譯者按
從2018年復(fù)合材料全球產(chǎn)量的分布來看,中國雖然起步較晚,但發(fā)展迅猛,2018年已在全球產(chǎn)量中占據(jù)最大的份額。其后依次是北美洲、亞洲(不含中國)、歐洲和南美洲。
中國的復(fù)合材料生產(chǎn)范圍廣,其中玻璃纖維的產(chǎn)量占據(jù)絕大部分,也占據(jù)全球超過一半的產(chǎn)量;中國的碳纖維產(chǎn)量也較高,近年來其生產(chǎn)技術(shù)、品質(zhì)及應(yīng)用都有很大的發(fā)展;玄武巖纖維、超高分子量聚乙烯纖維等產(chǎn)量均居世界首位,發(fā)展迅速。
北美洲的復(fù)合材料生產(chǎn)主要集中在加拿大和美國,起步較早,產(chǎn)量占全球26%,主要應(yīng)用于航空航天、交通運輸及工業(yè)建筑三大領(lǐng)域。在一些高端技術(shù)應(yīng)用方面,美國有著較大優(yōu)勢,如大型客機、軍機上碳纖復(fù)合材料的應(yīng)用。
歐洲的復(fù)合材料生產(chǎn)主要集中于玻璃纖維(114.1萬噸)和碳纖維(5.25萬噸)。歐洲各個國家各有特色:德國的技術(shù)水平和產(chǎn)量均為歐洲第一;意大利的技術(shù)更傾向于實用;俄羅斯的技術(shù)發(fā)展則十分不平衡……
中國復(fù)合材料產(chǎn)量居全球首位,并在不斷發(fā)展。而歐洲的復(fù)合材料市場是較為成熟的市場,技術(shù)水平較高,對我們未來的發(fā)展最有參考意義。下文是2020年歐洲玻璃纖維增強復(fù)合材料市場報告,從中我們可以得到一些有關(guān)未來復(fù)合材料市場發(fā)展趨勢的啟發(fā)。
2020年歐洲玻璃纖維增強復(fù)合材料市場報告
The Market for Glass Fibre
Reinforced Plastics (GRP) in 2020
作者:Dr. Elmar Witten, Volker Mathes (AVK)
大
綱
1. 前言
2. 市場情況的說明
3. 總體趨勢
4. 歐洲的GRP生產(chǎn)
5. 工藝/零件發(fā)展趨勢
6. 2020年各國GRP產(chǎn)量
7. 其他復(fù)合材料
8. 展望
01
前言
在新型冠狀病毒(以下簡稱新冠病毒)籠罩的下的歐洲GRP市場,在連續(xù)六年的增長之后,去年的產(chǎn)量首次停滯不前。2020年,歐洲GRP市場經(jīng)歷了自2008/2009年金融危機以來最低迷的時期,GRP產(chǎn)量下降了12.7%,只有大約996000噸產(chǎn)量。
這種大幅下降的主要原因是自2020年2月以來(全球)一直流行的新冠病毒/ SARS-CoV-2,尤其是在歐洲。幾乎所有的應(yīng)用領(lǐng)域都遭受了不同程度上的損失,而交通運輸領(lǐng)域更是經(jīng)濟受災(zāi)最嚴(yán)重的領(lǐng)域之一,其中汽車和航空部門遭受的打擊最為嚴(yán)重。
從區(qū)域來看,南歐國家和英國/愛爾蘭的跌幅最大。而德國和東歐國家受到的影響相對較小。
不論其他纖維材料市場的發(fā)展如何,從總量看,玻璃纖維增強復(fù)合材料(GRP)目前為止仍然占主導(dǎo)地位——玻璃纖維增強復(fù)合材料占復(fù)合材料總產(chǎn)量的90%以上。
如上所述,各個經(jīng)濟領(lǐng)域都受到了新冠疫情的影響。在春季,歐盟委員會預(yù)測整個歐盟的GDP將會大幅下降7.4%,歐元區(qū)的GDP會下降7.7%。之后,歐盟委員會又在夏季的預(yù)測中對這些數(shù)字進(jìn)一步調(diào)整。根據(jù)7月份進(jìn)行的最新調(diào)查,預(yù)計今年歐元區(qū)的經(jīng)濟將收縮8.7%,歐盟整體將收縮8.3%,來年經(jīng)濟形勢會有所回暖。
與金融危機期間的情況一樣,GRP產(chǎn)量的下降幅度會比整體經(jīng)濟的下降幅度更大。GRP產(chǎn)品的兩個主要用戶是交通和建筑行業(yè),其中的汽車(制造)領(lǐng)域最為特別,一直在飽受經(jīng)濟緊縮的嚴(yán)重影響。
新冠疫情以及與之相關(guān)的種種措施,包括最初的封城/國,被視為造成當(dāng)前經(jīng)濟低迷的主要原因,但不是唯一原因。去年,市場已經(jīng)受到了歐盟內(nèi)部和國際貿(mào)易中日益增加的政治不確定性的影響。
在2019年下半年,很多宏觀的經(jīng)濟事件,例如英國脫歐、貿(mào)易沖突、各國的貿(mào)易保護主義政策以及世界貿(mào)易增長的放緩,導(dǎo)致了復(fù)合材料市場發(fā)展的巨大不確定性和發(fā)展悲觀預(yù)期。因此,去年已經(jīng)出現(xiàn)了一些不良現(xiàn)象,包括:企業(yè)削減成本、公司重組、股市波動、投資減少以及總體經(jīng)濟環(huán)境不穩(wěn)定等。在新冠疫情爆發(fā)之前,汽車和商用車等核心市場的不確定前景和持續(xù)疲軟也是悲觀預(yù)測的原因。當(dāng)然,新冠疫情給市場帶來了突如其來的沖擊。然而,在考慮防疫抗疫和應(yīng)對未來時,不應(yīng)忽視疫情之前發(fā)生的結(jié)構(gòu)性變化。
