2020年欧洲玻璃纤维增强塑料市场
2021-11-28叶轶
德国增强塑料协会(AVK)网站发表了一年一度的欧洲玻璃纤维增强塑料 (以下简称“玻璃钢”)市场报告,作者是 AVK 的 Elmar Witten 和 Volker Mathes。现根据报告的主要内容译介如下。
0 概况
经过6年的连续增长,去年欧洲玻璃钢产量首次出现停滞。2020年,欧洲玻璃钢市场经历了自2008/2009年经济和金融危机以来最严重的衰退,产量下降了12.7%,降至99.6万 t(不包括短纤维增强热塑性塑料)。
这种大规模下降的主要原因是新冠病毒疫情,疫情自2020年2月以来一直在持续。最初,运输行业是受损最严重的领域,汽车和航空部门受损尤甚。与此同时,几乎所有的应用领域都受到影响。与经济和金融危机期间的情况一样,玻璃钢市场的下降幅度比整体经济的下降幅度更大。
就地区而言,南欧国家和英国/爱尔兰的跌幅最大。德国和东欧国家受到的影响较小,但其产量也在下降。
新冠疫情及其相关应对措施,必须被视为当前异常局势的主要原因。然而,将它们视为市场环境疲软的唯一原因是错误的。2019年,市场已经受到欧盟内部和国际贸易中出现的政治不确定性的影响。在2019年下半年,一些宏观经济事件,例如英国脱欧、贸易冲突、各国的保护主义政策和世界贸易减缓,导致了更大的不确定性,对复合材料市场未来发展的预期普遍下降。因此,削减成本和企业重组、股市不确定性增加、投资活动减少和整体经济环境不稳定的趋势在2019年已经很明显。汽车和商用车等核心市场缺乏可视性和持续疲软,也导致了早在疫情爆发之前就对市场的悲观预测,而疫情对市场的冲击力更是无法预料的。
玻璃钢在产量上仍然是占主导地位的纤维复合材料,它占全部纤维增强塑料/复合材料产量的90%以上。
在应用方面,2019年应用领域的根本转变已经显而易见。建筑/基础设施领域首次超过交通运输领域。这一趋势仍在持续,再次深刻表明这两个巨大用途的波动也会导致玻璃钢行业的波动。
可以说,这2个主要应用领域对玻璃钢的宏观经济重要性很高,这是玻璃钢产量趋向于跟随国内生产总值和工业总产量趋势线的原因之一。尽管近年来公众和媒体关注的是单个大型项目,例如宝马汽车或空客飞机的活动,但复合材料行业的特点仍然是含有大量以小微企业为主的企业。几年前,欧洲复合材料工业协会估计,欧洲复合材料行业约有10000家公司,员工总数约为125000人。然而,在许多欧洲国家,尽管生产商数量如此之多,但80%~90%的产量出自仅占10%~20%数量的公司。
2020年欧洲玻璃钢应用领域占比:
建筑/基础设施:37%;
交通运输:32%;
电工/电子:15%;
体育/娱乐:15%;
其他:1%。
1 欧洲的玻璃钢生产
即使在最近几年,欧洲玻璃钢产量的增长速度也慢于世界其他两大经济体——美洲和亚洲。尽管在绝对值上有所增长,但欧洲的产量增长率仍落后于北美洲(主要是美国/北美)和亚洲(特别是中国)。
根据数据来源,2019年全球复合材料行业的产量可假设为1000~1200万 t。因为新冠疫情,AVK 尚无法获得2020年的全球数据。然而,假设玻璃钢产量与全球经济增长之间存在密切联系,OECD(经济合作与发展组织)对国内生产总值的预测提供了一个重要的参考点。OEDP 在其分析中区分了所谓的单波疫情(避免了第二波疫情)和双波疫情(2020年底之前发生了第二波疫情)的后果。在这两种情况下,欧盟受经济衰退的影响明显大于整个世界。欧元区估计会出现9.1%或11.5%的衰退。根据这一评估,南欧国家将受到经济衰退的更大打击。
2 各种模塑工艺/产品产量
2020年各主要玻璃钢模塑工艺/产品的估计产量如下:
SMC(片状模塑料):17.4万 t;
BMC(块状模塑料):7万 t;
手糊法:12.1万 t;
喷射法:8.8万 t;
平板:8.5万 t;
拉挤法:5万 t;
纤维缠绕法:7万 t;
离心浇铸法:6万 t;
GMT/LFT:13.2万 t;
其他:1.5万 t;
合计:99.6万 t。
短纤维增强热塑性塑料:119万 t。
以下是对各模塑工艺/产品的分析。
2.1 SMC/BMC
