德國(guó)增強(qiáng)塑料協(xié)會(huì)(AVK)于2022年5月發(fā)布了其年度市場(chǎng)報(bào)告《2021年歐洲纖維增強(qiáng)塑料/復(fù)合材料市場(chǎng)》,宣稱2021年復(fù)合材料市場(chǎng)幾乎恢復(fù)到危機(jī)前的水平。報(bào)告主要內(nèi)容如下。
在經(jīng)歷2013年至2018年的長(zhǎng)時(shí)間增長(zhǎng)之后,始于2020年2月的新冠疫情以及許多其他負(fù)面因素不僅嚴(yán)重影響了整個(gè)經(jīng)濟(jì),而且特別影響了工業(yè)領(lǐng)域和復(fù)合材料市場(chǎng)。
2018-2020年間,歐洲復(fù)合材料產(chǎn)量下降了15%以上。2021年,這一趨勢(shì)明顯逆轉(zhuǎn),增長(zhǎng)率達(dá)18.3%,復(fù)合材料市場(chǎng)總量為296.2萬(wàn)噸。這一市場(chǎng)增長(zhǎng)非常迅速,僅僅兩年后,就幾乎回到了危機(jī)前2018年的水平(304.6萬(wàn)噸)。這一增長(zhǎng)明顯高于歐盟委員會(huì)報(bào)告的5.3%的2021年總體經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。
全球復(fù)合材料市場(chǎng)也強(qiáng)勁增長(zhǎng),2021年從1120萬(wàn)噸增至1210萬(wàn)噸,增長(zhǎng)率為8%。總體而言,歐洲市場(chǎng)的增長(zhǎng)勢(shì)頭高于全球市場(chǎng)。歐洲在世界市場(chǎng)的份額約為25%,與美國(guó)相似。亞洲目前占全球產(chǎn)量的50%左右。
雖然新冠疫情的影響長(zhǎng)時(shí)間在全球市場(chǎng)活動(dòng)中成為主導(dǎo)因素(歐洲也不例外),但其在歐洲的影響正在放緩。2021年工業(yè)部門遭遇許多其他挑戰(zhàn),但其對(duì)復(fù)合材料行業(yè)的影響差異很大,這些挑戰(zhàn)包括:歐洲汽車銷售持續(xù)疲軟;航空業(yè)還沒(méi)有恢復(fù)以前的實(shí)力;物流成本非常高,最近能源成本亦升高;原材料和半成品供應(yīng)缺乏;此外,政治緊張局勢(shì)明顯增加,例如當(dāng)前在烏克蘭的戰(zhàn)爭(zhēng)。
所有這些因素都導(dǎo)致了市場(chǎng)的巨大不確定性,使預(yù)測(cè)未來(lái)發(fā)展的任務(wù)變得復(fù)雜。市場(chǎng)正在變得更加動(dòng)蕩。復(fù)合材料行業(yè)中非常緊密的國(guó)際聯(lián)系也意味著核心市場(chǎng)之外的事件對(duì)市場(chǎng)活動(dòng)有重大影響。
盡管存在諸多障礙,但重要的應(yīng)用領(lǐng)域在2021年都有非常積極的發(fā)展。2021年復(fù)合材料(不包括碳纖維增強(qiáng)塑料)各應(yīng)用市場(chǎng)的占比依次是:交通運(yùn)輸(52.8%)、建筑(18.7%)、電工/電子(18.4)、體育和娛樂(lè)(8.5%)、其他(1.6%)。
就地區(qū)而言,德國(guó)、西班牙/葡萄牙、意大利和東歐國(guó)家繼續(xù)保持其在歐洲環(huán)境中的強(qiáng)勢(shì)地位。德國(guó)依然是市場(chǎng)交易量最高的國(guó)家,占總市場(chǎng)的近20%。這四個(gè)地區(qū)合計(jì)占?xì)W洲市場(chǎng)交易量的2/3。
玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GRP)仍占整個(gè)市場(chǎng)的95%以上。相比之下,其他材料系統(tǒng),如CRP(碳纖維增強(qiáng)塑料)和NRP(天然纖維增強(qiáng)塑料)仍被視為特種材料。然而,它們?cè)谙鄳?yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域繼續(xù)積極發(fā)展。
