Cara Mengukur Kekerasan Karet: Metode, Alat, dan Praktik Terbaik

Produk yang terbuat dari karet memerlukan tingkat ketahanan tertentu agar dapat mempertahankan bentuknya, menutup dengan aman, atau menyerap benturan tanpa kerusakan. Namun, apa yang menentukan ketahanan tersebut? Salah satu keputusan paling awal dan paling penting dalam memilih bahan karet adalah menentukan tingkat kekerasan karet yang tepat.

Dalam praktiknya, sifat tunggal ini dapat menentukan apakah suatu komponen mengalami bantalan atau retak, tertutup rapat atau bocor, melentur atau retak. Misalnya, paking karet yang terlalu keras mungkin tidak dapat menciptakan segel yang baik; sementara itu tapak roda yang terlalu lunak mungkin akan aus jauh sebelum waktunya.  

Dalam artikel ini, Qualitest memberikan Anda panduan praktis dan lengkap untuk menguasai pengujian kekerasan karet. Panduan ini mencakup penjelasan tentang kekerasan karet, cara mengukurnya, standar pengujian, peralatan umum yang digunakan, dan praktik terbaik.

Apa itu Kekerasan Karet?

Anggaplah kekerasan karet sebagai keseimbangan antara fleksibilitas dan kekencangan. Kekerasan karet adalah sifat terukur yang menunjukkan seberapa baik bahan karet menahan tekanan, tekanan, atau deformasi.

Secara praktis, kekerasan karet menentukan kinerja suatu produk dari waktu ke waktu. Karet yang lebih keras mungkin merupakan pilihan yang tepat untuk komponen yang harus tahan terhadap keausan dan mempertahankan bentuk di bawah beban, seperti segel industri, sabuk konveyor, atau bushing tugas berat.

Di sisi lain, kompon karet yang lebih lunak sering dipilih untuk komponen yang perlu lentur, menutup permukaan yang tidak rata, atau menyerap getaran tanpa kehilangan integritasnya.

Artikel terkait: Meningkatkan Kualitas Sampel Karet: QualitestSolusi untuk Kebutuhan Pengujian Sika

Cara Mengukur Kekerasan Karet

Mengukur kekerasan karet adalah proses disiplin yang menunjukkan seberapa baik suatu material dapat menahan tekanan, deformasi, dan keausan jangka panjang. Pendekatan yang paling banyak digunakan adalah Pengujian kekerasan pantai, di mana sebuah perangkat yang disebut durometer mengukur ketahanan karet terhadap lekukan.

Semuanya dimulai dengan persiapan sampel yang tepat. Sepotong karet yang bersih, datar, dan bebas cacat diletakkan pada permukaan yang stabil, karena goyangan sekecil apa pun dapat memengaruhi hasil pembacaan.

Hak Skala durometer pantai kemudian harus dipilih berdasarkan sifat material: Tipe A untuk karet fleksibel seperti gasket, dan Tipe D untuk senyawa lebih kaku yang digunakan dalam komponen struktural.

Setelah disiapkan, durometer ditekan secara vertikal ke permukaan dengan kekuatan yang cukup untuk membuat lekukan tanpa merusaknya. Setelah beberapa detik, pembacaan menjadi stabil, angka ini menunjukkan kekerasan karet. Untuk mendapatkan rata-rata yang dapat diandalkan, proses ini diulang di beberapa titik uji.

Artikel terkait: Memahami Uji Kekerasan Pantai: Metode, Rumus & Diagram

Standar Pengujian Kekerasan Karet

Protokol yang paling dikenal luas untuk pengujian kekerasan karet adalah ASTM D2240 dan ISO 7619 / 868, yang keduanya menentukan prosedur untuk evaluasi kekerasan Shore.

Standar ini mendefinisikan segala hal mulai dari metode kalibrasi durometer dan ketebalan sampel hingga kondisi dan waktu pengujian. Dengan mematuhinya, hasil pengujian dapat dibandingkan di berbagai laboratorium, fasilitas produksi, dan bahkan benua.

Baik Anda menguji segel karet untuk ruang angkasa atau bahan bantalan untuk perangkat medis, mematuhi tolok ukur ini adalah kunci untuk memperoleh data yang andal dan dapat disertifikasi.

Untuk analisis yang lebih maju, standar tambahan mengatur pengujian tarik, set kompresi, dan evaluasi mikrokekerasan, yang membantu para insinyur menyempurnakan kompon karet untuk profil kinerja yang tepat.

Alat Umum untuk Mengukur Kekerasan Karet

Yang paling familiar adalah Durometer pantai, tersedia dalam varian genggam dan dudukan bangku. Perangkat ini menggunakan pin berpegas untuk menekan karet dan mengukur resistansi, mengubah gaya tersebut menjadi angka kekerasan Shore.

