塑料机械系列

吹塑机(EBM / ISBM)
先做出型坯或预成型坯,再用压缩空气吹贴冷模壁

EBM 吹塑机是一台带型坯机头的挤出机,连接模具与合模装置、供气系统和去飞边工位;ISBM 吹塑机则是预成型坯注塑单元或加热炉,连接拉伸杆和高压气。本文逐个单元拆解设备:规格书上看什么、哪些部件磨损最快、如何选型、维护时检查哪里。

Advanced Chem Solutions 市场部 · 2026年10月22日 · 阅读约 13 分钟

设备总览

EBM(挤出吹塑)机有四个工作组:挤出机负责塑化;型坯机头负责成型型坯并控制壁厚;模具单元负责夹断、吹胀和冷却;后道工序负责去飞边、检漏和出瓶。四个部分按同一节拍运行,任何一个慢下来,整机就跟着慢。

ISBM(注拉吹)机没有型坯机头,取而代之的是预成型坯注塑单元(一步法)或预成型坯加热炉(两步法),再加上拉伸杆和高压供气系统。下图是往复式(shuttle)EBM 机,这是 HDPE 瓶厂最常见的布局;ISBM 的单元见表 5。

往复式 EBM 吹塑机:计量喂料装置和电机驱动螺杆在加热料筒中转动,熔体进入带伺服口模间隙执行器的型坯机头并挤出型坯,切刀切断型坯,滑动模架上的模具把型坯送到装有吹针的吹塑工位,瓶子再经过去飞边工位、检漏机和输出输送带。编号 1 至 12 与图下列表对应。 挤出机 吹塑工位 后道工序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
往复式 EBM 吹塑机:挤出机把熔体推入机头,型坯向下挤出,模架上的模具过来接住型坯后回到吹塑工位,瓶子经过去飞边和检漏后离开设备(示意图,非实际比例)。
  1. 料斗与计量喂料装置(hopper + dosing unit) — 按比例加入新料、回料和母粒
  2. 电机与减速箱(drive + gearbox) — 以稳定的扭矩和转速驱动螺杆
  3. 螺杆、料筒与加热圈(screw, barrel, heater bands) — 塑化、混合,并以稳定速率输送熔体
  4. 型坯机头(parison head / crosshead) — 改变流向,把熔体沿芯棒分布成中空管坯
  5. 伺服口模间隙执行器(servo die-gap actuator) — 按型坯壁厚程序移动芯棒或口模套
  6. 型坯(parison) — 悬挂着等待合模的熔体管坯
  7. 型坯切刀(parison cutter / knife) — 合模后把型坯从机头切断
  8. 模具、合模装置与模架(mould, clamp, carriage) — 夹断、在吹胀时锁紧模具,并把模具送到吹塑工位
  9. 吹针或吹气杆(blow pin / needle) — 向型坯内吹气并校正瓶口尺寸
  10. 去飞边工位(deflashing / trimming) — 切除瓶口、瓶底和提手孔的飞边,送去粉碎
  11. 检漏机(leak tester) — 充气后测量压降,剔除漏瓶
  12. 输出输送带(take-out conveyor) — 把瓶子送去包装

逐个单元

每张表都有相同的四列,可用于比较报价、设备验收,以及在瓶子开始走样时查找原因。

1. 挤出机

吹塑机上的挤出机是普通单螺杆挤出机,不同的是目标:吹塑需要温度足够低而且稳定的熔体,因为型坯要承受自重。温度稍高一点,型坯就会下垂,上部壁厚变薄。

部件作用选购/验收要看的规格磨损或故障时的表现
料斗与计量喂料装置按比例加入新料、回料和母粒失重式(gravimetric)或容积式(volumetric)、组分数量、厂商标称精度、缺料报警瓶子颜色一阵深一阵浅;回料比例变化时瓶重波动
螺杆输送、塑化、混合并建立压力直径、长径比(L/D)、螺杆类型(屏障型、混炼段)、材质与表面处理同转速下产量下降、熔体温度升高、有未熔颗粒、颜色混不匀
料筒与加热圈供热并分区控温温区数量、加热圈类型、各区冷却风扇、热电偶位置温区温度波动;某个加热圈烧坏形成冷点,塑化不均
电机与减速箱以低转速大扭矩驱动螺杆电机功率、最大扭矩、驱动方式(变频或伺服)、减速箱冷却噪音大、齿轮油过热、螺杆转速抖动、电机电流波动
过滤网与分流板(screen pack, breaker plate)在进入机头前拦截杂质滤网规格、滤网前压力测点压力持续上升,瓶壁出现黑点或晶点

