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2017年全球碳纤维及碳纤维复合材料市场 (三)

时间:2021-03-24 20:13

  年以来,全球碳纤维和碳复合材料市场显现出强劲的稳定增长势头。这个势头随着)。考虑到营业额的发展,预计未来几年的增长数字与需求量基本相当。这些积极的期望将通过以下因素驱动整个碳纤维供应链的发展:

  ●碳纤维生产商为扩大现有工厂规模和开放新的生产基地而进行的大规模连续投资;

  几年来,通过碳纤维生产商大量的投资措施和对2016年的稳步的预告,使得之前商业模式的盈利能力得到了进一步的巩固。在美国的CF相关部门(MCCFC,Toho Tenax,DowAksa),今年的活动和公告都特别多。几乎所有领先的碳纤维生产商目前都在基于他们的产能,推行强势的扩张战略。不难理解,这些战略不仅反映了对该行业持续增长的强烈信心,也突出体现了当前CF市场的高利润空间。

  此外,CF行业还将继续得到相关部门的密集支持措施。先进复合材料制造创新研究所(IACMI,美国)-成立于2015,一个特别强大的支持来源-就得到了一个初步资金约为2.5亿美元的支持措施。到目前为止,美国的许多大型公司、研究机构和大学里从事碳复合材料研究的机构都已注册成为其成员(目前有167个成员)。参与者的关注重点是汽车和风电行业上碳复合材料的应用[22]。同样很重要的是在韩国全州围绕“碳谷”的活动。在这一活动中,大约有2亿美元用于启动目前大约在50个集群成员之间展开的CF研究和发展项目[23]。鉴于有如此大规模的政府和政治支持的热点活动,未来几年,为了共同加速全球碳工业的发展,这些重点机构之间的国际合作将变得尤为重要。

  一般而言,碳纤维增强复合材料被视为是一种比较新的材料类别。除非得到广泛的接受,传统的市场惯性在某种程度上将限制该类材料的应用潜力。近几年来,在该类材料的研究和开发领域取得了显著的进步,因此CFRP在许多应用领域已经得到了充分的认可。新的应用领域的潜能在各个领域内陆续的显现出来,并导致相关的专业知识也在这些应用领域内得到普及。在全球范围内,许多新的区域竞争力中心正在建立,并正在扩大其现有的结构组成。

  此外,由于连续传递成型工艺过程的应用和混编方案的可行性,CFRP的轻量化部分也受益于其他纤维-如芳纶纤维和玻璃纤维-增强复合材料的增长。例如,得益于DuPont公司投资约5亿美元以增加约25%的芳纶纤维(商品名称:凯夫拉)的生产,芳纶市场目前显示出了强劲的增长势头,DuPont公司主要的竞争对手Teijin最近也开发了该公司的第四种芳纶纤维(商品名称依次是:芳纶、Technora、sulfron,teijinconex)并提高他们Twaron纤维的产量15-20%左右[11]。

  目前,该行业正朝着高度垂直一体化的市场方向发展。合资企业的战略伙伴关系通常是直接建立在纤维制造商的基础上的。因为这意味着原材料供应链的很大一部分可以在公司内部维持,另一方面,这样还可以商谈有利的交货条件,并向外部提供全面的解决方案。几乎每一个领先的CF制造商都为了后续的纤维纺织加工和碳复合材料部件的生产中可能存在的问题和步骤,与下游厂家建立了广泛密切的业务关系,特别是在汽车行业的发展方向上,如Toray-CMTH[24],SGL-BMW,MCCFC-Wethje,DowAksa-Ford[25],Hyosung-Hyundai[12]。预计在接下来的几年里,其他的碳纤维制造商也将进行类似的合作以扩展现有的发展模式。

  碳纤维复合材料的强劲增长导致碳纤维废弃物的相应增加。这一个国际性难题不仅是一个挑战,也是一个巨大的机遇。一方面,碳复合材料的特殊成分(纤维、基体)需要有创新性的回收策略。另一方面,尽管相对于其他材料类(金属、塑料、纸)而言,其产生的废料已属少量,但这对于可回收碳纤维(RCF)企业(他们要求要高效利用纤维生产中所需能源和资源)来说,也是一个改变盈利模式的方式。

  目前,固态的废渣、未固化的或过期的预浸料材料无疑占据着这些废弃物的最大份额。目前一些运作良好的CF回收企业正在建设中。固态边角料可以通过纤维纺织加工方法如无纺布等进一步减少,这个方法主要由一些专业的公司(i.e. Tenowo GmbH,Sigmatex Ltd.)来完成,也可以在个别公司机构内部就得到解决。例如,SGL-ACF公司就利用BMW在汽车制备过程中产生的复合材料固态边角料,进一步处理转变成非编织体材料,再重新利用到BMW i系列(后排座椅外壳,车顶)产品上面。在这里材料的特定优点(如悬垂)得到了充分利用,同时也使该类材料对相关法律指令(例如汽车报废指令)的适用性具有重大实际意义,这意味着超过85%的车辆材料可以重新回收再利用。

