BAHAN AJAR MATA KULIAH

PENGETAHUAN BAHAN MENTAH SILIKAT

(BMS)

1

Penyusun:Nurul Hidayati Fithriyah, ST, MSc, PhD.

Lisa Nazifah, ST, MSc.

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

2013SILABUS MATA KULIAH : PENGETAHUAN BAHAN MENTAH SILIKAT

KODE NOMOR / SKS : KIM021 (2 SKS)

SESI KE- P O K O K B A H A S A N

1 Klasifikasi dan fungsi bahan mentah silikat utama

2 Bahan mentah plastis - Lempung I: kelas, pembentukan

3 Lempung II: struktur, komposisi, benefisiasi

4 Lempung III: sifat, reaksi, jenis dan kegunaan

5 Bahan mentah non-plastis I: feldspar, silika, alumina

6 Bahan mentah non-plastis II: karbonat, talkum, gips dll.

7 Bahan mentah glasur: opacifier, fluks, pewarna

8 Presentasi Tugas I, diskusi dan tanya jawab

* UTS: Bahan mentah silikat plastis & non-plastis

9 Analisa fisik bahan mentah I: teori

10 Analisa fisik bahan mentah II: perhitungan

11 Analisa kimia bahan mentah: teori & perhitungan

12 Seager Formula / Rasio Molar I: teori

13 Seager Formula / Rasio Molar II: perhitungan

14 Pemilihan bahan baku I: keramik WT, FT & RT

15 Pemilihan bahan baku II: semen dan gelas

16 Presentasi Tugas II, diskusi dan tanya jawab

* UAS: 1. Analisa bahan mentah silikat

2

2. Perhitungan Seager Formula

3. Pemilihan bahan baku produk berbasis silikat

Referensi: 1. Bahan Baku Keramik (YMV Hartono)

2. Industrial Ceramics (Singer & Singer)

3. From Materials to Machine to Product – Volume 1 (SACMI Italy)

4. Kriya Keramik SMK Jilid I - II (Wahyu G.B.)

BAB IBAHAN BAKU SILIKATIndustri berbasis bahan silikat terdiri dari industri keramik, semen, dan gelas. Keramik berasal dari kata keramos, yang berarti api, tungku atau pemanas. Sehingga definisi keramik yang paling sederhana adalah bahan yang dibuat dari lempung atau dicampur dengan bahan lain yang melalui proses pembakaran. Sebelum melalui pembakaran, maka barang tersebut belum bisa disebut sebagai keramik. Bahan baku keramik adalah kumpulan mineral atau batuan, baik dalam keadaan asli dari alam maupun setelah diproses, yang kemudian digunakan untuk pembuatan berbagai barang keramik. Bahan baku silikat dapat terdiri dari bermacam-macam mineral, tetapi pada umumnya terdiri dari kombinasi lempung yang plastis, feldspar yang dapat membentuk cairan kental pada temperatur tinggi, dan silika yang dapat membentuk cairan gelas. Dapat pula digunakan bahan fluks untuk menurunkan titik leleh. Bahan baku mineral yang digunakan pada industri keramik biasanya anorganik, non metal dan kristal. Sifat-sifat bahan keramik biasanya dikenali dari struktur kristal, komposisi kimia dan sifat mineraloginya. Pengetahuan bahan baku keramik merupakan cabang ilmu teknologi keramik yang mempelajari tentang sifat fisik dan kimia dari

3

bahan baku keramik sebagai pengetahuan dasar sebelum mempelajari lebih jauh tentang keramik itu sendiri. Selain itu, dipelajari juga kontrol kualitas bahan baku keramik yang harus dilakukan sebelum bahan tersebut diproses menjadi produk keramik yang siap dipasarkan. A. Keramik dan Penggunaannya

4

B. Klasifikasi Bahan Baku KeramikBahan baku keramik dapat dibedakan berdasarkan berbagai faktor, antara lain:5

I. Berdasarkan sifat keplastisan a. Bahan baku plastis : kaolin, ball clay, bentonit, dllb. Bahan baku non plastis : silika, feldspar, talk, dolomit, magnetit, mullite, alumina, nephelin syenite, phyrophillit, gips, dllII. Berdasarkan kegunaan bahan a. Bahan baku untuk bodi : kaolin, feldspar, silika, ball clay, talk, dolomit, dllb. Bahan baku untuk glasur- Bahan pelebur : asam borat, borax, Na2CO3, K2CO3, BaCO3, dll- Bahan opacifier : SnO2, ZrO, dll- Bahan pewarna : senyawa cobalt, senyawa besi, senyawa nikel, dllIII. Berdasarkan fungsinya dalam komposisi keramik a. Bahan pembentuk kerangka/pengisi: lempung, silika, zircon, titania, dll b. Bahan pembentuk gelas/pengikat : silika, oksida borat, oksida fosfor, batu gamping, dolomit, dllc. Bahan refraktori : alumina, magnesit, dolomit, soda ash, chrome, senyawa borate, senyawa phosphate, fluorspar, dlld. Bahan pelebur : feldspar, nephelin syenite, talk, batu gamping, dolomit, dllIV.Berdasarkan asal bahan a. Bahan baku dari alam : kaolin, lempung, feldspar, silika, phyrophillit, nephelin syenite, batu gamping, dllb. Bahan baku buatan : mullite, borida, nitrida, SiC, H3BO3, dll

Pengelompokan valensi Group dalam bahan baku keramik:1. R2O dan RO Group MgO : - Menaikkan electrical resistance- Menaikkan daya tahan terhadap basa dan logam cair- Menunjang pembentukan cordierite sehingga lebih tahan terhadap perubahan suhu yang drastisSrO : - Sifat-sifat antara SaO dan BaOBaO: - Menaikkan ketahanan terhadap basa dan logam cair6

BeO : - Menaikkan bending strength- Menaikkan electrical resistance - Menurunkan COE (Coeffisien Of Expansion)ZnO : - Tahan asam dan menaikkan daya tahan terhadap logam cair (MnO, CoO, NiO, PbO)2. R2O3 GroupAl203 : - Menaikkan bending strength- Lebih tahan suhu tinggiCr2O3 : - Menaikkan ketahanan terhadap busa tanpa kehilangan daya tahan asam- Menaikkan daya refractory (suhu)(B2O3): - Menurunkan titik leleh 3. RO2 Group dll.ZrO2 : - Menurunkan conductivity- Daya tahan khusus terhadap asam dan basa. (SnO2, CeO2, Ti02)P2O5 : - Memperendah refractory - Lebih tahan terhadap HF (SiC, WO3, V2O5, C)C. Komposisi Bodi Keramik Kebanyakan bahan baku keramik yang digunakan di industri adalah oksida metal. Tiga mineral yang menjadi bahan baku keramik utama selama bertahun-tahun adalah clay (lempung), flint (quartz/silika), and feldspar. Bahan baku keramik utama ini seringkali disebut sebagai komposisi bodi keramik tradisional. Komposisi body keramik (traditional) dibatasi oleh beberapa faktor:1. Pada tahap pembentukan diperlukan bahan plastis agar selama pengeringan masih mempertahankan bentuk awalnya2. Pada tahap pengeringan dan pembakaran diperlukan bahan non clay yang tidak susut selama pengeringan dan pembakaran, seperti: flint, quartz atau grog (clay yang dibakar atau pecahan body keramik yang sudah dibakar)3. Pada tahap pembentukan gelas (vitrifikasi) diperlukan flux yang berfungsi sebagai pengikat agar tidak sampai meleot atau berubah bentuk. Bahan flux : feldspar.

Clay (Lempung)7

Dalam keramik tradisional, lempung adalah bahan baku yang memberikan sifat plastis yang berperan dalam pembentukan bahan menjadi bentuk yang diinginkan sebelum proses pembakaran. Lempung adalah aluminium silikat hidrat yang tidak terlalu murni yang terbentuk sebagai hasil pelapukan dari batuan beku yang mengandung feldspar sebagai salah satu mineral asli yang penting.Reaksi dapat dituliskan sebagai berikut:K2O. Al2O3. 6SiO2 + CO2 + 2H2O K2CO3 + Al2O3. 2SiO2. 2H2O + 4SiO2 Kalium Feldspar kaolinit silika

Ada sejumlah spesies mineral yang disebut mineral lempung (clay mineral) yang mengandung terutama campuran kaolinit, montmorillonit dan illit, masing-masing dalam berbagai kualitas. Dari sudut pandang keramik, lempung berwujud plastis dan dapat dibentuk bila cukup halus dan basah, kaku bila kering dan vitrous (lebur) bia dibakar pada suhu yang cukup tinggi. Prosedur pembuatannya mengandalkan kepada sifat-sifat tersebut. Hampir semua lempung yang digunakan dalam indusri keramik adalah mineral lempung kaolinit, meskipun lempung bentonit yang tergolong dalam montmorillonit kadang digunakan untuk memberi sifat plastis yang sangat tinggi jika perlu. Sifat plastis lempung sangat dipengaruhi oleh kondisi fisik lempung dan sangat berbeda-beda tiap jenis lempung. Lempung dipilih menurut sifat khusus tertentu yang dikehendaki dan biasanya diramu dari berbagai jenis untuk mendapatkan hasil yang paling baik. Lempung sangat beraneka ragam dalam sifat fisiknya dan dalam kandungan impuritasnya, sehingga biasanya harus ditingkatkan dulu mutunya melalui proses benefisiasi.

