過濾材料技術(shù)研發(fā)與工藝壁壘

過濾材料技術(shù)研發(fā)與工藝壁壘過濾材料技術(shù)研發(fā)與工藝壁壘過濾材料及其制品的生產(chǎn)涉及材料配方設(shè)計、關(guān)鍵工藝流程創(chuàng)新及參數(shù)優(yōu)化、關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計制造、復(fù)雜性結(jié)構(gòu)設(shè)計、性能檢測等多方面技術(shù)，包含了物理、化學(xué)、機械、材料、自動控制等多個領(lǐng)域的高端知識，對新進(jìn)入者有著很高的技術(shù)要求；其次，過濾材料及其制品下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，不同行業(yè)、不同工況環(huán)境對產(chǎn)品的性能要求有較大差異，這就需要生產(chǎn)廠商對原材料特性、過濾原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計等具有深入地研究，才能設(shè)計及生產(chǎn)出符合客戶需求的高效、低阻、耐用的產(chǎn)品；最后，過濾材料作為可持續(xù)改性的材料，共混改性、表面改性、納米材料改性等新技術(shù)的出現(xiàn)將進(jìn)一步提升其性能，實現(xiàn)不同產(chǎn)品之間性能的差異化。這就需要企業(yè)持續(xù)不斷的進(jìn)行研發(fā)投入，才能不斷推出新產(chǎn)品以滿足甚至引領(lǐng)客戶的需求，在市場競爭中占據(jù)優(yōu)勢地位，而缺乏研發(fā)儲備的生產(chǎn)企業(yè)難以生產(chǎn)出適應(yīng)細(xì)分市場的高附加值產(chǎn)品。綜上，技術(shù)研發(fā)與工藝壁壘構(gòu)成了擬進(jìn)入者進(jìn)入本行業(yè)的主要障礙。行業(yè)現(xiàn)狀分析過濾材料是過濾設(shè)備的關(guān)鍵原材料，直接決定過濾設(shè)備性能的發(fā)揮，同時過濾材料制成的產(chǎn)品又屬于耗材，需要定期更換以保證過濾效果的穩(wěn)定性，因此同一客戶將產(chǎn)生對過濾材料的持續(xù)性需求。據(jù)中國紡織信息中心發(fā)布的研究報告顯示，2015年全球非織造過濾介質(zhì)市場規(guī)模為42．9億美元，預(yù)計2016-2024年將以7．6%的年均復(fù)合增長率增長，2024年市場預(yù)期達(dá)到83．2億美元。其中增長的主要動力來自于中國、印度等亞太地區(qū)新興經(jīng)濟體。隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，政府、企業(yè)和居民的環(huán)保責(zé)任意識不斷增強，我國已將環(huán)境保護(hù)確立為一項基本國策，是關(guān)系到國家現(xiàn)代化建設(shè)的全局和長遠(yuǎn)發(fā)展的事業(yè)。根據(jù)中國紡織信息中心數(shù)據(jù)，2015年我國非織造過濾介質(zhì)市場規(guī)模達(dá)到5．61億美元，2016-2024年我國非織造過濾介質(zhì)市場規(guī)模將以9．28%的年均復(fù)合增長率增長，2024年我國非織造過濾介質(zhì)市場規(guī)模將達(dá)到12．43億美元。過濾材料行業(yè)基本概述過濾材料是一種捕集或分離分散于氣體或液體中固體顆粒的物理過程，在外力作用下，位于一側(cè)的含塵氣或懸浮液中的流體通過介質(zhì)的孔道向另一側(cè)流動，固體顆粒被截留，從而實現(xiàn)流體與顆粒的分離。過濾過程中，固體粒子沉積在其表面或內(nèi)部的有滲透性的材料，稱為過濾介質(zhì)。工業(yè)用過濾介質(zhì)種類較多，按照結(jié)構(gòu)可分為柔性過濾介質(zhì)（如織造和非織造過濾介質(zhì)等）、剛性過濾介質(zhì)（如燒結(jié)金屬纖維氈、多孔陶瓷等）和松散性過濾介質(zhì)（如活性炭、硅藻土等）。柔性、剛性和松散性過濾介質(zhì)的性狀不同，過濾實施方式不同，所應(yīng)用領(lǐng)域和環(huán)境各有差異。同一類別的過濾介質(zhì)在截留能力（截留粒子的最小尺寸）、過濾效率、流體阻力和其他特性方面也存在較大差異，適用行業(yè)和工況環(huán)境多樣。