在塑料薄膜和薄片的質(zhì)量控制中，撕裂強(qiáng)度（抗撕裂傳播能力）是評估材料在使用、加工和運(yùn)輸過程中抵抗裂紋擴(kuò)展能力的關(guān)鍵指標(biāo)。ASTM D1922-23《用擺錘法測定塑料薄膜和薄片傳播撕裂強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》采用埃萊門多夫（Elmendorf）擺錘法，通過測定撕裂規(guī)定長度預(yù)制切口試樣所需的平均力來表征材料的撕裂抗力，是塑料薄膜行業(yè)應(yīng)用廣泛的撕裂強(qiáng)度檢測標(biāo)準(zhǔn)之一。該標(biāo)準(zhǔn)適用于各種塑料薄膜和非剛性薄片的撕裂抗力測試，特別適合厚度均勻、相對低延展性的材料（如PE、PP等）。本文將系統(tǒng)解讀ASTM D1922-23標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容，并提供從試樣制備到設(shè)備操作的完整實(shí)操指南。

一、標(biāo)準(zhǔn)概述與適用范圍

ASTM D1922-23標(biāo)準(zhǔn)由美國材料與試驗(yàn)協(xié)會（ASTM International）制定，最新版本為D1922-23，適用于測定厚度一般不超過0.25mm的塑料薄膜和薄片（如聚乙烯、聚丙烯等常見塑料薄膜，以及一些具有一定柔韌性的薄板材料）的撕裂傳播抗力。該標(biāo)準(zhǔn)在評估低延展性薄膜的撕裂抗力時(shí)具有較高的可靠性，但對于高延展性或高取向性材料，測試結(jié)果的重復(fù)性可能受到影響，因此在用于規(guī)格驗(yàn)收測試前，需驗(yàn)證特定材料的測試數(shù)據(jù)可重復(fù)性。

該標(biāo)準(zhǔn)的測試結(jié)果主要用于比較不同塑料薄膜和薄片的相對撕裂抗力，適用于質(zhì)量控制和材料研發(fā)。測試結(jié)果以力值單位毫牛頓（mN）或克力（gf）表示，力值越大，表明材料的抗撕裂傳播性能越好。

二、試樣制備關(guān)鍵參數(shù)

1. 標(biāo)準(zhǔn)試樣類型與尺寸

ASTM D1922-23引用了兩種試樣類型：

• 矩形試樣：尺寸通常為76mm×63mm，適用于初步測試。使用單刃刀片加模板裁切。

• 恒定半徑試樣：為**或仲裁試樣，試樣形狀為特定弧形，撕裂路徑長度固定為43mm。使用專用模具或裁切器裁切，半徑公差±0.05mm。

注：兩種試樣測試出來的數(shù)據(jù)沒有可比性，因此對比數(shù)據(jù)首先要確保裁樣方式一致。如果兩種試樣都適用，應(yīng)優(yōu)先選擇恒定半徑試樣。

2. 試樣數(shù)量與方向
每個(gè)樣品需沿機(jī)器方向（MD） 和橫向（TD） 分別制備至少10個(gè)試樣，以反映材料各向異性的撕裂性能。沿機(jī)器方向和橫向各取10個(gè)試樣。

3. 試樣厚度與預(yù)切口要求
試樣的厚度需均勻一致。在試樣邊緣中央預(yù)切20mm標(biāo)準(zhǔn)長度的初始切口，模擬已有的撕裂損傷。

4. 環(huán)境調(diào)節(jié)
測試前需在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境（23±2℃，50±5%相對濕度）下進(jìn)行充分調(diào)節(jié)（至少40小時(shí)），以消除環(huán)境因素對材料性能的影響。