02
市場情況的說明
為了確保本報告中的數(shù)據(jù)與前幾年的數(shù)據(jù)具有可比性,本報告認(rèn)為GRP材料包括所有熱固性玻璃纖維增強復(fù)合材料、在熱塑性復(fù)合材料市場中常見的熱塑性玻璃纖維氈增強復(fù)合材料(GMT)、熱塑性長纖維增強復(fù)合材料(LFT)和所有熱塑性連續(xù)纖維增強復(fù)合材料。
有關(guān)歐洲生產(chǎn)的熱塑性短玻璃纖維增強復(fù)合材料的數(shù)據(jù)僅供整體參考,因此另行說明。此外,本文通過匯總的形式展示天然纖維增強復(fù)合材料(NRP)的數(shù)據(jù)。本GRP市場報告包括了可以記錄和驗證其生產(chǎn)數(shù)據(jù)的所有相關(guān)歐洲國家。
03
總體趨勢
今年(2020年),歐洲GRP產(chǎn)量預(yù)計將下降12.7%,市場總量預(yù)計為99.6萬噸(見圖1)。可見,該市場正經(jīng)歷自2008/2009年經(jīng)濟危機以來最大的跌幅。
但是,與往年一樣,歐盟內(nèi)部的趨勢并不統(tǒng)一。盡管今年任何地區(qū)、任何工藝的產(chǎn)量都不會增長,但是區(qū)域之間存在著差異,尤其是不同工藝流程之間的差異。這些差異可歸因于加工原材料的高度差異性、制造工藝的靈活性以及應(yīng)用領(lǐng)域之間的巨大差異。
在2019年,應(yīng)用領(lǐng)域方面發(fā)生了一個根本性轉(zhuǎn)變:建筑/基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域的用量首次超過運輸領(lǐng)域,這種趨勢仍在繼續(xù)。上述情況表明,這兩個非常大的行業(yè)內(nèi)的波動會導(dǎo)致玻璃纖維增強復(fù)合材料行業(yè)的波動。
汽車行業(yè)中的某些領(lǐng)域與建筑行業(yè)相比,銷售的危機對需求的影響更直接,這直接反映在玻璃纖維增強復(fù)合材料行業(yè)的市場預(yù)測和趨勢中。
總體上,上述兩個主要領(lǐng)域?qū)RP產(chǎn)量的影響很大,這是GRP產(chǎn)量變化趨勢與國內(nèi)生產(chǎn)總值和工業(yè)總產(chǎn)值趨勢相近的原因之一(見圖3)。
雖然近年來大眾與媒體都將重點放在了大型的項目上,例如寶馬、空中客車公司的項目,但是復(fù)合材料市場仍然以大量的小型和微型企業(yè)為主。幾年前,據(jù)Eu CIA估算,在歐洲地區(qū),大約有10000家復(fù)合材料行業(yè)的公司,總共有約125000名員工。雖然分布在不同國家的生產(chǎn)商數(shù)量眾多,但10-20%公司占據(jù)著復(fù)材市場總產(chǎn)量的80-90%。
04
歐洲的GRP生產(chǎn)
2020年,歐洲玻璃纖維增強復(fù)合材料市場將萎縮12.7%,總量將達(dá)到99.6萬噸,結(jié)束了近年來的溫和增長。這一下降將影響所有地區(qū)和幾乎所有的應(yīng)用領(lǐng)域。從第5節(jié)開始,本文結(jié)合國家/地區(qū)和應(yīng)用/生產(chǎn)領(lǐng)域進(jìn)行詳細(xì)的分析。盡管近幾年歐洲的GRP的產(chǎn)量在增長,但落后于美洲(主要是美國/北美)和亞洲(特別是中國)的增長率。
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計,到2019年,全球復(fù)合材料行業(yè)的產(chǎn)量估計為1-1.2千萬噸。AVK暫時不能查詢到2020年的相關(guān)數(shù)據(jù)。但考慮到新冠疫情的影響,按照纖維增強復(fù)合材料的生產(chǎn)與全球經(jīng)濟增長之間存在緊密聯(lián)系,經(jīng)合組織對GDP的預(yù)測可以作為參考的重點(見圖4)。在分析中,經(jīng)合組織區(qū)分了所謂的單擊情景(不考慮第二次的新冠疫情影響)和雙擊情景(在2020年底之前發(fā)生了第二次感染疫情)。在這兩種情況下,歐盟受影響的程度將大大超過世界平均受影響的程度,預(yù)計歐元區(qū)產(chǎn)量將下降9.1%或11.5%。根據(jù)這項評估,南歐國家將受到更大的經(jīng)濟衰退的打擊,預(yù)計美國(-7.3%和-8.5%)的跌幅不會那么大,而中國似乎更好地渡過了危機(-2.6%和-3.8%)。
盡管各個國家/地區(qū)存在差異,但這些估計值支持以下可能:歐洲將在這一年中繼續(xù)失去其在全球復(fù)合材料市場中的份額,而整個全球市場也將下降不超過10個百分點。
