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玻璃纤维、碳纤维复合材料行业2019年全球市场概况及趋势

发布日期:2019-09-27 作者: 点击:

  据一份报告显示,到2024年,全球复合材料市场规模预计将达到1308亿美元,并在预测期内以7.8%的年均复合率继续增长。2019年及以后,玻璃纤维、碳纤维复合材料行业全球市场概况及发展趋势如何?

  1、玻璃纤维市场

  复合材料行业正享受着连续第九年的增长,在众多垂直领域都有许多机遇。作为主要的增强材料,玻璃纤维正在帮助推动这一机会。

  2018年全球玻璃纤维产能为109亿英镑,目前利用率为91%。随着几家主要玻璃纤维生产商在世界各地新建工厂,玻璃纤维工厂的产能将在2019年有所增加。

  欧文斯科宁正在扩大其在法国尚贝里的玻璃纤维生产厂的产能,这将帮助该公司满足欧洲对热塑性塑料日益增长的需求。其他扩大产能的玻璃纤维供应商包括中国巨石和日本NEG。中国巨石正在埃及建设一座20万吨产能的工厂,并在美国南卡罗来纳州建立了一座产能为8万吨的工厂。日本NEG则收购了美国PPG的玻璃纤维业务,扩大了在美国的业务。

  巨石玻纤的应用领域

  随着越来越多的原始设备制造商使用复合材料,玻璃钢的未来看起来很有希望。在许多应用领域——混凝土加强筋、窗框型材、电线杆、钢板弹簧等——复合材料的使用率还不到1%。对技术和创新的投资将有助于复合材料市场在此类应用中的显著增长。但这将需要开发颠覆性技术、行业公司之间的重大合作、重新设计价值链以及销售复合材料和Z终用途产品的新方法。

  复合材料行业是一个复杂的、知识密集型的行业,拥有数百种原材料产品组合和数千种应用。因此,行业需要根据协同效应、能力大小、创新潜力、机会可行、竞争强度、利润潜力、可持续性等因素,识别并优先考虑一些大宗用途的应用,以推动增长。运输、建筑、管道和储罐是美国复合材料工业的三大组成部分,占总使用量的69%。

  总体而言,玻璃纤维行业有很大的增长潜力,因为它目前只占了整个结构材料市场的一小部分。

  为了获得相对于传统材料的竞争优势,行业需要专注于以下几个重要方面:

  (1)对工程师和设计师进行培训,让他们了解复合材料在土木工程、汽车、管道和储罐等大批量市场中的优势。

  (2)通过处理复合材料的维修和回收问题,发展类似钢铁和铝的从摇篮到坟墓的基础设施。

  (3)为大批量市场开发成熟的先进制造工艺,以1到2分钟为周期。降低材料和零件成本,使复合材料零件具有与钢铁和铝零件的竞争力。发展颠覆性技术,在生命周期和性能方面获得竞争优势。

  2、碳纤维市场

  碳纤维市场继续以每年10%到15%的速度增长。2018年,全球碳纤维需求量约为85000公吨。去年的增长是由航空航天项目、风电叶片和各种工业应用中碳纤维使用量的增量增长带动的。

  在可预见的未来,预计这一产业将保持该增长速度。其中,航空航天和风电叶片的应用各占市场的五分之一左右,而汽车和体育用品占据市场的六分之一左右。剩余的25%到30%的市场包括各种各样的应用:注塑塑料、压力容器、建筑和基础设施加固、工具、海洋、石油和天然气。随着更多应用和程序投入生产,所有细分市场都在增长。

  碳纤维生产的行业能力正在收紧。工业铭牌容量(额定产能)可能为14万公吨,但考虑到生产产品的组合和品种以及工艺固有的击倒效应,有效工业净容量仅为10万公吨左右。因此,我们目前看到,无论是长期生产商还是新进入场的参与者,都有几家新工厂和产能扩张正在进行。

  中国是新进的参与者,占世界碳纤维需求的20%到25%,而且中国也有追赶的能力和空间:中国生产商拥有世界铭牌产能的12%到15%,但生产的碳纤维不到世界碳纤维的5%。中国公司有充分的资源来实现更多的自我发展目标。预计2019-2020年碳纤维需求将突破10万吨,且预计产能还将增加。

  在任何应用中,对碳纤维增强塑料CFRP的接受与否将取决于技术条件和经济效益。在大多数应用中,碳纤维的主要技术优势来自于材料的高强度重量性能,从而降低了重量结构。

  所有Z终用途的细分市场都显示出巨大的增长潜力。航空航天、风电叶片、体育用品和模塑料都是很好的Z终用途,随着越来越多的项目被设计成使用碳纤维复合材料,它们将继续保持增长。压力容器(用于压缩天然气、液化石油气、氢气等)以及建筑和基础设施应用是较新的Z终用途,随着其效益和施工方法的进一步开拓,增长潜力巨大。

