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注塑机行业专题分析:下游需求逐渐回暖,技术变化催生新机遇

(报告出品方/作者:方正证券,李鲁靖)

1 制作塑料的工艺有哪些?

塑料机械产业链主要可以分为上游原材料及零部件、中游塑料机械制造、下游应 用市场三大部分,其中 1)上游原材料及零部件主要包括模具、液压传动系统、加 热和冷却系统、数字化控制系统等;2)中游主要为注塑机、挤出机、吹塑机以及 其他设备的生产;3)下游为包括汽车工业、家用电器行业、医疗行业、包装工业以 及建筑行业在内的应用市场。

塑料成型工艺多种多样,随着技术发展,塑料制品也越来越复杂,对成型工艺要 求越来越高。成型工艺的选择主要取决于塑料的类型(热塑性/热固性)、起始形态及制品的外形和尺寸。加工热塑性塑料常用的方法有注塑、挤出、吹塑等,成型方式多达 30 余种。其中,注塑成型是目前塑料制品里最常见的成型方法之一,一般可分为模压法和 压铸法。注塑机将热塑性/热固性塑料,通过模具制成各种形状。挤出成型,是指 塑料通过挤出机料筒和螺杆作用,边受热塑化,边被螺杆往前推进,连续通过机 头制成各种截面制品或半制品。吹塑成型,也称中空吹塑,是一种发展迅速的塑 料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯,趁热(或加热 到软化状态)置于对开模中。闭模后立即在型坯内通入压缩空气,使塑料型坯吹 胀而紧贴在模具内壁上,经冷却脱模,即得到各种中空制品。

2 注塑机市场规模达千亿,中国约占全球产量 7 成

塑料机械是塑料加工工业中所使用的各类的机械以及装置的总称。根据塑料制品 的生产过程,可以将塑料机械分为塑料配混机械、成型机械、二次加工机械、加 工辅助机械或装置四大类。其中塑料成型机械又称为塑料一次加工机械。

根据塑料加工工艺划分,又可以塑料机械分为挤出机、注塑机、吹塑机三大类。根据泰瑞机器招股书,在我国,注塑机一直处于塑料成型设备行业领域的主导地 位,在塑料机械中产值占比约为 40%,注塑成型装备作为塑料加工业中使用量最 大的加工机械,可直接生产大量的塑料制品,还是组成注拉吹工业的关键设备, 注塑机也是产量最大、产值最高、出口最多的塑料机械。而目前美国、日本、德 国、意大利、加拿大等国家注塑机产量占塑料成型设备总量的比例达到 60%-85%, 相比之下,我国仍有提升空间。

2.1 需求端:22 年全球注塑机市场规模达 1031 亿元,中国市场近 300 亿元

从需求端看,全球注塑机市场规模达千亿元。根据 Grand View Research 研究 机构预测,2022 年全球注塑机市场空间约为 153.30 亿美元(约合人民币 1031 亿元),预计 2023 年和 2030 年全球注塑机市场规模将分别达到 159.90 亿美 元和 220.30 亿美元,复合增长率为 4.60%。国内方面,根据智研咨询数据统计, 2021 年我国注塑机行业市场规模为 263 亿元,预计 2022 年国内市场将达到 280 亿元,近 5 年复合增长率约 5%。

从下游需求来看,塑料制品广阔的应用领域为注塑成型装备产品需求保持平稳增 长提供了重要保障,近十年国内塑料制品产量总体呈现增长趋势。根据国家统计局公布的数据,2012-2022 年我国塑料制品年产量由 5,782 万吨增长至 7,772万吨。注塑机的下游应用也非常广泛,主要应用领域包括通用型塑料、汽车、家电、包 装软饮等。其中我国注塑机下游占比最高的为通用塑料领域,占比为 28%;其次 为汽车、家电领域,分别占比为 26%、25%。

注塑机为典型的顺周期产品,下游分布广泛,与宏观经济息息相关。从下游资本 开支来看,2023 年 8 月橡胶和塑料制品业固定资产投资累计同比增速转正,并持 续回升,1-10 月累计同比增长 3.8%,汽车制造业固定资产投资保持较高增速, 23 年 1-10 月累计同比增速 18.7%,食品制造业、计算机通信和其他电子设备累计同比增速分别为 8.9%、9.6%。橡胶和塑料制品业固定资产累计同比增速较汽车、 食品、3c 产品制造业增速基本同步或略有滞后。随着下游需求逐渐回暖,预计注 塑机需求也将逐渐回升。

