中国塑料机械发展现状与展望

摘 要：介绍近几年中国塑料机械发展现状，分析目前国内和国际市场形势，预测今后5～10年中国塑料机械发展目标。关键词：开炼机；密炼机；注塑机；挤出机；发展现状与展望 塑料加工机械行业是塑料工业重要组成部分，是为塑料制品行业提供装备的，是联结新型高分子材料与其制品在各个领域应用的“钮带”，起桥梁作用。1、行业概况 随着中国经济整体稳定持续健康发展，中国塑料机械工业经过“十五”实现了跨越式的发展，产业规模 扩大，连续八年主要经济指标逐年递增，其发展速度与所创主要经济指标在机械工业所辖的194个行业中，名列前茅。塑料机械行业不断发展壮大，塑料机械年制造能力约20万台（套），门类齐全，在世界排名第一[1]。 目前中国塑料机械制造企业近400家，大、中型企业200家左右，上规模的骨干企业15家[2]。新兴塑料机械企业具有科技创新、制度创新、管理创新，并掌握一些新技术，已引起国内外同行的注目。 中国塑料机械企业主要分布在东南沿海、珠江三角洲一带，其中宁波地区发展势头最猛，现已成为中国最大的注塑机生产基地，年生产量占国内注塑年总产量1/2以上，占世界注塑机的1/3。 塑料模具行业的更新换代，技术创新也出现了前所未有的喜人变化。广东汕头地区大部分企业已全套引进德国、法国、意大利及我国台湾省的最新计算机自动化模具加工技术，大大提高了模具技术性能、质量档次。 中国塑料机械虽然发展很快、生产品种也很多，基本上能供给内塑料原料加工与塑料制品加工、成型所需的一般技术装备，个别产品也进入世界前列，但与工业发达国家如德国、日本、意大利相比，中国塑料机械还有一定差距，主要表现在品种少、能耗高、控制水平低、性能不稳定等方面。 中国塑料机械产品主要集中在通用的中小型设备上，技术含量低，20世纪80～90年代的低档产品供大于求，机械制造能力过剩，企业效益下降。有的品种特别是超精大型高档产品还是空白，仍需进口。 目前中国塑料机械在国内市场容量中，按台数和产量计，进口设备占75%左右，国产设备仅占25%，且还呈下降的趋势[1]。 从21世纪初，中国塑料机械出口逐渐增多，现已出口到美国、日本、德国、俄罗斯、东南亚和非洲46个国家和地区。中国塑料机械在低端产品领域竞争力不断增长，在186亿欧元的世界市场所占份额由2001年的6.4%增长到2004年的10.2%。据海关总署信息中心统计，中国出口塑料机械设备价格偏低，仅是进口同类产品的三分之一左右。2003年中国出口一台（套）塑料机械设备，平均创汇1.6万美元，而进口一台（套）塑料机械设备，平均付出外汇15.3万美元[2]。2000～20004年中国塑料机械主要经济指标如表1所示。总体上看，21世纪初，中国塑料机械工业总产值、销售额和利润逐年增长，进口塑料机械设备付出外汇大于出口创汇，贸易逆差较大。[align=center]表1 2000～2004年中国塑料机械主要经济指标[/align] 中国加入世界贸易组织（WTO）后，国外的机械制造业加速对华转移，世界一些知名的塑料机械企业，如德国德马克虏伯、巴登菲尔、日本住友重工等公司先后“进驻”中国，有的还进一步设立了技术中心。国外塑料机械制造商的进入给中国塑料机械行业带来了发展活力，同时也使中国塑料机械制造企业充满了机遇与挑战。2、塑料机械的发展现状与水平2.1 开炼机 开炼机即双辊筒炼塑机，亦称开放式炼塑机，是塑料机械中最基本的一种设备。它主要用于塑料或橡胶的混炼、为压延机喂料和配合密炼机压片使用。 目前世界各主要工业国家开炼机的生产早已形成系列，规格、尺寸、外形大致相似。