1、证券研究报告 请务必阅读正文之后的免责条款 如何看待玻纤行业的需求增长如何看待玻纤行业的需求增长 玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 中信证券研究部中信证券研究部 核心观点核心观点 本报告为我们玻璃纤维行业系列分析报告的第一篇，聚焦市场普遍关心的玻纤本报告为我们玻璃纤维行业系列分析报告的第一篇，聚焦市场普遍关心的玻纤 行业需求。历史上，受益于玻纤价格的下降及性能的提升，在风电、汽车轻量行业需求。历史上，受益于玻纤价格的下降及性能的提升，在风电、汽车轻量 化等领域使用渗透率不断提升；未来看，我国人均玻纤需求量与国外仍有差化等领域使用渗透率不断提升；未来看，我国人均玻纤需求量与国外仍有差
2、距，具备提升空间，同时由于技术的不断积累，高端产品的下游客户黏性不断距，具备提升空间，同时由于技术的不断积累，高端产品的下游客户黏性不断 提升，龙头企业具备高竞争壁垒。提升，龙头企业具备高竞争壁垒。我们我们推荐中国巨石、中材科技、长海股份。推荐中国巨石、中材科技、长海股份。 玻璃纤维的材料本质： 复合材料中的增强材料，理化性能优异， 通过对其他材料玻璃纤维的材料本质： 复合材料中的增强材料，理化性能优异， 通过对其他材料 替代实现渗透率提升。替代实现渗透率提升。玻纤材料具备强度高、质量轻、耐高温腐蚀等优异性能， 通过与其他材料复合， 改善材料性能， 可以实现对金属、 木材等其他材料的替代， 下
3、游应用广泛且渗透率不断提升。 据欧文斯科宁统计， 玻纤需求增速一般为当年 工业增加值增速的 1.6 倍。Lucintel 预测，全球玻纤行业市场容量有望由 2019 年的 88 亿美元增长至 2025 年的 103 亿美元，年复合增速 2.7%。 玻纤行业的需求本质：技术创造型需求。玻纤行业的需求本质：技术创造型需求。一方面，技术进步使玻璃纤维纱生产成 本降低， 因此替代其他材料的性价比更高； 典型例子如在汽车轻量化趋势中替代 金属材料。另一方面，技术进步使玻璃纤维纱性能提升，进而在高端领域可实现 的应用场景拓展，典型例子如玻纤在大叶片中对碳纤维的替代。 我国玻纤市场仍处渗透率提升期。我国玻纤
4、市场仍处渗透率提升期。我国玻纤行业需求近年来经历了高速增长， 2019 年人均玻纤消费量已较 2011 年翻了一番。对比海外，2011-2019 年，我 国玻纤表观消费量 CAGR 达到 10.3%，较全球需求量 CAGR3.5%更高。但是， 我国玻纤市场应用较国外仍有较大差距， 具备渗透率进一步提升空间。 以最早发 明并工业化应用的美国市场为例，玻纤下游应用种类超过 60,000 种，而我国成 熟并广泛应用的下游领域仅有美国的十分之一。2018 年我国人均玻纤消费量为 2.4kg/人，美国为 5.2kg/人。 玻纤行玻纤行业趋势：高端化、智能化，龙头企业产品结构优化、竞争壁垒增强、周期业趋势
5、：高端化、智能化，龙头企业产品结构优化、竞争壁垒增强、周期 属性弱化。属性弱化。1）下游应用来看，我国玻纤高端需求的应用比例较国外仍有差距， 加上劳动力成本的提升，未来行业高端化、智能化、竞争格局优化成为趋势。2） 高端产品渠道黏性更强， 且部分品类具备进入壁垒， 近年来随着高端产品应用的 持续推广，我国玻纤龙头企业的产品结构优化，盈利稳定性更高。综合来看，龙 头企业具备成本进一步节约及产品结构优化空间，周期属性弱化。 风险因素：风险因素：汇率波动风险，海外疫情严重风险，解决同业竞争不及预期风险。 投资建议：投资建议：需求端看，玻纤行业为技术创造型需求，长期具备成长空间。考虑到 玻纤行业供需情
