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(1)金属纤维及其制品的简介:金属纤维是等效直径在1~100微米级的纤维状金属材料,如不锈钢纤维一般直径在10μm左右。
金属纤维制品是指利用金属纤维,并通过不同的加工工艺制成的金属纤维制品,如纤维毡、燃烧器、金属纱、金属织物、导电塑料等金属纤维制品。金属纤维毡多用于过滤材料,具备高强度、高容尘量和耐腐蚀性,适用于化工、化纤、聚酯薄膜、汽车领域的过滤元件。金属纤维燃烧器多用于全预混燃气燃烧技术,可使得燃烧更充分、更加环保节能,符合我国“双碳”目标,具体应用包括壁挂炉、锅炉和蒸汽发生器等燃烧系统。金属纤维织物可以分为纯金属纤维织物和金属纤维混纺织物,纯金属纤维织物主要用于玻璃加工过程、全预混燃气燃烧系统等方面,混纺织物主要用于防静电、电磁屏蔽、雷达隐形等方面。导电塑料是指金属纤维与塑料共混制成防静电、电磁屏蔽材料,用于电子电器产品。
(2)金属纤维及其制品行业发展历史:美国于1936年发明了集束拉拔法生产金属纤维,30多年后用这种方法生产的微米级纤维才达到商业应用水平。到七十年代末金属纤维逐步在纺织、石油、化工、军事、航空、通讯、电力等领域得到应用。比利时贝卡尔特集团是全球规模最大的金属纤维及制品生产加工企业,该公司产品质量稳定,种类齐全,具有品牌效应,市场占有率高。
日本精线也研究开发了独特的制备工艺,其生产规模名列世界前茅。美国颇尔公司是全球最大、涉及领域最广的过滤、分离和净化公司,其技术专长和产品优势突出。中国对金属纤维及其制品的应用始于二十世纪七十年代,当时军事、水电、化工行业分别对防雷达侦测伪装布、超高压屏蔽服、高温熔体过滤器等产品产生需求,而制造这些产品的关键原材料金属纤维全部依靠进口,需要消耗外汇且不能及时满足需求,国家迫切需要金属纤维材料国产化。1983年,冶金工业部设立重点科技攻关项目并给长沙矿冶研究院下达了《不锈钢纤维研制》的科研课题。1985年,长沙矿冶研究院成功开发出不锈钢纤维,填补了国内空白。2002年,惠同新材由长沙矿冶研究院及金属纤维相关业务团队共同出资设立,从事金属纤维及其制品方面业务。此后金属纤维的生产工艺不断完善,生产规模持续扩大,产品种类逐步增加。
目前,国内主要有惠同新材、菲尔特等公司研究和生产金属纤维及制品,金属纤维主要以不锈钢和铁铬铝材质为主。
(3)金属纤维生产工艺:金属纤维制造方法可采取熔抽法、拉拔法、切削法等。金属纤维生产工艺介绍如下:
(4)金属纤维及其制品行业发展现状:金属纤维及其制品既是新材料的重要组成部分,也是环境保护、高端制造等新兴产业重要的配套材料,其技术含量相对较高、应用范围广泛、发展潜力较大。
根据中金企信国际咨询统计数据,2017-2021年,全球金属纤维及制品市场规模呈增长趋势。全球金属纤维及制品市场规模从2017年的约11.9亿美元增长至2021年的约13.5亿美元,期间年复合增长率约为3.09%。随着金属纤维制品在下游行业的渗透率不断提升,行业内领先的公司将加速业务领域拓展,未来全球金属纤维及制品市场规模仍将持续增长,预计在2026年达到约19.1亿美元,从2021年到2026年的年复合增长率预期约为7.2%。
2017-2026年全球金属纤维及其制品市场规模现状及预测
数据统计:中金企信国际咨询
2017年至2021年,中国金属纤维及制品市场规模从2017年的20.14亿元增长至2021年的26.52亿元,期间年复合增长率约为7.18%。随着中国经济发展,国家“双碳”目标等节能环保政策要求提升,以及中国金属纤维制造企业对技术的不断突破、金属纤维产品从基础材料至衍生制品的研发,中国金属纤维及其制品行业具有广阔的发展前景。预计未来中国金属纤维及制品市场规模仍将保持持续增长趋势,市场规模在2026年达到约41.63亿元,从2021年到2026年的年复合增长率预期约为9.4%。
