国内药玻市场渗透率不足10%!中硼硅药用玻璃成为未来国内药用玻璃发展趋势

玻璃玩家 2023-05-26
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5月16日晚,安彩高科发布公告,公司拟在安阳市龙安区产业聚集区投资建设中性硼硅药用玻璃项目(以下简称“项目”),项目分两期建设,两期项目建成达产后,总计形成年产1万吨中性硼硅药用玻管生产能力,项目估算总投资额约3.8亿元。

目前一期项目已建成点火。建设过程中结合生产工艺要求对项目厂务设备、厂房设计方案进行优化调整,叠加建设期间设备及材料上涨等因素影响,拟追加投资合计1.07亿元。

随着国际市场经济全球化程度的提升、医药产业的高速发展、各类新药特药的层出不穷、人们对生命和健康事业追求的日益提高,对药用包装材料的质量要求也随之提高。物化性能是衡量药用玻璃质量高低的重要标准之一,最重要的两个参数是线热膨胀系数和化学稳定性。

药用玻璃的线热膨胀系数越小,因温度梯度造成的应力越小,强度、抗热震性、耐冷冻能力越优异,药品的运输、储存、使用的环境条件也越宽容。

药用玻璃是指专门用于药品包装的玻璃,一般是指玻璃瓶罐及器皿。一般药用玻璃可分为石英玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃、钠钙硅玻璃四类,硼硅玻璃又根据硼含量由低到高细分为低硼硅玻璃、中硼硅玻璃、高硼硅玻璃。这三种硼硅玻璃的化学稳定性和热稳定性是逐渐增加的。硼含量越高,线热膨胀系数越小,化学稳定性越好,但成型难度和成本也相应增加。从性能、成型难度、成本三个方面综合考虑,中硼硅玻璃具有诸多优势。

01

中硼硅玻璃国外发展现状

中硼硅玻璃在国外的发展历史已有一个多世纪,目前国外生产商主要有美国康宁公司、德国肖特集团、格雷斯海姆集团(前金步尔)、日本电气硝子株式会社(NEG)、爱姆科集团(前加拿大惠顿)、纽博集团等,其中以美国康宁、德国肖特、日本NEG发展势头最为强劲。

(1)美国康宁

美国康宁已有160多年的药用玻璃制造历史,主要为客户提供硼硅玻璃管,经由客户加工成药用包装材料。目前,康宁公司对外销售的中硼硅玻璃管主要有5款产品。

(2)德国肖特

1893年,奥托·肖特发明了抗化学侵蚀的硼硅酸盐玻璃。肖特公司所提供的中硼硅玻璃“菲奥来”分透明和棕色两种。相较于棕色玻璃管,肖特无色透明玻管性能更为优异,其线热膨胀系数更低,为4.9×10-6·K-1。经过长达一个多世纪的市场考验,肖特“菲奥来”如今已被全球大多数医药企业所采用。据德国肖特公司2021年年报数据显示,其2021年年度销售额达到252亿欧元,其中疫苗瓶销售额大幅增长。为了拓宽其在制药行业的业务,2021年肖特公司首次在中国投资建造工厂,用以生产中硼硅药用玻璃管。其还与世界上最大的疫苗制造商血清研究所成为合资伙伴。2022年6月,肖特在美因茨落成了一个新的药用管材熔化炉,并宣布计划将其位于宾夕法尼亚州黎巴嫩的工厂的药瓶生产能力提高三倍。德国肖特在制药行业的一系列投资举措,可以看出中硼硅玻璃的生产和销售工作正在成为肖特的重心。

(3)日本NEG

日本NEG创立于1949年,于1954年开始制造药用玻璃,1956年导入丹纳法,并成功实现了管状玻璃的自动化成型。此后,在1960年与美国Owens-lllinois公司进行技术合作,大幅提高了生产技术水平。经过多年的发展,NEG在药用玻璃产品制造技术经验方面已相当成熟。NEG公司提供的中硼硅玻璃管主要有三款产品,分别为无色透明的BS、浅棕色透明的BS-A,以及深棕色的BS-A Dark。三款产品的线热膨胀系数约为5.0×10-6·K-1,均在热加工性、耐水性、耐候性、耐药品性能方面表现优异。目前,NEG生产的中硼硅玻璃管已经通过了日本药典、欧洲药典和美国药典的规定试验,并获得了中国国家食品药品监督管理总局颁发的产品注册证。NEG的中硼硅玻璃管在日本市场拥有95%以上的市场占有率,受到日本各大制药公司的青睐。据其官方网站上的财报数据显示,NEG的2020年销售额为17.70亿欧元,2021年销售额为21.28亿欧元,同比增长20.23%。2022年1季度销售额为6.26亿欧元,同比增长25.2% 。由此可见,NEG中硼硅药用玻璃管发展向好。

