创新成为复合材料市场增长原动力

?????? 据2017?年统计数据,复合材料在世界经济中的份额正日益增长,这些产品的市场总值为830?亿欧元,销量为1123?万吨。分析师预计,到2021 年复合材料将年均稳定增长5%,促成这种增长的原动力就是创新。

?????? JEC?集团总裁兼首席执行官Frédérique Mutel?表示,复合材料行业的创新包括原材料的创新,例如, 配方更好的树脂及碳纤维、玻璃纤维和聚酰胺纤维等性能更高的纤维,而且淀粉也在用作基体,亚麻、大麻、剑麻和竹纤维等天然材料也得到更多的使用;复合材料的使用方式也有所创新,并且在不断创造出全新的产品,如一些新型的无人机、电子设备、水翼艇和飞行出租车。目前全球各个国家和地区的复合材料都在向轻量化和高性能方向发展, 设计师正在将其应用于智能城市、基础设施、网络、交通、医疗设备、运动休闲和设计等广泛领域,复合材料提供了几乎无限的可能性。

??????? 产品研发持续焕发新活力

???????作为复合材料行业用量最大、最为主流的增强材料,玻璃纤维在今年JEC World 复合材料展上的展示可以说是“润物细无声”:相比炙手可热的碳纤维,玻璃纤维的各项生产技术已趋成熟,行业集中度也越来越高,市场份额保持着稳步增长的趋势。纵观整个展会,无论是耐腐蚀管道和储罐、船艇和风力涡轮机叶片,还是汽车、航空、建筑、基础设施等采用的复合材料,都仍以玻璃纤维增强为主。而且随着下游应用对纤维性能不断提出新的要求,世界领先的玩家们仍在不懈坚持超越自我,在玻璃纤维产品的研发和生产技术上持续焕发出新的活力。

?????? 欧文斯科宁(Owens?Corning)在本届展会上展示了用于FFF/FDM?3D?打印机的XSTRANDTM?系列材料。据欧文斯科宁介绍,这种新型高性能复合材料线材将“重新定义增量制造性能”,满足制造业对功能原型的需求,其强度和韧性高于碳纤维填充ABS、纯PP 和标准PA6。

?????? 佳斯迈威公司作为一家历史悠久的玻纤生产商,和伯克希尔哈撒韦公司在展会上重点推出了ThermoFlow??系列短切原丝等产品,ThermoFlow??系列短切原丝能够在聚丙烯中提供优质的模塑后机械性能及高度耐清洁剂的性能。此外,佳斯迈威还展示了用于SMC?的MultiStar?和用于BMC?的Star Stran?CS,其 SMC?产品与金属产品相比可以降低50% 的能量消耗和二氧化碳排放,其设计性和功能性也更强。

?????? 中国巨石股份有限公司作为中国玻璃纤维行业的龙头企业,致力于高端产品的研发和应用,其玻纤产品系列不断完善和升级,目前形成了一批以E6、E6CR、Compofil、E6S、E7、E8?等为代表的覆盖中、高端领域的系列产品。E6 玻璃配方已全面普及,并替代传统E?玻璃配方;E7?玻璃配方已批量生产和应用;E8?高模量玻璃纤维,剑指高端复合材料领域,填补超高模量市场空白,在展会上赢得了众多国际专业观众的广泛关注。

?????? 近年来,泰山玻璃纤维有限公司着力于玻纤热塑材料的持续研发、创新,推出了品种多样的热塑玻纤产品,除传统的短切纤维与长纤维之外,在玻璃特性上有E?玻纤、无硼无氟玻纤、高强高模和低介电常数玻璃纤维等;在玻璃纤维形态上有异形玻纤、扁平玻纤、中空(空心)玻璃纤维、彩色玻纤和超细玻璃纤维及复合纤维等。

?????? 事实上,玻璃纤维作为复合材料的主要增强材料,其前景仍旧不可限量。根据美国玻璃纤维复合材料工业协会发布的《全球玻璃纤维复合材料市场趋势预测和机会分析》报告,未来5?年内,全球玻璃纤维复合材料市场总消费水平预计将以8.5% 的年增长率强劲增长,其市场份额预计在2022 年将达到1080?亿美元。汽车固件、建筑装饰、安全防护、航空航天、液体过滤将成为玻纤复材发展的五大重点领域,其市场份额将占到玻纤复材总量的80%,且产品将呈现整体高端化发展趋势。

??????? 趋向绿色低碳可持续发展

??????? 随着“绿色环保”“低碳经济”和“可持续发展”的理念越来越深入人心,复合材料行业也越来越重视原材料、生产工艺和产品在全生命周期内对环境的影响。在本届JEC World?复合材料展上,有不少企业和产品彰显了对绿色低碳和可持续发展的追求, 如可回收的热塑性复合材料和天然纤维的应用,以及复合材料废弃物的回收利用等,这也代表了未来复合材料行业技术进步和创新的一个发展方向。

