德國增強塑料協會(AVK)網站發表了一年一度的歐洲玻璃纖維增強塑料 (以下簡稱“玻璃鋼”)市場報告,作者是 AVK 的 Elmar Witten 和 Volker Mathes。現根據報告的主要內容譯介如下。
經過6年的連續增長,去年歐洲玻璃鋼產量首次出現停滯。2020年,歐洲玻璃鋼市場經歷了自2008/2009年經濟和金融危機以來最嚴重的衰退,產量下降了12.7%,降至99.6萬 t(不包括短纖維增強熱塑性塑料)。
這種大規模下降的主要原因是新冠病毒疫情,疫情自2020年2月以來一直在持續。最初,運輸行業是受損最嚴重的領域,汽車和航空部門受損尤甚。與此同時,幾乎所有的應用領域都受到影響。與經濟和金融危機期間的情況一樣,玻璃鋼市場的下降幅度比整體經濟的下降幅度更大。
就地區而言,南歐國家和英國/愛爾蘭的跌幅最大。德國和東歐國家受到的影響較小,但其產量也在下降。
新冠疫情及其相關應對措施,必須被視為當前異常局勢的主要原因。然而,將它們視為市場環境疲軟的唯一原因是錯誤的。2019年,市場已經受到歐盟內部和國際貿易中出現的政治不確定性的影響。在2019年下半年,一些宏觀經濟事件,例如英國脫歐、貿易沖突、各國的保護主義政策和世界貿易減緩,導致了更大的不確定性,對復合材料市場未來發展的預期普遍下降。因此,削減成本和企業重組、股市不確定性增加、投資活動減少和整體經濟環境不穩定的趨勢在2019年已經很明顯。汽車和商用車等核心市場缺乏可視性和持續疲軟,也導致了早在疫情爆發之前就對市場的悲觀預測,而疫情對市場的沖擊力更是無法預料的。
玻璃鋼在產量上仍然是占主導地位的纖維復合材料,它占全部纖維增強塑料/復合材料產量的90%以上。
在應用方面,2019年應用領域的根本轉變已經顯而易見。建筑/基礎設施領域首次超過交通運輸領域。這一趨勢仍在持續,再次深刻表明這兩個巨大用途的波動也會導致玻璃鋼行業的波動。
可以說,這2個主要應用領域對玻璃鋼的宏觀經濟重要性很高,這是玻璃鋼產量趨向于跟隨國內生產總值和工業總產量趨勢線的原因之一。盡管近年來公眾和媒體關注的是單個大型項目,例如寶馬汽車或空客飛機的活動,但復合材料行業的特點仍然是含有大量以小微企業為主的企業。幾年前,歐洲復合材料工業協會估計,歐洲復合材料行業約有10000家公司,員工總數約為125000人。然而,在許多歐洲國家,盡管生產商數量如此之多,但80%~90%的產量出自僅占10%~20%數量的公司。
2020年歐洲玻璃鋼應用領域占比:
建筑/基礎設施:37%;
交通運輸:32%;
電工/電子:15%;
體育/娛樂:15%;
其他:1%。
即使在最近幾年,歐洲玻璃鋼產量的增長速度也慢于世界其他兩大經濟體——美洲和亞洲。盡管在絕對值上有所增長,但歐洲的產量增長率仍落后于北美洲(主要是美國/北美)和亞洲(特別是中國)。
根據數據來源,2019年全球復合材料行業的產量可假設為1000~1200萬 t。因為新冠疫情,AVK 尚無法獲得2020年的全球數據。然而,假設玻璃鋼產量與全球經濟增長之間存在密切聯系,OECD(經濟合作與發展組織)對國內生產總值的預測提供了一個重要的參考點。OEDP 在其分析中區分了所謂的單波疫情(避免了第二波疫情)和雙波疫情(2020年底之前發生了第二波疫情)的后果。在這兩種情況下,歐盟受經濟衰退的影響明顯大于整個世界。歐元區估計會出現9.1%或11.5%的衰退。根據這一評估,南歐國家將受到經濟衰退的更大打擊。
2020年各主要玻璃鋼模塑工藝/產品的估計產量如下:
SMC(片狀模塑料):17.4萬 t;
BMC(塊狀模塑料):7萬 t;
手糊法:12.1萬 t;
噴射法:8.8萬 t;
平板:8.5萬 t;
拉擠法:5萬 t;
纖維纏繞法:7萬 t;
離心澆鑄法:6萬 t;
GMT/LFT:13.2萬 t;
其他:1.5萬 t;
合計:99.6萬 t。
短纖維增強熱塑性塑料:119萬 t。
以下是對各模塑工藝/產品的分析。