◆ 熱固性復(fù)合材料市場(chǎng)的發(fā)展
2021年,熱固性復(fù)合材料(不包括CRP)的總產(chǎn)量為125萬(wàn)噸,占?xì)W洲復(fù)合材料總市場(chǎng)的43%。盡管與2020年相比,熱固性材料的絕對(duì)增長(zhǎng)率為10.2%,但其市場(chǎng)份額下降了3.2%。
熱固性復(fù)合材料的兩個(gè)主要應(yīng)用領(lǐng)域仍然是建筑/基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)輸業(yè)。
◆ 熱塑性復(fù)合材料市場(chǎng)的發(fā)展
2021年,歐洲熱塑性復(fù)合材料市場(chǎng)的總量為166萬(wàn)噸,在整個(gè)歐洲市場(chǎng)中的份額為57%。與前一年相比,該市場(chǎng)增長(zhǎng)了25.6%——比熱固性材料的增長(zhǎng)率要高得多。
就基體材料而言,熱塑性塑料以聚酰胺(PA)為主,占所用基體材料的63%以上。聚丙烯(PP)是第二大類基體材料。這兩種材料合計(jì)占總量的81%以上。但在LFT(長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料)領(lǐng)域,情況有所不同。LFT中95%以上的塑料是PP。
熱塑性復(fù)合材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域是運(yùn)輸業(yè),占市場(chǎng)的70%以上。其次是電工/電子行業(yè)。2021年這二個(gè)行業(yè)合占了90%的市場(chǎng)份額。總的來(lái)說(shuō),2021是自2011年開始調(diào)查以來(lái),該材料類型表現(xiàn)最為強(qiáng)勁的一年。盡管存在上述社會(huì)障礙,但在過(guò)去十年中,這類材料增長(zhǎng)了近40%。
各種成型工藝/產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)
以下示出近年各種基本成型工藝/材料的產(chǎn)量趨勢(shì)(單位:噸)。
以下各段是關(guān)于上面各項(xiàng)的說(shuō)明:
◆ NCF-- 無(wú)屈曲織物
無(wú)屈曲織物首次在年度報(bào)告中單獨(dú)列出(譯注:從上下文意思看,此項(xiàng)是指“玻璃纖維無(wú)屈曲織物增強(qiáng)塑料”)。在過(guò)去十年中,這一市場(chǎng)增長(zhǎng)了近40%。2011年的市場(chǎng)水平為220000噸,而2021年達(dá)到了302000噸。無(wú)屈曲織物的主要應(yīng)用領(lǐng)域是風(fēng)能行業(yè)和造船業(yè),但這些材料在運(yùn)輸/公共交通、體育和休閑、建筑和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域也有許多應(yīng)用。
尤其是風(fēng)能行業(yè),在未來(lái)幾年可能會(huì)成為無(wú)屈曲織物的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力,也是復(fù)合材料市場(chǎng)增長(zhǎng)的保障行業(yè)之一。
◆ SMC/BMC
SMC(片狀模塑料)和BMC(團(tuán)狀模塑料)制品是歐洲GRP行業(yè)的第二大市場(chǎng),這兩種模塑料的總產(chǎn)量為27.8萬(wàn)噸。2021年,SMC/BMC市場(chǎng)增長(zhǎng)了13.9%。
SMC/BMC主要用于大規(guī)模的系列制品生產(chǎn)。這兩種材料在電工/電子和運(yùn)輸領(lǐng)域都已獲得多年成熟應(yīng)用。
SMC/BMC行業(yè)繼續(xù)致力于廣泛的產(chǎn)品創(chuàng)新和升級(jí)。其中最重要的是高性能SMC(碳纖維增強(qiáng)SMC)、連續(xù)纖維增強(qiáng)SMC和天然纖維增強(qiáng)SMC。
◆ 敞模成型法
