建筑用玄武岩纤维制品行业下游市场应用有望进一步精细化发展
玄武岩是火山喷发形成的基性火山岩,属于硅酸盐类,广泛分布于地壳中,是自然界中分布最广泛、储量最大的岩石之一,主要成份包括二氧化硅、氧化铝、氧化铁、氧化钙、氧化镁、氧化钠和二氧化钛等。长期以来,玄武岩被视为普通石头,但随着科技及生产技术不断进步,玄武岩矿石的特性与应用逐步得到重视。
玄武岩纤维是以玄武岩为主要原料,经过熔制纺丝技术制造的无机纤维材料,具有强度高、电绝缘、耐腐蚀、耐高温等多种优异性能,是一种低成本、高性能、洁净度高的纤维材料,与碳纤维、芳纶、聚乙烯共同被列为我国重点发展的四大纤维,在建筑工程、土建交通、汽车船舶、石油化工、武器装备等多个方面得到了应用。
1、行业基本情况
玄武岩纤维是以天然玄武岩为主要原材料制成的纤维,是一种无机环保高性能纤维材料。根据纤维类型、制造方法差异,玄武岩纤维可以分为普通玄武岩纤维、超细玄武岩纤维以及连续玄武岩纤维,其中普通玄武岩纤维、超细玄武岩纤维的纤维长度通常较短且不连续,产品形态多为棉毡状或板状,因此又被称为玄武岩棉、岩棉。
1840 年英国威尔士人试制成功玄武岩岩棉;德国在 1959 年掌握了工业生产玄武岩矿棉技术;前苏联于 1985 年实现了玄武岩纤维工业化生产,近几十年来,美国、日本等国家都加强了对相关技术的研究和开发。相较于国外,国内开展玄武岩纤维的研究较晚,但发展速度较快,目前已成为最大的生产国及消费国之一。
2、行业技术水平及特点
(1)核心装备及工艺水平
玄武岩棉的核心装备为熔炉、离心机等,装备技术决定了企业生产效率及产品的质量。目前行业企业集中度较低,生产规模与技术水平参差不齐,大多数企业不具备核心装备自主设计能力,生产规模较小(小于 3 万吨),或主要依赖于进口设备,仅少数几家头部企业具备大尺寸熔制炉和电熔炉生产线的自主设计能力;其次,离心机、集棉机、固化炉等设备及相关工艺也是评价企业生产能力的重要因素,需要通过长时间生产经验和技术迭代实现,各环节设备的性能都将影响最终产量,大部分中小企业不具备长期大额研发投入的资金实力,也缺乏大批量产品试生产能力。
(2)生产单位能耗水平
玄武岩棉的生产过程中将玄武岩烧制熔融液态,需要消耗较大量的能源,主要包括焦炭、电、天然气等。在节能减排、碳中和的背景下,生产岩棉产品的单位能耗是考核企业节能环保水平的重要指标,也是体现企业技术实力的关键衡量标准。根据现行国家标准,岩棉产品的综合能耗采用折算后的标准煤来衡量,准入值为≤450(kgce/t)、先进值为≤400(kgce/t)。目前大部分行业企业单位能耗在 400-450(kgce/t)之间,少数头部企业能够将单位能耗控制在 300(kgce/t)以下,远低于国家规定的先进值,其主要通过合理的设备结构设计和先进的生产工艺控制,提高熔制炉的燃烧效率和热量利用率来实现。
(3)产品性能指标
建筑保温用玄武岩棉目前主要应用于建筑外墙,需要通过抗拉强度、压缩强度、导热系数、酸度系数、抗老化性、耐火极限等指标来评价产品性能,大部分行业企业产品仅能满足国标要求,追求短平快,缺乏对质量品质的长期跟踪管理。洛科威等国际头部企业注重产品品质管理,产品质量标准高于国标,国内部分头部企业建立了自有的内控标准,质量体系优于国标,看齐国际头部企业。产品性能指标方面,以纤维直径为例,其决定了产品的关键性能指标,国标为 7μm,洛科威及泰石节能可以在生产制造中将纤维直径控制下 5μm 以内,将产品的强度、化学抗性进一步提升。
3、行业未来发展趋势
(1)装备技术升级
2020 年 9 月,我国明确提出 2030 年“碳达峰”与 2060 年“碳中和”的目标,对于制造业企业而言,节能减排、提高生产效率是未来可持续发展的关键因素。玄武岩棉的制备存在电炉及冲天炉两种生产工艺,电炉主要消耗电,建设成本高但后期使用成本低且排放水平低;冲天炉主要消耗焦炭,现有工艺更加成熟但能耗更高且存在设备瓶颈。电炉等先进生产装备及工艺技术能够进一步降低产品的综合能耗,控制生产成本及碳排放;其次,电炉技术工作原理与冲天炉不同,相同能耗水平的良率更高,大规模生产条件下可以突破传统设备的瓶颈,因此大尺寸电炉技术可能在未来逐步成为业内主流。此外,随着太阳能等“绿电”比例进一步提升,电炉的使用成本有望进一步下降,因此行业内大尺寸电炉等先进生产装备的占有率、技术水平将逐步升级。
