影响塑料制品内应力的因素分析
PC制件内应力表征及内应力开裂因素与改善措施分析
PC制件内应力表征及内应力开裂因素与改善措施分析何洋;李洋洋;邵景昌;樊绍彦;孔德玉【摘要】通过设计不同成分、不同浓度的溶剂浸泡实验对不同种类的聚碳酸酯(PC)标准样条、PC制件及不同模温等情况导致的应力差异和材料本身的耐溶剂性差异进行表征;验证了退火工艺对改善制件内应力的效果;设计实验,对应力与制件力学性能的影响进行了量化测试与分析;并对溶剂作用下部件开裂的机理进行了探讨和分析.结果表明,CCl4腐蚀性强,不适合作为表征PC材料内应力和耐溶剂差异的溶剂,甲苯与正丙醇混合溶剂(TNP)适宜作为表征溶剂;采用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)对PC合金化可以有效解决PC材料的耐溶剂开裂性问题;模温差异对应力开裂数量有高于30％的影响;采用110℃、2h退火工艺可以有效解决制件的应力开裂问题,退火不会造成材料强度明显下降.【期刊名称】《中国塑料》【年(卷),期】2019(033)007【总页数】6页(P63-68)【关键词】聚碳酸酯;内应力;开裂;溶剂浸泡【作者】何洋;李洋洋;邵景昌;樊绍彦;孔德玉【作者单位】公牛集团股份有限公司研究院,浙江宁波315318;公牛集团股份有限公司研究院,浙江宁波315318;公牛集团股份有限公司研究院,浙江宁波315318;公牛集团股份有限公司研究院,浙江宁波315318;公牛集团股份有限公司研究院,浙江宁波315318【正文语种】中文【中图分类】TQ323.4+10 前言双酚A型PC具有对称结构[式(1)]，且分子链刚性较大，导致分子链容易取向和结晶，且PC材料的熔体黏度较高，需要较大的注射压力和射速，注塑特性会加剧PC分子链的取向，而苯撑基和乙丙撑基又限制了分子链的内旋转，导致取向不容易松弛，造成内应力被冻结导致在某些应用条件下出现应力开裂的问题[1]。
n(1)由于PC制件在实际使用过程中，交变温度、高能射线、特定油脂、溶剂等等促发应力开裂的因素很多[2-3]，这些因素变化的量值及每个因素作用的程度又各不相同，且材料本身的强度、加工工艺、结构形式等千差万别也会影响到应力释放的程度和速度，导致难以准确评估某个具体制件在何时何地会发生开裂及开裂程度。
注塑制品后处理的主要方法分析
注塑制品后处理的主要方法分析摘要：存在内应力是注塑制品的缺陷，故注塑制品在使用一段时间后，就会出现变形和开裂的问题。
本文首先阐述注塑制品中内应力的存在形式，然后结合相关实例，对注塑制品后处理的主要方法进行分析，希望为相关行业提供借鉴。
关键词：注塑制品；内应力；退火处理引言：注塑制品在成型过程中，会在温度和压力等因素的影响下发生变形和流动。
由于冷却速度存在差异，不均匀结晶、收缩应力和取向应力会随之生成，因此注塑制品的性能和质量难以得到保证。
想要对这些问题进行解决和规避，需要采取调湿处理和退火处理等后处理方法。
注塑制品的内应力存在形式内应力产生注塑制品在加工生成阶段，会在多种因素的影响下出现内应力，影响因素包括冷却收缩、大分子链取向等等。
大分子链在加工阶段所形成的不平衡构象，就是内应力的本质，并且这种构象在注塑制品成型后，会显得与环境格格不入，通常不会在产品表面显现，只会以位能形式在其内部储存，在特定条件下，位能形式就会转变为动能在内部释放能量，如果能量超过大分子链的承受极限，并破坏注塑制品的内应力平衡，开裂、变形等问题就会接踵而至[1]。
内应力的种类通过上述分析可知，不平衡构象是导注塑制品产生内应力的重要原因之一。
除此之外，还包括外力。
将成因作为依据，可以将注塑制品中的内应力分为四种，分别为取向应力、体积温度应力、制件体积不平衡导致的应力以及制件顶出变形导致的应力。
注塑制品后处理的主要方法分析退火处理和调湿处理，是目前应用最普遍的处理方法。
退火处理方法及应用实例1.退火处理方法概述在冷却速度和塑化不均匀等因素的影响下，注塑制品内部会生成内应力，尤其是壁厚较大或带有金属镶嵌件的注塑制品，这种情况尤为常见。
存在内应力的注塑制品，与正常制品相比，在使用阶段，其力学性能会不断下降，故对其进行退火处理是确保其使用性能的关键。
将制品内部应力消除，是退火处理的主要作用。
具体表现在以下方面：退火处理方法的应用，能够调整注塑制品结晶的大小；；退火处理方法，可以使结晶生成速度增加；退火处理方法可以解除制件取向，使其硬度降低，有利于提升制件的柔韧度。
影响塑料制品内应力的因素分析
影响塑料制品内应力的因素分析塑料制品内应力是指塑料制品内部存在的相互之间的契合度不良所导致的应力状态。
这些应力可能是由于制造过程中的温度变化、压力变化以及材料的收缩和形变等因素引起的。
塑料制品内应力的存在会对制品的物理性能和结构稳定性产生不利影响，因此需要对其影响因素进行分析和研究，以寻找相应的解决方法。
首先，塑料制品的材料特性是影响内应力形成的重要因素之一、不同种类的塑料材料具有不同的热膨胀系数和收缩率，这会在制品冷却过程中产生内部应力。
例如，线性热膨胀系数大的塑料在冷却后会产生较大的收缩应力；而热膨胀系数小的塑料则相对稳定。
此外，塑料的形态结构、分子链长度以及链间结合力也会影响塑料制品的内应力。
例如，分子链较长的塑料制品通常会有较高的内应力。
其次，塑料制品的制造工艺是影响内应力形成的另一个重要因素。
制造过程中的温度变化和压力变化会导致塑料的热胀冷缩和形变，进而产生内应力。
热处理、冷却速率和压力控制等工艺参数的选择和控制对塑料制品的内应力有着重要的影响。
例如，冷却速率过快或过慢都容易导致制品内应力的产生。
此外，塑料制品的几何形状和尺寸也会影响内应力的形成。
形状复杂或非对称的制品容易产生较大的内应力。