2021年,敞模成型法—手糊和噴射—總產(chǎn)量為23.2萬(wàn)噸,增長(zhǎng)了11%。它們?nèi)匀皇菤W洲GRP市場(chǎng)最大的細(xì)分市場(chǎng)之一。
當(dāng)下,這一非常積極的發(fā)展是總體趨勢(shì)的一個(gè)逆反。多年來(lái),敞模法的整體市場(chǎng)份額一直在穩(wěn)步下降。然而,隨著疫情的發(fā)生,對(duì)一些特定用途的需求顯著增加。例如,由于封鎖及其相關(guān)的旅行限制,在許多地方,家庭游泳池的建造火了起來(lái)。
總的來(lái)說(shuō),敞模成型工藝在未來(lái)幾年仍將對(duì)GRP的生產(chǎn)做出重要貢獻(xiàn)。事實(shí)上,它們常常是優(yōu)選的方法,尤其是在定制產(chǎn)品或小批量產(chǎn)品領(lǐng)域,因?yàn)樗鼈兊耐顿Y成本較低。
然而,持久且日益嚴(yán)格的操作法規(guī),尤其是關(guān)于不飽和聚酯/苯乙烯的法規(guī),以及其他原材料限值的變化使得這些工藝在歐洲的生產(chǎn)成本越來(lái)越高,困難越來(lái)越大。
◆ RTM
在本報(bào)告中,RTM(樹脂傳遞模塑)包括所有把樹脂灌注/注射進(jìn)入封閉模腔的所有工藝,包括各種注射工藝(如HP-RTM、P-RTM、RTM-Light)以及灌注工藝。本部分不包括那些使用無(wú)屈曲織物(如上所述)的RTM工藝。
多年來(lái),行業(yè)開發(fā)了多種RTM工藝。所有工藝均使用干纖維/纖維半成品。在模具內(nèi)加入增強(qiáng)材料(纖維產(chǎn)品或芯材之類)后,模具就被關(guān)閉/密封,樹脂在壓力和/或真空下被引入封閉模腔中。樹脂圍繞或穿過(guò)纖維和任何附加產(chǎn)品/半成品流動(dòng)。
RTM可用于制造少量或大系列制品,小的和大的制品都能制造。此外,它還適用于多種纖維和基體材料。通常,它還能使用相應(yīng)的預(yù)制體。
◆ 連續(xù)成型法
2021年,采用連續(xù)成型工藝(拉擠和平板制造)生產(chǎn)的GRP制品增長(zhǎng)了9.6%,略低于行業(yè)平均增長(zhǎng)率。其中,拉擠制品產(chǎn)量增長(zhǎng)了12%,平板產(chǎn)量增長(zhǎng)了8.6%。
多年來(lái),平板主要用于車輛,例如卡車側(cè)板、旅居房車上部結(jié)構(gòu)或商用車的改裝。另外也用于建筑外立面。與游泳池建設(shè)一樣,旅居房車行業(yè)也受益于異常的市場(chǎng)環(huán)境,尤其是在2020年。
連續(xù)型材采用拉擠法制造。與SMC/BMC技術(shù)和熱塑性復(fù)合材料一樣,拉擠工藝被廣泛認(rèn)為具有極好的前景。
◆ 管道和儲(chǔ)罐
2021年,采用離心成型或纖維纏繞工藝制造的GRP管道和儲(chǔ)罐的市場(chǎng)增長(zhǎng)了5.4%,遠(yuǎn)低于整個(gè)市場(chǎng)的平均水平。2021年的總產(chǎn)量為13.7萬(wàn)噸,其中纖維纏繞工藝產(chǎn)量為7.2萬(wàn)噸,離心工藝產(chǎn)量為6.5萬(wàn)噸。纖維纏繞工藝的增長(zhǎng)(2.9%)顯著低于離心工藝(8.3%)。
GRP管道和儲(chǔ)罐主要用于工廠建設(shè)和公共/私人管線以及石油/天然氣和化工行業(yè)的用途。
管道和儲(chǔ)罐行業(yè)仍有強(qiáng)勁的增長(zhǎng)潛力,可以通過(guò)進(jìn)一步提高公眾對(duì)這一材料的認(rèn)識(shí)來(lái)挖掘這一潛力。還有很多研究活動(dòng)在進(jìn)行,尤其是在纖維纏繞技術(shù)領(lǐng)域。例如,目前在研究纏繞儲(chǔ)氫罐(使用碳纖維),這種儲(chǔ)氫罐可以承受幾百巴的壓力,同時(shí)保持非常輕的重量。
◆ LFT/GMT/CFRTP
LFT意為長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料,GMT意為玻纖氈增強(qiáng)熱塑性塑料,CFRTP意為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料。
