中国塑料机械产业发展现状与发展建议

1、中国塑料机械产业现状与发展建议吴大鸣北京化工大学根据行业统计数据（1，5），我国塑料表观消费量从2001年的28537 kt/a增长到2008年的37138 kt/a，位居世界第二，成为了名副其实的塑料制品生产大国。按照行业发展规划，我国塑料制品的年增长率，在“十一五” （20062010）期间要达到10左右，“十二五” （20112015）期间要达到8左右，增长速度高于国民经济的平均增长速度。塑料制品产量的快速增长，为塑料机械产业的发展提供了良好的发展机遇。如何抓住机遇，实现我国塑料机械的跨越式发展，成为我国塑料机械行业面临的重要课题。1. 我国塑料机械产业发展现状1.1 发展速度快塑料机械

2、的快速发展动力在于我国塑料制品需求量的快速增长。据中国塑料加工工业协会的统计数据，2008年我国塑料制品行业规模以上企业共计16277个，制品产量达到3713.79万吨，比上年同期增长10.10；总产值9638.36亿元，同比增长20.86%，占轻工行业总产值93898亿元的10.26%，居第三位。工业销售产值为9407.07亿元，同比增长 20.50，产销率为97.60；其中出口交货值1847.20亿元，同比增长6.52%；新产品产值为549.96亿元，同比增长 31.11%。中国塑料机械工业连续八年主要经济指标快速增长（2，3）,目前年制造能力约20 万台(套) ,世界排名第一，近一半产品

3、出口。国内具有规模生产能力的塑料机械制造企业（年销售额500万元以上的企业）超过400家, 大、中型企业200 家左右。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,产量占国内注塑机产量的1/ 2 以上, 占世界注塑机产量的1/ 3。目前，国内塑料机械市场销售数量的70左右为国内企业产品，进口产品占30左右。从塑料机械的增长速度上看（4，6），完全能够跟上塑料制品的增长步伐，2006年国内塑料机械行业的总产值为216亿元，2007年达到240亿元，2002年到2007年的年平均增长率达到20.71。近年来，中国塑料机械在国际

4、市场上的销售量也有很快的增长，2007年塑料机械行业的出口总额为15.885亿美元，2002年到2007年间的平均增长率达到55.67。1.2 市场潜力大表-1为世界上人均塑料消费量最多的几个国家的统计数据。我国塑料制品的总量虽然已经位居世界第二，但人均消费量2005年为29.5公斤，2008为33.8。而早在2005年，美国、比利时、德国的人均年塑料消费量就达到了171公斤、169公斤和155公斤，我国与上述国家的差距达5倍之多。所以，我国塑料制品和塑料机械的市场需求还将继续增长，并有很大的发展空间。表-1 2005年世界人均塑料消费量排行榜 kg/a美国比利时德国韩国加拿大法国日本中国17

5、1169155111110908529.51.3 塑料机械制造企业状况我国有大大小小的塑料机械制造企业超过干家，2006年规模以上（年销售额500万元以上）的企业为388家。以注塑机生产企业为例，国内有注塑机生产厂家200家以上，而生产和销售规模上差距非常明显，其中年销售额超过5亿元的企业有宁波海天集团、无锡格兰集团、广东震德塑料机械有限公司、东华机械有限公司等，仅这4家企业的注塑机产量就超过了国内注塑机总产量的60以上。在数百家挤出装备生产厂家中，上海金纬机械制造有限公司、大连橡胶塑料机械股份有限公司、潍坊中云机器有限公司、广东金明塑料设备有限公司、南京艺工电工设备有限公司、青岛德意利集团、

6、南京橡塑机械厂有限公司、上海申威达公司、山东通佳机械有限公司等20余家产值过亿元的企业创造了国内挤出装备总产值的70以上。塑料机械制造企业主要分布在江苏、浙江、广东、山东、辽宁（大连）等省，并且按地域形成了以浙江宁波为中心的注塑机城、以浙江黄岩为中心的塑料模具城、以浙江舟山为中心的塑机螺杆机筒城、以广东顺德为中心的挤出注塑吹塑兼备的塑机城、以张家港为中心的塑机辅机城等。1.4 注塑机制造大国（4）2006年全世界注塑机总产量为91480台，中国大陆的产量就达57600台，占62.97。其中，宁波海天集团的产量达到17200万台，占世界总产量的18.8，是世界上注塑机产量最大的企业。2008年，

