内部残留応力

内部残留応力（residual stress） とは、成形品が 外部荷重を受けていない状態でも、材料内部に残っている応力 のことです。

射出成形品では「冷却不均一」「樹脂流動」「分子配向」などによって発生し、成形後に樹脂内部に残ります。
言い換えると、先ほどの「内部応力」とほぼ同義ですが、特に 成形後に残留している状態に注目した用語 です。

内部残留応力の発生原因

1. 冷却の不均一

   • 厚肉部と薄肉部で収縮差 → 内部応力

2. 射出圧力・速度の偏り

   • 樹脂の充填圧力や速度が均一でない場合、局所応力が残る

3. 樹脂分子の配向

   • 半結晶性樹脂で流動中に分子が配向 → 冷却後も応力として残留

4. ゲート位置・ランナー設計

   • 樹脂の流れや保圧タイミングの差が応力集中を生む

内部残留応力の影響

• そり・変形

  • 金型から離した直後や後加工で変形が発生

• 寸法精度の低下

  • 精密部品で公差外れになる

• 割れ・クラック

  • 環境応力割れ（ESC）や衝撃割れの原因

• 塗装・接着不良

  • 表面処理や接着の密着不良に影響

内部残留応力の低減方法

1. 冷却の均一化

   • 金型冷却ラインの最適化、温度差の縮小

2. 射出条件の最適化

   • 射出速度・圧力・保圧の適正化

3. 製品設計改善

   • 肉厚均一化、リブ・段差の工夫

4. アニーリング（応力除去熱処理）

   • 成形後に加熱して内部応力を緩和

まとめ

• 内部残留応力 = 成形後の樹脂内部に残る応力

• 発生原因：冷却差、圧力差、分子配向、ゲート設計

• 影響：そり、寸法変化、割れ、接着・塗装不良

• 対策：冷却・射出条件・製品設計・アニーリング