2017-2026年中国金属纤维及其制品市场规模现状及预测
数据统计:中金企信国际咨询
中金企信国际咨询公布的《金属纤维市场专项调研及投资前景可行性预测报告(2023版)》
(5)金属纤维及其制品行业发展趋势:
①下游渗透率提高、应用领域不断拓宽:金属纤维是具有良好物理和化学性能的新型金属材料。由金属纤维制成的各类金属纤维制品功能丰富、应用广泛,包括纺织物、纤维多孔材料、纤维增强材料、复合材料等,在化工、化纤、纺织、环保、汽车、电子、军事等领域发挥着重要作用。
随着行业技术发展及下游对高性能金属纤维材料的需求增长,下游应用领域拓宽及渗透率提升已成为行业重要发展趋势。一方面受环保政策、制造业转型升级等因素影响,重点应用领域对金属纤维制品的使用需求将不断提升。例如金属纤维燃烧器具备优秀的低氮氧排放性能,其在欧美等地区已有较广泛使用,目前我国整体供热面积保持持续增长态势,环保型燃烧器的升级替代具有较大的发展空间。另一方面,由于金属纤维具备纺织品及金属的特殊优异性能,经捻制、纺纱、烧结、共混等不同工艺可加工成不同功能的材料制品,包括金属纤维多孔材料、织物、导电或屏蔽材料等。金属纤维企业运用行业领先的技术方案、产业化能力,不断丰富和拓展潜在的应用场景。
②技术创新推动行业发展:金属纤维及其制品行业具有较高的技术壁垒,工艺技术不断发展创新是行业内企业保持核心竞争力的重要条件。我国金属纤维及其制品行业起步相对较晚,国内仅有少数生产企业与国际领先企业具备竞争能力。近年来随着国内企业研发水平和生产工艺不断进步完善,产品性能不断提升,产品种类更加丰富多样。行业内企业将不断进行技术创新并开发适应下游市场及客户需求的产品。
(6)下游应用领域及市场前景分析:
1、聚合物及化纤行业:金属纤维制品在聚合物及化纤行业中主要用于涤纶、锦纶、粘胶等聚合物熔体的过滤,可避免纺丝产生漂丝、断丝的现象。金属纤维毡属于金属纤维多孔材料,具有孔隙率高、透气性大、过滤精度高、孔径分布均匀、强度高、可波折、易加工等特点。我国化纤产量稳步增加,占到全球化纤产量三分之二以上。随着化学纤维的市场需求进一步扩大,金属纤维在化学纤维市场的渗透率进一步提高,最终将推动金属纤维及制品市场的增长。
根据国家统计局数据,2017年至2021年,中国化学纤维产量从2017年4,877.05万吨增长至2021年6,708.47万吨,期间年复合增长率约为8.3%。随着金属纤维新技术的不断革新,金属纤维在化学纤维中的应用仍有较大的拓展空间,进而带动金属纤维及其制品的市场需求。
2017-2021年中国化学纤维产量现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
2、采暖行业:金属纤维在采暖行业中的应用主要系金属纤维燃烧器,用于提高燃烧效率,降低NOx排放量,在工业加热和用户采暖市场发挥着重要作用。
金属纤维燃烧器基于全预混燃烧器燃烧的特性及优势,在天然气燃烧领域发挥了重要作用。金属纤维燃烧器采用耐热合金纤维毡或纤维网作为表面燃烧介质制成燃烧器,降低了单位面积火孔燃烧程度,使火焰温度降低且更加均匀,大大减少了NOx排放。
目前我国能源结构中煤炭、石油仍占据较大比重,近年来一系列政策出台,旨在推动天然气等清洁能源消耗比重提升。2018年,党的十九大报告中特别要求:“推进能源生产和消费革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系”,致力于调整我国能源结构。2021年根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,到2025年,非化石能源占能源消费总量比重提高到20%左右,且加快建设天然气主干道。