7、宁波海天集团的销售收入超过40亿元。1.5 挤出装备水平提高近年来我国挤出装备的技术水平不断提高，在大口径实壁管、双壁波纹管、缠绕管、大口径超高分子量聚乙烯管等管材挤出生产装备，同向平行双螺杆混炼挤出机、聚丙烯拉丝和编织装备、聚苯乙烯发泡板材（XPS板）挤出装备、多层共挤吹塑薄膜装备、塑木制品挤出装备等方面发展迅速，与世界先进水平的差距在缩小。1.6 产学研合作有成效随着塑料机械产业的快速发展，企业越来越重视科技创新工作，特别是与高校的产学研合作，取得了成效。高校在科技创新过程中十分重视与有实力的企业进行合作，实现优势互补、强强结合，极大地推进了科技成果的转化。华南理工大学与广东金明塑胶设备有

8、限公司合作，研发成功具有高效、低耗特点的叶片式挤出机，在多层吹塑薄膜等装备上采用取得良好效果报价；华南理工大学与东莞德科摩华大机械有限公司合作，采用华南理工大学发明的聚合物三螺杆动态混炼挤出技术及设备的科研成果，通过优化激振系统、螺杆式挤压混炼系统、驱动及动力分配系统、控制系统等，研制开发出高效、高性能的聚合物三螺杆动态混炼挤出机。北京化工大学与宁波海天集团共建海天北化科技有限公司，与浙江大学共同承接国家11.5科技支撑计划重点项目“精密注射成型工程技术研发及产业化”，在精密注塑机的设计理论和工程化成套技术上取得突破；北京化工大学与舟山市定海区共建舟山北化聚合物加工技术研究所，通过与舟山塑料机

9、械企业的合作，开发出三角排列式三螺杆连续混炼机，该装备可以对物料施加剪切和拉伸复合应力场，混炼效果极佳。北京化工大学还与企业合作开发塑木复合材料及制品生产装备、精密挤出成型装备等，取得良好的效果。2. 国产塑料机械与国外先进水平的差距我国塑料机械行业生产的塑料机械主要满足中、低端用户的要求，在中、低端市场上具有较大的竞争性。国产塑料机械的总体技术水平达到或接近港、台同类设备的水平，在第三世界国家中处于前列，但在国际上处于而二、三流水平。我国在塑料机械上与国外先进水平的主要差距表现在生产效率、精密化、微型化、大型化装备，以及自动化控制水平上。2.1. 单机生产速度上的差距2008年雅士国际橡塑展

10、上Husky公司展示的Hylectric 400 注塑机是世界上产能最高的瓶盖生产装备，注塑机螺杆直径为80毫米，模具为1模96腔，成型周期为2.9秒，每分钟可以生产1986个瓶盖，每年按8000小时计算可以生产9.5亿个。国外高速注塑机生产厚度为0.6mm的DVD光盘，成型周期不到4s。国外吹塑250ml饮料瓶的单机产量一般可达1500020000个/h，最高可达50000个/h，而国产设备的最高产量为60008000个/h。国内螺杆直径为90毫米的单螺杆挤出机加工HDPE的产量在500kg/h以下，德国Krauss Maffei公司的同规格单螺杆挤出机的产量可以达到950kg/h。国产SH

11、J132H系列同向平行双螺杆挤出机的产量为15004000 kg/h，而德国Coperion WP公司的ZSK133系列机的产量可以高达11000 kg/h。尽管国产设备的价格仅为进口设备的1/51/10，但由于国产塑料机械的单机生产速度与国外差距大，使得单位重量产品的生产能耗和人员工资上的消耗明显增大，所以在很多场合，国产设备在性价比上并不占优势。2.2 成型精度上的差距日本Nissei公司生产的锁模力为20t360t的ES系列电动注塑机，成型制品的质量偏差可以控制在0.00132g以内，合模机构的位移控制精度可达0.03mm，控温精度可达0.5；美国Precision Extrusion公