20世纪90年代以来，中国对开炼机的改进主要是提高机械化程度、增加安全操作措施、改善劳动条件和减少占地面积。 目前，国内的一些主要生产厂家对开炼机结构做了很多改进，如将减速系统设置在左右支加架内，安装在接料盘下面。在机架上设置了翻料装置，采用了液压调辊距和液压安全装置，尽量减少设备的自重和占地面积，努力提高设备的使用寿命。目前国内的开炼机也亦形成完整系列，品种规格齐全，完全可以满足用户各方面的要求。如大连橡胶塑料机械股份有限公司率先完成了开炼机的系列化改型开发，开炼机的辊筒及轴承均采用双列调心滚子轴承，所有传动齿轮均集中在封闭箱体内，结构紧凑、传动效率高、润滑条件好。辊筒调距既可单调也可同时进行双调，操作方便自如。为减轻机器振动，机体与减速机分别安装，采用尼龙棒销万向联轴器。现在又在开炼机的翻料和摆料装置上（原异步电动机）分别改用了日本富士交流变频调速，大大降低了能耗，提高工作效率和制品的内在质量。这种机器已达到国际先进水平，获得国内外用户青睐[3]。2.2 密炼机 密炼机亦称密闭式炼（胶）塑机， 主要用于塑料（橡胶）的混炼及其它物料的混合等。对上述用途，密炼机完全可以代替开炼机，且生产效率和自动化水平大大提高，劳动条件得以改善。目前世界主要工业国家密炼机的生产都已形成系列，基本上有四种类型：（1）以美国法勒尔-伯明翰公司生产的本伯里式为代表的F系列密炼机；（2）以德国维尔纳•普弗莱特勒公司的产品为代表的GK系列密炼机；（3）以英国弗兰西斯•肖公司产品为代表的K系列密炼机；（4）以日本森山制作所生产的产品为代表的MS系列加压式密炼机。 20世纪90年代以来，这四种类型的密炼机都在向快速、高压、大容量和加料与操作程序自动化方向发展，并用微机控制。总体上，前3种系列的密炼机基本结相近，其主要差别在于转子的构型及密炼室结构不同。而第4种MS系列的主要结构与前3种系列相比，有较大的变化。 上述几种密炼机，按时间顺序来讲后者对前者既有借鉴与继承，也有改进和创新。在国际市场的竞争中它们之间既有相互吸收，也有自我改进和发展，各具特色[4]。 国际上中小型塑料厂较多采用加压式捏炼机。它无下顶栓，采用密炼室翻转排料，占地面积小，可以在地面上安装，节省工程费用。加压式捏炼机在日本已形成完整系列，最小的密炼室总容积为1L、捏炼总容积为3L，最大的密炼室总容积为500L、捏炼总容积为1150L，共有27个规格。2.3 注塑机 注塑机是塑料机械的主要品种之一，占塑料机械总产值的38%，有1/3的塑料制品是由注塑机生产的。 目前中国生产注塑机的厂家较多，据不完全统计主要生产厂家已超过60家。注塑机的结构形式有立式和卧式两种。按生产出的制品可分为普通型和精密型注塑机。一次注射料量45～51000g，锁模力200～36000kN，加工原料有热固性塑料、热塑性塑料和橡胶三种。热塑性塑料包括聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚碳酸酯、有机玻璃、聚砜及（丙烯腈/丁二烯/苯乙烯）共聚物（ABS）等。从加工出来的制品来看，有单色、双色的一般和精密塑料制品。上述制品的主要生产厂家都有自己的系列，各有自己的特点。如广东震德塑料机械厂有限公司生产的捷霸CJ霸系列注塑机每一种规格均有数控和电脑控制两种形式。又如浙江省宁波海天机械有限公司生产的HTF80X～HTF3600X型系列注塑机，可用于生产各种高精度的热塑性塑料制品，机器采用线型移动传感器控制注射、合模、顶出，采用多重CPU电控系统、大幅面彩色LED显示、全电脑自动控制[3]。 