Laman

Pengikut

Selasa, 13 Maret 2012

PENGETAHUAN BAHAN KERAMIK

ENGETAHUAN  BAHAN  KERAMIK

(BAHAN  BAKU  BODY  KERAMIK)
 
oleh Agus Mulyadi Utomo
Hidup dan Seni: goesmul.blogspot. pengetahuan keramik
goesmul@gmail.com





Tanah liat atau lempung berasal dari pendinginan bahan-bahan meleleh dan pijar dari perut bumi berupa magma / lahar / lava leleh menjadi batu-batuan di atas permukaan bumi yang kemudian mengalami proses pemecahan geologis secara alamiah oleh adanya pengaruh sinar matahari, air, hujan, gletser, suhu atau temperatur  yang terus menerus dalam waktu lama bahkan ribuan tahun (jutaan tahun), terdiri dari berbagai macam mineral, feldspat, silika, alumina dan sebagainya. 
Di bumi unsur kimia terbanyak diperkirakan ada 4 unsur (90%) diantaranya terdiri dari oksida (50%), silica (25%), alumunium (8%) dan besi (6%) (Anton J.H., 1994: 4).  Kira-kira 70% atau 80% dari kulit bumi terdiri dari batuan yang merupakan sumber tanah liat atau lempung (Ambar Astuti, 1997: 15). Pada ketebalan tanah 0,25 sampai 1 meter terdapat akar-akar dan sisa-sisa tumbuhan dan bahan organik lainnya yang membusuk, memberi warna dan sifat yang beragam pada tanah.

       Lempung atau tanah liat adalah bahan baku keramik, yang mempunyai sifat plastis dan mudah dibentuk dalam keadaan basah (lembab). Pada umumnya tanah liat memiliki karakter yang tidak menentu dan tidak memperlihatkan sesuatu yang alami seperti yang dimiliki batu dan kayu. Karena sifat-sifat yang penurut itu dan tidak banyak memberikan resistensi apapun sehingga lempung dapat dipergunakan untuk keperluan yang luas dan tidak terbatas, misalnya untuk bangunan, tembok pembatas pekarangan, perabotan rumah tangga, tempat makan -minum, tempat cairan kimia, benda teknis, benda hias dan benda ekspresi.
            Selain sebagai bahan baku untuk raga (body) keramik, lempung dan berbagai oksida  logam dan bahan senyaw anorganik dan non-logam lainnya merupakan pula bahan baku glasir atau bahan pelapis pewarna produk keramik.
                                                                                                     