6、况有望继续优化，当前行业库存偏低，行业仍处景气上行期，龙 头企业具备利润弹性。推荐中国巨石、中材科技、长海股份。 重点公司盈利预测、估值及投资评级重点公司盈利预测、估值及投资评级 简称简称 收盘价收盘价 （元）（元） EPS（元）（元） PE 评级评级 2019 2020E 2021E 2019 2020E 2021E 中国巨石 22.85 0.61 0.69 1.09 37.46 33.12 20.96 买入 长海股份 18.3 0.71 0.74 0.99 25.77 24.73 18.48 买入 中材科技 25.03 0.82 1.19 1.41 30.52 21.03 17.75 买入
7、 资料来源：Wind，中信证券研究部预测 注：股价为 2021 年 1 月 12 日收盘价 建材建材行业行业 评级评级 强于大市强于大市（维持维持） 景气趋势 建材 利润增长率 +20%YoY 估值水平 21P/E=18 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 目录目录 玻纤纱的材料属性：改善材料性能，应用领域广且渗透率提升玻纤纱的材料属性：改善材料性能，应用领域广且渗透率提升 . 1 玻纤行业的需求本质：技术创造型需求玻纤行业的需求本质：技术创造型需求 . 3 需求来源一：成本降低提升替代性价比 . 3 1、玻纤价格中枢呈下降趋势
8、 . 3 2、案例一：玻璃纤维筋对传统环氧树脂涂层钢筋的替代 . 7 3、案例二：汽车轻量化领域玻纤应用经验 . 9 4、案例三：玻纤降价助力风电叶片降本，风电平价时代需求更为广阔 . 18 需求来源二：技术驱动性能提升，应用场景拓宽 . 20 1、技术进步提升性能，可实现应用场景拓展 . 20 2、案例：玻纤替代碳纤维应用于大型风电叶片 . 23 我国玻纤市场仍处渗透率提升期我国玻纤市场仍处渗透率提升期 . 26 玻纤行业趋势：高端化、智能化，龙头企业产品结构优化、竞争壁垒增强、周期属性弱玻纤行业趋势：高端化、智能化，龙头企业产品结构优化、竞争壁垒增强、周期属性弱 化化 . 29 投资策略投
9、资策略 . 30 风险因素风险因素 . 30 pOoRmMmRuNnMoRoPqNqNsMbRdN6MnPqQnPrQiNrRpOkPmNmP9PmMyRxNqNzRxNqRnQ 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 插图目录插图目录 图 1：玻纤产业链 . 1 图 2：玻纤材料需求增速由多个下游行业全方位拉动 . 2 图 3：全球玻纤需求量一般是工业增加值增速的 1.6 倍 . 2 图 4：全球玻纤市场规模 . 3 图 5：全球复合材料终端产品市场预计维持 6%增速 . 3 图 6：玻纤行业是技术创造型需求 . 3 图 7：玻纤
10、价格波动中枢呈向下趋势 . 4 图 8：巨石吨毛利和吨净利润波动区间抬升 . 4 图 9：巨石吨营业成本呈下降趋势 . 4 图 10：巨石利润率中枢提高 . 4 图 11：巨石天然气吨耗量和吨采购量趋势下行 . 5 图 12：泰山吨天然气吨采购量中枢下移 . 5 图 13：巨石吨电力耗量呈下降趋势 . 5 图 14：巨石池窑大型化趋势 . 6 图 15：巨石制造向智能化、绿色化发展转型 . 6 图 16：巨石人均创收持续提升 . 7 图 17：巨石生产人员人均产量持续提升 . 7 图 18：以我国为例，玻纤价格长期中枢下降，而螺纹钢价格上涨，两者产品价差拉近 . 8 图 19：玻璃纤维筋相对传
11、统环氧树脂涂层钢筋具有全生命周期成本优势 . 9 图 20：汽车轻量化领域玻纤增强复合材料的应用经验概览 . 10 图 21：SMC 的机械化成型工艺 . 11 图 22：SMC 自 1960 年代兴起 . 11 图 23：以 SMC 为主的压制成型工艺逐渐普及 . 11 图 24：1970-1980 年代汽车中塑料占比提升 . 11 图 25：SMC 粗纱价格多年下降 . 12 图 26：SMC 体积成本低于金属件 . 12 图 27：GMT 在 1990 年代用量增长迅速 . 13 图 28：热塑性复合材料在我国逐渐替代热固性复合材料 . 13 图 29：长玻纤制件性能优于短玻纤制件 .