Gambar 1. Proses benefisiasi lempung cina8

Pada gambar di atas ditunjukkan langkah-langkah yang diperlukan untuk prosedur tersebut yang bertujuan menyingkirkan mika dari lempung. Hampir seluruh langkah yang diuraikan adalah reaksi fisika, seperti pemisahan berdasarkan ukuran dengan pengayakan, pengendapan selektif, penyaringan dan pengeringan. Namun sifat koloidnya dikendalikan dengan berbagai aditif yang sesuai misalnya natrium silikat dan alum. Proses benefisiasi juga menyangkut flotasi buih (froth flotation). Pemurnian secara kimia dilakukan untuk mendapatkan bahan-bahan yang sangat murni seperti alumina dan titania.Flint (Quartz/Silika)Penyusun keramik yang lain adalah pasir atau flint. Flint adalah bentuk dari silika dioksida yang diperoleh dari quartzite, pasir dan batuan. Bahan ini digunakan dalam bentuk butiran halus yang berfungsi sebagai pengisi yang akan memberikan produk akhir dengan sifat sesuai yang dinginkan.FeldsparFeldspar adalah sebutan umum untuk senyawa yang termasuk dalam alkali-aluminosilikat. Dalam industri keramik feldspar berperan sebagai flux, yaitu bahan yang mulai melebur pada temperatur terendah saat siklus pembakaran terjadi, sehingga feldspar bertindak sebagai bahan pengikat yang memberikan kekuatan kepada bodi keramik.Feldspar terbagi menjadi 3 jenis umum, yaitu :- kalium feldspar (potas) K2O. Al2O3. 6SiO2- natrium feldspar (soda) Na2O. Al2O3. 6SiO2- kalsium fedspar (gamping)CaO. Al2O3. 6SiO2Ketiga jenis feldspar ini digunakan dalam industri keramik. Sebagian besar feldspar merupakan kombinasi dari dua jenis.

Tabel 1. Bahan baku dasar pembuatan keramikClay Feldspar FlintRumus Al2O3. 2SiO2. 2H2O K2O. Al2O3. 6SiO2 SiO2Plastisitas Plastis Tidak plastis Tidak plastisFusibilitas Refraktori* Perekat, mudah lebur Refraktori*Titik lebur 1785oC 1150oC 1710oCSusut bakar Sangat besar Melebur Tidak susut

* tidak melebur pada suhu tertinggi api batu bara (1400oC)9

Gambar 2. Diagram komposisi tiga bahan utama silikat

10

BAB IIBAHAN BAKU PLASTISA. Mineral Lempung Mineral lempung adalah senyawa-senyawa alumina silikat hidrat yang mempunyai butir sangat halus dan bila mengandung air akan menjadi sangat plastis. Lempung sebagai bahan keramik utama karena dua sifatnya yang penting. 1. Sifatnya yang plastis bila dicampur dengan air dan dapat dibentuk serta tidak berubah selama pengeringan dan pembakaran. 2. Sifatnya yang mempunyai range leleh tergantung dari komposisinya dan menjadi padat dan kuat tanpa kehilangan bentuknya setelah dibakar. Titik leleh dari lempung adalah 1150oC – 1785oC atau Seger Cone No 1 – No 35. Myer membagi mineral lempung menjadi beberapa group yaitu:a. Kelompok kaolin:Kaolinite Al2O3.2SiO2.2H2ODickite Al2O3.2SiO2.2H2ONacrite Al2O3.2SiO2.2H2O Halloysite Al2O3.2SiO2.2H2O (Al2O3.2SiO2.2-4H2O)Anauxite Al2O3.2SiO2.2H2OAllophane Al2O3.nSiO2.nH2Ob. Kelompok MontmorilloniteMontmorillonite Al2O3.4SiO2.H2O + n H2OBeidellite Al2O3.3SiO2.nH2ONontronite (Al, Fe)2O3.3SiO2.nH2OSaponite 2MgO.3SiO2.nH2Oc. Kelompok lempung yang mengandung alkaliMetabentonite K2O-MgO-Al2O3-SiO2-H2OMica lempung termasuk illiteLempung berasal dari peruraian batuan lain terutama batuan beku alumina silikat. Proses terbentuknya mineral lempung di alam dapat dikelompokkan menjadi dua :a. Proses hipogenik Proses ini terjadi dibawah permukaan bumi dan biasanya terjadi karena pengaruh uap panas yang mengandung larutan-larutan kimia yang disebut dengan hydrothermal. Khusus untuk proses

11

terjadinya kaolin, proses ini disebut kaolinisasi. Prosesnya dimulai dari larutan (uap) panas yang mengandung CO2 dan SO2 naik keatas secara paksa melalui rengkahan batuan granit. Dalam kondisi temperatur dan tekanan tinggi, cairan aktif akan merubah feldspar (yang merupakan komponen terbesar) menjadi mineral kaolinite. Secara sederhana, reaksi tersebut dapat ditulis sebagai berikut :K2O.Al2O3.6SiO2 Al2O3.2SiO2.2H2O + 4SiO2 + H2O + 2KOHOrtoklas Kaolinit silika kalium hidroksidab. Proses epigenikProses ini terjadi diatas permukaan bumi yang biasa disebut dengan pelapukan. Proses pelapukan dapat dibagi menjadi dua yaitu: Pelapukan fisika & biologiPelapukan ini dipengaruhi oleh panas, dingin, mekanis/benturan, akar tumbuh tumbuhan, jamur, dan lain-lain. Pelapukan kimiaPasir halus hasil pelapukan fisika diteruskan oleh pelapukan kimia oleh pengaruh air dan udara.

Dalam keadaan alam, lempung terdiri dari:a. Mineral primer, yaitu mineral yang berasal dari batuan beku yang belum lapuk: Kwarsa (SiO2) Feldspar (K2O.Al2O3.6SiO2 & Na2O.Al2O3.6SiO2) Mica; muskovit (K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O), biotit K(Mg,Fe)3.Al.Si3O10(OH)2 Olivin (Mg Fe Ca)2 SiO4 Pyroxene (Mg Fe Ca) SiO3 Amphibole (hornblende)Ketiga mineral pimer yang pertama merupakan mineral-mineral yang umum diketemukan didalam lempung.b. Mineral sekunder, yaitu mineral yang dihasilkan dari peruraian mineral primer oleh reaksi fisik dan kimia, antara lain: kelompok kaolin kelompok montmorillonite chlorite vermicullite hidromica attapulgite epidot 4CaO(Al,Fe)2O3.6SiO2.2H2O

12

mineral-mineral karbon/organik air

Baik mineral primer maupun sekunder terdapat di dalam endapan lempung dalam perbandingan yang bervariasi. Lempung residual dimana faktor transportasi tidak/sedikit sekali, maka biasanya mengandung banyak mineral primer. Sedangkan lempung sedimenter telah mengalami transportasi yang jauh hanya sedikit mineral primernya. Lempung didalam komposisinya terdapat mineral lempung dan bahan-bahan lain yang biasanya dinamakan impurity atau accessories. Impurity terkadang berpengaruh buruk atau baik terhadap lempung. Pengaruh impurity didalam suatu lempung tergantung daripada faktor-faktor berikut :a. sifat-sifatnya waktu lempung dipakaib. perbandingannya dalam mana mereka terdapatc. ukuran dan bentuk butir lempung dan bahan impurityd. kondisi dimana interaksi berlangsung seperti :- tinggi temperatur- lama pemanasan- suasana pembakaran didalam dapur - pengaruh bahan-bahan yang adaA.1 Penggolongan lempung menurut penggunaannya1. Lempung untuk keramik putih- Kaolin- China clay- Ball Clay2. Lempung tahan api (refraktori)- Lempung tahan api plastis- Lempung flint3. Lempung gerabah (Pottery clay)4. Lempung dibakar padat (Vitrifying clay)- Lempung untuk bata klinker- Lempung untuk pipa tanah padat- Lempung untuk genteng5. Lempung untuk bata- Lempung untuk bata merah- Lempung untuk terra cota- Lempung untuk pipa tanah6. Gumbo Clay7. Slip ClayA.2 Komponen Utama Lempung

13

Komponen-komponen utama didalam lempung dapat digolongkan sebagai berikut :1. Silikaa. Silika bebas berupa kwarsa, amorf, silika gel dan flint.Keberadaan silika bebas dalam lempung akan mengakibatkan penurunan:- plastisitas - susut kering dan susut bakar - kekuatan tekan dan tarik - peningkatan sifat ketahanan apib. Silika kombinasi dengan alumina membentuk mineral lempungc. Silika kombinasi dengan alumina dan alkali, seperti feldspar dan mikad. Silika kombinasi dengan alkali membentuk garam, seperti Wollastonit2. Aluminaa. Alumina bebas seperti, gibbsit dan diasporeKeberadaan alumina bebas dalam lempung akan mengakibatkan:- penurunan plastisitas - penurunan susut kering dan susut bakar - peningkatan sifat tahan api lempung b. Alumina bersenyawa dengan oksida alkali, seperti feldspar dan mika3. Senyawa-senyawa yang mengandung alkaliSenyawa ini umumnya berkombinasi dengan alumina berupa senyawa silikat atau alumina silikat seperti feldspar dan mika. Selain itu, senyawa ini juga terdapat sebagai kation dan garam terlarut. Pengaruh utama dari senyawa alkali dalam lempung adalah penurunan sifat tahan api dan mudah padat pada saat pembakaran. 4. Senyawa-senyawa besiBentuk senyawa besi ini antara lain: Fe2O3, Fe2O3.nH2O, Fe(OH)3, FeO.OH, Fe3O4, FeS2, FeCO3, FeSO4.7H2OPengaruh senyawa besi dalam lempung antara lain: mempengaruhi perubahan warna menurunkan sifat tahan api lempung senyawa besi yang larut dalam air membentuk scum/buih di permukaan benda membentuk iron spot (bintik) pada permukaan benda5. Senyawa kalsiumPengaruh senyawa kalsium dalam lempung antara lain: bertindak sebagai bahan pelebur

14

bahan gelas yang terbentuk bersifat encer dan korosif pada suhu rendah, akan menurunkan susut dan mempermudah pengeringan memucatkan warna merah yang ditimbulkan senyawa besi setelah dibakar menyebabkan lime blowing pada batuan dengan butir kasar kalsium sulfat dapat menyebabkan bengkak-bengkak pada badan keramikSenyawa kalsium yang ditemukan dalam lempung dapat berupa:- kalsit : CaCO3- gipsum : CaSO4.2H2O- gipsum anhidrit : CaSO4