三、測試原理與設(shè)備要求

1. 測試原理

ASTM D1922采用埃萊門多夫擺錘法，通過擺錘的勢能轉(zhuǎn)化為撕裂試樣的動能來測量撕裂抗力：

• 擺錘能量貯存：將擺錘提升至一定高度，使其具備特定的勢能。

• 試樣撕裂：將帶有20mm預(yù)切口的試樣牢固夾持在夾具上，確保切口位置與擺錘撕裂路徑對齊。釋放擺錘，擺錘自由下擺，利用其自身能量沿切口方向撕裂試樣。

• 能量計(jì)算：通過擺錘的能量損失（由初始勢能減去撕裂后剩余能量）計(jì)算撕裂試樣所需的平均力，通常以毫牛頓（mN）或克力（gf）表示。

2. 撕裂度試驗(yàn)儀的核心結(jié)構(gòu)要求

一臺符合ASTM D1922-23標(biāo)準(zhǔn)的撕裂度試驗(yàn)儀，必須包含以下結(jié)構(gòu)：

• 固定夾具與活動夾具：活動夾具安裝在擺錘上。試樣夾持表面需滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的間距（一般為2.8±0.3mm），夾具邊緣需與擺軸垂直方向保持規(guī)定角度。

• 擺錘釋放機(jī)構(gòu)：確保擺錘自由釋放，無額外摩擦阻力。

• 0-100%量程的指針或數(shù)字讀數(shù)裝置：用于讀取撕裂所消耗的能量。

• 專用切刀：用于在試樣上預(yù)切20mm標(biāo)準(zhǔn)長度切口。

現(xiàn)代Elmendorf撕裂測試儀通常配置多種擺體容量（如200gf、400gf、800gf、1600gf、3200gf、6400gf），采用氣動試樣夾持和擺體釋放，具備高分辨率（可達(dá)1mN），確保測試結(jié)果的精準(zhǔn)性和重復(fù)性。配套專業(yè)軟件支持?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和多種試驗(yàn)單位的數(shù)據(jù)輸出，滿足多項(xiàng)國家和國際標(biāo)準(zhǔn)要求。

四、標(biāo)準(zhǔn)操作流程（SOP）

第一步：儀器準(zhǔn)備與校準(zhǔn)
將Elmendorf撕裂度儀放置在穩(wěn)固、無振動、水平的工作臺上，檢查并調(diào)整儀器水平。確保擺錘裝置的擺動自由，無摩擦阻力，指針歸零準(zhǔn)確。選擇適宜量程的擺體（測試值應(yīng)落在量程的20%～80%之間以獲得最佳精度）。

第二步：試樣環(huán)境調(diào)節(jié)
將裁切好的試樣在23±2℃、50±5%相對濕度的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中放置至少40小時(shí)，以消除水分和環(huán)境溫濕度對測試結(jié)果的影響。測試過程應(yīng)當(dāng)保持同樣的溫濕度環(huán)境。

第三步：試樣安裝與預(yù)切
將試樣裝夾于儀器夾具中，確保切口位置垂直并對齊于擺錘撕裂路徑。將試樣裝夾在測試儀上后，使用預(yù)置切刀在試樣邊緣中央裁出20mm的標(biāo)準(zhǔn)切口。

第四步：釋放擺錘與執(zhí)行測試
確認(rèn)擺錘處于鎖定位置，釋放擺錘使其自由下擺，撕裂試樣。記錄指針讀數(shù)至0.5分度值。

第五步：撕裂路徑偏離觀察與數(shù)據(jù)記錄
檢查撕裂路徑是否偏離（超過9.5mm記為O型撕裂） 。高延伸性材料可能出現(xiàn)斜向撕裂，需在報(bào)告中注明偏離百分比。每方向的試樣至少測試10個(gè)，記錄所有有效數(shù)據(jù)后，系統(tǒng)自動計(jì)算平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)。

五、數(shù)據(jù)計(jì)算與結(jié)果處理

1. 抗撕裂力計(jì)算公式

以1600gf量程為例的平均撕裂力計(jì)算如下：

• 平均撕裂力(mN) = 16 × 9.81 × 平均讀數(shù) / 試樣層數(shù)

• 平均撕裂力(gf) = 16 × 平均讀數(shù) / 試樣層數(shù)

需同時(shí)報(bào)告厚度測量值（精度0.0025mm） ，因?yàn)樗毫蚜εc材料厚度密切相關(guān)，僅在相同厚度下才可比較。

2. 數(shù)據(jù)報(bào)告內(nèi)容
完整的檢測報(bào)告應(yīng)包含：試樣方向（機(jī)器方向MD或橫向TD）；試樣層數(shù)；平均撕裂力（mN或gf）；標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)；厚度測量值（精度0.0025mm）；測試環(huán)境的溫濕度記錄；撕裂路徑偏離情況。