12、14 图 30：LFT 力学性能优于其他纤维增强复合材料. 14 图 31：LFT 在汽车结构件及半结构件中的应用 . 15 图 32：21 世纪初 LFT 产量高速增长 . 16 图 33：21 世纪初欧洲市场 LMT 形成对 GMT 的替代 . 16 图 34：欧洲 LFT 产量长期稳定增长 . 16 图 35：LFT 渗透率快速提高 . 16 图 36：巨石 362J 耐磨性能高于同类产品 . 17 图 37：巨石 362J 力学性能高于同类产品 . 17 图 38：我国塑料改性化率对标全球有较大提升空间 . 17 图 39：改性塑料消费量近年增长明显 . 17 图 40：我国车用塑料需
13、求对标国外有提升空间（数据为 2018 年） . 18 图 41：国内外单车塑料用量均不断提升 . 18 图 42：车用塑料应用范围拓展 . 18 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 图 43：玻纤成本占风电叶片成本估算 . 19 图 44：风电标杆价/指导价不断下调 . 19 图 45：2020 年上半年各类能源 LCOE 估算 . 20 图 46：单位装机量对应玻纤需求估计 . 20 图 47：全球风电新增装机量 . 20 图 48：玻纤的优异性能 . 21 图 49：风电叶片的大型化趋势 . 24 图 50：叶片重量按长度
14、的三次方增加 . 24 图 51：叶片越长碳纤维减重优势越明显 . 24 图 52：替代增强材料相对玻纤的优缺点 . 24 图 53：技术进步推动玻纤增强叶片替代碳纤维等材料，满足风电大型化和海洋化需求 . 25 图 54：玻纤是技术创造型需求 . 26 图 55：巨石下游需求结构 . 27 图 56：泰山玻纤下游需求结构 . 27 图 57：中国人均玻纤消费量远低于美国 . 27 图 58：中国人均玻纤表观消费量加速提高 . 27 图 59：中国玻纤表观消费量加速提高 . 28 图 60：全球玻纤需求量长期保持增长 . 28 图 61：巨石及收购标的股权结构 . 29 图 62：高端产品较低
15、端产品价格更稳定 . 29 图 63：当前行业库存量偏低 . 30 图 64：当前行业库存天数偏低 . 30 表格目录表格目录 表 1：玻纤产品主要特性及用途 . 1 表 2：玻纤在多种领域作为替代材料的举例 . 2 表 3：汽车工业用玻璃钢部件的各种成型方法比较 . 10 表 4：热塑性复合材料相对于热固性复合材料能进一步降低成本 . 12 表 5：热塑性成型工艺较热固性成型工艺的成本节约（以英国 W30 系列直升机的制造为 例） . 13 表 6：汽车轻量化材料减重效果及相对成本 . 13 表 7：轻量化材料对比，玻纤减重明显，且成本较低 . 14 表 8：LFT 较 GMT 优化生产工艺
16、，可进一步降低制造成本 . 15 表 9：LFT 替代金属的性价比较此前玻纤增强材料进一步提高 . 16 表 10：巨石高模量玻纤与普通 E 玻纤的性能比较 . 22 表 11：浸润剂组分及其作用 . 23 表 12：巨石电子纱已可满足高端电子布需求（标记红色为巨石拥有的电子纱产品规格） . 23 表 13：中复连众部分风电叶片规格和材料 . 25 表 14：2009-2011 年国内外玻纤厂商推出的用以替代碳纤维的风电叶片用高性能玻纤材 料 . 26 表 15：玻纤行业“十四五”发展规划（征求意见稿）内容 . 28 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅
17、读正文之后的免责条款部分 1 玻纤纱的材料属性：改善材料性能，应用领域广且渗玻纤纱的材料属性：改善材料性能，应用领域广且渗 透率提升透率提升 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化 钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，通常用作复合材料中的增强材料。上游主要是叶腊石、 高岭土、石灰石等矿石原料，经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造而成，通过形成 玻纤制品及玻纤复合材料应用于下游产业。 图 1：玻纤产业链 资料来源：长海股份招股书，中信证券研究部 玻纤材料具备强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀、隔水、隔音、隔热等性能，广泛应 用于建筑建材、 交通运输、 电力电气、工业设
