
摘 要:本文全面概述了當前我國玻璃纖維行業的發展現狀,深入剖析了該產業發展存在的主要問題,并據此提出針對性的建議和措施,旨在為推動我國玻璃纖維產業高質量發展提供有價值的參考。
關鍵詞:玻璃纖維;高性能玻璃纖維;行業發展現狀文章編號:2095-4085(2025)02-0226-03
0 引言
玻璃纖維是性能優異的無機非金屬材料,種類繁多。因其具有較強的絕緣性、耐熱性、抗腐蝕性以及機械強度高等特點,通常被用作復合材料中的增強材料、絕熱保溫材料、電絕緣材料以及電路基板,并在航空航天、國防軍工、軌道交通、風電葉片、建筑建材、電子電器等多個領域得到了應用和發展。根據玻璃纖維性能的不同,可以將其劃分為普通玻璃纖維和高性能玻璃纖維兩大類。高性能玻璃纖維是玻璃纖維中的高端產品,與普通玻璃纖維相比,它具有更高的強度、更好的彈性模量、更強的耐腐蝕性和耐高溫性能。其主要包括高強度、高模量、低介電和高硅氧玻璃纖維等品種,是現代工業不可或缺的關鍵基礎材料。
近年來,隨著市場需求不斷擴大,我國玻璃纖維產量逐年上漲,品類逐漸豐富,玻璃纖維產品從少量品種和小規模生產迅速發展到了多品種和規模化生產。我國現已成為玻璃纖維主要生產國,特別是在加快推進新型工業化的舉措和政策引導下,高性能玻璃纖維產業不斷加大科技創新力度,加強關鍵核心生產技術研發和產業化發展,逐步攻克了卡脖子技術難題,規模化制造生產取得了較大突破。盡管我國玻璃纖維行業發展勢頭強勁,但仍然長期存在低端產品產能過剩、同質化問題嚴重,高端產品供應不足、競爭力弱等問題。特別是在高性能玻璃纖維領域,由于制造難度較大、技術壁壘較高,導致產量有限,市場占有率仍然相對較低。這些問題已成為當前制約我國玻璃纖維行業高質量發展的關鍵性障礙。
1 玻纖行業發展現狀
1.1 產量逐年上漲
隨著市場需求不斷擴大,近年來,我國玻璃纖維紗產量逐年上漲,據有關數據顯示,2023年我國玻璃纖維紗總產量達到723萬噸,同比增長5.2%,增速回落5個百分點。其中,耐堿、高強、低介電、異形、復合、本體彩色及高硅氧、石英、玄武巖等各類高性能及特種玻纖紗(不含高模量及超細紗)總產量約為9.8萬噸,同比增長約11.3%[1]。整體來看,雖然我國玻璃纖維紗產量增速有所放緩,但總產量仍保持穩定增長。另外,高性能玻璃纖維的產量雖然占總體產量的比重較小,但在新興高端產業快速發展的帶動下,其產量增速相對較快(見圖1)。
1.2 出口量同比增長
近年來,我國玻纖及制品出口量保持著小幅增長,據有關數據顯示,2023年,我國玻璃纖維及制品出口總量為179.7萬噸(刨除玻璃棉及其制品),同比增長3.5%[1]。由此可見,因受到俄烏沖突、新冠疫情、能源成本上漲等多重因素影響,造成國際局勢緊張,全球供應鏈紊亂,而我國玻纖及制品在全球范圍內的優勢較明顯。同時,由于我國在智能制造和數字化賦能等方面的持續進步,玻璃纖維及制品行業國際競爭力正不斷提升。
1.3 結構優化升級
1.3.1 企業集中度較強
隨著我國玻璃纖維產業快速發展,業內涌現了一批優秀企業,這些企業通過自主創新,在工藝優化、技術創新等方面取得了突出的成績,市場占有率較高。其中,中國巨石產能占比最高,在34%左右;泰山玻纖、重慶國際復材緊隨其后,占比均為16%左右,這三家企業的產能合計占全國玻纖總產能的68%以上。在高性能玻璃纖維產品研發方面,中國巨石、泰山玻纖和重慶國際復材等三家企業擁有一流水平的核心技術和一系列高性能玻璃纖維產品,是我國高性能玻璃纖維重點研發生產企業。
1.3.2 產品結構不斷升級