普通卧式注塑机仍是注塑机发展的主导方向，其基本结构几乎没有大的变化，除了继续提高其控制及自动化水平、降低能耗外，生产厂家根据市场的变化正在向组合系列化方向发展，如同一型号的注塑机配置大、 中、小三种注塑装置，组合成标准型和组合型，增加了灵活性，扩大了使用范围，提高了经济效益。 近几年来，世界上工业发达国家的注塑机生产厂家都在不断提高普通注塑机的功能、质量、辅助设备的配套能力，以及自动化水平。同时大力开发、发展大型注塑机、专用注塑机、反应注塑机和精密注塑机，以满足生产塑料合金、磁性塑料、 带嵌件和数码光盘制品的需求。 2003年广东泓利机器有限公司研制成D50数码光盘精密注塑机，实现了我国注塑机从普通型向精密型的跨越。 注塑机是目前中国塑料机械中发展速度最快、水平与工业发达国家差距较小的塑机品种之一。但这主要指普通型注塑机，在特大型，各种特殊、专用、精密注塑机的多数品种方面，有的产品尚属空白，这是与工业发达国家的主要差距。2.4 挤出机及辅机（生产线） 挤出机也是塑料机械的主要品种之一，占塑料机械总产值的31%，用挤出机加工的塑料制品占其总量的1/3左右。 单螺杆挤出机无论作为塑化造粒机械还是成型加工机械都占有重要地位，近几年来，单螺杆挤出机有了很大的发展。目前德国生产的大型造粒用单螺杆挤出机，螺杆直径达700mm，产量为36t/h。 单螺杆挤出机发展的主要标志在于其关键零件——螺杆的发展。近几年以来，人们对螺杆进行了大量的理论和实际研究，至今已有近百种螺杆，常见的有分离型、剪切型、屏障型、分流型与波状型等。 双螺杆挤出机喂料特性好，适用于粉料加工，且比单螺杆挤出机有更好的混炼、排气、反应和自洁功能，特别是加工热稳定性差的塑料和共混料时更显示出其优越性。近些年来国外双螺杆挤出机已经有很大的发展，各种形式的双螺杆挤出机已系列化和商品化，生产的厂商也较多，大致分类如下：（1）按两根螺杆轴线相对位置，有平行和锥形之分；（2）按两根螺杆啮合程度，有啮合型和非啮合型之分；（3）按两根螺杆的旋转方向，有同向和异向之分，在异向中又有向内、向外之分；（4）按螺旋转速度，有高速和低速之分；（5）按螺杆与机筒的结构，有整体和组合之分。 在双螺杆挤出机的基础上， 为了更容易加工热稳定性差的共混料，有的厂家又开发出多螺杆挤出机如行星挤出机等。 中国双螺杆挤出机产品系列不全，规格较少。中国很多塑料制品企业仍采用进口的以螺杆挤出机。 近几年中国塑料机械成套性已有很大发展，如大连橡胶塑料机械有限公司引进日本技术研制的DKTE系列双螺杆塑料混炼挤出造粒机组，从主机、供料计量、机头、造粒和回收系统到加热、冷却、电控、温控系统都达到了相当完善的程度。薄壁管、厚壁管、缠绕管、波纹管（单、双壁）、复合管等各种管材机组的规格日趋齐全，产品水平质量不断提高。为适应多层复合膜需要，复合共挤技术及其成型机组（吹膜机组）也发展迅速。如青岛德意利集团最近研制的中空壁缠绕管生产线，生产的直管管可达3000mm。又如广东金明塑胶设备有限公司吸收、引进德国莱芬豪赛公司关键技术制造的大型多层共挤复合膜机组，吹制膜单幅宽可达20m。该机组可吹制棚膜、农膜和土工膜，是一机两用设备，适用于线性低密度聚乙烯、茂金属线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、（乙烯/乙酸乙烯酯）共聚物等多种原料。机组中除采用了内冷技术及超声波监控技术外，还同时采用了机、电、气动和液压等多种技术，并有多项技术申请了技术专利。2.5 中空成型机 近几年中国的中空成型机发展迅速，也形成了自己的系列。为盛装不同溶液的需求，可生产单层、多层容器，容积为1～5000L。 