特别是当制品的几何形状和尺寸有较大变化时，如壁厚不均匀或过大的变形，则会导致制品内部的应力集中，从而增加制品的内应力。
最后，外界环境因素也可能影响塑料制品的内应力。
例如，温度和湿度的变化会导致塑料制品的收缩和膨胀，从而引起内部应力的产生。
此外，长时间的贮存和运输过程中的震动和振动等外界力量也可能导致内应力的累积。
总之，影响塑料制品内应力的因素非常复杂，涉及塑料材料本身的特性、制造工艺参数、几何形状和尺寸以及外界环境等多个方面。
了解和控制这些因素对于减少塑料制品的内应力，提高其物理性能和结构稳定性具有重要意义。
塑胶产品的内应力分析及解决
几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力，尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。内应力的存在不仅使塑料制品在贮存和使用过程中出现翘曲变形和开裂，也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。为此，必须找出内应力产生的原因及消除内应力的办法，最大程度地降低塑料制品内部的应力，并使残余内应力在塑料制品上尽可能均匀地分布，避免产生应力集中现象，从而改善塑料制品的力学1热学等性能。
影响塑料内应力产生的因素:（1）分子链的刚性.分子链刚性越大，熔体粘度越高，聚合物分子链活动性差，因而对于发生的可逆高弹形变恢复性差，易产生残余内应力口例如，一些分子链中含有苯环的聚合物，如PC、PPO、PPS等，其相应制品的内应力偏大。（2）分子链的极性.一分子链的极性越大，分子间相互吸引的作用力越大，从而使分子间相互移动困难增大，恢复可逆弹性形变的程度减小，导致残余内应力大。例如，一些分子链中含有羰基、酯基、睛基等极性基团的塑料品种，其相应制品的内应力较大。（3）取代基团的位阻效应.大分子侧基取代基团的体积越大，则妨碍大分子链自由运动导致残余内应力加大。例如，聚苯乙烯取代基团的苯基体积较大，因而聚苯乙烯制品的内应力较大。几种常见聚合物的内应力大小顺序如下:PPO>PSF>PC>ABS>PA6>PP>HDPE.
塑料内应力产生的原因:（1）取向内应力. 取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中，大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。取向应力产生的具体过程为：*近流道壁的熔体因冷却速度快而造成外层熔体粘度增高，从一而使熔体在型腔中心层流速远高于表层流速，导致熔体内部层与层之间受到剪切应力作用，产生沿流动方向的取向。取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆高弹形变，所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。用热处理的方法，可降低或消除塑料制品内的取向应力。塑料制品的取向内应力分布为从制品的表层到内层越来越小，并呈抛物线变化。（2）冷却内应力.冷却内应力是塑料制品在熔融加工过程中因冷却定型时收缩不均匀而产生的一种内应力。尤其是对厚壁塑料制品，塑料制品的外层首先冷却凝固收缩，其内层可能还是热熔体，这徉芯层就会限制表层的收缩，导致芯层处于压应力状态，而表层处于拉应力状态。塑料制品冷却内应力的分布为从制品的表层到内层越来越大，并也呈抛物线变化.。另外，带金属嵌件的塑料制品，由于金属与塑料的热胀系数相差较大，容易形成收缩不一均匀的内应力。除上述两种主要内应力外，还有以下几种内应力：对于结晶塑料制品而言，其制品内部各部位的结晶结构和结晶度不同也会产生内应力。另外还有构型内应.力及脱模内应力等，只是其内应力听占比重都很小。
PC开裂知识
PC/ABS或PC内应力开裂测试方法PC/ABS或PC内应力开裂测试方法概述：PC，PC加纤，PC/ABS应用的领域非常广泛，比如LED大小框架，手机外科，电脑外壳，国网电表外壳，产品有可能有打螺丝或涂抹胶水，这样都可能诱发PC及PC合金材料内应力开裂，致使次品率很高。
为此我们对PC应力开裂问题从下面几点进行一个简单的阐述。
(铨盛化工原创，转载请注明出处) 一．PC内应力开裂测试：在室温下用冰醋酸或四氯化碳溶剂浸泡未经退火处理的带螺丝部件的注塑制品，从放入溶剂中到出现裂纹的时间，记为应力开裂时间。
内应力开裂测试方法举例：醋酸浸泡法：将做好带有螺丝槽或柱的PC制品完全浸泡于25OC的冰醋酸中３０S,取出后晾干后检查表面，仔细检查外观，如有细小致密的裂纹，说明此处有内应力存在，裂纹越多，内应力越大。
因为各种产品要求规格不一，具体浸泡时间长短、要求冰醋酸浓度大小、有细小裂纹可不可接受（该类产品算不算合格），还是要看客户对具体某产品要求而定。
这里不作一概而论的应力开裂具体标准阐述。
二．内应力开裂原因分析：前一篇我们简单介绍了内应力开裂测试的一些方法，现在我们分析一下应力开裂的各种原因，首先进行一下基本知识铺垫：１）PC 基本结构介绍：聚碳酸酯PC是分子主链中含有[O-R-O-C=O]链节的热塑性树脂，按分子结构中酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪芳香族型，其中最具有价值是芳香族型聚碳酸酯PC，且以双酚A型聚碳酸酯PC为最重要。
２）结构决定性质，性质决定外在现象A. PC微观结构导致PC内应力开裂PC材料容易内应力开裂是它本身分子结构决定，那就是聚碳酸酯分子结构中有苯环，所以取向比较困难，在成型后，被取向的链节有恢复自然状态的趋势，但是由于分子链节已被冻结和分子链之间作用力，从而可能造成制品存在应力，这就是大家常说的应力开裂现象，尤其是回收的PC，由于回收PC的相对分子质量下降，相对分子质量分布变宽，少量存在的水分、颜料、杂质、溶剂等极易引发开裂现象。
