FEATURE
Global carbon fibre market remains on upward trend
The association of composite companies and research institutes Carbon Composites e.V. has produced its fifth annual review of the global carbon fibre reinforced plastics market. Mark Holmes reviews the findings and outlook of the 2014 report, which continues to show carbon fibre use on the increase.
The composites market report produced by Carbon Composites e.V. (CCeV) and the AVK has appeared
annually since 2010 and is now in its fi fth year of publication. The authors believe that the report is also now steadily winning recognition beyond the borders of the German speaking world. With 251 members (August 2014), the CCeV represents a
signifi cant number of companies, research institutes and organisations operating in the carbon fi bre (CF) and carbon composites (CC) sectors in Germany, Austria and Switzerland.
In the CF market, for example, CCeV members include SGL, Toray,
TohoTenax, Cytec and Hexcel which were responsible for approximately 53% of global production in 2013 and an annual CF production capacity of 55,200 tonnes. These fi gures underline the international infl uence of the CCeVrsquo;s membership. CCeV adds that the information in the report is drawn from various sources including data provided by its members. This has been supplemented and checked against current market data from reports
produced by Lucintel and Acmite, among others.
The global carbon fibre market
CCeV says that the 2014 edition of the market report will continue to look at the development of the global carbon fi bre market as it has done over recent years (Figure 1). At 46,500 tonnes, actual global demand for carbon fi bre in 2013 was some-what lower than estimated in last yearrsquo;s market report. Consumption was 6.9% higher than 2012 and has grown by a total of 47.6% compared to 2008 – this corre-sponds to an annual growth rate of 8.1%.
If 2009, the year after the fi nancial crisis, is taken as the base year (26,500 t), the annual growth rate calculated is even higher at 15.1%. According to Acmite, global revenues for the carbon fi bre market in 2013 totalled US$1.77 billion. In 2012, this fi gure was US$1.63 billion.
The report looks at the development of carbon fi bre demand over the last few years (Figure 1), and shows that the market has enjoyed steady and continuous growth
since the general economic recession in 2009. During this period, demand for carbon fi bre grew from 26,500 t in 2009 to 46,500
t in 2013 with high annual growth rates starting at an initial level of over 20% and easing to a current level of nearly 7%. This corresponds to approximately US$1.7 billion on the revenue side.
The demand forecast provided in the last market report for the next few
years has been revised downwards slightly due to the availability of new and more up-to-date data. However, it still anticipates high annual growth rates of around 10% until 2020.
By manufacturer
The report continues that between 2011 and 2013 all the leading manufacturers of carbon fi bre expanded their production capacity dramatically in order to cope with the continuously growing global demand. In addition, new capacity was built – especially in Russia, South Korea and India. Excess capacity of 41% is being reported for 2013 for carbon fi bre based on polyacrylnitrile
38 REINFORCEDplastics NOVEMBER/DECEMBER 2014 0034-3617/14 copy;2014 Elsevier Ltd. All rights reserved
FEATURE
Figure 1: Global demand for carbon fibre in thousand tonnes 2008–2020 (*estimate).
Figure 2: CF capacities by manufacturer in thousand tonnes (2013).
Figure3: Annual CF production capacity by country/region in thousand tonnes.
Figure 4: Global CF demand by application in thousand tonnes (2013).
(PAN). Consequently, the market leaders barely installed any additional production capacity in 2013 and the fi rst half of 2014. This is probably due to the presence of unutilised existing capacity.
Figure 2 shows the carbon fi bre production capacities of various manufacturers. Overall, the carbon fi bre market is concentrated
in the hands of ten market leading fi bre manufacturers, who controlled over 91% of production capacity in 2013.
In March 2014, Toray completed its acquisition of Zoltek and thus signifi cantly extended its market leading position.
SGL has also announced that it will expand its annual production capacity. SGL and BMW invested US$100 million in a joint project and increased capacity at the Moses Lake facility in the USA from 3000 to 6000 t.
According to CCeV, as these production lines were not yet operational at the time of writing this market report, they have
not yet been included in this overview of manufacturers. In 2014, the theoretical total production capacity is around 101,200 t of PAN-based carbon fi bre. In Japan, the USA and China, carbon fi bres are also manufac-tured using pitch as the precursor material. The total capacity for this method is around 3,400 t per year.
