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玻璃纖維、碳纖維復合材料行業2019年全球市場概況及趨勢
發布時間:2019-04-09
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據一份報告顯示,到2024年,全球復合材料市場規模預計將達到1308億美元,并在預測期內以7.8%的年均復合率繼續增長。2019年及以后,玻璃纖維、碳纖維復合材料行業全球市場概況及發展趨勢如何?

 

1、玻璃纖維市場

 

復合材料行業正享受著連續第九年的增長,在眾多垂直領域都有許多機遇。作為主要的增強材料,玻璃纖維正在幫助推動這一機會。

 

2018年全球玻璃纖維產能為109億英鎊,目前利用率為91%。隨著幾家主要玻璃纖維生產商在世界各地新建工廠,玻璃纖維工廠的產能將在2019年有所增加。

 

歐文斯科寧正在擴大其在法國尚貝里的玻璃纖維生產廠的產能,這將幫助該公司滿足歐洲對熱塑性塑料日益增長的需求。其他擴大產能的玻璃纖維供應商包括中國巨石和日本NEG。中國巨石正在埃及建設一座20萬噸產能的工廠,并在美國南卡羅來納州建立了一座產能為8萬噸的工廠。日本NEG則收購了美國PPG的玻璃纖維業務,擴大了在美國的業務。

 

巨石玻纖的應用領域

巨石玻纖的應用領域

 

隨著越來越多的原始設備制造商使用復合材料,玻璃鋼的未來看起來很有希望。在許多應用領域——混凝土加強筋、窗框型材、電線桿、鋼板彈簧等——復合材料的使用率還不到1%。對技術和創新的投資將有助于復合材料市場在此類應用中的顯著增長。但這將需要開發顛覆性技術、行業公司之間的重大合作、重新設計價值鏈以及銷售復合材料和最終用途產品的新方法。

 

復合材料行業是一個復雜的、知識密集型的行業,擁有數百種原材料產品組合和數千種應用。因此,行業需要根據協同效應、能力大小、創新潛力、機會可行、競爭強度、利潤潛力、可持續性等因素,識別并優先考慮一些大宗用途的應用,以推動增長。運輸、建筑、管道和儲罐是美國復合材料工業的三大組成部分,占總使用量的69%。

 

總體而言,玻璃纖維行業有很大的增長潛力,因為它目前只占了整個結構材料市場的一小部分。

 

為了獲得相對于傳統材料的競爭優勢,行業需要專注于以下幾個重要方面:

(1)對工程師和設計師進行培訓,讓他們了解復合材料在土木工程、汽車、管道和儲罐等大批量市場中的優勢。

(2)通過處理復合材料的維修和回收問題,發展類似鋼鐵和鋁的從搖籃到墳墓的基礎設施。

(3)為大批量市場開發成熟的先進制造工藝,以1到2分鐘為周期。降低材料和零件成本,使復合材料零件具有與鋼鐵和鋁零件的競爭力。發展顛覆性技術,在生命周期和性能方面獲得競爭優勢。

 

2、碳纖維市場

 

碳纖維市場繼續以每年10%到15%的速度增長。2018年,全球碳纖維需求量約為85000公噸。去年的增長是由航空航天項目、風電葉片和各種工業應用中碳纖維使用量的增量增長帶動的。

 

在可預見的未來,預計這一產業將保持該增長速度。其中,航空航天和風電葉片的應用各占市場的五分之一左右,而汽車和體育用品占據市場的六分之一左右。剩余的25%到30%的市場包括各種各樣的應用:注塑塑料、壓力容器、建筑和基礎設施加固、工具、海洋、石油和天然氣。隨著更多應用和程序投入生產,所有細分市場都在增長。

 

碳纖維生產的行業能力正在收緊。工業銘牌容量(額定產能)可能為14萬公噸,但考慮到生產產品的組合和品種以及工藝固有的擊倒效應,有效工業凈容量僅為10萬公噸左右。因此,我們目前看到,無論是長期生產商還是新進入場的參與者,都有幾家新工廠和產能擴張正在進行。

 

中國是新進的參與者,占世界碳纖維需求的20%到25%,而且中國也有追趕的能力和空間:中國生產商擁有世界銘牌產能的12%到15%,但生產的碳纖維不到世界碳纖維的5%。中國公司有充分的資源來實現更多的自我發展目標。預計2019-2020年碳纖維需求將突破10萬噸,且預計產能還將增加。

 

在任何應用中,對碳纖維增強塑料CFRP的接受與否將取決于技術條件和經濟效益。在大多數應用中,碳纖維的主要技術優勢來自于材料的高強度重量性能,從而降低了重量結構。

 

所有最終用途的細分市場都顯示出巨大的增長潛力。航空航天、風電葉片、體育用品和模塑料都是很好的最終用途,隨著越來越多的項目被設計成使用碳纖維復合材料,它們將繼續保持增長。壓力容器(用于壓縮天然氣、液化石油氣、氫氣等)以及建筑和基礎設施應用是較新的最終用途,隨著其效益和施工方法的進一步開拓,增長潛力巨大。

 

