플라스틱 성형품은 다른 재료에 비교하여, 내부의 조직이 불균일해지기 쉽고, 그 때문에 강도 분포에 상당한 편차가 있어, 방향에 따라 강도가 변한다는 이방성도 있다. 그러므로 미리 사용 조건을 잘 생각하고 성형품의 설계를 할 필요가 있다. 성형품에 응력이 가해지는 곳은 어떤 부분일까?

 

플라스틱은 성형된 시점에서, 이미 성형된 시점에서, 이미 성형시의 잔류응력이 존재하고 있다. 어닐링에 의해서, 그것을 꽤 제외하도록 배려할 때도 있지만, 일반적으로는 이루어지고 있지 않다.

 

이러한 내부응력이 남아 있는 상태에서 더욱 사용에 수반되는 외부 응력이 가해지게 되므로 이렇게 2중 스트레스를 위해서 성형품에 따라서는 쉽게 파괴될 때가 있다.

 

내부응력이 남아 있는 부분이 어떤 곳이냐라고 물으면 폴리머의 흐름이 달라지는 부분을 들 수 있다. 성형품의 코너라든가 마감부, 더욱 두께가 급증하거나 급감하는 곳에서는 폴리머를 급하게 구부릴 수 없기 때문에 분자의 흐름·배열·형상 등에 안정성이 결여되어 왜곡을 남긴 채 냉각 고화하여, 게이트 주변을 포함해서 내부응력이 강하게 남고 만다.

 

이어서 폴리머가 형내에서 냉각될 때에 생기는 두께 방향의 온도분포가, 중심과 표층 사이에 어떤 상태로 되어 있느냐에 따라 내부 왜곡이 생긴다.성형품의 두께가 얇을수록 또한 가늘수록 그 부분은 표면과 내부의 온도 편차가 크기 때문에 열왜곡 및 배향 왜곡을 남기게 된다. 이 부분을 확대해 보면 표면은 층상의 치밀한 부분을 형성하고 있지만, 내부는 흐름이 흐트러진 다소 거친 상태로 되어 있다. 이 현상은 게이트로부터 멀어질수록 뚜렷해진다. 그리고 이러한 경우, 두꺼운 두께에서부터 얇게 바뀐 곳에서 잔류 왜곡이 특히 크게 파괴되기 쉽다.

 

이상과 같은 내부응력이 남기 쉬운 곳은 제품설계 때, 코너 R을 크게 잡거나 두께의 급변을 피하여 유선형으로 하거나, 전체의 두께를 될 수 있는 한 균일화하는 등을 고려한다. 또한 성형조건에서는 수지온도, 금형온도를 높이거나 사출속도를 증가함으로써 잔류 왜곡을 적게 한다.

 

이어서 플라스틱 성형품이 완성, 실용으로 공급될 때, 가해지는 외부응력은 어디에 집중하려고 한다면, 공교롭게도 지금 말한 내부응력이 크게 남아 있는 곳이 크다. 특히 모서리 부분이나 보스부, 두께 급변부 등에, 조립시에나 사용시에 스트레스가 가해진다. 따라서 여기서도 될 수 있는 한 내부응력을 분산시키도록 할 필요가 있다.

 

두께를 T, 코너 R을 R로 한 경우, R/T가 약 0.3 이하가 되면 현저하게 각부에 응력이 집중한다는 문헌값이 있다.

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