Metode pengujian umum untuk masterbatch hitam

Oleh ZFH Technical Team · 16 Juni 2026

Pelet plastik hitam dalam botol sampel, batang uji, dan pelat di atas meja laboratorium

Uji Apa yang Penting untuk Masterbatch Hitam?

Kualitas masterbatch hitam tidak dapat ditetapkan hanya dengan satu uji atau hanya dari kadar karbon hitam. Program kendali mutu yang praktis memperhatikan kadar karbon hitam, abu, aliran leleh, kadar air, densitas, warna, dispersi, dan kinerja dalam proses produksi yang dimaksud.

Uji yang tepat bergantung pada formulasi masterbatch, resin pembawa, aplikasi, dan spesifikasi produk yang disepakati. Tidak setiap grade memerlukan program uji yang sama, dan hasil laboratorium yang memuaskan tidak menjamin keberhasilan pemrosesan di setiap lini produksi. Suatu hasil hanya bermakna jika metode, kondisi uji, dan satuannya dicantumkan.

Delapan Pemeriksaan Kualitas Umum Masterbatch Hitam

Pemeriksaan kualitas	Yang dievaluasi	Batasan penting
Kadar karbon hitam	Konsentrasi pigmen	Memerlukan metode yang sesuai dengan formulasi
Kadar abu	Residu setelah pembakaran pada kondisi yang ditetapkan	Bukan kadar karbon hitam; tidak mengidentifikasi bahan pengisi satu per satu
Aliran leleh (MFR/MVR)	Perilaku aliran pada suhu dan beban yang dinyatakan	Tidak mengukur dispersi
Kadar air	Air di dalam bahan	Tidak sama dengan total kehilangan saat dipanaskan
Densitas	Densitas dan konsistensi antar-lot	Tidak dapat menetapkan komposisi dengan sendirinya
Warna dan kepekatan hitam	Tampilan dibandingkan dengan referensi yang disetujui	Bergantung pada spesimen dan kondisi pengukuran
Dispersi	Pemecahan aglomerat karbon hitam	Hasil bergantung pada metode dan aplikasi
Uji coba pemrosesan	Kinerja dalam proses yang dimaksud	Memerlukan kondisi yang terkendali dan terdokumentasi

Pemeriksaan ini memiliki tujuan yang berbeda. Memilih kombinasi yang sesuai lebih berguna daripada meminta daftar hasil yang panjang tanpa memahami apa yang ditunjukkan masing-masing. Sebelum uji laboratorium apa pun, pemeriksaan cepat atas kemasan, label, nomor lot, dan tampilan pelet dibandingkan dengan sampel simpan dari lot yang disetujui, untuk mencari kontaminasi, serbuk halus, serta pelet yang tidak seragam atau lengket, dapat menangkap masalah yang jelas sejak dini dan merupakan langkah pertama inspeksi penerimaan yang dijelaskan di bawah.

TDS, COA, Laporan Pihak Ketiga, dan Uji Coba

Dokumen dari pemasok dan pelanggan perlu dibaca sesuai tujuannya:

Dokumen	Tujuan utama	Yang perlu diperiksa
TDS (lembar data teknis)	Menjelaskan grade dengan batas spesifikasi, sifat tipikal, atau keduanya	Identitas produk, metode, kondisi, satuan, dan batasan
COA (sertifikat analisis)	Melaporkan hasil untuk lot tertentu	Nomor lot, sifat yang benar-benar diuji, metode, dan batas penerimaan
Laporan uji pihak ketiga	Mendokumentasikan uji independen tertentu	Grade yang tepat, sampel, standar, tanggal, dan cakupan uji
Catatan uji coba pemrosesan	Mendokumentasikan kinerja pada kondisi produksi yang dinyatakan	Bahan, setelan, hasil, dan keputusan penerimaan

TDS menjelaskan suatu grade; TDS bukan sertifikat bahwa setiap lot produksi telah diuji. COA berkaitan dengan satu lot: periksa apakah nomor lot cocok dengan pengiriman dan sifat apa saja yang benar-benar diuji pada lot tersebut, dan jangan berasumsi bahwa setiap lot dilengkapi data uji yang lengkap. Sepakati sebelumnya sifat apa saja yang akan dilaporkan dalam COA.

