Article
  • Failure Mechanism and Long-Term Hydrostatic Behavior of Linear Low Density Polyethylene Tubing
  • Weon JI, Chung YK, Shin SM, Choi KY
  • 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 파손 메커니즘과 장기 정수압 거동
  • 원종일, 정유경, 신세문, 최길영
Abstract
The failure mechanism and failure morphology of linear low density polyethylene (LLDPE) tubing under hydrostatic pressure were investigated. Microscopic observations using video microscope and scanning electron microscope indicate that the failure mode is a brittle fracture including cracks propagated from inner wall to outer wall. In addition, oxidation induction time and Fourier transform infrared spectroscopy results show the presence of exothermic peak and the increase in carbonyl index on the surface of fractured LLDPE tubing, due to thermal-degradation. An accelerated life test methodology and testing system for LLDPE tubing are developed using the relationship between stresses and life characteristics by means of thermal acceleration. Statistical approaches using the Arrhenius model and Weibull distribution are implemented to estimate the long-term life time of LLDPE tubing under hydrostatic pressure. Consequently, the long-term life time of LLDPE tubing at the operating temperature of 25 ℃ could be predicted and also be analyzed.

정수압 상태의 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 파손 메커니즘과 파손 모폴로지를 연구하였다. 비디오현미경과 주사전자현미경을 이용한 관찰 결과, 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 파손모드는 내면에서 외면으로 진전되는 크랙을 수반하는 취성파괴임을 확인하였다. 또한 산화유발시간과 적외선분광분석을 통하여, 파손된 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 단면상에 열화에 의한 발열 피크와 카르보닐 피크의 증가를 관찰하였다. 열 가속에 의한 응력과 수명특성 사이의 관계를 고려한 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 가속수명시험법 및 시험장치를 개발하였다. 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 장기 정수압 상태의 수명을 예측하기 위해 아레니우스 모델과 와이블 분포를 적용한 통계학적 기법을 도입하였다. 그 결과, 사용온도 25 ℃에서의 선형저밀도 폴리에틸렌 튜빙의 장기수명을 평가/분석하였다.

Keywords: failure mechanism; linear low density polyethylene; degradation; oxidation induction time; accelerated life-time

References
  • 1. Krishnaswamy RK, Polym. Eng. Sci., 47(4), 516 (2007)
  •  
  • 2. Stewart R, Plast. Eng., 61, 14 (2005)
  •  
  • 3. Hamouda HBH, Simaos-betbeder M, Grillon F, Blouet P, Billon N, Piques R, Polymer, 42(12), 5425 (2001)
  •  
  • 4. Chudnovsky A, Sulkhin Y, Int. J. Fract., 97, 83 (1999)
  •  
  • 5. The Plastic Pipe Institute, Nature of hydrostatic stress rupture curves, Technical note TN-7/2000, p. 11.
  •  
  • 6. Hubert L, David L, Seguela R, Vigier G, Corfias-Zuccalli C, Germain Y, J. Appl. Polym. Sci., 84(12), 2308 (2002)
  •  
  • 7. Zhou Y, Lu X, Zhou Z, Brown N, Polym. Eng. Sci., 36(16), 2101 (1996)
  •  
  • 8. Trankner T, Hedenqvist M, Gedde UW, Polym. Eng. Sci., 36(16), 2069 (1996)
  •  
  • 9. Choi BH, Zhou Z, Chudnovsky A, Stivala SS, Sehanobish K, Bosnyak CP, Int. J. Solid Struct., 42, 681 (2005)
  •  
  • 10. Balika W, Pinter G, Lang RW, J. Appl. Polym. Sci., 103(3), 1745 (2007)
  •  
  • 11. Ting SKM, Williams JG, Ivankovic A, Polym. Eng. Sci., 46(6), 792 (2006)
  •  
  • 12. Trankner T, Hedenqvist M, Gedde UW, Polym. Eng. Sci., 36(16), 2069 (1996)
  •  
  • 13. Kong MB, Park IG, J. Korean Inst. Indus. Eng, 29, 145 (2003)
  •  
  • 14. Ahang LF, Xie M, Tang LC, Qual. Reliab. Engng. Int., 22, 905 (2006)
  •  
  • 15. Devarajan K, Ebrahimi N, Naval Res Logist., 45, 629 (1998)
  •  
  • 16. Ahan W, Elsayed EA, Qual. Reliab. Engng. Int., 21, 705 (2005)
  •  
  • 17. Gouno E, Qual. Reliab. Engng. Int., 17, 11 (2001)
  •  
  • 18. Jung KS, Cha JB, Kim GSKorea Inst. Pla. Eng. 104 (2001)
  •  
  • 19. Seo SKReliability Analysis Using MINITAB, Eretec, Korea (2002)
  •  
  • 20. Trankner T, Hedenqvist M, Gedde UW, Polym. Eng. Sci., 34(21), 1581 (1994)
  •  
  • 21. Hassine J, Hassine M, Ifwarson M, Gedde UW, Polym. Degrad. Stabil., 84, 261 (2004)
  •  
  • 22. Scheirs JCompositional Failure Analysis of Polymers, Wiley, Chichester (2000)
  •  
  • 23. Salvalaggio M, Bagation R, Fornaroli M, Fanutti S, Palmery S, Battiste E, Polym. Degrad. Stabil., 91, 2775 (2006)
  •  
  • 24. Lee WD, J. Stat. Theo. Meth., 7, 263 (1996)
  •  
  • 25. Skinner KR, Keats JB, Zimmer WJ, Qual. Reliab. Engng. Int., 17, 249 (2001)
  •  
  • 26. Kim DG, Park SY, Park CR, Polym.(Korea), 24(1), 58 (2000)
  •  
  • Polymer(Korea) 폴리머
  • Frequency : Bimonthly(odd)
    ISSN 0379-153X(Print)
    ISSN 2234-8077(Online)
    Abbr. Polym. Korea
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This Article

  • 2008; 32(5): 440-445

    Published online Sep 25, 2008

  • Received on Apr 18, 2008
  • Accepted on Jul 29, 2008