SMC(片状模塑料)和 BMC(块状模塑料)是半成品,采用压塑或注塑工艺成型为最终制品。SMC/BMC 主要用于(大规模)系列生产用途。多年来,这两种材料在电工/电子和运输领域都有很好的应用。典型用途包括前照灯系统、灯壳、控制柜和机箱以及商用车、轿车和当地公共交通车辆的外部件。
尽管2020年由于特殊原因而大幅衰减,SMC/BMC 仍然是非常有前途的模塑技术。对半成品的强烈兴趣仍在继续。
德国复合材料行业协会定期进行的复合材料指数调查显示,对 SMC/BMC 生产的预期在2020年下半年有所改善。调查要求复合材料公司对市场趋势进行定性评估。除了热塑性模塑方法外,SMC/BMC技术目前有望为市场提供重大推动力。
SMC/BMC 行业继续致力于广泛的产品创新和产品升级。其中最重要的是高性能 SMC(碳纤维增强 SMC)、连续纤维增强 SMC 和天然纤维增强 SMC。
2.2 敞模成型法
总产量为20.9万t的敞模成型法(手糊法和喷射法)仍然是欧洲玻璃钢市场上仅次于 SMC/BMC 的第二大细分市场。然而,它在整个市场中的份额已经从1999年的37%下降到2020年的21%。因此,在过去20年中,敞模成型是欧洲下降最快的部分。
总的来说,尽管预计未来几年会进一步下降,但敞模成型工艺将继续对玻璃钢产量作出重要贡献。事实上,由于投资成本低,它们往往是被选用的方法,特别是在定制产品或小批量产品的制造中。喷射和手糊——玻璃钢成型的原始技术——在生产大型、高度复杂的制品方面继续表现良好。
2.3 RTM
在本报告中,RTM(树脂传递模塑)包括将树脂灌注/注射进入封闭模腔的所有工艺。近年来开发了多种 RTM 工艺。全部使用干纤维/纤维半成品。一旦模具内加入增强材料(纤维制品或芯材),则关闭/密封模具,并在压力和/或真空条件下将树脂引入封闭模腔。树脂围绕或穿过纤维和任何附加材料/半成品流动。
在经历了一个阶段的持续优异表现和不断增加的市场份额之后,RTM 市场已经停滞了4年,市场份额在13%左右。2020年,RTM 市场下降了11.5%,产量为13.1万 t。
这项技术被广泛应用于各种生产工艺中,并容纳多种工艺变量。它可以用来制造小制件和大制品。此外,它还适用于许多不同的纤维和基体。通常,它也可使用相应的预制体。因此,它的应用范围很广,从车辆制造到风力涡轮机、造船、体育/娱乐和航空航天。
RTM 工艺的特色使其非常适合制造高应力部件。在20世纪10年代初,RTM 技术被许多人认为是大规模汽车生产的首选工艺。然而,今天的研究已集中在其他工艺上。特别是热塑性工艺似乎在大规模生产中得到了更广泛的采用,这也解释了 RTM势头下降的原因。
2.4 连续成型法
采用连续成型法(拉挤成型和平板生产)的玻璃钢产量在2020年下降了10%。尽管大幅下降,但连续成型工艺受危机影响最小。拉挤成型的整体生产水平下降了10.7%,平板生产水平下降了9.6%。2020年的总产量约为13.5万 t。平板产量为8.5万 t,拉挤成型的产量为5万 t。
平板已在车辆中使用多年,主要用于卡车侧板、房车上部结构或商用车改装。另一用途是建筑外墙板。与疫情期间增长的住宅泳池建造一样,房车制造业也在一定程度上得益于目前不寻常的市场环境。看来,对美国的出口是这一市场表现好于其他市场的主要原因。
拉挤成型用于生产连续型材。与 SMC/BMC 技术和热塑性工艺一样,拉挤成型被认为具有非常广阔的发展前景。复合材料指数调查证实了这一点。
在拉挤行业中,建筑和基础设施可能被认为是未来的主要市场。这些领域的产品包括桥梁和建筑物的加固系统,窗户、楼梯和梯子用的型材以及天线系统。在上述领域中,材料的其他特性与轻重量一起起着重要作用。例如,它们必须能够透过无线电波,耐腐蚀,几乎不需要维护,允许特定负载设计,并且是电和热的绝缘体。
2.5 管道和储罐
采用离心铸造或纤维缠绕工艺制造的玻璃钢管道和储罐的市场份额在2020年也大幅下降了11%。2020年该领域的总产量估计达到13万 t,其中纤维缠绕法产量为7万 t,离心铸造法产量为6万 t。
玻璃钢管和罐主要用于工厂建设和公共/私人管线以及由石油/天然气和化工行业的客户使用。