12、司生产的医用导管设备的控温精度在0.5以内，管材直径偏差可以控制在0.0125mm以内，达到了机械加工的精度。相比之下，国产装备的制造精度比国外产品低15倍。北京化工大学在国内开展精密挤出成型原理及装备的研究近10年，通过技术创新和技术集成，取得了系列具有自主知识产权的创新成果。精密挤出装备在光导纤维、精密医用导管、多层汽车燃油管、精密汽车液压管等制品的生产线上采用，装备的整体水平达到国际同类产品的先进水平。2.3 大型装备上的差距 目前，我国乙烯工程配套的200 kt/a以上规模的大型挤压造粒机组全部依赖进口，该设备的市场完全被德国Coperion WP公司、日本制钢所、日本神户制钢所、美国

13、法雷尔公司等公司所垄断，每套装备的价格超过1000万美元。我国有关单位正在进行联合攻关，有望近年内实现大型挤压造粒机组的国产化。由于装置大型化面临着设计、制造、材料、配套件等系列技术难点，大型塑料装备国产化的道路还很长。2.4 微成型装备上的差距微/纳米科学与技术是当今集机械工程、仪器科学与技术、光学工程、生物医学工程与微电子工程所产生的新兴、边缘、交叉前沿学科技术。微/纳米系统技术是以微机电系统为研究核心，以纳米机电系统为深入发展方向，并涉及相关微型化技术的国家战略高新技术。微机电系统(Micro Electro Mechanical System, MEMS ) 和纳机电系统(Nano E

14、lectro Mechanical System, NEMS )是微米/纳米技术的重要组成部分，逐渐形成一个新的技术领域。MEMS已经在产业化道路上发展，NEMS还处于基础研究阶段。聚合物是许多微纳米系统的基础材料，聚合物微纳系统是最有希望在近期实现实际应用的系统，聚合物微纳尺度制造科学与技术在微纳制造技术中占有及其重要的地位。聚合物微纳制造技术是一门涉及到材料、工艺、制造、测量表征、控制等多学科交叉的科学技术领域，应该抓住机遇，占领聚合物微纳尺度制造科学与技术的前沿。以微注塑成型为代表的聚合物微制造科学于技术的研发源于20世纪70年代，20世纪80年代，现代加工技术，尤其是微细加工技术不断发

15、展，促进了微注塑成型机的成功研制和微型模具的制造，使得微注塑成型技术有了历史性的突破。1985年，世界上第一台专门用于加工微型塑件的注射装置Micromelt在德国问世后，其他国家紧随其后，先后开发出了各种不同类型的微注塑成型机，这为发展微注塑成型技术以及实际生产微小塑件都提供了强有力的支持和最有效的保证，微注塑成型技术进入了发展的黄金时期。但由于我国整体技术实力的原因，我国目前在微注塑、微挤出等领域基本上处于空白。在聚合物微纳制造科学与技术领域，大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室在国内率先开展了微注塑成型机理及模具的研究。他们在进口微型注塑机上，开展了微注塑过程的流变、传热、充模等基

16、础问题的研究，得到了国家自然科学基金等项目的资助。哈尔滨工业大学等少数23个单位也进口了微型注塑机，开展微注塑成型的研究。但这些单位的研究目前主要局限于材料在微注塑过程中的流变行为及传热特性等的研究，较少涉及微注塑设备、控制、模具设计等重要方面。2.4 测控水平上的差距塑料加工装备的水平在很大程度上取决于测控水平的高低。国外先进塑料机械的控制系统普遍采用了以PC、PLC、PCC等为核心的可编程系统，并在一些高精度生产装备上采用了模糊控制、统计过程控制（SPC），以及基于网络的远程监控、故障诊断和控制系统。基于红外、激光、超声波、电磁感应、高能射线等测量原理的先进在线测量系统，是现代塑料加工装备

17、的先进控制系统的基础，而我国在先进测量系统方面，基本上依赖进口。国内在基于网络的远程控制、基于信息技术的数字图谱控制和产品质量信息化技术等方面还基本处于空白状态。2.5 技术创新能力上的差别国内塑料机械企业在技术创新上的投入很少，主要走仿制国内外同行产品的途径，鲜有自主知识的产品。这就造成国内塑料机械产品长期滞后于国外，国内各塑料机械厂家的产品雷同的局面。同时，国内塑料机械专职研究机构少，普遍存在着科技创新经费严重不足的问题。 3. 塑料机械发展建议3.1 加大力度开发精密注塑机和精密挤出机近年来，我国出口和进口注塑机的数量基本持平，均为1.5万台左右，但进口额为9.2亿美元，出口额为3.5亿

