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但基于战后工业复兴的前景，王永庆做了个大胆的决定——办塑胶厂。对于这个风险大、利润不高的项目，他并不是心血来潮，在决定之前他做了周密的分析研究。虽然他对塑胶工业还是外行，但他向许多专家、学者讨教过，还拜访了不少有名的实业家，对市场情况做了深入细致的调查，甚至私下去日本考察过。他认为，烧碱生产地遍布台湾，每年有70%的氯气可以回收，用作制造聚氯乙烯(PVC)塑胶粉，这对发展塑胶工业绝对是一个大大有利的条件。
消息传出，有人公然断言称，王永庆根本不知道塑胶为何物，开办塑胶厂肯定要倾家荡产！
1954年3月，王永庆和商人赵廷箴等人合作，兴建了台湾岛上第一家塑胶公司——台湾塑胶工业公司。当时，他的塑胶公司月产量仅仅100吨，是全世界规模最小的塑胶工厂。而同时期的日本或欧洲的工厂月产量已经达到3000吨以上，他的产品根本没有规模效益可言。
投产初期，王永庆的公司面临两个严峻的形势：一者是市场需求，当时台湾的月需求量只有50吨，这意味着公司每月有一半的库存；二者，更大的困难是产品的质量，由于质量不过关，生产的雨衣一穿就破，以至于当时台湾人都认为化学品是骗人的。台塑经营惨淡，库存堆积如山，公司骑虎难下，几乎山穷水尽。
按照生意场上的常规，供过于求时就应该减少生产。可王永庆却反其道而行之，下令扩大生产！这样一来，当初好不容易争取到的合伙人都没有了信心，不敢再跟着他冒险了，纷纷退股。为此，王永庆几乎变卖了自己的所有财产，买下了公司的全部产权，使台塑公司成为他独资经营的产业。
为了挽救苦心建立起来的企业，有人建议他去开拓海外市场，因为当时台湾岛内根本无法消耗如此众多的PVC塑胶原料，走出去是唯一的出路。但走出去的战略也面临着重重困难，最大的压力来自于规模：他的工厂月产仅仅是日本的1/50。而台湾的人口不过是日本总人口的1/10，如此巨大的数据差异背后，意味着成本价格的竞争力。经过仔细比较、研究、分析，王永庆认为，产品销不出去，并不是真的供过于求，而是因为价格太高，要想降低价格，就只有提高产量以降低成本。
为此，他逆向扩大生产，寻求国际化发展。那段时间也是他人生经历中最困难的。但只有生产的规模越大，规模成本才越低。为把产品销出去，台塑也不断寻觅地点，开设塑胶产品二次、三次加工厂。1958年，他的工厂已经达到了月产210吨的规模，但相较于国际上的企业，但规模成本还是太高。王永庆再次力排众议，继续大规模扩产。随着产品价格的降低，销路自然打开了。
凭借着眼光和苦干，他先后在美国建立了最大的塑胶厂和3个石化原料厂、11个下游加工厂，成就了“塑胶大王”的美誉。
填海造陆，石化王国的绿色牌
在“塑胶大王”美名的背后，王永庆的心中勾画着一个进入官方垄断的石化行业的宏图————在中国台湾、美国和中国内地三地间建立一个横跨太平洋的紧密的上、中、下游石化物流生产体系，以此打造出真正的“石化帝国”。
他回到了台湾，实地考察选中了靠海的宜兰县，准备建厂，也就是后来的“六轻”。宜兰的地方生产总值比较低，老百姓日子不是很富裕，按理来说，王永庆的办厂计划应该顺理成章，能解决1万多人的就业。而基于媒体报道的PVC塑胶类产业是环境污染型工业，遭到了宜兰当地人的强烈反对。
反对最强烈的时宜兰县的副县长陈定南，他列出了三条理由，并在当地媒体上和王永庆公开辩论。王永庆也意识到了这个问题，他尽可能地引进一些先进设备，降低度污染度，并且主动按照国际上通行的这种企业污染的标准来要求自己。他向大家展示了美国建厂的图片和数据，在同样地厂矿条件下，他承诺台湾的石化厂环保会做得更好。辩论的结果是谁也没能说服谁，但是在宜兰人们的强烈反对下，建“六轻”厂的目的没有达成。
后来，台湾的经济逐渐趋于自由化，趋于环境的多方面考虑，他把这个厂子换到了台湾的另一个地方——当时仍是一片汪洋大海的云林麦寮。填海造陆成本高昂，这在当时也是破天荒。4年的时间里，原来的沧海桑田，变成了今日的几十座工厂、2600多公顷的工业区。通过国际先进的环保措施，王永庆用实际行动证明，石化厂年发展得很好，没有出现预想的污染问题。