2.2 供给端:中国约占全球产量 7 成,仍有近 15%高端机型依赖进口

从供给端看,中国注塑成型装备约占全球注塑机产量的 70%,产量已经连续十余 年位居世界第一。我国注塑机常年保持净出口。根据海关总署数据显示,2022 年我国注塑机进口 数量、进口金额分别为 6979 台、6.09 亿美元,对应进口均价 8.73 万美元/台 (约合人民币 59 万元/台)。22 年出口数量、出口金额分别为 6.06 万 台、16.39 亿美元,对应出口均价 2.70 万美元/台(约合人民币 18 万元/台)。我国注塑机 的出口数量和金额远大于进口,并且近年来出口与进口数量的比例持续扩大,我 国高端注塑机的国产替代进程正在加快。

根据海关总署数据,2022 年我国累计进口注塑机金额 6.08 亿美元(约合人民币 40.91 亿元),按照全年市场规模 280亿元计算,则对应进口金额占比约为 14.6%。从注塑机的全球市场竞争格局来看,欧洲及日本企业在高端注塑机市场份额中占 据领先地位,我国注塑机企业正往高端领域的方向转型。注塑机市场的主要代表 企业包括奥地利恩格尔、德国克劳斯玛菲、日本住友德马格等跨国企业,以及海 天国际、震雄集团、伊之密、泰瑞机器等国内优势企业。德国、意大利、日本、 美国等发达国家占据高端注塑机市场份额,其中以德国为代表的欧洲国家生产的 精密注塑机、大型注塑机,以日本为代表的电动注塑机,占据了大部分的高端市 场。国内的注塑机由于发展起步较晚、技术制约等原因,目前主要集中在中低端 市场。从进出口注塑机均价来看,进口注塑机均价约为出口的 3 倍以上,仍有较 大差距。随着我国注塑成型装备技术的不断进步与革新,国内龙头企业正在向高 端市场不断迈进。从国内市场竞争格局来看,国内海天国际、震雄集团、伊之密、泰瑞机器等注塑 机龙头企业占据中高端市场,而国内大量的中小型企业占据中低端市场。随着国 内注塑机龙头企业技术水平的不断提升,在高端市场领域也正逐步缩小与国外注 塑机高端企业的差距。

国际上主要注塑机企业包括奥地利恩格尔、德国克劳斯玛菲、德国阿博格、住友 德马格、日本的发那科等。国内主要企业有海天精工、伊之密、震雄集团、泰瑞 机器等。

3 注塑机的内部构造及分类:卧式螺杆往复式注塑机是应用最广泛机 型

按照锁模力大小,可以将注塑机分为为大型机、中型机、小型机。锁模力以吨(或 千牛)为单位。锁模力,是指注射时为克服型腔内熔体对模具的涨开力,注塑机 施加给模具的锁紧力。体积小的产品生产时使用锁模力较小的机器,而体积大的 产品生产时需要锁模力较大的机器。根据亿邦机器,一般小型机是指吨位在 100 吨以下,中型机指 100-500 吨,大型机是指 500 吨以上的注塑机。此外,按照物料的塑化方式,注塑机由可以分为螺杆往复式、柱塞式、螺杆预塑 柱塞注射式注塑机。按照注射装置和锁模装置的排列方式可分为立式、卧式、角式注塑机,目前应用 最广泛的是卧式螺杆往复式注塑机。

以液压肘杆螺杆往复式注塑机为例,其主要构成有:注射、锁模、液压、电气、 机身、门窗部件等 6 个模块组成,其中注射、锁模、液压、电气为注塑机主要构 成部件。

注射部件的主要作用是使塑料均匀地塑化成熔融状态,并以足够的压力和速度, 将一定量熔料注射到模腔内,实现对加工塑料塑化计量并将熔料射出的功能。注射装置一般由塑化组件(机筒、螺杆、喷嘴等)、注射油缸、整移油缸等组成。锁 模部件是注塑机的重要部件之一,其功能是实现模具启闭运动,使其闭合产生锁 模力,将模具锁紧。传统的锁模部件为前中后三板构成,而新型的锁模部件则由 前后二板构成。

液压部件的作用是为注塑机按工艺过程所要求的各种动作提供动力,并满足注塑 机各动作所需压力、速度等要求,实现在成型过程中所需能量的转换与传递的功 能。液压部件中油泵和电机是注塑机的动力来源。注塑机从关模开始到开模结束, 中间经过多个动作流程。每个程序中都有对压力和速度的不同要求,即:动作中 的不同时刻或不同位置,流量和压力是瞬时的、多级变化的,所以对注塑机液压 系统及其组成液压元件的灵敏性、可靠性、静音性和安全性都有很高的要求。电气部件即控制系统,是注塑机的“神经中枢”系统,控制各种程序动作,实现 对时间、位置、压力、速度等的控制与调节,从而实现对工作程序及工艺条件设 定与控制的功能。电气部件即控制系统的质量将直接影响产品的成型质量,例如 对锁模速度、低压模保、及模具锁紧力的控制,将影响产品的成型周期、低压模 具保护、开模定位等。当前,“大型机二板化、小型机电动化”已成为行业发展的主旋律,促使注塑成型 装备向节能化、高精度及快速成型发展。随着相关技术的发展和注塑生产工艺对 注塑成型装备要求的提高,电动驱动系统、大型二板式注塑技术、多组分注塑技 术的研发及产业化不断推动行业向高端化发展。

