PVC塑料型材未来发展的一些思考

PVC塑料型材未来发展的一些思考

PVC塑料型材及门窗经历了30多年的发展，在新建改建建筑物上已经得到广泛的应用特别是在严寒地区建筑节能方面作出了不可忽视的重要作用。伴随着PVC塑料型材行业的发展，生产规模逐年不断扩大，同时劣质的PVC塑料型材及门窗充斥市场，使原本过剩的现象更加突出，创新能力大大降低，市场出现了拼价格的竟争局面，给消费者及建筑节能带来了负面的影响，这也是中国经过经济快速发展之后产能过剩的经济形势，党中央及时提出了经济新常态的概念，制订了《中国制造中2025》发展战略，并且在中央全会上提出了经济结构调整、供给侧改革方向。笔者在回顾国内PVC塑料型材发展史基础上，对PVC塑料型材未来发展有一些思考。

PVC塑料型材快速发展的二大阶段

大家知道，国内PVC塑料型材快速发展与国家的政策息息相关。可以将其发展历程大致分为二大阶段。在“九五”期间，国家成立了“化学建材协调组”，颁布了许多推广与应用化学建材、塑料门窗等具体措施，并伴随着节能政策、住宅产业政策、节约资源与综合利用政策等的实施，塑料型材及门窗得到了全社会的广泛宣传、大力推广，形成了其它产业从未有过的宏伟大景象，行业以每年成倍增长的强劲需求发展。PVC塑料型材的型材断面、生产设备、配方通过采用国外引进和国内消化吸收相结合，促进了国内型材生产设备投资非常大，即便采购国内型材生产设备的投资也是今天的2倍以上，然而生产量远远满足不了市场的需求，巨大的利润空间诱惑，使有一定资金的人士纷纷转向PVC塑料型材项目，大量的民营企业纷纷加入到塑料型材行业中，“九五”期间主要是新增企业数量多带动产能急速扩张，积极参与型材技术交流活动进入高潮，也带动了玻璃、密封胶条、五金配件的快速发展。“十五”规划期间，在PVC塑料型材及塑料门窗得到广泛应用，取得显着的成果影响下，扩张的强劲情势有增无减，可以认为这个时期是PVC塑料型材快速发展的

第一大阶段。“十一五”至“十二五”期间是PVC塑料型材快速发展的第二大阶段，“十五”期间企业扩大规模形成的急速扩张的巨大产能在“十一五”期间继续释放，特别在2007年伴随我国房地产市场空前火热，型材产量比2006年增加13%左右，2007年销量230万吨。2008年型材产量380万吨。随着2008年国家4万亿投资政策的刺激，房地产行业快速发展，“十二五”发展规划前二年，塑料型材进一步扩大，到2009年塑料门窗一举突破50%市场占有率，全年销售门窗近3亿平方米，耗用型材280万吨。2012年塑料型材年产能已接近400万吨。而2013年以后随着房地产销售下降，PVC塑料型材产能过剩迅速显露出来，利润空间大大压缩，至2015年部分PVC塑料型材、门窗制造企业生产经营活动面临着严峻挑战。一些型材生产企业的销售量依靠反利的多少、多填充碳酸钙或降低塑料型材壁厚、进一步降低销售价格等手段来谋求企业的生存。更有甚者，一些PVC塑料门窗生产企业为了低水平竟争，门窗制造粗制滥造。这种现象的发生与一些型材生产企业创新资金投资金投入以及新产品开发的不足、追求产量而忽视品质、急功近利的经营方式有直接关系，值得发人深省。

PVC塑料型材未来发展的一些思考

2015年中国政府针对国内普遍存在的过剩现象，与国际上发达国家的发展战略同步，提出我国实施制造强国战略第一个十年的行动纲领文件——《中国制造2005》发展战略，制订了创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化，人才为本的二十字基本方针，将创新驱动放在首位，体现了创新驱动在发展战略中的重要作用。

