注塑包装设备绿色技术科学发展的分析研究（上）
[ 宁波市塑料机械行业协会 ] 发表于 2012-03-29 10:32:27 浏览量：0
张友根
（宁波海达塑料机械有限公司 315200）
摘要：注塑包装设备绿色技术的开发越来越引起人们的重视,品种朝着功能化专用化方向发展，成型能力朝着高速化方向发展，控制系统朝着智能化方向发展，加工性能朝着节能化环保化方向发展。高速成型是注塑包装设备的首位加工性能，也是决定是否具有市场发展前途的标志。根据塑料包装容器的应用领域和功能特点，运用现代先进技术开发塑料包装设备，满足内需，推动塑料包装行业的发展。高速成型的研发重点是塑化注射机构、复合平行回路。节能技术的研发重点是伺服动力驱动节能系统、塑化加热节能系统、节能执行机构。能量的回收利用成为节能技术研发的又一个重要课题。创新实例说明注塑包装设备实现高速节能成型的关键是创新高速运行机构和高速成型回路。举例说明我国注塑包装设备科学发展已取得的初步成就。
关键词：注塑包装机；特点，性能，科学发展；分析研究
Analysis and research of scientific development of plastic injection molding packaging equipment
Zhang You-gen
(Ningbo Haida Plastic Machinery Co., Ltd. 315200)
Abstract：The development on green technology of plastic injection molding packaging equipment has drawn increasing attention,the variety toward the direction of functional specialization, ability to move high-speed molding direction, toward the intelligent direction control system, processing performance, energy-saving environmental protection toward the direction of development. High-speed packaging equipment, injection molding is the first processing performance, but also determines whether the sign of the future market development. Plastic packaging containers according to applications and features, the use of modern advanced technology development of plastic injection packaging equipment to meet the domestic demand, promote the development of plastic injection packaging industry. R & D focuses on high-speed molding plastics injection body, composite parallel to the circuit. Energy technology R & D focuses servo-powered energy systems, plastic energy heating system, energy-saving actuators. Recycling of energy saving technology to become another important