ASTMD624标准(橡胶和热塑性弹性体抗撕裂强度)讲解

CPSC
D624-ENGL 2000 ■0759510 0694473 636■

D 624-00ε1

D624，该编号后面所列数字表明最初施行该标准的年份
圆括号内的数字表明最后一次重新批准的年份。上标号（ε1）


1 Non-图1中关于模型C的表格于2001年3月份经过编辑性修改。
适用范围
本实验方法阐述了测试常规硫化橡胶和热塑性弹性体的一种叫做撕裂强度

S1单元所列的值应视为标准的一部分。圆括号内所列出的值仅供参考。
本标准并非可以解决所有与其使用相关的安全隐患。本标准的使用者有责任
参考资料
标准：
硫化橡胶、热塑性橡胶和热塑性弹性体的标准试验方法-拉伸试验法

橡胶操作规程-标准试验温度

橡胶操作规程-混合标准橡胶和制备标准硫化橡胶薄片用的材料、设备和
2
橡胶操作规程-用橡胶制品制备试验用橡胶试片

橡胶操作规程-橡胶尺寸的测量

测定橡胶和炭黑工业中标准试验方法精确度的标准实施规范

标准
硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定（裤形，直角形和新月形试片）
术语
橡胶的撕裂是指橡胶某一点在高应力集中的作用下产生和扩大的机械撕裂
它导致橡胶的断裂、缺陷或者局部变形。下列定义阐述了本标准中涉及的

本标准相关术语的释义
类撕裂强度-根据试片厚度的不同，通过撕扯使A类试片（缺口新月形试

类撕裂强度-根据试片厚度的不同，通过撕扯使B类试片（缺口突出末端

类撕裂强度-根据试片厚度的不同，使C类试片（直角形试片）产生断裂

T类撕裂强度或裤形撕裂强度-根据试片厚度的不同，按照本方法所列步骤
T类试片（裤形试片）的裂痕扩大所需的平均力。
本实验方法由美国试验与材料协会（ASTM）D11委员会归口，由D11.10分组委员会直接负责。
2000年7月10号批准通过，发布于2000年9月，最初发布的编号为D624-41T，前一版本为
。
见《美国试验与材料协会（ASTM）标准年报》第09.01卷。可向位于纽约西42街11号13层的美国国
10036。
CP类撕裂强度或限制线撕裂强度-根据试片厚度的不同，按照本方法所列
CP类试片（限制线形试片）的裂痕扩大所需的平均力。
完整轨迹-拉力与裂口分隔距离（第一个峰值发生点与实验中止点间的距

峰值-轨迹曲线从上升趋势转为下降趋势的点
界限-检测到的最大试验值与最小试验值间的差异
谷值-轨迹曲线从下降趋势转为上升趋势的点
实验方法总结
通过拉力试验机将扯裂应力作用于试样，该拉力试验机不间断地以恒定频率
直到将试样完全撕裂。
本实验方法测量使各种几何形状的橡胶试样断裂、撕裂产生或扩展每单位厚

类 带刀片切口的新月形试样 如图1模型A所示
1模型A
数值（毫米） 公

差（毫米） 数值（英寸） 公差（英寸）
7.6 ±0.05 0.3 ±0.002
42
0.50 1.65 ±0.02
8.6
0.05 0.34 ±0.002
29 ±0.05 1.14 ±0.002
43.2 ±0.05 1.7 ±0.002
12.7 ±0.05 0.5 ±0.002
10.2 ±0.05 0.4 ±0.002
0.50 ±0.05 0.02 ±0.002

与长轴（长度）几乎一致，与刀片切口相垂直。A类试

类 带刀片切口、突出末端的新月形试样 如图1模型B所示
1 模型B
数值（毫米） 公差（毫米） 数值（英寸） 公差（英寸）
110
0.50 4.3 ±0.02
68
0.50 2.7 ±0.02
45 ±0.05 1.8 ±0.002
25 ±0.05 1 ±0.002
43 ±0.05 1.7 ±0.002
12.5 ±0.05 0.5 ±0.002
10.2
0.05 0.4 ±0.002
9
0.05 0.375 ±0.002
7.5 ±0.05 0.3 ±0.002
0.5 ±0.05 0.02 ±0.002