随着相关政策的逐步实施,天然气等清洁能源在我国能源消费结构中的比重不断提升。根据国家发改委数据,2021年,全国天然气表观消费量3,726亿立方米,同比增长12.7%。国家能源局预计2030年天然气消费规模将达到5,500亿~6,000亿立方米。随着经济发展水平不断提升,基础配套设施不断完善,我国城乡集中供热能力也不断提升。根据住建部数据,2017~2021年我国供热面积整体呈现增长趋势,从2017年的97.72亿平方米增长至2021年130.94亿平方米,年均复合增长率为7.59%。
未来,随着能源结构中天然气比重进一步增加,居民供暖面积持续增长,环保趋严的监管常态化,能够保持精确的空燃比,采用低氮表面燃烧的金属纤维燃烧器将更多用于锅炉燃烧、居民供暖中,金属纤维燃烧器市场前景广阔。
2017-2021年中国集中供热面积现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
3、汽车行业:金属纤维制品在汽车行业中可应用于多个环节,主要包括汽车玻璃加工、汽车尾气净化材料及汽车座椅加热线等。
由于具备柔性好、韧性高、耐高温等特性,金属纤维模布在汽车玻璃制造过程中可用于防止玻璃成型时的刮伤、变形,防止玻璃产生麻点和压痕,能让汽车玻璃在严苛的生产过程中保持极佳的光学性能。金属纤维模布能够承受高达700℃或更高的工艺温度,是玻璃钢化热弯成型的关键材料。近年来随着汽车和电子工业快速发展,汽车玻璃和消费电子领域用玻璃需求不断增长,对金属纤维需求呈快速增长趋势。
汽车排放的尾气含有许多污染物和颗粒,随着国家对环境保护的重视,汽车尾气排放也越来越严格。目前处理汽车尾气的方案是颗粒捕集器和选择催化还原系统。颗粒捕集器是用来减少80%以上的颗粒排放的装置,颗粒保留在捕集器内并被氧化以使捕集器再生。颗粒物在氧化期间,捕集器的结构材料要在高温环境下承受极大的负荷。金属纤维毡具有高耐热性、高热传导率和高过滤精度,而且还是良好的催化剂载体,可作为颗粒捕集器的主要材料。
在汽车座椅加热线应用领域,传统的汽车座椅加热线一般使用的是铜线或者碳纤维作为电阻丝进行加热。相较于传统的铜线或者碳纤维电阻丝,金属纤维制成的汽车发热线具有优秀的化学稳定性、电安全性,耐水洗且抗弯曲折叠。金属纤维汽车发热线与小型控制电路集成,可以精确控制加热温度。金属纤维可进一步制成单股或多股绝缘的包覆发热线,能提升耐腐蚀性、抗弯折能力并延长使用寿命,同时也能确保发热均匀,有效防止高热点出现。
2021年,中国汽车制造业保持稳中有增的良好势头。根据中国汽车工业协会数据,2021年中国整体汽车产销分别达到了2,608.2万辆和2,627.5万辆,分别同比增长3.4%和3.8%,结束了自2018年以来连续三年整体汽车产销量下降的局面。国家统计局公布的数据显示,2021年汽车制造业规模以上工业增加值同比增长5.5%,营业收入8.67万亿元,同比增长6.7%。近年来,中国汽车行业呈现出市场规模、发展质量双提升的良好发展局面,产销总量连续13年稳居全球第一,为“十四五”汽车产业高质量发展打下了坚实的基础。汽车行业的持续发展将带动金属纤维制品市场持续增长。
(7)行业技术水平及技术特点、主要技术门槛和技术壁垒,衡量核心竞争力的关键指标,行业技术的发展趋势:
1、行业技术水平及特点:金属纤维作为工业材料,目前已经广泛应用于化工、化纤、纺织、电子、军事、航空、高分子材料、环境保护等领域,是许多民用工业领域和国防工业所需的关键材料。由于不同应用领域对金属纤维及制品种类、性能要求各有不同,金属纤维规格、性能指标及不同金属纤维制品制备工艺种类繁多,呈现出差异化特点。金属纤维及其制品行业具有较高的技术壁垒,行业进入门槛较高。