对于PVC塑料型材行业未来发展，我们应该跳出传统的思维方式，以创新思维方式来思考，创新思维：创新不是打败竟争对象，而是开拓新的市场，跨行业开拓。这种创新思维是开发高端的、个性化的产品，别人是不容易模仿，避开了低成本、低价格的产品恶性竟争，提升了的品牌。从而实现向市场提供高中端PVC塑料型材及门窗的供给，减少或淘

汰低端PVC塑料型材及门窗的供给。我们不妨分析一下近年来高端门窗创新的案例，断桥铝门窗经过几年的技术改进与创新，节能效果提高，市场份额由以前降低趋势，又回升到增长趋势，高端断桥铝门窗在市场越来越受到青睐，同时铝包木门窗在高端市场份额不断增加，说明市场消费个性化开拓的重要性、创新的必要性。笔者认为，PVC塑料行业未来发展重点要在二方面进行创新：PVC塑料型材性能的创新，PVC塑料型材在门窗应用效果的创新。塑料型材性能方面的创新，包括由塑料才生产企业进行的材料改性以及增加塑料型材功能。塑料型材在门窗应用效果方面的创新，是建立塑料型材生产企业与门窗制作企业紧密关系，门窗加工依附于PVC塑料型材生产企业的指导与服务，以及门窗软件的开发与应用的支持。

1、PVC塑料型材性能的创新

随着经济建设的发展和人民生活水平的提高，人们对PVC塑料塑料门窗提出更高的要求，原有的PVC塑料型材性能不能满足高档、个性化应用的需求，需要在性能进行创新。

（1）ASA/PVC共挤彩色门窗型材

ASA/PVC共挤彩色门窗型材是满足市场门窗彩色化和耐候性要求开发的产品，它是采用二种挤出机通过一个模头共同挤出、成型、冷却形成的产品，其中双螺杆挤出机挤出PVC材料，单螺杆挤出机在型材型材表面挤出ASA材料。然而，几年来从建筑物现场应用情况反馈看，使用该型材生产彩色门窗常常出现一些缺陷：在制作门窗时，彩色门窗型材腔体与钢衬采用螺钉连接固定，螺钉间距与普通塑料门窗型材固定方式相同，结果是门窗在使用过程中经过室外冷热循环后会出现型材杆件翘曲、严重时产生变形现象。在严寒地区应用时，彩色门窗中的中梃型材随着长度而变形加大。一些门窗企业在制作门窗时，为了避免门窗使用过程中经过冷热循环后型材杆件翘曲变形，在彩色型材腔体与钢衬连接过程中

缩小螺钉间距连接固定，结果是门窗使用过程中经过室外气候冷热循环后，虽然型材杆件翘曲变形解决了，然而在型材彩色面焊接角部产生开裂现象。在严寒地区应用时，彩色门窗型材彩色面焊接处开裂形成的裂纹会加大。显然这种物理方法解决不了ASA/PVC材料本身存在的问题。剖析造成表面ASA材料的彩色PVC型材应用过程中，出现变形或裂纹的主要原因是：ASA材料的彩色PVC型材应用过程中，出现变形或裂纹的主要原因是：ASA材料通过挤出机加热挤出拉伸后，由于ASA材料中丙烯酸酯类橡胶膨胀系数比连续相（笨乙烯—丙烯腈共聚物）大，由高温冷却到室温或更低温度时，橡胶收缩大，在ASA材料内部形成应力。虽然ASA与PVC树脂二者相容性很好，但通过挤出机共挤方式加热挤出拉伸后，ASA材料与PVC材料接触表面粘合在一起，是非共混方式形成的彩色塑料型材。与型材表面ASA材料相比，此时的PVC材料收缩较小，在经过室外冷热循环后，由于ASA树脂中橡胶相收缩率大于SAN相，导致ASA材料生产内应力，在ASA/PVC彩色塑料型材应用门窗上后，经过冷热循环后就会产生变形或裂纹现象，裂纹、变形现象是ASA材料的内应力释放的二种形式。同时ASA材料的生产厂家不同，ASA/PVC彩色型材表面产生的裂纹、变形现象程度不同。ASA树脂虽然已广泛应用于汽车车身、农机零部件、仪表外壳和家具，但ASA树脂应用到PVC型材表面是二种高聚物材料非共混使用，是一个需要深入研究的复杂课题。需要用创新思维，发挥型材生产企业的作用，应从二方面可以进行攻关，一方面调整ASA组分比例，以适应与PVC材料挤出工艺及门窗应用要求；另一方面，通过对PVC材料的改性，提高PVC材料的软化点。除了型材生产企业与ASA材料生产企业技术合作外，有一定经济实力的型材生产企业自己开发适应挤出工艺及门窗应用要求的ASA材料、改性PVC材料，形成自主知识产权的材料及型材产品，从而提高型材生产企业的市场竟争能力。