目前新开发的主要机型有：数控多坐标中空成型机、高效双模注拉吹中空成型机、直接调温式注拉吹中空成型机等。这类机器研制动向概括归纳为“三化一低”，即自动化、高速化、多层化及低噪音。 广东金明塑胶有限公司研制设计制造的BM系列中空成型机，采用美国Barer Colman公司100点型坯壁厚控制系统，可满足各种制品对壁厚控制的要求。机器中的电器、液压、气动和控制元件又采用了美国、德国著名企业的名牌产品，确保设备的质量及运行的可靠性。合模装置为国际先进的无拉杆装置，锁模力大且分布均匀，并配备安全光闸，确保操作安全，且移模迅速、平稳，能耗低，装卸模具方便。该技术已获得国家专利，该产品已进入国际先进行列。 中国塑料机械虽然发展很快，水平也有很大提高，但与国际先进水平比，目前仍有较大差距。目前市场竞争激烈。3、市场展望3.1 国内市场 “十五”期间，塑料机械随着石油化工产品的发展、塑料制品的增加，达到“黄金”时代。此后5～10年，塑料机械仍是朝阳产业。 国内有人预言21世纪的材料领域是塑料的天下，而中国是21世纪塑料工业（包括塑料机械工业）最大的市场。 目前中国塑料机械行业产值每年约100亿元，而国内市场需求约200亿元，还有很大空间。另外，现在人们已公认一个国家或地区塑料的人均消耗量及塑料工业在国民经济中所占的地位是反映工业发展与进步的重要标志之一。中国塑料资源丰富，21世纪初主要合成树脂年产量达4200万吨，是名副其实的塑料大国，排世界第四位[5]。据预测今后至“十一五”期间，中国合成树脂的产量还要以5%～10%的速度增长，中国又是塑料消费大国。据统计其年消耗量占世界第二，仅次于美国，而中国的人均消费仅为19kg，在世界排名第32位，是工业发达国家的11%～20%，可见中国的塑料工业还要大发展，塑料机械前景广阔，它跟随塑料制品的需要而发展。3.1.1 农用塑料制品 现代农业中所需的农用棚膜、地膜、饲草膜、养殖膜、灌溉塑料管、节水用器材等“十一五”期间都需大幅度增长。 据农业部门预计，至2010年全国园艺设施面积将增加到3800万亩左右，耐候功能膜的年需求量增加到30万吨左右，约占棚膜年销量的40%；地膜覆盖载培面积将扩大到3.1亿亩，地膜的年耗用量将增加到78万吨左右；畜牧、水产专用暧棚面积扩大到150万亩左右，氨化、青贮、缠绕膜的年需求量将达到30万吨左右；除农用溥膜外，农产品贮藏保鲜的包装用膜及塑料容器的需求量将在“十五”的基础上翻两番。 “十一五”期间全国计划发展农用节水灌溉面积1.5亿亩，其中的1.3亿亩是对现有灌溉面积进行节水技术改造，0.2亿亩是新增节水灌溉面积；发展1.5亿亩农用节水灌溉面积需投入1000亿元，对节水灌溉产品、材料和制剂的投入约占总投入的50%～70%。3.1.2 建筑用塑料制品 建筑业是中国的支柱产业之一，塑料制品需求量将持续上升。 今后5～15年塑料建材将成为新的消费热点和经济增长点。随着塑料建筑制品的品种逐步系列化、配套化和标准化，环保节能的要求和推广应用的力度加大，需要各种塑料管、门窗、高分子防水材料、装饰装修材料、保温材料及其它建筑用塑料制品将有较大加幅度增加。 按照建设部“十一五”规划，5年内建筑节能要达到1.01亿吨标准煤，节能建筑总面积21.6亿㎡，其中新建筑16亿㎡，改造现有建筑5.6亿㎡。中国有400亿㎡既有建筑，目前约有三分之一需进行节能改造，按照每平方米200元的改造标准，这部分建筑节能材料和技术在未来的市场容量可达2.6万亿元。对于具有节能、节材、节水、节地的塑料管道到2010年建筑给水和排水管道80%采用塑料管，建筑雨水排水管道70%采用塑料管。