subject. Innovation examples of energy-saving injection molding of high-speed packaging equipment is the key to innovation the high-speed operation institutions and high-speed forming loops. Example of the scientific development of plastic injection molding packaging equipment has made initial achievements.
Key words：plastic injection molding packaging equipment; features, performance, scientific development; analysis and research
前言
食品、饮料、医疗等塑料包装容器在注射成型加工领域占有非常重要的位置，世界每年有25%的食品因包装原因而流失，价值4850亿美元。注塑包装设备绿色技术的开发越来越引起人们的重视。近年Chinsplas®展会上，薄壁、瓶盖、瓶坯等注塑包装设备绿色技术革命，得到了体现和创新。
注塑塑料包装成型加工设备的绿色技术（Green Technology）主要指能减少污染、降低能耗的技术体系，根据环境价值并利用现代科技的全部潜力的技术，主要体现在提高能源和其他资源的利用效率、降低成型加工成本、减少对环境的污染、提高清洁度等方面。
国内注塑包装设备与国际先进水平的绿色技术相比具有较大差距，主要表现在生产率、功能化专用化、品种规格、节能环保及控制水平上。本文分析了注射包装设备绿色技术的创新创造发明的研发理念，研究了注塑包装设备功能化、专用化、高速化、智能化、节能化、品种化、环保化等绿色技术的科学发展的方向和特点，介绍了高速节能注射包装设备自主创新的实例，指出全套方案实现绿色技术创新创造注塑包装设备是科学发展、调整产品结构的根本理念。
1 全套方案实现注塑包装设备绿色技术创新创造发明
注塑包装绿色技术是一个系统工程，注塑包装设备只有实现注塑包装制品绿色技术的全套方案，才能实现创新创造发明。注塑包装设备绿色技术的研发要树立全套方案的研发理念，才能处在价值链的高端，才能有所创新创造发明。
“潜在需求”注塑包装制品绿色技术全套方案包括“潜在需求”塑料制品、塑料原料、设备、成型加工工艺、制品后处理、 测试、物流包装等技术的研发。
全套方案的任何一个环节都可成为实施者，实施者即处于价值链分工的高端。精密注塑设备制造者熟知注塑成型加工为成为全套方案实施者创造了有利条件，可为制品研发功能化专用化精密注塑设备，不利条件是对“潜在需求”、高分子材料性能及改性、成型加工工艺等知之甚少，所以要实现这一目标，还需要做大量的工作。
“潜在需求”注塑包装制品绿色技术是制定全套方案的灵魂。“潜在需求”注塑包装制品绿色技术是指：尚不存在而市场具有发展前途的绿色技术制品。全套方案实施者首要任务是深入应用领域、开发“潜在需求”的注塑包装制品绿色技术。
研发注塑包装设备绿色技术，首选确定应用于何种行业的何种类型，然后开发“潜在需求”注塑包装制品绿色技术，成为设备成型加工的对象。也可根据应用行业提出的“潜在需求”注塑包装制品绿色技术，研发设备绿色技术。
根据制品的技术要求，选用与开发功能性塑料原料。全套方案实施的功能性塑料原料，往往是价值链中利润最为丰厚的环节。
注塑包装制品绿色技术都有严格的技术要求，成型原料是达到注塑包装制品绿色技术性能的基础。为达到制品绿色技术的性能、功能以及注塑成型加工的要求，不同制品成型加工的原材料也各不相同。大量的注塑原料经过混合和改性才能达到制品的注塑成型加工的要求。
塑料原料的成分决定制品的化学和物理，以及成型加工性能。成型加工难以实现的制品品质，往往可以通过塑料原料的改性而实现。