汽車應用具有最高的市場潛力。由于大規模生產應用的采用和自動化程度的提高,碳纖維的成本和碳纖維增強塑料零部件的制造成本預計都將下降,因此碳纖維在汽車應用中的機會幾乎是不可想象的。大批量生產將導致更低的成本和更大的接受度。

 

3、基礎設施市場

 

美國的經濟增長是通過基礎設施投資實現的,但資金缺口已經形成,威脅到未來的增長和增長速度。在未來10年里,美國土木工程師學會(ASCE)預計收入和需求之間的資金缺口將達1.4萬億美元,如果不能大幅縮小資金缺口,將導致美國國內生產總值(GDP)損失3.9萬億美元,就業機會減少250萬人;由于基礎設施薄弱,每家每年將花費3400美元。

 

纖維增強聚合物復合材料產品和相關系統可以有效地修復或改造美國正在使用的基礎設施,而更換成本僅為原成本的一小部分。特別是在高腐蝕地區,與傳統建筑材料相比,它們可以帶來更經濟的替換。

 

玻璃纖維復合材料具有耐腐蝕、耐久性好、磁性好、強度高、剛度重量比高等內在優點。復合材料還具有顯著的經濟優勢。例如,FRP復合材料可以用于修復鋼、混凝土或木材的子結構,費用約為更換成本的5%。類似地,用FRP螺紋鋼代替鋼只改變了工程總成本的1%,但能大大提高了混凝土結構的耐久性。

 

玻璃鋼導水裝置作為河流上的可移動水壩,為復合材料的應用提供了一個很好的案例研究。150多年來,這一裝置都是用大而耐用的老式木材建造的。然而,由于缺乏可獲得的舊木材,維修費用增加,耐久性下降。新型的玻璃鋼導水裝置由美國西弗吉尼亞大學(WVU)設計并測試,該裝置由Composites Advantage公司制造,2015年由美國陸軍工程公司(USACE)安裝在伊利諾伊河上。從那以后,它一直表現得很好。美國鋼鐵協會的一名代表說,玻璃鋼的耐久性預計將從15年增加到50年以上,而且初始成本是木制成本的三分之二。

 

然而,按體積計算,FRP在基礎設施應用中的總體使用僅占結構材料總量的1%左右。

 

然而,基礎設施市場主要依賴于材料和相關系統的投標,包括依靠規范和規范開發的設計。廣泛擴展基礎設施需要與政府部門、運輸部門等共同制定標準和規范。制造商、承包商和最終用戶必須共同努力,確保在基礎設施市場大量使用復合材料。

 

4、汽車市場

 

每年有近45億磅的復合材料被用于汽車應用。預計2019年及不久的將來,全球汽車產量的增長將較為溫和,年增長率約為2%。預計大部分單位產量增長將來自中國和東南亞,包括美國和西歐在內的成熟市場將相對持平。因此,復合材料將需要贏得新的應用從鋼鐵和鋁實現顯著的體積增長。

 

大規模生產汽車應用程序的競爭非常激烈,材料的勝出取決于它們在成本、性能和重量方面提供的價值。由于復合材料選擇的一個主要驅動力是重量的節省,因此對于未來復合材料的采用,OEM廠商對于減輕重量的優先考慮將是至關重要的。區域燃油經濟性標準和電力傳動系統的采用將在未來復合材料在汽車市場上發揮至關重要的作用。

 

從2020年到2022年,嚴格的燃油經濟性和排放規定將繼續推動對輕質材料的需求。由于政府和消費者對小型、輕型和高效汽車的鼓勵,歐洲已經成為汽車復合材料世界的中心。美國和加拿大是僅有的兩個在2022年后制定相關規定的國家。這樣一來,在北美采用輕型復合材料的動力無疑將大打折扣。復合技術的領先地位和材料的消耗將繼續保持在其他地區。

 

汽車新技術的出現也將影響到該行業未來對復合材料的需求。目前,電動動力總成和自動駕駛汽車對汽車材料的影響目前是爭論的焦點。電動車輛具有必須封閉的大型電池,以提供對環境和路面的保護。無人駕駛汽車將改變人們與汽車互動的方式,并為車的內部功能創造新的需求和愿望。對于復合材料而言,這些技術變化的時間和規模,將決定它們是短期還是長期具有吸引力的機會。

 

復合材料在汽車行業的市場份額仍有很大的提升空間。在短期內,對輕量級結構的需求將推動復合材料的新應用,以幫助滿足日益增長的監管障礙。

 

5、歐洲市場

 

歐洲的復合材料工業連續第六年增長,與前一年相比增長了2%,估計總產量為114萬公噸。同過去幾年一樣,歐洲生產的玻璃鋼數量反映了在各個市場部門觀察到的趨勢。主要用于汽車工業的熱塑性塑料的生產,總體上仍比大多數熱固性材料的生產增長更為強勁。

 

盡管歐洲的玻璃鋼產量持續增長,但其產量仍落后于全球平均的市場趨勢。特別是在亞洲和美國,近年來的產量一直在以超過2%的速度增長。

 