過濾材料行業(yè)發(fā)展概況過濾是一種捕集或分離分散于氣體或液體中固體顆粒的物理過程，在外力作用下，位于一側(cè)的含塵氣或懸浮液中的流體通過介質(zhì)的孔道向另一側(cè)流動，固體顆粒被截留，從而實現(xiàn)流體與顆粒的分離。過濾過程中，固體粒子沉積在其表面或內(nèi)部的有滲透性的材料，稱為過濾材料。過濾材料種類較多，按照結(jié)構(gòu)可分為柔性過濾材料（如織造和非織造介質(zhì)等）、剛性過濾材料（如多孔陶瓷、多孔纖維等）和松散性過濾材料（如活性炭、硅藻土等）。柔性、剛性和松散性過濾材料的性狀不同，過濾實施方式不同，應(yīng)用領(lǐng)域和環(huán)境各有差異。同一類別的過濾材料在截留能力（截留粒子的最小尺寸）、過濾效率、流體阻力和其他特性方面也存在較大差異，適用行業(yè)和工況環(huán)境多樣。過濾材料的特性主要分為機械特性和應(yīng)用特性。其中機械特性主要包括強度、耐磨性、密封性、振動穩(wěn)定性等性能；應(yīng)用特性主要包括化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、吸附性、靜電特性、再利用性等性能。隨著環(huán)保意識的不斷覺醒和治理力度的不斷加大，國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展期，人們對健康的用水和空氣質(zhì)量的要求日益提高，環(huán)保過濾產(chǎn)業(yè)增長動力強勁，未來幾年有望迎來成倍增長。非織造過濾材料作為一種新型過濾材料，具有優(yōu)良的過濾效能、高產(chǎn)量、低成本、易與其他濾料復(fù)合且容易在生產(chǎn)線上進(jìn)行打裥、折疊、模壓成型等深加工處理的優(yōu)點，對織造過濾材料等具有很好的替代作用。另外，非織造過濾材料還具有耐撕裂和穿刺、耐化學(xué)性、高持水度、高透氣性以及優(yōu)良的耐磨性、阻燃性、吸收油脂、高流速、良好的拉伸強度等諸多應(yīng)用優(yōu)勢，近年來已經(jīng)在各行各業(yè)得到廣泛的應(yīng)用，在環(huán)保產(chǎn)業(yè)快速增長的背景下，非織造過濾材料發(fā)展前景良好。行業(yè)未來發(fā)展趨勢高性能過濾材料是未來重點發(fā)展方向：在政策方面，工信部、發(fā)改委等部門聯(lián)合頒布的《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》里明確指出基礎(chǔ)材料產(chǎn)業(yè)總體產(chǎn)能過剩、高端不能完全自給，重點是要發(fā)展高性能、差別化、功能化的先進(jìn)基礎(chǔ)材料；關(guān)鍵戰(zhàn)略性材料是支撐各高端應(yīng)用和實施重大戰(zhàn)略需要的關(guān)鍵保障材料，重點是有效解決戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需，突破高端制造業(yè)戰(zhàn)略材料受制于人的局面。工信部、發(fā)改委在《產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)十三五發(fā)展指導(dǎo)意見》指出將環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)用紡織品作為重點方向，其中大氣污染治理用紡織品，重點推動高效低阻長壽命、有害物質(zhì)協(xié)同治理及功能化高溫濾料和經(jīng)濟可行的廢舊濾料回收技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用。目前國際廠商主要占據(jù)過濾材料的中高端市場，產(chǎn)品附加值高。在國內(nèi)市場，高性能過濾材料將在國家政策支持的大背景下，迎來快速的發(fā)展機遇。未來國內(nèi)具備核心技術(shù)和研發(fā)優(yōu)勢的過濾材料企業(yè)，將依托產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢和本土化優(yōu)勢逐步擠占國際巨頭的市場份額，占據(jù)更大的市場份額。過濾材料綜合性能不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域不斷豐富過濾材料因其具有優(yōu)異的機械特性和應(yīng)用特性，在各應(yīng)用領(lǐng)域都表現(xiàn)出了不可替代性，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)以及家用、醫(yī)用、環(huán)境保護(hù)等氣相過濾、液相過濾場景。