這種已經(jīng)持續(xù)了好幾年的緩慢增長與當(dāng)前新冠疫情無關(guān),是制造工藝和方法的改變以及將利潤率較低的商品外包導(dǎo)致的。與歐洲相比,世界其他地區(qū)的一些特定應(yīng)用和行業(yè)發(fā)展更為迅猛,而其他領(lǐng)域的發(fā)展正在放緩。盡管這些領(lǐng)域進(jìn)行了一些重大的企業(yè)重組,但歐洲GRP行業(yè)仍然具有很高的國際依存度,并且以大量的小微企業(yè)為主,而大型公司一般是供應(yīng)商或原材料加工企業(yè)??傮w而言,當(dāng)前降低成本和公司重組的趨勢對復(fù)合材料行業(yè)的影響仍有待觀察。
05
工藝/零件發(fā)展趨勢
表1列出了近年來玻璃纖維增強復(fù)合材料生產(chǎn)中必不可少的工藝/零件的產(chǎn)量走勢。各個部分的名稱并不一定是絕對嚴(yán)格正確的,但是本報告將繼續(xù)使用它們來使讀者盡可能有效地比較這些值。除此之外,還有許多其他生產(chǎn)過程/技術(shù),基本上可以歸類為上述領(lǐng)域之一。
就體量而言,SMC / BMC仍然占據(jù)著大部分市場。其次是所謂的“開放式工藝(open processes)”,該部分通常非常強調(diào)手工技能和工藝。就產(chǎn)量而言,上述其他部分(的產(chǎn)量)處于相似的水平。但是,這些絕對數(shù)字在某種程度上掩蓋了圖5中顯示的長期趨勢。
圖5表明,盡管當(dāng)前市場環(huán)境異常,但趨勢已趨于穩(wěn)定。最重要的是,在過去的20年中,開放式工藝失去了很多市場份額?,F(xiàn)在SMC / BMC已占據(jù)GRP加工領(lǐng)域中大部分市場,但其市場份額幾乎保持不變,而熱塑性復(fù)合材料加工領(lǐng)域的增長高于平均水平。盡管當(dāng)前該領(lǐng)域的銷售危機非常明顯,但從中期來看,該領(lǐng)域?qū)⒈S凶畲蟮脑鲩L機會。但是,值得注意的是,在長纖維和連續(xù)纖維增強材料領(lǐng)域中,熱固性系統(tǒng)占據(jù)了迄今為止最大的市場份額,并且這一領(lǐng)域還在源源不斷地創(chuàng)新和發(fā)展。
以下部分是對本報告中各種類型GRP的單獨分析。
# 5.1 SMC/BMC
SMC(片狀模復(fù)合材料)和BMC(團狀模復(fù)合材料)組件約占總產(chǎn)量的四分之一,并且占據(jù)GRP行業(yè)最大的市場份額。半成品/模制材料是通過壓縮成型或注射成型來加工的。
SMC / BMC主要用于大規(guī)模批量生產(chǎn)。多年來,這兩種材料已在電氣/電子和運輸領(lǐng)域廣泛使用,典型的應(yīng)用包括前燈系統(tǒng)、燈罩、控制柜以及商用車、汽車和當(dāng)?shù)毓步煌ňW(wǎng)絡(luò)中車輛的外殼和外部組件。
今年,SMC / BMC行業(yè)將萎縮15%,至244000噸。因此,與熱塑性復(fù)合材料系統(tǒng)類似,這部分市場受到當(dāng)前危機的影響最為嚴(yán)重,原因之一是它與汽車行業(yè)的關(guān)系密切。盡管目前該部分正顯示出改善的跡象,但這無法彌補年初的巨額虧損。
SMC是這兩個市場份額中規(guī)模更大的一個,市場總量為174000噸,BMC總產(chǎn)量為70000噸。BMC市場的產(chǎn)量下降了14.6%,受危機影響的程度略低于SMC。
受疫情影響,盡管今年SMC / BMC(的市場份額)急劇收縮,但是它們?nèi)匀皇窃撔袠I(yè)極有希望的部分。去年觀察到的對半成品和這些加工技術(shù)的強烈興趣仍在持續(xù)。由德國復(fù)合材料行業(yè)協(xié)會(www.composites-germany.org)開展的常規(guī)復(fù)合材料指數(shù)調(diào)查顯示,人們對SMC / BMC的期望在下半年有所改善。該調(diào)查要求復(fù)合材料公司對市場趨勢進(jìn)行定性評估。除了熱塑性復(fù)合材料加工方法外,SMC / BMC技術(shù)目前也有望為市場提供巨大動力(見圖6)。
SMC / BMC行業(yè)繼續(xù)致力于各種創(chuàng)新產(chǎn)品和產(chǎn)品增強功能,其中最重要的是高性能SMC(碳纖維增強SMC)、連續(xù)纖維增強SMC和天然纖維增強SMC。
一方面,這些材料旨在提高相應(yīng)組件的耐久性;另一方面,它們尋求為該技術(shù)開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域——尤其是在高應(yīng)力或結(jié)構(gòu)組件領(lǐng)域?,F(xiàn)在,第一批標(biāo)桿項目已在多個方面得到展示,現(xiàn)在是時候讓這些材料/材料系統(tǒng)在批量生產(chǎn)過程中證明其價值了。從長遠(yuǎn)來看,相關(guān)的應(yīng)用是否會被廣泛采用還有待觀察。
# 5.2 開放式工藝
“開放式工藝”(手糊和噴涂)總產(chǎn)量為209000噸,其市場份額排在歐洲GRP市場的第二位。但是,如圖7所示,它在整個市場中的份額已從37%(1999年)下降到21%(今年)。
由此可見,過去20年來,開放式工藝一直是歐洲下降最快的部分。對于2020年,其市場萎縮百分比為11.8,比整個市場的萎縮要少一些。