18、美元。目前精密注塑机主要是国外品牌。挤出装备中的双向拉伸PET（PA、BOPP）膜机组、精密医用导管挤出机组等也一直是国外公司的领地。开发具有自主知识产权的国产精密注塑和挤出装备非常必要，一方面可以替代进口，还可以使得我国在国际塑料机械高端市场上占据一席之地。3.2 大型机和微型机的开发我国中小型塑料机械门类、规格比较齐全，但大型机和微型机还处于起步阶段。大型和微型塑料机械的设计和制造与国家整体机械制造和材料技术水平密切相关，要在起步阶段就注重相关技术基础和知识产权体系的建立。2009年下半年，宁波海天集团将推出国内首台微型注塑机，打破微注塑装备由欧洲和日本厂商一统天下的局面。3.3 节能型塑

19、料机械的开发节能型塑料机械的开发主要有如下三方面的技术途径：(1)以节能为目标对传统塑料机械进行优化设计传统塑料机械在节能方面还具有一定的潜力，原因是以往的设计往往只注重单机的生产能力。在节能型塑料机械的设计中，生产速度已不是最重要的指标，最重要的指标是加工单位重量制品的能耗。所以，必须对设备的机械结构、控制模式，以及操作工艺条件进行基于最小能耗的优化设计。（2）新型塑料机械的开发和应用以降低加工能耗为主要目标的新型塑料加工装备不断涌现，如无齿轮箱传动的单螺杆挤出机、电磁动态挤出机、电磁动态注射机、电磁动态三螺杆挤出机、混沌混炼型低能耗挤出机、离心式挤出机、塑料超切变塑化挤出机等。尽管一些装备

20、还存在需要解决的技术问题，但随着对新型装备机理的深入研究和关键技术的突破，这些装备将在塑料加工领域占有一席之地。（3）先进节能技术的采用低压、低温成型技术的采用: 降低塑料加工成型的温度和压力是最有效的节能措施。实现低压、低温成型，需要采用新型成型方法，如将振动场、电磁场、微波等引入塑料加工过程就能够有效地降低加工能耗。注塑机二次合模技术的应用，气体辅助成型技术、液体辅助成型技术等先进工艺技术的采用也具有明显的节能效果；变频调速电机的电能转换效率明显高于以往的电磁调速电机、直流电机等，随着变频调速技术的成熟以及变频调速器成本的降低，在塑料机械中，特别是在挤出装备上得到了广泛采用；发展电动式注塑

21、机和电动式吹塑机，替代液压式注塑机和液压式吹塑机，可以节约能耗2/3左右，对大型注塑机和吹塑机尤为明显；精密传动减速箱、滚珠丝杠、齿形同步带等精密传动元件的采用，显著提高了传动效率，已在挤出机、全电动注塑机和全电动吹塑机上应用； 热流道技术的采用。在高速注塑成型中常采用热流道技术，不仅可以显著缩短成型周期，还可以节约大量电能；广泛采用一模多腔技术。该技术在注塑机和吹塑机上已是成熟技术，近年来在门窗型材、塑料管材的挤出装备上开始采用，明显提高了生产效率。国外合模力为1200KN的注塑机成型ABS制品的能耗仅为0.50.7kwh/kg；螺杆直径为48mm的平行双螺杆挤出机的能耗仅为0.160.17

22、kwh/kg ，WP公司的ZSK系列同向平行双螺杆挤出机的比能耗已达到0.1 kwh/kg左右的水平；电磁动态挤出机可以降低挤出温度20以上，比传统挤出机节能2050%；全电动注塑机比传统注塑机节能4070。3.4 先进控制技术的开发控制水平的高低不仅可以影响装备的自动化程度，对降低能耗也有重要意义。提高温控精度，包括挤出注射塑化及各种加热冷却装置的温度控制。加热冷却系统的能耗约占塑料加工成型总能耗的40左右，精密控制温度，一方面是为了满足成型工艺条件的要求，另一方面也是节约能耗的重要手段。国产设备在上世纪八十年代中期前，温控精度为5，九十年代中期为3，目前可以达到了1。应根据使用需求开发控温精度为0.5的控温系统，以及等时到温等先进控温系统。机器人技术在注塑机、大型波纹管生产线等