(2)产品性能优化
玄武岩纤维直径决定了产品的关键性能指标,目前现行建筑用玄武岩纤维直径的国标为 7μm,低于国外先进企业的生产标准,而纤维的直径越细,生产难度越大、工艺设备要求更高,产品的性能也更好。目前行业内大部分国内企业产品品质低于洛科威等国外大型企业,也导致国内企业在高端产品线的市场占有率较低。随着未来市场竞争加剧、建筑施工质量的提高、客户需求变化,对玄武岩纤维等外墙保温材料的性能要求也将进一步提高。未来产品性能将越来越受到重视,研发投入大、技术水平领先、产品性能优异的企业将更具有竞争力。
(3)生产规模集中化
目前,外墙用玄武岩纤维行业市场集中度较低,小规模生产企业技术水平相对落后、产品质量较低、环保设施不齐全,易引起市场不当竞争,2019 年版《产业结构调整指导目录》已将 3 万吨以下的岩棉制品生产线列为限制类目录,对不规范的小规模企业作出了限制。《绝热节能材料行业“十四五”发展指导意见》指出,绝热材料行业高端企业数量少,低端企业数量多,缺乏龙头企业效应,后续将鼓励优化产业结构,充分发挥大型骨干企业的示范引领作用。因此,未来细分行业的生产规模将进一步集中,企业间的竞争将更为激烈,行业龙头企业优势将近一步凸显。
(4)下游应用精细化
玄武岩纤维性能优异、用途广泛,但目前国内玄武岩纤维主要应用于内外墙保温,其他领域用量少,下游应用仍待充分挖掘与推广。除内外墙保温外,建筑领域玄武岩纤维也可用于幕墙、屋面、防火隔离带、彩钢复合板房、超净车间净化板、超静音隔音板等,其他非传统建筑领域也有较大应用前景。以洛科威为首的国外企业,其产品品类多、单品精细、应用场景广;而国内大部分企业产品品类较为单一,同质化竞争严重。产品精细化、多应用场景能够提升企业的盈利空间与抗风险能力,也更能够适应客户多元化的需求,因此下游市场应用有望进一步精细化发展。
4、行业门槛及壁垒
(1)技术门槛
建筑用玄武岩纤维产品的技术难点在于装备及生产工艺、生产效率、产品精细程度等。核心生产装备通常尺寸大、资金成本高,自主设计研发难度大,需要长时间经验总结及技术迭代,一般规模企业不具备大资金量的研发投入与技术研发实力,较难掌握核心技术;装备、生产工艺及配套系统决定了企业的生产效率,体现在产能利用率、投入产出比及单位能耗等方面,具备生产能力的企业,其核心竞争力即体现在生产效率等方面;产品精细程度是企业品质化、高端化的基础,如纤维直径、导热系数、抗老化性等,一般行业企业较难具备产品精细化的技术水平。
(2)规模门槛
目前行业企业集中度较低,整体生产规模多小于 3 万吨,而 2019 年版《产业结构调整指导目录》已将 3 万吨以下的岩棉制品生产线列为限制类目录,不具备大规模建设能力的企业已较难入围行业门槛;其次,目前行业呈现生产规模集中化的趋势,行业政策鼓励优化产业结构,限制低端企业发展,提高龙头企业地位,因此行业内现有小规模生产企业的竞争力将快速下降。在资金、技术两个方面因素的制约下,生产经营规模是行业的主要门槛之一。
(3)市场门槛
建筑用玄武岩纤维产品发展时间不长,但在细分市场占有率已达到约 30%,已成为主要的建筑保温材料之一。头部企业大品牌通常品质稳定、性能及售后服务好,目前在市场中占据主导地位,经销商、终端客户对该类产品也已形成一定的品牌认知,而新入行企业需要较长时间建立产品及服务口碑,短时间内难以对头部企业形成冲击。其次,建筑用玄武岩纤维产品具有最优销售半径范围,即区域性特点,如企业不具备全国市场多点布局的能力,市场竞争将受到很大局限。
5、建筑用玄武岩纤维制品行业部分代表企业

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