噴涂(-10.2%)和手糊(-12.9%)都有著這樣的下降趨勢。盡管與其他部分相比,今年其下降幅度相對較小,但從長遠(yuǎn)來看,這些生產(chǎn)工藝的市場份額將進(jìn)一步下降。
其產(chǎn)量下降幅度較小的一種解釋是游泳池建設(shè)的擴增。由于居家隔離和相關(guān)旅行的限制,泳池建設(shè)的增長勢頭迅猛。今年,私人家庭投資改善住房的意愿非常高。
總體而言,盡管預(yù)計未來幾年其市場份額會進(jìn)一步下降,但開放式工藝仍將繼續(xù)對GRP產(chǎn)量做出重要貢獻(xiàn)。的確,由于它們的投資成本較低,它們通常是預(yù)定、定制或小批量產(chǎn)品中的首要選擇。雖然噴涂和手糊工藝是處理GRP的原始技術(shù),但其在大型、高度復(fù)雜的組件或產(chǎn)品的生產(chǎn)中表現(xiàn)仍舊非常出色。
在歐洲,由于長時間且日益嚴(yán)格的處理技術(shù)的相關(guān)法規(guī),尤其是對不飽和聚酯/苯乙烯的法規(guī),以及對其他原材料限值的更改等,其生產(chǎn)變得越來越昂貴且困難。
除了這些更嚴(yán)格法規(guī)的要求(有時要求對生產(chǎn)設(shè)施進(jìn)行昂貴的翻新/修改)之外,行業(yè)(相關(guān)企業(yè))還說,找到合適且訓(xùn)練有素的員工變得越來越困難,這是制造商面臨的另一挑戰(zhàn)。
如今,用封閉的生產(chǎn)方法(特別是通過RTM技術(shù))替代開放式工藝的趨勢已經(jīng)存在,并且可能還將繼續(xù)下去。
# 5.3 RTM
在此報告中,RTM(樹脂傳遞模塑)包括將樹脂注入封閉型腔中的所有步驟,包括各種注射方法(HP-RTM,P-RTM,RTM-Light等)以及注射過程。
近年來,各種各樣的RTM流程已得到發(fā)展。所有的方法均使用干纖維/纖維半成品,一旦模具已經(jīng)襯有增強材料(纖維產(chǎn)品或芯材),就將其密封,并且在壓力或真空下將樹脂注入到封閉的空腔中,樹脂在纖維或任何其他產(chǎn)品/半成品周圍流動。
在其經(jīng)歷一段時間的出色表現(xiàn)和增長后,RTM的市場份額已經(jīng)停滯了四年不增不減,約為13%。因此,在某種程度上其增長的趨勢正在減弱。今年,其市場份額下降了11.5%,為13.1萬噸。
該技術(shù)被廣泛用于生產(chǎn)過程中,并涵蓋了體積從小到大的各種工藝變體。它可以用于制造小型組件和大型產(chǎn)品。另外,它適用于制造多種光纖和基體材料,通常,它也用于瓶坯的制作。
因此,它被廣泛應(yīng)用于從車輛制造到風(fēng)力渦輪機、造船、體育、休閑以及航空航天在內(nèi)的各個領(lǐng)域。
RTM工藝的細(xì)節(jié)使其非常適合制造高應(yīng)力部件。在2010年代初,許多人認(rèn)為RTM技術(shù)是大規(guī)模汽車生產(chǎn)的首選制作方法,而現(xiàn)如今,研究卻集中在其他制作方法上。特別是熱塑性工藝似乎已在大規(guī)模生產(chǎn)中被更廣泛地采用,這解釋了RTM增長動力下降的現(xiàn)象。
# 5.4 連續(xù)制作工藝
2020年,使用連續(xù)制作工藝(拉擠成型和平板生產(chǎn))生產(chǎn)的GRP組件下降了10%。雖然下降幅度很大,但其受危機影響的程度最小。拉擠成型工藝的整體生產(chǎn)水平下降了10.7%,平板生產(chǎn)工藝的整體生產(chǎn)水平下降了9.6%,預(yù)計2020年的總產(chǎn)量為135000噸。
與拉擠成型(產(chǎn)量為50000噸)相比,平板生產(chǎn)工藝的產(chǎn)量為85000噸,其市場份額要大得多。
平板已在車輛中使用多年,主要用于卡車側(cè)面板、大篷車的頂棚或商用車的改裝,還有用于外墻建造的產(chǎn)品。像泳池建設(shè)一樣,大篷車行業(yè)在一定程度上也從當(dāng)前蕭條的市場環(huán)境中獲利了,而主要原因則是其向美國出口。
拉擠成型用于生產(chǎn)連續(xù)型材。像SMC / BMC技術(shù)和熱塑性工藝一樣,由于工藝規(guī)范,拉擠成型通常被認(rèn)為具有非常廣闊的前景。前面提到的德國復(fù)合材料行業(yè)協(xié)會的調(diào)查結(jié)果也證實了這一點。
在拉擠成型行業(yè)中,建筑和基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)可能是其未來的主要市場。這些領(lǐng)域的產(chǎn)品有:橋梁和建筑物的加固系統(tǒng)、窗戶、樓梯和梯子型材,以及天線系統(tǒng)(關(guān)鍵詞:5G網(wǎng)絡(luò))等。在上述產(chǎn)品中,除了輕質(zhì)性,材料的其他性能也起著關(guān)鍵作用。比如,它們不阻礙無線電波的傳輸、耐腐蝕、幾乎不需要維護、允許特定荷載的設(shè)計并且是電絕緣體和熱絕緣體。
