
专利法第22条第3款规定，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，该实用新型具有实质性特点和进步。
如果对本领域技术人员来说，结合多篇对比文件及公知常识得到权利要求的技术方案是显而易见的，该权利要求不具有突出的实质性特点和进步，则不具备创造性。
3-1、权利要求1保护一种用于复合材料的碳纤维增强结构，证据3公开了一种耐冲刷耐烧蚀材料（参见证据3第一章第1.2节）：“……和以丁腈橡胶、酚醛树脂、碳纤维组成的5-VI耐冲刷耐烧蚀材料一起为我国大型固体火箭发动机的研制与生产提供了性能可靠的绝缘层。目前这些绝热材料仍是我国大型固体火箭发动机绝热层应用最多的材料”。由此可见，证据3已经公开了由碳纤维、酚醛、丁腈橡胶制成的复合材料，且两者技术领域相同，均是用于固体火箭发动机绝热材料。权利要求1与证据3的区别特征在于：（1）权利要求1中具体限定了复合材料中三种物质的成分比例：碳纤维50-55％，酚醛18-25％、丁腈橡胶22.5-30％；（2）该复合材料的厚度为6-8mm；且其中的碳纤维以纬编针织结构存在；所述的纬编针织结构为罗纹组织或者双反面组织；（3）该碳纤维具体的针织方法为：选择碳纤维的规格型号，然后采用电脑横机将其编织成纬编针织结构，在编织过程中向碳纤维上喷洒乙醇，并控制纤维束张紧力：2N-36N。基于上述区别特征确定权利要求1实际所解决的技术问题是：（1）选择复合材料的成分配比；（2）提高复合材料的延伸率，保持绝热材料所需的弹性体属性；（3）选择碳纤维针织方法软化纤维防断裂。
对于区别特征（1），合议组认为：权利要求1限定的碳纤维50-55％、酚醛18-25％、丁腈橡胶22.5-30％的重量比例是本领域常规的成分比例，证据3已经公开的5-VI复合材料正是采用了上述三种成分，在此基础上限定各成分的常规的重量比例也并未取得预料不到的技术效果。
对于区别特征（2），证据5公开了如下内容（参见证据5第48-49页）：“与其它纺织复合材料相比，纬编针织物及其复合材料具有下列特点：（1）延伸性与悬垂性较好，适宜深度模压复合材料的加工，无折皱塑性变形保证了成品件的流畅成型；（2）成型性好，可通过全成型方法制成形状复杂的构件，能避免因织物裁减与拼接造成的原料损耗和结构不均匀；（3）线圈的几何结构可使纤维取向被立体地固定，保证了纤维取向的稳定和有明显热塑变形区域中纤维含量的均等，并可避免层压复合材料中易形成的片状结构，排除了脱层的可能性；（4）工艺流程短，生产率高和生产成本低；（5）具有比机织物复合材料更好的抗冲击疲劳性能；（6）深延伸，热冲压和无损耗网状成型等仿金属成型的技术，可为纬编针织复合材料在生态和经济领域开创了新的应用。”；“鉴于纬编针织复合材料独特的性能，近年来它在下列领域正得到越来越多的应用：（2）航天与航海工业：早在20多年前，就有学者研究用针织玻璃纤维/酚醛树脂复合材料来取代金属制造亚音速或超音速火箭的前锥体。目前，飞行器和舰船的壳体、翼片和螺旋桨等均有采用纬编针织复合材料。”；“用于研究工作的纬编针织增强复合材料种类有：玻璃纤维／环氧树，玻璃纤维／聚酯，玻璃纤维/聚丙烯，碳纤维／环氧树脂，碳纤维／聚醚醚酮，碳纤维/聚甲基丙烯酸，芳纶/聚丙烯，聚酯纤维/聚氨酯等。上述材料中，增强针织物的结构有单面的平针、衬垫，双面的罗纹、罗纹空气层（米拉诺）、罗纹衬纬、畦编和双罗纹等。其中研究较多的是平针，其次是罗纹。”由此可见，证据5已经明确记载了纬编针织物及其复合材料具有较好的延伸性与悬垂性，并且具有更好的抗冲击疲劳性能，同时也记载其可应用于航天工业。另外，证据5也明确记载了其纬编针织结构可为罗纹组织。而且，本领域技术人员众所周知，双反面组织也是常规使用的纬编针织结构，是本领域的公知常识（例如参见证据6目录记载，第二章纬编基本组织与变化组织及圆机编制工艺，第四节双反面组织与编制工艺）。同时，证据6公开了如下内容（参见证据6第2页、图1-2）：纬编针织物的延伸性和弹性较好，多数用作服用面料，还可直接加工成半成形和全成形的服用与产业用产品。由此可见，证据6已经明确记载纬编针织物具有较好的延伸性和弹性，同时记载其可用于产业用产品。关于特征“该复合材料的厚度为6-8mm”，合议组认为，本专利说明书记载：“目前，增强材料的纤维编织方法有平纹、斜纹、缎纹碳布，二维半、三维编织体等，这些产品均不具备绝热层成型工艺需要的弹性体属性，延伸率比较低，横向与纵向的延伸率均在10%以下，而且不能传递橡胶气囊的压强，导致绝热层层间界面和绝热层/壳体界面的粘接缺陷。尤其当发动机的技术进一步提高，要求该材料必须一次成型，且要求厚度大于5mm以上时，则难度更大。”；“所述的纬编针织结构为纬平针组织、罗纹组织或者双反面组织。其中采用优选采用纬平针组织或罗纹组织，可以进一步提高材料的弹性，尤其在材料尺寸较厚的状态下”；“使用纬平针组织和罗纹组织结构时，对较厚的材料性能更为优越”。由上述记载可知，现有技术中增强材料的纤维编织方法造成延伸率低、弹性体属性差，从而导致厚度大于5mm以上的材料难以适用，由于采用了纬编针织结构，提高了材料的弹性、延伸率，从而能够使得厚度增加。也就是说，由于材料弹性的提高使得厚度的增加成为可能，而不是通过厚度的增加来提高材料的弹性。因此，在上述证据5、证据6已经给出了采用纬编针织结构来提高弹性、延伸率的技术启示的情况下，本领域技术人员根据实际的应用需求容易选择需要的厚度，例如本专利的6-8mm厚度，属于常规选择，也并未带来预料不到的技术效果。