（2）聚酯合金型材

聚酯合金型材采用通用塑料PVC与工程塑料PBT，利用双螺杆挤出机和单螺杆挤出机

通过专门的模具挤出完成的合金型材。工程塑料PBT是以聚对笨二甲酸丁二酯（PBT）是线型饱和聚酯树脂为主、外加玻璃纤维、其他聚酯系列树脂及助剂组成。引入到PVＣ塑料型材中的工程塑料ＰＢＴ是玻璃纤维增强改性的产品，充分发挥了工程塑料的作用。因此，开发适应塑料型材挤出工艺的工程塑料ＰＢＴ是提高塑料型材性能一个重要途径。大连实德科技发展有限公司与德国巴斯夫合作，历经６年开发成功了ＰＶＣ／ＰＢＴ聚酯合金门窗型材。这一世界首创的塑料门窗型材产品取消了塑料门窗中的钢衬，比目前市场上的塑料门窗和铝合金门窗产品节能效率提高１５％～２０％，为建筑节能保温提供了先进高效的解决方案。其ＰＢＴ材料特点：由聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、酯交换抑制剂、抗氧剂、润滑剂等组成高性能聚酯合金材料，与现有技术相比，高性能聚酯合金材料的机械性能较好，具有较高的拉伸强度、弯曲强度和易加工成型的特点。这种型材的开发，一般小规模企业难以复制，避免了恶性竞争，保护了科技进步。目前，国内一些工程塑料生产企业正在开发适合与ＰＶＣ塑料型材共挤的ＰＢＴ改性材料，开发的难点是解决ＰＢＴ结晶快、聚酯树脂系列改性，以满足与ＰＶＣ塑料型材共挤出的艺要求。由此可以延伸思考，如果其他的工程塑料材料的优点能够引入ＰＶＣ塑料型材中，也是一个创新点。

（３）玻璃纤维增强聚氨酯型材

玻璃纤维增强聚氨酯门窗型材，是以聚氨酯树脂为基体，以玻璃纤维为增强材料，通过先进的全封闭注射浸胶拉挤工艺生产制造出的新型玻璃钢复合材料，江苏源盛复合材料技术股份有限公司采用了拜耳材料科学公司的原料与技术，在性能、成型难度、工艺严谨性方面都明显高于传统玻璃钢。完成了玻纤增强聚氨酯门窗型材的开发，并开始打造属于自己的节能门窗系统。聚氨酯（PU）拥有先天的隔温能力，在节能门窗行业内早已被用来制造泡沫填缝剂、密封胶条、隔热胶，将聚氨酯用于制造玻璃门窗的整个框体，这在国内尚属首创。聚氨酯玻璃钢门窗型拥有很低的导热系数，明显低于常规玻璃钢，只有铝合金