- kalsium silikat- apatit- aragonitDefinisi lime blowing:Lime-blowing is caused by limestone lumps in clay that re-hydrate and expand after firing. To identify the affected bricks, they can be dunked in water, and fractures will be caused with white powdery lumps exposed. Cara pencegahan lime-blowing: To avoid lime-blowing, clay mixtures should not have particles larger than 0.2 mm incorporated. Another technique is to dead-burn the bricks, which is to heat the kiln to higher temperatures. The problem with this is that fuel is dramatically increased and the high temperatures are not even possible in many clamps.6. Senyawa magnesiumTerdapat dalam bentuk Magnetit (MgCO3), Dolomit (MgCO3.CaCO3) dan garam Epson (MgSO4.7H2O). Senyawa magnesium seperti halnya senyawa kalsium, terdapat dalam lempung dalam jumlah yang sangat sedikit. 7. Senyawa titanTerdapat dalam jumlah sedikit namun selalu ada dalam 3 bentuk:- Rutile, anatas, brookit (TiO2)- Ilmonit (Fe2O.TiO2)- Spene (Ca.Ti,SiO5)8. Senyawa karbonTerdapat dalam bentuk sisa-sisa tumbuhan, humus dan senyawa organik lainnya. Pengaruh bahan-bahan karbon pada lempung adalah:- memberikan warna gelap sampai hitam dalam keadaan mentah- menghasilkan suasana reduksi dalam furnace/kiln saat pembakaran

15

- mempengaruhi warna serta sifat vitrifikasi dalam pembakaran- kemungkinan dapat mengurangi bahan bakar- bila pembakaran terlalu cepat dapat membentuk inti hitm (black core)9. AirAir dapat dipandang sebagai mineral dan terdapat dalam lempung dengan bentuk:a. Air Higroskopis, dimana jumlahnya tergantung pada luas permukaan lempungb. Air Terabsorbsi, yang berkaitan dengan exchangeable cation pada lempungc. Broken Bond Water, yang berkaitan dengan valensi tidak jenuh pada ujung-ujung kristald. Air struktur/air terikat yang merupakan bagian penting dalam struktur lempungA.3 Sifat fisis lempung dalam keadaan mentahSifat-sifat fisis lempung menentukan kegunaannya. Kenyataan bahwa lempung yang basah dapat diberi bentuk, bila dikeringkan bentuk tidak berubah, dan bila dibakar pada temperatur cukup tinggi akan membentuk benda yang padat, awet dan indah, menyebabkan lempung sebagai bahan berharga dalam kemajuan peradaban. Sifat-sifat fisis lempung yang penting adalah:a. Flokulasi dan deflokulasiFlokulasi adalah proses menggumpalnya butir-butir lempung menjadi gumpalan yang lebih besar yang terdiri dari ratusan bahkan ribuan butir-butir lempung. Sedangkan deflokulasi adalah proses dispersi gumpalan lempung menjadi bagian yang kecil-kecil. Proses dispersi ini dapat dibantu dengan penambahan elektrolit atau oleh suatu bahan kimia yang disebut dengan deflokulan, seperti Sodium waterglass, STPP (Sodium Tri Poly Phosphate), Sodium Meta Silicate, Na2CO3, Na2HPO4 dan lain-lain. Deflokulan dipakai sebayak 0,1-0,3 %. Penambahan deflokulan biasanya dilakukan saat penggilingan bahan bodi yang berguna untuk mempermudah penggilingan. Penggunaan deflokulan tergantung pada:- Kadar butir-butir halus yang menunjukkan sifat koloid- Jumlah dan jenis garam terlarut yang ada dalam lempung- Sifat-sifat dari elekrolit/deflokulan yang dipakai- Sifat-sifat mineral lempung dalam lempungb. Keplastisan

16

Keplastisan adalah sifat yang memungkinkan lempung basah dapat diberi bentuk tanpa retak-retak dan bentuk tersebut dipertahankan walaupun gaya pembentuknya sudah hilang. Lempung menunjukkan derajat keplastisan yang berbeda-beda. Keplastisan juga dapat diartikan sebagai workability (kemampuan suatu bahan mentah untuk dapat dibentuk). Faktor-faktor yang mempengaruhi keplastisan:- Kandungan air, bahan padat dan koloid. Lempung yang mengandung koloid merupakan lempung yang memiliki keplastisan tinggi, seperti bentonit- Ukuran partikel padat. Makin halus partikelnya, maka akan semakin plastis- Komposisi partikel padat- Bentuk partikel padat dan struktur dalamnya- Keadaan agregasi patikel padat- Jumlah luas permukaan partikel padat dan daya tarik menarik inter molekuler- Adanya bahan lain yang dapat mempengaruhi sifat patikel- Orientasi partikel-partikel dalam masa- Sejarah pembentukan dan pengolahan bahan tersebut sebelumnyaBeberapa usaha yang dapat dilakukan untuk meningkatkan keplastisan antara lain:- Mencari kadar air optimum dengan membuat kurva fluiditas/viskositas- Pencampuran yang lebih sempurna antara lempung dengan air- Mengurangi dan menghilangkan bahan-bahan non plastis dari lempung- Menambahkan bahan flokulan ke dalam lempung, misalnya asam lemah- Menambahkan bahan-bahan koloid- Melakukan penggilingan dengan lebih baik- Menghalau udara terperangkap dalam lempung dengan vakum- Mengembangkan kondisi thixotrofi dalam lempung- Melakukan aging atau souring- Merekayasa pseudoplasticityLempung dikenal memiliki nilai keplastisan tinggi juga memiliki beberapa sifat lain dalam kaitannya dengan keplastisan. Sifat-sifat yang berasosiasi dengan keplastisan tersebut antara lain adalah:

17

- Kelengketan (Stickyness), yaitu sifat dari lempung yang terlampau basah ditandai dengan menempelnya lempung pada jari tangan- Mobilitas, digunakan untuk menunjukkan mudah bergeraknya massa lempung- Extrudability, yaitu mudah tidaknya lempung basah dibentuk dengan jalan diextrusi dengan mesin extruder- Daya ikatan (Binding power), ditunjukkan dengan banyaknya bahan-bahan non-plastis yang dapat dicampur dalam lempung tanpa mengurangi kemampuan campuran tersebut untuk dibuat bentuk. c. Daya bersuspensiYang dimaksud dengan daya suspensi adalah sifat bahan yang memungkinkan bahan tersebut dan bahan lain berada dalam keadaan suspensi dalam suatu cairan. Misalnya kaolin dan ball clay berbutir halus akan tetap tinggal tersuspensi dalam air berjam-jam tanpa menunjukkan tanda-tanda akan mengendap. Bila kedalam campuran tersebut ditambahkan flokulan, maka akan terjadi pengendapan secara cepat. Sedangkan bila ditambahkan deflokulan atau elektrolit, maka akan menambah proses dispersi dan menghasilkan suatu suspensi yang lebih permanen.Dalam proses pembuatan bodi keramik, campuran bahan-bahan baku akan dicampur dengan sejumlah air hingga membentuk cairan yang biasa disebut slip. d. TextureTekstur dari lempung adalah ukuran dan bentuk partikel lempung yang menentukan sifat keplastisan, kekuatan mekanis, kemudahan pada pengeringan dan karakter produk setelah dibakar. Lempung yang gembur memiliki 2 jenis tekstur, yaitu:- Tekstur mineral lempung yang sangat halus- Tekstur mineral non plastis bertekstur kasar hingga halus biasanya berupa impuritas Untuk memisahkan butir-butir yang lebih dari 200 mesh digunakan metode pengendapan (metode Andreasen). Sedangkan untuk memisahkan butir-butir yang lebih halus digunakan saringan dengan ukuran mesh tertentu.e. Susut keringSusut kering berkaitan dengan pelepasan sejumlah air dari badan keramik saat proses pengeringan. Air yang menyelimuti butir-butir

18

lempung yang disebut dengan air higroskopis secara berangsur hilang sehingga memungkinkan butir-butir tersebut mendekat satu sama lain. Setelah air higroskopis habis, maka air yang terabsorbsi dalam butir-butir akan mulai keluar. Kehilangan dua jenis air pada saat pengeringan inilah yang menimbulkan susut kering. Jenis air yang tersisa dinamakan air pori yang hanya dapat dihilangkan setelah pemanasan hingga 110oC. Derajat variasi susut kering lempung identik dengan variasi jumlah air yang diperlukan untuk menimbulkan keplastisan. Makin tinggi keplastisan suatu lempung, makin banyak air higroskopis dan air yang terabsorbsi sehingga susut keringnya pun akan semakin besar.

Tabel 2. Angka susut kering dari beberapa jenis lempungJenis lempung Susut kering linier %Kaolin kasarKaolin tercuciKaolin sedimentairLempung tahan api plastisLempung tahan api flintLempung untuk bata lapisLempung untuk pipa padat

5,0 – 7,63,3 – 10,84,5 – 12,81,7 – 9,40,8 – 6,62,4 – 5,63,5 -10,5

Lempung yang memiliki susut kering tinggi akan sukar untuk dikeringkan karena akan timbul retak atau pecah. Lempung yang sangat halus, padat dan sangat plastis akan sukar untuk dikeringkan. Susut kering tinggi berarti kecenderungan untuk timbuk retak atau pecah. Hak ini dapat dihindari dengan penambahan bahan non plastis seperti silika, flint dan feldspar.f. Kekuatan keringKegunaan dari lempung dalam segala bidang seringkali ditentukan oleh kekuatannya saat kering. Kekuatan kering lempung tergantung pada:- Karakteristik fisik dari lempung itu sendiri- Cara bagaimana lempung dikerjakan sebelumnya

19

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kekuatan kering lempung antara lain:- Ukuran dan bentuk butir dari bagian yang plastis dan non plastis- Derajat flokulasi lempung sebelum dibakar- Jumlah butir-butir yang sangat halus- Waktu dan temperatur saat lempung mengalami aging sebelum dibentuk- Jumlah air yang digunakan untuk menguapkan massa plastis tersebut- Derajat homogenisasi air dan bahan lain - Cara yang digunakan dalam menguapkan masa siap pakai- Kecepatan dan temperatur waktu pengeringan Semua faktor tersebut diatas secara bersama atau sebagian akan mempengaruhi kekuatan kering benda keramik yang telah dikeringkan.

g. SlakingBila lempung diletakkan dalam air, maka air akan masuk ke dalam lempung hingga lempung menjadi basah. Ini akan menyebabkan lempung mengembang dan hancur menjadi bagian-bagian kecil dimana proses ini dinamakan slaking. Lempung yang keras akan butuh waktu beberapa minggu untuk pecah sedangkan lempung lunak dan porous akan pecah dalam air dalam waktu hanya beberapa menit saja. Lempung yang ditambah pasir akan mempermudah proses slaking. Sifat slaking berhubungan dengan karakteristiknya saat pelapukan, aging, pugging dan blunging. Aging : waktu yang diperlukan lempung basah untuk meningkatkan angka keplastisan Blunging : Metode untuk menyiapkan masa slipPugging : Metode untuk menyiapkan masa plastish. WarnaWarna lempung mentah terutama disebabkan oleh senyawa-senyawa besi atau karbon, namun terkadang juga oleh mineral mangan dan titan. Lempung mentah bila tanpa impurity akan berwarna putih. Senyawa besi dapat menyebabkan perubahan warna menjadi krem, kuning, merah, hijau atau coklat. Limonit adalah senyawa besi yang sangat umum dapat memberikan warna krem, kuning dan coklat pada lempung, sedangkan hematit akan memberikan warna merah.