  预浸料废料也是这样一个情况,它通常来源于航空业,而且具有较高的质量要求。这种废料现在是用热解/部分氧化法进行商业回收操作的,这也是碳纤维回收的第一种工艺方法。在这方面ELGCarbonFibre Ltd.(Coseley,英国)、Carbon Conversions(MIT-RFC,美国盐湖城)和CarboNXT GmbH(Wischhafen,德国)等公司处于领先地位。这种热处理方法也可应用于完全浸渍树脂的部件(报废件、残次品)。这个工艺过程中基体材料不可再回收,但是可以作为能源的来源补充,来弥补制备过程中大量的能量消耗[26]。

  因为相关的组件仍旧处于使用寿命周期以内,废弃物回收方法在未来将更强烈地朝向树脂废液的方向偏移,此外,一些减少废料的工艺方法的应用-如近净成型工艺,这一进程将得到了加强。

  影响CFRP循环回收市场发展的另一个重要因素是整体增长的兴趣和对可持续产品和材料系统需求的解决方案。这不仅是一个与材料生命周期有关的经济效益问题,而且还包括生态环境的影响(CO2)甚至社会影响(循环经济)。相应地,“绿色标签”已经成为一种政治上正确的风向标,特别是对于CFRP这样的高科技领域来说。

  如5.1节所述,通过广泛的战略协作,CF和CC产业沿着供应链市场的纵向一体化发展,已经延伸到材料的循环回收阶段。上述活动的SGL-ACF就是一个例子,它从整体战略思考出发,从公司自己生产的CF一直到公司的最终结构产品,可循环回收的理念一直都贯彻其中。伴随着新TENAX-E系列,Toho Tenax也提供可循环再生的PEEK基体复合材料,这种热塑性有机片材,在加工(如冲压)生产过程中产生的边角料均可重复使用。这些有机片材,首先是针对航空件(例如A350XWB上的支架和匣形件)进行设计和试用的,因此使得Toho可以对这种高质量和成本密集型原材料来源制定非常直接的回收策略[27][28]。

  预计未来几年,CFRP循环回收技术的发展将继续进行,CFRP循环回收市场也将继续在CF和CC市场增长的基础上增长。因此,为满足自身的需求,利用被视为一种新型材料的rCF基材料去探求材料的应用潜力,就显得至关重要。

  自2013年以来,德国复合材料公司-来自德国四个大型复合材料行业成员(AVK,CCeV,CFK山谷体育场和VDMA复合技术论坛)每半年一次,对复合材料市场进行调研,今年的调研结果反映出了一个积极市场前景[26]。此评估对总体的,以及个人/私营业务情况都进行了分析,并分别形成了全球性的、欧洲的和以德国为中心的观点。此外,对今后六个月市场发展情况的评估也包括在内。除其他外,今年的市场调研还有以下几点核心:

  就一般商业状况而言,全世界(93%)、欧洲(88%)和德国(88%)的受访者中,绝大多数的观点是“积极的”,甚至是“非常积极的”。与前6个月相比,所有分支机构都在积极的趋势中前进,从世界范围观察期(见图11)来看,这一点在第二个月出现了异常高的情况。基于他们自身的商业情况,伴随着“非常积极”和“相当消极”的评级(“非常消极”的剩余0%)百分比的增加,一个更两极化的轮廓呈现出来。特别是对德国独特的市场情况的评估,这反映在相当保守和过于乐观的观点上,而83%的持续积极看法显然大大超过了实际。

  对普通和个别业务状况的未来发展估计,持正面态度的约为97%,其中“持续”的约占71%,“积极”的约占26%。总之,一个积极的、比2016稍好一些商业氛围是可以预期的。

  总之,CF和CC市场可以被归类为一个有前途和面向未来的产业。年增长率稳定在10%-13%的较高水平。

  因此,对2016来说,“既非炒作亦非停滞”的格言,在上一年的报告中仍然是主题性的描述。平均而言,今年的评价比2016的分析稍高一点。因此,基准为10万吨的CFRP需求量最终会被超过。

  自2014以来,复合材料市场稳定和强劲的增长(没有任何突发的偏移)已成为事实。这一发展涵盖所有应用领域,今年航空航天产业(包括国防)将继续被认为是复合材料市场最大、“票房”最高的部门。在接下来的一年,预计增长率最高的是汽车部门(包括商用车辆)。考虑到当前的政策要求(柴油舞弊,电动汽车发展,能量转换效率的提高,更趋严格的CO2排放要求)以及立法和税收的进一步调整都可能对汽车轻量化市场产生积极的刺激作用。碳纤维增强复合材料是驱动整个市场环境中轻量化材料(纤维增强)增长的关键。预计今年纤维制造的龙头企业的新投资和将在未来几年公布的扩张措施,也将产生特殊的推动作用。

  这些影响因素表征了相对年轻的CF市场和CC市场的进步,并使其快速成为一个成熟的高科技市场。相关的原材料体系已经将他们自身确立为未来复合材料原材料体系组合中的固定的参与者。