的约1/700。此外，上海克络蒂材料科技发展有限公司研发的“聚氨酯/玻璃纤维复合材料拉挤门窗型材”及“聚氨酯门窗系统”项目，聚氨酯门窗型材融合了铝合金型材强度高和塑钢型材保温性能好的优点，摒弃了铝合金型材保温性能差、加工能耗高及塑钢型材强度低、易变形的缺点，具有保温性能出色，力学强度高、尺寸稳定性好、加工性能好、工艺绿色环保、外观丰富美观等突出优点，是新一代节能门窗型才。这种型才的开发，一般小规模企业难以复制，避免了恶性竞争，保护了科技进步。

此外，国外开发轻质塑料框材，采用聚烯烃类树脂混合物，是由A种超高分子量聚烯烃类树脂和B种聚烯烃类树脂组成，访混合物挤出型材摩擦系数小，耐磨损性好，抗冲击强度高。

2、塑料型材在门窗应用效果的创新

目前，国内许多PVC塑料型材生产企业采取将型材卖给门窗企业加工或由建筑开发企业指定的销售手段，门窗加工企业则按照建筑开发企业给出的价格生产门窗，往往存在用一个品牌PVC塑料型材生产的门窗质量存在差异，直接影响到消费者的切身利益，也影响到塑料型材生产企业的品牌效益。分析原因有二方面，一方面塑料型材设计上存在缺陷，另一方面门窗加工企业在加工过程存在缺陷，型材原有的设计功能没有充分体现。按照国家型材标准规定，型材生产企业生产的型材必须在型材侧面进行产品标注，老百姓购买房屋时，发现塑料门窗的质量问题就会根据型材侧面上的标注找到型材生产企业，当然也存在型材生产企业与塑料门窗加工企业之间互相推诿现象，不仅影响到老百姓的切身利益，也影响到型材生产企业的声誉，也影响到型材行业的声誉。我们不能忽视一个购买事实：目前和今后一段时间里所面临的服务对象大多数是80后或90后人群，这些人群对品牌或个性化的购买欲望比较强烈，对无品牌、低档的产品比较排斥。因此，高中端、个性化门窗的市场供给需求巨大。对于塑料型材生产企业未来发展，有二条发展路径可以选择：一

条发展路径是，为有品牌的塑料门窗加工企业代工，按照塑料门窗加工企业的技术要求进行塑料型材的生产，该发展路径优点是管理比较省心，不承担塑料门窗质量责任，缺点是没有塑料型材生产企业的品牌，另一条发展路径是，有品牌的塑料型材生产企业延伸产品服务，由塑料型材生产企业提高出门窗制作标准、安装标准，按照标准选择和确定塑料门窗加工企业，共同承担门窗质量的责任。笔者认为，国内较大的塑料型材生产企业或塑料门窗加工企业都有自己的品牌，应该进行供给的改革，在提长企业品牌和结构转型升级下功夫，满足市场高中端门窗的供给需求。PVC塑料型材生产企业选择第二条发展路径比较好。要实现企业的结构转型升级，应该从以下几个方面进行创新活动：

（1）从门窗应用效果考虑，进行自主知识产权的型材断面及相关配套件设计

PVC塑料型材生产企业创新思维是门窗制作不仅要进行塑料型材断面设计，而要进行胶条、五金件断面设计，需要指定配件、工艺方法；安装与墙体连接方式，以保证门窗使用功能，对于采购型材制作的门窗加工企业提出使用要求与条件，在考察基础上确定符合条件的门窗加工企业才可以生产门窗，不仅可以提升型材的品牌，更重要的是为消费者提出优质满意的门窗。具体做法是：