“十一五”期间，塑料管道工程用量平均每年将达200万吨。对于综合成本较低、性能优越、一次性投入稍高的塑料新型材料如PU、EPS、XPS、PP、PVC等发泡材料的应用前景潜力巨大，拓展领域十分广阔。3.1.3包装用塑料制品 包装用塑料主要包括塑料软包装、编织袋、中空容器、周转箱等，是塑料制品应用中的最大领域之一。2005年塑料包装超过700万吨，约占包装材料总产量的1/3，居各种包装材料之首。 各种矿产品、化工产品、合成树脂、原盐、粮食、糖、棉花和羊毛等包装已大量采用塑料编织袋和重包装袋取代纸袋和黄麻袋，塑料包装作为主要包装材料是必然趋势。还有饮料、洗涤用品、化妆品、化工产品等等在中国迅速发展，必不可少的复合膜、包装膜、容器、周转箱等塑料包装材料有很大的需求。食品和药品包装需求十分旺盛。中国是13亿人口大国，而食品和药品是国计民生大宗重要物资，相应的包装需求十分旺盛。中国药用包装的增长速度位居世界八大药物生产国榜首。就品种而言，塑料泡罩式包装和塑料瓶包装需求量大幅增长。3.1.4汽车用塑料制品 据汽车界权威专家估计，2006年中国汽车总需求量将达650万辆。中国汽车塑料平均使用量达70公斤，年消费40多万吨。汽车用塑料品种有：PVC、PP、PE、PU、ABS、PA、POM等。随着汽车报废量逐年增加，车用塑料和家电及电子电器塑料量稳步增加，其回收再生利用一样成为废料来源的重点，但处理原则类似。2010年，中国的汽车塑料需用量将80万吨左右。因此，对报废汽车塑料件的回收、再生利用来说任务越来越艰巨。3.1.5其它塑料制品 其它塑料制品如医用高分子材料，2005年市场需求规模达120～150亿元。“十一五”医用塑料制品将大幅度扩展，未来市场需求将提升至200～250亿元。日用塑料制品花样更多，“十一五”期间需求量也需大幅增长。 综上所述，根据塑料制品的需求，预测今后的5～10年，塑料机械品种、花样还要大发展，产品的年产量将以5%～10%增加。为消除污染，塑料的回收设备也将逐年增加。3.2国际市场 中国加入WTO后，面临新的挑战及全球经济一体化的发展趋势，中国的塑料机械行业应顺应国内外形势变化，利用好国家相关政策，积极调整战略，走出国门，开创新局面。 中国企业进军海外，早已被列入“十五”计划“走出去”计划战略中。中国对外投资目标中，到2015年将培育出50家大型跨国企业，跻身世界500强。塑料机械行业的大企业应跻身于其中，在国际大舞台上广泛深入的合作与竞争。 国际市场对塑料机械要求不一，层次不同，西欧市场对塑料机械产品的技术和质量要求很高，中国目前尚难跻身。日本的贸易保护和技术水平是一种无形堡垒，中国难以打入，即使打入，出口量也不大。港澳地区是中国的传统市场，但近几年来该地区已形成了自己的塑料工业，具有一定的机械制造能力。美国尽管技术水平很高，但要求是多层次的，在出口高档次塑料机械的同时，又进口不少自己没有和不愿生产的塑料机械。早在1996年美国进口塑料机械的金额为4.95亿美元。目前中国塑料机械如浙江省宁波海天塑料机械有限公司的注塑机已打入美国。通过产品质量提高、售后服务的加强，美国的市场一定能随之扩大。 另外，中东产油国如约旦、伊朗、沙特等国家有较多的外汇收入，他们喜欢以招标的方式和承包工程进口成套塑料加工设备。随着中国设备成套水平的提高，市场开拓能力将越来越大。常州自动控制系统工程公司的成套编织袋生产线已打入该市场。东南亚国家如印尼、泰国、马来西亚、越南等国家是另一个塑料机械传统市场，预计未来的需求仍将呈上升趋势，特别是越南对塑料机械的需求量增长很快。过去中国援越的设备经过几十年使用已达到了必须更新的地步。