2. 型坯机头与壁厚控制

机头是 EBM 设备的核心。直角机头(crosshead)从侧面进料,把熔体沿芯棒(mandrel)周向分布,挤出时成为壁厚均匀的管坯。出口处芯棒与口模套(die bushing)之间的缝隙称为口模间隙(die gap),它决定型坯壁厚。

型坯壁厚控制(parison programming)是在挤出过程中改变口模间隙,让型坯在拉伸量大的位置(如瓶肩、边角、提手)更厚,在拉伸量小的位置更薄。控制器把型坯长度分成若干点,每个点设定一个间隙值,点数越多控制越细。新型设备用液压或电动伺服移动芯棒或口模套,有些还配有局部壁厚控制(partial wall thickness control),用于非圆形瓶。

部件作用选购/验收要看的规格磨损或故障时的表现
直角机头与芯棒把熔体沿圆周分布,形成型坯内孔分配流道形式(心形或螺旋)、可用口模尺寸范围、多模腔所需的机头数纵向口模线、单侧壁薄、型坯上有纵向熔接线
口模套与口模间隙决定外径和壁厚随机附带的口模、间隙调节范围、口模唇口的光洁度唇口崩缺或划伤,每个瓶子都有固定线痕
对中螺栓(centring bolts)使口模间隙圆周均匀能否热态调节、调节后如何锁紧型坯向一侧弯曲(curling),瓶壁周向厚薄不均
储料腔与推料柱塞(accumulator, push-out ram)储存熔体,大件一次推出容量(熔体升数或公斤数)、推出速度、先进先出流道熔体停留过久降解,出现黑点或棕色条纹,料坯重量不稳
伺服口模间隙执行器按程序移动芯棒或口模套伺服类型(液压或电动)、程序点数、响应速度、局部壁厚控制壁厚与设定不符;零点漂移时壁厚自行变化
型坯切刀合模后切断型坯切刀类型(热刀、冷刀、摆刀)、切断时机调节型坯端部切口不齐、型坯粘刀、瓶口飞边大
储料机头:来自挤出机的熔体储存在芯棒周围的环形储料腔中,环形柱塞把熔体向下推出口模套与芯棒端部之间的口模间隙,伺服带动芯棒上下移动改变间隙,使型坯按设定位置变厚或变薄。 ↕ 伺服调节口模间隙 环形柱塞 来自挤出机 口模间隙 芯棒 储料腔 口模套 按程序变厚变薄的型坯
储料机头:来自挤出机的熔体储存在芯棒周围的储料腔中,环形柱塞一次把熔体推出口模间隙,伺服移动芯棒改变间隙,使型坯在设定位置变厚或变薄(示意图,非实际比例)。

3. 模具、合模装置与模架

这个单元接住型坯、夹断,并在吹胀和冷却全过程中锁紧模具。往复式设备把模具滑到机头下方接坯,再返回吹塑工位;双工位设备有两套模具轮流接坯;转盘式(rotary wheel)设备在转盘上装多套模具,连续经过机头,用于超大批量。

部件作用选购/验收要看的规格磨损或故障时的表现
模架(往复式或转盘式)在机头和吹塑工位之间移动模具行程、速度、工位数、机头下方的对中模具偏心,型坯被夹歪,两侧飞边不一样
合模装置(clamp)夹断并抵抗吹气压力最大合模力、模板(platen)尺寸、开模距离、模板平行度夹断口熔接不完整、分型线有薄飞边、吹气时模具被撑开
模具成型并冷却制品模具材料及夹断口材料、冷却水道、排气槽瓶身花纹不清晰、冷却不均、瓶子变形
夹断口镶件(pinch-off insert)切断并熔合型坯末端形成瓶底硬质、可更换;刃口角度和宽度按模具厂建议刃口磨圆后飞边切不断,或过锋利导致熔接处太薄,跌落测试开裂
冷却水道从瓶壁带走热量与型腔表面的距离、瓶口/瓶身/瓶底分开的回路、各回路流量水垢堵塞,瓶子局部偏热,瓶底凸起(rocker bottom),尺寸漂移
吹针或吹气杆吹气并校正瓶口(calibration)与瓶口匹配的尺寸、进气与排气阀瓶口不圆、瓶口飞边多、瓶口有塑料碎屑
吹气阀供给吹气和预吹气,然后排气可调压力范围、阀门尺寸、时序设定漏气导致吹胀不足、冷却慢、收缩大