与主轴线（长度）几乎一致，与刀片切口相垂直。B类
B类试验而
A类试验。
类 未经切割、一面为90°角并带有突出末端的试样 如图1模型C所示
1模型C
数值（毫米） 公差（毫米） 数值（英寸） 公差（英寸）
102
0.50 4.0 ±0.02
19 ±0.05 0.75 ±0.002
19 ±0.05 0.75 ±0.002
12.7
0.05 0.5 ±0.002
25
0.05 1.0 ±0.002
27 ±0.05 1.061 ±0.002
28 ±0.05 1.118 ±0.002
51 ±0.25 2.0 ±0.01
（45°-90°圆心角）固定器分割点突出末端方向相
C类试验用于测量90°顶点应力集中的断裂或撕裂初始强度。如果撕裂

类 裤形试样 如图2所示
2：裤形试样（裤形试样在

类试样用于测量与两腿长度平行方向的撕裂扩展性。
类 如图3所示试样为改进过的裤形试样，带有限制撕裂的限制线。
3：限制线形试样示意图
类试样也用于测量与两腿长度平行方向的撕裂扩展性，但限制线阻止撕裂从
T类试样可能发生的腿部延长的影响。更
1）所示CP撕裂试验。
各类实验的结果间没有任何联系，因为各类实验测量的为不同几何形状试样

意义和用途
硫化橡胶和热塑性弹性体（TPE）在应用过程中经常因为撕裂（一种特殊形

撕裂强度很大程度上受应力导致的各向异性（机械纤维性）、应力分布、应
撕裂强度试验中得到的结果只能作为特定实验条件
与实际应用过程中的性能没有任何联系。只能在个体应用或者产

器械
拉力试验机-试验机必须与D412实验方法规定的要求相符合。在实验过程中，
2%内的应力。
对于A类、B类和C类试样，裂口分隔率必须为500±50毫米/分钟（20
2.0英寸/分钟）。
对于T类、CP类试样，裂口分隔率必须为50±5毫米/分钟（2±0.2英寸
分钟）。
进行T类和CP类裤形实验时，必须使用低惯性并能持续记录应力的试

1-由于摩擦效应和惯性效应的影响，使用不同的惯性（摆锤式）测力计，
使用低惯性（电子或光传感器）测力计得到的结果不受这

必须依照制造商的建议对试验机的校准定期进行检验。检验试验机的校准

可在高于或低于D1349所列温度、

使用D412实验方法所述器材的条件下进

固定器-试验机必须配备能够自动夹紧的固定器并能对支承面施加均衡压力。
横压充气固定
必须将试样放入对称放置的固定器且试样的轴
类和CP类试样置入固定器的方式必须如图2所示
试件需要对称地插入夹具并且要按照拉伸方向轴向排列放置。试件插
T型和CP型试件应该按照图2所示的那样

试件冲栽模必须用冲栽模从试验样体中切割下用于抗撕裂强度试验的试件，使之具有
1和图2所描述的形状，或者（对CP型）浇铸成图3所示的形状。
冲栽模内表面应该与切削刃表面垂直，并且要有抛光处理，抛光长度至少距切削刃5
(0.2英寸)距离。

中的900角冲栽模顶点要磨尖，这样才能切出锐角转角，这一点很重要！如果使
Die C，则由各段组合的冲栽模顶点应该在顶点两方延扩最小25毫米。
试件冲栽模应该进行例行检查和精度检验。方法之一是，准备一试件，并对其进行测
并且与图1和图2所列出的尺寸进行一致性比较。另一种方法是，可以试验受控化合物，

