玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料。玻璃纖維具有機械強度高、絕緣性好、耐腐蝕性好等特點,是以白泡石、葉蠟石、高嶺土、石英砂、石灰石等天然無機非金屬礦石為原料,按一定配方經高溫熔制、拉絲、烘干及絡紗等工藝制造而成,其單絲直徑為幾微米到二十幾微米,每束纖維原絲都由數百根甚至上千根單絲組成。根據玻纖粗細,玻璃纖維分為粗紗和細紗,單絲直徑9微米及以下的為細紗,單絲直徑9微米以上的為粗紗。根據玻璃中堿含量的多少,可分為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維和高堿玻璃纖維,其中無堿玻璃纖維占據全行業95%以上的產量規模(數據參考中國玻璃纖維公眾號)。
玻纖及玻纖制品通常用作復合材料中的增強材料、電絕緣材料和絕熱保溫材料。玻纖增強復合材料具有優異的綜合性能,能夠替代鋼、鋁、木材、水泥、PVC等多種傳統材料,在風電葉片、汽車與軌道交通、建筑材料、工業管罐、電力絕緣、電子電器、航空航天等領域廣泛應用。玻璃纖維復合材料的主要成型工藝包括注塑、模壓、拉擠、真空灌注、噴射、纏繞等,每類成型工藝的應用領域各不相同。
玻璃纖維主要有池窯拉絲法和坩堝拉絲法兩種生產工藝。坩堝拉絲法對生產設備和生產技術要求低,投資少,生產規模可以靈活調整,因此小型玻纖企業多采用此法。但是該方法須兩次成型,程序復雜,生產過程能耗和污染較大,產品性能和質量較差,因此已基本被淘汰。池窯拉絲法根據要生產的玻纖產品化學組成,計算出原料配比,然后將原料細粉按照配比投入玻璃池窯,在高溫下熔融成玻璃液,再通過高速運轉拉絲機的牽引,涂覆浸潤劑,將從池窯前爐通路的多孔漏板中流出的玻璃液制成玻璃纖維原絲,再經烘干、退解、絡紗、短切、捻線、編織等工藝形成具有各種結構及性能的玻璃纖維及玻璃纖維制品。據中國玻璃纖維工業協會,2023年我國玻璃纖維紗產量達723萬噸,其中池窯紗/坩堝拉絲產量分別為687/35萬噸。
圖表:我國池窯紗占玻纖產量比重高
數據來源:中國玻璃纖維工業協會
玻纖行業具有資金投入多、技術壁壘高的特點。據國際復材招股書披露,玻纖企業需要掌握池窯設計、節能燃燒、玻璃配方、漏板設計與制造、表面處理、纖維成型等多項核心技術才能進行規模化生產;其次,投資一條年產12萬噸的粗紗生產線需要約12億元的固定資產投入,電子紗固定資產投入比粗紗更高。玻纖重資產主要體現在池窯、廠區建設、拉絲機以及鉑銠合金等投入,尤其是鉑銠合金,其由貴金屬鉑金和銠粉混合加工成為鉑銠合金漏板,用于玻璃纖維的最后成絲工序。另外在技術儲備方面,玻纖企業需要掌握池窯設計、節能燃燒、玻璃配方、漏板設計與制造、表面處理、纖維成型等多項核心技術才能進行規模化生產。
與玻璃行業類似,玻纖行業生產具有連續性特征,遵循8-10年的冷修周期。玻璃纖維原絲通過池窯拉絲而得,而池窯拉絲是一個連續生產過程,一般池窯點火開始生產后,在其使用壽命期限內(一般為8-10年)不能停窯,因此玻纖生產是連續性的,與玻璃類似,不具有明顯的季節性特征。由于玻纖產品的應用領域較為廣泛,玻纖銷售季節性特征亦不明顯。
玻璃纖維起源于20世紀30年代的美國,1938年OC成為世界上第一家玻璃纖維企業。二戰期間,玻璃纖維主要用于航空工業方面,如飛機雷達罩、副油箱等;二戰后逐步向火箭發動機外殼、船舶材料等領域延伸,并逐步在交通、建筑、風電、電子等民用領域被大量使用。
據中國巨石2023年年報,目前全球玻纖主要應用領域集中在基建和建筑材料、交通運輸、電子電氣、工業設備、能源環保,占比分別為35%、29%、14%、12%、10%。我國玻纖應用領域主要集中在建筑材料、交通運輸、電子電氣、能源環保、工業設備等領域,占比分別為34%、16%、21%、14%、15%。與全球玻璃纖維消費結構相比,我國玻璃纖維在交通運輸領域的應用比例還有較大提升空間。其中有相對偏周期的應用領域(建筑建材、工業設備等),也有比較新興的應用領域(汽車輕量化、5G、風電、光伏),所以玻纖行業兼具“周期”和“成長”雙重屬性。
隨著玻纖下游各行業市場容量提升,疊加玻纖應用范圍不斷擴展,2012-2022年全球玻纖產量從530萬噸增加至1041萬噸,CAGR為7.0%;其中,中國玻纖產量從288萬噸增加至687萬噸,CAGR為9.1%,2022年我國玻纖產量占全球比重高達66%,出口成為我國玻纖產業的重要需求環節。
2023年我國玻璃纖維紗產量723萬噸,同比增5.2%。其中,玻璃纖維電子紗總產量為78.8萬噸,同比下降約2.2%,玻璃纖維工業紗總產量為74.4萬噸,同比增長7.9%,玻璃纖維增強紗總產量為570萬噸,同比增長6.0%,其中普通熱固紗、風電高模紗和熱塑紗產量分別達到292萬噸、114萬噸和164萬噸。
玻纖的生產成本主要包括原材料、能源、人工成本、固定資產折舊。其中,能源主要為電力和天然氣;原材料包括礦物原料和化工原料,礦物原料主要為白泡石、葉蠟石、高嶺土、硼鈣石、石灰石、石英砂等,以葉蠟石、白泡石和高嶺土用量最大;化工原料主要用于制備浸潤劑,后者是由成膜劑、潤滑劑、偶聯劑、輔助成分等相關助劑多元復合配置而成的水基乳液或溶液,能夠有效地將纖維單絲粘合成為原絲并在退繞過程中避免紗股間粘結,同時在纖維的各種制造階段中保護紗股不受磨損。
從成本占比看,材料、人工、折舊、能源占據較高比重。據長海股份信評報告,2023年公司玻纖及制品的成本構成中,材料、人工、折舊、能源動力、運輸費用分別占比45%、12%、10%、26%、3%。據中國巨石信評報告,2017年公司玻璃纖維紗及制品的主要成本構成中,玻璃原輔料、天然氣、電力、人工成本及其他分別占比34%、9%、14%、38%。