广州一道公司针对瓶装水制造商希望通过降低瓶胚自身的重量，实现局部减重，达到环保和可持续发展，在与可口可乐公司长期合作的基础上，针对2925瓶口的550ml瓶胚，率先提出要将原重量为16g的瓶胚减轻至11.8g。在这一过程中，一道公司也逐步摸索出一整套实现瓶重减轻的注塑工艺和方法，包括模具的设计以及注胚机的配置等全套方案。其减重技术已经在香港市场的Bonaqua瓶、中国市场的可口可乐环保冰露水瓶、百事可乐的AkuaFivna瓶以及中东的EnergyDrink水瓶中得到了成功应用。
2 清洁生产标准注塑包装设备[1] [2]
食品、饮料、医疗包装容器对洁净度有很高的要求，成型该类包装容器的注塑包装设备应符合清洁、卫生要求，防止对产品产生污染及交叉污染，达到净房生产标准。宁波华美达机械制造有限公司M8-S高性能伺服节能注塑机，锁模机铰部分的钢套和铜套全部采用免润滑的石墨镶崁的复合套，润滑系统采用点对点的智能控制定量润滑，减少了润滑对环境的污染。PET瓶坯注塑机合模机构采用全液压，无需橡传统机铰合模机构另加润滑系统，二版运动采用高刚度直线导轨移动副，提高了工作环境的洁净度，减少了对制品的污染点。
3.1.1 研发重点
1）设备净房生产标准
国内对成型食品、饮料、医疗包装容器注塑包装设备的净房生产标准，严重认识不足，普遍达不到净房生产标准。
医疗塑料包装制品注塑成型设备必须达到美国US联邦标准209E和国际通用标准EN ISO 14644-1的要求，符合GMP认证标准要求。成形过程中不受经由空气传送的粒子（灰尘，细菌，病毒）污染，整个成形过程处于一个洁净的环境中，无尘室的能力达到ISO净房等级7级标准以及US FS10000中的规定：每立方米空气中，≥0.5μm的空气颗粒最多不超过352000个。
食品、饮料塑料包装制品注塑成型设备应符合《食品用包装、容器、工具等制品生产许可通则》、《食品用塑料包装、容器、工具等制品生产许可审查细则》及相关标准等的具体要求。
按照GMP的要求，制定成型洁净包装制品的注塑包装设备的行业标准及国家标准，规范净房注塑包装设备的设计、生产、检测、验收。
根据净房生产标准，动力驱动尽可能用伺服电机等直接驱动执行机构，无油润滑导向运动副，防静电感应设施，金属件防氧化防锈处理，铸造件除砂除氧化皮等表面处理，设备表面不用油漆涂装，等等，达到设备不受外界污染、也不对外界产生再生污染。
设备表面绿色处理。具有洁净度要求的注射设备，为杜绝对环境、塑料原料、塑料制品的污染及交叉污染，设备及周边设备表面不能涂装，周边钣金件采用不锈钢皮制作，紧固件采用表面防锈化学处理件及本身具有不锈性能的紧固件，零件材料及结构设计适合表面防锈化学处理。
注 射设备表面绿色技术，对涂装提出了更高的要求。现在绝大多数设备改变以往先装配后喷漆的落后工艺，实行与国际接轨的一次涂装工艺。常见涂装缺陷主要有：涂膜脱落；附着力不良；开裂；橘皮；平光漆表面粗糙；凹凸不平或有颗粒；光泽不良；咬底；干燥不良；流挂( 流泪)；气泡( 暗泡、针孔等)。这些涂装缺陷都是潜在的污染环境的因素。涂料、涂装技术和涂装管理是涂料涂装的三要素。涂料的施工过程中可能出现的弊病与涂料的固有性能有一定的关联，与喷涂的施工方法和施工环境有着较大的关系。加强对喷涂线、喷涂设备、喷涂环境进行改造和管理。学习新型涂料的喷涂工艺，及时更新已经习惯了的传统低档喷涂手法。推广高压无气喷涂、静电喷涂等低污染喷涂技术和设备。
自洁性上料系统。包括吸料机到混料槽的完整的清洁系统，自动清洁程序的计量混料机，在配方转换之间，不会造成物料间的交叉污染。
2） 整套产品生产系统
设备制造企业必须提供从原料的储存、干燥、制品成型及储存等完整的整套净房解决方案。
制品功能的洁净特殊性，要求主机厂商能够提供可实现洁净生产的全套注塑生产线，包括洁净注塑包装设备、洁净室及周边设备等。主机厂商需与其他相关设备厂商展开广泛的联合开发和制造，共同研发洁净生产线。例如，用于盛装药液的BFS塑料安瓿瓶（无菌制瓶，灌装，封口）一体机，在无菌条件下，在模具内成型、灌装并且封口，然后进行安瓿容器的测漏、检查、灭菌柜灭菌以及包装。