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體、航空航天、新型顯示、醫(yī)療器械等一大批高精尖產(chǎn)業(yè)對潔凈環(huán)境要求越來越高，普通過濾材料已無法滿足其性能品質(zhì)要求。通過對過濾材料設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)工藝的不斷摸索，根據(jù)不同的使用條件和要求，從不同的角度對現(xiàn)有過濾材料進(jìn)行改性或應(yīng)用新型復(fù)合工藝技術(shù)研制新型過濾材料以進(jìn)一步提高其性能和品質(zhì)，將會大大豐富過濾材料的應(yīng)用領(lǐng)域。企業(yè)由提供單一或少數(shù)產(chǎn)品向提供綜合解決方案發(fā)展：隨著過濾材料性能的不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，僅提供單一或少數(shù)種類產(chǎn)品的企業(yè)難以滿足客戶多樣化及產(chǎn)品定制化的需求。過濾材料企業(yè)正在向提高產(chǎn)品性能、豐富產(chǎn)品種類、結(jié)合客戶需求為客戶打造綜合解決方案的方向發(fā)展。未來，在研發(fā)實力和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化能力等方面領(lǐng)先的企業(yè)將在探索新領(lǐng)域、開發(fā)新產(chǎn)品方面具備明顯的發(fā)展優(yōu)勢，為企業(yè)做大產(chǎn)業(yè)規(guī)模、提升核心競爭力、增強綜合實力、促進(jìn)企業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。過濾是一種捕集或分離分散于氣體或液體中固體顆粒的物理過程，在外力作用下，位于一側(cè)的含塵氣或懸浮液中的流體通過介質(zhì)的孔道向另一側(cè)流動，固體顆粒被截留，從而實現(xiàn)流體與顆粒的分離。過濾過程中，固體粒子沉積在其表面或內(nèi)部的有滲透性的材料，稱為過濾材料。過濾材料種類較多，按照結(jié)構(gòu)可分為柔性過濾材料（如織造和非織造介質(zhì)等）、剛性過濾材料（如多孔陶瓷、多孔纖維等）和松散性過濾材料（如活性炭、硅藻土等）。柔性、剛性和松散性過濾材料的性狀不同，過濾實施方式不同，應(yīng)用領(lǐng)域和環(huán)境各有差異。同一類別的過濾材料在截留能力（截留粒子的最小尺寸）、過濾效率、流體阻力和其他特性方面也存在較大差異，適用行業(yè)和工況環(huán)境多樣。過濾材料已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)以及家用、醫(yī)用、環(huán)境保護(hù)等固氣分離、固液分離場景。發(fā)展有利驅(qū)動因素（一）國家法律法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策的大力支持近年來，國家出臺了一系列政策法規(guī)和產(chǎn)業(yè)政策文件，為環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了良好的政策環(huán)境。2014年《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法（新修訂）》的頒布將保護(hù)環(huán)境作為國家的基本國策，同時加大了污染環(huán)境的違法成本；2016年頒布的《十三五生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》提到生態(tài)文明建設(shè)上升為國家戰(zhàn)略。同時，《大氣污染防治行動計劃》、《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》和《水污染防治行動計劃》等具體行動規(guī)劃相繼發(fā)布，同時配合燃煤發(fā)電、鋼鐵、水泥、有色、焦化、鐵合金、石油化工等重點污染行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，為支持環(huán)保行業(yè)構(gòu)建了完善了法律和產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境。