鉄道複合材料市場 サイズと展望 2025-2033

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鉄道用複合材市場の成長要因

アジア太平洋地域における鉄道建設工事の規模拡大

アジアにおける鉄道産業の成長は、都市化の進展、交通渋滞の悪化、そして主要国における鉄道網の拡充によって促進されていると考えられます。この地域の政府は、既存の鉄道網の拡張と、既に最も安全で安価な輸送手段である鉄道をより快適で環境負荷の少ないものにするための改善に積極的に取り組んでいます。鉄道部門の拡大は、主にアジア太平洋地域で複数の鉄道建設プロジェクトが進行中であることに起因しています。

鉄道用複合材市場の抑制要因

ベトナム、インドネシア、タイにおける鉄道インフラの不足

国家間の製品輸送は、発達した鉄道網によってより容易になっています。しかし、多くの東南アジア諸国、特にベトナム、インドネシア、タイにおいて、鉄道インフラの未整備と特定の鉄道網の維持管理が深刻な問題となっています。この状況は東南アジアにおける多くの取引を遅延させ、この地域の急速な発展を阻害しています。その結果、鉄道網の拡張の必要性がますます高まっています。ベトナム、インドネシア、タイは、鉄道網が不足している主要3カ国です。現在、単線7路線しかないベトナムの鉄道網は改善が必要です。ベトナム、カンボジア、ラオスを結ぶ鉄道網は存在しません。

東南アジアの国ベトナムは、発達した広大な鉄道網を有しています。鉄道網は1世紀にわたり浮き沈みを繰り返し、未だに成長が見込めず、混乱状態にあります。インフラ、車両、信号、通信システムは改善の余地があります。政府の年間維持管理予算では、総需要の約30%しか満たせないため、これらの維持管理が不可欠です。その結果、鉄道やその他の交通手段の利用を控えることが理にかなっています。

鉄道複合材料の市場機会

急速に増加する高速鉄道の需要

高速鉄道（HSR）は、世界中で利用可能な交通手段の選択肢を増やしました。飛行機と比較して、高速鉄道は2つの都市間をより速く、あるいは同じ時間で乗客を輸送できます。HSRをシームレスな交通システムの構成要素として組み込むことで、空港や道路の有効性を高めることができます。将来、HSRの路線にさらに多くの乗り換え駅やフィーダーサービスが接続されれば、地方や小都市の住民にとって選択肢が増える可能性があります。IEAによると、世界の旅客旅行の8%、貨物輸送の約9%が高速鉄道ですが、輸送エネルギー使用量全体のわずか3%を占めています。中国は過去10年間、高速鉄道と大都市圏の拡大をリードしてきました。世界第2位の鉄道網を誇るインドは、鉄道システムの大規模な電化を進めています。最近、他のいくつかの地点でも、水素を燃料とする列車の商用化前試験が同時に完了しました。

わずか10年前、中国は高速鉄道の増設を必要としていました。しかし現在では、国内の高速鉄道路線の3分の2が国内にあります。高速鉄道では、1キロメートルあたり年間6,000億人以上の乗客が輸送されています。中国は2020年に、今後15年間で高速鉄道網の総距離を3万6,000キロメートルから7万2,000キロメートルに延長すると述べました。これらの路線が完成すれば、人口20万人以上のすべての都市が鉄道網に接続される可能性があります。中国は、水素燃料電池ハイブリッド列車の完成を発表しました。また、チベット初の完全電化新幹線の開通も発表しました。

セグメント分析

樹脂タイプ別

ポリエステルセグメントは市場への最大の貢献者であり、予測期間中に5.95%のCAGRで成長すると予測されています。世界中の鉄道部品の製造に使用されている樹脂ベースの複合材料の大部分はポリエステル製です。ポリエステルは、オープンモールドスプレーアップ、圧縮成形、樹脂トランスファー成形（RTM）、鋳造など、様々な製造技術に適しています。ガラス繊維強化材と組み合わせられることもよくあります。成形が容易なポリエステルベースの複合材料製の大型パネルは、ドアや座席の部品、窓枠、壁の外装材などに使用されています。ポリエステル製の複合材料を使用することで、軽量構造と製品メンテナンスコストの削減が実現します。しかし、ポリエステル製の複合材料の耐火性能には問題があります。例えば、不飽和ポリエステルは燃えやすく、大量の煙と有害ガスを発生します。