By region
The theoretical combined total capacity is therefore 104,600 t of carbon fi bre in 2014. The annual production capacities by country/region are shown in Figure 3. The most important regions continue to be North America with 30% of production capacity, Europe (24%) and Japan (20%). lsquo;Rest of the worldrsquo; essentially combines the capacities available in China, South Korea, Russia and India. No reliable fi gures are available for the production capacity of companies registered in the Peoplersquo;s Republic of China in particular. Contrary to the officia
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关于全球碳纤维市场保持上升趋势的预测
Mark Holmes
摘要：复合材料公司和研究机构的联合会碳复合材料公司Carbon Composites eV已经对全球碳纤维增强塑料市场进行了第五次年度审查。作者回顾了2014年报告的结果和展望，该报告总结了当前碳纤维市场产能，消费量和收入和的现状，继续显示碳纤维的使用量正在增加，同时也对未来碳纤维及其复合材料市场进行了预测。
1.介绍
Carbon Composites eV（CCeV）是由德国，奥地利和瑞士的公司和研究机构组成的高性能复合材料整个增值链协会。 它在网络科学研究和企业中发挥重要作用。Carbon Composites eV（CCeV）制作的市场报告，自2010年起现在已进入第五个出版年。 作者认为，该报告现在也赢得越来越多国家的认可。 CCeV拥有251名成员（2014年8月），代表了在德国，奥地利和瑞士从事碳纤维（CF）和碳复合材料（CC）行业的公司、研究机构和组织的数量。
例如在CF市场，CCeV成员包括SGL（西格里），Toray（东丽），TohoTenax，Cytec和Hexcel，其2013年全球产量约占53％，CF年产量为55,200吨。 这些指标强调了CCeV成员的国际影响力。
CCeV补充说，报告中的信息来自各种来源，包括其成员提供的数据，也根据报告中的当前市场数据对此进行了补充和检查，由Lucintel和Acmite等制作。
2.全球碳纤维市场现状
CCeV表示，2014年版的市场报告将继续关注近几年来全球碳市场的发展情况（图1）。 全球碳市场实际需求量为46,500吨，略低于去年的市场报告， 消费量比2012年高出6.9％，与2008年相比增长了47.6％ ，这相当于8.1％的年增长率。
如果以金融危机之后的2009年为基准年（26,500吨），计算的年增长率甚至更高，达到15.1％。 据Acmite称，2013年碳市场的全球收入总额为17.7亿美元。2012年，这一数字为16.3亿美元。
该报告研究了过去几年碳纤维需求的发展情况（图1），并显示市场持续稳定增长。
自2009年全面经济衰退以来。在此期间，碳纤维需求从2009年的26,500吨增加到46,500吨，年初增长率高达20％以上，目前已降至近7％。 这在收入方面约为17亿美元。
未来几年的最新市场报告中提供了需求预测，由于更多最新的数据，预期需求略有下调。 然而，直到2020年，它仍然预计年增长率将达到10％左右。
2.1制造商角度
由制造商提交的报告继续指出，2011年至2013年间，碳纤维的所有领先制造商都大幅增加产能，以应对全球不断增长的需求。 此外，新的产能正在建设--特别是在俄罗斯，韩国和印度。 据报道，基于聚丙烯腈的碳纤维产量2013年将超过41％。
图1：2008 - 2020年全球碳纤维需求量（千吨）（*估算值）。
图2：制造商的CF容量（千吨）（2013年）。
图3：按国家/地区划分的年CF生产能力（千吨）
图4：全球CF应用需求量（千吨）（2013年）。
市场领导者在2013年和2014年上半年几乎没有安装任何额外的产能。这可能是由于存在未使用的现有产能。
总体而言，碳市场集中由十位市场领先的制造商掌控，他们在2013年控制了91％以上的生产能力。
2014年3月，东丽完成对Zoltek的收购，从而显着延长了其市场领先地位。
西格里还宣布将扩大其年生产能力。 西格里和宝马公司共同投资1亿美元用于联合项目，并将美国摩西湖工厂的产能从3000吨增加到6000吨。
根据CCeV报告，这些生产线在撰写本市场报告时尚未运作，因此它们尚未包含在这个制造商的概述中。2014年，PAN基碳纤维理论总产能约为101,200吨。在日本，美国和中国，碳纤维也用沥青作为前体材料制造。该方法的总产能为每年约3,400吨。
2.2地区角度