《塑料注塑成型内应力研究》
《塑料注塑成型内应力研究》塑料注塑成型是一种常用于制造塑料制品的方法，它可以通过将加热熔化的塑料材料注入到模具中，然后冷却固化来制造各种形状的产品。
然而，在注塑成型过程中，塑料制品会产生内部应力，这可能对产品的性能和质量产生不良影响。
因此，研究塑料注塑成型内应力具有重要的意义。
首先，塑料注塑成型内应力的研究可以帮助我们了解注塑成型过程中塑料材料的变形和形状保持能力。
在注塑成型过程中，塑料材料会经历加热、熔化、注入、冷却和固化等阶段。
在这些过程中，塑料材料会因为温度变化和形状变化而产生内部应力。
通过研究这些内应力的产生机制和分布规律，我们可以更好地理解塑料材料的变形特性，从而提高产品的成型质量和性能。
其次，塑料注塑成型内应力的研究对于改善产品的外观和尺寸稳定性也具有重要作用。
塑料制品在注塑成型后，由于内部应力的存在，可能出现缩水、翘曲、变形等问题，从而影响产品的外观和尺寸稳定性。
通过研究内应力的分布规律，我们可以针对性地优化模具结构和成型工艺，控制塑料制品的变形，从而得到更好的外观和尺寸稳定性。
此外，塑料注塑成型内应力的研究还可以为改善塑料制品的力学性能提供指导。
塑料制品的力学性能包括强度、刚度、韧性等方面。
内应力的存在会影响塑料材料的分子结构和链层结构，从而对力学性能产生影响。
通过研究内应力与力学性能的关系，我们可以优化成型工艺和后处理工艺，提高塑料制品的力学性能。
需要注意的是，塑料注塑成型内应力的研究是一个复杂的课题，其中涉及到温度场、应力场、流动场等多个因素的相互作用。
因此，进行这方面的研究需要综合运用力学、热学、流体力学等多个学科的知识，并结合实验和数值模拟等方法进行。
只有通过深入研究和理解塑料注塑成型内应力的机理和规律，我们才能更好地控制塑料制品的成型过程，提高产品的质量和性能。
综上所述，《塑料注塑成型内应力研究》是一个有益且有挑战性的研究课题。
通过深入研究内应力的产生机制、分布规律和对塑料制品性能的影响，我们可以为改善塑料制品的成型质量、外观和力学性能提供重要的理论指导和实践应用。
注塑制品的残余应力图解
注塑制品的残余应力图解熔融塑料填充流动过程中的剪切应力是造成注塑件内应力的原因。
如果这种剪切应力过大或分布不均匀，会造成尺寸变化、分子链断裂、局部残余应力过大、制品强度下降。
由于制品透明，可以通过透光程度的不同来观察残余应力的大小和分布。
图片内是透明件的透光照片。
暗处是应力比较高的地带。
为了放大透光度反差，人们使用简单仪器来进行观察。
另外，注塑技术人员们也经常利用这种现象来解决自己的难题。
比如，他们在试模时先使用透明材料试验，然后观察试验制品的残余应力情况，据此判断流动情况，判断模具是否合理。
改进后再用正常的塑料来进一步调试，直至模具验收合格。
透明注塑件因其优异的性价比得到越来越广泛的应用，但是残余应力的存在严重的影响了它的使用性能，特别是机械性能和光学性能。
在注塑过程中，复杂的热力过程形成了残余应力，通常认为残余应力包括热应力与流动应力两部分。
用光弹法测量了一系列从薄到厚的聚碳酸酯PC平板注塑件，发现随着产品厚度的增加，残余应力的分布形态呈现出规律性的变化：1．当平板厚度小于某一数值时，残余应力沿熔体充填方向排布发展；2．当厚度大于某一数值时，残余应力环绕产品形状排布发展；3．当厚度介于两个临界值之间时，残余应力的分布同时存在上述两种趋势；4．残余应力分布形态发生变化时的厚度临界值与注塑材料有关，即残余应力的分布形态和构成是由产品的材料和厚度决定的。
对于薄壁制品，主要为流动残余应力；对于厚壁制品，主要为热残余应力。
通过测量聚碳酸酯PC和聚苯乙烯PS平板不同成型条件下，制品上靠近浇口、产品中部和充填末端三个典型位置的透光率和雾度，发现：1．透光率基本上是材料固有的性能，与成型条件和产品上的位置关系不大。
三种常用透明塑料透光率的大小顺序：PMMA＞PS＞PC．2．雾度受到成型条件和位置的显著影响，但透明注塑件光学性能的大小随成型条件的变化对于产品是整体的，各位置一致。
为什么残余应力大的地方导致透光率降低，从而让我们看到发暗？由于这些地方流动过程中的剪切应力大，使这里的分子更多地沿着流动方向排列，所以此处结晶程度加大。
PC开裂知识【内容详细】
PC/ABS或PC内应力开裂测试方法PC/ABS或PC内应力开裂测试方法概述：PC，PC加纤，PC/ABS应用的领域非常广泛，比如LED大小框架，手机外科，电脑外壳，国网电表外壳，产品有可能有打螺丝或涂抹胶水，这样都可能诱发PC及PC合金材料内应力开裂，致使次品率很高。
为此我们对PC应力开裂问题从下面几点进行一个简单的阐述。
(铨盛化工原创，转载请注明出处) 一．PC内应力开裂测试：在室温下用冰醋酸或四氯化碳溶剂浸泡未经退火处理的带螺丝部件的注塑制品，从放入溶剂中到出现裂纹的时间，记为应力开裂时间。
内应力开裂测试方法举例：醋酸浸泡法：将做好带有螺丝槽或柱的PC制品完全浸泡于25OC的冰醋酸中３０S,取出后晾干后检查表面，仔细检查外观，如有细小致密的裂纹，说明此处有内应力存在，裂纹越多，内应力越大。
因为各种产品要求规格不一，具体浸泡时间长短、要求冰醋酸浓度大小、有细小裂纹可不可接受（该类产品算不算合格），还是要看客户对具体某产品要求而定。
这里不作一概而论的应力开裂具体标准阐述。
