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土工合成材料行业发展的新趋势及产业链、竞争格局、市场规模发展前景

2023-11-05 土工材料

  土工合成材料的发展,是建立在塑料、合成纤维和合成橡胶等合成材料的发展基础之上的。随着各种塑料的研制成功,很多类型的合成纤维也陆续投入生产。

  20 世纪 30 年代,聚氯乙烯土工膜首先被应用于游泳池防渗,大量防渗膜得到应用。20 世纪 60 年代,无纺布在欧洲的出现大大促进了土工合成材料的应用和发展,土工合成材料随后从欧洲传到全世界各地。随着应用领域跟产品制造技术的逐步的提升,除土工膜和无纺布之外,不一样产品相继出现。

  20 世纪 80 年代英国研制成功土工格栅,至今仍为土工加筋应用的主要材料。为了更好地满足多种工程的需要,以合成聚合物为原料的各种土工合成材料,如土工膜、土工网、三维土工网垫和土工格室等纷纷问世,并得到加快速度进行发展。土工合成材料被誉为继钢材、水泥、木材后的“第四种工程材料”。

  与国外市场相比,我国土工合成材料发展历史相对较短,主要历程可分为三个阶段:

  在工程应用方面,我国已成为全世界土工合成材料工程应用强国,在以长江航道综合整治、南水北调、京沪高铁、青草沙水库、上海老港填埋场、北京大兴国际机场等为代表的各类工程中,土工合成材料以其多功能、超高的性价比,为工程建设发挥了无法替代的作用,解决了大量工程技术难题,创造了强大的经济与社会效益。随着我们国家基础设施建设的稳步推进及“一带一路”“长江大保护”等国家战略的实施,土工合成材料又将迎来新的发展机遇,其工程应用的深度与广度势必将获得更大的拓展。在近期抗击新型冠状病毒肺炎疫情应急项目建设中,武汉火神山、雷神山医院采用了土工膜、土工织物作为基础防渗层材料,阻隔医疗污染物与周边土体、水体接触,确保环境生态安全。土工合成材料再次展现了优异的工程适用性与施工便利性,为抗击疫情、保障两山医院建设提供了有力支撑。

  纵观我国土工合成材料应用四十年左右的历史,我国土工合成材料行业主要存在下列特点:

  ①土工合成材料行业起步虽然较晚,但是发展迅速,实现从进口依赖到国产产品达到国际水平的迅速转变,且产品使用量大。

  ②土工合成材料应用场景范围极为广泛,几乎遍布土工建筑工程领域各个角落,并逐渐扩大应用场景范围,在水弹性城市、环保等新领域也发挥着更重要的作用。

  ③随着合成材料产品品种的继续扩展,产品研制水平和制造技术与工程应用同步发展。目前几乎全部土工合成材料均实现了国产化,且部分产品制造工艺超越国际水平。

  土工合成材料的产业链上游为聚酯纤维、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等石油化学工业产品,原材料的价格和成本与国际石油价格直接相关。上游原材料生产企业众多,市场之间的竞争激烈,土工合成材料行业不存在对单一上游供应商重大依赖的情形。

  土工合成材料的产业链下游为土工合成材料应用领域,大多分布在在交通、水利、电力、市政设施建设工程、建筑、航运、电力、环保等关系国计民生的基础行业。土工合成材料应用行业的多元化为其自身持续加快速度进行发展提供了基础。但用户对产品质量及售后服务等要求逐渐严格,各项管理规定日趋完善,市场准入制度稳步推进。

  土工合成材料行业与国家经济发展息息相关,与基础设施建设行业的运行周期基本一致。宏观经济政策调整直接影响到土工合成材料产品需求与该行业的发展。近年来我国基础设施建设投资力度持续增加,工程行业标准逐年完善,环保力度也正在加强,土工合成材料现阶段的需求量逐步提升。

  从需求区域和我国主要基础设施建设投资方向来看,土工合成材料市场大多分布在在华东、华南、西南等地,与当地经济发展水平和道路交互与通行建设关系相关性较高。

  每年的 12 月开始至次年 3 月,我国北方地区进入高寒期,工程建设减少或者暂停施工,土工合成材料需求量会降低,因此该期间我国北方市场基本处于停顿状态,进而导致土工合成材料的销售状况也呈现季节性波动特征。

