The Definitive Guide to ASTM D624 Tear Strength Testing of Rubber and Elastomers

How to Perform a Tear Strength Test on Vulcanized Rubbers and Thermoplastic Elastomers

Written by Kayla Thackeray 

ASTM D624 is a common test method used to determine the tear strength of vulcanized rubber and thermoplastic elastomers. Due to the specimen shapes often used, this test is sometimes called a trouser, angle, or crescent test. This guide is designed to introduce you to the basic elements of an ASTM D624 test and will provide an overview of the testing equipment, software, and specimens needed. However, anyone planning to conduct ASTM D624 testing should not consider this guide an adequate substitute for reading the full standard.

ASTM D624

Is ASTM D624 The Right Standard for Me?

ASTM D624 provides similar results to ISO 34, another common test that measure the tear strength of elastomeric materials. Though the ASTM and ISO organizations are currently working toward diminishing the differences between these two standards, the results cannot yet be considered comparable, and care must be taken to ensure the correct test standard is being used for a given application. ASTM D624 is intended to measure tearing strength only: anyone seeking to determine the tensile properties of elastomers should refer to ASTM D412.

Test System

Testing to ASTM D624 can be performed on a tabletop (dual column) or single column universal testing system due to its low crosshead travel. Laboratories that test to ASTM D624 are typically also running tensile tests to ASTM D412, and for the sake of convenience will often use the same test system for both. Because the maximum force applied during elastomer tear testing is significantly lower than the maximum force applied during elastomer tensile testing, load cells of differing capacities may be used. However, a 2580 series load cell can accommodate both types of tests for most applications because of their exceptional force range and accuracy. Instron’s 2580 series load cells are designed for 6800 Series testing systems. 

Software is a critical element of any testing system and can greatly simplify the testing process. Bluehill Universal comes pre-loaded with all of the most common ASTM and ISO standards, including ASTM D624, ASTM D412, and ISO 34.

Bluehill Universal ASTM D624 test method

Gripping Solutions

The best types of grips to use for ASTM D624 are grips that supply a constant pressure like pneumatic side action or self-tightening roller grips. Both of these grips will prevent slipping during the test and will allow for quick specimen insertion. For some materials, basic screw action grips can be used. An important element of ASTM D624 testing is to align specimens vertically and in the same position for each test. Because tear tests are known to produce wide variation in results, it is important to eliminate as many variables as possible. Pneumatic side action grips have the advantage over other grips in that they help to align the specimen. It is also important to pair the grips with jaw faces to make visual alignment easier: jaw faces should be the same width as the specimen.

In order to properly align your specimen, set the initial position of the crosshead such that the top and bottom edge of the specimen line up with the top edge of the jaw face on the upper grip, and the bottom edge of the jaw face on the lower grip. This will ensure that the center of the specimen is aligned with the center of the grip separation.

2712-041
1 kNモデル | 2712-041
2713-002
5 kNモデル | 2713-002

試験片

この規格で試験を行う場合、まず試験片に傷を付けたり切断したりして、この損傷部分から引裂を広げます。これが応力集中の部位となります。ASTM D624では、試験する試験片の種類に応じて、引裂き強度の定義を2種類用意しています。

この規格では、タイプA、B、C、T、CPの5種類の試験片が認められています。試験片のタイプがA、B、Cの場合、引裂き強度は最大荷重を試験片の厚さで割った値として定義されます。試験片タイプTまたはCPを試験する場合、引裂き強度は、試験片の引裂時に発生する曲線の部分の平均または中央の荷重を試験片の厚さで割った値です。試験材料によって生成された応力/ひずみ曲線の種類に応じて、平均値または中央値を使用します。

エラストマーの引裂き試験は特に重要です。エラストマーが意図した用途において破断したり破壊したりする原因のほとんどは、引裂きの発生と拡大だからです。ASTM D624の試験には5種類の試験片があり、実際の用途で裂け目の発生につながる可能性のある形状や応力集中について、さまざまな選択肢が用意されています。この試験の結果は、使用中の材料の引裂き強度を数値化するものではなく、単に指定された試験条件下で材料がどのような挙動を示すかを理解するために使われます。

タイプA、B、C、Tの試験片は、いずれも仕様書の寸法に従って抜き型を用いて作成します。タイプCPの試験片は成型する必要があります。タイプA、Bの場合は、切断装置やダイスを使用して小さな切り込みを入れることも必要です。

この試験の結果は試験片の厚みに大きく依存するため、ASTM D3767に準拠したマイクロメーターを使用して試験片を正確に測定することが非常に重要です。ASTM D3767では、接触面の形状や、測定中に試験片に加わる力とともに、試験片測定装置の公差と精度の要件が規定されています。試験片測定装置の精度は見落とされがちですが、試験結果に大きな影響を与える可能性があります。シームレスなワークフローを実現するために、必要な寸法を試験ソフトウェアに入力する、自動試験片測定装置を選択してください。

恒温槽

ASTM D624で試験されるエラストマーは、多くの場合、将来的に温度環境下で使用されることが予定されています。温度条件はエラストマーの引裂き強度に大きな影響を与えるため、試験条件が意図された最終用途の条件を確実に満たせるように注意する必要があります。試験速度、温度、湿度、試験片の寸法、試験前の条件などはすべて試験結果に顕著な影響を与えるので、有用なデータを得るためには、これらを制御する必要があります。これらの要素が材料の最終用途を確実にシミュレートできるよう、ASTM D624は加熱または冷却(LN2またはCO2)が可能な恒温槽内で頻繁に実施されます。

インストロンの600シリーズ恒温槽は、試験の実施中、槽内の温度をモニターすることができます。さらに、試験開始前にすべての試験片が適切に調整されるように、Bluehill Universal内で均熱時間と温度を設定することができます。

試験処理能力

試験処理能力の向上を必要とする試験室では、システム設定に変更を加えることができます。自動試験片測定装置や空気圧式グリップは、いずれも試験オペレーターの手動入力を減らすことで試験効率を向上させるものです。一般的に、ASTM D624の試験は短時間で済みますが、ASTM D412の試験も行っている試験室では、1日に試験する試験片の量を増やすことを望むこともあります。このような場合、オペレーターは同時に最大5つの試験を実行できるため、マルチステーション試験フレームが最高の試験処理能力を実現する可能性があります。試験片の寸法測定、試験片の取り付け、試験片の取り外しが組み込まれた完全自動化試験システムもご利用いただけます。これらのシステムは、オペレーターによる介入なく何時間にもわたって動作できます。さらに、人為的エラーによるばらつきも抑えます。

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3119-600シリーズ恒温槽は、広い範囲の一定温度下で安全かつ効率的に試験を行うことができます。 

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