注塑之內应力和产品的关系

注塑之內应力和产品的关系

内应力产生

在注塑制品中，各局部应力状态是不同的，制品变形程度将决定于应力分布。如果制品在冷却时，存在温度梯度，则这类应力会发展，所以这类力称为“成型应力”。

注塑制品的内应力包括两种：一种是注塑制品成型应力，另一种是温度应力。当熔体进入温度较低的模具时，靠进模腔壁的熔体迅速地冷却而固化，于是分子链段被“冻结”。

由于凝固的聚合物层，导热性很差，在制品厚度方向上将产生较大的温度梯度，而制品中心部却凝固得相当缓慢，以致于当浇口封闭时，熔体单元还未凝固，如果注塑机又停止对冷却收缩进行补料时，由于制品内部收缩作用与硬塑层作用方向是相反的，则中心部会处于静态拉伸而表层则处于静态压缩。

在熔体充模流动时，除了有体积收缩效应引起的应力外，还有因流道，浇口出口的膨胀效应而引起的应力；前一种效应引起的应力与熔体流动方向有关，后者由于出口膨胀效应将引起垂直于流动方向的应力作用。

对于半结晶型聚合物还要注意另外一种效应，即当超过玻璃化温度时，结晶单元之间所保留的一些非结晶相的分子链段将开始活动，但却被结晶相所限位，阻止拉伸链的返回，于是形成内应力。对结晶型聚合物，还有一种形变-诱导应力；当给结晶型高聚物熔体施加的应力超过弹性形变极限时，晶格将沿滑动面流动，产生塑性形变的位移，而取代了一部分弹性变形。

在不变的应力松弛条件下，应力逐渐下降到不等于零的某一最低值，这个保留值就是“形变-诱导”。对于这种情况的解释还可设想结晶型聚合物有一种结晶模型，结晶过程中形成堆积式位移，使晶格在滑动面上进一步堆积发生困难，于是产生了反应力，其大小等于保持晶格位移结构所需的应力，而且这种晶格位移结构是在没有应力的非平衡状态下形成的。这就是对“形变-诱导内应力”位移机理的解释，但它不适用非结晶聚合物。

内应力与制品质量的关系

注塑之內应力和产品的关系

制品中内应力的存在会严重影响制品的力学性质和使用性能；由于制品内应力的存在和分布不均，制品在使用过程中发生裂纹，在玻璃化温度以下使用使用时，常发生不规则的变形或翘曲，还会引起制品表面“泛白”、浑浊、光学性能变坏。

内应力降低制品对光、热以及腐蚀介质的抵抗能力，在环境作用下，发生应力开裂或出现“龟裂”，因此，减小或均化制品的内应力具有重要意义。但内应力也有可利用的一面，例如可以利用取向内应力产生各向异性的力学特点，使在受力方向上产生较高的强度，在应用中有选择地使用制品，例如生产拉伸薄膜和编织带等。但对注塑制品希望内应力小而均匀分布。

降低浇口处温度，增加缓冷时间，有利于改善制品中应力不均的状况，使机械性能均一。对结晶型聚合物，拉伸强度都表现出各向异性的特点。

熔体温度的提高，不论对结晶型还是非结晶型聚合物都会导致拉伸强度的降低，但二者机理却不一样：前者是由于结晶度降低而影响的；后者是通过取向作用而影响。