2014年碳总量的理论总产能为10.46万吨。各国/地区的年生产能力见图图3。
最重要的地区仍然是北美，占产能的30％，欧洲（24％）日本（20％）。 “世界其他地区”基本上结合了中国，韩国，俄罗斯和印度的现有能力。 在中华人民共和国注册的公司的生产能力方面没有可靠的指标。 与之相反该国的所有制造商的实际总产能是
大概还不到10000吨。CCeV表示，由于这些公司获得用于制造前体材料和碳纤维的必要技术的途径有限，因此中国市场只能保持适度的增长速度。
图5：按申请计算的全球CF收入（百万美元）（2013年）。图6：2008-2020年全球CRP需求量（千吨）（*预计）。
2.3应用程序角度
在过去的一年中，碳纤维的应用领域发生了一些变化。 航空航天和国防应用显著增长，现在是碳排放量最大的消费领域，总计13,900吨（图4）。 其次是体育/休闲产业和风力涡轮机产品，每个产品占总需求的14％。 在过去的一年里，汽车行业的碳消耗量增加了一倍以上，至5000吨左右。 这可能是由于宝马生产i型车的加速阶段。 其他应用包括模塑和混合，工厂建设，压力容器，土木工程和海洋工程。
通过应用程序分析碳排放收入如图5，CCeV报告说，必须记住，在标准制造工艺和质量要求方面，各行业之间存在不同程度的差距。 例如，航空和国防部门消耗30％的碳纤维生产，但产生全球碳纤维收入的50％。
航空航天和国防应用不仅要符合高质量标准，还要承担很高的许可证和材料检查成本。在所有其他应用领域中，该百分比相对于制造材料的数量较低。 但是，如图4所示，与2012年相比，碳纤维消费和收入显着增加，特别是在航空航天和国防，土木工程和汽车行业。
在全球碳复合材料市场中，几乎所有世界上制造的碳纤维与结合基体结合使用来生产碳复合材料。 如结果，在碳纤维和碳复合市场中观察到的增长趋势非常相似。
图6以吨为单位显示全球CRP需求的发展。 2013年，对CRP的需求在72,000吨左右，比前一年增长9.1％。 预计到2020年，CRP消费量增长将继续保持在10.6％。
虽然碳纤维，陶瓷和金属基体材料均被用于特殊领域，但CCeV表示，以下部分的重点主要是碳增强塑料（CRP）。 2013年，碳复合材料产生的总收入约为147亿美元，其中CRP占94亿美元（图7）。 因此基于聚合物基质的复合材料占收入的64％。
用于CRP生产的基体聚合物可以进一步分为热塑性塑料和热固性塑料（见图7）。 热固性塑料仍然是碳纤维最常用的聚合物基体，这两种聚合物类型在CRP总收入中的收入份额也有所改变。
热固性塑料有许多优良性能以便于它打开市场，例如：
bull;良好的机械性能
bull;耐温性
bull;低吸湿性
bull;降低用户的材料成本（物料制造商的附加值较低）
bull;材料制造商和制造工艺。
另一方面，热塑性塑料也有其优点，这可能会导致它们在未来得到更广泛的采用，例如：
bull;处理时间短（不需要化学反应，不像热固性塑料）
bull;耐冲击，高损伤容限
bull;良好的成形性和可焊性
bull;便于存储
bull;容易回收
到目前为止，弹性体基体并未得到广泛应用，尽管未来这种情况可能会发生变化，例如，机械工程应用中的弹性无铰链轴连接。
图7：基体材料的碳排放量为10亿美元（2013年）。图8：制造过程中的CRP市场份额（百万美元）（2013年）。
图9：按地区划分的10亿美元的碳综合收入（2013年）。 图10：细分市场的碳综合收入
2.4制造过程角度
多种不同的生产工艺用于制造CRP材料/组件（参见图8）。 在今年的报告中，这些流程与去年略有不同。 使用预浸料的铺层工艺（37％）继续占据所采用的工艺的主要比例。 然而，拉挤成型和缠绕也变得越来越重要，现在占领了总数的40％。它们从预浸料领域中获得了市场份额。 除了易于自动化的压制和注射工艺（例如RTM）外，湿式层压和真空灌注/浸入的手动工艺也经常被使用。预计到2020年，CRP消费量增长将继续保持在10.6％，基本上与碳纤维相匹配。
图9显示按地区划分的碳复合材料收入。
北美和美国，特别是飞机和军事装备的重要制造商，在碳复合材料市场约占50亿美元，占总数的三分之一以上。 根据市场细分情况，西欧是碳复合材料经济第二大地区，创造了约47亿美元的贡献。 不过，如果把欧洲看作是一个整体，将匈牙利包括在内，它实际上将超过北美地区排名第一。 除了拥有可与北美相媲美的航空工业之外，欧洲也是风力涡轮机，汽车和机械工程领域的许多制造商的所在地，这也创造了使用碳复合材料的强劲的需求。
日本由于拥有众多的制造商，是第三大碳复合材料市场，收入达到22亿美元。 在亚洲（包括日本除外的太平洋），中国在风能领域的雄心，也帮助实现了19亿美元的收入。
2.5按产品角度
以下部分提供了四个最重要的细分市场及其细分市场的碳综合收益分类。
航空航天和国防
美国和欧洲是航空航天和国防领域最重要的经济区域，需求受到波音和空客等飞机制造商的推动。 细分市场主要有商业航空和大型乘用车，这些市场约占总收入25亿美元（60％）。 军用作战和运输机产生的收入为7亿美元，是该领域的第二大领域，其次是商用飞机，直升机和其他产品，主要用于太空和体育航空应用。
风力发电机
风力涡轮机市场在碳排放量方面排名第二。 自2005年以来，全球风能能力不断扩大（图11）。2013年约为318GW.