3 注塑包装设备功能化专用化
注塑包装设备实质上是一种功能化专用化注塑设备[3]。近年来，塑料包装容器的发展，普通注塑设备已越来越满足不了塑料包装容器的成型性能要求，注塑包装设备成为注塑设备的一个新品种，结构、品种、形式、种类日益完善，朝着功能化、专用化方向发展。
3.1 高速薄壁塑料包装制品注塑设备[4]
塑料包装容器向薄壁化方向发展，以适应环保及节能的发展趋势。薄壁件要求注射速度1000mm/s以上、注射压力300MPa以上的大功率注射加工。高速成型是薄壁塑料包装容器成型的主要特点。国内薄壁塑料包装制品注塑设备，一般都在注射液压回路上加装蓄能器，以实现薄壁塑料包装制品要求高的注射速度，但成型速度远远低于国际上同类产品水平，离开高速成型还甚远，缺乏市场竞争力。阿博格用于包装行业的Allrounder 570H 注塑机，锁模力2000kN，配双模腔模具，成形36.5g的薄壁快餐盒，成形周期仅为4.3秒。克劳斯玛菲公司新型EX120-750高速注塑机，用24腔模具生产2.0gHDPE饮料瓶盖，周期时间不到3秒；生产一种薄壁优酪乳杯，生产周期时间仅为3.6秒，由机械手从模具中取出重6.1g的6只PP杯，之後快速、精确地进行堆放。
3.1.1 研发重点
1）控制系统
薄壁注塑成型随着壁厚的减薄，聚合物熔体在型腔中的冷却速度加剧，在很短的时间内就会固化，这使得成型过程变得复杂，成型难度加大，所以，不能把常规注塑成型中的理论和操作简单地照搬到薄壁注塑成型中去。常规的注塑机控制系统很难在薄壁塑件注塑成型中有用武之地。比如薄壁注塑成型的填充时间不足0.5s，在这样短的时间不可能遵循常规的速度、压力曲线，因此必须使用高解析度的微处理器来控制注塑机；在整个注塑成型过程中，应同时各自独立地控制压力和速度，常规注塑机的充填阶段用速度控制，保压阶段再转为压力控制的方法已不适用。
2）阀控高速注射液压控制系统
实现高速注射的启动与制动（加速、减速）性能应与注塑速度相适应，常规开关阀的动态响应及反映速度达不到高速注射的性能要求，普通伺服阀的动态反映能力也难以适应超高速注射的要求，所以高速超高速的注射液压控制系统德开发成为实现高速超高速注射的关键。不能实现高动态反映阀控液压系统，系统的流量再大，也实现不了高速超高速注射。注射油缸的密封副性能、油缸运动副的加工精度、装配精度等也影响到系统的动态反映性能。泰瑞公司自行研发注塑机专用高动态反映伺服阀，实现2000mm/s的超高注射速度。
3） 高速注射
油路中加蓄能器，目的是通过蓄能提高注射速度。但当注射时间小于0.5s，蓄能器基本起不到提高注射速度的功能。提高系统实现高速注射的动态反映性能，何种系统能瞬时达到高速注射，仍需深入研究。
4）模具
与常规制品的标准化模具相比，薄壁制品的模具从模具结构、浇注系统、冷却系统、排气系统和脱模系统等都发生了重大变化。模具应有足够的刚度以配匹高速高压的大功率射出的性能。薄件模具设计较大或较多的浇口，搭配顺序控制有助于降低薄件成品的压力的热流道系统。熔浇的流道直径需比一般标准模具大25~40%，以减低压力损失。在可能条件下，尽量采用单一浇口，以减少缝合线的数量。，因射出时间的缩短使得排气更为重要，沿分模面的排气可由模仁与顶针孔的排气补足，以免排气不良，另外可考虑真空排气，可避免烧焦痕及强化缝合线的强度。为保证制品的尺寸稳定性，把收缩和翘曲控制在可以接受的范围内，就必须加强模具的冷却，确保冷却均衡。较好的冷却措施有在型芯及模腔模块内采用不闭合冷却线，加大冷却长度，均可增强冷却效果，必要的地方加入高传导率金属镶块，以加快热传导。为避免顶穿和粘模，薄壁注塑成型应使用比常规注塑成型数量更多、尺寸更大的顶出杆。
3.2 模内薄膜装饰注射成型设备