Laporan pihak ketiga mencakup sampel, standar, dan cakupan yang disebutkan di dalamnya; laporan itu bukan persetujuan universal untuk grade lain atau untuk setiap produk yang dibuat dengan keluarga masterbatch yang sama. Untuk persyaratan seperti RoHS, REACH, atau kontak pangan, periksa dokumentasi untuk grade tertentu, kondisi uji, dan pasar tujuan. Laporan yang tersedia untuk grade ZFH dicantumkan di halaman kualitas dan kepatuhan kami, masing-masing menyebutkan grade yang dicakupnya.

1. Kadar Karbon Hitam

Kadar karbon hitam adalah fraksi massa karbon hitam dalam masterbatch atau kompon. Ini merupakan parameter formulasi dan kendali mutu yang penting, tetapi persentase yang lebih tinggi tidak otomatis berarti hitam yang lebih pekat, dispersi yang lebih baik, atau kinerja produk jadi yang lebih baik.

Bagaimana Kadar Karbon Hitam Ditentukan?

ASTM D1603-20 menjelaskan metode gravimetri untuk kadar karbon hitam dalam plastik polietilena, polipropilena, dan polibutilena. Spesimen yang telah ditimbang dipirolisis dalam nitrogen untuk menghilangkan polimer, lalu residunya ditimbang; kemudian residu dipanaskan di udara untuk membakar karbon hitam dan ditimbang lagi, dan kadar karbon hitam dihitung dari massa-massa tersebut.

Standar ini memiliki batasan komposisi yang penting. Standar ini tidak berlaku untuk komposisi yang mengandung pigmen atau bahan pengisi tidak mudah menguap selain karbon hitam, atau aditif penghambat nyala terbrominasi, sehingga tidak dapat memberikan angka karbon hitam secara langsung untuk masterbatch berisi bahan pengisi yang mengandung kalsium karbonat, talk, atau mineral lain. Standar ini juga tidak disarankan untuk polimer yang dimodifikasi dengan monomer akrilik atau monomer polar lainnya, karena modifikasi tersebut dapat memengaruhi akurasi hasil. Formulasi daur ulang dan grade dengan bahan tambahan lain juga memerlukan metode yang dipilih berdasarkan formulasi lengkapnya.

Kadar abu, residu total, dan kadar karbon hitam bukan pengukuran yang dapat saling menggantikan. Saat meninjau hasil dari pemasok, tanyakan metode yang digunakan dan apakah metode itu sesuai untuk sistem pembawa dan aditifnya.

2. Kadar Abu

Abu adalah residu yang tersisa setelah bahan dibakar pada kondisi yang ditetapkan; ISO 3451-1:2026 menyediakan metode umum untuk plastik. Pada kondisi pengabuan oksidatif, karbon hitam terbakar habis, sehingga abu bukan ukuran kadar karbon hitam. Hasil abu dapat membantu memantau konsistensi formulasi, terutama pada produk yang mengandung bahan anorganik.

Abu tidak mengungkapkan bahan apa yang menghasilkan residu. Hasil abu saja tidak dapat menetapkan kadar kalsium karbonat yang tepat atau mengidentifikasi setiap komponen anorganik, dan nilainya bergantung pada kondisi uji serta perilaku formulasi saat dibakar; kalsium karbonat, misalnya, dapat melepaskan karbon dioksida pada suhu tinggi. Uji abu adalah pemeriksaan konsistensi yang berkaitan dengan komposisi, bukan pengganti penentuan karbon hitam secara langsung atau analisis formulasi lengkap.