但是,在許多情況下,必要的通用工業(yè)許可和規(guī)范/標(biāo)準(zhǔn)仍未商定出臺。由于缺乏“安全性”,許多建筑師和決策者不愿采用這些材料。此外,與其他建筑材料相比,許多決策者對GRP的優(yōu)勢的了解仍然少之又少。
# 5.5 管道和儲罐
今年,使用離心鑄造或細(xì)絲纏繞工藝制造的玻璃增強復(fù)合材料管道和儲罐的市場份額也大幅下降了11%。2020年該部分的總產(chǎn)量預(yù)計為130000噸,其中細(xì)絲纏繞工藝為70000噸,離心鑄造工藝為60000噸。與離心鑄造工藝(-11.8%)相比,細(xì)絲纏繞工藝(-10.3%)的下降程度略小。
玻璃纖維增強復(fù)合材料管道和儲罐主要用于工廠建設(shè)、公共/私人管道,以及石油/天然氣和化工行業(yè)。
目前,這一部分市場主要由相對較少的大型生產(chǎn)商掌控,至少對于GRP行業(yè)而言,這些生產(chǎn)商的生產(chǎn)能力相對較高。
GRP管道/儲罐和工廠建設(shè)是GRP材料優(yōu)勢得以充分發(fā)揮的典型領(lǐng)域,例如對腐蝕性介質(zhì)(如鹽等)具有出色的防腐能力。
使用GRP通??梢燥@著減少維護(次數(shù))并延長使用壽命。此外,它還可用于特定負(fù)載的設(shè)計,因此在許多應(yīng)用領(lǐng)域均具有巨大優(yōu)勢。
除了標(biāo)準(zhǔn)提出的要求外,推廣GRP產(chǎn)品的主要障礙是運營商和決策者不了解這些材料及其特性。
在管道行業(yè),特別是在儲罐和工廠建設(shè)領(lǐng)領(lǐng)域,GRP產(chǎn)量仍具有強勁的增長潛力。可以通過進(jìn)一步提高人們對GRP的普遍認(rèn)識來挖掘這一潛力。目前大量研究還在進(jìn)行,特別是在細(xì)絲纏繞工藝領(lǐng)域。例如,目前細(xì)絲纏繞工藝生產(chǎn)的氫氣罐(借助于碳纖維)可以承受幾百巴(1巴=100 000帕斯卡)的壓力,同時質(zhì)量非常輕。這里出現(xiàn)了非常有趣的可能性,例如在汽車領(lǐng)域的未來應(yīng)用中,GRP仍未占據(jù)重要的市場份額。
# 5.6 GMT/LFT
本GRP市場報告中僅調(diào)查了玻璃纖維氈增強熱塑性復(fù)合材料(GMT)、長纖維增強熱塑性復(fù)合材料(LFT)和連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料。GMT材料的特性、應(yīng)用以及(部分)加工方法會受到與長纖維和連續(xù)纖維增強熱固性材料相同的許多問題的影響。因此,將這兩個領(lǐng)域同時考慮仍舊是合理的。短玻璃纖維增強材料(纖維長度小于2 mm)與本報告中考慮的材料在材料性能和(特定荷載的)校準(zhǔn)上存在顯著差異。因此,本GRP市場調(diào)查中不包含短玻璃纖維增強材料。
今年,GMT和LFT市場的跌幅為15.4%,大于平均水平,市場份額已降至132000噸。多年來,它在整個市場中的份額首次下降至13.3%(見圖8)。
該圖表顯示了其產(chǎn)量的急劇下降,這可以通過該部分與汽車行業(yè)的緊密聯(lián)系來解釋。與SMC / BMC部分一樣,尤其是在今年上半年,汽車行業(yè)的積極趨勢不足以彌補嚴(yán)重的萎縮。
LFTs占有熱塑性材料中大部分的份額,圖9顯示出了各個生產(chǎn)部分的估計份額。可以清楚地看出,與GMT相比,LFT的市場份額近年來已顯著增加。
然而,多年來,連續(xù)纖維增強體系已成為關(guān)注的焦點。這些主要是預(yù)固結(jié)的半成品,例如GRP布(tapes)或扁平的半成品(organosheets)。在這一領(lǐng)域,重點主要在處理方法的交融上,例如:將它們與注塑成型相結(jié)合。首批重大項目已經(jīng)在市場上立足,例如,當(dāng)前的Ford Focus中大型汽車的門模塊正在使用有機片作為部分增強材料,其產(chǎn)量約為每年200萬個。
汽車行業(yè)的項目以及在電子和體育領(lǐng)域的應(yīng)用通常是熱塑性材料的增長動力。這些產(chǎn)品可以應(yīng)用的地方包括車身底部保護(底盤)、保險杠、儀表板和座椅框架等。
該部分市場為未來提供了巨大的增長潛力。有機片材和LFT領(lǐng)域的新發(fā)展,以及上述用連續(xù)纖維增強的半成品注入無增強材料的混合產(chǎn)物,為許多振奮人心的應(yīng)用鋪平了道路。除了材料固有的卓越性能外,關(guān)鍵的推動力還包括能夠以高效生產(chǎn)能力、材料的可回收性以及將最新產(chǎn)品集成到現(xiàn)有系統(tǒng)中的絕佳機會。
06
2020年各國GRP產(chǎn)量
如“1前言”所述,本報告中發(fā)現(xiàn)歐洲各個國家的市場趨勢差異很大。盡管總市場同比下降12.7%至99.6萬噸,但所考慮的國家的增長率范圍為-8%至-17.4%。表2詳細(xì)顯示了每個國家/地區(qū)的市場趨勢。