对于区别特征（3），合议组认为：“选择碳纤维的规格型号，然后采用电脑横机将其编织成纬编针织结构”是本领域技术人员公知的碳纤维的针织方法（例如，参见证据7摘要记载：纬编针织结构具有良好的延展柔顺性和较高的生产效率，作为复合材料增强体赋予了复合材料良好的成型性、抗冲击性和较低的生产成本。针织结构增强体在电脑横机上的编织）。关于特征“在编织过程中向碳纤维上喷洒乙醇”，合议组认为，对于含有方法特征表征的产品权利要求，方法特征实际的限定作用取决于其对产品本身的形状、构造等带来的影响，本案中，根据说明书记载，在编织过程中通过喷洒乙醇能够起到软化和防止纤维脆性断裂的作用，可见，该特征限定的是在编织过程中的工艺方法，仅仅是为了在编织过程中软化纤维，防止编织过程中纤维的断裂，乙醇能够快速挥发，并不会留存在碳纤维增强结构中，本专利权利要求1保护的主题是一种用于复合材料的碳纤维增强结构，该工艺方法并不会导致该碳纤维增强结构具有特定的结构和/或组成。并且，通过喷洒水、乙醇、乙醇水溶液等来软化纤维防断裂也是本领域常规采用的技术手段，并没有带来预料不到的技术效果。关于特征“并控制纤维束张紧力：2N-36N”，合议组认为，选择2N-36N如此宽范围的张紧力也是本领域技术人员根据实际材料力学性能的需要容易选择的常规手段，并没有带来预料不到的技术效果。
综上，在证据3的基础上结合证据5、证据6以及本领域公知常识以得到权利要求1的技术方案，对本领域技术人员来说是显而易见的，权利要求1的技术方案不具有突出的实质性特点和显著的进步，因此不具备专利法第22条第3款规定的创造性。
3-2、从属权利要求2的附加技术特征限定，所述碳纤维规格为1K、3K、6K或者12K。本领域技术人员众所周知，通常来说，1K、3K、6K或者12K的碳纤维规格称为小丝束，由于大丝束碳纤维粘连、断丝等现象更多，其强度、刚度会受影响，飞机、航天器一般只用小丝束碳纤维。因此，上述附加技术特征是本领域的常规技术手段，也并没有带来预料不到的技术效果，因而，在其所引用的权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求2也不具备创造性。
3-3、从属权利要求3的附加技术特征限定，所述电脑横机的规格为3针、5针、12针、14针或16针。该附加技术特征限定的电脑横机的织针规格均是本领域常规的规格，是本领域技术人员根据实际需要很容易进行选择的常规技术手段，也并没有带来预料不到的技术效果，因而，在其所引用的权利要求1不具备创造性的情况下，权利要求3也不具备创造性。
对于专利权人的意见陈述，合议组认为：证据3中已经公开了以丁腈橡胶、酚醛树脂、碳纤维组成的5-VI耐冲刷耐烧蚀材料，该材料具有优良的抗冲刷性能和耐烧蚀性（参考本专利说明书0002段记载：“为了提高材料的抗冲刷性能，通常的做法是在材料中添加提高抗冲刷性能的增强材料，如石棉、碳纤维和芳纶纤维等，其中以碳纤维的效果最为明显。目前广泛使用的5-VI材料就是短切碳纤维增强橡胶基复合材料，其烧蚀率达到小于0.06mm/s的水平”），因此，其实际所要解决的技术问题是由于常规编织方法造成材料延伸率低、弹性属性差的问题，而不是专利权人所述的耐烧蚀、抗冲刷问题；证据5已经明确公开了纬编针织物具有延伸性好的内容，虽然其举例说明可以应用于火箭的前锥体，但是这并不构成对其应用领域的限制，其明确提及可以应用于航天领域，本领域技术人员能够从中得到技术启示；证据6也已经公开了纬编针织物的延伸性和弹性较好，虽然其提及多数用于服用面料，但是，其也明确提及可以直接加工成半成品和全成形的产业用产品，已经给出了相关的技术启示；关于特征“该复合材料的厚度为6-8mm”，如上所述，由于材料弹性的提高使得厚度的增加成为可能，而不是通过厚度的增加来提高材料的弹性，因此，在上述证据5、证据6已经给出了采用纬编针织结构来提高弹性、延伸率的技术启示的情况下，本领域技术人员根据实际的应用需求容易选择需要的厚度，例如本专利的6-8mm厚度，属于常规选择，也并未带来预料不到的技术效果。另外，专利权人所述的反证1-3公开的内容也并没有给出相反的技术启示。因此，合议组对专利权人的意见不予支持。
基于上述事实和理由，合议组依法作出如下决定。
三、决定
宣告201510447942.9号发明专利权全部无效。
当事人对本决定不服的，可以根据专利法第46条第2款的规定，自收到本决定之日起三个月内向北京知识产权法院起诉。根据该款的规定，一方当事人起诉后，另一方当事人作为第三人参加诉讼。
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