3. Laju Aliran Leleh (MFR/MVR)

Aliran leleh menggambarkan bagaimana termoplastik mengalir pada suhu dan beban yang ditentukan. ISO 1133-1:2022 memberikan prosedur untuk laju aliran massa leleh (MFR), dinyatakan dalam g/10 min, dan laju aliran volume leleh (MVR), dinyatakan dalam cm³/10 min. MVR sangat berguna untuk membandingkan bahan dengan kadar bahan pengisi yang berbeda, karena perbedaan densitas memengaruhi MFR.

Mengapa Suhu dan Beban Harus Dilaporkan?

Nilai aliran leleh tanpa kondisi ujinya tidak lengkap. Hasil yang diukur pada 190 °C dengan beban 2,16 kg tidak boleh dibandingkan secara langsung dengan hasil yang diukur pada suhu atau beban berbeda, dan kondisinya harus sesuai untuk bahan tersebut; biasanya kondisi ini ditetapkan oleh standar bahan untuk jenis resin. Saat meninjau nilai aliran leleh, pastikan:

Metode uji dan edisinya
Suhu uji dan beban yang diberikan
Satuan yang dilaporkan: g/10 min untuk MFR atau cm³/10 min untuk MVR
Persiapan dan pengondisian sampel, bila relevan
Apakah pengukuran dilakukan pada masterbatch atau pada kompon hasil pengenceran

Aliran leleh yang lebih tinggi atau lebih rendah tidak selalu lebih baik; perilaku aliran yang tepat bergantung pada sistem polimer dan metode pemrosesan. Aliran leleh saja tidak dapat membuktikan dispersi karbon hitam yang baik atau kecocokan pembawa.

4. Kadar Air dan Kelembapan

Kelembapan berlebih dapat menimbulkan masalah pemrosesan pada beberapa sistem polimer, dan relevansinya bergantung pada resin pembawa, formulasi, kondisi penyimpanan, dan aplikasi. ISO 15512:2019 menjelaskan metode untuk menentukan kadar air dalam plastik, termasuk titrasi Karl Fischer setelah ekstraksi atau penguapan serta metode manometrik.

Kelembapan vs Susut Pengeringan

Kadar air dan susut pengeringan bukan pengukuran yang sama. Dalam uji kehilangan massa dengan pemanasan, bahan mudah menguap selain air juga dapat terlepas, sehingga untuk masterbatch yang mengandung lilin, aditif, atau komponen mudah menguap lainnya, menganggap seluruh kehilangan massa sebagai kadar air dapat menyesatkan. Laporkan hasil seperti itu sebagai susut pengeringan, dan cantumkan metode serta kondisinya dalam catatan uji.

Persyaratan pengeringan juga perlu ditetapkan per grade: prosedur pengeringan yang sesuai untuk satu sistem polimer tidak boleh diterapkan begitu saja pada setiap masterbatch hitam.

5. Densitas

Densitas adalah sifat fisik yang berguna untuk membandingkan satu lot dengan spesifikasinya atau dengan lot yang sebelumnya disetujui. ISO 1183-1:2025 menjelaskan tiga metode untuk plastik non-seluler: metode perendaman untuk spesimen padat tanpa rongga, metode piknometer cairan untuk serbuk, serpihan, dan granul, serta metode titrasi. Pilih metode yang sesuai dengan bentuk fisik sampel.

Perubahan densitas mungkin perlu diselidiki, tetapi densitas bergantung pada beberapa faktor formulasi dan pemrosesan. Densitas saja tidak dapat menetapkan persentase karbon hitam, kadar bahan pengisi anorganik, atau komposisi lengkap. Saat membandingkan lot, gunakan metode, kondisi spesimen, dan suhu uji yang sama.

6. Warna, Kepekatan Hitam, dan Selisih Warna

Tampilan sering kali merupakan persyaratan utama masterbatch hitam. Evaluasi visual dapat didukung dengan pengukuran warna instrumental pada spesimen yang disiapkan dengan benar, misalnya koordinat CIELAB atau selisih terhadap referensi yang disetujui. ASTM D2244-25 adalah praktik untuk menghitung selisih dan toleransi warna dari koordinat warna yang diukur secara instrumental; dengan sendirinya standar ini tidak mengukur seberapa hitam suatu sampel.