4. 后道工序

买设备时这一段常被忽视,但它决定了真正能交到客户手里的瓶子有多少,以及飞边以什么状态回到料斗。

部件作用选购/验收要看的规格磨损或故障时的表现
去飞边工位去除瓶口、瓶底和提手飞边去飞边方式(冲切、旋切或切口)、换模时更换修边工装的时间飞边残留、瓶口毛刺、瓶子被冲凹
检漏机从生产线上剔除漏瓶检测原理(最常见的是压降法)、灵敏度、用于校验的参考漏瓶漏瓶流到客户手中,或误剔合格瓶
取瓶装置(take-out)把瓶子从模具转到下一工位轴数、行程、随模具的调整方式掉瓶、瓶口被夹凹
飞边输送与粉碎机把飞边粉碎成回料并送回料斗粉碎机筛网尺寸、除尘、回送方式回料细粉多、喂料不稳、颜色或 MFI 波动

5. ISBM:不同的单元

ISBM 没有型坯,而是从注塑成型的预成型坯开始。一步法(1-step)在同一台设备中完成预成型坯注塑、调温和吹塑,利用注塑留下的余热;两步法(2-step)先注塑或外购预成型坯,再送入带加热炉的吹瓶机。两者都需要拉伸杆和两级气压。注塑前对 PET 的干燥属于辅机的工作。

部件作用选购/验收要看的规格磨损或故障时的表现
预成型坯注塑单元(一步法)塑化 PET 并注入预成型坯模具螺杆和注射量、预成型坯模具锁模力、模腔数预成型坯有气泡或发雾、重量波动,熔体在料筒停留过久时乙醛(AA)偏高
加热炉(reheat oven)用红外(IR)灯管把预成型坯加热到 Tg 以上沿预成型坯长度的灯管或温区数量、反射板(reflector)、各区功率调节灯管烧坏或反射板脏污,瓶壁出现厚薄条带、瓶子发白(珠光)
预成型坯自转机构通过加热炉时转动预成型坯,使周向受热均匀自转速度、预成型坯夹持(芯轴 spindle)瓶壁周向厚薄不均
瓶口冷却(neck cooling)防止预成型坯螺纹受热变形隔热板、瓶口段的风冷或水冷螺纹变形、瓶盖密封不良
拉伸杆(stretch rod)吹气前和吹气中沿轴向拉伸预成型坯行程、速度、气动或伺服驱动瓶底浇口点偏心、瓶底过厚
预吹阀与高压吹阀拉伸时供低压气,再用高压气使瓶子贴模压力范围、阀门时序、气路死体积(dead volume)花纹不清晰、吹胀不足、耗气量大
高压空压机与空气回收(HP compressor, air recovery)供应吹气,并把部分排气回收用于预吹或低压管网压力和气量是否满足满线需求、干燥机和除油过滤器满负荷时压力下降,气中带水或油弄脏瓶子
吹塑模与底模(blow mould, base mould)成型瓶身和瓶底,例如碳酸饮料瓶的花瓣底(petaloid)快速换模、瓶底单独冷却瓶底发白、开裂或受压塌陷

设备类型

下表比较常见的几种布局。优缺点是相互比较,不是性能数据。

类型原理适合优势局限
EBM 连续挤出,往复式挤出机连续运行,模具滑过来接型坯小到中型瓶和方桶灵活,换模容易,可多机头对应多模腔大件型坯悬挂时间长,会下垂
EBM 转盘式转盘上多套模具连续接坯大批量、单一瓶型、长时间生产产量高,节拍非常稳定换产困难,需要多套模具
EBM 储料机头先储存熔体,再一次快速推出200 L 桶、IBC、汽车零件等重型制品长型坯快速落下,减少下垂熔体在机头内停留,换色慢,需注意降解
EBM 多层共挤多台挤出机供料给同一机头,形成多层瓶壁需要阻隔层、中间层用回料或 PCR、外层要颜色或光泽的瓶子各层各司其职,PCR 藏在中间层机头复杂,需控制层比,多层飞边回用更难
ISBM 一步法注塑预成型坯后在同一设备中调温并吹塑中等批量、广口瓶、不允许预成型坯擦伤的瓶子无需存放预成型坯,利用注塑余热整机受注塑周期约束,换产要换两套模具
ISBM 两步法(再加热)预成型坯单独注塑,在红外炉中再加热后吹塑大批量饮用水瓶和碳酸饮料瓶吹瓶机速度快,可外购预成型坯再加热耗能;加热曲线需随室温和预成型坯批次保持稳定