A、设计方面：根据不同地区应用条件设计塑料型材断面和生产配方，设计与该型材配套的密封胶条断面及配方要求，设计与该型材配套的五金件系统及材料要求。

B、制作方面：提供门窗制作指导书及每个工程的加工制作图纸，每樘窗的各种密封胶条、五金件配件等断面与数量。

C、安装方面：提供每个工程的门窗安装示意图，提供窗与墙体连接方式与方案，开发与墙体连接的相关材料，解决门窗与墙体缝隙处理不当产生透风现象，提高门窗在围护

结构中的保温效果。

D、现场监督：在门窗企业制作过程、安装过程中，积极提供技术服务外，要进行生产质量和安装质量的监督。

（2）基于TPE专用密封胶条的PVC塑料门窗

密封性能是衡量塑料门窗一个重要指标，它关系到塑料门窗保温性能，而密封胶条在这里扮演重要的角色，传统的密封胶条是在制作门窗时由人工安装，且胶条的材质整体是如PVC或EPDM等较软的橡胶材料，使用过程中密封效果不明显且容易污染型材，严重制约塑料门窗应用。目前，热塑性弹性体TPE是一种兼具塑料和橡胶特点的材料，所生产的软硬共挤TPE密封胶条，优于传统的密封胶条性能。它在常温下体现出橡胶的弹性，高温下又能塑化成型。既克服了橡胶难以加工的缺点，又改善了塑料的低温脆性，而且在性能上接近甚至超过橡胶。采用TPE材料加工密封胶条可以有二种方式，离线滚压嵌入和在线后共挤（流动硫化）。

离线滚压嵌入，采用挤出生产线将TPE材料挤出生产软硬共挤密封胶条，这种软硬共挤基于TPE（热塑性弹性体）的密封条是用2~3种不同等级的原材料复合而成的（多材料共挤出复合制造技术），该密封条由柔软和坚硬二部分组成，柔软部分提供抗渗透性而坚硬部分使得密封条易于嵌入型材胶条口内且不会滑动。然后，使用专用的设备将软硬共挤TPE密封胶条滚压嵌入到型材的胶条口内，从而改变了门窗生产企业的传统生产方式，解决了人工穿密封条的麻烦，以及PVC塑料型材后共挤密封胶条容易脱落、老化问题。与传统密封胶条比较，最大优点在于，与型材胶条口连接处硬件度较高，型材间密封具有较好的弹性，而且胶条在进行门窗焊接同时实现焊接胶条，大大提高了门窗的密封性能。TPE有以下特征：弹性好、硬度高、抗紫外线、可以在-40℃~130℃使用、易于高温焊接、可以回

收。2004年成立的土耳其炯塔公司开发的软硬共挤TPE专用密封胶条滚压型材技术成熟。如今，在中国成立的宁波炯塔密封产品有限公司能够提供这种产品和技术。

在线后共挤（动态硫化），这种工艺指在橡胶和热塑性塑料熔融共混过程中使橡胶硫化，同时也不断与热塑性塑料相混合，TPE胶条模具安装在定型水箱后段，由单螺杆挤出机在线向型材胶条口挤入TPE材料并粘附。但该技术难点是解决粘附的TPE在使用过程中脱落的问题。

（3）开发铝包塑高端门窗

开发铝包塑高端门窗是将PVC塑料门窗外表面镶嵌型材，不仅保留了塑料门窗的保温性能，而且铝型材的镶嵌提高了塑料门窗的档次，也提高了塑料门窗杆件的强度，可以满足市场对高端彩色门窗日益增加的需求。开发铝包塑高端门窗，要吸收、学习铝包木门窗的结构优点，要考虑塑料门窗表面安装铝型材的卡件导热性的设计，铝型材与塑料型材镶嵌之间断桥结构的设计，门窗中铝型材角部焊接效果的设计，铝包塑高端门窗安装方法等。

（4）开发具有独立知识产权的软件

开发具有独立知识产权的门窗型材软件是一种塑料门窗跨行业创新。型材企业积累了大量的型材门窗生产经验，而软件开发人员具备开发软件的能力，如果塑料型材生产企业能够引进软编程件人员进行专用软件的开发，可以解决目前市场上各种门窗软件弊端与不足，开发软件的不仅能够满足型材断面设计与计算机要求、而且能够满足不同窗型的抗风压、密封性、气密性、保温性等设计与计算要求，能够计算不同工程、不同窗型提供抗风压、密封性、气密性，保温性等技术指标，实现为每个房间不同窗型提供抗风压、密封性、气密性、保温性等技术指标，以满足购房者需求，并且可以将这些技术指标作为将来房屋