Mengapa Persiapan Spesimen Penting

Dua sampel dapat terlihat berbeda karena perubahan ketebalan spesimen, tekstur permukaan, kilap, resin dasar, atau konsentrasi pigmen. Agar perbandingan bermakna, jaga agar persiapan spesimen dan setelan pengukuran tetap sama, dan catat resin dasar, rasio penambahan masterbatch, ketebalan spesimen, geometri instrumen, iluminan dan pengamat, rumus selisih warna, serta sampel referensi yang disetujui.

Nilai selisih warna perlu dinilai terhadap persyaratan tampilan yang disepakati. Selisih warna yang rendah, hitam yang lebih pekat, dan dispersi yang baik adalah sasaran mutu yang saling berkaitan tetapi berbeda.

7. Dispersi Karbon Hitam

Dispersi memengaruhi bagaimana aglomerat karbon hitam tampak dan berperilaku di dalam polimer. Bergantung pada aplikasinya, evaluasi dapat mencakup uji film, uji nilai tekanan filter, mikroskopi, dan pemeriksaan spesimen yang telah diproses; misalnya, ISO 23900-5:2015 menjelaskan uji nilai tekanan filter dan ISO 23900-6:2015 menjelaskan uji film, masing-masing dalam ruang lingkupnya sendiri. Hasil harus ditafsirkan berdasarkan metode dan kondisi yang sebenarnya.

Alih-alih mengulang prosedurnya di sini, baca panduan kami untuk mengevaluasi dispersi masterbatch hitam, yang menjelaskan metode-metodenya, cara membandingkan sampel secara adil, dan mengapa cacat yang terlihat tidak selalu berarti masalah dispersi pigmen.

8. Uji Coba Aplikasi dan Pemrosesan

Pengukuran laboratorium sangat berharga, tetapi evaluasi akhir harus mencerminkan aplikasi yang dimaksud. Masterbatch untuk film tiup mungkin memerlukan program uji coba yang berbeda dari masterbatch untuk cetak injeksi, ekstrusi pipa, atau selubung kabel. Pengamatan yang berguna meliputi tampilan permukaan, konsistensi warna, kestabilan pengumpanan, tekanan pemrosesan, dan sifat produk jadi.

Catat polimer dasar, grade masterbatch, tingkat penambahan, kondisi pemrosesan, dan kriteria penerimaan, dan bila memungkinkan bandingkan kandidat dengan referensi yang disetujui pada kondisi yang setara. Uji coba singkat yang berhasil merupakan bukti yang berguna, tetapi tidak membuktikan kinerja jangka panjang atau kepatuhan terhadap setiap persyaratan aplikasi.

Inspeksi Penerimaan, Perbandingan Pemasok, dan Catatan

Sebelum menyetujui pemasok baru atau menerima lot produksi, tentukan pemeriksaan mana yang penting untuk penggunaan yang dimaksud. Rencana yang praktis:

Periksa dokumen pengiriman: grade, nomor lot, dan COA terhadap pesanan pembelian dan spesifikasi yang disepakati.
Periksa kemasan dan pelet dari kontaminasi, serbuk halus, dan pelet yang tidak seragam, lalu bandingkan dengan sampel simpan dari lot yang disetujui.
Lakukan pemeriksaan rutin yang disepakati pada kondisi tetap, misalnya aliran leleh beserta suhu dan bebannya, serta kadar air atau susut pengeringan.
Untuk pemasok baru, grade baru, atau keluhan, tambahkan pemeriksaan yang penting bagi aplikasi, seperti kadar karbon hitam, abu, densitas, warna, dan dispersi.
Konfirmasikan dengan uji coba pemrosesan yang terdokumentasi sebelum grade atau pemasok baru dilepas untuk produksi penuh.
Simpan sampel simpan, catatan uji, COA, dan setelan uji coba untuk setiap lot.