18、备、 环保能源等领域， 通过与其他材料复合， 改善材料性能，可以实现对金属、木材等其他材料的替代。比如，在化工和水利中用玻纤 管道替代钢管和混凝土管，发挥其高强、质轻、环保、耐老化的优点；在汽车中用玻纤增 强塑料替代传统钢材，发挥其高强、质轻、耐高温的优点。 近年来，玻纤行业通过技术创新、智能制造等举措不断提高产品性价比，拓展应用领 域，增强对传统材料的替代性，推动了玻纤需求空间不断增长。 表 1：玻纤产品主要特性及用途 种类种类 特性特性 主要应用主要应用 无碱 高强度、电绝缘性强、耐高温、不耐酸与强碱 玻璃钢增强材料、电绝缘材料、轮胎帘子线 中碱 高强度、电绝缘性强、耐高温 酸性过滤布及石
19、油、化工等耐腐蚀器皿 高碱 高强度、耐水性差、耐酸性好 耐酸蓄电池隔板、酸雾过滤、电镀横槽 高强度 拉伸强度高、成本高、电绝缘性强、耐高温、疲劳极限高 螺旋桨、防弹衣等 耐碱 可设计性强、耐碱性好、弹性模量易成型 高性能增强（水泥）混凝土 电子 拉伸强度高、电绝缘性强、尺寸稳定性、耐热、耐腐蚀 覆铜板等电子行业 资料来源：秦朔新工业时代 ，中信证券研究部 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 2 表 2：玻纤在多种领域作为替代材料的举例 行业行业 产品产品 替代品替代品 优势优势 建筑建材 玻纤瓦 陶瓷/水泥瓦 全天候性、保温隔热
20、性、防水性、隔音性、耐腐蚀性 建筑建材 门窗框架 铝质、木质门窗框架 绝热性、耐腐蚀性、强度高 交通运输 车体用玻纤增强塑料 钢铁 重量轻、强度高、易加工成型 航空 飞机零部件、小飞机机身 传统金属 重量轻、强度高、耐冲击、寿命长、阻燃性好 电子电气 电器罩壳、电缆管、绝缘 子 传统塑料 防腐蚀性 风电 风电叶片 铝质叶片 强度高、重量轻 化工 储罐、防腐格栅 传统金属 耐腐蚀性、强度高 建筑建材 玻纤增强钢筋 普通钢筋 耐腐蚀性 建筑建材 玻纤增强混凝土 普通混凝土 强度高、质量轻、成型多样化、质感好，可用于制造建筑装饰构 件、欧陆式建筑及景观工程 运动器材 网球拍、赛艇 传统塑料及金属 重
21、量轻、强度高、可设计自由度大、易加工成型、低摩擦系数、良 好的耐疲劳性 消费品及设 施 齿轮、手机外壳、家电零 部件 传统金属 耐腐蚀、轻质、强度高 资料来源：居百年轻钢别墅微信公众号，中国玻璃纤维微信公众号，广州赛奥碳纤维技术公司，中信证券研究部 由于玻纤下游需求广泛，渗透到国民经济的各个组成部分，因此其下游空间增长受到 的是多领域的全方位拉动， 需求成长稳定性较高。 一般来讲， 玻纤行业需求增速与 GDP 及 工业增加值增长具有一定相关性，据欧文斯科宁统计，玻纤需求增速一般为当年工业增加 值增速的 1.6 倍。据 Lucintel 的预测，全球玻纤行业市场容量有望由 2019 年的 88
22、亿美元 增长至 2025 年的 103 亿美元。其中，风电、航空、交通、电子电气预计将会是近年来增 长较快的行业。 图 2：玻纤材料需求增速由多个下游行业全方位拉动 资料来源：中国玻璃纤维公众号，前瞻研究院预测，中信证券研究 部 图 3：全球玻纤需求量一般是工业增加值增速的 1.6 倍 资料来源：欧文斯科宁，中信证券研究部 0% 1% 2% 3% 4% 5% 6% 7% 2016-2022全球复合材料应用领域增速预测 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 3 图 4：全球玻纤市场规模 资料来源：Lucintel（含预测） ，中信证
23、券研究部 图 5：全球复合材料终端产品市场预计维持 6%增速 资料来源：中国玻璃纤维公众号，前瞻研究院预测，中信证券研究 部 玻纤行业的需求本质：技术创造型需求玻纤行业的需求本质：技术创造型需求 随着玻纤行业技术的进步，玻璃复合材料的应用领域也越来越广泛。一方面，技术进 步使玻璃纤维纱生产成本降低，因此替代其他材料的性价比更高；另一方面，技术进步使 玻璃纤维纱性能提升，进而在高端领域可实现的应用场景拓展。 图 6：玻纤行业是技术创造型需求 资料来源：中信证券研究部绘制 需求来源一：成本降低提升替代性价比需求来源一：成本降低提升替代性价比 1、玻纤价格中枢呈下降趋势、玻纤价格中枢呈下降趋势 从长
24、时间序列来看，玻纤价格中枢处于向下趋势，以实现更好的替代性价比。与此同 时，龙头玻纤企业毛利率相对稳定，且中枢上升，源自于沉淀在企业内部的技术积累带来 的成本下降。 71 88 103 4.4% 2.7% 0% 1% 2% 3% 4% 5% 0 20 40 60 80 100 120 201420192025 全球玻纤市场规模（亿美元）CAGR 933 989 1048 1111 1178 1248 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 2020202242025 全球复合材料终端产品市场预测（亿美元） 预测年增速6% 玻纤行业系列分析报告之一