对A型和B型，使用开槽设备在试件上开一个初始切槽槽口。
开槽设备应该确保试件不动，以便切割机构将刀片放到与试件主轴垂直的平面上，刀
并且清晰分离的切槽槽口。另一种
6.4.3节所述方法进行了例行检查和精度检验，也能够

试件的准备
7.1 应该从浇铸试验样体切取试件。对压模样体应该使用与Practice D 3182相一致的铸型。
Practice D 3183

浇铸试验样体的厚度应该为2.30.1毫米(0.090.04英寸)，并且要清楚地标注是垂直分
milling grain or flow direction.）
注模样体各向异性度可能与压模样体不一样，这可能会影响到试验结果。在注模样体
分子链接方向（the grain direction） 和冷却液流流动方向（the flow direction）是平行的。
各向异性也有可能会影响到从产品中切取试件的结果，在这种情况下，应该记录下试

将浇铸试件按照图1、图2或者图3规范定义的形状浇铸成型。浇铸试件可能会与切割

通常的试验操作，分子链接（the grain）是沿着试件长度方向运行的，因此，对于A型，
型和C型试件，也按照垂直分子链接方向（across grain）进行记录。除非有特殊说明，都
A型，B型和C型试件是按照这种方式进行准备。对于T型和CP型试件，也
分子链接（the grain）沿着试件长度方向运行，来进行试件准备。这就意味着，对
T型和CP型试件，撕裂方向平行于分子链接（the grain）方向。如果分子链接（the grain）
影响很大，必须以予考虑时，应该按照t分子链接（the grain）运行方向为垂直试件长
来另外准备一套试件。因此，试验结果的记录要么是沿着分子链接方向的记录（with
）（

对于A型，B型或C型试件试验），要么是垂直分子链接方向的记录（across the
） （对于T型和CP型试件）。
根据期望的试验类型使用冲栽模 由一次冲击（人工或机器）从试验样体切取试件以确

对A型和B型试件，使用6.5.1所描述的开槽设备来为试件进行开槽。开槽前，需用水
0.500.05毫米
0.002英寸)。如果使用开槽模，那么，在试件从样体片切取下来的时候，槽就开好了。
为了确保使用开槽设备对试件进行正确开槽，还应该在另外试件上开1个或2个切槽，
10的显微镜来检查切槽的深度。
对于T型和CP型试件，应该用刀片或锋利的小刀刻得初始槽口，槽口的最后1毫米（大

型试件应该具有405毫米的初始槽口，如图2所示。
型试件，在裤腿之间应该具有605毫米的初始槽口。
对于每个试验样体，应该取3个试件来进行抗撕裂强度试验，并且用中间的试验值作为
如果有某一个试件的抗撕裂强度试验值偏离所有3个试件所测抗撕裂强
20%的话，就应该再对另外2个试件进行试验，并以这5个试件的中值作为试验

对各个试件厚度的测量
对于A、B及C型试件，根据PracticeD3767,应在中间处宽度方向上的3个地方用千分
其中有一处应是在切槽处或顶点位置。并记录下中值，用于测量结

对于T型试件，应在长度度方向上的3个地方进行厚度测量，并记录下中值，用于测

对于CP型试件，撕裂方向的厚度可以选用下述2种方法之中之一进行测量：（1）沿着
3个位置测量试件的总厚度，然后计算其平均值，并减去3.6毫米作为模子插入
。或者（2）.用具有刻度标线的双目放大镜来检查撕裂表面，进行厚
5%的差距。对常规
发现第一种测量方法就已经令人满意了。基于模子尺寸的大小，试件厚度大约在
和1.80毫米之间。
试件的休整处理
硫化橡胶切割表面经过一段时间的变化后，可能会影响撕裂时的初始状态，因此，在使
开槽设备、刀片或小刀等操作之后，试件要有一个休整间隔时间，这一点很重要。