从全球范围来看,技术领先的金属纤维及其制品企业主要集中在比利时、美国、日本等工业发达的国家。国际企业由于起步早,拥有较强的技术研发实力和完善的管理经营体系,在设计、工艺、技术、经验等方面具有领先优势,产品具有更高的质量水平。
国内相关企业发展时间较短,但在国家政策的支持下不断发展,正处于不断追赶的过程中。国产金属纤维和部分金属纤维制品的技术性能指标已达到行业先进水平,但产品种类丰富度、下游覆盖率、部分产品性能与国际领先企业仍有一定差距。
2、主要技术门槛和技术壁垒:金属纤维及其制品行业产品种类丰富,下游应用领域广泛,产品生产工艺涉及无机金属材料、化工、纺织、冶金、热学等多领域交叉融合,技术涉及面广、专业性强,生产制备有较高的技术门槛和技术壁垒。金属纤维及主要金属纤维制品涉及的行业技术门槛、技术壁垒如下:
①集束拉拔工艺制备高强高韧性金属纤维技术:金属纤维可通过切削法、熔融纺丝、集束拉拔工艺等方式制备,其中切削法和熔融纺丝法成本低,但制备出的金属纤维不连续且截面不均匀,一般生产直径较粗的纤维,难以满足部分下游应用领域对金属纤维更高性能的要求。集束拉拔工艺生产的金属纤维抗拉强度高、连续性好,可适用于特殊需求。集束拉拔工艺相对复杂,涉及金属复合材料加工。欧美等国家和地区的金属纤维研发要早于国内,经过多年的发展,在高强高韧性金属纤维的生产技术上处于领先地位。发行人是国内最早从事金属纤维研发和生产的企业之一,经过多年的研发改进,目前在制备高强高韧性金属纤维的集束拉拔工艺领域已形成了一定的积累和技术壁垒。
②选择性分离技术:分离工序是金属纤维生产的重要环节,用于去除集束拉拔过程中的隔离层和表面保护层金属,涉及金属材料及电化学交叉领域。核心技术难点包括溶液体系的选择、电化学工艺控制等。公司通过多年的研发和实践,拥有独有的连续分离生产设备和技术,可稳定高效的生产出分散性更好,毛羽及均匀性更优的金属纤维。目前国内部分企业生产工艺还停留在批次分离的工艺体系中,距实现高品质金属纤维的稳定生产仍存在一定技术差距。
③金属纤维毡工艺中气流成网及真空烧结技术:气流成网是通过机械分梳及气流分散将团聚状的纤维分散为单纤维状态,再通过气流输送,使纤维吸附在成网帘上形成均匀预成网。直径越小的纤维,生产难度越大,比如2μm纤维的开松工艺仍是行业的难点,气流成网需要克服纤维团聚严重、强力低、易断裂等技术难点。
真空烧结是纤维预成网在真空高温环境下完成纤维搭接点的扩散焊接过程,烧结后的纤维毡具有强度高、孔隙率高、结构稳定的优点,可以满足高温、高压、腐蚀等工况的使用要求。纤维毡是一种大尺寸的片状材料,使用过程中要经过打折、挤压、焊接等工艺过程。纤维烧结需要解决多层大尺寸片材烧结过程中温度扩散不均的难点,以实现良好的烧结一致性。另外还需解决烧结过程中使纤维毡保持高强度且兼具良好的弯折性能的技术难点。过滤精度越高,折弯工序中金属纤维越容易出现断裂,烧结难度越大,目前过滤精度达到5μm及以上的烧结毡仍是行业的难点,行业内包括发行人仅有少数几家企业可以提供。
④复合纱线生产技术及织物后处理技术:纤维直径粗细直接影响织物的耐高温氧化能力,纤维直径越粗,耐高温氧化性能越强。相关研究表明,表面燃烧耐高温织物需要金属纤维直径至少达到35μm才能满足耐高温氧化要求。粗直径金属纤维纺纱面临断纤多、成纱质量难以保证的问题。目前直径30μm以上的粗纤维纺纱是行业中公认的难点。长期以来,国内只有采用最粗约22μm铁铬铝纤维纺制纱线并制作织物的实例。公司通过多年来研发突破,具备复合纱线生产技术及织物后处理技术,攻克了粗纤维成纱的技术难题,产品的耐高温氧化及隔热性能比肩国际同行。