俄罗斯和东欧市场潜力很大，也是中国的主要市场之一。靠近中国方面的远东地区的塑料机械几乎全靠进口，南美、非洲也是中国出口塑料机械的潜在市场。 为了提高产品附加值占领市场，必须尽快完成塑料机械产品的升级换代，提高档次。注塑机 应全面淘汰继电器控制，采用数字程序、可编程序的开环控制，对精密注塑机采用半闭环控制系统；液压系统采用双泵及流量、压力双比例阀；主机部分采用双缸注射及内翻式五铰双肘合模机构；对大型注塑机控制部分增加位移传感器、自动上料器、模温控制器、机械手自动换模，实现微机自动控制；液压系统采用变量泵、蓄能器；主机结构上采用简单的直压式锁模机构，对大型注塑机可开发双模板新型结构。 挤出机及辅机 ①加大螺杆长径比（L/D>30），尽量采用分离型、屏障型、波状型等新型螺杆，提高转速（最高转速n>200r/min），采用不停机换过滤网装置； ②采用变频器调速，降低能耗，降低比功率； ③采用程控式微机，实现温度、压力、速度等自动控制； ④编织袋生产线中应提高牵伸装置加热精度和牵伸速度，研制新的水冷装置，适应高速生产，提高园织机转速和降低能耗和噪音，提高印刷机质量，使成套设备的档次上一个台阶； ⑤吹塑薄膜机组（包括多层共挤吹膜）应配备自动配料系统，快速不停机换网，自动测厚装置，上牵引旋转系统和自动纠偏系统等。 在上述两类机械产品中，还要扩大与开发变频器的应用，提高产品质量并向高速、节能方向发展。 中国要想改变国内塑料机械现状，在国际上取得与其规模相匹配的发言权，进而打进世界塑机强国，“十一五”是关键时期。专家们建议要在总结经验、找出差距的基础上，采取如下措施：（1）调整企业组织结构 从整体上看，中国塑料机械工业实力不断增强，水平在日益提高，但组织结构不理想，大规模企业极少，中小型企业占居半壁江山。小企业在技术力量、生产设备或管理水平方面都很薄弱，抗风险能力差。因此中国塑料机械行业生产同类型产品的企业应联合起来，走集团化道路，参与竞争。（2）加大技术投入 中国国内专门从事塑料机械研究的机构太少，从事塑料机械产品研究的力量薄弱，导致塑机产品技术含量低。 “十一五”期间应充实、扩大塑机的研究机构，重点培养、引进、使用这方面人才，开拓新技术，创出自己的专利产品，以提高塑机“身价”。（3）利用国际塑机成果 国外工业发达国家的塑料机械行业起步早，掌握了较多的塑机方面新技术、新产品和技术专利，中国在创新、开拓产品时，尽量借鉴国际经验，利用国际上已有塑机成果，不走重复研究、开拓之路，应采取联合、合资、引进等方式，甚至采购先进成熟的零部件、配件的控制系统，开创、改造中国的塑料机械，使中国的塑料机械产品尽快提高档次，再上一个新台阶。（4）采用先进工艺装备 目前中国塑机制造企业的机械加工设备多数采用通用机床加工塑机零部件，效率低，质量不稳定。应当取而代之的是采用专用工具、夹具、量具数控机床和专用机床对批量较大的塑机零件进行机械加工。只有用先进的工艺装备才能提高效率、保证质量和降低成本。（5）发展劳动密集型产品 目前世界上产业结构在调整，工业发达国家不断将工业生产转向资本密集型和技术密集行业，劳动密集型产品正向发展中国家和地区转移。中国应利用这个机遇，发展开炼机、密炼机、压延机、塑料回收再生设备及高档的边缘设备等，为扩大塑料机械出口创汇和解决劳动力过剩创造条件。4、结语 中国加入WTO后进一步改善了中国塑机行业的国际市场环境。塑机行业要抓住机遇，充分利用好相关政策，发挥本土（国内市场）劳动力成本低和社会稳定、国内生产总值持续增长优势，苦练“内功”，采取有效措施，使生产效益一直走在中国机械行业之首的中国塑料机械行业以更高的年均增长率再创辉煌。