2021年,GMT市場(chǎng)是唯一一個(gè)沒(méi)有增長(zhǎng)的市場(chǎng),實(shí)際上還下降了6.9%。LFT的總產(chǎn)量為11.9萬(wàn)噸,增長(zhǎng)了28%。這使它成為2021年增長(zhǎng)最快的材料類型。連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料仍然是一種利基產(chǎn)品,其市場(chǎng)交易量穩(wěn)定在10000噸。
這部分市場(chǎng)的增長(zhǎng)特別與運(yùn)輸行業(yè)相關(guān)。這在很大程度上可能是由于對(duì)新冠疫情前兩年影響的彌補(bǔ)效應(yīng)(疫情使商用車登記量下降)——2021年商用車新登記量顯著增加并相應(yīng)使用了替代材料。
◆ 短纖維增強(qiáng)熱塑性塑料
短纖維增強(qiáng)塑料與長(zhǎng)纖維或連續(xù)纖維增強(qiáng)塑料的性能存在一些明顯的差異。然而,這些重要的材料仍然是復(fù)合材料。此處使用的玻璃纖維長(zhǎng)度通常小于2mm。與未增強(qiáng)的塑料相比,這些材料的性能確實(shí)得以提高。最重要的是,它們對(duì)材料的彈性模量和剛度有積極的影響。隨著纖維長(zhǎng)度的增加,復(fù)合材料的強(qiáng)度和抗沖擊性也隨之增加。
2021年,歐洲短纖維增強(qiáng)熱塑性材料市場(chǎng)以25.6%的速度增長(zhǎng)。產(chǎn)量增至1504000噸,使其成為迄今為止復(fù)合材料行業(yè)最大的單一細(xì)分市場(chǎng)。然而,盡管出現(xiàn)了非凡的增長(zhǎng),但2021年并未完全恢復(fù)到危機(jī)前的水平。
其他復(fù)合材料--- CRP和NRP
CRP意為碳纖維增強(qiáng)塑料,NRP意為天然纖維增強(qiáng)塑料
2021年,CRP市場(chǎng)增長(zhǎng)非常活躍,與2020年相比增長(zhǎng)23%以上。全球市場(chǎng)交易量增至147500噸,其中歐洲約占三分之一。歐洲的市場(chǎng)總量增至52000噸。
目前沒(méi)有關(guān)于NRP市場(chǎng)的新信息。根據(jù)2020年AVK在NRP行業(yè)內(nèi)進(jìn)行的調(diào)查,該特殊復(fù)合材料行業(yè)主要使用熱塑性材料,但也使用熱固性材料。遺憾的是,目前沒(méi)有關(guān)于這些材料的精確數(shù)據(jù)。然而,可以估計(jì)這些材料在歐洲的市場(chǎng)至少為90000噸。2012年的產(chǎn)量調(diào)查記錄為92000噸。
NRP的最大應(yīng)用領(lǐng)域是汽車行業(yè),其次是消費(fèi)品行業(yè)。使用的纖維主要是亞麻、大麻、黃麻和洋麻。主要的模塑工藝是壓塑,此外還采用注塑和擠塑工藝。歐洲的主要加工商是德國(guó)、法國(guó)和幾個(gè)東歐國(guó)家(波蘭、捷克和斯洛文尼亞)。
天然纖維增強(qiáng)塑料主要因其特殊的材料性能(重量輕、成本低、隔音、力學(xué)性能好)而獲使用。它們也有助于減少產(chǎn)品對(duì)環(huán)境的影響。這一領(lǐng)域似乎特別富有未來(lái)市場(chǎng)發(fā)展機(jī)遇。
前 景
目前極難預(yù)測(cè)未來(lái)可能的經(jīng)濟(jì)發(fā)展情景和歐洲復(fù)合材料市場(chǎng)趨勢(shì),無(wú)論是整體的還是某一特定區(qū)域的。的確,幾乎不可能對(duì)具體的成型工藝和/或用途做出可靠的中期或長(zhǎng)期的產(chǎn)量估計(jì)。在當(dāng)前全球經(jīng)濟(jì)和政治背景下,任何超過(guò)短期的產(chǎn)量估計(jì)都難免不準(zhǔn)確。
近年來(lái)許多重要事件造成的影響,幾乎每一位分析師在它們發(fā)生之前不久都想象不到。