模内薄膜装饰正在进入外观领域。干漆膜具有更好的耐候性和耐化学品性能，而且不会碎裂；与容器外壁热熔融成型，杜绝了传统化学粘结而产生的污染。制品成型原理：先把制品形状的干漆膜放入模腔，然后在背部注射，成型制品。注射成型用薄膜由模具进行热压成型，此模具的形状应当与注塑成型模具完全匹配，以防止随后产生皱褶。
为了确保已抛光模具的高光泽表面在长期使用中不会被损坏，就必须保证薄膜在模具中的精确定位。在背部注射成型中，重要的是要确保薄膜不起皱，浇口点的数量、各注射点的熔体流动速率以及注塑点的设计是关键因数。如果需要降低填充时的熔化压力以减少模具和薄膜所承受的应力，则可以应用注射-压缩成型。这种成型方法在使制品获得出色的环保优势的同时，其抗冲击性能仍然很好。宁波伟立机器人科技有限公司吸取国际上主流品牌的优点，结合现今最高科技的直线驱动技术(俗称：磁悬浮)研发了第二代全自动模内贴标系统，除了高速、稳定的特点外，其系统的适用范围更广。
3.2.1 研发要点
模内薄膜装饰模具。
模内薄膜精密定位机构及控制系统。
注射-压缩成型合模机构及控制系统。
3.3 高速PET瓶坯注射成形设备[5]
生产效率低、成型不稳定，是国产PET瓶坯注射成形设备的通病，也是进不了上海紫江、珠海中富等国内PET瓶生产的老大单位的主要原因。实现高生产率，需要对设备的机构、结构、控制等诸多方面进行全面创新提高。
3.3.1 研发重点
高生产率产能是PET瓶坯注射设备的首要特点，没有高速率产能，市场就不能接受。
1）高速塑化注射机构
国内PET瓶坯注射塑化机构基本上都采用传统的普通注塑机的往复式螺杆装置形式，不但达不到熔融料比容均一性的要求，而且塑化占据了周期时间，影响了生产率。挤注复合PET瓶坯注射系统，塑化为挤出螺杆纯塑化挤出，注射由柱塞完成。在整个塑化过程中，物料塑化经历的螺杆长径比不变，减小熔融料的轴向温差，使物料在熔融状态下的比容一致性得到了保证，极大提高了塑化质量。提供了挤出实现低温塑化的足够时间，避免了普通往复式螺杆因物料过渡剪切造成急剧升温和乙醛热分解率增加的缺陷。这种注射方式将PET原料的塑化和注射进行分开控制，不仅提高了螺杆的塑化效率和注射的精度，缩短了成型周期，还能够有效降低AA值。柱塞式设计的采用，使得对注射量的控制更为精确。通过专用的PET螺杆配置大扭矩的塑化电动机来实现原料的塑化，能够很好地满足塑化的工艺要求，提高螺杆的塑化效率。
HyPETTMHPP瓶坯挤注复合塑化注射系统，经过不断改进，成型周期缩短5%，与标准HyPETTM瓶坯注射系统的相比，能效提高15%。HyPETTMHPP400瓶坯注射系统，成型96腔、重9.9g的500ml蒸馏水瓶的EcoBaseTM瓶坯，成型周期约为5s。
2）高速合模机构
开发高刚度高运行重复精度的高速合模机构，实现群腔模具运行的稳定精度。群腔化PET瓶坯的注射成型，是达到高速率生产的唯一途径。开发144腔、192腔的群腔模。
3）低碳环保注塑加工
赫斯基HyPET再生粉碎料（RF）系统，引领PET瓶坯成型的低碳时代。全球首款可大量采用食用级再生PET粉碎料生产瓶坯的注塑系统。HyPETTMRF食品级再生粉碎瓶坯注射系统，经过不断改进，由使用50%比例的再生粉碎料提高到100%的再生粉碎料，降低了生产成本。作为一套经过专门优化的注塑系统，增加了新的功能，如：在线溶料过滤可防止出现可能影响瓶体质量的黑斑和其他污染物；全新的挤出塑化设计能够更好地处理颗粒与粉碎料的混合物，从而解决了使用再生PET粉碎料生产PET瓶特定的技术难题。HyPET RF300注塑系统，配一副72腔的模具，对含有50%新料和50%再生粉碎料的混合料进行加工，以10.5秒的周期生产34.7g的EcoBaseTM瓶坯。再生粉碎料的利用，降低了碳的排放量，起到了环保作用。
3.4 高速瓶盖注塑设备
塑料瓶盖成型特点为储料（塑化）时间短、冷却时间短甚至配上冷水机后不需冷却而直接启模、高产求高效益。
3.4.1 研发要点
高效能平行动作，达到大幅缩短成型周期。塑化和移模、制品顶出的动作复合是缩短成型周期的关键，动作复合同比无动作 复合可缩短近50%的成型时间。博创公司开发的瓶盖专用注塑机，伺服电机独立驱动塑化，塑化不受成型周期制约，缩短了成型周期，提高了生产率。