20

Senyawa besi silikat memberikan warna hijau dan senyawa mangan memberikan warna coklat pada beberapa lempung. Senyawa karbon akan memberi warna biru, abu-abu, hitam, hijau atau coklat tergantung pada jumlah dan jenisnya dalam lempung.

Tabel 3. Warna lempung dalam keadaan mentah dan setelah dibakarWarna lempung mentah Kemungkinan warna setelah dibakarMerah Merah atau coklatKuning tua Kuning tua, merah atau coklatCoklat Merah atau merah coklatPutih Putih atau putih kekuninganAbu-abu dan hitam Merah, kuning tua atau putihHijau MerahMerah, kuning, abu-abu tua Pertama merah, kemudian krem kekuningan dan hijau saat meleburi. Sifat-sifat setelah dan dalam pembakaranReaksi yang terjadi bila lempung dibakar dapat dikelompokkan sebagai berikut:a) Penguapan air higroskopis (air mekanis) dan air hidratAir higroskopis biasanya menguap secara sempurna pada 100oC. Jumlah yang diuapkan sangat tergantung pada kehalusan butir dari mineral-mineral yang ada dalam lempung, karena banyaknya air terserap tergantung pada luas permukaan. Beberapa jenis lempung yang menyerap air higroskopis b) Reaksi peruraianc) Reaksi pembentukan kembalid) Pembentukan leburan

B. KaolinKaolin merupakan lempung yang relatif murni, berwarna putih dalam keadaan kering dan berwarna putih juga setelah dibakar. Kristal kaolin murni memiliki komposisi (OH)4.Al2Si2O5 atau Al2O3.2SiO2.2H2O dengan komposisi teoritis Al2O3 = 39,8 %, SiO2 = 46,3 % dan H2O 13,9 %. Komposisi teoritis lempung di alam berbeda-beda yang disebabkan oleh 2 faktor, yaitu;- Substitusi dalam kisi kristal- Adanya mineral assesori (impuriti)21

Kaolin dapat dimanfaatkan dalam banyak bidang industri, antara lain sebagai bahan refraktori dan keramik halus/putih, semen putih, insektisida bubuk, kosmetik serta bahan filler dan coating dalam industri kertas dan karet. Komposisi mineral lempung terdiri dari: 1. Mineral lempung, seperti kaolinit, nakrit, dickit, anauxit, halloysit, dll2. Mineral asesori sebagai impurity seperti ilmenit, rutile, brookit, muskovit, kwarsa, zircon, tourmaline, hematite, limonit, magnetite dan flourit.Sifat fisik yang penting dari kaolin:1. Ukuran besar butirSifat ini mempengaruhi keplastisan dan susut kering. 2. Bentuk partikelPartikel kaolin biasanya berbentuk hexagonal putih dengan diameter 0,05-10 mikron dengan rata-rata 0,5 mikron dan ketebalan 1/12 diameter3. Sifat-sifat dalam pengeringan4. Kekuatan kering 5. Sifat setelah dibakarKaolin murni memiliki susut bakar yang sangat tinggi sekitar 6 – 7% pada suhu 1300OC sehingga sangat jarang digunakan secara tunggal. C. Ball ClayDalam industri keramik, kaolin merupakan bahan dasar dalam pembuatan barang keramik. Namun karena nilai keplastisannya yang rendah maka diperlukan lempung lain yang mempunya sifat keplastisan dan kekuatan kering yang tinggi serta warna bakar yang hampir putih. Lempung yang memenuhi persyaratan ini adalah ball clay. Ball clay adalah suatu lempung sedimentair yang mempunyai butir-butir sangat halus sehingga angka keplastisannya tinggi dan biasanya mengandung bahan organik. Sifat-sifat lainya antara lain memiliki kekuatan kering yang tinggi dan setelah dibakar berwarna putih atau krem. Ball clay dipergunakan hampir semua jenis barang-barang putih kecuali produk bone china. Komposisi mineral ball clay yang utama adalah kaolinit yang pada umumnya berbentuk tidak teratur. Mineral lain berupa monmorillonit dan illite. Mineral asesori atau impuritinya berupa quartz, mica, anatas, besi sulfida dan feldspar. Ball clay umumnya mengandung garam-garam yang larut dalam air lebih tinggi daripada kaolin. Garam terlarut tersebut antara lain Al, Fe, Ca, Mg, K dan Na.

22

Tabel 4. Penggunaan Ball Clay di dalam badan keramik halusJenis Barang Jenis ball clay, %Porselen listrik- Proses kering- Proses extrusi- Proses tuangBarang SanitairKeramik HotelBarang-barang setengah padatPorselen flintUbin lantaiUbin dindingGerabah halus padat (stone ware)

10 – 2025 – 3020 – 3515 - 356 – 915 – 3500 – 600 – 350 – 25Keuntungan yang didapat dari penggunakan Ball Clay:

Meningkatkan workability massa plastis terutama dalam proses jiggering (pembentukan kontur permukaan secara lambat menggunakan alat jigger) Meningkatkan kekuatan kering sehingga mengurangi kerugian dalam pengangkutan dan penyusunan barang Meningkatkan fluiditas masa cor Mengandung bahan pelebur yang dapat membantu sintering

Kerugian penggunaan Ball Clay: Memiliki oksida besi yang 10 – 20 x lebih banyak dibanding kaolin serta memiliki kandungan garam heavy soluble tinggi sehingga berdampak pada derajat keputihan warna bakar. Garam tersebut adalah garam sulfat dan klorida dari Al, Fe, Ca, Mg, K dan Na. Mengandung partikel lignite yang dapat mengakibatkan glasur tidak sempurna

Sifat fisik Ball Clay: Ukuran besar butir lebih halus daripada kaolin Keplastisan Ball Clay yang tinggi berdampak pada meningkatnya sifat workability pada bahan Susut kering antara 4 – 15 % Kekuatan kering bahan akan meningkat dengan penambahan Ball Clay hingga 100 – 1000 lbf /m2 Warna bakar putih atau hampir putih

23

Tabel 5. Komposisi kimia ball clay berdasarkan negara asalnyaAsal SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2

CaO MgO K2O Na2OHilang pijarUSA 53,03 30,38 0,91 1,40 0,35 0,36 1,01 - 12,63Inggris 47,88 31,72 1,03 1,01 0,20 0,52 2,36 0,52 14,62Jeman 67,40 22,45 1,05 - - - - 1,10 8

D. Pottery ClayPottery clay bisa juga disebut dengan lempung stoneware. Lempung jenis ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu stoneware dan lempung yang dibakar berwarna merah. Lempung stoneware adalah lempung refraktori yang mempunyai sifat-sifat sangat plastis dan jarak vitrifikasi rendah, setelah dibakar mempunyai bodi yang kuat dengan susut kering dan susut bakar yang rendah tanpa mengalami perubahan bentuk. Stoneware clay tidak saja dipergunakan untuk pembuatan barang-barang padat tetapi juga untuk pembuatan gerabah halus lunak, barang-barang seni dan terracotta. Wheeler memberikan persyaratan-persyaratan lempung stoneware sebagai berikut:1. Sangat plastis 2. Tidak mengandung butir-butir kasar dari pasir dan bahan asing lainnya3. Sedapat mungkin tidak mengandung besi4. Waktu dibakar sebaiknya pada vitrifikasi awal telah padat (1200oC)5. Mempunyai trayek sintering sedikitnya 200oF6. Dapat dibakar dengan kecepatan biasa tanpa penambangan grog7. Setelah dibakar membentuk badan yang kuat8. Bebas dari bahan-bahan karbonat, sulfat dan garam-garam lain yang dapat menyebabkan terbentuknya buih/scum setelah dibakar

24

BAB IIIBAHAN MENTAH NON-PLASTISA. SilikaSilika bebas merupakan bahan penting kedua dalam industri keramik setelah lempung. Bahan silika yang dipergunakan oleh industri keramik di alam terdapat sebagai:a. Kwarsa kristalinb. Batuan silika: quartzite, batu pasir kwarsa, gamster, dllc. Pasir silikad. Silika amorf atau silika organik seperti flint diatomea