二．内应力开裂原因分析：前一篇我们简单介绍了内应力开裂测试的一些方法，现在我们分析一下应力开裂的各种原因，首先进行一下基本知识铺垫：１）PC 基本结构介绍：聚碳酸酯PC是分子主链中含有[O-R-O-C=O]链节的热塑性树脂，按分子结构中酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪芳香族型，其中最具有价值是芳香族型聚碳酸酯PC，且以双酚A型聚碳酸酯PC为最重要。
２）结构决定性质，性质决定外在现象A. PC微观结构导致PC内应力开裂PC材料容易内应力开裂是它本身分子结构决定，那就是聚碳酸酯分子结构中有苯环，所以取向比较困难，在成型后，被取向的链节有恢复自然状态的趋势，但是由于分子链节已被冻结和分子链之间作用力，从而可能造成制品存在应力，这就是大家常说的应力开裂现象，尤其是回收的PC，由于回收PC的相对分子质量下降，相对分子质量分布变宽，少量存在的水分、颜料、杂质、溶剂等极易引发开裂现象。
应力痕和模温的关系
应力痕和模温之间存在密切的关系。
模温是指模具的温度，而应力痕是由于材料内部的应力在成型冷却过程中无法释放而形成的痕迹。
首先，模具温度的高低对塑料制品的应力痕有显著影响。
模具温度越高，塑料冷却越慢，这会导致材料有足够的时间进行内部的应力释放。
然而，过高的模温可能会导致材料流动过快，从而使制品表面产生缺陷。
相反，如果模温过低，塑料制品冷却过快，导致内部应力无法及时释放，制品表面会形成明显的应力痕。
此外，射出速度和射出压力也会影响应力痕的形成。
提高射出速度有利于降低成型应力，而适当的射出压力可以确保塑料能够顺利充填模具型腔，避免因压力不足而产生较大的应力。
保压压力和时间也会影响应力痕的形成，因为它们决定了塑料在冷却过程中的压力保持时间。
因此，为了减少塑料制品的应力痕，需要合理控制模温、射出速度、射出压力、保压压力和时间等参数。
在实际生产中，可以通过调整这些参数来优化制品的应力痕，以提高产品的质量和外观。
内应力的产生及消除
内应力的产生及消除所谓应力，是指单位面积里物体所受的力，它强调的是物体内部的受力状况；一般物体在受到外力作用下，其内部就会产生抵抗外力的应力；物体在不受外力作用的情况下，内部固有的应力叫内应力，它是由于物体内部各部分发生不均匀的塑性变形而产生的。
按照内应力作用的范围，可将它分为三类：（一）第一类内应力（宏观内应力），即由于材料各部分变形不均匀而造成的宏观范围内的内应力；（二）第二类内应力（微观内应力），即物体的各晶粒或亚晶粒（自然界中，绝大多数固体物质都是晶体）之间不均匀的变形而产生的晶粒或亚晶粒间的内应力；（三）第三类内应力（晶格畸变应力），即由于晶格畸变，使晶体中一部分原子偏离其平衡位置而造成的内应力，它是变形物体（被破坏物体）中最主要的内应力。
塑料内应力是指在塑料熔融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的一种内在应力。
内应力的实质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式贮存在塑料制品中，在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。
当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。
几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力，尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。
内应力的存在不仅使塑料制品在贮存和使用过程中出现翘曲变形和开裂，也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。
为此，必须找出内应力产生的原因及消除内应力的办法，最大程度地降低塑料制品内部的应力，并使残余内应力在塑料制品上尽可能均匀地分布，避免产生应力集中现象，从而改善塑料制品的力学1热学等性能。
塑料内应力产生的原因产生内应力的原因有很多，如塑料熔体在加工过程中受到较强的剪切作用，加工中存在的取向与结晶作用，熔体各部位冷却速度极难做到均匀一致，熔体塑化不均匀，制品脱模困难等，都会引发内应力的产生。
塑料内应力分析
内应力控制塑料内应力是指在塑料熔融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的一种内在应力。
内应力的实质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式贮存在塑料制品中，在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。
当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。
几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力，尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。
内应力的存在不仅使塑料制品在贮存和使用过程中出现翘曲变形和开裂，也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。
为此，必须找出内应力产生的原因及消除内应力的办法，最大程度地降低塑料制品内部的应力，并使残余内应力在塑料制品上尽可能均匀地分布，避免产生应力集中现象，从而改善塑料制品的力学1热学等性能。
塑料内应力产生的原因产生内应力的原因有很多，如塑料熔体在加工过程中受到较强的剪切作用，加工中存在的取向与结晶作用，熔体各部位冷却速度极难做到均匀一致，熔体塑化不均匀，制品脱模困难等，都会引发内应力的产生。
依引起内应力的原因不同，可将内应力分成如下几类。