管道和储罐,尤其在工厂建设领域仍有强劲的增长潜力,这可通过进一步提高对玻璃钢的普遍认识来挖掘。大量的研究也在进行之中,特别是在纤维缠绕技术方面。例如,目前正在缠绕储氢罐(用碳纤维助力),它可以承受几百巴的压力,同时质量非常轻。
2.6 GMT/LFT
2020年,GMT(玻纤毡增强热塑性塑料)、LFT(长纤维增强热塑性塑料)和连续纤维增强热塑性塑料市场的跌幅为15.4%,超过平均水平。产量已降至13.2万 t。多年来,它在整个市场中的份额首次下降到13.3%。
产量急剧下降的原因可被解释为该市场与汽车行业的紧密联系。与 SMC/BMC 市场一样,汽车行业目前的积极趋势不足以弥补严重的萎缩,尤其是上半年。
近年来,LFT 的市场份额与 GMT 相比有了显著的增长。LFT 所用的基体材料90%以上是聚丙烯。
然而,几年来,连续纤维增强热塑性塑料已成为人们关注的焦点。它们主要是预固结半成品,如预浸带或扁平半成品(“有机片材”)。在这一领域,研究重点主要是模塑方法的混搭,例如将这些半成品与注射成型相结合。第一批重大项目已使得它们在市场上站稳脚跟。例如,目前福特福克斯汽车的一种车门组件正在为大规模的汽车系列实行量产,它们使用有机片材作为部分增强材料。年产量约为200万件。
汽车行业的项目以及在电子和体育行业的应用,通常是热塑性材料的增长动力。这些产品目前的典型应用包括车底护板、保险杠、仪表盘或座椅结构。
这一领域为未来提供了巨大的增长潜力。有机片材和 LFT 的发展和提升,以及上述由连续纤维增强半成品加上用非增强材料进行后注射组成的混搭解决方案(复合模塑),正在为很多令人兴奋的用途铺平道路。除了材料的一般优异性能外,这些热塑性解决方案的亮点是能够以非常短的周期时间进行大量生产的能力、材料的可回收性以及将后期产品集成到现有系统中的极好机会。
2.7 短纤维增强热塑性塑料
短玻璃纤维增强塑料和长纤维或连续纤维增强塑料的性能之间存在一些明显的差异。然而,它们仍然是重要的复合材料。它们所含的玻璃纤维长度通常小于2 mm。但是,用它们增强的材料比未增强的材料强度高得多。最重要的是,它们对材料的弹性模量和刚度有积极的影响。随着纤维长度的增加,复合材料的刚度和冲击强度也随之增加。
欧洲短玻璃纤维增强热塑性塑料市场连续第二年下滑。2018年的产量为154.4万 t,2019年的产量为139万 t,下降了约10%。2020年,降幅达15%,甚至比本报告中述及的其他玻璃钢市场更为明显。估计2020年产量为119万 t(来源:AMAC)。
尽管这两年很困难,但不应忘记,短玻璃纤维增强热塑性塑料的市场仍然远远大于同期的其他玻璃钢市场。
该市场的主导材料是聚酰胺(PA),占该行业所用基体材料的60%以上。第二大类是聚丙烯(PP)。这2种基体材料合计占市场的85%以上。
短纤维增强热塑性塑料的应用主要在汽车行业,但也在电工/电子行业和消费品行业。这类产品与汽车行业特别紧密的联系解释了其强劲的下跌。新冠疫情也是目前局势不稳定的重要原因。然而,不应忽视汽车行业内部的结构变化。新技术(电动交通)的采用甚至在疫情爆发之前就已经导致了一些材料的替代。
3 2020年欧洲各国玻璃钢产量
本报告所评述的欧洲国家的市场趋势差别很大。虽然整体市场同比下降12.7%,降至99.6万 t(不包括短纤维增强热塑性塑料),但这些国家的增长率在-8%至-17.4%之间。其中各个国家或地区2020年玻璃钢估计产量如下:
英国/爱尔兰:12.8万 t;
比利时/荷兰/卢森堡:4万 t;
芬兰/挪威/瑞典/丹麦:3.4万 t;
西班牙/葡萄牙:14.1万 t;
意大利:13.5万 t;
法国:9.6万 t;
德国:20.7万 t;
奥地利/瑞士:1.7万 t;
东欧:19.8万 t;
合计:99.6万 t。
东欧包括波兰、捷克、匈牙利、罗马尼亚、塞尔维亚、克罗地亚、马其顿、拉脱维亚、立陶宛、斯洛伐克和斯洛文尼亚。
2020年,没有一个国家实现了增长。这一趋势在英国/爱尔兰尤为明显,该地区产量下滑17.4%。其次是西班牙/葡萄牙,产量下滑16.1%。德国的玻璃钢行业目前似乎更有能力应对这一困难局面,其形势比平均水平更好,降幅只有8.0%。东欧国家也取得了类似的“成功”,降幅仅为8.8%。这场危机似乎再次对南欧国家造成了比中欧和东欧地区更严重的打击。