近年來,在國家“雙碳”、綠色轉型、能效提升等產業政策及一系列標準規范的支持及引導下,持續施壓低端落后產能,有效控制了玻纖行業低端落后產能無序發展的勢頭。通過加大轉型力度,改進生產工藝,普通直接紗等低端常規產品比重逐步降低;與此同時,持續優化高強度、高模量、低介電、高硅氧、耐堿、耐腐蝕、異形截面、本體彩色等各類高性能玻璃纖維的生產工藝與裝備,進一步擴大了玻璃纖維及其制品的品種系列,拓展了玻璃纖維的應用領域[2],使得各類高性能纖維及制品的產量不斷提升,滿足了市場的多樣化需求。
1.4 技術不斷提升和創新
1.4.1 生產工藝技術不斷優化
目前,我國已建立了完整的玻璃纖維原料、制造、裝備等配套體系,各項技術均達到國際先進水平。特別是在池窯技術、玻璃配方與表面處理技術、自動化與智能化設備應用、節約能源技術等方面,目前已實現國際領先[3]。而全自動物流輸送、新型玻璃配方、大漏板加工、廢絲回用等落后工藝技術亦有所突破。國家科技政策的推動與相關配套措施的支持,是促使上述璃纖維生產工藝技術不斷發展、進步的重要原因。
1.4.2 自主創新突破技術瓶頸
近年來,隨著行業企業不斷增加科技研發投入,并持續深入研究,玻纖行業在多個關鍵技術領域實現了重大突破。主要包括自主研發12萬噸及以上玻璃纖維粗紗池窯拉絲大型化生產線成套技術、玻璃纖維池窯全窯純氧燃燒、池窯余熱回收利用、池窯拉絲智能制造生產線成套技術、6000孔玻璃纖維拉絲漏板及生產技術等。尤其是在高性能玻璃纖維領域,在低介電玻璃纖維池窯化生產技術與成套裝備、高模量玻璃纖維池窯化生產技術與成套裝備、高硅氧、本體彩色等特種玻璃纖維池窯化生產技術與成套裝備研發等方面取得了諸多創新性成果,解決了部分“卡脖子”技術難題。
1.5 智能化技術應用逐步深入
目前,通過關鍵技術研發應用、培育系統解決方案等行動的不斷推進,數字化、智能化及工業互聯網技術在玻璃纖維行業的應用場景日益多元化與豐富[4]。國內先進企業的生產工藝數據自動數采率達到95%以上,工廠自控投用率達到90%以上,實現了實時數據庫平臺與過程控制、生產管理系統的進一步互通,以及制造執行系統(MES)與企業資源計劃管理系統(ERP)的集成等多方面進步,有效提升了玻璃纖維行業智能化發展水平。
2 我國玻璃纖維行業存在的主要問題
2.1 高性能玻璃纖維及增強復合材料制品規模小,質量有待提高
近年來,我國玻璃纖維行業整體快速發展,玻璃纖維產能、產量和生產技術水平已居世界前列,但卻呈現出低端產品產能過剩、同質化問題嚴重,高端產品供應不足、競爭力弱的局面。與國外高性能玻璃纖維種類的規模相比,我國各種高性能玻璃纖維規模均偏小。當前我國耐堿、高強、低介電、異形、復合、本體彩色及高硅氧、石英、玄武巖等各類高性能及特種玻纖紗(不含高模量及超細紗)產量約僅占總體玻纖產量的1%。因此,高性能玻璃纖維及制品從產量到質量尚不能完全滿足高端市場的需求。
2.2 玻璃纖維及制品生產工藝技術及裝備研發不足
雖然我國玻璃纖維行業中的普通玻璃纖維生產工藝技術及裝備已接近或達到國際先進水平,但高性能特種玻璃纖維,諸如S高強、低介電、高硅氧等類型,在力學性能、電性能、耐熱性等關鍵指標上的制造仍面臨巨大挑戰,難以沿用傳統制造工藝及規模進行生產。此外,我國高性能玻璃纖維組分與性能優化設計、浸潤劑及專用成膜劑、纖維制品深加工等核心技術目前仍相對薄弱,生產設備水平較低,進而在一定程度上制約了高性能玻璃纖維向高品質、規模化、產業化的發展。
2.3 企業智能化發展不平衡