(1)取向内应力取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中，大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。
取向应力产生的具体过程为：*近流道壁的熔体因冷却速度快而造成外层熔体粘度增高，从一而使熔体在型腔中心层流速远高于表层流速，导致熔体内部层与层之间受到剪切应力作用，产生沿流动方向的取向。
取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆高弹形变，所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。
用热处理的方法，可降低或消除塑料制品内的取向应力。
注塑应力
多研究表明：在高注塑应力残留的情况下，成型制件的电镀性能下降严重，会造成许多外观不良。
因此，注塑工艺所造成的内应力残留问题，是影响材料电镀性能的关键因素之一。
而内应力又是如何影响材料的电镀性能的呢？粗化刻蚀，内应力直接影响到的是成型制件的粗化刻蚀问题。
下面我们来分析一下内应力又是如何“操作”实现的。
常用电镀用塑胶材料为ABS和PC/ABS，大家都知道，材料组分中影响电镀性能的最主要的就是其中的橡胶相；而内应力对材料中橡胶相的粗化刻蚀影响则分两个方面；A.橡胶形态的变化：在高应力状态下，会使树脂中的橡胶相处于拉伸状态（非自然状态），刻蚀后就破坏了刻蚀孔洞的原有的设计结构，降低了电镀层与材料的铆合效应；正常橡胶形状拉伸态橡胶形状B.耐化学品性下降：在高应力状态下，树脂的耐化学性会下降，从而导致在刻蚀过程中，容易造成刻蚀过度的问题发生，进而使产品表面在内应力较大的部位，形成的凹坑过于致密，影响刻蚀均匀性，再进一步即导致塑件表面镀层铆合效应低；由以上分析可以看出，高注塑内应力影响了材料的粗化刻蚀状态，进而破坏了表面镀层与基材的铆合，最终的表现就是材料的电镀性能的下降。
因此可以说，高成型内应力，是材料电镀性能的杀手！温度对材料注塑残余应力的改善，主要分为注塑料温和模具温度两方面：注塑料温：在保证材料不会裂解的情况下，更高的注塑温度可以得到更好的电镀性能。
在较低的注塑温度下，材料的流动性差，在填充过程中的阻力也就会变大，分子链之间互相挤压、拉伸，导致制件冷却后分子链取向严重，因此注塑出的产品将会有较大的内应力；再有就是材料中橡胶相的变形问题，这些将最终导致产品表面的粗化刻蚀不均匀，进而导致电镀产品外观不良，以及电镀结合力差的状况产生。
而在较高的注塑温度下，材料流动性提高，充填顺畅，分子链之间的拉伸取向轻微，制件冷却时分子链基本处于自然卷曲状态，因而制件的注塑残留内应力也就较小，材料的电镀性能得到较大的提高。
塑料的内应力
塑料分子内应力与加工成型（一）理论解释：塑料内应力是指在塑料熔融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的一种内在应力。
内应力的实质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，这种不平衡构象的实质为一种可逆的高弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式贮存在塑料制品中，在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的构象转化，位能转变为动能而释放。
当大分子链间的作用力和相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑料制品就会产生应力开裂及翘曲变形等现象。
几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力，尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。
内应力的存在不仅使塑料制品在贮存和使用过程中出现翘曲变形和开裂，也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量。
为此，必须找出内应力产生的原因及消除内应力的办法，最大程度地降低塑料制品内部的应力，并使残余内应力在塑料制品上尽可能均匀地分布，避免产生应力集中现象，从而改善塑料制品的力学1 热学等性能。
塑料内应力产生的原因产生内应力的原因有很多，如塑料熔体在加工过程中受到较强的剪切作用，加工中存在的取向与结晶作用，熔体各部位冷却速度极难做到均匀一致，熔体塑化不均匀，制品脱模困难等，都会引发内应力的产生。
依引起内应力的原因不同，可将内应力分成如下几类。
（1）取向内应力取向内应力是塑料熔体在流动充模和保压补料过程中，大分子链沿流动方向排列定向构象被冻结而产生的一种内应力。
取向应力产生的具体过程为：*近流道壁的熔体因冷却速度快而造成外层熔体粘度增高，从一而使熔体在型腔中心层流速远高于表层流速，导致熔体内部层与层之间受到剪切应力作用，产生沿流动方向的取向。
取向的大分子链冻结在塑料制品内也就意味着其中存在未松弛的可逆高弹形变，所以说取向应力就是大分子链从取向构象力图过渡到无取向构象的内力。
塑料内应力
一、什么是内应力？塑料内应力是指在塑料熔融加工过程中由于受到大分子链的取向和冷却收缩等因素影响而产生的一种内在应力。
几乎所有塑料制品都会不同程度地存在内应力，尤其是塑料注射制品的内应力更为明显。
内应力的存在不仅使塑料制品在储存和使用过程中出现应力开裂和翘曲变形，也影响塑料制品的力学性能、光学性能、电学性能及外观质量等。