Kristal silika terdiri dari 3 jenis kristal, yaitu quarts, tridimit dan kristobalit. Yang paling umum adalah quartz, sedangkan tridimit dan kristobalit diperoleh dari pemanasan silika kristal temperatur tinggi. Tridimit sangat jarang di alam, kadang-kadang terdapat dalam batuan kristobalit seperti rhyolit. Sedangkan cristobalit adalah jenis kristal silika yang lain dan sangat jarang. B. AluminaAlumina (Al2O3) merupakan bahan penting untuk keramik halus. Alumina murni merupakan bahan yang sangat refraktori (titik lebur 3722 F) dan merupakan bahan yang sangat stabil baik secara fisik maupun kimia. Bahan ini bersifat amfoter. Terhadap SiO2 bersifat basa sedangkan terhadap alkali oksida bersifat asam. Dalam feldspar, alumina tidak bersifat asam maupun basa. Al2O3 sangat keras dan ulet, sehingga digunakan dalam abrasif. Di dalam keramik senyawa alumina dapat meningkatkan viskositas, titik lebur, mencegah kristalisasi dan menstabilkan massa gelas. Meskipun senyawa alumina banyak terdapat di alam, namun umumnya terdapat dalam ikatan silikat atau dengan oksida lain. Mineral alumina yang digunakan secara komersil adalah:- Korundum (Al2O3)- Gibbsit (Al2O3.3H2O)- Bauksit (Al2O3.2H2O)- Diaspor (Al2O3.H2O)C. Feldspar

25

Feldspar adalah suatu senyawa alumina silikat yang mengandung satu atau lebih unsur basa seperti Na, K, Ca dan Ba. Hampir semua endapan feldspar adalah pegmatit yang merupakan hasil pembekuan magma sehinga terbentuk kristal besar dari feldspar yaitu mika dan kwarsa. Besi oksida merupakan impuritas yang sangat merugikan penggunaannya dalam keramik. Sejumlah kecil besi oksida (< 1 %) telah cukup memberikan warna pada feldspar dan menyebabkan tak bernilai bila digunakan dalam industri keramik. Impuritas yang paling umum adalah kwarsa. Feldspar dijual dengan kadar kwarsa bebas 20 – 25 %, karena kwarsa ini tidak merugikan feldspar. Feldspar digunakan dalam keramik halus sebagai bahan pelebur. Titik lunak feldspar yaitu SK 7 – SK 9 (1250 – 1285 ºC)Feldspar terdapat dalam bentuk Kalium feldspar, Natrium Feldspar dan Calcium Feldspar. Kalium feldspar banyak dipergunakan dalam keramik halus. Kalium feldspar tidak segera berubah bentuk selama pembakaran bahkan diatas titik leburnya. Karena alasan inilah feldspar sangat ideal sebagai pelebur dalam keramik halus. Barang keramik halus akan padat tanpa terjadi perubahan bentuk. Natrium feldspar mempunyai kemampuan melarutkan sama dengan K-feldspar, tetapi sifat-sifat bahan gelas yang terbentuk tidak begitu baik. Barang keramik yang mengandung Na-feldspar mudah mengalami perubahan bentuk dan cenderung lebih regas. Kalsium feldspar meningkatkan fluiditas bahan gelas dan menyebabkan perubahan bentuk disamping terbentuknya gelembung-gelembung. Feldspar dapat diperoleh dari beberapa sumber sebagai berikut:a. Pegmatitb. Aplitc. Granited. Pasir felspatike. Tuff liparatisD. Nephelin SyeniteNephelin Syenite adalah bahan keramik yang dapat dipakai sebagai pengganti feldspar. Dibandingkan feldspar, senyawa ini memiliki kadar SiO2 lebih rendah dan Al2O3 lebih tinggi. Nephelin syenite adalah batuan yang berupa campuran dari nephelit, albit, ortoklas dan leucit. Nephelin syenite banyak digunakan dalam :- pembuatan gelas sebagai sumber Al2O3- pembuatan keramik halus jenis gerabah halus padat- pembuatan keramik halus jenis porselen

26

E. Alumina Silikat AnhidratAlumina silikat anhidrat terdiri dari kianit, silimanit dan andalusit dengan rumus kimia yang sama Al2O3.SiO2 tetapi memiliki bentuk kristal yang berbeda dan sifat fisik yang karakteristik. Pada tekanan atm dan temperatur tinggi akan terurai membentuk mulit dan silika menurut reaksi sebagai berikut:3(Al2O3.SiO2) 3 Al2O3.2SiO2 + SiO2Silimanit dan andalusit banyak dipergunakan dalam pembuatan porselen refraktori. Kianit kurang disukai karena perubahan ke mulit sangat cepat. Topaz adalah mineral yang mengandung Al2O3, SiO2, fluorin dan air. Selain itu, topaz merupakan bahan untuk sumber alumina tinggi. Topaz yang telah mengalami kalsinasi mengandung mulit.F. MulitMulit (3 Al2O3.2SiO2) jarang terdapat di alam, biasanya didapat dari kalsinasi mineral-mineral silikat, andalusit, kianit, kaolinit pada temperatur tinggi di atas 1000ºC. Mulit memiliki sifat-sifat yang baik dalam teknologi keramik, yaitu:- keras dan ulet- stabil hingga temperatur 1830º C, pada temperatur ini mulit terurai menjadi korundum dan suatu larutan alumina dan silika- sangat tahan terhadap pengaruh pelarutan leburan silikat seperti gelas dan terak- memiliki konduktivitas panas G. TalcTalc (3MgO.4SiO2.H2O) digunakan sebagai bahan penting dalam pembuatan isolator listrik yang terkenal dengan nama mineral steatit. Penggunaan lain dari talc adalah untuk membuat ubin dinding, membuat alat bantu bakar, alat-alat masak dari keramik halus dan barang-barang keramik lainnya. Sifat fisik talc antara lain:- kekerasan : 1 - 1,5 skala Mohs- densitas : 2,7 – 2,8- bentuk kristal : pipih dan tak teraturTalc adalah pelebur yang baik. Badan keramik yang mengandung talc akan cepat padat sehingga banyak digunakan dalam pembuatan ubin dinding dan porselen, alat bantu bakar, cooking ware, barang refraktori untuk suhu tidak sangat tinggi tapi sifat tahan kejut suhu yang baik.

27

H. Kalsit, Dolomit, MagnesitKalsit CaCO3 : dipakai dalam badan keramik halus & glasur sebagai peleburDolomit CaCO3.MgCO3 : bersama gamping digunakan dalam pembuatan gelas / kacaMagnesit MgCO3 : membentuk dolomit, menjadi sumber magnesia (MgO) sebagai bahan refraktoriI. Pyrophilit (Al2O3.4SiO2.H2O)Gunanya untuk membentuk bahan refraktori. Sifat lainnya seperti talc.J. Gips (CaSO4.2H2O) Kekerasan : 1,5 – 2 skala MohsBisa digunakan untuk membuat cetakan (mould), bahan bangunan, dan lain-lain.

28

BAB IVBAHAN BAKU GLASURGlasur adalah lapisan tipis menggelas baik transparan maupun opaque yang melapisi bodi setelah pembakaran. Ketebalan glasur kurang lebih 0,3 mm (300 mikron). Frit adalah sebagian besar dari komponen glasur atau glasur minus kaolin yang dilelehkan melalui smelter kiln dan kemudian didinginkan menjadi butiran granular atau dipotong-potong menjadi chips.Bahan-bahan glasur terdiri dari:1. Vitrifying agent, fluxes, opacifier, stabilizer dan devitrifikan- Vitrifying agent : bahan-bahan yang meleleh dan menggelas. Contoh : SiO2, B2O3, pasir (untuk menggelas)- fluxes : bahan-bahan yang menurunkan temperatur pembakaran puncak atau menurunkan titik leleh. Contoh : Na2O, K2O, PbO, B2O3, Li2O- stabilizer : bahan-bahan yang membuat stabil komposisi glasur Contoh : CaO, BaO, MgO, PbO, Al2O3, ZnO- opacifier : bahan-bahan yang membuat glasur tidak tembus cahaya Contoh : ZrO2, SnO2, TiO2 (SnO2 jarang dipakai karena mahal)- devitrifikan : bahan-bahan yang membuat devitrifikasi Contoh : ZnO, CaO, BaO, MgO, TiO22. SilikaSilika terdapat sebagai quartz pasir kwarsa (kwarsa sand), feldspar sand, kaolin, lempung. Silika adalah bahan utama yang menggelas membentuk komposisi vitreous dalam range suhu yang lebar, sebagai flux (PbO, B2O3, K2O, Na2O, Li2O)Kualitas silika dapat dilihat dari kemurnian dan kadar impuritas Fe2O3 dan TiO2. 3. B2O3 (Boric anhidrat)Didapat dari asam borat (H3BO3) atau borax, metaborax. Colematiz (2CaO.3B2O3. 5H2O) merupakan penurunan suhu pembakaran yang sangat kuat dan membuat glasur sangat mengkilap dan menurunkan temperatur bakarSifatnya:

29

- mempermudah meleleh- menaikkan refraction index- menaikkan densitas- menaikkan daya kilap (brightness)- menurunkan viskositas- toksisitas tinggi (beracun)- sangat peka terhadap serangan asam4. Alkali (K2O, Na2O, Li2O)Terdapat dalam feldspar, senyawa nitrat, garam klorida dan karbonat. Fungsinya adalah untuk menurunkan temperatur pembakaran puncak secara progresif sangat kuat. Kelompok ini disebut dengan flux.5. Calsium Oxide (CaO)Terdapat dalam calcite, kalspat dan dolomit serta wollastonit (CaO.SiO2)Anortite (CaO.Al2O3.2SiO2) merupakan flux yang kuat dan digunakan sebagai flux utama dalam pembakaran walltile. Senyawa WT terutama terdiri dari Anortite. Penggunaan CaO dapat menaikkan bending strength dan adhesi glasur kepada bodi.6. Alumina (Al2O3)Alumina dalam glasur menaikkan temperatur bakar puncak atau disebut dengan bagian refraktori, membuat senyawa glasur menjadi matt (tidak glossy atau tidak mengkilap)7. Barium Oxide (BaO)Didapatkan dalam senyawa barium karbonat, menaikkan densitas, merupakan flux yang baik. Bila dipakai > 0,3 % mol dapat menaikkan hardness glasur. BaO meleleh lebih cepat dibandingkan CaO 8. Magnesium Oxide (MgO)Terdapat dalam dolomit (CaCO3.MgCO3), MgCO3 dan talc (3MgO.4SiO2.H2O). Sifat MgO dalam glasur serupa dengan CaO, bedanya hanya menaikkan viskositas. MgO tidak dapat dipakai dalam persentase besar karena akan menaikkan suhu pembakaran.9. Zinc Oxide (ZnO)Berfungsi sebagai flux. Sifatnya dan pengaruhnya terhadap glasur berbeda bila digunakan pada persentase rendah, persentase tinggi dan persentase lebih tinggi. Penggunaan pada persentase rendah kurang dari 6% dapat menaikkan kilap (brightness) glasur, menaikkan opacifity dan whiteness dan menurunkan COE (coefficient of