每台风机的输出功率是其转子直径的二次函数，因此制造商面临着巨大的压力来开发更长更轻的转子叶片。 1985年，平均转子直径仅为15米，平均产量低于1兆瓦。 2013年，风力涡轮机的平均转子直径为100米，平均输出功率为2.5兆瓦。 这些多兆瓦级风力涡轮机正在增加对碳纤维的需求，因为它是唯一适用于建造长度为40至50米的转子叶片的材料。
2013年，风能市场消耗碳纤维约6700吨，产生的碳复合收益总计约18亿美元。 然而，该行业碳排放需求低于2012年（10,000吨）。 造成这种情况的原因是由于财务和技术上的困难，持续的低水平的自动化和延迟建造风力发电场。 例如，2013年全球仅安装了35GW的新风电发电量（图11).
图11：GW的全球安装风力发电机组。 图12：各国按GW安装的风机容量（2013年12月）。
图13：按细分市场划分的运动/休闲市场的碳综合收入百万美元。
图14：按照细分市场（2013），汽车行业的碳复合材料收入为百万美元。
这一部门主要由三个主要国家经济体支配：中华人民共和国近年来显着扩大了其能力，并在2013年将其总量增加至91GW，几乎占全球风能装机容量的30％。 紧随其后的是美国62GW和德国34GW的容量（图12）.
运动/休闲
2013年，运动/休闲市场部分利用碳复合材料产生了约15亿美元的收入。该部门与太空旅行都是第一批使用和开发碳复合材料的公司之一。 碳复合材料现在不仅用于专业和高性能运动，而且用于各种体育运动的许多产品中：高尔夫球杆，网球和羽毛球拍，自行车框架等是该部分中最重要的产品，并且占总收入的近四分之三（图13）。 还有许多其他应用，如冬季运动产品（滑雪板，滑雪杆，滑雪板）和水上运动产品（桨，风帆桅杆）。
汽车
CRP被认为是减少CO2排放，轻量化建设和电动汽车的许多汽车行业领域的关键材料。 CRP在汽车应用中的使用仍处于早期阶段，未来的发展潜力很大--尽管这依赖于CRP部件价格的进一步显著下降。
在20世纪80年代，首批碳纤维零件如传动轴开始在赛车运动领域之外被采用，并在小批量生产车型中得到应用。 碳复合材料现在被广泛应用于汽车的结构和外壳应用领域--从用碳纤维增强的陶瓷制动器到碰撞元件，以及单车，乘客车厢和半拖车。碳复合材料在汽车部件中也扮演着更重要的角色
其他的部分还有铁路行业，诸如挡风玻璃刮水器等小部件。
该报告的收入约为22亿美元，补充说汽车行业对碳复合材料市场日益重要。 汽车是该部门收入中46％的最重要领域。 碳复合材料部件的持续高成本直到现在才主要用于豪华汽车。 小型卡车（18％），赛车（15％）和客车（13％）也对汽车行业的总收入做出了显着的贡献。
3.未来趋势和展望
对于未来几年，分析师预计碳纤维及其复合材料市场的年增长率将近9％，甚至可能将进一步上升至10％左右（图1).
根据这一估计，可以预计全球碳纤维的需求到2020年达到8.9万吨，创收超过33亿美元。 尽管现有产能过剩，一些制造商已经宣布他们打算投资更多设施：
bull;西格里和宝马将在其摩西湖工厂投资1亿美元（使总额达到3亿美元），以将产能从6000吨增加到每年9000吨的中期目标。
bull;三菱丽阳的碳纤维产能将扩大到2000吨。
图15：航空航天和国防市场细分市场碳复合材料收入以百万美元计算。
图16：风力涡轮机细分市场碳复合材料收入以百万美元计算。
工厂在美国萨克拉门托，到2016年中期总容量将增加一倍。
预计2013年碳复合材料市场总值将达到147亿美元，2014预计将以大致相同的速度增长。 CRP是这里最重要的领域，产生总额达94亿美元。 CCeV补充称，CRP市场继续保证稳定和突出的增长潜力。在航空和风能领域，CRP在汽车建筑和工业中的使用日益增多是驱动市场的关键因素。 市场研究预测，未来几年平均年收入将增长6％至11％，然后持续超过10％。
到2020年
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