25、玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 4 图 7：玻纤价格波动中枢呈向下趋势 资料来源：卓创资讯，中信证券研究部 图 8：巨石吨毛利和吨净利润波动区间抬升 资料来源：wind，中国建材年报，中信证券研究部 注：毛利为玻纤及制品业务毛利，净利为总净利。 图 9：巨石吨营业成本呈下降趋势 资料来源：wind，中国巨石年报，中信证券研究部 图 10：巨石利润率中枢提高 资料来源：wind，中信证券研究部 技术进步带来的成本降低主要源自于几个方向：如配方优化、生产效率提升以及单位 耗用量的降低等。 1）单位耗用量降低 以天然气和电力为例说明技术进步对降低吨成本的
26、作用 中国巨石吨天然气耗量和吨天然气采购量自 2015 年来趋势下行，其中吨天然气耗量 从 2015 年至 2017 年减少了 26.1%。泰山玻纤吨天然气采购量自 2014 年起中枢下移， 2019 年较 2010 年减少了 9.9%。反映了技术进步和规模效益带来的单位能耗降低。 50 60 70 80 90 100 110 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 无碱粗纱均价（元/吨，左轴） 标准化价格（12/7/3=100，右轴） -1000 -500 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 巨石吨毛利（元/吨）巨石吨净利（元
27、/吨） 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 巨石吨成本（元/吨） -30% -20% -10% 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 02Q1 03Q1 04Q1 05Q1 06Q1 07Q1 08Q1 09Q1 10Q1 11Q1 12Q1 13Q1 14Q1 15Q1 16Q1 17Q1 18Q1 19Q1 20Q1 毛利率净利率 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 5 图 11：巨石天然气吨耗量和吨采购量趋势下行 资料来源：中国巨石债项评级报告，中信证券研究部 注
28、： 将采购均价视为所使用天然气的均价， 用天然气使用成本/天然 气采购均价计算天然气耗量；计算吨耗量的分母为销量，吨采购量 的分母为产量。 图 12：泰山吨天然气吨采购量中枢下移 资料来源：泰山玻纤债项评级报告，中信证券研究部 巨石吨电力耗量从 2009 年至 2017 年减少了 39.4%，从 2014 年至 2017 年减少了 34.4%。 图 13：巨石吨电力耗量呈下降趋势 资料来源：wind，国家能源局，中国巨石债项评级报告，中信证券研究部 注：吨电力耗量用吨电力成本/全国大工业用电平均电价计算。 2）智能化提升生产效率 以中国巨石和泰山玻纤为例。 中国巨石：中国巨石：中国巨石积极推进
29、应用大池窑技术、智能制造技术、绿色制造技术，采用 专业化精细化的生产管理方式，单一池窑规模不断扩大，人均产量提升明显。中国巨石智 能制造基地是巨石以智能制造为核心的第四次创业的载体，是行业向制造智能化转型的标 杆。其通过创新应用数字化信息系统、智能化设备和绿色节能生产工艺，实现生产效率提 高 24%，生产成本降低 12%，能源利用率提高 21%，经济效益、社会效益和环境效益显 著。巨石在桐乡和成都拥有两个智能制造基地共四条生产线，并正以现有智能制造基地为 模板向其他生产基地复制推广，未来将进一步提升公司生产效率。 110 130 150 170 190 210 20018
30、2019 巨石吨天然气耗量（立方米/吨） 巨石吨天然气采购量（立方米/吨） 110 120 130 140 150 160 170 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 泰山吨天然气采购量（立方米/吨） 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 20092001520162017 巨石吨电力耗量（千瓦时/吨） 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 6 图 14：巨石池窑大型化趋势 资料来源：中国巨石年报，卓创资讯，中信证券研究部 图 15：巨