30

expansion = koefisien muai). Sedangkan pada persentase yang tingi dapat membuat glasur menjadi matt. Pada persentase yang lebih tinggi dapat membentuk kristal yang terdiri dari ZnO silikat dan memisah, menaikkan ketahanan glasur (glaze resistance) terhadap serangan asam dan crazing (retak halus/rambut), juga sebagai opacifier. Bila dipakai dalam glasur menyebabkan warna kuning terutama bila dipakai sampai 7 % dapat membuat glasur matt.10. Tin Oxide (SnO2)Bahan opacifier yang paling baik dipakai dalam persentase antara 6-10 %. Jarang dipakai karena harganya yang mahal.11. Zirkonium Oxide (ZrO2)Terdapat di alam sebagai zirkonium silikat (ZrSiO3) atau (ZrSiO4) atau (ZrO2.SiO2) merupakan opacifier yang baik meski dibawah SnO2. Tetapi karena harganya jauh lebih murah, maka ZrO2 paling banyak digunakan sebagai opacifier. Penggunaannya dapat memperbaiki crazing resistance, berfungsi sebagai opacifier dan membuat bahan warna menjadi lebih stabil. ZrO2 sebagai opacifier yang digiling sangat halus disebut Micronized Zirconium.

31

BAB VPEMILIHAN BAHAN BAKU KERAMIKA. Pendahuluan Untuk dapat memilih bahan baku keramik yang sesuai, maka perlu ada data sebagai parameter. Data yang diperlukan itu adalah hasil pemeriksaan laboratorium. Bahan baku yang diperlukan tergantung produk keramik yang akan diproduksi. Bahan baku untuk WT berbeda dengan bahan baku untuk FT, Table Ware ataupun sanitair. Masing-masing produk memerlukan sifat bahan baku yang berbeda, karena proses pembuatannya pun berbeda. Misalkan proses pembentukannya, proses pembakaran dll. Di dunia keramik tidak ada pembatasan yang eksak sekali. Maka sesudah mengikuti kaidah-kaidah pemilihan yang berlaku, body composition misalnya perlu dicoba dalam skala laboratorium dan kemudian ditingkatkan menjadi skala produksi – pilot plant. B. Analisa Laboratorium B.1 LempungHampir semua produk keramik memerlukan lempung karena sifat-sifatnya, yaitu:a) Plastis, sehingga mudah dibentuk b) Sesudah dibentuk bentuknya akan tetap dan tidak berubah c) Mempunyai kekuatan yang cukup untuk pengerjaan selanjutnya sesudah dikeringkan.d) Mempunyai kekuatan tetap yang tinggi sesudah dibakar, misalnya meski direndam air kekuatannya masih tetap.Analisa laboratorium yang dilakukan pada lempung:1. Analisa besar butiran Tujuan dari analisa ini adalah untuk mengetahui banyaknya kerikil dan pasir dalam lempung serta proporsinya. Analisa ini ada dua macam, yaitu tes residu saringan 2000, 120, 63 dan 34 m. Jumlah residu di atas 34 m biasanya digunakan sebagai indikasinya besarnya free quartz. Residu di atas 2000 m menunjukkan banyaknya kerikil dan jumlah residu 120 dan 63 m menunjukkan pasir ukuran sedang.Residu saringan (S), adalah material yang menyangkut di atas saringan dengan ukuran tertentu kemudian dikeringkan dan dibandingkan

32

dengan jumlah berat sampel kering (dikeringkan dalam oven 110oC; 2 kali penimbangan berturut-turut dengan jarak 1 jam selisihnya tidak lebih dari 0,1 g). Metode ini digunakan untuk butiran berukuran > 60 µm. Residu dinyatakan dalam % untuk contoh dalam keadaan kering menurut rumus dalam SNI 15-0258-1989:

di mana:s = sisa pada ayakan menurut penimbangan (g)c = berat awal bahan (g)A = kadar air pada bahan %Kadar air (A) dihitung menurut rumus:di mana:a = berat bahan sebelum dikeringkan (g)b = berat bahan dalam keadaan kering (g)Selain itu, juga dilakukan analisa distribusi besar butiran dengan cara pipet Andreasen atau cara laser – Sedigraph untuk butiran < 60 µm. Keduanya bekerja berdasarkan prinsip laju pengendapan (sedimentasi). Perbedaannya adalah pada cara pengambilan data, yaitu secara manual (pipet Andreasen) dan otomatis/digital (Sedigraph). Analisa dengan cara Pipet Andreasen prinsipnya adalah lempung dibuat suspensi sangat encer dan dimasukkan dalam gelas ukur 500 ml. Butiran-butiran yang lebih besar akan mengendap dalam waktu yang lebih singkat dibandingkan dengan butiran yang makin halus. Makin halus butiran pengendapan makin lama. Analisa ini memerlukan waktu antara 36 jam – 3 hari.Hasil analisanya akan menunjukkan distribusi besar butiran > 250 m, > 120 m, > 63 m, > 34 m, > 10 m, > 2 m, > 1 m, > 0,1 m dan < 0,1 m. Dari hasil analisa tersebut dapat diketahui apakah lempung tersebut plastis, yaitu bila butiran berukuran < 2 m ³ 80%, dan apakah banyak mengandung FQ (jumlah residu di atas 34 m dst.).

2. Pemeriksaan test pieceTest piece ukuran ø 50 mm dan H 12 mm dari tanah liat yang sudah dihaluskan dan disaring 120 m. Test piece dicetak, dikeringkan dan 33

dibakar. Dari sini dapat diamati data mould expansion, susut kering, susut bakar, juga dapat dihitung loss of ignition yang menunjukkan jumlah humus dan adanya senyawa yang menghasilkan gas CO2 bila dibakar seperti CaCO3, MgCO3 dan CaCO3.MgCO3.a. Mould Expansion (ME) ditentukan dengan rumus sebagai berikut: ME = (panjang green sample–panjang mould)/panjang mould x 100 %b. Susut Kering (SK) dapat dihitung dengan rumus berikut: SK=(diameter green sample–diameter dry sample)/diameter green sample x 100%c. Susut bakar (SB) dapat dihitung dengan rumus berikut: SB=(diameter dry sample - diameter fired sample)/diameter dry sample x 100%d. Loss of Ignition (LOI) atau Hilang Pijar (HP) dapat dihitung dengan rumus berikut: HP = ( berat dry sample - berat biscuit )/ berat dry sample x 100% Selain itu dapat diamati juga warna bakarnya, misalnya krem berarti banyak TiO2 atau sedikit senyawa besi, coklat-merah berarti mengandung banyak senyawa besi, bila warna bakar putih disebut “white burning clay” yaitu lempung yang kadar besi oksida dan TiO2 rendah. Dapat diamati juga apakah terjadi retak-retak setelah pengeringan atau pembakaran, yang menyatakan tingkat plastisitas. Bila test piece banyak retak dapat menyebabkan body keramik banyak retak atau pecah pada preheating kiln.3. Analisa KimiaDari hasil analisa kimia dapat diketahui apakah lempung dari senyawa ideal banyak mengandung silika bebas FQ (free quartz), mengandung alumina bebas FA (free alumina) dan apa saja impurities dan berapa besarnya.Al2O3 .2SiO2 .2H2O : lempung idealAl2O3.2,4SiO2 .2H2O : mengandung FQ 20%1,3Al2O3.2SiO2 .2H2O : mengandung FA 30%Kebanyakan lempung mengandung FQ dan hampir tidak ada yang ideal dan hanya sedikit yang mengandung FA. Lempung yang mengandung FA termasuk kategori lempung refractory. Sedangkan impurity terdiri dari Fe2O3, FeS, TiO2, Na2O, K2O, MgO, CaO dan humus. Impurity mempengaruhi sifat-sifat lempung. Milsanya bila kadar senyawa besi tinggi, maka lempung akan lebih plastis sebab Fe(OH)3 adalah koloidal

34

dan lempung mempunyai sifat shrinkage lebih besar karena titik leleh besi hanya sekitar 700oC. Tabel 6. Komposisi lempung dari berbagai lokasiAsal Al2O3 SiO2 F TiO2 Ca Mg K N HPAmerik 30,3 53,0 0,91 1,4 0,3 0,3 1,0 - 12,6Inggris 31,7 47,8 1,03 1,0 0,2 0,5 2,3 0,52 14,6Jerman 22,4 67,4 1,05 - - - - 1,10 8,00Inggris 36,6 48,5 0,56 0,0 0,1 0,1 1,9 0,09 11,9Georgia 39,5 44,7 0,34 1,0 0,1 0,0 0,0 0,03 13,9

Lempung ideal mempunyai analisa kimia dalam mol sebagai berikut:Al2O3 .2SiO2 .2H2O, mol Al2O3 = 1 dan mol SiO2 = 2Perbandingan berat: 1 mol Al2O3 = 102 g: 2 mol SiO2 = 120 g 51 g : 60 gContoh analisa kimia dari Georgia Al2O3= 39,5 : SiO2= 44,7 51 g : 57,71 g 53,02 g : 60 g 1,04 mol : 2 molatau 1,04Al2O3 .2SiO2 .2H2O – ada FA 4% Contoh lempung Amerika Al2O3: 30,38 dan SiO2: 53,03 51 g : 89,02 g 1 mol : 2,97 molatau Al2O3 .2,97SiO2.2H2O – ada FQ 49%4. Analisa Kebasahan Menghitung banyaknya air dalam lempung.Kebasahan = Berat Basah – Berat Kering x 100%Berat Basah Kadar Air = Berat Basah – Berat Kering x 100%Berat Kering 5. Slacking Test Segumpal lempung kering 10 gr dimasukkan dalam gelas beker berisi air. Apabila lempung cepat menjadi lumpur dalam hitungan beberapa menit, maka disebut mempunyai sifat slacking test yang tinggi.