液压系统建议采用动态反映灵敏的伺服阀，以缩短换向时间。大功率节能动力驱动系统。
研发72腔以上热流道瓶盖模具。精密塑化计量机构及控制系统。高速塑化注射机构。
双层复合型高性能密封瓶盖注塑包装设备。瓶盖内层为高阻隔性又具有优良密封性能的塑料，外层为高强度塑料，两层塑料通过模内独立成型而一次性组装注塑成型。美国西氏医药服务公司关注输液瓶盖的问题，在上海青浦区总投资8000万美元，注塑生产输液瓶专用的TrimTec和InsoCap瓶盖部件，帮助中国制药企业达到日益严格的药物安全标准。
提高成型速度。成型速度是瓶盖注塑机的第一性能要素。国内努力赶超国际先进，但还有较大距离。广州一道注塑机械有限公司在Chinsplas®2011展会上，展出了一台国内最先进的U-CAP230瓶盖注塑系统，一模48腔，每个瓶盖重1.3g，成型周期4.5s，产能达到38400件/小时，但与国际先进水平还有距离。克劳斯玛菲EX120-750高速注塑机用24腔模具生产2．OgHDPE饮料瓶盖，周期时间不到3秒。加拿大hysky公司的HyCAP海盖普瓶盖注射系统以72腔HyCAP系统能够以2.5秒的注塑周期生产重量不到1.0克直径为26毫米的瓶盖。
液电混合。Netstal公司的ELION 2800-2000液电混合驱动注塑机，全电动合模单元与液压注塑单元相结合，成型一模96腔的HDPE料的瓶盖，成型周期不到2.5s，与传统的驱动系统ELION 2200-2000相比，节能达30%。
洁净成型。全电动驱动是最佳的洁净设备，是瓶盖的洁净生产得到了保障。ENGEL开发了E-motion 2440/380T全电动注塑机，其配备用于生产直径26mm、重量仅1g瓶盖的96腔模具组成的完整单元，此单元同时包括对成形瓶盖的光学检测装置，成形周期仅2.96秒，产能达到116700件/小时。
3.5 高速注射吹塑设备[5]
注射吹塑中空成型设备是我国发展较快的医药瓶成型设备，在国内市场上占有较大的比例，技术进步也较快。
国家药品监督局早在“九五”期间就提出采用注射吹塑中空成型设备方法生产优质的塑料药瓶
注吹中空成型设备是指熔融料经注射后，熔融料经过型坯定型—吹塑两道工艺才成最终制品,主要用来加工HDPE、PP等原料的医药瓶。注吹中空成型不能成型形状复杂的产品，且成型的瓶子多数容积较小（一般为10～300ml）。垂直注射吹塑,保证了瓶子的高阻渗、高密封性能以及高外观性能和足够的物理机械强度，瓶口美观整齐、无披锋和边角料、螺纹尺寸稳定、瓶身光泽亮丽、无流料痕和滑痕、瓶底无熔接线，确保产品具有高档性、高品质以及与时具进的性能，能达到防止塑料瓶内的药品气体的挥发和外部气体向瓶内渗透的性能要求，从而使得这种瓶子完全符合食品、药品包装的特殊要求。
注射吹塑成型设备又分为三工位和二工位。
三工位注射吹塑成型设备的三个工位以120°角成等边三角形分布，第一工位为注射成型工位，第二工位为吹塑成型工位，第三工位为脱瓶和冷却工位。三个工位可同时运行，生产效率高，周期短，可与传送带连接自动计数包装，真正实现药用塑料瓶生产全过程中与人手的“无接触”，从而确保产品卫生洁净。
二工位注射吹塑成型设备缺少一个专用的脱瓶和冷却工位，难以实现全自动计数包装。二工位注射吹塑成型将注射瓶坯与吹塑成型以1800对称分布在两工位，由旋转机构驱动型坯部件1800旋转转换工位，从而使注坯和吹瓶的两个工艺步骤同时完成。
3.5.1 研发重点
提高生产效率是注射吹塑成形设备的发展的重点。转台升降与开合模同步运行,缩短周期。采用挤出螺杆塑化，柱塞注射，提高塑化质量，缩短成型周期。开发高压气体调温技术，减少吹塑和冷却时间。采用节能技术，降低了能耗。