31、石制造向智能化、绿色化发展转型 资料来源：中国巨石公众号，中信证券研究部 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 7 图 16：巨石人均创收持续提升 资料来源：wind，中信证券研究部 图 17：巨石生产人员人均产量持续提升 资料来源：wind，中国巨石债项评级报告，中信证券研究部 泰山玻纤：泰山玻纤： 2017 年， 中材科技南玻院在国内外首次成功开发出高强玻纤直熔拉丝一步 法生产工艺与装备系统。池窑投资成本仅为国外高强玻纤 10%，生产规模是其 5 倍，与原 有高强玻纤二步法生产相比，单位原丝能耗降低 50%以上，建成的高强玻纤
32、直熔拉丝一步 法生产线单机生产能力达到世界最大。 南玻院研发的高强玻纤的高效低成本制造技术已在高强玻纤系列化原丝生产中成果 应用，自 2012 年至 2016 年先后建成 5 座高强玻纤一步法生产线。与立项前生产技术相 比，能耗下降 53.8%、浸润剂消耗下降 27%、贵金属铂铑损耗下降 51.5%、单位产品所需 人工下降 43.8%，显著降低了高强玻纤直接制造成本。 2、案例一：玻璃纤维筋对传统环氧树脂涂层钢筋的替代、案例一：玻璃纤维筋对传统环氧树脂涂层钢筋的替代 本案例来自于玻璃纤维杂志弥补玻璃钢筋与钢筋之间的差距 （叶轶） ，原文来 自于美国复材制造协会官方杂志复合材料制造在 2019
33、年 3 月刊登的文章Bridging the Gap Between Steel and GFRP Rebar （Mary Lou Jay） ，讲述了美国俄州某桥梁工程 使用 OC 的玻璃纤维筋替代传统环氧树脂涂层钢筋的案例。 俄洲交通部的原计划是使用环氧树脂涂层钢筋，环氧树脂涂层钢筋是在普通钢筋表面 涂覆环氧树脂保护层的钢筋， 具有耐腐蚀性， 在美国于 20 世纪 70 年代起得到应用。 同时， 交通部愿意考虑使用玻璃纤维筋，只要其具有更好的成本效益。 起初，应用玻璃纤维筋的成本效益受到了质疑： （1） 对玻璃纤维筋的用量要高于环氧树脂涂层钢筋。 这是由于玻璃纤维筋相对钢筋模 量更高但强度更
34、低，两者性能不同，需遵循不同的设计规范。 （2）承包商不熟悉玻璃纤维筋，担心会产生不可预见的费用。 最终，由于应用玻璃纤维筋的成本只占项目总造价不到 1%，项目方决定用玻璃纤维 筋替代环氧树脂涂层钢筋，以检验其成本效益。而玻璃纤维筋也在工程中体现了其降低造 价的优势。 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 0 20 40 60 80 100 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 员工总数（右轴） 人均创收（万元/人
35、） 0 2000 4000 6000 8000 10000 0 50 100 150 200 250 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 生产人员人数（右轴） 生产人员人均产量（吨/人） 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 8 （1） 由于关税等因素， 玻璃纤维筋较环氧树脂涂层钢筋成本更低：） 由于关税等因素， 玻璃纤维筋较环氧树脂涂层钢筋成本更低： 技术进步带来的玻 纤价格中枢呈下降趋势，有利于拉近玻璃纤维筋和环氧树脂涂层钢筋的体积成本差距。且 由于钢材进口关税等因素，当地
36、钢筋价格上涨了 18%，使得玻璃纤维筋较环氧树脂涂层钢 筋成本更低，削减了玻璃纤维筋用量更大带来的成本劣势。 图 18：以我国为例，玻纤价格长期中枢下降，而螺纹钢价格上涨，两者产品价差拉近 资料来源：wind，卓创资讯，中信证券研究部 （2）价格稳定且可预测：）价格稳定且可预测：与钢的价格波动不同，玻纤成本保持稳定和可预测，当项目 持续时间拉长至两三年时，玻纤更能满足项目方对于材料价格稳定性的谨慎态度。 （3）重量轻，节约运输及施工成本：）重量轻，节约运输及施工成本：玻璃纤维筋的重量是钢筋的四分之一，所以储运 工地周围的筋材更容易，减少了运输成本。安装同等长度的玻璃纤维筋所需的工时，比钢 筋少
37、三分之一到一半，极大提高了生产效率。 （4）安全性更佳：）安全性更佳：玻璃纤维筋的重量更轻，且表面在潮湿时不会打滑，降低了工人在 搬抬时或材料意外掉落时受伤的可能性。 （5）使用寿命更长：）使用寿命更长：玻璃纤维筋不会生锈，因此混凝土桥面板不会劣化，从而提高了 桥梁结构的使用寿命。 项目结束后，OC 认为尽管玻璃纤维筋的初始原材料成本更高，但从全周期成本角度 看则更具经济性，随着玻璃纤维筋成本的进一步降低，其应用也会更加普及，在未来成为 像环氧树脂涂层钢筋一样的标准应用材料。俄洲交通部同样认可了玻璃纤维筋的成本效益， 并且指示了该桥梁工程的设计公司继续为政府设计两座应用玻璃纤维筋的桥梁。 10