玻璃纖維行業龍頭及重點骨干企業對智能制造高度重視,智能化升級投入動力和能力較強,智能化發展水平和效果均表現優異[4];而中小型企業由于資金限制、技術積累不足、人才短缺等因素,缺乏推進智能制造的動力和能力。這些企業在智能化轉型過程中面臨的挑戰包括但不限于高昂的設備更新換代費用、對新技術的適應和掌握難度以及在市場競爭中保持成本優勢的壓力,以至于智能化升級改造投入動力不足,智能化發展較為緩慢。
3 對我國玻璃纖維產業高質量發展的建議
3.1 加大關鍵技術研究,進一步提高玻璃纖維產品性能
繼續深化玻璃纖維配方研究,不斷開發新品種,持續優化各個不同玻璃纖維品種的生產工藝技術,提升產品性能指標,以滿足不同應用領域的需求。不斷提升玻璃纖維池窯生產工藝技術與裝備水平,以提升產品質量、提高生產效率、降低能耗和碳排放,特別是加大對各類高性能及特種玻璃纖維用浸潤劑的研究開發力度,從而進一步降低能耗。
3.2 加快推進產業鏈供應鏈關鍵環節的自主可控
增強高性能玻璃纖維上游核心礦石原料的供應保障力度,深入探索葉蠟石的替代原料研究,充分發揮我國豐富的礦石資源優勢,諸如高嶺土、膨潤土等,以確保供應鏈的安全與穩定。持續開發能滿足不同復合材料成型工藝及樹脂體系要求、具有不同功能或屬性的差異化高性能玻璃纖維,旨在推動先進復合材料低成本制造技術的發展。通過實現“原料—纖維—產品—復合材料”產業鏈的深度融合與一體化布局,緊密關聯產品特性與市場需求,提供多樣化類型與規格的高性能玻璃纖維,進而精準滿足用戶的特定應用需求。
3.3 推動玻璃纖維綠色低碳發展
積極推行清潔生產和資源綜合利用,在成分設計上采用清潔配方,開發清潔生產技術,如采用天然原料或低反應能耗的配合料;開發低能耗與排放的新型結構窯爐;采用玻璃熔制及纖維成形純氧燃燒及電輔助加熱技術;提高窯爐單產和成品率;降低廢品率,并優化廢絲循環與再利用流程。在保證高性能玻璃纖維性能、質量、成本的前提下,從玻璃成分、原料、熔制、纖維成形、織造等技術路徑上最大化綜合考慮環境影響和資源效率,以提升企業生產效率及產品品質。通過開展能效對標、降低碳酸鹽原料使用規模、提高綠色能源使用比例等措施,不斷降低企業碳排放水平;強化綠色生產過程,完善綠色設計理念,積極探索建立零碳工廠、零碳車間,進而實現綠色低碳發展。
3.4 促進玻纖行業整體智能化發展
依托玻纖龍頭及骨干企業推動關鍵共性技術研究以及智能部件、裝備、系統的研發,結合窯爐控制、物流倉儲、在線檢測等關鍵環節智能化需求,針對生產計劃優化、設備運維、質量管控、能源管理等典型場景[4],通過研發智能控制高熔化率窯爐,建立基于實時消耗的智能投料生產模式,打造基于個性化定制的工藝數字化平臺,開展基于主數據共享的信息系統集成,提煉形成若干套輕量化、易維護、低成本的解決方案。在行業內進行大規模的復制與推廣,充分發揮智能制造標桿企業的示范引領作用,全面提高生產效率,提高產品質量。
4 結語
綜上所述,本文詳細分析了我國玻璃纖維行業的發展現狀,深入探討了制約行業發展的主要問題,并據此提出了一系列具有前瞻性和可操作性的發展對策建議,期望能為推動該行業向更高質量的方向發展提供一定的指導。
參考文獻:
[1]劉長雷,文慧,黃如誄.供需失衡問題持續困擾行業亟待新質生產力提升——中國玻璃纖維及制品行業2023年度發展報告[J].中國建材,2024(3):69-73.
[2]韓鳳鳳.聚焦“四化”目標引領高質量發展[N].中國建材報,2021-10-13.
[3]齊雨薇.巨石集團有限公司玻纖材料領域專利戰略研究[D].鎮江:江蘇科技大學,2023.
[4]秦松,沈雪.建材行業智能化發展現狀及展望[J].新型工業化,2024,14(2):5-9.