鉄道車両の製造では、エポキシ複合材が最も頻繁に使用されています。エポキシ複合材は軽量で強度に優れていることで知られています。荷重支持内装部品、ドア取付部、ショックアブソーバー、台車など、すべてのレール構造物にはエポキシ樹脂複合材プリペグが使用されています。難燃性システムにおいて機械的特性の向上が求められる場合、エポキシ系樹脂複合材が使用されます。エポキシ系樹脂複合材は優れた延焼特性を有し、鉄道台車の床板など、フェノール樹脂よりも堅牢な構造性能が求められる部品に使用されます。耐火性と機械的特性の理想的なバランスが求められる場合、エポキシ系プリペグはフェノール樹脂プリペグと共硬化されることがあります。これらのハイブリッド複合材料は、床材用のサンドイッチパネルの製造に頻繁に利用されています。

すべての樹脂の中で、フェノール系樹脂は鉄道車両で3番目に多く利用されている複合材料です。フェノールやホルムアルデヒドなどのフェノール樹脂は、芳香族アルコールとアルデヒドを混合して作られます。フェノール樹脂は、難燃性内装パネルなど、安価で難燃性があり、煙の発生が少ない製品が求められる場合に使用されます。トンネルやその他の密閉空間で使用される鉄道部品は、一般的にフェノール系複合材料で作られています。例えば、これらの複合材料は、ロンドン地下鉄などの地下鉄車両に使用されています。これは、地下鉄車両の設計に対する厳格なFST仕様に起因しています。

繊維タイプ別

ガラス繊維セグメントは最大の市場規模を誇り、予測期間中に5.75%のCAGRで成長すると予測されています。鉄道用途で最も一般的に使用される複合繊維はガラス繊維です。鉄道車両の半構造内装部品に使用される複合材料のほとんどはガラス繊維をベースとしています。パントリーユニット、座席システム、側壁、荷物棚、隔壁とスタンドバック、ハッチとドア、連結アーチ、間仕切り、床、天井、デッキ用のパネルなどが含まれます。ガラス繊維複合材は製造が容易で、低密度でありながら高い強度を備えています。アラミド繊維や炭素繊維と比較して、ガラス繊維複合材は安価で機械的特性に優れているため、鉄道用途に適しています。ほとんどの内部レール用途では、ガラス繊維はチョップドストランドマット（CSM）や連続フィラメントマット（CFM）としてよく使用されています。

鉄道用途で2番目に人気のある繊維タイプは炭素繊維複合材です。炭素繊維複合材は、鉄道用途における複合材料の最大の市場と言えるでしょう。その驚異的な強度と軽量性から、炭素繊維複合材は鉄道用途で人気が高まっています。 2018年、中国中車長春客車有限公司は、世界初となる炭素繊維複合材料製の地下鉄車両を開発しました。金属製車両に比べて35%軽量化されたこの地下鉄車両は、エネルギー消費量を削減し、より多くの乗客を輸送できると期待されていました。形状と寸法の可変性の向上も、完全炭素繊維製車両の利点です。

用途別

市場への貢献度が最も高いのは外装セグメントで、予測期間中は5.65%のCAGRで成長すると予測されています。複合材料は当初、鉄道台車の内装にのみ使用されていましたが、近年、構造特性の大幅な向上と軽量化により、メーカーは外装部品にも複合材料を採用するよう促されています。キネマティックハッチ、ルーフパネル、外装サイドパネル、サイドスカート、ドアなどは、複合材料が使用される外装構造部品の例です。ポリエステルガラス繊維複合材料の初期用途には、外装ノーズが含まれていました。しかし、近年、外装部品におけるカーボンファイバーの割合が増加しています。