4 大型机:大型塑料制品提出更高要求,二板机是未来发展方向

欧美日等发达国家自从上世纪 90 年代初期开始,800 吨以上注塑机逐渐淘汰了 三板机的技术,而采用二板机或直压机结构。二者的差异主要体现在锁模力控制、 自动修正、调模反式、磨损、占地面积等方面。

相比三板机,二板机采用电脑控制、油压式锁模,锁模力更加精确、稳定,此外, 从调模方式上看,二板机没有负荷重的调模机构,而且不存在关节磨损,主要关 注油的密封性问题。而且二板机相比三板机占地面积更小。

塑料制品制造业对大型及超大型注塑机的需求日益增加,尤其是在汽车保险杠、 仪表盘、汽车内饰、大型托盘、储物箱、建筑模板、大型管件、化粪池、垃圾桶、 水处理滤板等大型塑料制品领域,对超大型注塑成型装备提出了更高的要求。虽 然我国二板式注塑机技术起步较晚,但二板式注塑机发展趋势不可逆转,未来二 板注塑机占比将进一步提升。当前,国内企业已在大型二板注塑技术实现突破, 优势企业已能生产出锁模力 6,000 吨以上的超大型二板式注塑机,逐步赶超国 际先进水平。

5 小型机:精密化、高速化要求下,电动注塑机是发展方向

小型注塑机对精密化、高速化发展更为迫切,精密注塑要求注塑机在注射压力和 速度上能进行精确控制,而高速化要求注塑机须有更短的成型周期。如快餐盒, 其是低价值产品,需要快速生产才能符合成本效益,且其薄壁产品很轻,因而射 程较短,设备需要在 0.3-0.5 秒内达到较高的注射速度。电动注塑机的驱动系 统具有高精度、可靠性高和节能等优势,使用成本较低,适合在小型制品、短注 射行程的场景使用,电动注塑机是小型注塑机的发展方向。当前,电动注塑机技术已成为行业企业开发的重点,国内优势企业均推出电动注 塑机产品,但由于控制系统等关键部件仍依赖进口,因此我国电动注塑机较发那科、住友等国际领先水平仍有一定差距。未来随着行业技术水平的提升,进口替 代空间较为广阔。电动式注塑机于 1982 年首先由德国 Battenfeld 公司发布;1983 年由日精树脂 (Nissei)公司率先商品化,当时的产品型号为 MM5;在 1984 年日本塑料工业展览 会上,发那科公司、东洋机械金属公司和新泻铁工所分别展出了 AUTOSHOT 系列、 TU 系列和 MD 系列的电动式注塑机。欧洲厂商也紧跟步伐,于 2001 年纷纷推出新 一代的机型,如 Battenfeld、NETSTAL、ENGEL、MIR、OIMA、NEGRI BOSSI 等。以 全球欧美日几个主要大厂的发展来看,将全电式射出机纳入产品线中是必然的趋 势。

根据 QYR(恒州博智)数据,2022 年全球全电动注塑机械市场销售额达 43.8 亿 美元(约合人民币 295 亿元),预计 2029 年将达到 67.7 亿美元,2023-2029 CAGR 约为 6.65%。其中,中国市场在过去几年变化较快,2022 年中国电动注塑机市场规模为 12.7 亿美元(约合人民币 85 亿元),约占全球的 28.89%,预计 2029 年将达到 26.9 亿 美元,届时占全球比重将达到 39.73%。按照金额计算,根据前文提到 2022 年预计国内注塑机市场规模约为 280 亿元, 对应 2022 年国内注塑机电动化渗透率约为 30.3%。另据我们的产业链调研,电动 注塑机价格约为同样吨位液压注塑机的 2.5-3 倍,因此,若从数量角度看,注塑 机电动化渗透率应在 10%左右,而日本全电动渗透率约为 50-60%,因此我国注塑 机电动率仍有提升空间,而较高的成本也是当前阻碍电动化率提升的关键因素之 一。

根据我们的产业链调研,相比油压,电动注塑机的精度、一致性更好,一致性达 到 90%以上,因此精密度要求较高的手机等 3c 塑料部件,多采用电动注塑机生 产,其他 3c 部件,以及汽车零部件目前使用油压较多。