  汽车应用具有Z高的市场潜力。由于大规模生产应用的采用和自动化程度的提高,碳纤维的成本和碳纤维增强塑料零部件的制造成本预计都将下降,因此碳纤维在汽车应用中的机会几乎是不可想象的。大批量生产将导致更低的成本和更大的接受度。

  3、基础设施市场

  美国的经济增长是通过基础设施投资实现的,但资金缺口已经形成,威胁到未来的增长和增长速度。在未来10年里,美国土木工程师学会(ASCE)预计收入和需求之间的资金缺口将达1.4万亿美元,如果不能大幅缩小资金缺口,将导致美国国内生产总值(GDP)损失3.9万亿美元,就业机会减少250万人;由于基础设施薄弱,每家每年将花费3400美元。

  纤维增强聚合物复合材料产品和相关系统可以有效地修复或改造美国正在使用的基础设施,而更换成本仅为原成本的一小部分。特别是在高腐蚀地区,与传统建筑材料相比,它们可以带来更经济的替换。

  玻璃纤维复合材料具有耐腐蚀、耐久性好、磁性好、强度高、刚度重量比高等内在优点。复合材料还具有显著的经济优势。例如,FRP复合材料可以用于修复钢、混凝土或木材的子结构,费用约为更换成本的5%。类似地,用FRP螺纹钢代替钢只改变了工程总成本的1%,但能大大提高了混凝土结构的耐久性。

  玻璃钢导水装置作为河流上的可移动水坝,为复合材料的应用提供了一个很好的案例研究。150多年来,这一装置都是用大而耐用的老式木材建造的。然而,由于缺乏可获得的旧木材,维修费用增加,耐久性下降。新型的玻璃钢导水装置由美国西弗吉尼亚大学(WVU)设计并测试,该装置由Composites Advantage公司制造,2015年由美国陆军工程公司(USACE)安装在伊利诺伊河上。从那以后,它一直表现得很好。美国钢铁协会的一名代表说,玻璃钢的耐久性预计将从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,按体积计算,FRP在基础设施应用中的总体使用仅占结构材料总量的1%左右。

  然而,基础设施市场主要依赖于材料和相关系统的投标,包括依靠规范和规范开发的设计。广泛扩展基础设施需要与政府部门、运输部门等共同制定标准和规范。制造商、承包商和Z终用户必须共同努力,确保在基础设施市场大量使用复合材料。

  4、汽车市场

  每年有近45亿磅的复合材料被用于汽车应用。预计2019年及不久的将来,全球汽车产量的增长将较为温和,年增长率约为2%。预计大部分单位产量增长将来自中国和东南亚,包括美国和西欧在内的成熟市场将相对持平。因此,复合材料将需要赢得新的应用从钢铁和铝实现显着的体积增长。

  大规模生产汽车应用程序的竞争非常激烈,材料的胜出取决于它们在成本、性能和重量方面提供的价值。由于复合材料选择的一个主要驱动力是重量的节省,因此对于未来复合材料的采用,OEM厂商对于减轻重量的优先考虑将是至关重要的。区域燃油经济性标准和电力传动系统的采用将在未来复合材料在汽车市场上发挥至关重要的作用。

  从2020年到2022年,严格的燃油经济性和排放规定将继续推动对轻质材料的需求。由于政府和消费者对小型、轻型和高效汽车的鼓励,欧洲已经成为汽车复合材料世界的中心。美国和加拿大是仅有的两个在2022年后制定相关规定的国家。这样一来,在北美采用轻型复合材料的动力无疑将大打折扣。复合技术的领先地位和材料的消耗将继续保持在其他地区。

  汽车新技术的出现也将影响到该行业未来对复合材料的需求。目前,电动动力总成和自动驾驶汽车对汽车材料的影响目前是争论的焦点。电动车辆具有必须封闭的大型电池,以提供对环境和路面的保护。无人驾驶汽车将改变人们与汽车互动的方式,并为车的内部功能创造新的需求和愿望。对于复合材料而言,这些技术变化的时间和规模,将决定它们是短期还是长期具有吸引力的机会。

  复合材料在汽车行业的市场份额仍有很大的提升空间。在短期内,对轻量级结构的需求将推动复合材料的新应用,以帮助满足日益增长的监管障碍。

  5、欧洲市场

  欧洲的复合材料工业连续第六年增长,与前一年相比增长了2%,估计总产量为114万公吨。同过去几年一样,欧洲生产的玻璃钢数量反映了在各个市场部门观察到的趋势。主要用于汽车工业的热塑性塑料的生产,总体上仍比大多数热固性材料的生产增长更为强劲。

  尽管欧洲的玻璃钢产量持续增长,但其产量仍落后于全球平均的市场趋势。特别是在亚洲和美国,近年来的产量一直在以超过2%的速度增长。

  一项按国家分类的分析突出了欧洲内部的各种趋势。区域市场之间存在着很大的差异,需要进行单独的分析。例如,德国的玻璃钢加工十分注重运输部门和电子/电子工业。相比之下,土耳其的基础设施市场正在蓬勃发展,而挪威和瑞典的石油和天然气行业则表现强劲。