38、50 2050 3050 4050 5050 6050 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 无碱粗纱均价（元/吨，左轴） 螺纹钢:HRB400 20mm:全国（元/吨，右轴） 螺纹钢:HRB400 12mm:全国（元/吨，右轴） 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 9 图 19：玻璃纤维筋相对传统环氧树脂涂层钢筋具有全生命周期成本优势 资料来源：弥补玻璃钢筋与钢筋之间的差距（叶轶），中信证券研究部 3、案例二：汽车轻量化领域玻纤应用经验、案例二：汽车轻量化领域玻纤应用经验 玻纤增强塑料是一种改性
39、塑料，其将玻纤与塑料共混，使得塑料具备更优异的抗拉、 抗压、抗折等机械性能。玻纤增强塑料被广泛应用于汽车、家电、电子电气、通讯、轨道 交通等领域，且由于具有质量轻的特性，在汽车轻量化领域被大量应用，替代传统金属。 玻纤增强塑料在汽车中的应用有如下趋势： （1）从非结构件（如装饰件）向次结构件 （如覆盖件） 发展， 并将进一步向车身结构件和底盘零件方面发展。 从非结构件到结构件， 对材料的强度要求更高。 （2）从传统的短玻纤增强热固性塑料（SMC 等） ，向短玻纤及玻 纤毡增强热塑性塑料（SFT、GMT 等）发展，并进一步向长玻纤增强热塑性塑料（LFT） 发展。从短玻纤到长玻纤，材料的强度更好热
40、固性材料到热塑性材料，材料的强度和环保 性更好。 在每一发展阶段， 由于技术进步， 玻纤产品在优化性能的同时带来了更多的成本下降， 既实现了对传统金属、一般塑料和工业塑料的替代，又实现了新型玻纤产品对过往玻纤产 品的替代，带动了玻纤需求的增长和玻纤产业结构升级。 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 10 图 20：汽车轻量化领域玻纤增强复合材料的应用经验概览 资料来源：中信证券研究部绘制 （1）玻纤增强热固性塑料 1953 年美国汽车工业第一次使用玻纤复合材料，通用汽车的 Chevrolet 工厂制造的 Chevrolet Co
41、rvette 采用了全玻璃钢车身。 起初， 玻纤复合材料成型方法以手糊成型为主， 工艺速度慢，只能小规模生产。 20 世纪 60 年代，片状膜塑料（SMC）开始兴起。SMC 是一种玻纤增强热固性塑料， 其成型工艺简单，机械化和自动化程度高，即先将树脂糊加到下层薄膜上，然后将短切玻 纤均匀分散到树脂糊上，再往上覆盖一层带有树脂糊的薄膜，最后经 SMC 机组压辊压实 成膜，即可形成薄膜-树脂糊-短切玻纤-树脂糊-薄膜的五层夹心复合材料。从传统的手糊成从传统的手糊成 型工艺，到部分半机械成型工艺，再到型工艺，到部分半机械成型工艺，再到 SMC 成型工艺，玻纤增强塑料成型工艺的成型周成型工艺，玻纤增强
42、塑料成型工艺的成型周 期缩短、工作量减小，使得玻纤增强塑料得以大规模生产，以满足汽车工业的需求。玻纤期缩短、工作量减小，使得玻纤增强塑料得以大规模生产，以满足汽车工业的需求。玻纤 增强塑料在汽车工业中的应用开始普及增强塑料在汽车工业中的应用开始普及。 表 3：汽车工业用玻璃钢部件的各种成型方法比较 成型工艺成型工艺 手糊手糊 喷射喷射 真空真空 注射注射 真空注射真空注射 湿法湿法 SMC 热热 压压 BMC 热热 压压 模压料注模压料注 射射 应用范围 小批量生产 小批量生产 小、中批 量生产 小、中批 量生产 中批量生产 中批量生 产 大批量 生产 大批量生 产 大批量生 产 成型周期 3
43、0min-几天 30min-几天 30min-4h 10-60min 20-120min 3-15min 2-6min 20s-2min 20s-1min 工作量 大 大 大 中 中 中 小 小 小 资料来源：1979 年玻璃钢杂志的玻璃钢在车辆制造工业中的应用 ，中信证券研究部 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 11 图 21：SMC 的机械化成型工艺 资料来源：中国巨石官网，中信证券研究部 图 22：SMC 自 1960 年代兴起 资料来源：1976 年玻璃纤维杂志的国外片状模塑料（SMC）用 增强材料 ，中信证券研究部
44、20 世纪 70 年代起， 在 SMC 成型工艺的应用占比提高、 模内涂层技术改善 SMC 表面 状况使其能够应用于车壳外板、以及石油危机后人们日益重视减少汽车油耗的驱动下，汽 车玻纤制品迎来了第一个快速发展时期， 玻纤复合材料在汽车应用的年增长速度达 251。 图 23：以 SMC 为主的压制成型工艺逐渐普及 资料来源： 1980 年王世政 国内外玻璃钢发展动向简介 ， 1988 年 张庆生不饱和聚酯短切玻璃纤维复合材料 SMC 及 DMC ，中信 证券研究部 图 24：1970-1980 年代汽车中塑料占比提升 资料来源：1991 年傅连俊国外汽车应用新型材料动向 ，中信证 券研究部 由于