其次，《關(guān)于加強環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法的通知》、《環(huán)境保護(hù)主管部門實施按日連續(xù)處罰辦法》等加強環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法規(guī)定的實施以及企業(yè)和社會公眾環(huán)保責(zé)任意識的不斷增強，都大大促進(jìn)了全社會加強環(huán)保投入，進(jìn)一步推動環(huán)保行業(yè)良性健康發(fā)展。再次，《中國制造2025》、《紡織工業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2016-2020年）》、《產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)十三五發(fā)展指導(dǎo)意見》等指導(dǎo)規(guī)劃和意見的發(fā)布，重點鼓勵和引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和產(chǎn)業(yè)升級，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)邁向中高端，將進(jìn)一步促進(jìn)紡織過濾材料的快速發(fā)展。（二）下游市場需求前景廣闊隨著我國對空氣質(zhì)量和節(jié)約用水、污水處理日益重視，環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的提高以及環(huán)保監(jiān)督和執(zhí)行力度的加強，特殊排放和超低排放更加常態(tài)化，下游客戶對過濾材料的需求將進(jìn)一步增長，另一方面，隨著機織和無紡過濾材料技術(shù)的不斷進(jìn)步和性能的不斷提高，新的應(yīng)用領(lǐng)域被不斷開發(fā)，如作為聲學(xué)器件、傳感器等接觸流體但易損器件的保護(hù)材料，過濾材料新領(lǐng)域的增量需求不斷增長。（三）高性能合成纖維的國產(chǎn)化進(jìn)一步推動了過濾材料行業(yè)的發(fā)展當(dāng)前過濾材料主要以丙綸、滌綸、錦綸、芳綸、PPS、PTFE等纖維為原材料。近年來我國化纖行業(yè)快速發(fā)展，在耐高溫、耐腐蝕材料如芳綸、PPS、PTFE等材料的研發(fā)和生產(chǎn)上取得突破，產(chǎn)業(yè)化水平和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提升，改變了之前部分材料主要依賴進(jìn)口的狀況?！痘w工業(yè)十三五發(fā)展指導(dǎo)意見》進(jìn)一步提出實現(xiàn)高性能纖維產(chǎn)業(yè)化，包括擴大單線產(chǎn)能、優(yōu)化控制過程，實現(xiàn)芳綸、PPS等高性能纖維的批量化和低成本生產(chǎn)，強化產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定和執(zhí)行，全面提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，進(jìn)一步增強產(chǎn)品的市場競爭力。高性能化學(xué)纖維的國產(chǎn)化和低成本化生產(chǎn)，有效降低了我國高性能濾料原材料的進(jìn)口依賴，有利于過濾材料企業(yè)降低生產(chǎn)成本和進(jìn)一步保障交貨期，對我國對濾料行業(yè)有較大支持作用。中游產(chǎn)業(yè)過濾材料產(chǎn)業(yè)的中游為過濾材料的研究設(shè)計與生產(chǎn)制造。隨著我國政府、企業(yè)和居民的環(huán)保意識的增強，我國非織造過濾介質(zhì)市場規(guī)模一路走高，2020年已經(jīng)達(dá)到了8．7億美元，預(yù)計2024年有望達(dá)到12．4億美元。過濾材料的制造需要相當(dāng)完備的技術(shù)體系。從我國近年來濾材相關(guān)專利申請趨勢來看，我國濾材相關(guān)專利申請數(shù)量顯著提升，2020年時甚至達(dá)到