一項按國家分類的分析突出了歐洲內部的各種趨勢。區域市場之間存在著很大的差異,需要進行單獨的分析。例如,德國的玻璃鋼加工十分注重運輸部門和電子/電子工業。相比之下,土耳其的基礎設施市場正在蓬勃發展,而挪威和瑞典的石油和天然氣行業則表現強勁。

 

從積極的方面看,所審查的任何歐洲區域的生產都沒有下降。西班牙、葡萄牙、法國和意大利等南歐國家今年的經濟增長率均高于平均水平。2012年以來,西班牙、葡萄牙產量明顯穩定,近期呈上升趨勢。德國仍是歐洲復合材料的領導者,2018年的總產量為22.9萬噸。

 

東歐國家的市場增長率高于平均水平2.5%。在比荷盧三國(比利時、荷蘭和盧森堡)、斯堪的納維亞、奧地利和瑞士,報告的水平保持不變,因此低于平均水平。英國和愛爾蘭的產量僅增長了1.3%。

 

除了用于系列生產的既定材料(如SMC/BMC和熱塑性塑料)外,既定的連續工藝(如拉擠)也再次成為人們關注的焦點。

 

不同的細分市場也為提高玻璃鋼產量帶來了希望。GFRP在天線結構和建筑覆層中具有較大的應用潛力。復合材料已經在日益增長的航空航天領域的輕質建筑概念中發揮了關鍵作用。能源部門也在擴張,近年來變得越來越重要。這一趨勢將持續多年。

 

由于GFRP和其他復合材料的通用性和與其他材料結合的非凡適用性,它們在許多應用中具有突出的潛力。然而,對這些材料的認識仍然十分有限,決策者無法廣泛考慮這些材料。這種情況必須改變,因為組合通常是一種很好的選擇,如果不是更好的話。如果客戶能夠重新評估這些材料和復合材料是否符合標準/規范,那么未來幾年歐洲市場的增長速度將比以往更快。

 

6、中國市場

 

中國占全球建筑總量的一半以上,這是復合材料的主要推動力。過去10年,快速增長的汽車、鐵路、建筑和風能行業對先進材料的巨大需求,徹底改變了中國復合材料行業。在原材料、夾層芯材及輔助材料、制造工藝、模具、設計技術及應用等方面取得了顯著進展。

 

中國的玻璃鋼工業直到1995年左右才開始起步,而美國的復合材料工業早在二十世紀70年代初就已全面發展起來。在過去20年的快速發展中,中國已成為世界上最大的玻璃纖維生產國和供應國。今天,中國玻璃纖維復合材料行業的市場規模是美國的兩倍。中國利用玻璃鋼的主要垂直領域包括電力、交通、建筑、水處理、風能和化工。

 

玻璃纖維產能已達385萬噸,其中中國巨石、泰山玻纖、重慶國際復合材料占60%以上。中國有近5000家復合材料生產企業,玻璃纖維復合材料年出貨量462萬噸。

 

中國工業對碳纖維的研究、開發和商業化落后工業化國家約35年,市場仍處于起步階段。2000年,中國政府和行業開始投資碳纖維的生產。在2017年,只有7家公司能夠每年生產1000噸以上的碳纖維來滿足中國國內市場的需求。中國碳纖維工業在數量、質量、性能、應用等方面與工業化國家還存在較大差距。目前,中國的CFRP復合材料在體育休閑產品和一般工業(如風能、汽車、交通和建筑)上的消耗量幾乎相當。

 

盡管市場起步較晚,但2017年中國碳纖維產量與進口碳纖維一起達到了5700噸的出貨量,能夠滿足國內23487噸的市場需求。未來看上去很光明,中國擁有最大的聚丙烯腈(PAN)纖維的生產量,這將使聚丙烯腈基碳纖維及復合材料行業在未來十年繼續擴大。

 

中國復合材料行業的發展,市場滲透率的顯著提高,為海外企業提供了巨大的機遇。以中國風能市場為例:在過去10年里,中國風電行業以平均每年41%的速度增長,到2017年,風電裝機容量將達到1.88億千瓦。該行業的目標是到2020年總裝機容量達到2億千瓦,其中海上裝機容量為3000萬千瓦。所有主要的風能公司在中國都有業務,包括維斯塔斯、通用電氣、西門子Gamesa和LM風電。

 

中國復合材料行業預計兩年后將迎來一個轉折點,屆時國內碳纖維產量將超過進口數量。多家公司將擁有高性能級碳纖維(T700/T800/T1000)生產線,并計劃應對技術挑戰,確保國內產品與進口產品競爭。

 

為促進復合材料的廣泛應用,中國復合材料產業正在研究低成本設計制造技術、結構多功能集成技術、環保材料、修復改造技術、循環利用技術。隨著復合材料的優勢得到更廣泛的傳播,特別是在下游終端用戶中,該行業也將從中受益。此外,自動化生產、現代化管理和規?;a,加上嚴格的質量保證和質量控制,以及各種市場的不斷擴大,必將使中國復合材料工業在未來十年以每年兩位數的速度增長。(本文來源:榮格塑料工業)

 

 

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