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  从积极的方面看,所审查的任何欧洲区域的生产都没有下降。西班牙、葡萄牙、法国和意大利等南欧国家今年的经济增长率均高于平均水平。2012年以来,西班牙、葡萄牙产量明显稳定,近期呈上升趋势。德国仍是欧洲复合材料的领导者,2018年的总产量为22.9万吨。

  东欧国家的市场增长率高于平均水平2.5%。在比荷卢三国(比利时、荷兰和卢森堡)、斯堪的纳维亚、奥地利和瑞士,报告的水平保持不变,因此低于平均水平。英国和爱尔兰的产量仅增长了1.3%。

  除了用于系列生产的既定材料(如SMC/BMC和热塑性塑料)外,既定的连续工艺(如拉挤)也再次成为人们关注的焦点。

  不同的细分市场也为提高玻璃钢产量带来了希望。GFRP在天线结构和建筑覆层中具有较大的应用潜力。复合材料已经在日益增长的航空航天领域的轻质建筑概念中发挥了关键作用。能源部门也在扩张,近年来变得越来越重要。这一趋势将持续多年。

  由于GFRP和其他复合材料的通用性和与其他材料结合的非凡适用性,它们在许多应用中具有突出的潜力。然而,对这些材料的认识仍然十分有限,决策者无法广泛考虑这些材料。这种情况必须改变,因为组合通常是一种很好的选择,如果不是更好的话。如果客户能够重新评估这些材料和复合材料是否符合标准/规范,那么未来几年欧洲市场的增长速度将比以往更快。

  6、中国市场

  中国占全球建筑总量的一半以上,这是复合材料的主要推动力。过去10年,快速增长的汽车、铁路、建筑和风能行业对先进材料的巨大需求,彻底改变了中国复合材料行业。在原材料、夹层芯材及辅助材料、制造工艺、模具、设计技术及应用等方面取得了显著进展。

  中国的玻璃钢工业直到1995年左右才开始起步,而美国的复合材料工业早在二十世纪70年代初就已全面发展起来。在过去20年的快速发展中,中国已成为世界上Z大的玻璃纤维生产国和供应国。今天,中国玻璃纤维复合材料行业的市场规模是美国的两倍。中国利用玻璃钢的主要垂直领域包括电力、交通、建筑、水处理、风能和化工。

  玻璃纤维产能已达385万吨,其中中国巨石、泰山玻纤、重庆国际复合材料占60%以上。中国有近5000家复合材料生产企业,玻璃纤维复合材料年出货量462万吨。

  中国工业对碳纤维的研究、开发和商业化落后工业化国家约35年,市场仍处于起步阶段。2000年,中国政府和行业开始投资碳纤维的生产。在2017年,只有7家公司能够每年生产1000吨以上的碳纤维来满足中国国内市场的需求。中国碳纤维工业在数量、质量、性能、应用等方面与工业化国家还存在较大差距。目前,中国的CFRP复合材料在体育休闲产品和一般工业(如风能、汽车、交通和建筑)上的消耗量几乎相当。

  尽管市场起步较晚,但2017年中国碳纤维产量与进口碳纤维一起达到了5700吨的出货量,能够满足国内23487吨的市场需求。未来看上去很光明,中国拥有Z大的聚丙烯腈(PAN)纤维的生产量,这将使聚丙烯腈基碳纤维及复合材料行业在未来十年继续扩大。

  中国复合材料行业的发展,市场渗透率的显著提高,为海外企业提供了巨大的机遇。以中国风能市场为例:在过去10年里,中国风电行业以平均每年41%的速度增长,到2017年,风电装机容量将达到1.88亿千瓦。该行业的目标是到2020年总装机容量达到2亿千瓦,其中海上装机容量为3000万千瓦。所有主要的风能公司在中国都有业务,包括维斯塔斯、通用电气、西门子Gamesa和LM风电。

  中国复合材料行业预计两年后将迎来一个转折点,届时国内碳纤维产量将超过进口数量。多家公司将拥有高性能级碳纤维(T700/T800/T1000)生产线,并计划应对技术挑战,确保国内产品与进口产品竞争。

  为促进复合材料的广泛应用,中国复合材料产业正在研究低成本设计制造技术、结构多功能集成技术、环保材料、修复改造技术、循环利用技术。随着复合材料的优势得到更广泛的传播,特别是在下游终端用户中,该行业也将从中受益。此外,自动化生产、现代化管理和规模化生产,加上严格的质量保证和质量控制,以及各种市场的不断扩大,必将使中国复合材料工业在未来十年以每年两位数的速度增长。


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关键词:玻璃纤维粉,玻璃纤维粉生产

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