2011年3月11日,日本發(fā)生了該國(guó)歷來(lái)測(cè)得的最強(qiáng)地震,摧毀了福島核電站。這直接導(dǎo)致德國(guó)在2011年6月6日決定淘汰核電,在2022年前使該國(guó)八座核電廠退役。這一決定不可避免地導(dǎo)致了能源轉(zhuǎn)型的大幅加速,增加了開發(fā)或擴(kuò)大新能源形式的緊迫性。風(fēng)能在這方面起著核心作用,特別是在德國(guó)。2021年德國(guó)風(fēng)電占整個(gè)電力結(jié)構(gòu)的23%。由于德國(guó)還決定最遲在2038年淘汰燃煤發(fā)電,預(yù)計(jì)未來(lái)德國(guó)的風(fēng)電還將大幅增加。這一發(fā)展對(duì)復(fù)合材料行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)極其積極的信號(hào)。
交通領(lǐng)域也與能源供應(yīng)密切相關(guān)。近幾個(gè)月來(lái),汽油和柴油價(jià)格大幅上漲。這有很多原因。首先,國(guó)際市場(chǎng)原油價(jià)格急劇上漲。同時(shí)還有了新的二氧化碳稅,增值稅也恢復(fù)到2020年的水平。隨著今年俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生,價(jià)格更是飆升。石油供應(yīng)似乎不再穩(wěn)固。這進(jìn)一步推動(dòng)了能源轉(zhuǎn)型,以此減少對(duì)其他國(guó)家/地區(qū)的依賴。例如,隨著汽油價(jià)格達(dá)到每升2.30歐元以上的峰值,轉(zhuǎn)用電動(dòng)汽車似乎更具吸引力。這種結(jié)構(gòu)變化也為復(fù)合材料行業(yè)帶來(lái)了許多機(jī)遇,例如蓄電池外殼/蓄電池蓋等,在這些用途中復(fù)合材料具有許多先天優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)汽車充電基礎(chǔ)設(shè)施的增加也為復(fù)合材料開辟了令人興奮的新天地。耐用性、低維護(hù)性和耐候性是這一用途的重要要求,復(fù)合材料也會(huì)為之提供效益。
作為最重大的一個(gè)例子,新冠疫情的影響是自2008/2009年經(jīng)濟(jì)和金融危機(jī)以來(lái)最嚴(yán)重的事件。在復(fù)合材料行業(yè)中,運(yùn)輸部門受到的打擊尤其嚴(yán)重。航空業(yè)幾乎完全崩潰。盡管當(dāng)前略有復(fù)蘇,但該行業(yè)仍遠(yuǎn)低于危機(jī)前的水平。因此,目前將推遲對(duì)飛機(jī)的投資。
顯而易見,對(duì)市場(chǎng)趨勢(shì)的預(yù)測(cè)總會(huì)受到某些不確定性的影響。幾乎不可能預(yù)測(cè)長(zhǎng)期的發(fā)展,因?yàn)橛刑辔粗蛩卦谄鹱饔谩H欢梢钥隙ǖ氖牵瑥?fù)合材料憑借其獨(dú)特和卓越的性能,注定會(huì)有很多應(yīng)用市場(chǎng)展望未來(lái),預(yù)計(jì)風(fēng)能和商用車市場(chǎng)首先將取得積極進(jìn)展。基礎(chǔ)設(shè)施用途也提供了很多機(jī)會(huì)和可能性,例如上述電動(dòng)汽車充電站的擴(kuò)增以及急需的橋梁建設(shè)和翻新。5G網(wǎng)絡(luò)的推廣是另一大機(jī)遇,專家們認(rèn)為,在5G網(wǎng)絡(luò)中,復(fù)合材料的使用具有很高的效益。
復(fù)合材料行業(yè)必須更成功地向決策者宣傳材料的優(yōu)勢(shì),不僅僅是其輕質(zhì)特性。耐腐蝕性、設(shè)計(jì)自由度、承重結(jié)構(gòu)的優(yōu)選、高強(qiáng)度和剛度、耐久性、低維護(hù)——這些只是需要更廣泛理解的一些優(yōu)點(diǎn)。未來(lái)有許多機(jī)會(huì),其中一些機(jī)會(huì)尚未出現(xiàn),近年來(lái)的發(fā)展表明了這一點(diǎn)。復(fù)合材料是未來(lái)的材料。目標(biāo)必須是確保在所有材料選擇過(guò)程中都考慮到它們。