02

中硼硅玻璃国内发展现状

(1)政策引领药用玻璃升级换代

随着我国医药工业的快速发展,我国药品出口日益增多,国外进口商对医药玻璃容器包装的质量要求越来越高,特别是对一些高价值的药品,包装材料必须符合欧洲药典(EP)I型药用玻璃的要求。然而,我国符合国际标准的国产中硼硅药用玻管的短缺,严重阻碍了我国药剂产品的出口。为了解决医药行业的困局,2016年12月工信部出台《医药工业发展规划指南》中明确指出,重点加快注射剂包装由低硼硅玻璃瓶向中性硼硅玻璃瓶转换;2019年再次发文要求国内仿制药使用包装材料不得低于欧美国家包材标准。近年来相关政策的不断出台,倒逼国内医药包装企业升级换代,我国中硼硅玻璃产业近年来得到了一定的发展和进步。

(2)技术优化突破生产瓶颈

由于中硼硅玻璃的生产中存在难熔化、难澄清、难成型等问题,我国中硼硅玻璃质量与国际上还存在较大的差距。为了解决这些难题,我国企业、研究院所在配方、窑炉、测试技术方面做了很多研发工作。

①配方优化

田英良、翟建新等以锂辉石中的Li2O等量替代中硼硅玻璃化学组成中的B2O3、Na2O,研究Li2O对工艺性能和节能减排的影响。研究结果表明,Li2O具有较好的助熔效果,可以显著降低玻璃高温、低温黏度特征点所对应的温度,具有显著的节能减排效果,并能显著提高其拉管工艺性能。遗憾的是,在他们的研究中没有提到加入锂辉石之后玻璃的线热膨胀系数以及玻璃的化学稳定性能。山东药玻在硼硅药用玻璃原有的玻璃组成中适度增加B2O3用量,同时降低碱金属氧化物的含量,加入稀土金属氧化铈,有效降低了玻璃熔化、成型和加工温度,同时提高玻璃的化学稳定性。沧州四星玻璃在制备原料中增加二氧化锰、氧化钛和三氧化二铁,改善了现有中硼硅玻璃管的可见光透过率、紫外线透过率、色度等性能指标,满足了对可见光及紫外线敏感药物包装的要求。经过不懈努力,中国在中硼硅玻璃配方优化方面取得了一定的进展,优化的配方已应用到实际生产中。

②减少硼挥发

国内生产的中硼硅玻璃的质量不稳定,主要是由于中硼硅玻璃在熔制的过程中,B2O3极易挥发,一般硼挥发量为10%~15%,这会导致玻璃的实际组成和设计组成大不相同,不易控制玻璃中B2O3含量,从而影响玻璃的理化性能。另外,硼挥发不仅会消耗大量的原料,降低玻璃的质量,同时极易侵蚀耐火材料,缩短熔窑的使用寿命,因此减少硼挥发是生产优质中硼硅玻璃和降低硼硅玻璃生产成本的基础和前提。山东药玻公司采用冷炉顶、厚料层,回收熔化过程中硼的挥发物,有效地减少了硼的挥发,也防止了配合料层结壳、翻料等不利现象的发生,取得了较好的经济效益和质量效益。江苏元升太阳能有限公司公布了一种硼硅玻璃窑炉的双层全封闭料道结构,它在空间加热层与玻璃液料道和料道间加个液层盖板,进而有效控制了硼的挥发。

③改进全电熔技术

由于中硼硅玻璃的最大特点就是难以澄清,因此对生产窑炉、熔制工艺的要求较为严格。在生产窑炉方面,国际上是采用热顶式纯氧燃烧电助熔法熔化中硼硅玻璃,目前我国药用玻璃生产企业采用的窑炉可分为全电炉、空气助燃窑炉、全氧燃烧窑炉和全氧燃烧+电加热窑炉四种。全电熔技术的优势在于能提高玻璃的熔化温度,减少大量使用澄清剂造成的不良影响,提高熔化率和成品率。在全电熔技术的基础上,通过国内厂商的探索,配合冷顶、热顶或全氧燃烧技术,可以有效解决玻璃液难以澄清的问题。山东药玻公司采用以电为唯一熔化、澄清能源的全电玻璃熔炉,通过钼电极将电流引入玻璃液,电流流经两极间的玻璃液,通过玻璃液本身存在的电阻产生热量而直接加热,从而达到熔化玻璃液的目的。沧州四星玻璃采用冷顶式全电熔维洛法生产中硼硅玻璃管,能源利用率较高,且全过程采用微机自动控制,保证玻璃制品的质量稳定性。中建材凯盛科技集团则采用“全氧燃烧+电助熔”的熔化工艺和丹纳法成型工艺,并在关键部位采用贵金属铂金,解决了国内中性硼硅玻璃管生产过程中不易澄清和难以高质量成型的问题。

④成型方法应用对比

玻璃管的成型方法大体可分为垂直拉管法和水平拉管法两种。垂直拉管工艺又分为垂直上拉法和垂直下拉法。水平拉管工艺分为丹纳法和维洛法,其中维洛法是垂直下拉法的改进型。中硼硅药用玻璃管主要采用丹纳法和维洛法成型。这两种方法均在20世纪初期定型。20世纪20年代,Corning公司的Danner首次发明了丹纳水平拉管法,开创了机械化大批量生产玻管的先河。到20世纪30年代,美籍工程师Vello发明了垂直引下方法,使玻管产量大幅提高。这两种成型工艺的应用对比情况见表4。

