The Definitive Guide to ASTM D882 - Tensile Testing of Thin Plastic Film

How to Perform a Tensile Test on Thin Plastic Film to ASTM D882

Written by Charlie Pryor 

Thin plastic films and sheeting are a popular choice for packaging and can be found protecting many everyday items from leftover food to consumer goods. It is critical that plastics manufacturers and packaging companies obtain an accurate mechanical profile of the plastic films they are producing to ensure that they meet the required expectations. ASTM D882 is a common testing standard that is used to determine the tensile properties of thin plastic films and is commonly used for in-line quality control purposes. This guide is designed to introduce you to the basic elements of an ASTM D882 tensile test and will provide an overview of the equipment, software, and samples needed. However, anyone planning to conduct ASTM D882 testing should not consider this guide an adequate substitute for reading and following the full standard.

ASTM D882

What Does it Measure?

ASTM D882 is specifically designed for testing plastics that are less than 1 mm in thickness, and can be used to test any type of plastic specimen within this defined thickness range. Plastics thicker than 1 mm should be tested to ASTM D638. ASTM D882 testing is conducted on a universal testing machine (also called a tensile testing machine) at a constant crosshead speed. The following are the most commonly measured tensile properties:

 Test Method and Specimens

During ASTM D882 testing, specimens are pulled in tension until failure. The crosshead speed is dependent on the length of the specimen and can be calculated by multiplying the initial grip separation (length of the specimen) by the initial strain rate in mm/mm x min. The initial strain rate is conditional on the maximum elongation of the specimen at break. Because plastic films and sheeting tend to be highly elastic, higher crosshead speeds are commonly required. One critical factor in testing to ASTM D882 is using an appropriate preload. Thin film specimens are usually relaxed and not taut when loaded into grips for testing. A preload, which can be easily configured in Bluehill Universal testing software, helps to remove any slack in the specimen prior to recording data during testing, ensuring that results are accurate and repeatable. 

This test is meant for specimens uniform to within 10% of the thickness over the length of the specimen between the grips. Thicker specimens approaching the 1 mm thickness limit must be uniform to within 5%. Specimens need to be between 5.0 and 25.4 mm wide, and at least 50 mm longer than the grip separation used during testing. The standard specimen gauge length for testing is 250 mm. However, if this is not possible, then a minimum specimen length of 100 mm (50 mm gauge length) is acceptable as long as it is established that this does not affect the results. If the sample is of isotropic material, the standard requires at least five specimens to be tested from each sample. If the sample is suspected of being anisotropic, however, then at least ten specimens must be tested, five along their long axis, and five along the supposed anisotropic axis. Furthermore, specimens used to determine modulus cannot be used to determine tensile strength or any other tensile properties, which means that anyone testing to ASTM D882 would be wise to produce a large number of specimens in order to appropriately measure all of the relevant properties. 

Test System

Due to the low break forces of these specimens, ASTM D882 testing is typically performed on a single column universal testing machine such as Instron's 34SC series or 68SC series systems. Complications can arise, however, due to the fact that many thin film specimens exhibit high elongation at break. When pairing these specimens with the standard 250 mm gauge length, it can sometimes require an extra height single column frame or possibly a dual column frame in order to test until break. Instron's 6800 series is ideal for labs desiring advanced functionality in their test systems.

ASTM D882に準じた試験の設定

ASTM D882に準じた試験の設定

1. Instron 6800

2. Bluehill Universalダッシュボード(2490-696)

3. 2580シリーズロードセル

4. 2712シリーズ空気圧式グリップ

 

 

グリップ

このようなプラスチック製の試験片は柔らかく繊細なため、グリップが困難な場合があります。空気圧式グリップは、試験中に試験片を十分にクランプできるよう、吸気圧を調整することができます。空気圧式グリップは、ねじ式や手締め式グリップよりも薄膜の試験に適しています。後者のグリップはクランプ圧にばらつきがあるため、一貫性のない試験結果になり、フェースが破損したり滑ったりする可能性が高くなります。非常に薄い膜の試験片の場合、自動締め付け式のローラーグリップを使用することもあります。

2712-041
1 kNモデル | 2712-041
2613-007
1 kNモデル | 2713-007

 

ASTM D882の試験片は壊れやすいので、フェースの選択も試験の成功に欠かせません。ヤスリ目のフェースは、グリップ時に試験片にダメージを与え、フェースの破損や不正な結果につながる可能性があるため、推奨できません。ゴム面は薄膜状の試験片を傷つけず、試験中に面で薄くなった試験片の滑りを防ぐことができます。そのため、ゴム面と空気圧グリップは好ましい組み合わせであると言えます。この組み合わせで、最も再現性の高い結果を得ることができます。

ゴム製のフェースは、試験片のグリップまたはタブ端の幅と一致させる必要があります。このタイプの材料の最も一般的な面サイズは、25 mm×25 mm(1インチ×1インチ)です。幅を揃えることで、良好なブレークと正確な試験結果を得るために重要な試験片のアライメントを容易に行えます。試験片の幅が規格の公差の最小値に近い場合は、少なくとも試験片と同じ幅のフェースを持つ必要があります。ただし、それよりも幅広でもかまいません。

また、ゴム面では薄すぎる薄膜状の試験片では、ラインコンタクトグリップも可能です。ラインコンタクト面は、滑らかなフェースと丸みを帯びた反対側の面を持ち、クロスヘッドの動きに対して垂直な1本の線に沿ってクランプ力を分散させることができます。グリップの最も重要な点は、試験時に滑らないようにすることと、試験中の各試験片の応力分布を均一に保つことです。

伸び計

ASTM D882では、ひずみの測定に伸び計は必要ありませんが、伸び計を使用することで、いつでも正確なひずみ測定を行えます。一般的なクリップ式伸び計は試験片の重量が重く、ナイフエッジでは試験中に試験片が破れる可能性があるため、薄膜試験にはほとんどの場合、非接触式ビデオ伸び計が最適です。インストロンのAVE2ビデオ伸び計は、試験片に物理的に接触することなく、1ミクロン単位のひずみを測定することができます。

ave2伸び計

結果

インストロンのBluehill® Universal試験ソフトウェアにより、規格に準拠したレポート計算が容易に行えます。ソフトウェアには、ASTMD882試験用に事前設定された試験メソッドも付属しており、適合性を確保するために、特定の試験パラメータと計算を完備しています。

Bluehill Universal ASTM D882

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