  在技术发展方面,我国缩小了与先进国家在土工合成材料方面的技术差距,但是在大部分技术层面尚未形成主导。

  我国在土工合成材料原料(合成树脂)、助剂(热稳定剂、光稳定剂等)、土工合成材料产品制造技术及成套生产线、土工合成材料工程应用技术等方面已达到了较高水准。如在扁丝(包括裂膜丝)编织土工织物、高强粗旦聚丙烯纺黏针刺土工织物生产技术及成套生产线已达到世界领先水平,其中高强粗旦聚丙烯纺黏针刺土工织物打破了国际著名公司多年的市场垄断,填补了我国技术空白;聚酯拉伸带激光/高频焊接土工格栅生产技术及成套生产线已达到世界领先水平。我国慢慢的变成了全球土工合成材料产品制造大国和工程应用强国,具有产品系列较全、生产能力较高和工程应用量较大的特点。

  虽然我国已有 30 多年的实际工程使用经验和解决方案,但国内产品整体研发技术与先进国家相比还有很大的差距,如在茂金属线性低密度聚乙烯树脂、耐氯硫受阻胺光稳定剂、阻燃受阻胺光稳定剂、黑白色母粒等原料、助剂的研发以及片梭织机、纺丝机、针刺机、多层共挤吹膜机、双向拉伸机等设备的制造尚未形成技术主导。在部分性能研究领域,如土工合成材料自然老化与人工气候老化的相关性方面缺乏系统性研究成果;在工程现场检测及实时监测手段方面我国技术积累还很薄弱;在智能型材料数据采集传输系统、分析系统和控制管理系统等研发领域与先进国家差距较大。需要行业加强引导,加大设备、资金的投入,组织大量技术实验,以期满足工程应用要求并达到世界水平。

  土工合成材料行业的格局呈现两极化趋势,低端市场供过于求,产能相对过剩,而中高端市场供不应求,国内能生产中高端土工合成材料的公司数不多。

  在低端土工合成材料领域,工艺技术和质量检验等要求不高,进入门槛较低,因此导致从事低端土工合成材料的小企业数量众多。这类企业缺乏技术和专业人才,生产设备相对落后且重复建设现象明显,产品存在较强的同质化竞争。

  中高端产品领域具备较高的技术壁垒、专业人才壁垒、市场壁垒和资金壁垒,该领域的境内生产厂商并不多,主要的生产厂商包括坦萨中国、旭域股份、泰安现代、泰安路德、肥城联谊、南昌天高、湖北力特等。这些生产厂商大多具备出口海外的实力,产品已经覆盖全球市场的主要区域,正在逐步加大海外业务规模和市场占有率。

  我国土工合成材料制造公司数众多,企业在产品技术水平和质量上存在较大差异。凭借自身技术、品牌、规模、资源等优势,产品性能好、销售规模大,市场份额较高的行业龙头企业逐渐凸显,但国内土工合成材料行业的市场集中度一般;而部分企业规模较小,升级换代、抗风险能力较低。

  随着我国铁路行业 CRCC 产品认证的逐步推进,企业产品和服务质量、品牌意识进一步提升,中高端市场正在逐步脱离单纯依靠低价竞争的低端市场环境,整体实力相对较强、技术领先、产品体系健全、产品质量稳定的企业在中高端市场具备明显优势,产业集中度逐渐上升。优势企业逐步成为优化行业生态和推动行业健康发展的引领者。

  由单一材料供应商向系统服务商转型、为工程应用提供系统解决方案,将逐渐成为中国土工合成材料制造商转型升级的主要方向。

  土工合成材料作为一种新型的岩土工程材料,被称作与钢材、水泥、木材齐名的“第四种工程材料”,广泛用于铁路、公路、水利、工矿、电力、环保、生态防护等关系国计民生的基础行业。

  土工合成材料应用行业的多元化为其自身持续快速发展提供了基础。随着“两新一重”(新型基础设施建设,新型城镇化建设,交通、水利等重大工程建设)战略的实施,我国将继续加大相应投资,为土工合成材料应用和行业持续发展带来了新的历史机遇;同时环保行业也已经成为土工合成材料市场需求的新增长点。

  随着土工合成材料产品技术和市场日趋成熟,生产成本因素开始凸显,土工合成材料的生产向生产要素有比较优势的国家和地区转移的趋势越来越明显。随着我国该行业基础和产业链不断完善,技术能力不断提升,我国作为土工合成材料的生产大国之一,产品竞争力迅速提高,已经成为承接世界产业转移的主要聚集地,旭域股份、泰安现代等境内制造商逐步加大国际市场的开发力度,国际市场成为中国制造商的重点市场。特别是在国家“一带一路”倡议及《区域全面经济伙伴关系协定》(RCEP)的推进下,土工合成材料还将在服务“一带一路”及 RCEP 成员国建设中有更加广阔的发展空间。