销售说明书的一部分。也为门窗现场检测提供科学的依据。门窗设计软件是专一的，自主开发，不可模仿。

3、利用3D打印技术进行型材及门窗设计与加工

利用3D打印技术也是一种门窗型材设计与加工跨行创新。据了解，2012年到2015年3D打印技术已经得到了快速发展，应用领域不断扩大，已经成为智能制造的核心技术之一，与此同时3D打印高分子新材料得到不断开发，并且得到广泛应用。因此，3D打印材料的开发也是塑料型材企业提升科技含量的重要途径。按照材料为无机材料、有机或高分子材料，3D打印材料按照形态分：粉末材料、颗粒材料，按照加工方式分：激光加工、加热加工。

目前，3D技术已在门窗设计得到应用，例如佛山市南海区宅品门窗有限公司开发“益佳门窗3D整栋别墅门窗效果设计技术”，此项技术只需提供别墅的占地平面分布尺寸、门窗尺寸等参数以及四个外立面照片，系统将会为业主展示出整栋别墅门窗的3D效果图，新技术将全面提供3D整栋别墅门窗效果图设计服务，产品充分体现保温、隔热、隔声、防水、防火、等功能。将能增强企业在终端谈判中的竞争优势，增加产品的附加值，让客户更好地感受到产品的效果及私人定制化的服务，同时也能展示出企业的门窗系统研发实力。一些塑料型材生产企业已开始使用3D打印技术打印三维塑料型材断面，为塑料型材断面提供了快捷的设计实物。

此外，3D打印技术已在建筑物上应用。西安首座3D打印搭建房3小时建两层别墅，这套精装别墅有六个每平米重100公斤单元组合而成，成本价格在每平米2500~3500元，但因为每个模块能够独立承重，能够抗九级地震。苏州一家科技公司展示了一套3D打印的别墅以及一幢五层楼的楼房。3D打印建筑机器用的“油墨”原料主要是建筑垃圾、工业

垃圾和矿山尾矿，另外的材料主要是水泥和钢筋，还有特殊的助剂。被人们称为“吃进去城市建筑垃圾或沙漠，吐出来美丽的房子”。打印过程是打印机根据电脑设计图纸和方案，层层叠加“油墨”喷绘相关结构件。之后再将相关构件运送到现场，进行吊装。据报道，采用3D打印技术，可节约建筑材料30%到60%，工期缩短50%到70%，节约人工50%到80%。整体建筑成本至少节省50%以上。有条件的型材生产企业可以考虑地业创新，开发适合打印门窗型材的3D打印材料或制作3D打印设备，生产3D打印门窗型材，使企业具备竞争力的自主知识产权，从而提升企业品牌效益。相信不久的将来，随着3D打印材料的开发及3D打印技术发展，3D打印的门窗型材将面世。

综合以上创新思考可以看出，今后的塑料型材生产企业的竞争力不是企业规模的大小、生产线购买或拥有多少，而是智能化程度、自主创新能力、个性化程度、自主知识产权拥有量及品牌，看谁能够最大程度满足市场高中端、个性化供给的消费需求。所以，只有用创新思维，进行企业战略供给侧思维转换，瞄准市场高中端、个性化门窗型型材供给的消费需求，通过塑料型材功能的创新、门窗应用效果的创新、门窗软件开发和3D技术应用的跨行创新，才能解决传统产业的转型或升级，型材企业应根据自身特点及所处在的经济区域发展确实是转型还是升级。希望这些有关PVC塑料型材未来发展的一些思考能够引起行业的关注和共鸣。