在2020年,這些國家/地區(qū)中沒有一個出現(xiàn)增長。在英國/愛爾蘭,市場萎縮了17.4%;在西班牙/葡萄牙,市場萎縮了16.1%。與金融危機期間的情況一樣,德國的工業(yè)目前似乎應(yīng)對困境的能力更強——德國的市場僅萎縮了8.0%,比平均水平要好得多。東歐國家也以類似的“成功”站穩(wěn)了腳跟,市場僅萎縮了8.8%。這里再次說明,(新冠疫情)危機似乎給南歐國家?guī)砹吮戎袣W和東歐更為嚴(yán)重的打擊。
趨勢線的差異也導(dǎo)致整個歐洲的市場份額發(fā)生重大變化。德國和東歐國家的市場份額正在快速增長,而其他主要國家/地區(qū)基本上都在失去市場份額。
上圖所提供的數(shù)據(jù)說明了各個國家和地區(qū)(市場份額)的不同走勢。因此,泛歐洲的觀點只能粗略地指出市場份額變化的基本趨勢。具體的發(fā)展通常會因各國的特定核心市場和主要應(yīng)用的不同而有很大的差異。例如,在一些南歐國家外墻和前門是重要的應(yīng)用領(lǐng)域;但是在德國,它們幾乎沒有發(fā)揮任何作用。在土耳其,管道和儲罐系統(tǒng)多年來一直占據(jù)著市場的主導(dǎo)地位,占有近50%的份額。相比之下,它們在德國的作用相對較小,而德國的汽車和電子/電氣行業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。在挪威和瑞典,最重要的應(yīng)用是在石油和天然氣工業(yè)中。
多年來,該報告一直在介紹土耳其復(fù)合材料市場的數(shù)據(jù)。由于缺乏長期比較的信息,因此這些數(shù)據(jù)仍單獨顯示。土耳其貿(mào)易協(xié)會報告稱,到2020年,產(chǎn)量將比上年下降10%,總產(chǎn)量為225000噸。一半左右的產(chǎn)量被用于建筑業(yè)以及管道和儲罐制造中。汽車和運輸業(yè)占30%,風(fēng)能是第三大應(yīng)用領(lǐng)域,占12%。
07
其他復(fù)合材料
# 7.1 短玻璃纖維增強熱塑性復(fù)合材料
如上所述,短玻璃纖維增強材料與長或連續(xù)纖維增強材料的性能之間存在明顯差異。但是,這些重要的材料仍然屬于復(fù)合材料——尤其是因為它們是用纖維增強的復(fù)合材料。其玻璃纖維的長度通常小于2 mm,但是,它們會使材料比原先更堅固。最重要的是,它們對材料的彈性模量和剛性具有積極的影響。隨著纖維長度的增加,復(fù)合材料的剛度和抗沖擊強度也逐漸增加。
在歐洲的熱塑性復(fù)合材料市場中,熱塑性短玻璃纖維增強材料的市場份額連續(xù)兩年保持下降態(tài)勢。盡管2018年的產(chǎn)量為154.4萬噸,但2019年下降了10%,至139萬噸。今年,其15%的下降幅度甚至比此報告所提到的其余GRP市場的下降幅度更為顯著。預(yù)計到2020年,熱塑性短玻璃纖維增強材料的產(chǎn)量將下降至119萬噸。(資料來源:AMAC)
盡管經(jīng)歷了這兩個艱難的時期,但不應(yīng)忘記在同一時期,熱塑性短玻璃纖維增強材料的市場仍明顯大于本文考慮的GRP市場。
在這個市場上,占主導(dǎo)地位的材料是聚酰胺(PA),占該行業(yè)所用基體材料的60%以上。第二大類是聚丙烯(PP),這兩種基體材料一共占了85%以上的市場,其占比分布與之前LFT占比分布的圖片有所不同——LFT超過90%的材料是PP。
其應(yīng)用主要在汽車領(lǐng)域,也在電氣/電子領(lǐng)域和消費品中有一定應(yīng)用。此部分市場與汽車行業(yè)的緊密聯(lián)系可以解釋這種下降趨勢,而新冠病毒也是當(dāng)前局勢不穩(wěn)定的關(guān)鍵原因。盡管如此,汽車行業(yè)的結(jié)構(gòu)性變化也不容忽視。甚至在疫情爆發(fā)之前,新驅(qū)動技術(shù)(關(guān)鍵詞:電動汽車)的采用就導(dǎo)致了一些材料的更替,但仍必須根據(jù)具體情況考慮更替的詳細(xì)信息、是否或在何種程度上替代個別材料。決定更換材料的根本原因通常是非常復(fù)雜的,無法一概而論。
# 7.2 天然纖維增強復(fù)合材料
除了之前已經(jīng)提到過的GRP和CRP,就產(chǎn)量而言,天然纖維增強復(fù)合材料(NRP)是第三種非常重要的材料。
AVK在復(fù)合材料領(lǐng)域的調(diào)查顯示:盡管也存在熱固性材料,但熱塑性復(fù)合材料依舊是該市場上最重要的材料。遺憾的是,此處沒有精確的最新數(shù)據(jù)予以參考。這里假設(shè)在歐洲,這些材料的市場至少為90 000噸。上一次對2012年產(chǎn)量的調(diào)查顯示,NRP的產(chǎn)量為92 000噸(來源:nova-Institut GmbH)。
這些材料的最大應(yīng)用領(lǐng)域是汽車領(lǐng)域,其次是消費品行業(yè)。使用的纖維主要是亞麻、大麻、黃麻和洋麻,主要的制造工藝是模制/壓制,也可以使用注射和擠出工藝。主要加工商是德國、法國和幾個東歐國家(波蘭、捷克共和國和斯洛文尼亞)。
天然纖維增強復(fù)合材料由于其特殊的材料性能(重量輕、成本低、隔音、機械性能好)而被廣泛使用。它們也可以減少產(chǎn)品對環(huán)境的影響,該領(lǐng)域在未來的市場開發(fā)中充滿機遇。