六、材料適配性與局限性

ASTM D1922-23標(biāo)準(zhǔn)在評估低延展性薄膜的撕裂抗力時(shí)具有較高的可靠性，如聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）等常見塑料薄膜。

但對于高延展性或高取向性材料（如某些軟質(zhì)PVC），由于存在變形的復(fù)雜性和撕裂路徑的不規(guī)則性，測試結(jié)果的重復(fù)性可能受到影響。因此，標(biāo)準(zhǔn)建議在用于規(guī)格驗(yàn)收測試前，需驗(yàn)證特定材料的測試數(shù)據(jù)可重復(fù)性。

標(biāo)準(zhǔn)明確提示，該測試方法僅適用于比較不同塑料薄膜和薄片的相對撕裂抗力，不能直接用于預(yù)測材料在特定應(yīng)用場景中的實(shí)際使用性能。此外，變化的伸長和傾斜的撕裂會使伸長較大的薄膜的試驗(yàn)重復(fù)性很差，對于高伸長率材料，埃萊門多夫法的重復(fù)性會受到明顯影響。

七、ASTM D1922與ISO 6383-2的協(xié)同性

ASTM D1922-23與ISO 6383-2《塑料——薄膜和薄片——耐撕裂性能的測定——第2部分：埃萊門多夫法》在測試原理和設(shè)備要求上高度協(xié)同，兩者均采用Elmendorf擺錘法測定預(yù)切口試樣的撕裂傳播抗力。因此，一臺符合ASTM D1922標(biāo)準(zhǔn)的Elmendorf撕裂度儀通常也能同時(shí)滿足ISO 6383-2、GB/T 16578.2等多項(xiàng)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的測試要求。

常見問題解答（FAQ）

問：ASTM D1922-23標(biāo)準(zhǔn)對試樣厚度有什么要求？

答：該標(biāo)準(zhǔn)適用于厚度一般不超過0.25mm的塑料薄膜和薄片。對于厚度超出此范圍的材料，埃萊門多夫法可能不適用。撕裂力測試結(jié)果與試樣厚度密切相關(guān)，僅在相同厚度下才可比較，因此報(bào)告時(shí)必須同時(shí)提供厚度測量值。

問：如何判斷Elmendorf撕裂度儀的擺錘量程是否合適？

答：標(biāo)準(zhǔn)要求測試值應(yīng)落在擺錘量程的20%～80%之間。如果測試值過低（小于量程的20%），說明擺錘量程偏大，應(yīng)更換更小量程的擺體；如果測試值過高（大于量程的80%），說明擺錘量程偏小，應(yīng)更換更大量程的擺體。處于量程中間區(qū)間的測試數(shù)據(jù)具有最佳的測量精度和重復(fù)性。

問：恒定半徑試樣與矩形試樣有什么區(qū)別？如何選擇？

答：恒定半徑試樣是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或仲裁試樣，其撕裂路徑長度固定為43mm，可減少撕裂方向的偏差，結(jié)果重復(fù)性更好。矩形試樣尺寸為76×63mm，適用于初步測試。兩種試樣測試出來的數(shù)據(jù)沒有可比性，因此對比數(shù)據(jù)首先要確保裁樣方式一致。如果兩種試樣都適用，應(yīng)優(yōu)先選擇恒定半徑試樣。

問：高延展性材料為什么不適合用ASTM D1922-23測試？

答：高延展性材料（如某些軟質(zhì)PVC）在撕裂過程中會產(chǎn)生較大的伸長變形，撕裂路徑容易發(fā)生偏離（斜向撕裂）。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，當(dāng)撕裂路徑偏離超過9.5mm時(shí)記為O型撕裂，這種偏離會導(dǎo)致測試結(jié)果的重復(fù)性差，數(shù)據(jù)可靠性降低。標(biāo)準(zhǔn)建議在用于規(guī)格驗(yàn)收測試前，需驗(yàn)證特定材料的測試數(shù)據(jù)可重復(fù)性。

如果您正在尋找可滿足您各種需求的最佳解決方案,歡迎聯(lián)絡(luò)我們，我們非常樂意和您一起討論您的需求。