6 重点公司分析

6.1 伊之密

作为在中国装备技术领域位居前列的企业,伊之密现已成立注塑机、压铸机、橡 胶注射成型机、高速包装系统、机器人自动化集成系统等多个事业部,在装备制 造领域实现多元化发展。全球化经营下,伊之密的生产基地分布国内外,全球范 围占地总面积近 60 万平方米,现拥有员工超 3700 名。2015 年 1 月 23 日,伊之密成功登陆深交所 A 股市场 (股票代码:300415) ,成为率先在深交所创业板 上市的模压成型装备制造企业。根据公司官网数据,公司累计在全球成功运转机 器 70000 台以上,世界年均研发投入在 1.8 亿元以上。

6.2 海天国际

海天国际控股有限公司,全球员工人数为 7,200 名员工,生产面积为 112 万平方 米,主导精密高效、节能环保的注塑机产品,集注塑机的生产及销售于一体。年 产量 36,000 多台注塑机,远销 130 多个国家和地区,各项经济指标在全球同行 中名列前茅。该公司产品系列主要包括 Mars 系列节能注塑机、长飞亚电动系列 注塑机、Jupiter 系列双板注塑机等系列产品,以及零部件和服务。主要在国内 和海外市场分销其产品。海天国际以技术强企,旗下品牌可覆盖塑料加工行业的 各个领域。2022 年度总收入达到 123.08 亿人民币,年度出口总收入为 43.92 亿 人民币。

6.3 泰瑞机器

泰瑞机器股份有限公司成立于 2003 年,目前在中国有 4 大生产基地,位于杭州 下沙的泰瑞机器股份有限公司、位于湖州德清的泰瑞机器重型机械有限公司、位 于嘉兴桐乡的一体化成型高端装备基地和泰瑞全球总部大楼&4.0 智能电动机工 厂。专业从事注塑机的研发、设计、生产、销售和服务,并为下游应用领域提供 注塑成型解决方案,产品线涵盖物流、药品&食品包装、地下管廊&地上管件、汽 配&家电、工民业用品、电子产品&办公自动化六大领域。泰瑞代理商覆盖全球 38个国家,目前拥有 4 家海外子公司,分别设于葡萄牙, 韩国,巴西,墨西哥。现拥 1000 多位员工。迄今为止,泰瑞机器在超过 130 个不 同的国家和地区运行,涉及多个行业:汽车零部件、家用电器、建筑、包装、医疗、 电子等。历经 20 年的不断发展和努力,泰瑞已成为中国注塑机行业综合实力前三名的企 业。2017 年,泰瑞机器股份有限公司成功于上海证券交易所主板 A 股挂牌上市 (股票代码:603289.SH),是中国第一家在主板上市的注塑机企业。根据公司官 网数据,2021 年公司年产能达到 10000 台。

6.4 力劲科技

公司成立于 1979 年,主要业务包括压铸机、注塑机、数控加工中信(CNC)等, 全球拥有 8个主要生产基地,分布于全国 5个省份及中国台湾、意大利(意德拉)、 在全球 20 余个国家设有超过 60 家销售办事处和服务中心,全球员工超过 4900 人,2022 财年公司收入 53.6 亿港元。作为全国五大注塑机制造商,力劲的液压、油电混合及全电技术均已通过国际认 证。截至目前,力劲可生产装配 5 吨到 7000 吨多种系列注塑机。在提供解决方 案的同时,力劲全力打造“交钥匙”工程,保障客户的投产效率及品质。

6.5 拓斯达

公司成立于 2007 年,位于广东省东莞市。公司通过以工业机器人、注塑机、五轴 联动数控机床(CNC)为核心的智能装备,以及控制、伺服、视觉三大核心技术, 打造以核心技术驱动的智能硬件平台,为制造企业提供智能工厂整体解决方案。根据公司官网,截至 2023 年 6 月 30 日,拥有国内办事处约 30 家,已成立拓斯 达(越南)科技有限公司,并加大力度发展墨西哥业务,提升海外市场竞争力。目前公司触达客户超过 20 万家,已累计服务客户超过 15000 家。公司在注塑行业解决方案方面,以注塑机为核心,配套注塑周边设备、机械手及 智能管理系统,为客户提供注塑工艺智能化升级服务。注塑相关产品包括机械手、 三机一体(干燥、除湿、输送、控制)、除湿机、干燥机、模温机(水式、油式)、 冰水机(风冷、水冷式)、冷水机组、吸料机、称重式计量机、混色机、两料比例 阀、混合比例料箱、粉碎机。

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