Investigation on the Residual Stress Relaxation according to Annealing Condition for Transparent Injection Molded Part

Residual stress is developed in the injection molded articles during the molding process due to temperature variation and shear stress. The residual stress causes the deformation and warpage in the injection molded parts shortly within several days or after several years. Therefore, the injection molding conditions should be optimized to reduce the residual stress. And residual stress in the part should be also relaxed after molding process to maintain its shape. According to the annealing conditions, such as relative humidity, temperature and time, this study investigates the relaxation of residual stress generated in the transparent injection molded specimens. Through the experimental results, it was realized that the residual stress was relaxed at a relative humidity higher than 50%. Utilizing photoelasticity equipment, it was found that the residual stress was rapidly relaxed near glass transition temperature. Additionally, we recognized that the specimen shrunk along the flow direction but expanded to the perpendicular direction of the flow during the annealing processes, which resulted in the warpage of the specimen.

투명한 사출성형품에서 어닐링 조건에 따른 잔류응력 이완에 관한 연구

사출성형품은 성형 중 온도변화와 전단응력에 의해 잔류응력이 형성된다. 이 잔류응력으로 인해 짧게는 하루 이내에 길게는 수 년 이상 시간이 흐른 뒤 변형과 뒤틀림 등이 발생될 수 있다. 따라서 잔류응력 최소화를 위한 사출성형조건 및 사출성형품의 열처리가 요구된다. 본 논문에서는 투명한 사출성형품을 어닐링 조건 즉, 상대습도와 온도, 그리고 어닐링 시간을 변화시켜가며 각 어닐링 조건이 잔류응력 해소에 미치는 영향을 조사하였다. 상대습도가 작을 경우 잔류응력의 해소가 매우 적었으나 상대습도 50% 이상에서는 그 영향이 크게 작용하였다. 또한 유리전이온도 부근에서 어닐링 시 매우 빠른 잔류응력 해소를 보였으며 이는 광탄성 장치를 통하여 관찰할 수 있었다. 상대 습도보다는 어닐링 온도가 잔류응력 해소에 더 큰 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있다. 시편에서 잔류응력이 해소되면서 시편에서 수지의 흐름방향으로는 수축이, 흐름의 직각방향으로는 팽창이 발생하여 변형이 일어나는 것이 관찰되었다. 어닐링 시 제품의 변형을 최소화 하기 위해서는 지그나 고정구로 시편을 구속한 환경에서 어닐링이 필요할 것으로 판단되었다.