⑤编制行业测试标准

中硼硅玻璃的性能表征由于缺乏相应的国家标准或行业标准作为基准而显得杂乱无章且没有权威可靠性。为了解决这个问题,陈婧等通过从玻璃成分中金属离子向药液中的迁移量、有害物质的浸出量、不同温度与酸碱条件下玻璃表面的侵蚀程度等方面,探索中硼硅玻璃与药物相容性的研究进展与发展趋势,为中硼硅玻璃作为药用包装材料的研究提供了参考。我国2015年编制并施行了一系列中硼硅玻璃行业测试标准,使得中硼硅玻璃的性能测试有据可依,所测试的性能报告具备权威性及可靠性,进一步规范了国内中硼硅药用玻璃市场。

03

我国中硼硅药玻行业的需求及未来空间

一、国内药玻市场中硼硅渗透率不足 10%,国产替代空间大。

根据华经情报网的数据统计,我国药用玻璃行业市场规模从2012年约174.9亿元增长到2020年的234亿元,复合增长率为3.7%左右,低于药包材整体市场的10.2%。中国药用玻璃市场自2015年突破200亿元后,持续稳定在200亿以上。2020年受疫情影响,药用玻璃市场规模234亿元,同比增长1.3%。

我国药用玻璃中低硼硅和钠钙玻璃占比90%以上,但国际分类中并无低硼硅玻璃品种,钠钙玻璃在国际标准中未被注明药用。高硼硅玻璃成型由于温度非常高,作为药用玻璃的应用很少。热稳定性、化学稳定性能优异的中硼硅玻璃是国际公认的安全药包材,国际上超过70%的主流注射剂包材均为中硼硅玻璃(我国和印度等几个少数国家尚未完全采用)。未来注射剂 将成为国内低硼硅替换成中硼硅的主要市场来源。

二、关联审批制度推动行业集中度提升;#一致性评价# 推进中硼硅替代低硼硅,需求存在 3-4 倍增量空间。

我国药包材政策从“注册证制”转向“关联审评审批制”,意味着药企对药辅料和药包材肩负更大责任。政策的出台不仅提高审核效率,同时也促进药物产品质量,减小药物与包材不匹配的风险,逐步与国际接轨。随着关联审评制度推进,一方面,药包企业与已有客户的合作黏性进一步增强;另一方面,药企更倾向于选择具备研发实力、生产稳定性及资金规模优势的企业,药包行业行业集中度或提升。

国外医药企业普遍选择中硼硅玻璃作为药用玻璃的材料,而国内药品包装的玻璃瓶仍以普通钠钙玻璃及低硼硅玻璃为主。由于我国注射剂仿制药的原研药大多系国外研发上市,国外原研药的玻璃包材多为中硼硅药用玻璃,仿制药要在质量与药效上达到与原研药一致的水平,必然要选择与原研药同样规格标准的材质因此,未来国内的大部分注射剂仿制药包材将从低硼硅药用玻璃升级为中硼硅药用玻璃。注射剂一致性评价的推进开启并加速了我国药用玻璃从低硼硅玻璃向中硼硅玻璃转换的产业升级之路。截止2020年12月,已上市仿制药一致性评价受理号总数达到2636个,注射剂一致性评价受理总数1047个,占比逐步提升。注射剂一致性评价进展迅速,2017-2020 年注射剂一致性评价受理数分别为 0、143、415、488 个。

随着相关政策的不断出台,我国中硼硅药用玻璃产业近年来得到了一定的发展和进步。根据制药网相关统计数据,我国2018年全年总的药用玻璃用量约为30万吨,其中的中硼硅药用玻璃用量约为2.2万吨-2.3万吨,仅占7%-8%左右;根据中国玻璃网统计,预计未来5-10年内,我国将会有30%-40%的药用玻璃由低硼硅药用玻璃升级为中硼硅药用玻璃。仅注射剂玻璃包材行业潜在增长空间就达到1-3倍。

三、中硼硅玻璃盈利能力强于其他药玻产品。

低硼硅管制瓶毛利率在 20%左右,中硼硅管制瓶毛利率则在 40%左右;中硼硅玻管毛利率较高,处于 40%-50%区间。纳钙玻璃管制瓶毛利率在 30%左右,处于低硼硅和中硼硅之间。

随着中国老龄化进程加快以及居民医疗消费意识的提高,中国医药市场未来的发展空间巨大,药包材作为医药行业的上游产业,将在整个医药行业的发展带动下逐步实现结构升级。

据国金证券发布的报告,到2026年中国对于中硼硅药玻的需求将从数十亿支上涨到数百亿支,产业规模将上涨到百亿规模。面对可观的利润以及巨大的升级换代潜在空间,国内越来越多的企业加入到中硼硅药用玻璃行业,整个行处出现一片欣欣向荣的景象,可见中硼硅是未来国内药用玻璃的发展趋势!

文章来源: 玻璃杂志,河南省资本圈,东源投资

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