从硫化到试验这段时间间隔中，不要将试件暴露在光照环境中以保护试件。
硫化到试验这段时间间隔至少应该为16小时。
试件在开槽之前，应该在标准实验室温度2320摄氏度环境中（Practice D1349定义的温
3个小时。如果试件容易受潮，那么相对湿度应该保持在505%范围内。
24小时。
试件在休整处理之后，也可以立即进行开槽（或切割）以及试验，但是开槽（或切割）
24小时。
如果试件的准备还包括磨光处理，那么磨光和试验的时间间隔不要超过72小时。开槽

如果试验不是在标准的实验室（室内）温度下进行，那么在试验前，试件必须休整一段
。这段

试验温度
除非有特殊说

明，标准试验温度环境应该是2320摄氏度（73.43.60华氏度）。当需要
Practice D1349所列出的温度中某一

试验步骤
按照第7节和第8节所描述的那样进行试件的准备和试件休整处理。
将试件放置在试验机器的夹具上，仔细调整试件，使得在沿其长度方向上受到均匀应

启动试验机器，并使其运行在一稳定的夹具分离（grip separation）速度上。
对于A、B或C型试件，钳夹分离（jaw separation）速度应该为50050毫米/分钟（202.0
/分钟）。
而对T及CP型试件，建议钳夹分离（jaw separation）速度应该为5050毫米/分钟（20.2
/分钟）。
紧拉试件直到试件被完全撕裂为止。10.5对于A、B或C型试件，记录下最大应力值，
T及CP型试件，则要做一张整个撕裂过程应力的条形图表或者对应力做连续记录。
计算
计算抗撕裂强度 T
（单位是：千牛顿/米厚度）由如下公式进行计算
T
=F/d

最大应力值（单位：牛）（对于A、B或C型试件）；而对于T及CP型试件，F =波峰、
（由连续记录数据或自动图形轨迹获得）（参见11.3节）
各个试件的中值厚度（单位：毫米）
当需要评估各向异性作用效果的时候，需要确定每一个方向应力值的范围及中值的大
0.1千牛/米。
另外一种可选择的方法是，抗撕裂强度也可以用单位lbf/英寸表示，将lbf/英寸单位
0.175，便可换算到千牛/米单位。
对于A、B或C型试件来说，应力拉伸位移曲线是这样的：在撕裂点前，应力急剧增

对于T及CP型试件，整个撕裂过程应力进行轨迹完全描绘，会得到一个有许多波峰和
2种主要类型的锯齿波曲线由图4所描绘的曲线a和b所

图4中曲线a所表示的撕裂特性通通常称之为“多分支撕裂”。单词“knotty”标明在
就会有一个十分陡峭的应力幅值下降，对于这种类型的
-下降过程周期性重复出现。在每一个撕裂应力增加阶段，最终都会导致试件的
从而减小集中应力作用使撕裂长度增加。就在试件在撕裂前，应力达到最大值的
这个力用做抗撕裂强度的测量。同样，就在撕裂动作停止之前的应力值反映了十分重

图4中曲线a所表示的撕裂特性为一典型的“平滑撕裂”曲线，表明了在开始撕裂和

最小峰值 中间峰值 力（任意单位） 曲线a (峰值或多分支撕裂) 曲线b (平滑撕裂) Jaw separation(任意单位) 图4平滑撕裂及多分支撕裂曲线类型
单峰值分析 该分析方法是使用在撕裂过程中所产生的峰值力进行分析的。所获得的峰
4
a所示示例。
平均峰值力定义为：峰值力之和除以峰值点数所得到的值。
锯齿曲线是在建立动态撕裂重复周期过程中创建形成的。初始峰值力或终了峰值力，
这种情况是经常出现的。峰值力非正常地

20%或更多的个别峰值力应该以

单波谷分析 该分析所用的力是位于曲线的波谷位置（波峰相反位置），该力作为测量撕
4曲线b所示示例。
所有波谷力之和除以波谷点数所得到的值为平均波谷应力。与单波峰分析一样，初始
对于任何完整的轨迹曲线来说，那些偏
20%或更多的个别波谷应力力应该以予舍弃，并且要重新计算平均值以纠正这些