塑料内应力的存在会出现以下常见危害：（1）开裂：因为应力的存在，在受到外界作用后（如移印时接触到化学溶剂或者烤漆后端时高温烘烤），会诱使应力释放而在应力残留位置开裂。
开裂主要集中在浇口处或过度填充处。
（2）翘曲及变形：因为残留应力的存在，因此产品在室温时会有较长时间的内应力释放或者高温时出现短时间内残留应力释放的过程，同时产品局部存在位置强度差，产品就会在应力残留位置产生翘曲或者变形问题。
（3）产品尺寸变化：因为应力的存在，在产品放置或后处理的过程中，如果环境达到一定的温度，产品就会因应力释放而发生变化。
二、5种常见塑料测试应力开裂的方法三、分析塑料内应力产生的原因及解决对策一般射出成品定型前，存在成品内部的压力约为300kg/cm2-500kg/cm2之间，如因调整不当造成射胶压力过高，射入模内虽经过浇道、浇口、成品之间的阻力以及成品逐渐冷却，压力逐渐之降低，而存在成品内部进胶口及远端之压力不同，成品经过一段时日于热接触，内应力渐渐释放出来而造成变形或破裂。
内应力太高时，可实施退火处理解决。
1.塑料内应力的产生原因：（1）过度充填。
（2）肉厚不均，gate开设在肉薄处。
（3）密度太商而造成脱膜困难。
（4）埋入件周围应变所致，易造成龟裂及冷热差距过大而使收缩不同所致，欲使埋入件周围充填饱模，需施加较大的射压，形成有过大的残留应力。
（5）直接浇口肉薄而又浅口者极易残留应力。
（6）结晶性塑胶、冷却太快内应力不易释放出来。
2.解决及对策：（1）提高料温、模温，在各原料标准条件内设定。
（2）缩短保压时间。
注塑零件的内应力分析及控制-精
注塑制品内注塑制品内应力应力应力的分析及控制的分析及控制在注塑加工过程中，注塑制品存在着一个内在的质量问题-内应力。
内应力的来源与所使用的塑料原料种类、注塑机的类型与塑化系统的结构、模具的结构及精度、塑料制品的结构、注塑成型的工艺参数的设定及控制、生产环境及操作者的状态等有关。
其中任何一项出现问题，都将影响到制品的质量。
而且，由于制品的表面质量是内在质量的反映，所以，凡是能引起制品内在质量的因素，都能同时引起制品的表面质量及其他质量问题，如引起制品的开裂、银纹、翘曲、变形、力学强度降低，甚至失去使用价值等问题。
由于注塑过程中，除了引起制品翘曲变形的内应力可以直观感觉到外，其它质量问题不但用肉眼看不到，而且在短时间内也没有表露出来。
所以注塑加工现场的工程人员对于这个问题一般不很重视，但是却可能存在着很大的质量隐患。
所以，本文针对内应力这个内在的质量问题展开分析，并提出控制的一些方法，希望对现场控制产品质量的工程人员有所帮助和启示。
一、内应力应力的种类及产生原因的种类及产生原因注塑制品的内应力主要有以下四种：1、温度应力：是制品冷却时温度不均产生的应力。
当熔体进入温度较低的模具时，靠近模腔壁的熔体迅速地冷却而固化。
由于凝固的聚合物层导热性很差，因而在制品厚度方向上产生较大的温度梯度。
先凝固的外层熔体要阻止后凝固的内层熔体的收缩，结果在外层产生压应力（收缩应力），内层产生拉应力（取向应力）。
另方面，因制品壁厚不均匀，冷却速度不一致，从而产生冷却温度不均现象。
2、取向应力：是制品内部大分子取向产生的应力。
对于线形树脂和纤维增强的塑料，在加工中最容易产生取向应力。
其结果，沿着流动方向的分子取向程度最大，在速冷条件下，如果被拉直的分子链来不及松弛，则在该方向上产生了取向应力。
3、收缩应力：注塑过程中，塑料分子本身的平衡状态受到破坏，并产生不平衡体积时的应力。
如结晶塑料的晶区与非晶区界面因收缩不均产生的内应力。
塑料内应力产生机理
塑料内应力产生机理
塑料内应力是指塑料制品中存在的内部应力状态。
这种应力可能是在塑料的加工、成型、冷却或储存过程中产生的。
塑料内应力的产生机理主要包括以下几个方面：
1. 热应力：在塑料的加工过程中，塑料会受到加热和冷却的交替作用。
当塑料受热膨胀后，随着冷却过程中的收缩，会产生热应力。
这种应力对于大型、厚壁塑料制品尤为突出，因为冷却速度并不均匀。
2. 流动应力：塑料在塑料加工过程中常常需要经历挤压、注塑、吹塑等操作。
在这些操作中，塑料会经历剪切、压缩和拉伸等应力，导致塑料内部应力的产生。
当塑料在较短的时间内经历较大的变形时，流动应力会更加明显。
3. 化学反应：一些塑料在加工过程中由于热、光或化学物质的作用可能发生化学反应，导致塑料内部应力的产生。
这种化学反应可能导致聚合物链的交联或断裂，进而改变了塑料的分子结构和形态。
4. 凝固收缩：一些塑料在成型过程中会经历液态向固态的转变，这种转变会引起凝固收缩。
因为不同部位的冷却速度不同，所以凝固收缩在塑料内部产生了应力。
5. 储存时间：长时间储存的塑料制品也有可能出现内部应力。
这是因为塑料在储存期间可能受到温度、湿度变化等环境因素的影响，导致塑料分子链重新排列并产生内部应力。
这些机理可能单独或同时发生，在不同的加工过程和材料特性下，塑料内应力的产生机理也会有所不同。
塑料内应力的存在可能会导致
塑料制品的变形、不稳定性、开裂等问题。
因此，在塑料制品的设计和加工过程中，需要考虑和控制内部应力的产生，以保证塑料制品的质量和性能。
如何有效解决PC材料的应力问题
砌严密，晶体内部的缺点减小或消除，从而减少内应力。模
具温度越高冷却时间越长，生产效率越低。
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注塑工艺
PC材料建议模温90-135度；PC/ABS材料建议模温75-120 度；HTPC材料建议模温130-160度；高流动牌号模温取低值， 低流动牌号模温取高值。
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内应力的表现和危害