08
展望
去年,有關(guān)經(jīng)濟形勢的和政治領(lǐng)域的普遍不確定性是整個行業(yè)尤其是復(fù)合材料市場不穩(wěn)定的主要因素。雖然其規(guī)模相對較小,但復(fù)合材料市場仍具有緊密的國際聯(lián)系。最引人注目的例子之一是英國脫歐,已經(jīng)在2019年引起了許多工業(yè)部門的極大關(guān)注。不確定性的加劇、國家貿(mào)易保護主義的抬頭以及個別國家的民族愿望大大削弱并阻礙了歐洲的內(nèi)部貿(mào)易。中美以及其他國家之間的貿(mào)易爭端也對全球貿(mào)易產(chǎn)生負(fù)面影響。去年(我們)已經(jīng)明顯感覺到(投資者)謹(jǐn)慎的態(tài)度和投資意愿的降低。
從2020年1月27日起,新冠病毒開始從亞洲傳播到歐洲以及世界其他地區(qū)。2020年3月11日,世界衛(wèi)生組織將這種疾病列為流行病。在歐洲實行封城(lockdown)后,德國對人口、工業(yè)和經(jīng)濟提出嚴(yán)格的限制。自2008/2009年金融危機以來,新冠疫情的影響最為嚴(yán)重。
目前,所有國家政府以及歐盟都在努力減輕疫情爆發(fā)所產(chǎn)生的影響,或通過各種援助方案來緩解疫情的影響。例如,歐盟將一半以上長期預(yù)算的資金(總計約1.8萬億歐元)用于前瞻性政策措施和促進(jìn)可持續(xù)、穩(wěn)定的經(jīng)濟復(fù)蘇。5月底,德國政府通過了歷史上最大的一攬子援助計劃,預(yù)算刺激金額為3533億歐元,擔(dān)??傤~為8197億歐元。為此,聯(lián)邦政府將提供約1560億歐元的新貸款。西班牙和意大利等其他國家也正在為其國內(nèi)經(jīng)濟提供價值數(shù)十億美元的一攬子援助計劃。
在編寫本報告期間,歐洲的病例數(shù)量一直在增加,有的時候還會急劇增加。社會上有很多對第二次疫情大流行的討論。人們的不確定性和對經(jīng)濟可能再次急劇下滑的擔(dān)憂正在增加。按照現(xiàn)在的形勢,官方立場是不惜一切代價防止再一次的全面封城(lockdown)。
疫情大流行當(dāng)然可以被視為觸發(fā)當(dāng)前經(jīng)濟衰退的決定性事件。然而,如上所述,不應(yīng)忘記它打擊了已經(jīng)不確定的經(jīng)濟環(huán)境并增強了其影響。
對復(fù)合材料行業(yè)經(jīng)濟影響中最重要的領(lǐng)域是運輸行業(yè),其核心是汽車、公共交通、商用車和航空航天以及建筑和基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)。這兩個主要領(lǐng)域加起來幾乎占了全部應(yīng)用的70%。除了受疫情影響最嚴(yán)重的行業(yè)(例如旅館/游客住宿)外,運輸行業(yè)也受到特別嚴(yán)重的影響。德國ifo經(jīng)濟研究所發(fā)表了其對汽車行業(yè)狀況的評估報告:“新冠病毒危機對汽車行業(yè)造成了重大打擊。近年來,由于持續(xù)的柴油危機、新提出的WLTP排放測試標(biāo)準(zhǔn)所帶來的種種問題、出口市場的削弱等,該行業(yè)已遭受攻擊。自2018年中期以來,價格調(diào)整后的銷售額與上年同期相比的季度變化率一直為-5%至-10%。在四到五月份,它們降到了歷史最低點?!睋?jù)ifo稱,在上述時間段內(nèi),汽車行業(yè)的實際銷售額下降了近70%。正如疫情爆發(fā)造成的下降一樣令人震驚,其潛在趨勢不可忽視:“全球市場的發(fā)展在很大程度上決定了德國汽車行業(yè)的銷售業(yè)績。例如,由于英國脫歐爭論、中美或歐盟之間的貿(mào)易沖突以及中國的需求下降等,自2018年中期以來,(德國的)出口一直大幅下降。2020年1月底,新冠病毒致使中國的汽車工業(yè)癱瘓。(...)到2020年4月,人們對未來經(jīng)濟的預(yù)期下降到空前的低點,甚至低于2009年金融危機期間的水平。”雖然存在更多不確定性,但是(人們的)情緒仍在會變得更加樂觀。許多專家認(rèn)為,在今年或最近的一年中經(jīng)濟將出現(xiàn)重大復(fù)蘇。當(dāng)然,復(fù)蘇的基本前提是情況不會進(jìn)一步惡化,而且市場會回暖,尤其是中國和美國的市場。
但是,對于汽車行業(yè)而言,重要的是在疫情爆發(fā)之前已經(jīng)出現(xiàn)了向更環(huán)保的交通方式的轉(zhuǎn)變。對于復(fù)合材料而言,這將帶來巨大的機會,因為它將涉及重新考慮已有的建造原理。熟悉(傳統(tǒng))的設(shè)計理念可能要被迫給新的輕質(zhì)材料、承重結(jié)構(gòu)或全新的美學(xué)讓路。復(fù)合材料是能夠滿足所有這些需求的理想的解決方案。