平均应力分析 对图4所示 a型曲线的平均应力分析使用的是平均峰值和平均波谷力的
两种撕裂曲线，其中一种波峰和波谷差异较大，而另

波峰力和波谷力分析 这种分析是在平均值有正值或负值之分时，对图4所示 a型曲线
其中，正、负值取决于最大4到6个峰值力的均值以及最小
到6个波谷力的均值大小。
总作用力分析 这种分析是用来测量撕裂试件所需要的总作用力大小。这是通过测量力
面积可以通过正确安装的仪表通过电子方
当有其他平均撕裂力值出现时，这种总作用力的分析方法并不能
4所示两种类型曲线分析。
人工曲线分析法 也可以使用这种方法计算平均离的中间值。
a型曲线（多分支撕裂曲线）的人工曲线分析法计数峰值力数目。为了获得中值力
用一条水平线来确定最低或最大峰值力的值。从需要的峰值点数向上移动这条水平
。如图4所示，便确定了最低峰值力和峰值中值力的数目。
b型曲线（平滑撕裂曲线）的人工曲线分析法平滑型撕裂曲线通常由一系列撕裂长
4中，b曲线表示2个这样的序
1）和序列（2），而且序列（2）的长度大约为序列（1）的2倍。对这种
应该在撕裂力权重均值的基础上进行。对于b撕裂曲线，我们

撕裂力权重均值的通用计算公式为：
撕裂力（权重均值）= （2）
（公式略）

= 恒值撕裂力序列段最小可观察的序列段（图线长度）
= n2/n0 = 恒值撕裂力（TF）序列段权重系数，n2为TF2实际序列段长度。
n
）= 所有n0值之和，或总撕裂长度，或以为n0单位所测的曲线长度。
试验报告
需要报告如下信息
到5个试件的中值试验结果。（根据11节进行计算）
标明所使用试件的类型（A型，B型，C型，T型或CP型）以及试件是否为冲栽（切
、铸模成形或者直接从产品中获取。
对于T型或CP型，还要指明试件撕裂曲线的分析方法。
试件的厚度。
型或B型试件的切槽深度。
如果不是常规方向，要指明分子链（Grain）方向（参见第7.3节）。标明是沿着分子
向（with the grain or across the grain），或者未知（如果没有采
。
最大力（撕裂应力）。F（对于A型，B型或C型试件）；T型或CP型试件的平均力
T型或CP型试件，如果其撕裂曲线类似于图4的曲线a，对平均或中

试验

日期以及试样硫化日期（如果知道的话）。
试验温度 当进行试验的环境温度不是标准室内温度时，要对试验温度进行报告。
相对湿度，当它意识到材料是对湿度敏感的
所用到的测试机器和夹具的类型
任何与测样历史有关的细节
精度和偏差
根据实验 D 4483，这种精度和偏差片段已经有所准备。查阅实验可以得到

一种I（多个实验室的）型精度在1981年得到评价，另一种是在1988年。
几天一个周期分别复制试验结果。作为这种方

在1981年的测试计划中，一种材料（一种橡胶化合物）分别在独立的两天
B和C。
可重复和再现性的精度计算结果在表1和表2中给出。
这种测试方法的精确性可以用下列陈述的格式来表达，即用一个适当的r、
、(r)或(R)值，这个值将被用来判定测试结果（包括测试方法在内）。这个适当
r或R值，适用于按路线测试操作的任何材料。
可重复性—这种测试方法的可重复性r值已经被建立成表格在精度表中列
r值（在任
差异很大，这种差异一定会被认为是来自不同或非同批次的试