翘曲变型。因为残留应力的存在， 产品在室温时会有较长时间的内 应力释放或者高温时出现短时间 内残留应力释放的过程，同时产 品局部存在位置强度差，产品就 会在应力残留位置产生翘曲或者 变形问题。
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内应力的表现和危害
尺寸变化。因为应力的存在，产品放置或后处理的过程中，如 果环境达到一定的温度，产品就会因应力释放导致产品变形而 发生尺寸变化。
注塑工艺
3.填充
增加注射压力使取向应力和结晶应力(模克本@合金材料）
也会增加，同时封口压力也会增加，要延长冷却时间才能降
低脱模应力顺利脱模。
对于薄壁制品，增加注塑速度可以降低取向应力和结晶
应力；超高速填充，薄壁制品能在树脂的凝固时间内完成充
填，填充时间缩小到最低，有利于改善浇口部位由于残留应
力导致翘曲。对于厚壁和阻燃级制品，降低注塑速度有利于
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内应力的表现和危害
双折射。造成光学制品成像模糊、重影、耐化学性差。
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内应力产生的机理
内应力是指在塑料熔融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产生的一种内在应力。
内应力的本质为大分子链在熔融加工过程中形成的不平衡 构象，这种不平衡构象在冷却固化时不能立刻恢复到与环境条 件相适应的平衡构象，这种不均衡构象的实质为一种可逆的高 弹形变，而冻结的高弹形变平时以位能形式储存在塑料制品中， 在适宜的条件下，这种被迫的不稳定的构象将向自由的稳定的 构象转化，位能改变为动能而释放。当大分子链间的作用力和 相互缠结力承受不住这种动能时，内应力平衡即遭到破坏，塑
塑胶产品内应力研究与消除方法之欧阳道创编
塑胶产品内应力研究与消除方法一1.注塑制品一个普遍存在的缺点是有内应力。
内应力的存在不仅是制件在储存和使用中出现翘曲变形和开裂的重要原因，也是影响制件光学性能、电学性能、物理力学性能和表观质量的重要因素。
因此找出各种成型因素对注塑制品内应力影响的规律性，以便采取有效措施减少制件的内应力，并使其在制件断面上尽可能均匀地分布，这对提高注塑制品的质量具有重要意义。
特别是在制件使用条件下要承受热、有机溶剂和其他能加速制件开裂的腐蚀介质时，减少制件的内应力对保证其正常工作具有更加重要的意义。
此外，掌握注塑制品内应力的消除方法和测试方法也很有必要2 内应力的种类高分子材料在成型过程中形成的不平衡构象，在成型之后不能立即恢复到与环境条件相适应的平衡构象，是注塑制品存在内应力的主要原因。
另外，外力使制件产生强迫高弹形变也会在其中形成内应力。
根据起因不同，通常认为热塑性塑料注塑制件中主要存在着四种不同形式的内应力。
对注塑制件力学性能影响最大的是取向应力和体积温度应力。
2.1取向应力高分子取向使制件内存在着未松弛的高弹形变，主要集中在表层和浇口的附近，使这些地方存在着较大的取向应力，用退火的方法可以消除制件的取向应力。
试验表明，提高加工温度和模具温度、降低注射压力和注射速度、缩短注射时间和保压时间都能在不同程度上使制件的取向应力减小。
2.2体积温度应力体积温度应力是制件冷却时不均匀收缩引起的。
因内外收缩不均而产生的体积温度应力主要靠减少制件内外层冷却降温速率的差别来降低。
这可以通过提高模具温度、降低加工温度来达到。
加工结晶塑料制件时，常常因各部分结晶结构和结晶度不等而出现结晶应力。
模具温度是影响结晶过程的最主要的工艺因素，降低模具温度可以降低结晶应力。
带金属嵌件的塑件成型时，嵌件周围的料层由于两种材料线膨胀系数不等而出现收缩应力，可通过预热嵌件降低应力。
这两种内应力主要是由于收缩不均而产生的，也属于体积温度应力。
2.3与制件体积不平衡有关的应力高分子在模腔内凝固时，甚至在极其缓慢的条件下要使制件在脱模后立即达到其平衡体积，在实际上是不可能的。
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影响塑料制品内应力的因素分析
作者：蔡涛
来源：《中国新技术新产品》2016年第04期
摘要：本文主要讲了塑料制品内应力生成的原理，并且介绍了对它产生影响的高聚物的结构和其成型条件，并提出了如何将工业技术优化来对塑料品的内应力大幅度降低。
关键词：注塑；制品；内应力；因素；原理
中图分类号：TQ320 文献标识码：A
当今时代下社会主义市场经济不断发展，各个行业都对于塑料制品进行着大肆应用，比如说电器、汽车，又或者是食品行业，但是因为很多的注射类塑料品都不同程度的有着一些残余内应力，导致了注射类塑料品在使用和保存的时候产生了异变，比如说收缩变形、断裂扭曲等等，这极大的缩短了塑料制品使用寿命。
故塑料制品的内应力成了大家想去了解和解决的新话题，我这里主要归纳总结这部分一些研究成果。
注射类塑料制品中的残余内应力分为三类：非均匀收缩应力、分子取向冻结应力、构型体积应变应力。
注射制品中内应力大小受到两方面影响：高聚物分子的结构和加工注射成型的工艺水平。
其中第一类和第三类的消除方式用热处理的退火方式，这个比较容易，第二类的消除方式则是提高注射工艺水平，因为这是注射过程中形成的，原理是减少高分子取向，降低脆性从而降低内应力，最终得到塑料制品的稳定性和长久性。
1 内应力生成的原理
1.1 影响制品内应力的高聚物分子结构
分子结构对注塑件内应力的大小与分布有影响。
会影响塑料的残余应力有分子链的硬度、相互关系，取代基在分子链上的大小、极端性。