如何选型

不要从型号或螺杆规格开始。先从瓶子和每小时需要的产量出发,再逐个单元倒推到设备。

  1. 从制品出发 容积、重量、高度、最大宽度、提手、材料和年产量。这些决定用 EBM 还是 ISBM、连续机头还是储料机头、以及几个模腔。
  2. 计算挤出机产量 所需产量(kg/h)=(瓶重 + 飞边重)× 模腔数 × 每小时周期数。飞边要用试模实际称重,因为在 EBM 中飞边占料坯重量的比例不小。然后选择能在吹塑牌号所需的较低熔体温度下达到该产量的挤出机,而不是按螺杆最高转速选。
  3. 机头口模尺寸 型坯直径与瓶子尺寸通过吹胀比(blow-up ratio = 瓶子最大宽度 ÷ 型坯直径)相关。EBM 一般在 2:1 到 4:1 左右;比值越高,边角越薄。带提手的瓶子要选能让型坯覆盖提手区域的口模尺寸。
  4. 连续机头还是储料机头 如果型坯又长又重,悬挂时会下垂,就用能快速推出型坯的储料机头。储料容量必须大于料坯重量(瓶子加飞边),但不宜大太多,否则熔体停留过久。
  5. 合模力 合模力必须大于吹气把模具撑开的力,再加上夹断所需的力。吹气力 = 吹气压力 × 制品在分型面上的投影面积。单位换算示例:6 bar = 0.6 N/mm²;投影面积 1,000 cm²(100,000 mm²)时,吹气力为 60 kN,约 6 吨,尚未计入夹断力;夹断力取决于夹断口长度和型坯厚度。请让设备厂商或模具厂确认。
  6. 模板尺寸与开模距离 所有模腔都要能装在模板上,开模行程要足以取出最深的瓶子,机头到模具的距离要满足型坯长度。
  7. 压缩空气 EBM 吹气压力一般约 3–10 bar;ISBM 预吹约 5–12 bar,高压吹约 25–40 bar。每个周期的耗气量可按所有模腔容积加气路死体积,乘以吹气绝对压力与大气压之比来估算,用来核对空压机和储气罐的规格。
  8. 冷却能力 冷水机需要带走的热量取决于每小时的塑料量和降温幅度。HDPE 结晶度高,还要带走结晶潜热。冷却通常是周期中最长的一步,请设备厂商按实际瓶子计算冷水机规格。

一般参考范围,请与设备厂商及 TDS 确认

维护检查点

表中周期只是起点,请按设备厂商说明书、运行小时数和所用材料调整。大量使用回料或 PCR 的生产线,通常需要更频繁地检查滤网和机头。

周期检查点看什么忽视会怎样
每班安全门、联锁开关、急停按钮打开安全门后模具和模架确实停止,光幕正常人员被模具夹伤或被高压气击伤
每班型坯与口模唇口型坯弯曲、线痕、黑点、型坯长度变化整批瓶子报废后才有人发现
每班检漏机放入参考漏瓶,检漏机必须剔除漏瓶流到客户手中
每班气压与冷却水吹气压力、进出水温度、泄漏点吹胀不足、瓶底凸起、尺寸漂移
每周口模唇口(die lips)用黄铜或铜质工具清除积料,禁止用钢制刮刀唇口划伤,每个瓶子都有固定线痕
每周吹针与切刀磨损、粘附飞边、刀口锋利度瓶口不圆、型坯端部切口不齐
每周模具排气槽与表面排气槽内积垢花纹不清晰,瓶身有困气痕
每周空压机冷凝水与干燥机自动排水正常,干燥机按设定运行气中带水,瓶子脏污,阀门磨损快
每周(ISBM)红外灯管与反射板灯管烧坏,反射板发雾或脏污瓶壁厚薄条带、瓶子发白
每月夹断口刃口测量刃口宽度,检查崩缺或磨圆飞边切不断,或瓶底熔接弱、跌落测试开裂
每月口模间隙执行器零点核对伺服零点和行程与设定值程序不变但壁厚漂移
每月冷却水水质及各回路流量水垢、硬度、水处理、过滤器模具水道堵塞、冷却不均、周期变长
每月加热圈与热电偶各加热圈电流、读数与参考仪表对比实际温度与屏幕显示不符,型坯下垂或塑化不良
每月液压油油位、油温、滤芯伺服阀卡滞,合模力不稳定
每年螺杆与料筒测量螺棱外径和料筒内径,与新件数值对比产量下降、熔体温度升高、颜色混不匀
每年整个机头拆洗,检查流道表面、密封件和螺栓滞留料降解、黑点反复出现、换色慢
每年储气罐与安全阀按压力容器法规和厂商说明书检验高压容器带来危险
每次维修上锁挂牌(lock-out/tag-out)切断加热和电机电源,释放液压、液压蓄能器和压缩空气的压力后再靠近;清料时戴耐热手套和面罩触电、被模具夹伤、被型坯或从机头喷出的熔体烫伤