復(fù)合材料應(yīng)用的另一個核心領(lǐng)域——航空業(yè),也受到了特別嚴(yán)重的打擊。今年8月20日,《法蘭克福匯報》(Frankfurter Allgemeine Zeitung)在標(biāo)題為“航空業(yè)可能不會在2024年之前復(fù)蘇”的文章中講到了航空航天業(yè)的未來發(fā)展前景。德國漢莎航空貨運負(fù)責(zé)人兼德國航空協(xié)會(BDL)的新任主席彼得·格伯(Peter Gerber)剛上任就表示很沮喪。他認(rèn)為,疫情危機將比2001年9月11日之后或金融危機期間的低迷時期更嚴(yán)重。的確,航空業(yè)可能要到2024年才能恢復(fù)到危機前的水平,其前提是從2021年起可以通過藥物或疫苗來抑制新冠病毒的傳播。
行業(yè)中越來越普遍的另一種現(xiàn)象似乎可能會增加出行限制所造成的損失:在居家隔離期間和疫情后,人們更傾向于家庭辦公和在線會議。大量案例表明,公司基本已經(jīng)投資了必要的基礎(chǔ)設(shè)施并使用。根據(jù)德國政府的說法:“ 在2018年,只有5.3%的德國員工表示在工作日期間,至少在家工作半天。然而,2020年4月,有23%的員工表示主要在家辦公?!庇雄E象表明,員工正在重新考慮其工作策略,這可能對行程活動等產(chǎn)生重大影響。聯(lián)邦人口研究所主管Norbert F. Schneider教授認(rèn)為,疫情讓我們重新學(xué)習(xí)未來的工作安排(可以做出哪些改變):“合理的假設(shè)是,居家隔離將在很長一段時間內(nèi)影響人們在辦公室和家里的時間分配。
直到幾個月前,航空航天都被看成一個關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域,是未來最光明的前景之一。然而,由于疫情的影響,至少從中期來看,航空業(yè)很難恢復(fù)到以前的水平。
目前,復(fù)合材料最大的應(yīng)用領(lǐng)域是建筑和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。與運輸領(lǐng)域相比,上述領(lǐng)域受危機的影響要小得多,并且似乎能夠更快地恢復(fù)。
ifo研究所也認(rèn)為,該行業(yè)的損失很小,并且具有良好的潛力:“由于增值占比很大且迄今為止業(yè)務(wù)損失也相當(dāng)小,因此在新冠疫情危機期間,建筑業(yè)在穩(wěn)定經(jīng)濟發(fā)展方面可以發(fā)揮重要作用。當(dāng)然,建筑行業(yè)也同樣飽受新冠疫情帶來的許多負(fù)面影響。但是,該行業(yè)幾年來有著強勁的銷售增長和相當(dāng)大的提價空間。因此,到2020年初,許多公司的財務(wù)狀況令人滿意,在某些情況下還十分不錯。此外,聯(lián)邦政府和市政當(dāng)局對公共交通基礎(chǔ)設(shè)施的大量投資資金也為土木工程領(lǐng)域發(fā)展賦能。盡管從中期來看,一些地區(qū)的市場發(fā)展較為緩和,但年初的開局情況的確十分出色?!?/p>
因此,有跡象表明,建筑業(yè)以及眾多復(fù)合材料應(yīng)用在短期內(nèi)受到的影響較小。德國經(jīng)濟研究所所長Michael Hüther說:“在此情況下,一些行業(yè)將以不同的速度崛起(...)。例如,商業(yè)街的零售業(yè)在面對在線購物時,已經(jīng)存在結(jié)構(gòu)性問題。旅館和飯店將很快正常營業(yè),尤其是因為現(xiàn)在有越來越多的人在德國度假。建筑業(yè)很可能不會受到特別大的打擊?!保a充說:“對我而言,汽車行業(yè)似乎處于特別困難的境地。因為在任何情況下,轉(zhuǎn)換驅(qū)動系統(tǒng)都會對該行業(yè)提出的巨大挑戰(zhàn)。”
復(fù)合材料行業(yè)的未來發(fā)展趨勢取決于未來幾個月至幾年的整體經(jīng)濟趨勢。除此之外,利用市場存在的機會并積極地提出材料的替代方案也十分重要。
復(fù)合建筑材料在某些子行業(yè)中已經(jīng)得以應(yīng)用,但應(yīng)用程度與其出色的性能不成正比。復(fù)合材料行業(yè)必須團結(jié)起來,不斷說服客戶并突出這些材料的優(yōu)勢。
標(biāo)準(zhǔn)化委員會也需要付出更大的努力。在許多情況下,缺乏相關(guān)規(guī)范仍然會阻礙其他領(lǐng)域采用這些材料。
結(jié)構(gòu)性變化,例如汽車行業(yè)發(fā)生的變化,總是給已有的供應(yīng)鏈帶來負(fù)擔(dān)。但是,復(fù)合材料具有獨特的材料特性,可用于與內(nèi)燃機相關(guān)的技術(shù)以外的其他應(yīng)用中。電動汽車并不意味著輕量化制造的終結(jié),只是看起來會有所不同。
當(dāng)前,經(jīng)濟正處于新冠疫情肆虐的陰影之下。這是一個巨大的危機,幾乎影響到所有行業(yè)。當(dāng)然,它也展示出了新的可能性和機遇。在這里,復(fù)合材料(領(lǐng)域)所提供的解決方案與材料本身一樣多樣化。
翻譯|趙嘉成 丁國楨 唐俊甜
排版|丁國楨
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