可再生性—当适当的值在精度表中列出时，这种测试方法的可再生性R值
r
（在任何给定的水平下）差异很大，这种差异一定会被认为是来自不同或非同

可重复性和再生性被表达为平均水平的百分比，（r）和（R）,如上述的r和
一样，它们有着相当的应用陈述。对（r）和（R）的陈述而言，两个单一测试

偏差—在测试方法术语中，偏差是平均试验值和参考值（或真值）间的差
参考值不是为这种测试方法而存在的，这是因为试验值是被试验方法所特定

． 关键词
撕裂阻力，撕裂强度，撕裂传递，缺口撕裂样本，裤型撕裂，强制路径撕



不同破裂测试方法的意义
背景
X1.1.1 为了充分表征橡胶的性能，了解他们的破裂性能方面的知识是非常必要的。在许
（1）、（2）两条标准

X1.1.2 在许多撕裂力测试中不好辨别的原因之一就是在测试时化合物模数的直接影响。
X1.1是从文献中得到的D624Die C撕裂力测试数据（300℃），显示了撕裂力与化合物模
0.90）。模数和撕裂力都是在未知比例下测定的。理论数据显示：
类撕裂破裂力测试值大约与模数-撕裂力产品的切线的平方根相等。
X1.1.3 并不能推论出模数对撕裂力有无影响，然而模数的影响可以在刚撕裂时进行，而不
总之，一种撕裂力种类的测试并不是说测试外型不好的模数

、Thomas等人[2]在裂纹生长行为的理论分析的基础上发展了撕裂力测试技术。
他们定义了一种撕裂能量或撕裂力T，这种撕裂能量或撕裂力与要测
本文应用了撕裂测试的三种类型：条带或可

λF/t- w E （X1.1）
T撕裂力

裤腿的延长比
应用于每片末端的力
要测试物品的宽度
厚度
每片裤腿型张力能密度
W选择足够的话，那么裤腿的延长值就得变小（λ≡1），E就得
0。这时：
（X1.2）
许多报告已经说明方程X1.2对于常规的撕裂力测试可以得到满意的结果。然而
一是对于许多物质来说，即使w被选择的相当宽，也得必须
（λ≠1）；二是经常遇到带结的位置处撕裂力，这种力和侧面有一定偏
并且通过测试物品裤腿处。方程X1.1和X1.2是基于撕裂力从底部传播到测试物品的中

如果张力能密度E可知并且分离的压力-张力曲线可求，那么裤腿延伸是可行的。
下一步测试就可以排出这类物品。这些缺陷经常可以排出

X1.1.7 为了避免这些缺陷，有必要加强裤腿来避免他们的延长，以及提供一条抵抗力小
1）中描述，“强迫途径”或ＣＰ撕裂力测试可以满足这种要
５ｍｍ、厚度为５ｍｍ的作为模板的Ｄ６２４
交叉部分的经度沟槽可以作为这部分的模型。裤腿的中间位置用织物加强来避免
有利于测试时强度检测。模型底部有两个小孔一是维持织物当模型封闭时，二是阻止

.2 强迫途径撕裂力曲线
得出了多种硫化的撕裂力曲线的两种类型（见图4）。对于曲线（b）为光滑撕裂。
a）是典型的节点撕裂，由一系列峰装载量组成。每一个对应一个拉力这种行为是在直

抑制的撕裂途径与分开的轮胎性能途径之间的相关性
图X1.2解释了一系列化合物在100℃分开的轮胎性能途径测试时CP撕裂力和切开


matenals并
这个标准的使用者明确建议测定任何专利权的有效性，违反任何专利的冒

必须每五年都要进行一次评
ASTM总部。你的评论在负责的技术委员会会议中将会得到
而你必须参加。如果你认为你的评论没有得到重视，你可以使你的评论让ASTM

ASTM总部，100 Barr Harbor Drive,PO Box C700,West Conshohocken,美
ASTM总部得到：电话：
，fax:610-832-9555,E-mail:service@https://www.wendangku.net/doc/2c13675047.html,;或者通过ASTM网站：https://www.wendangku.net/doc/2c13675047.html,