世界的に見て、旅客車両の内装部品には複合材料が最も多く使用されています。これらの部品には、天井パネル、側壁、窓枠、荷物収納部、座席ユニット、フルバスルーム、キッチン、運転席モジュールなどが含まれます。複合材料を使用することで複雑な形状を成形できるため、部品点数とメンテナンス要件を削減できます。さらに、表面の質感により落書きがしにくいという利点もあります。フェノール樹脂製の複合材料は、構造部品以外の内装部品によく使用されています。

地域別インサイト

アジア太平洋地域：年平均成長率6.10%を誇る主要地域

アジア太平洋地域は、収益に最も大きく貢献しており、予測期間中は年平均成長率6.10%で成長すると予想されています。中国は、業界の驚異的な進歩により、現在、世界最大の鉄道市場を誇っています。中国の鉄道網は、2009年の8万キロメートルから2019年には13万9千キロメートルに拡大しました。中国は、世界的に有名な高速鉄道網の3分の2以上、3万5千キロメートル以上を建設しました。また、世界で最も広範囲に及ぶ電化鉄道網（10万キロメートルを超える路線）も中国にあります。 2015年にCNRとCSRの2つの組織が合併した後、中国鉄道車両総公司は年間500編成以上の高速列車、1万2,000両の地下鉄車両、5万両の貨車も生産可能となり、世界トップの鉄道車両メーカーとなりました。

ヨーロッパ：年平均成長率5.70%で最も急成長している地域

ヨーロッパは予測期間中、年平均成長率5.70%で成長すると予想されています。ドイツ経済は世界第5位、ヨーロッパ最大の経済規模を誇ります。2019年のドイツ経済は約0.6%成長し、過去6年間で最も低い成長率となりました。輸出を制限する貿易摩擦、米国政府による関税紛争、COVID-19ウイルスの流行など、多くの変数がドイツの経済成長に影響を与えています。ドイツは、ヨーロッパでCOVID-19の流行の影響を最も受けた国の一つです。IMFによると、COVID-19の流行により、2020年のドイツのGDPは6%減少しました。

米国には、通勤鉄道、ライトレール、ヘビーレール（地下鉄など）の3種類の鉄道システムがあります。総延長225,308.16kmの線路が米国の鉄道網を構成しています。米国の鉄道インフラの大部分は民間企業が所有しており、アムトラックが主要な旅客路線のほとんどを管理しています。鉄道インフラが直面している課題は深刻であり、特に旅客鉄道においては顕著です。機関車インフラは全国的に急速に老朽化しており、改修プロジェクトへの資金提供は依然として不足しています。ハワイには鉄道インフラが整備されていません。これは、1万マイル（約16,000キロメートル）を超える貨物列車が走るテキサス州とは対照的です。

サウジアラビアのリヤドでは、リヤドメトロと呼ばれる高速交通システムの建設が進められています。これは公共交通機関における最も重要な取り組みです。RPTP（リヤド・メトロ・プロジェクト）には、リヤドにおけるバスシステム、地下鉄網、その他の交通手段の建設が含まれます。1号線のトンネル工事は2015年7月に開始されましたが、リヤドメトロプロジェクトの建設は2014年4月に着工しました。メトロは2018年8月に試験運行を開始し、まもなく開通する予定です。全長は176.4キロメートルです。ブラジルのある企業は、2つの鉄道プロジェクトの建設許可を求めた。そのうちの1つは、ミナスジェライス州のイパティンガ市とエスピリトサント州のソマテウス市の間、全長420キロメートルの鉄道プロジェクトである。

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鉄道複合材料市場のトップ競合他社

1. Avient Corporation
2. BASF SE Celanese Corporation
3. Exel Composites
4. Gurit
5. Hexcel Corporation
6. Kineco Limited
7. Lanxess
8. Mitsubishi Chemical Advanced Materials
9. Reliance Industries Limited
10. Solvay
11. Teijin Limited
12. Toray Industries.

最近の開発状況

• 2023年3月 - TDKは、Tronics AXO®300シリーズに、2種類の高性能デジタルMEMS加速度センサーを追加しました。
• 2022年5月 - TALGOは、Avril高速鉄道の輪軸フレームの製造に新しい素材を採用し、鋼鉄を炭素繊維強化ポリマーに置き換えることで、構造強度を損なうことなく部品の質量を50%削減しました。