Ada berbagai jenis durometer, dengan Tipe A cocok untuk elastomer lunak (seperti paking silikon), dan Tipe D dirancang untuk bahan yang lebih padat (seperti termoplastik atau rol karet keras). Untuk spesimen kecil atau tipis, penguji mikrokekerasan memberikan pembacaan yang lebih terlokalisasi dan tepat.

Di lingkungan di mana komponen karet menghadapi beban dinamis atau suhu ekstrem, alat seperti Penganalisis Mekanik Dinamis (DMA) membantu mengkarakterisasi sifat viskoelastis. Sementara itu, penguji kompresi mengevaluasi deformasi di bawah beban, dan penguji ketahanan rebound menilai elastisitas dengan mengukur berapa banyak energi yang diperoleh kembali karet setelah benturan.

Tidak peduli metode atau perangkatnya, kalibrasi terhadap blok referensi bersertifikat memastikan bahwa setiap hasil memenuhi standar industri—karena bahkan alat yang paling canggih pun hanya sebaik pemeriksaan terakhirnya.

Praktik dan Kiat Terbaik

Pengukuran kekerasan karet memerlukan konsistensi dan kontrol di setiap langkah. Baik Anda berada di laboratorium R&D atau lingkungan jaminan kualitas, mengikuti panduan praktis ini dapat meningkatkan keandalan dan pengulangan pengujian Anda.

1. Mulailah dengan Sampel yang Sempurna

Mulailah dengan sampel yang sempurna. Artinya, permukaannya bersih dan datar, bebas dari kontaminan, goresan, atau lengkungan. Bahkan sidik jari atau lengkungan kecil pun dapat memengaruhi hasil Anda.

Pastikan untuk selalu memotong spesimen karet Anda sesuai dimensi standar, dan jika memungkinkan, biarkan hingga mencapai suhu ruangan sebelum pengujian untuk menghindari distorsi termal.

2. Sesuaikan Skala dengan Aplikasi

Untuk elastomer lunak seperti segel silikon atau nitril, gunakan Tipe pantai AUntuk karet termoplastik kaku atau roda industri, gunakan Tipe pantai DPenggunaan skala yang salah tidak hanya akan menghasilkan angka yang tidak akurat, tetapi juga akan membatalkan pengujian untuk standar regulasi atau standar pelanggan.

3. Durometer Fit Adalah Segalanya

Kemudian, pilih jenis durometer yang sesuai dengan skala pengujian dan kategori karet Anda. Unit yang dipasang di bangku menawarkan kontrol yang lebih baik, tetapi untuk pengujian di lokasi, durometer portabel sangatlah berharga.

Apa pun jenisnya, pastikan instrumen dikalibrasi secara teratur menggunakan blok referensi bersertifikat. Penyimpangan kalibrasi memang halus tetapi berbahaya, karena secara diam-diam mengikis integritas data Anda.

4. Terapkan dengan Presisi, Bukan Tekanan

Tekan durometer secara vertikal terhadap sampel dengan kekuatan yang stabil: tidak terlalu ringan, tidak terlalu keras. 

Tekanan yang berlebihan dapat menekan material lunak secara berlebihan, sementara kontak yang lemah mungkin tidak memicu pengikatan penuh. Biarkan instrumen melakukan pekerjaannya, dan jangan pernah terburu-buru dalam waktu kontak.

5. Bersabarlah, Biarkan Stabil

Setelah kontak, tunggu beberapa detik hingga hasil pembacaan stabil. Waktu tunggu ini penting untuk memperhitungkan respons elastis material dan memastikan Anda tidak menangkap efek lekukan sementara. Hasil pembacaan yang terlalu dini dapat menyesatkan seperti alat yang tidak sejajar.

6. Uji Lebih Dari Sekali

Karet secara alami bervariasi, terutama pada komponen yang dicetak atau diekstrusi. Ukur beberapa titik pada sampel yang sama untuk menemukan ketidakkonsistenan atau cacat produksi. Merata-ratakan beberapa pengukuran memberikan hasil yang jauh lebih dapat dipercaya daripada pendekatan satu-dan-selesai.

7. Catat Data Anda

Terakhir, dokumentasikan dalam konteks metode, skala, kondisi suhu, dan operator pengujian. Gunakan format standar yang selaras dengan ASTM D2240 or ISO 868, dan mengarsipkan log kalibrasi bersama dengan catatan kekerasan.

Kesalahan Umum yang Harus Dihindari

Meskipun sudah familier dengan prosesnya, kesalahan sering muncul karena variabel yang terlewat, teknik yang tidak tepat, atau salah tafsir terhadap hasil. Poin-poin berikut menyoroti kesalahan yang sering terjadi yang membahayakan integritas data dan evaluasi material, khususnya dalam konteks pengendalian mutu dan pengembangan produk.