35

Lempung jenis ini tidak baik karena bila dibuat body akan menyerap uap air dari udara dan body keramik menjadi rusak. 6. Deflocculant TestSuspensi lempung dengan LW (liter weight) tertentu, misal 1450 gr/l ditambahkan deflocculant secara bertahap dan diukur viskositasnya. Sebagai deflocculant dapat dipakai NW (natrium waterglass) atau campuran NW dan STPP (sodium tri poly phosphate). Hasil pengamatan dibuat kurva viskositas vs. penambahan deflocculant. Makin sedikit keperluan defloculant optimal makin bagus lempung tersebut.Diperiksa juga viscosity 5” dan thixotropy 5’.viscosity 5" – viscosity 5' = thixotropy 5’Makin kecil thixotropy semakin baik lempung tersebut untuk casting pada produk sanitair maupun table-ware. 7. Plasticity Lempung dengan kebasahan sekitar 23% dibentuk silindris dan dijatuhi beban pada alat Plasticity Tester (misalnya Pfefferkorn). Tinggi awal H1 dan tinggi akhir H2. Nilai plastisitas dinyatakan dengan P = H1/H2. Makin tinggi nilai P, makin tinggi plastisitasnya. Apabila nilai P > 3, maka lempung termasuk kategori plastis. Supaya nilai plastisitas dari berbagai jenis lempung dapat dibandingkan, maka nilai kebasahan ditentukan tetap, milsanya 23%.8. Kurva Dilatasi Kurva dilatasi dibuat untuk lempung yang masih mentah dan lempung yang sudah dibakar biskuit, untuk dihubungkan dengan kurva pembakaran. Dilatasi lempung mentah berhubungan dengan kurva pembakaran preheating sampai suhu puncak pembakaran dan dilatasi biskuit berhubungan dengan cooling curve dari suhu puncak pembakaran sampai dingin (suhu ruang). Kurva Dilatasi diperoleh dengan alat Dilatometer dengan sampel sepanjang 50 mm. Kurva ini dibentuk dari angka-angka Coefficient of Expansion (COE) atau koefisien muai (panjang) dari temperatur 30oC hingga 900oC. COE dihitung dengan rumus berikut: COE = l/l0 (10-6 cm/cm), di mana: l0 = panjang awal sampel, dan l = penambahan panjang sampel setelah memuai.9. Kurva DTA

36

Kurva differential thermal analysis menunjukkan pada suhu berapa terjadi endothermis dan pada suhu berapa terjadi exothermis sepanjang pemanasan dari 30o – 1000o C.

Bila tidak ada keterangan, biasanya puncak yang menghadap ke atas menunjukkan eksoterm (pelepasan panas), dan yang menghadap ke bawah menunjukkan endoterm (konsumsi panas). Kurva DTA sangat spesifik untuk tiap jenis lempung, sehingga dapat menjadi salah satu acuan identifikasi. Komposisi campuran lempung juga dapat diperkirakan dengan mengacu kepada kurva standar lempung murni. Peristiwa panas yang biasa terjadi selama uji DTA: sekitar 100 dan 500-600oC ada penguapan air (endoterm), dan sekitar 900-1000oC ada perubahan struktur (eksoterm).

10. Kurva TGA37

Curve TGA (Thermal Gravimetric Analysis) menunjukkan penurunan berat lempung selama dipanaskan 30 – 1000oC. Penurunan berat ini disebabkan oleh:a) Air pembentukan yang akan keluar pada suhu 100oC. b) Air hidrat, yang pecah pada suhu 400 - 500oC.Al2O3 .2 SiO2 .2 H2O Al2O3 + 2 SiO2 + 2 H2O (400o)c) Senyawa carbonat yang akan pecah pada suhu 900oC.CaCO3 CaO + CO2 MgCO3 MgO + CO2CaCO3.MgCO3 CaO + MgO + 2CO2Humus -4CxHy + (4x + y) O2 4xCO2 + 2YH2O

11. Bending Strength (BS)BS dipakai untuk mengukur kekuatan lempung atau body semasa masih mentah, baik masih green maupun sudah kering. Data ini diperlukan untuk produk keramik yang semasa masih mentah mengalami banyak pengerjaan atau handling, misalnya FT, WT, Table-Ware dan Sanitair. Lempung murni mampu dicampur 30% pasir giling halus dicetak dengan ukuran 120 x 20 x 6 mm. BS diukur sewaktu masih green maupun kering. Hasilnya dipakai sebagai data pemilihan bahan baku. Lempung dengan BS yang baik misalnya BS green 14-22 kg/cm2 dan BS dry antara 27-40 kg/cm2.Modulus of Fracture (MOF) atau BS dihitung dengan rumus:

38

MOF= 3 ∙P ∙L

2∙ b ∙H 2

P = pembebanan tekuk yang dibaca pada tampilan digital di mesin uji (kg) L = jarak support di bawah tile (cm) b = lebar sampel (cm)H = tebal sampel (cm)Hasilnya adalah modulus of fracture dalam satuan kg/cm2. Untuk mendapatkan modulus of fracture dalam Newton, maka angka tersebut dikalikan dengan 9,897. Untuk mendapatkan breaking strength dalam N/mm2 maka dikalikan dengan 0,09807. Semakin besar angka MOF, maka semakin baik kualitas sampel yang diuji.12. Penyerapan Air (PA)Sampel kering ditimbang (W1), kemudian direbus dalam air mendidih selama 3 jam. Selanjutnya sampel didinginkan pada suhu ruang, lalu dilap dengan kain lembab dan ditimbang (W2). PA dapat dihitung sebagai berikut: PA = (W2-W1)/W1 x 100%.B.2 KaolinDi industri keramik kaolin digunakan pada glasur antara 5-12% dan digunakan pada body keramik hanya pada WT white body, supaya warna body sesudah dibakar tetap putih. Pemakaian kaolin pada body WT antara 10-18% berat kering. Pada kaolin biasanya dilakukan analisa besar butiran, analisa kimia dan tes bakar dengan test piece. Kualitas kaolin biasanya stabil karena sudah melalui proses pencucian. B.3 CalciteBiasanya hanya digunakan pada body WT ataupun sedikit untuk campuran glasur mentah. Kemurnian calcite dari gunung kapur biasanya di atas 94%. Terdapat di alam dalam bentuk batuan bening, tetapi bila tercampur magnesite menjadi amorf atau buram. Tes kadar calcite cukup dengan menambahkan HCl dan dihitung jumlah kehilangan berat (CO2). Kadar CaO bisa dihitung.CaCO3 + HCl CaCl2 + H2O + CO2 Body yang menggunakan calcite mempunyai ciri LOI yang tinggi seperti pada body WT antara 12-14%. Sebab CaCO3 yang terurai akan kehilangan berat 60%. CaCO3 terdiri dari CaO 40% dan CO2 60% berat. (56:44?)

39

B.4 TalcumBiasanya digunakan dalam body WT maupun FT dalam jumlah 2-6%. Rumus kimianya 3MgO.4SiO2.H2O. Dalam campuran body WT ataupun FT membuat body lebih padat. B.5 FeldsparFeldspar terdiri dari 3 jenis, yaitu:a. Potasium Feldspar K2O . Al2O3 . 6SiO2, kandungan K2O bisa antara 4-15%b. Sodium Feldspar Na2O . Al2O3 . 6SiO2, kandungan Na2O bisa antara 3-11%c. Calcium Feldspar CaO. Al2O3 . 2SiO2Selain itu, masih terdapat Nepheline Syenite, yaitu campuran dari nephelite Na2O.Al2O3.2SiO2 dan leucite, yaitu K2O.Al2O3.2SiO2. Jumlah kadar Na2O dan K2O bisa antara 12-19%. Feldspar merupakan flux dalam body maupun dalam glasur, yaitu berfungsi untuk memurnikan suhu pembakaran puncak.Titik lunak feldspar : K-Feldspar : 1150oC Na-Feldspar : 1118oCTitik lebur feldspar : K-Feldspar : 1300oC Na-Feldspar : 1190oCKalium feldspar mempunyai trayek lebur (threshold of fusion) yang lebih panjang dari pada Natrium Feldspar.

K-Feldspar : 150oCNa-Feldspar : 72oC

Terdapat bukti bahwa di bawah titik lunaknya feldspar telah bereaksi dengan lempung dan membantu vitrifikasi. Pada kenaikan suhu feldspar menjadi lebih aktif. Mula-mula akan melarutkan bahan lempung dan kemudian butir-butir kwarsa. Feldspar dipakai pada body Table-Ware, Sanitair, FT, Granito dan porsi pemakaian tergantung produk yang dibuat dan temperatur pembakarannya. Di Indonesia, feldspar ditemukan di Pati, Tulungagung, Lampung, Sawahlunto dan Pasir Sanidin di Sumatera Utara bagian Timur. 40

Analisa kimia beberapa jenis Feldspar:Asal/% SiO2 A TiO2 F CaO Mg N K2O LOLampun 64,9 19,4 0,03 0,17 0,21 - 3,86 11,9 -Bonti 65,9 19,4 0,03 0,15 0,25 0,44 0,44 10,9 -Saparua 76,2 14,2 - 0,48 1,19 0,49 3,48 3,28 -Virginia 68,0 17,5 - 0,1 - 0,40 2,00 13,0 -Canada 66,5 17,3 - 0,1 0,15 - 2,00 13,0 -Jerman 72,6 15,0 - 0,2 0,40 0,40 - 11,4 -Swedia 65,6 19,8 - 0,2 0,20 - - 13,7 -Inggris 73,8 16,0 - 0,4 0,40 0,10 - 7,40 -

B.6 Kwarsa Kwarsa yang di alam terdapat dalam bentuk kristalin dengan kemurnian di atas 99%, misalnya pasir kwarsa Bangka dan Belitung, lainnya terdapat di alam dalam bentuk batuan yang disebut quartzite, misalnya pasir kwarsa yang terdapat di Sukabumi. Adapula yang berbentuk silika amorf, misalnya flint dan diatomea. Silika kristal di alam terdapat dalam bentuk quartz, sedangkan bentuk kristal tridimit dan cristobalit jarang ditemukan. Silika jika dipanaskan atau didinginkan akan mengalami perubahan bentuk kristal. Perubahan bentuk kristal lambat disebut inversi dan perubahan bentuk kristal cepat di sebut konversi. Baik inversi maupun konversi disertai dengan perubahan volume. Inversi: Pemanasan pada 573oC: a quarts b quartz dgn. perubahan volume 2%.Pendinginan pada 573oC : b quarts a quartz dgn. perubahan volume 2%.Pemanasan dan pendinginan 210-280oC : a b kristobalit dengan perubahan volume 5%.Conversion: 870oC : b quartz b tridymite dengan perubahan volume 13%

b crystobalite dengan perubahan volume 18%Berikut diagram phase silika pada tekanan 1 atm. Garis lurus berarti kondisi stabil dan garis putus berarti kondisi kurang stabil.