高性能注吹模具的开发。目前国内注吹一步法新工艺没有得到长足推广发展，重点是没有成熟的注吹模具配套，这是制约行业发展的瓶颈。最近几年国内多家企业在注吹设备上投入较大精力和资金，使设备已经或接近国际先进水平，但仍然不能顺利推广此项工艺，主要原因是忽视高效的注-吹模具开发相配套，不能发挥设备应有的作用。在注-吹模具上采用先进的计算机辅助工程(CAE)技术来对注吹中聚合物加工成型进行模拟优化，解决好模具的材料、模具型腔的不同吹张比例、先进的热流道喷嘴结构设计、温度的精确控制系统等方面的问题，避免凭借经验、通过反复试验和修正的方式所带来的盲目性。
3.6 大型塑料容器注射压缩成型机
注射压缩成型不是依靠螺杆向型腔传递压力，而是通过压缩行为来压实制品，低压注射，使得制品表面具有均匀的压力分布，制品内部分子取向分布均匀，保证了成型制品的尺寸精度高且稳定。注射压缩成型特别适应壁厚2mm至5mm的大型塑料容器、托盘之类的注塑成型。由于注射压缩成型降低了模腔压力，从而降低了锁模力，例如，采用普通成型注射工艺需30000kN锁模力才能成型的制件，采用注射压缩成型工艺仅需10000kN锁模力就能成型，注射压力仅为普通注射成型的二分之一，能耗仅为普通注射成型的二分之一。从制造方面来讲，10000kN的合模机构与30000kN的合模机构，两者的制造成本是无法比较的，大幅度降低了社会物质资源，达到降低了社会能耗。
3.6.1 研发重点
二扳机注射压缩成型技术开发。液压合模机构是注射压缩成型的最佳合模机构，二板机上开发注射压缩成型技术，发挥液压合模的优势，达到节能和成型性能的双赢。近年来，国内开发了不少二模板注塑机，但我们看到，仅作为节约钢材资源来开发，而不是把它作为能进行注射压缩成型的最佳设备来开发，所以注射压缩成型得不到发展，同样，设备的销售也达不到预期的目标，所以应把二模板注塑机的开发定位目标扭转过来，开发注射压缩成型技术。ENGEL公司二扳注塑机，开发了多种压缩成型工艺，适应市场需要及充分发挥二板机的成型加工优势，取得良好的市场效益。
3.7 气辅注射中空设备
气辅注射中空成型降低了制品密度，达到降低制品重量、提高制品强度和刚度，同时提高了制品的抗震包装性能及隔热性能，提高货架期即保鲜期。
单组分气辅注射中空。熔融料注射成型过程中，将气体注入熔体中，以在制品内部形成空腔，而先前注入的熔体则紧紧地贴附在型腔壁上。
双组分气辅注射中空。双组分注塑设备，在旋转单元的第一工位上注塑成型中空制件后，模具打开，旋转单元将中空制件送到第二注塑单元处，再次合模，注塑熔料于中空制件的外表面，冷却成型取出。
3.7.1 研发要点
气体混合熔融的混炼喷嘴及控制系统。
3.8 MuCell微发泡注射成型设备
MuCell微发泡不同于反应发泡，主要采用物理介质，如超临界CO2，成核气泡为微泡沫。微发泡部件较轻、残余压力较少，尺寸精度和尺寸稳定性卓越,材料消耗较少、成型周期也较短。当采用纤维增强部件时，弯曲性较小。极宽温度范围内表现出极高的尺寸精度和尺寸稳定性。该技术让超临界流体与塑料在分子层面上相混合，提高其流动性，从而使其在模具中更快地扩散，达到减少原材料用量的目的。所用的超临界流体（SCF）可从惰性氮气或二氧化碳气体制取。与常规发泡技术相比，应用新技术制造的部件更容易回收利用，且应用范围广。该技术达到包装容器轻量化，减少对树脂的消费量可高达30%。
3.8.1 研发重点
开发MuCell物理微发泡与相关的成型加工工艺相结合，拓展MuCell物理微发泡的应用领域。
日本马自达汽车公司开发超临界流体（SCF）发泡技术与核心反向扩展成型工艺相结合，让超临界流体与塑料在分子层面上相混合，提高其流动性，从而使其在模具中更快地扩散，达到减少原材料用量的目的。控制泡沫结构，改进塑料件的热绝缘和声学性能。所用的超临界流体（SCF）可从惰性氮气或二氧化碳气体制取。与常规发泡技术相比，应用新技术制造的部件更容易回收利用，且应用范围广。该技术可以减少对树脂的消费量，其节约增产率高达30%。
3.9 低应力振动注射成型