SMC(片狀模塑料)和 BMC(塊狀模塑料)是半成品,采用壓塑或注塑工藝成型為最終制品。SMC/BMC 主要用于(大規模)系列生產用途。多年來,這兩種材料在電工/電子和運輸領域都有很好的應用。典型用途包括前照燈系統、燈殼、控制柜和機箱以及商用車、轎車和當地公共交通車輛的外部件。
盡管2020年由于特殊原因而大幅衰減,SMC/BMC 仍然是非常有前途的模塑技術。對半成品的強烈興趣仍在繼續。
德國復合材料行業協會定期進行的復合材料指數調查顯示,對 SMC/BMC 生產的預期在2020年下半年有所改善。調查要求復合材料公司對市場趨勢進行定性評估。除了熱塑性模塑方法外,SMC/BMC技術目前有望為市場提供重大推動力。
SMC/BMC 行業繼續致力于廣泛的產品創新和產品升級。其中最重要的是高性能 SMC(碳纖維增強 SMC)、連續纖維增強 SMC 和天然纖維增強 SMC。
總產量為20.9萬t的敞模成型法(手糊法和噴射法)仍然是歐洲玻璃鋼市場上僅次于 SMC/BMC 的第二大細分市場。然而,它在整個市場中的份額已經從1999年的37%下降到2020年的21%。因此,在過去20年中,敞模成型是歐洲下降最快的部分。
總的來說,盡管預計未來幾年會進一步下降,但敞模成型工藝將繼續對玻璃鋼產量作出重要貢獻。事實上,由于投資成本低,它們往往是被選用的方法,特別是在定制產品或小批量產品的制造中。噴射和手糊——玻璃鋼成型的原始技術——在生產大型、高度復雜的制品方面繼續表現良好。
在本報告中,RTM(樹脂傳遞模塑)包括將樹脂灌注/注射進入封閉模腔的所有工藝。近年來開發了多種 RTM 工藝。全部使用干纖維/纖維半成品。一旦模具內加入增強材料(纖維制品或芯材),則關閉/密封模具,并在壓力和/或真空條件下將樹脂引入封閉模腔。樹脂圍繞或穿過纖維和任何附加材料/半成品流動。
在經歷了一個階段的持續優異表現和不斷增加的市場份額之后,RTM 市場已經停滯了4年,市場份額在13%左右。2020年,RTM 市場下降了11.5%,產量為13.1萬 t。
這項技術被廣泛應用于各種生產工藝中,并容納多種工藝變量。它可以用來制造小制件和大制品。此外,它還適用于許多不同的纖維和基體。通常,它也可使用相應的預制體。因此,它的應用范圍很廣,從車輛制造到風力渦輪機、造船、體育/娛樂和航空航天。
RTM 工藝的特色使其非常適合制造高應力部件。在20世紀10年代初,RTM 技術被許多人認為是大規模汽車生產的首選工藝。然而,今天的研究已集中在其他工藝上。特別是熱塑性工藝似乎在大規模生產中得到了更廣泛的采用,這也解釋了 RTM勢頭下降的原因。
采用連續成型法(拉擠成型和平板生產)的玻璃鋼產量在2020年下降了10%。盡管大幅下降,但連續成型工藝受危機影響最小。拉擠成型的整體生產水平下降了10.7%,平板生產水平下降了9.6%。2020年的總產量約為13.5萬 t。平板產量為8.5萬 t,拉擠成型的產量為5萬 t。
平板已在車輛中使用多年,主要用于卡車側板、房車上部結構或商用車改裝。另一用途是建筑外墻板。與疫情期間增長的住宅泳池建造一樣,房車制造業也在一定程度上得益于目前不尋常的市場環境。看來,對美國的出口是這一市場表現好于其他市場的主要原因。
拉擠成型用于生產連續型材。與 SMC/BMC 技術和熱塑性工藝一樣,拉擠成型被認為具有非常廣闊的發展前景。復合材料指數調查證實了這一點。
在拉擠行業中,建筑和基礎設施可能被認為是未來的主要市場。這些領域的產品包括橋梁和建筑物的加固系統,窗戶、樓梯和梯子用的型材以及天線系統。在上述領域中,材料的其他特性與輕重量一起起著重要作用。例如,它們必須能夠透過無線電波,耐腐蝕,幾乎不需要維護,允許特定負載設計,并且是電和熱的絕緣體。
采用離心鑄造或纖維纏繞工藝制造的玻璃鋼管道和儲罐的市場份額在2020年也大幅下降了11%。2020年該領域的總產量估計達到13萬 t,其中纖維纏繞法產量為7萬 t,離心鑄造法產量為6萬 t。
玻璃鋼管和罐主要用于工廠建設和公共/私人管線以及由石油/天然氣和化工行業的客戶使用。
管道和儲罐,尤其在工廠建設領域仍有強勁的增長潛力,這可通過進一步提高對玻璃鋼的普遍認識來挖掘。大量的研究也在進行之中,特別是在纖維纏繞技術方面。例如,目前正在纏繞儲氫罐(用碳纖維助力),它可以承受幾百巴的壓力,同時質量非常輕。