41

Contoh analisa kimia pasir kwarsa

42

C. Pemilihan Bahan Baku Produk Tertentu Tiap produk memerlukan bahan baku yang berbeda meski semuanya memerlukan lempung.C.1 Bahan Baku Wall Tile

43

Body WT ada dua macam, yaitu body putih dan body merah. WT Body putih di pasar mempunyai kelas yang lebih tinggi dibanding body merah.1. WT Body Putih Hanya dibuat di daerah yang dekat dengan penghasil lempung warna bakar putih, kaolin dan pasir dengan kemurnian tinggi. Misalnya diproduksi di Belitung atau sekitar Pontianak. Belitung dikenal dengan lempung dengan warna bakar putih, pasir kwarsa dengan kemurnian di atas 99% dan juga banyak pabrik kaolin atau kaolin washing plant. Di Pontianak karena terdapat lempung sangat plastis dan warna bakar putih dari Kalbar. Body WT putih komposisi terdiri dari 3 macam lempung dan satu macam kaolin dengan jumlah 50-54%. Satu jenis lempung harus plastis sekitar 20% dan dua lainnya boleh dengan plastisitas sedang. Kaolin biasa memang kurang plastis. Sisanya yang 46% terdiri dari calcite 17% dan talcum 4-6% serta pasir, sisanya 23-25%. Body WT Putih perlu lempung plastis karena greentiles perlu kekuatan atau BS tinggi sebelum dibakar. Kalau dihitung SF body, maka harus masuk daerah ANORTITE. Talcum boleh dipakai boleh tidak. 2. WT Body Merah Di daerah Jawa sulit ditemukan lempung plastis dengan warna bakar putih. Maka biasanya dibuat WT dengan body merah. Lempung dengan warna bakar merah mengandung Fe2O3 yang koloidal sehingga menyebabkan lempung menjadi lebih plastis. WT body merah ini tetap saja memerlukan satu jenis lempung plastis atau yang kandungan pasir halusnya tinggi, sehingga dalam komposisi hanya memerlukan pasir lebih sedikit. Temperatur bakar WT body merah biasanya lebih rendah dari WT body putih.WT body putih temperatur bakar 1140oC.WT body merah temperatur bakar 1080oC. C.2 Bahan Baku Floor TileBody FT selalu dibuat merah karena lebih mudah dan lebih murah. Juga FT hanya dibakar sekali. Bahan baku FT terdiri dari 3-4 macam lempung, biasanya 2 jenis feldspar jenis kalium dan sodium serta boleh memakai talcum 4-6%. Memerlukan lempung yang plastis dan body FT harus plastis sebab sewaktu green diberi glasur sekitar 8% berat dan green FT tidak boleh pecah. Maka diperlukan lempung yang mengandung banyak pasir halus dapat dipakai sebagai tambahan, sehingga FT tidak perlu

44

bahan baku pasir. Pemakaian dua jenis feldspar, kalium dan sodium akan lebih baik, karena saling kompensasi.C.3 Bahan Baku Sanitair Memerlukan lempung yang plastis sekali karena jenis produk besar dan banyak handling, serta lempung dengan thixotrophy rendah-tidak mudah mengendap. Untuk keperluan sanitair lempung harus diperiksa kurve defloculant, dipakai 3-4 macam lempung dengan jumlah 50-54% dan lebih baik dipakai sodium feldspar serta pasir yang telah digiling halus terlebih dahulu. Bisa dipakai talcum 2-6%. Suhu pembakaran antara 1180-1260oC dengan PA < 0,3%, tapi ada juga yang buat body sanitair dengan PA < 3%.

C.4 Bahan Baku Table WareMemerlukan lempung dengan plastisitas tinggi dan sedang serta mempunyai thixotropy rendah karena pembentukannya selain dengan jiggering juga dengan casting. Karena variasi produk yang luas, maka biasa dipakai feldspar kalium atau dicampur dengan feldspar sodium. Ada jenis vitreous Cina dengan temperatur bakar biskuit tinggi (1240oC) dan temperatur bakar glasur rendah 1040oC, dan ada jenis hard porcelain di mana suhu bakar biskuit rendah 980oC dan suhu bakar glasur tinggi 1380 oC. Body vitreous Cina berwarna abu-abu sehingga memerlukan lempung yang warna bakarnya tidak putih tapi boleh abu-abu. Tapi hard porcelain mempunyai warna bakar putih dan bahkan sedikit translucent, maka memerlukan warna bakar lempung yang sangat putih. Sifat translucent diperoleh dari pembakaran glasur yang tinggi yaitu 1380oC.

PERHITUNGAN SEGER FORMULA

Membandingkan komposisi body keramik sangat sukar karena bahan mentah yang dipakai meski dari deposit yang sama juga berubah-ubah. Salah satu cara pendekatan yang bisa dipakai adalah RATIONAL ANALYSIS atau SEGER FORMULA. Cara ini membagi body keramik menjadi : clay substance, quartz, dan feldspar.

45

Seger formula merupakan penemuan besar oleh Mr. SEGER pada 1876, dan terus-menerus diperbaiki sistemnya oleh nama-nama seperti BERDEL, BOELENBACH dan KOERNER. Kalau faktor-faktor lain tetap, maka dua SF yang sama akan mempunyai sifat-sifat yang sama atau hampir sama. SF adalah bentuk penulisan komposisi body atau glasur dalam perbandingan untuk group oksida-oksida yang ada pada body atau glasur tersebut. Body keramik tidak bisa dibandingkan hanya dari SF saja, tetapi juga harus dilihat dari analisa mineraloginya. SF yang berdasar pada analisa kimia dan senyawa kimia dari body keramik tidak cukup untuk menjelaskan sifat-sifat hasil dari body keramik tersebut, karena masih tergantung pada besar butiran, cara pembentukan, cara pengeringan dan pembakaran, suhu pembakaran, lamanya dsb. Tetapi sifat-sifat body keramik tidak hanya tergantung pada analisa kimia atau RATIONAL ANALYSIS (SEGER FORMULA) saja, tetapi juga tergantung pada : grain size, keadaan permukaan, cara penggilingan, cara pembentukan, thermal history (pengeringan dan pembakaran) dan suhu maupun lamanya pembakaran.Komposisi body terdiri dari beberapa jenis oksida yang dikelompokkan menurut valensi group:RO Group Meliputi: K2O, Na2O, Li2O, BaO, CaO, MgO, ZnO.R2O3 Group Meliputi: Al2O3, Cr2O3, Fe2O3 dan B2O3.RO2 Group Meliputi: SiO2, TiO2, SnO2, ZrO2.Lain-lain Misalnya: P2O5, SiC, WO3, V2O5, CKomponen mineral dalam body dituliskan dalam sistem oksida-oksidanya, misal:Lempung : Al2O3, 2SiO2, 2H2OSodium feldspar : Na2O, 2Al2O3, 6SiO2Oksida-oksida yang sama dijumlahkan dalam satuan mol. SF juga sering disebut RATIONAL ANALYSIS (RA). Dalam industri keramik selalu mempunyai komposisi body. Dari komposisi body dapat dihitung SF-nya. Bila salah satu bahan habis dan harus digantikan bahan lain yang sejenis, tapi asal dan kualitas berbeda, maka komposisi body baru dapat dihitung dengan menggunakan SF yang sama, dengan asumsi proses lainnya tetap sama. Maka komposisi baru yang diperoleh akan mempunyai sifat-sifat body yang sama dengan sebelumnya.

46

Komposisi body SF satu bahan diganti ß SF komposisi (resep) baruDalam perhitungan, masing-masing komponen dianggap mempunyai rumus ideal. Padahal dalam kenyataan di industri tidak demikian. Misalnya, rumus kimia lempung semuanya sama, padahal ada lempung yang mengandung free quartz dan ada lempung refractory.Al2O3.2,4SiO2.2H2O (Lempung ini mengandung 20% FQ).1,15Al2O3.2SiO2.2H2o (Lempung refractory karena mengandung Al2O3 bebas).Jadi untuk menghitung SF di industri diperlukan analisa kimia masing-masing bahan baku. Dengan bantuan tabel berat molekul, maka dapat dihitung rumus molekul yang sebenarnya.Hitungan SF ini perlu dipakai setiap kepala R & D. juga bila ada penggantian 1 atau 2 bahan baku, maka komposisi dapat dihitung balik dari SF yang ada.

47

TUGAS KELOMPOK MATA KULIAH

PENGETAHUAN BAHAN MENTAH SILIKAT

Hitunglah komposisi berat dari Seger Formula (SF) glasur celadon yang dibakar pada suhu 1165ºC berikut ini (gunakan Fe2O3 sebagai oksida besi, karena warna hijau glasur ini adalah hasil pembakaran reduksi):

Glasur celadon adalah tradisi khas industri keramik di Korea, terutama pada masa dinasti Koryo ( 918-1392 M).

48

Tugas dapat dikumpulkan lewat email atau pada saat UAS.

49