在高弹形变的外力受力过程中，由于分子链刚性大，流动性差、溶度高和高聚物分子活性差，会导致高聚物的熵减少，改变之后具有不稳定性，所以会随着外力减小直到消失恢复原状，变成分子活性较差不能快速复原的带有残余内应力的制品。
增加分子之间的作用关系可以让分子结合的更好并增强分子链刚性，分子链中有羰基、酯基、以及苯撑基、腈基更容易结合。
表1展现了高聚物分子链刚性品的内应力状况。
1.2 非均匀收缩应力
非均匀收缩应力产生是高温熔体进入低于熔体温度的型腔，与其接触的表面降温迅速，内部降温缓慢，芯收缩率就低，内外收缩程度的不同最后从而产生了不同温度层次，所以表面受
拉应力，外部受压应力。
不过在现实生活中，开始阶段一般内部芯温度高于外部不容易产生非均匀收缩，但是随着温度不断的改变，内部就会紧缩，外部表层就会阻碍内部收缩，从而达到表层压力，内部受拉的相反状态。
这个是因为塑料制品的内外不均匀的收缩率造成的，解决方法比较常见，就是简单的退火方法就好。
1.3 分子取向冻结应力
造成熔体层与层之间速度梯度的存在有两种原因：一是由于高聚物熔体黏度强，流速程度变化不同会使熔体与其壁内出现曳力，产生特定方向。
二是流道内壁的温度会对外部黏度产生反作用，高聚物在外部和中心的流速不对称，这会使层之间产生不同的梯度。
这会让熔体内部层之间受到剪切应力的作用，一般由厚度大小决定位置，这算是一种强制改变分子方向和弹力的外力。
熔体的降温冷却会让一部分变形，另一部分则是成为残余变形取向固定下来成为应力。
冻结应力则是是制品变形的原因，收缩能力的制约就好比拉力作用的体现，制品的降温冷却是从外到内的，厚度不同，变形不均，表面的收缩限制就是好比内部受到压力外部受到拉力，最终变型不均衡。
1.4 构型应力
构型能力，在高聚物温度低于玻璃化转变点，熵和体积于热力学条件下不具有平衡状态时的状况下产生的应力处于一般地位。
2 不同成型条件对注塑件内应力的影响
2.1 料温的影响
对注塑品而言，料温对其质量影响巨大，一般来说，料筒最后位置的最高温度，不能低过Tf，也要大于Tm。
不过，一定不能超过Td（高聚物进行分解时所需的温度）。
温度较高时，物料开始进行塑化。
此时，熔体的粘度降低，流动程度加强，整个型腔都填充上了物料。
在熔体通过型腔时，基本上不会出现较大的分子取向力。
就结晶高聚物而言，如果温度比较大，则制品不同位置出现相同的结晶情况，如此一来，能够规避因为结晶不一致而出现内应力。
如果温度不高，则高聚物的粘度就会下降，流动程度不高，进行充模时会出现大量的分子取向，采取冷却处理后，还会出现较高的残余应力。
不过，如果物料的温度太高的话，因为无法进行全面的冷却处理，脱模难度比较大，将会出现内应力。
料温的制定需要对制品与模具有清晰认识和了解。
薄壁制品的成型不应使用较高温度提高流厚壁制品的成型需要选择低料温，这是由于需要冷却的时间周期长决定的。
注塑机的喷嘴温度对成型分子会产生影响，温度过高则流涎，温度过低则内应力产生。
2.2 成型压力的影响
注塑制品内应力大小的成型压力影响原因有三个：注射压力，保压压力和塑化压力，其中塑化影响最小。
注射压力是推动熔体进入型腔形成制品的主要推动力，它的大小对其影响颇深，尤其是熔体流动和分子取向，压力高剪切力大应力机会大成正比，压力低填充不足也会产生问题。
消除高压力制品的内应力一般使用退火处理。
因为制品的最终成型所包含的残余应力是由浇口中的压力大小决定的，所以保压压力和注射压力的分子取向不同，保压压力更大。
保压压力制品在压力高和低，长和短是有明显的缺陷。
高和长的时候内应力容易增加，分子有强迫取向，低和短时容易出现凹陷和气泡，性能差。
所以一般压力稍微高一点时间长一点的话，注塑制品质量会更好一点。
但是最重要的一点就是保压时间和压力是因材料不同而不同的，厚件物品一般采用较长时间和较高压力来完成制品，其他的要依照形状或者是塑料性质等具体分析具体把握。
2.3 模温的影响
若模的温度不高，熔体填充模具过程中，在短时间内进行冷却，对聚合物而言，将出现较强的取向作用力，制作出来的产品存在较高的内应力；或模具受热不均匀，物料填充完毕后，无法进行均匀的冷却处理，从而造成不同部位收缩不均，从而出现内应力。
尤其是厚壁注塑品，熔体进入模具的时间较长，进行冷却时用时较多，或者是温度太低，都会造成内容出现真空泡，或者出现内部收缩；同时，由于出现内应力，对厚壁制品进行冷却时，通常用较高的模温进行。
若模具的温度较大时，能够促进聚集物分子进行链式反应。
模具的温度对结晶高聚物的结晶具有巨大影响。
一般来说，其结晶包括两个环节，一是主期结晶环节，二是次级结晶环节。
在主期结晶的基础上，对部分剩余的非晶体以及未完全进行结晶的部分进一步结晶处理，从而让晶粒紧密结合在一起，进一步填补或消除晶内缺陷，让结晶变得更加完美，这个过程叫做次级结晶。
而模具的温度对其能够产生巨大影响。
如果模具温度较高，能够促进次级结晶，有对大分子松弛也有帮助，从而有利于熔体的分解，从而进一步进行再次结晶，且不会出现较大的残余应力。
不过，如果模具的温度过大，则冷却用时较长，注射时间也会更多，大大降低了生产效率。
2.4 嵌件预热
进行注塑成型时，因为需要考虑装配和强度方面的影响，一般而言，需把金属镶嵌于制品内。
不过，必须进行前期预热方可进行嵌入，特别是体积相对庞大的嵌入物件，必须进行预热处理，从而在进行冷却处理时，让金属与塑料拥有相对接近的收缩值，减少了因为金属和塑料热膨胀系数不一样的影响，进而降低由此引起的收缩应力。
预热时，温度不能过高，以确保金属嵌件的镀层不受毁损为基准，通常在100℃～130℃。
不过，如果是铝合金材料，或者是铜质的嵌入材料，则预热温度要高些，达到150℃。
参考文献
[1]吴利英.热塑性塑料注塑制品内应力分析[J].塑料科技，2001（01）：28-33.。