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본 연구에서는 파이프용 폴리에틸렌 수지의 장기 내구물성(long-term property)을 예측하기 위한 시간을 단축하기 위하여 짧은 시간내에 응력-파괴 및 저속 균열성장의 결과를 얻기 위한 방법의 조합에 관하여 연구하였다. 그리고 구조를 달리한 여러 종류의 파이프용 PE 소재를 대상으로 응력-파괴 및 균열성장 특성을 정적하중 그리고 피로하중 하에서 비교분석하여 장기 내구특성을 연구하였다. 응력-파괴 실험을 통해 장시간 후 파괴응력은 uni-modal 보다 bi-modal의 분자량 분포를 갖는 재료가 높은 것을 확인할 수 있었다. 이것은 높은 응력에서의 재료의 파괴현상은 ...

본 연구에서는 파이프용 폴리에틸렌 수지의 장기 내구물성(long-term property)을 예측하기 위한 시간을 단축하기 위하여 짧은 시간내에 응력-파괴 및 저속 균열성장의 결과를 얻기 위한 방법의 조합에 관하여 연구하였다. 그리고 구조를 달리한 여러 종류의 파이프용 PE 소재를 대상으로 응력-파괴 및 균열성장 특성을 정적하중 그리고 피로하중 하에서 비교분석하여 장기 내구특성을 연구하였다. 응력-파괴 실험을 통해 장시간 후 파괴응력은 uni-modal 보다 bi-modal의 분자량 분포를 갖는 재료가 높은 것을 확인할 수 있었다. 이것은 높은 응력에서의 재료의 파괴현상은 결정화도(crystallinity)가 큰 영향을 미치나, 응력이 낮아질수록 결정화도(crystallinity)와 함께 결합분자(tie chain)의 영향이 크게 작용하는 것을 알 수 있었다. 저속 균열성장을 가속화시키기 위하여 피로하중을 사용할 수 있다는 것을 확인하였고, 피로하중하에서의 저속 균열성장 실험을 통하여 현재 개발중인 실험적 재료들의 저속 균열성장 저항성을 짧은 시간내에 비교평가 할 수 있었다. 그리고, 높은 온도에서는 저속 균열성장이 잘 일어나지 않는 MDPE 재료의 취성파괴(brittle fracture mode) 및 분자량 분포에 따른 저속 균열성장 속도에 미치는 영향도 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 파이프용 폴리에틸렌 재료가 장시간 후 높은 파괴 응력을 가지려면 결정화도가 높고 결정을 이어주는 결합분자의 수가 많아야 한다는 것을 알 수 있었고, 짧은 시간동안의 실험으로 장시간 후 재료의 물성을 비교 평가할 수 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The Stress-rupture and the slow crack behavior of number of polyethylene pipe grade resins were investigated to elucidate the long-term behavior of these resins. In particular, the short term test methods combining both the stress-rupture and slow crack growth was utilized to predict the long-term p...

The Stress-rupture and the slow crack behavior of number of polyethylene pipe grade resins were investigated to elucidate the long-term behavior of these resins. In particular, the short term test methods combining both the stress-rupture and slow crack growth was utilized to predict the long-term performance between resin of different molecular weight distributions, including mono- and bi-modal distributions. It is shown that although the initial rupture-strength values of bi-modal PE resins were lower compare to uni-modal PE resins, the extrapolated long-term strength at 50years were higher. It is speculated that the long-term performances were affected by the crystallinity at the high stress level, and the tie chain effect are more predominant in lower stress levels. The method of accelerating the test was also investigated and for this the slow crack growth studies using static loading and low cycle fatigue loading were performed . The results showed that the fatigue loading largely decreased the failure time and thus shortening the test time. To check the viability of the fatigue loading method, the fracture surfaces from both static and fatigue loaded samples were observed. The fracture surfaces indicated the same slow crack growth mechanism of fibril formation and thus confirm the equivalence with regard to slow crack growth test method. The slow crack growth studies indicated that the rate of slow crack growth was affected by the crystallinity and molecular weight distributions, as well as tie molecular chains. To achieve good long-term performance, the material should have high crystallinity and many tie chains and the bi-modal distributions are better in this respect as expected.

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