2020年,GMT(玻纖氈增強熱塑性塑料)、LFT(長纖維增強熱塑性塑料)和連續纖維增強熱塑性塑料市場的跌幅為15.4%,超過平均水平。產量已降至13.2萬 t。多年來,它在整個市場中的份額首次下降到13.3%。
產量急劇下降的原因可被解釋為該市場與汽車行業的緊密聯系。與 SMC/BMC 市場一樣,汽車行業目前的積極趨勢不足以彌補嚴重的萎縮,尤其是上半年。
近年來,LFT 的市場份額與 GMT 相比有了顯著的增長。LFT 所用的基體材料90%以上是聚丙烯。
然而,幾年來,連續纖維增強熱塑性塑料已成為人們關注的焦點。它們主要是預固結半成品,如預浸帶或扁平半成品(“有機片材”)。在這一領域,研究重點主要是模塑方法的混搭,例如將這些半成品與注射成型相結合。第一批重大項目已使得它們在市場上站穩腳跟。例如,目前福特福克斯汽車的一種車門組件正在為大規模的汽車系列實行量產,它們使用有機片材作為部分增強材料。年產量約為200萬件。
汽車行業的項目以及在電子和體育行業的應用,通常是熱塑性材料的增長動力。這些產品目前的典型應用包括車底護板、保險杠、儀表盤或座椅結構。
這一領域為未來提供了巨大的增長潛力。有機片材和 LFT 的發展和提升,以及上述由連續纖維增強半成品加上用非增強材料進行后注射組成的混搭解決方案(復合模塑),正在為很多令人興奮的用途鋪平道路。除了材料的一般優異性能外,這些熱塑性解決方案的亮點是能夠以非常短的周期時間進行大量生產的能力、材料的可回收性以及將后期產品集成到現有系統中的極好機會。
短玻璃纖維增強塑料和長纖維或連續纖維增強塑料的性能之間存在一些明顯的差異。然而,它們仍然是重要的復合材料。它們所含的玻璃纖維長度通常小于2 mm。但是,用它們增強的材料比未增強的材料強度高得多。最重要的是,它們對材料的彈性模量和剛度有積極的影響。隨著纖維長度的增加,復合材料的剛度和沖擊強度也隨之增加。
歐洲短玻璃纖維增強熱塑性塑料市場連續第二年下滑。2018年的產量為154.4萬 t,2019年的產量為139萬 t,下降了約10%。2020年,降幅達15%,甚至比本報告中述及的其他玻璃鋼市場更為明顯。估計2020年產量為119萬 t(來源:AMAC)。
盡管這兩年很困難,但不應忘記,短玻璃纖維增強熱塑性塑料的市場仍然遠遠大于同期的其他玻璃鋼市場。
該市場的主導材料是聚酰胺(PA),占該行業所用基體材料的60%以上。第二大類是聚丙烯(PP)。這2種基體材料合計占市場的85%以上。
短纖維增強熱塑性塑料的應用主要在汽車行業,但也在電工/電子行業和消費品行業。這類產品與汽車行業特別緊密的聯系解釋了其強勁的下跌。新冠疫情也是目前局勢不穩定的重要原因。然而,不應忽視汽車行業內部的結構變化。新技術(電動交通)的采用甚至在疫情爆發之前就已經導致了一些材料的替代。
本報告所評述的歐洲國家的市場趨勢差別很大。雖然整體市場同比下降12.7%,降至99.6萬 t(不包括短纖維增強熱塑性塑料),但這些國家的增長率在-8%至-17.4%之間。其中各個國家或地區2020年玻璃鋼估計產量如下:
英國/愛爾蘭:12.8萬 t;
比利時/荷蘭/盧森堡:4萬 t;
芬蘭/挪威/瑞典/丹麥:3.4萬 t;
西班牙/葡萄牙:14.1萬 t;
意大利:13.5萬 t;
法國:9.6萬 t;
德國:20.7萬 t;
奧地利/瑞士:1.7萬 t;
東歐:19.8萬 t;
合計:99.6萬 t。
東歐包括波蘭、捷克、匈牙利、羅馬尼亞、塞爾維亞、克羅地亞、馬其頓、拉脫維亞、立陶宛、斯洛伐克和斯洛文尼亞。
2020年,沒有一個國家實現了增長。這一趨勢在英國/愛爾蘭尤為明顯,該地區產量下滑17.4%。其次是西班牙/葡萄牙,產量下滑16.1%。德國的玻璃鋼行業目前似乎更有能力應對這一困難局面,其形勢比平均水平更好,降幅只有8.0%。東歐國家也取得了類似的“成功”,降幅僅為8.8%。這場危機似乎再次對南歐國家造成了比中歐和東歐地區更嚴重的打擊。