  随着“一带一路”倡议相关政策加速落地,国内龙头建筑企业借势加速出海,参与到“一带一路”沿线各国基础设施建设之中。2020 年和 2021 年上半年,中国企业在“一带一路”沿线新签对外承包工程项目的新签合同额分别为 1,414.6 亿美元、592.9 亿美元。根据十四五规划,我国将继续推动共建“一带一路”高质量发展。由于我国土工合成材料生产厂商与国内龙头建筑企业已经建立起长期的合作关系,随着“一带一路”沿线的工程建设项目的逐步实施,“一带一路”沿线国家对中国出口的土工合成材料的需求也将保持在较高水平。

  从全球范围看,因为工程行业标准领先,土工合成材料在欧美发达国家的渗透率较高,使用量也较大,欧美市场一直为土工合成材料市场的重点区域,欧美市场的年使用量在全球的一半以上,并仍处在稳步上升期。2021 年,欧洲和美国先后推动了新的基建计划,计划在未来几年加大基础设施投资,这将带来对土工合成材料需求的快速增长。随着我国出口的高性价比格栅产品的进入,我国生产厂商的核心竞争力逐渐增强,为产品带来新的商机。

  东盟各国的基础设施的建设普遍比较落后,随着各国经济水平的提高,各项基础设施建设项目将不断增多。随着 RCEP 于 2022 年正式生效,亚太地区建立起世界上涵盖人口最多、成员构成最多元、发展最具活力的自由贸易区,中国土工合成材料生产厂商的产品在东盟市场的综合竞争力将会更大。国内生产厂商可通过参加各类行业或地区的技术研讨会和产品展销会,以及在工程项目的设计期间加大对土工合成材料的推广力度,东盟区域的未来市场潜力巨大。

  鉴于土工合成材料的研发、设计、生产和使用具有较高的技术要求,生产厂商需要一批熟悉土工合成材料行业和工程建设的技术研发、生产管理、试验检验以及施工技术支持的专业人才。然而只有经过长期的项目实践和技术沉淀,生产厂商才能形成一支合格及完整的专业人才队伍,具备较高的技术开发和产品设计能力、工艺技术水平、施工技术支持能力,才可以为客户提供优质的产品和服务。我国土工合成材料行业近些年来发展迅速,对优秀人才的需求越来越旺盛,然而专业人才的培养无法满足行业的需求。因此,行业新进入者在专业人才方面存在一定壁垒。

  土工合成材料的核心技术在于改性配方、产品设计以及生产线的设计安装。材料的改性配方必须满足材料的拉伸取向性、高强度、高模量、高抗蠕变性等一系列严格的技术要求,需要通过添加改性助剂等对高分子材料改性从而使其具备特定性能,以赋予材料良好的挤出流动性、物料分散均一性及抗氧化等性能。产品设计主要是结合不同的使用场景,为客户提供土体加筋和地基加固的综合解决方案,并根据客户具体需求推荐、设计和生产兼顾性能和成本的土工合成材料,满足客户的实际需求。此外,土工合成材料特别是土工格栅的生产线较为复杂,产品特定性能需要匹配相应的生产设备、模具设计、自动化操作等生产工艺才能使得产品提高性能的同时保证生产质量和效率,如何设计并建设成本合理的且满足批量化生产和柔性生产要求的生产线,将对生产厂商的产品质量、生产效率及生产所带来的成本有重大的影响。综上,土工合成材料的配方专利、核心技术和生产工艺等方面技术沉淀,对行业的企业的发展水平起到决定作用,整个行业的技术壁垒较高。

  由于土工合成材料行业的技术壁垒较高且技术保护措施较为严格,行业新进入者及落后者需要投入大规模的资金用于产品的技术研发、生产线的采购和调试、厂房建设或者租赁等。此外,由于中国的下游客户主要为铁路、公路、港口、水利或者生态防护领域的工程建设企业,应收账款的账期相对较长,制造商需要有较大的经营资金储备才可以不断拓展业务规模。综上,土工合成材料制造商需要投入大量的资金用于技术研发、固定资产投资以及业务拓展,形成了该行业的资金壁垒。

  土工合成材料行业的下游重点客户大多为海外的大型贸易商、境内的大型工程建设企业等,其对于产品的性能及质量要求很高,铁路、公路、水利等行业要求供应商或其产品通过相应的认证,部分客户对于合格供应商的筛选需经过长期而复杂的审查过程,行业出口产品还需进口国质量标准等技术检测。产品质量优良且稳定、市场口碑较好的供应商易于受到下游客户的青睐,下游客户与重点供应商会形成长期稳定的合作伙伴关系。而客户口碑的积累、市场声誉的形成需要大量的成功案例,对于新入行的竞争对手而言,很难在短期内建立起良好的市场声誉、快速打开市场。