?????? 荷兰先进复合材料制造商滕卡特公司(TenCate)展示了Cetex?热塑性复合材料技术,据称它可以支持复合材料制造过程从工程设计到报废回收的所有阶段。项目包括开发回收流动层的想法,其主要内容是将回收的热塑性复合材料集成到供应链中。该公司表示,将团状模塑料的设计自由度与增强热塑性层压板的机械性能相结合,关于流动层的想法利用了在零部件制造和报废时获得的多余材料,实现了接近100% 的零件利用比率。

?????? 剑麻纤维、黄麻纤维、亚麻纤维等天然纤维能够有效增强复合材料,同时其绿色环保价值也值得引起重视。在本届展会上,瑞士Bcomp 公司展出了多种天然纤维材料织物、PowerRibs? 天然纤维增强材料及其复合材料,与其他传统复合材料相比,powerRibs? 材料具有出色的阻尼性能,并提供具有竞争力的价格。Bcomp 公司为GT 公司用集成LED 做的轻质再生纤维车顶是其明星产品之一,powerRibs??和ampliTex??在保持刚度的情况下,制成的车身更轻,更安全,同时可降低环境污染及降低成本。

?????? 在复合材料回收方面,近年来也有不少企业一直在进行大量的研究和尝试。法国Cetim Cermat 与Cetim 公司共同研发了热塑性复合材料回收利用装备,主要是针对热塑性复合材料生产过程中的废弃物,以及废弃复合材料产品重新回收利用的系统。从事回收碳纤维材料制造的英国ELG?碳纤维有限公司展出了其Carbiso?系列产品,旨在汽车、铁路和航空航天领域进行轻量化应用。全球玻璃纤维解决方案公司(GFS)则将其新的回收工业用玻璃钢废料制成制造级别12.7mm、6.3mm?或3.2mm?的纤维或者粒料。

?????? 尽管整个复合材料行业对于绿色低碳和可持续发展理念的执行还没有完全深化,但从每年展会上关于这方面的创新展示也预示着其发展的有益方向,随着不可再生资源的不断消耗,环境、能源问题日益突出,可再生资源的开发利用、绿色环保技术的进步在复合材料领域的重要性也日渐凸显。

???????智能化和自动化水平升级

?????? 除了各种材料和应用的展示外,在本届JECWorld?复合材料展上很多企业对最新的设备和生产工艺进行了现场展示,尤其是一些先进的智能化概念技术,简直如同“黑科技”一般,吸引了大量的目光。装备水平的提升与发展对复合材料工业来说至关重要,不断延伸的应用市场大大提高了对装备自动化与智能化的需求。

????? 迪芬巴赫公司在本届展会上呈现了用于生产纤维增强塑料部件的新型批量设备,可有效缩短工艺循环时间,使生产效率显着提高。此外,该公司还展示了新一代 CompressLite 压机,它能完美地适用于加工热塑性复合材料。CompressLite 系统最新研发的控制和可视系统使操作变得舒适和直观。这一现代化的压机设计采用最新技术,同时兼顾经济适用性和生产效率。

????? 马其顿Mikrosam 公司展出了其复合材料机器人解决方案系列。该公司的Tauris、Libra 和Discovery 等系列自动纤维铺放机(AFP)和自动预浸带铺放机(ATL)可以为多种材料提供双向铺放工艺。这些设备均可以根据需求进行定制,并且与热塑性、热固性和干纤维铺放工艺相兼容。此外, 该公司还展示了一个集成的AFP?和FW(纤维缠绕机)工作单元,可以减少将产品从一台机器(FW?工艺)转移到另一台机器(AFP?工艺)所需的时间。

????? 德国Cevotec 公司展示了其最近成功开发的适用于热固性预浸料的SAMBA 系列补丁铺放系统,这种应用于三维几何外形碳纤维复合材料部件的自动铺放技术,能够满足大规模、小批量或原型件的生产需求。

?????? 从参展的设备制造商整体来看,无论是上游的原材料生产设备还是复合材料的各种成型技术和设备、部件制造装备及各种设备配件、配套软件等品类都非常齐全,自动化程度越来越高,更加节省人工和时间成本,能够大大提升整个复合材料的制造效率。提升机械化、自动化生产水平,寻求自动化、智能化生产线建设,既符合工业4.0?的大方向,也能使行业朝着更加规模化、高质量的方向发展。

?????? 作为本世纪最重要的材料之一,复合材料以其优异的性能,几乎提供了无限的可能性。随着行业产学研结合进一步加强,创新理论的成果转化逐渐形成良性循环,复合材料由研究到产业化的通道迅速打开。从中国市场来看,2017?年复合材料销售额达1010?亿人民币,约占全球市场的14.5%。虽然在3?年高速增长期后增速有所放缓,但随着环保督查趋严,复合材料企业大面积整合,骨干企业不断涌现,中国复合材料行业整体保持良性发展。未来, 随着生产技术的创新发展,应用领域进一步拓展, 一场席卷全球的复合材料浪潮势不可挡,复合材料将迎来更大的市场机遇。

 

?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? (何 熹)

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