45、 SMC 密度较低，其体积成本较钢铁件和铝合金具有显著优势，高性价比也部分 来自于 SMC 材料价格的持续降低。从 1989 年至 1994 年，SMC 粗纱价格下降了 24%， 而降价空间的背后是玻纤厂商通过采用新技术、简化工艺等手段不断降低生产成本。据南 玻院高建枢先生在 1995 年的论述： “尽管今后国际市场上的玻纤价格仍是相当低的,但各主 要玻纤厂商都不拟采取大幅度提价的办法增加利润，因为那一定会迫使许多领域的客户重 新考虑回过头去采用金属或其它材料来代替玻纤复合材料，这将是十分不利的。因此各大 玻纤公司均采用提高劳动生产率、降低成本的办法来保持一定的利润。” 1 资料来源：盖世汽车
46、新材料。 32% 29% 19% 26% 0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 美国1977西德1978日本1978日本1986 各类玻璃钢成型工艺中压制成型法占有率 4.6%5.6% 9.1% 0% 20% 40% 60% 80% 100% 1975年型车1979年型车1985年型车 美国通用汽车材料构成变化 铸铁钢铝塑料其他 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请务必阅读正文之后的免责条款部分 12 图 25：SMC 粗纱价格多年下降 资料来源：1995 年高建枢国际玻璃纤维市场与技术新动向 ，中 信证券研究部 图 26：SMC 体积成
47、本低于金属件 资料来源：2008 年魏莉霞塑料及其复合材料在汽车轻量化中的 应用发展 ，中信证券研究部 （2）玻纤增强热塑性塑料 90 年代起，随着热塑性片状模塑料冲压成型技术和树脂注射成型技术的研究开发成 功，以玻璃纤维毡增强热塑性塑料（GMT）为代表的玻纤增强热塑性塑料成为后起之秀， 其一般以短切玻纤毡或连续玻纤毡作为增强材料。 在性能上，热塑性材料具有优异的力学性能、加工性能，且便于回收再生。相比热固 性材料， 它韧性更高， 受到冲击时对能量吸收效果更好， 且由于可多次重复加热和变形 （热 固性材料加热后不变形） ，易于回收利用，更具环保性，解决了热固性材料影响健康和环境 等问题。 在生
48、产成本方面，热塑性复合材料也具有明显优势。相比于热固性复合材料，热塑性 复合材料的压制成型只是简单的相变过程（即熔融和凝胶） ，而非化学反应，能实现更高的 自动化程度更高，显著缩短生产周期，降低生产成本。 表 4：热塑性复合材料相对于热固性复合材料能进一步降低成本 特征特征 优点优点 缺点缺点 生产周期时间 相比热固性复合材料的制造方法，热塑性复合材料的成型过程只是简单的相变过程（即熔融和凝 胶），而非化学反应，因此将生产周期由因此将生产周期由 2-8 小时缩短到了小时缩短到了 30 分钟，提高了生产效率，降低了分钟，提高了生产效率，降低了 生产成本生产成本。 - 自动化 缩短了每个制造过程的
49、时间，可进行自动化连续生产 - 二次加工 再次加热可重新成形 - 材料手操作时 - 缺乏粘性且易起皱 制造方法的成熟 程度 - 现有生产水平有待 于进一步开发研究 资料来源：1992 年李莲青热塑性复合材料和热固性复合材料的比较以及在航空工业中的应用 ，中信证券研究部 100% 76% 80% 60% 70% 80% 90% 100% 110% 5 SMC粗纱相对价格（1989=100%） 2.16 3.28 7.56 0 1 2 3 4 5 6 7 8 SMC 钢铁件铝合金 体积成本（万元/立方米） 玻纤行业系列分析报告之一玻纤行业系列分析报告之一2021.1.12 请
50、务必阅读正文之后的免责条款部分 13 表 5：热塑性成型工艺较热固性成型工艺的成本节约（以英国 W30 系列直升机的制造为例） 碳纤维增强塑料为基体碳纤维增强塑料为基体 铝合金铝合金 热固性成型工艺热固性成型工艺 热塑性成型工艺热塑性成型工艺 重量 100% 70% 70% 制造费用 100% 76% 52% 资料来源：1992 年李莲青热塑性复合材料和热固性复合材料的比较以及在航空工业中的应用，中信证券研究部 注：该举例应用材料为碳纤维而非玻纤，但主要旨在说明热塑性和热固性两种不同成型工艺下生产成本的不同。 性价比的提升，使得热塑性复合材料在替代传统金属及塑料的基础上，对热固性玻纤 复合材料
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