⑤无机金属纤维表面处理技术:金属纤维导电塑料指树脂与金属纤维混合制成的复合型导电塑料,具备防静电和电磁屏蔽性能。技术难点在于需要解决无机金属与有机聚合物不相容的难题。无机金属表面处理技术通过清洗、浸润、烘干、有机处理等环节,在浸润剂、相容剂等试剂处理下可使得金属纤维与聚合物有效共混,并能够进一步加工制备成为各种形态的导电塑料制品。行业内仅有少数几家企业具备金属纤维导电塑料制造能力。公司自主开发的无机金属纤维表面处理技术可实现纤维更良好的分散性及均匀性,防静电和电磁屏蔽性能优异,产品质量稳定。
(8)衡量核心竞争力的关键指标:金属纤维及其制品行业衡量核心竞争力的关键指标主要包括以下方面:
①技术创新:技术创新能力决定了金属纤维及其制品企业的未来发展速度及行业竞争力,不断技术创新能够保证企业高质高效生产出性能优异的产品,能够更好满足下游客户对产品的要求。先进的生产工艺技术能够提高产品生产效率、产品质量的稳定性及生产的经济性。
②产品品类:金属纤维及其制品下游应用领域广泛,金属纤维直径、芯数等规格多样,金属纤维制品种类丰富。产品生产需要材料、机械、纺织、冶金等各领域行业技术交叉,技术壁垒高。丰富的产品品类能够满足下游客户的多样化需求,具备定制化生产能力的企业能够保持更高的市场竞争力。
③客户群:金属纤维及其制品下游如化纤生产、汽车工业、环保等行业客户对产品性能指标及产品质量的稳定性要求高,大型企业对产品质量和供货能力要求高。获得优质客户及知名客户的认可并达成长期稳定的合作关系是行业企业综合竞争力的体现。
(9)行业技术的发展趋势:近年来,随着汽车、化纤等下游行业的持续发展,金属纤维行业应用领域不断拓展,各领域应用对金属纤维及其制品的性能指标也提出了更高的要求。行业技术的发展趋势主要包括:单金属辅材、金属纤维材质多样化、生产工序智能化等。
无机金属纤维表面处理技术金属纤维导电塑料指树脂与金属纤维混合制成的复合型导电塑料,具备防静电和电磁屏蔽性能。技术难点在于需要解决无机金属与有机聚合物不相容的难题。无机金属表面处理技术通过清洗、浸润、烘干、有机处理等环节,在浸润剂、相容剂等试剂处理下可使得金属纤维与聚合物有效共混,并能够进一步加工制备成为各种形态的导电塑料制品。行业内仅有少数几家企业具备金属纤维导电塑料制造能力。
(10)衡量核心竞争力的关键指标:金属纤维及其制品行业衡量核心竞争力的关键指标主要包括以下方面:
①技术创新:技术创新能力决定了金属纤维及其制品企业的未来发展速度及行业竞争力,不断技术创新能够保证企业高质高效生产出性能优异的产品,能够更好满足下游客户对产品的要求。先进的生产工艺技术能够提高产品生产效率、产品质量的稳定性及生产的经济性。
②产品品类:金属纤维及其制品下游应用领域广泛,金属纤维直径、芯数等规格多样,金属纤维制品种类丰富。产品生产需要材料、机械、纺织、冶金等各领域行业技术交叉,技术壁垒高。丰富的产品品类能够满足下游客户的多样化需求,具备定制化生产能力的企业能够保持更高的市场竞争力。
③客户群:金属纤维及其制品下游如化纤生产、汽车工业、环保等行业客户对产品性能指标及产品质量的稳定性要求高,大型企业对产品质量和供货能力要求高。获得优质客户及知名客户的认可并达成长期稳定的合作关系是行业企业综合竞争力的体现。
(11)行业技术的发展趋势:近年来,随着汽车、化纤等下游行业的持续发展,金属纤维行业应用领域不断拓展,各领域应用对金属纤维及其制品的性能指标也提出了更高的要求。行业技术的发展趋势主要包括:单金属辅材、金属纤维材质多样化、生产工序智能化等。单金属辅材指利用钢材代替生产工艺中的铜材,可减少工序中的分离等工序,有利于降低成本。随着下游行业发展变化,特种合金纤维的需求也在不断扩大,可满足特殊用途的特种合金纤维及其制品的研发是未来行业技术的发展方向。金属纤维从原料到成品纤维的工艺流程较长,且行业内自动化程度相对较低,很多环节仍需人工完成。整体优化工艺流程,提高生产效率,逐步实现生产的智能化是行业技术的必然发展趋势。