當熔體在高速，高壓條件下注入容積較大的型腔時，極易產生熔體破裂現象，此時，熔體表面出現橫向斷裂，斷裂面積為粗糙地夾雜在塑件表層形成糊斑。特別是少量熔料直接注入容易過大的型腔時，熔體破裂更為嚴重，所呈現的糊斑也就越大。

熔體破裂現象

熔體破裂是高分子熔體的彈性現象之一，是指聚合物熔體通過流道從模口擠出時，如剪切速率大于某一極限值，往往產生不穩定流動，擠出物表面出現凹凸不平或外形發生竹節狀、螺旋狀等畸變，以至支離、斷裂。

熔體破裂發生的原因是材料流入模口時由于受到的剪切速率過大而導致其流動速度過大，不能形成平行線流，而是形成不穩定流動，或者是由于熔體黏度過高，內應力松弛時間要求過長，使得熔體各點所表現的彈性應變不一樣，從而使擠出物在彈性恢復過程中出現畸變或斷裂現象。此外，在流入口模的角度不適當或口模流路有死角也可發生熔體破裂現象。

從現象上概括可將擠出熔體破裂行為歸為兩類：

一類是LDPE(低密度聚乙烯)型。破裂的特征是先呈現粗糙表面,當擠出剪切速率超過臨界剪切速率時發生熔體破裂時,呈現無規破裂狀。屬于此類的材料多為帶支鏈或大側基的聚合物,如聚苯乙烯、丁苯橡膠、支化的聚二甲基硅氧烷等。

LDPE型熔體在擠出口模及入口區附近流動熔體的應力集中效應,其應力主要集中在口模入口區,且入口區的流線呈典型的喇叭形收縮,在口模死角處存在環流或渦流（如下圖）。

另一類是HDPE(高密度聚乙烯)型。熔體破裂的特征是先呈現粗糙表面,而后隨著剪切速率的提高逐步出現有規則的畸變,如竹節狀、螺旋形畸變等。當剪切速率很大時,則出現無規破裂。屬于此類的材料多為線形分子聚合物,如聚丁二烯、乙烯-丙烯共聚物、線形的聚二甲基硅氧烷、聚四氟乙烯等。

HDPE型熔體,在擠出口模及入口區附近流動時的應力集中效應主要不在口模入口區,而是發生在口模內壁附近,口模入口區不存在死角環流(如上圖)。

其實這種分類并不夠嚴格,有些材料的熔體破裂行為不具有這兩種典型性。

影響熔體破裂的因素

熔體破裂開始形成時的剪切速率稱為臨界剪切速率 τ c

1）料溫 T

隨溫度升高，熔體破裂的臨界剪切速率增大→溫度升高，熔體粘度減小，剪切應力減小

2）聚合物分子量 Mw

τ c · Mw=K （Mw是平均分子質量，K為常數）

即高分子質量熔體比低分子質量容易更容易發生熔體破裂

3）粘度η

粘度越低，發生熔體破裂的臨界剪切速率越高

4）通過逐漸變細口模入口，可以顯著提高擠出質量，這使得外部擠出物無畸變發生速度大大高于臨界點（不過，可能存在一些內部扭曲）。

不穩定流動的測量

Goettfert毛細管流變儀

當材料表面產生不光滑表面，則壓力會產生微小振動，通過測試壓力的微小振動，即可在人的肉眼無法觀察到的情況下，通過設備檢測材料不光滑表面。

如上圖，左邊結構圖為傳統壓力傳感器測試圖，安裝位置在料筒內，采用傳統壓力傳感器，采樣頻率較低，大約是10Hz。右圖結構為不穩定流動測試附件中，新型高頻壓力傳感器的安裝測試布局。新型壓力傳感器安裝在帶狀口模內，直接測試熔體在口模內的壓力變化情況，采用超高頻率壓力傳感器，頻率為20000Hz，是傳統壓力采樣頻率的2000倍，因此，壓力微小，快速的都能被采集到.

傳統壓力測試與最新快速檢測壓力波動對比圖

通常高頻壓力傳感器采集到的的原始數據為壓力-時間的實時數據，在表面狀態的分析中，會采取傅里葉變換進行數據處理，將時域轉換為頻域，即壓力-頻率。

從上圖看出，振幅越大，說明材料表面缺陷越嚴重，但是出現的頻率不會很高，上圖的缺陷1和缺陷2是影響材料表面光滑性很大的因素，在加工過程中要盡量避免出現這種缺陷。通過現有的數據處理，可以找到某種材料表面出現缺陷的剪切速率范圍，這樣在實際生產的過程中，盡量避免在出現缺陷剪切速率范圍內加工材料。不穩定流動測試單元是表面檢測預期非常有效的工具。