塑料件在注射高压的加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素而响而产生内应力。以位能形式贮存在塑料制品内部的内应力为一种可逆的高弹形变，在使用过程中逐渐释放，使制件各向异性变形，破坏原有的尺寸装配精度，影响尺寸使用寿命，影响塑料件的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。例如PC材料的厚壁包装瓶，盛放期较长后，由于内应力释放，轴向易开裂。薄壁件在使用期长后，内应力释放，产生变形，特别是有装配性能要求的工程薄壁件，严重影响使用；汽车PC玻璃的内应力产生变形，影响光学性能及安全性能。
振动型注射使模腔内熔体产生振动剪切流动，从而增加剪切取向的作用和效果，使塑料件的内应力在模腔内提早得到释放，达到降低成品件的内应力、提高其力学性能；振动注射产生周期性的压缩增压和释压膨胀的作用，有效地防止了缩孔、裂纹等缺陷，明显提高了熔接线的强度。
振动型注射主要有三种型式：两点进料振动注射，双螺杆推-拉振动注射，螺杆注射振动。针对不同的塑料原料成型，采用不同的振动成型工艺，达到最佳的去除内应力效果。
3.9.1 两点进料振动型注射成型
两点进料振动型注射机的振动装置由两个油缸与其本体组成，本体进料为单一进料口，本体内部及出料（融熔料进入模具浇口）为双通道，每一个油缸活塞杆与一个出料通道联通。在喷嘴与模具之间安装振动装置。工作原理：融熔料在高压注射下经喷嘴进入振动装置进料口，融熔料在振动装置内部分两路进入模具型腔，在保压过程中，其两个油缸的活塞反复交替工作，把振动传入模腔内，引起模腔内的熔体产生振动剪切流动，打乱大分子链的排列方向，降低塑料件内的取向应力。
3.9.2 双螺杆推-拉振动型注射成型
双螺杆推-拉振动型注射的工作原理：双螺杆同时把融熔料分两个浇口进入模腔，在即将注满模腔时，A/B螺杆继续向前注射，而B/A螺杆在融熔料压力下相应后退，这样，两根螺杆相应交替反复工作（如同两点进料振动注射），在模腔内产生振动剪切流动场。研究表明，此种振动注射玻璃纤维增强的LCP制品，与常规的注射成型相比，其拉伸强度和弯曲模量分别提高了420%和270%。
3.9.3 螺杆注射振动成型
螺杆注射振动成型的工作原理：给注射油缸提供脉动油压，使注射螺杆产生往复移动而实现注入模腔融熔料产生周期性振动的变速注射，一直至模具浇口封闭时为止，达到减小分子链的取向程度的作用，从而降低取向应力。研究表明，螺杆振动注射的PP、HDPE、PS制品的拉伸强度分别提高了18.3%、22%、16%。
3.9.4 研发重点
制定塑料件内应力标准。低内应力注射成型在国内塑料成型加工行业还未引起足够的重视，所以成型加工技术进展缓慢。制定塑料件内应力标准成为有关包装行业的研究课题。有了标准，对成型加工设备及工艺、技术等都是一个革新的推动。没有内应力标准，成型加工技术的研究没有一个方向。
4 注塑包装设备智能控制化
高端的机电一体化组合，使注塑包装机具有自动控制、自动诊断、自动调节、自动补偿功能。控制技术是注塑包装机的核心技术，表征了设备的先进性。近年来，注塑包装机的控制技术向智能化方向有了实质性的进步，国际上发达国家走在我们前面，国内也抓紧研发。智能控制由普通的设备成型加工的运行控制向智能能耗、成型环境控制等绿色化发展。
4.1 研发重点
无人化、智能化的专家系统。远程信息网络系统使设备与管理部门、数据库等外界联系起来。华大机械使用OEM战略联盟贝加莱提供的S09控制系统，同时使用无线网络及苹果平板电脑iPad软件技术平台，将能耗管理系统及运程诊断功能应用于流动通讯工具中，容许客户自由在任何地区及任何时间观察机器运行画面、查询机器的运行状态、获得机器运行的质量报告，显示内容和亲身在车间查核的相同。
功能化智能系统。设备能耗智能控制、成型环境清洁智能控制。德国Duisbung-Essen大学开发出注塑机新的能耗分析系统，提高与设备控制系统连接，可以在线显示成型各工步运行的能耗，例如塑化、注射、保压、合模等，以及机筒加热能耗，帮助确定节能操作的工艺方案。