一、 塑膠殘留應力介紹
　　當一塑膠成品在應用上發生破裂或破壞時，就材料力學的觀點，即表示該塑膠件在破壞區域上，其所承受之應力數值總合超過了材料本身之物性強度數值。因此要解決成品在使用上的破壞或破裂問題，就必須要從如何增加材料物性強度或從如何減少成品應力值來著手。塑膠製品承受的應力作用通常可依應力來源區分為外部應力及內部應力兩種，外部應力是成品在使用時所遭受之外力作用，此部分將視產品應用場合而定，通常是無法控制其程度，一般產品設計者會依照常態之外部應力值，乘上一安全係數值來設計產品之強度。而內部應力通常是成品在加工成型過程中所產生而留存在成品內部。所以要有效解決塑膠成品之破壞問題，唯有降低應力作用或提高材料強度兩種方法。
　　然而對於塑膠成型加工業者而言，如何使用較適當之加工條件，來防止材料強度降低及避免在加工時產生過大殘留內部應力則是最重要之議題。所以就產品設計者或塑膠成型加工者而言，通常需要瞭解塑膠件發生破壞之成因與產生破壞之位置與破壞之型態，才能有效分析解決成型及設計上的問題點。
塑膠材料由於具有高黏特性，所以一般在成型加工時都需要利用高溫、高壓、高剪切等加工條件，來有效降低塑膠熔膠黏度至容易成型加工之範圍，另外由於塑膠具低的熱傳導係數，是熱的不良導體，所以在高溫成型後需要長時間方能達到均勻溫度之冷卻。然而現代塑膠射出成型加工，一般為求高效益快速生產，所以對於射出成型週期都盡量縮短，而所對應之射出成型條件就需要要求射速快、冷卻時間短，而對於塑膠成品而言過大之速度差或不均勻冷卻，往往會造成成品內部形成應力。
　　所謂塑膠殘留應力就是指塑膠成品在經過製造或成形過程後，在無外力作用下或無溫度梯度存在時，物體內部仍維持承受應力之狀況。通常塑膠件常見之內部應力可分為兩種，一種是剪切流動造成之流動應力，另一種是冷卻收縮所造成之熱應力。塑膠材料在成型過程中會因為高剪切作用造成分子鏈結構的高度定向現象，此種是屬於熔膠剪切流動所形成之應力，另外則是因不均勻之冷卻造成成品內分子鏈的不均勻收縮，當成品溫度快速冷卻到塑膠的Tg以下時，冷卻收縮造成分子鏈間應力無法完全釋放，此種是屬於冷卻所形成之應力。
　　另外結晶性材料之不平衡結晶作用或是模穴壓力對不同位置分子鏈之不同影響都會形成殘留應力。所以，所謂殘留應力就是指在塑膠成型過程中，造成分子結構不是處在最低能量之最穩定狀態，分子鏈受到流動定向影響或是受到週圍分子鏈之拘束，而呈現不穩定之高能態，所以一旦有外界能量給於此受應力作用之分子鏈，則此分子將極易釋放出應力而達到其最穩定之組態。在一般塑膠射出成型加工過程中，由成品厚度方向來觀察，可以發現成品可依分子鏈之微觀結構差異，來區分不同之區域，如【圖一】所示。
　　其中A層示固化層，B層是流動高剪切層，C層是熔膠流動層，A層為塑膠充填時緊貼兩側模壁，瞬間冷卻固化的高分子鏈定向層，此部分會因為射出成型之噴流效應，而使分子鏈排向方向與流動方向相反，而B層是塑膠充填時緊靠A層固化層的高剪切區域所形成的分子鏈定向層，由於與A層具有最大之速度差，所以會形成最大之剪切流動應力效果，塑膠充填結束時本區定向層尚未完全凝固，而外層之A層固化定向層有絕熱效果，使B層熱散失不至過快，另外由於高剪切作用會產生剪切加熱作用，所以本區也是溫度最高之區域。而C層因熔膠高溫及冷卻時間足夠，分子鏈有足夠時間鬆弛定向，故無高分子鏈定向行為，高分子鏈彼此之間較無剪切作用現象，若產品厚度有變化，則主要會影響C層厚度，若是薄件成品則C層的厚度將會變小。【圖二】是沿厚度方向分子定向效果之分佈情況。
　　除了在成品厚度方向上下表面有一薄層固化層外，大部分區域是屬於熔膠流動層，而這區域主要之內部應力形成是由於不均勻冷卻造成，塑膠件厚度方向之冷卻是由與模壁接觸之成品表面開始向成品內部延伸，所以中心層是最慢冷卻之位置。