在这台设备上添加母粒和添加剂

在 EBM 设备上,母粒(MB)通过装在料斗上的计量喂料装置从挤出机下料口加入。吹塑用挤出机是单螺杆,混合能力远不如双螺杆造粒机,所以颜色均匀性取决于三点:母粒载体树脂的熔融特性接近基础树脂、螺杆带混炼段、喂料比例稳定。在 ISBM 设备上,添加剂在预成型坯注塑单元加入,因为吹塑步骤不再重新熔融。

  • 飞边回料循环回用 粉碎后的飞边已含颜色和添加剂。添加比例(let-down ratio)应按新料部分计算,并保持回料比例稳定,否则瓶中颜色和添加剂含量会随飞边量波动。
  • 瓶身色纹 如果颜色呈纵向条纹,先检查喂料和混合,再怀疑母粒。参见缺陷排查。
  • 黑点和晶点 更多来自机头或储料腔中的降解滞留料,或滤网破损,而不是母粒。参见缺陷排查。
  • 鲨鱼皮表面 在口模唇口剪切应力过高时出现。加工助剂(PPA)有帮助,但要先检查温度和唇口状况。
  • UV 用于存放在户外的方桶、水箱和化工容器。参见紫外老化(UV degradation)。
  • 抗静电剂 用于在货架上吸灰的瓶子。参见制品吸灰。
  • 每个合格瓶的成本 连同废品和回料一起算,使用使用成本计算器。

设备本身的问题,添加剂解决不了:螺杆磨损导致塑化不完全、口模唇口划伤、口模间隙偏心、夹断口磨损、模具水道堵塞。先修好设备,再调整配方。ACS 按用户的基础树脂和设备设计母粒配方;如果不确定问题出在哪一边,可以把瓶子的照片发给我们。

想从工艺角度了解吹塑周期、需要控制的参数和所用树脂牌号,请阅读吹塑成型。与吹塑机直接相关的熔体破裂、晶点、黑点和色纹,可在缺陷排查中按症状查找。

FAQ

吹塑机常见问题

买二手吹塑机要检查什么?

要求用接近实际生产的树脂和模具试机,看在正常熔体温度下产量能否达到规格。测量螺杆和料筒,检查口模唇口有无损伤,运行壁厚程序并确认壁厚确实按程序变化。检查模板平行度、液压泄漏和伺服维修记录。如果是 ISBM,还要看红外灯管、反射板和高压空压机的运行小时数。

怎样判断螺杆或机头开始磨损?

螺杆磨损通常表现为同转速下产量下降、熔体温度升高、颜色不如以前混得匀。可通过测量螺棱外径和料筒内径并与新件数值对比来确认。机头有问题时,每个瓶子同一位置都有纵向线痕、单侧壁薄,或清料后黑点仍不消失。如果换了树脂批次症状仍在原位,原因通常在设备。

EBM 连续机头和储料机头怎么选?

看型坯的重量和长度。小到中型瓶和方桶用连续机头效果好,换色快,熔体不滞留。200 L 桶或 IBC 这类又重又长的制品需要储料机头,因为型坯必须在下垂之前快速落下。代价是熔体在机头内停留时间更长、换色更慢,并且要更注意降解。

吹塑机怎样换色更快?

从浅色换深色比反过来快。先清走料斗和计量喂料装置里旧颜色的回料,用清洗料或新料清洗,然后一直运行到颜色完全转换。储料机头比连续机头需要更长时间,因为滞留的熔体更多。如果换色后旧颜色的条纹长时间不消失,通常是机头流道里有死角,需要拆开清洗。

注意

本文为帮助理解的通用知识,数字为一般参考范围。设备的选型、安装、操作和维护须以设备厂商的说明书和指导以及工厂安全规范为准。

本系列其他文章