Tidak setiap lot yang masuk memerlukan semua uji; frekuensi inspeksi dan pengambilan sampel harus mencerminkan aplikasi, risiko produk, riwayat pemasok, dan persyaratan mutu yang disepakati. Perbandingan pemasok menjawab dua pertanyaan yang berbeda, jadi pisahkan keduanya. Perbandingan teknis menguji semua sampel dengan metode dan kondisi yang sama, pada kadar karbon hitam akhir yang sama di produk dan pada mesin yang sama, untuk membandingkan masterbatch itu sendiri. Perbandingan aplikasi menjalankan produk setiap pemasok pada rasio penambahan yang direkomendasikan masing-masing, untuk membandingkan hasil praktis dan biaya penggunaan. Catat perbandingan mana yang dilakukan, dan ingat bahwa perbedaan kondisi uji antar-pemasok merupakan alasan umum mengapa data mereka tidak dapat dibandingkan secara langsung.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Bisakah kadar karbon hitam saja menentukan kualitas masterbatch?

Tidak. Kadar karbon hitam adalah parameter formulasi. Dispersi, kecocokan pembawa, perilaku leleh, tampilan, dan kinerja aplikasi juga memengaruhi kesesuaian.

Bisakah MFI atau MFR dibandingkan tanpa mengetahui kondisi ujinya?

Tidak. Suhu dan beban yang diberikan sangat penting untuk menafsirkan hasil aliran leleh, dan MFR (g/10 min) serta MVR (cm³/10 min) adalah pengukuran yang berbeda. Bahan dan metode uji juga perlu dipertimbangkan.

Apakah kadar abu sama dengan kadar karbon hitam atau bahan pengisi?

Tidak. Pada kondisi pengabuan oksidatif karbon hitam terbakar habis, dan abu mengukur residu yang tersisa pada kondisi yang ditentukan. Abu tidak mengidentifikasi bahan pengisi satu per satu atau memberikan konsentrasi persisnya.

Apakah hasil kehilangan berat di oven selalu mewakili kelembapan?

Tidak. Zat mudah menguap lainnya dapat ikut menyumbang kehilangan massa. Diperlukan metode khusus air jika sifat yang dibutuhkan adalah kadar air.

Apakah selisih warna yang rendah menjamin dispersi yang baik?

Tidak. Selisih warna instrumental dan dispersi karbon hitam adalah pengukuran yang berbeda. Suatu sampel bisa cocok dengan warna yang disetujui namun tetap memerlukan evaluasi dispersi untuk aplikasi yang dimaksud.

Apakah setiap masterbatch hitam harus lulus uji yang sama?

Tidak. Program inspeksi yang tepat bergantung pada formulasi, polimer, metode pemrosesan, spesifikasi produk, dan persyaratan regulasi.

Panduan Terkait

Memilih Masterbatch Hitam dan Meminta Data Teknis

Perbandingan teknis yang berguna dimulai dengan deskripsi yang jelas tentang aplikasi yang dimaksud. ZFH menyediakan masterbatch hitam untuk berbagai sistem polimer dan kebutuhan pemrosesan, termasuk masterbatch hitam standar PE/EVA dan masterbatch hitam PP. Untuk meninjau suatu grade, sampaikan resin dasar, metode pemrosesan, sifat yang dibutuhkan, dan kriteria inspeksi Anda, lalu hubungi ZFH untuk membahas pemilihan grade dan dokumentasi teknis produk yang tersedia.

Referensi Teknis

Referensi ini menjelaskan kerangka pengujian yang relevan. Penyebutan suatu standar tidak berarti bahwa setiap grade ZFH telah diuji menurut standar tersebut. Pengujian aktual dan kriteria penerimaan harus dikonfirmasi melalui catatan khusus produk yang sesuai.