1. Asumsi Satu Skala Kekerasan Cocok untuk Semua

Shore A mungkin menjadi standar untuk banyak produk karet, tetapi ini bukan solusi yang cocok untuk semua orang. Menerapkan Shore A pada gel yang sangat lembut atau elastomer yang kaku seperti menggunakan timbangan kamar mandi untuk menimbang bulu atau truk pengangkut.

Secara teknis hal ini memungkinkan, tetapi sangat tidak akurat. Selalu sesuaikan skala durometer (A, D, atau OO) dengan karakteristik material tertentu dan lingkungan penggunaan akhir.

2. Mengabaikan Kondisi Lingkungan

Karet tidak berperilaku dengan cara yang sama di laboratorium yang dingin dan kering seperti di lantai pabrik pada bulan Juli. Suhu dan kelembapan secara signifikan memengaruhi pembacaan kekerasan.

Pengujian tanpa kontrol lingkungan, atau setidaknya mengakui variabel tersebut, dapat memberikan angka yang tidak mencerminkan kinerja material di dunia nyata. Stabilkan sampel atau uji di lingkungan dengan pengaturan suhu terkontrol jika memungkinkan.

3. Salah Menilai Variabilitas Senyawa

Tidak semua karet dibuat sama. Dua sampel yang melihat yang identik mungkin memiliki kandungan bahan pengisi, tingkat pengawetan, atau beban plasticizer yang sepenuhnya berbeda, yang semuanya memengaruhi kekerasan.

Mengabaikan perbedaan formulasi saat membandingkan bahan akan menghasilkan kesimpulan yang tidak sesuai. Selalu verifikasi spesifikasi senyawa sebelum menginterpretasikan hasil atau melakukan substitusi.

4. Persiapan Sampel yang Buruk

Salah satu sumber kesalahan yang paling diremehkan adalah sampel yang buruk. Jika bagian karet tidak rata, kotor, atau terlalu tipis, itu berarti Anda mengukur seberapa baik pengaturan Anda mengimbangi cacat. Luangkan waktu untuk memotong spesimen yang bersih dan rata pada ketebalan standar dan singkirkan kontaminan permukaan sebelum setiap pengujian.

5. Menggunakan Durometer Tanpa Kalibrasi Rutin

Durometer hanya berfungsi dengan baik jika dikalibrasi terakhir kali. Banyak yang berasumsi alat ini "bekerja begitu saja" begitu saja, tetapi kalibrasi rutin terhadap blok referensi bersertifikat sangat penting, terutama untuk fasilitas yang bekerja sesuai standar ASTM atau ISO.

Instrumen yang dikalibrasi dengan buruk mungkin lulus pemeriksaan QA di atas kertas tetapi gagal dalam kinerja dunia nyata.

6. Percaya Bahwa 'Lebih Sulit Berarti Lebih Baik'

Sangat menggoda untuk menyamakan nilai kekerasan yang lebih tinggi dengan kualitas yang lebih tinggi, tetapi itu tidak relevan. Karet yang lebih keras mungkin tahan terhadap lekukan, tetapi itu tidak berarti ia menawarkan fleksibilitas, kinerja penyegelan, atau ketahanan terhadap kelelahan yang lebih baik.

Setiap aplikasi memiliki keseimbangan ideal antara kekakuan dan elastisitas. Jangan mengejar angka, selalu berpegang pada fungsi dan tujuan sebelumnya.

7. Menguji Hanya Satu Titik

Kekerasan tidak selalu seragam di seluruh bagian yang dicetak atau diekstrusi. Menguji satu titik saja akan memberi Anda pandangan yang sempit dan sering kali menyesatkan tentang perilaku material.

Selalu lakukan beberapa pengukuran di berbagai area. Lalu, rata-ratakan hasilnya untuk mendapatkan profil realistis tentang sifat karet.

Pemikiran Akhir

Dari persiapan sampel hingga aplikasi durometer dalam pengukuran kekerasan karet harus mengikuti protokol yang ketat untuk memastikan data yang dapat diandalkan. Kondisi lingkungan seperti suhu dan kelembaban harus diperhitungkan, tetapi yang sama pentingnya adalah memahami bahwa aplikasi produk yang berbeda sering kali memerlukan spesifikasi kekerasan yang berbeda.

Untuk mengeksplorasi cakupan penuh metode dan praktik terbaik, kami mengundang Anda untuk membaca artikel mendalam kami tentang pengujian kekerasan karetDan, untuk konsultasi teknis atau untuk mendiskusikan persyaratan pengujian spesifik Anda, kontak Qualitest—para ahli kami siap mendukung tantangan validasi material Anda berikutnya.