Bahan Body Keramik

        Lempung atau tanah liat, berasal dari proses pemecahan geologis pada permukaan bumi secara alamiah. Lempung disebut juga sebagai produk pencuacaan dari feldspar. Berawal dari pendinginan bahan-bahan yang meleleh dan pijar dari perut bumi berupa magma atau lava leleh menjadi batu-batuan, yaitu batuan beku, batuan bentukan metamorf adalah bahan yang berubah karena tekanan panas dan air, juga berbagai sumber pegmatit dengan mineral yang kadar unsur tanahnya tinggi . Juga ada pula batuan sidemen yang bahannya berpindah dari tempat asal terbentuk yang terbawa oleh angin, air (melalui sungai), salju / gletser dari tempat yang tinggi ke tempat yang lebih rendah kemudian mengendap pada suatu tempat yang stabil menjadi lempung atau tanah liat, mika dan kapur, yang  terdiri dari berbagai macam mineral, feldspat, silica, alumina dan lainnya.  Ada beberapa macam bahan batuan, yang terjadinya berasal dari magma cair, kemudian membeku melalui proses pendinginan. Apabila pembekuan terjadi di dalam kawah (perut bumi) disebut batuan plutonik (granit) dan bila terjadi diluar kawah atau dipermukaan bumi disebut batuan effussi (batu apung / batu kembang). Batuan plutonik dan effussi disebut juga sebagai bahan beku atau karok (igneous rocks). Batuan beku yang telah mengalami perubahan-perubahan sifat karena pengaruh tekanan dan panas yang tinggi disebut batuan metamorfosa (metamorphic rocks) contohnya marmer, batu kapur kristalin yang berasal dari batu kapur kwarsa. Bahan yang terbentuk baik dari batuan beku maupun metamorfosa yang mengendap pada suatu tempat dan mengeras disebut batuan endapan  atau sedimen (sedimentary rocks).
Lempung berdasarkan keadaan terdapatnya di alam bisa berupa bahan gembur (limpas) yang terdapat di alam jumlahnya cukup berlimpah dan tersebar luas, misalnya pasir kuarsa dan clay.  Bisa juga berupa bahan batuan yang terdapat dalam struktur geologis yang terbatas seperti feldspar, mika dan quartzite. Dapat pula berupa bahan batuan padat yang di alam jumlahnya relatif besar seperti batu gamping, batu dolomite, batu pasir kuarsa dan sebagainya.
         Tanah liat atau lempung terbagi menjadi 2 katagori yaitu:  Pertama sebagai tanah liat residu atau tanah murni (primary clay) yang terdapat ditempat asal batuan itu terbentuk atau tanah belum berpindah tempat sejak terbentuknya. Pada umumnya tanah murni berwarna cerah atau putih atau putih-keabu-abuan dan krem, berbutir kasar dan sifatnya tidak plastis. Tanah primer ini terproses secara alamiah (bisa jutaan tahun) dengan tekanan yang tinggi (veldspaat), temperatur tinggi (feldspar) dan pelapukan kulit tanah (kaolin) serta termasuk pula hasil semburan lumpur panas dari dalam perut bumi.  Katagori yang kedua, berupa tanah campuran (secondary clay), tanah liat endapan atau tanah sekunder yang terbentuk dari hasil proses perpindahan tempat oleh air, angin, gletser dan sebagainya, berbutir halus dan bersifat plastis serta  tercampur dengan kotoran mineral (impurities). Pada umumnya tanah campuran ini warnanya beragam dan itu tergantung bahan lain yang banyak mencemarinya seperti cobalt menjadi kebiruan, mangan menjadi violet, chrome menjadi kehijau-hijauan, besi terlihat kemerahan dan lainnya. Disamping itu tanah jenis tersebut terdapat aneka proses geologis lainnya.  Contoh tanah endapan adalah tanah limpah sungai, tanah marin (laut), tanah rawa, tanah danau dan tanah sawah.
         Terjadinya lempung yang berasal dari proses peruraian batuan, terutama dari batuan beku yaitu proses hipogenik dan epigenik. Proses hipogenik terjadi di bawah permukaan bumi, biasanya oleh pengaruh uap panas yang mengandung larutan-larutan kimia. Proses ini dinamakan proses hydrothermal, khususnya untuk proses terjadinya kaolin yang disebut kaolinisasi. Proses epigenik terjadi di atas permukaan bumi, proses ini dikenal dengan sebutan pelapukan yaitu pelapukan fisika dan kimia. Pelapukan fisika umumnya oleh karena pengaruh panas, dingin, mekanis atau benturan dan jamur, sehingga batuan beku yang keras dan besar menjadi bagian-bagian yang kecil. Pasir-pasir halus hasil pelapukan fisika dilarutkan oleh pelapukan kimia yaitu terutama karena pengaruh adanya air dan udara, proses ini disebut pelapukan kimia.
        Lempung adalah bahan bahan tanah sebagai hasil dari pemurnian batuan-batuan terutama feldspar dan yang mengandung senyawa alumina silikat hidrat (mineral lempung). Bahan ini akan plastis bila basah dan akan sangat keras seperti batu bila dipanaskan pada temperatur tinggi. Mineral lempung adalah senyawa alumina silikat hidrat yang mempunyai butir-butir sangat halus dan merupakan mineral yang dominan di dalam lempung, terdiri dari 3 kelompok yaitu kelompok kaolin, kelompok momorillonit dan kelompok yang mengadung alkali.
Lempung untuk bisa dimanfaatkan dengan baik sebagai bahan mentah keramik, maka bahan tanah tersebut dapat diusahakan dengan pemisahan bahan secara mekanis, yaitu dengan mencuci atau menghilangkan bahan mineral tambahan yang bersifat lemak dan kurang larut dari pada kuarsa.  Bisa juga dengan pengendapan kimia, yaitu dengan memekatkan hidroksida karbonat. Usaha lainnya dengan pembilasan kimia, yaitu dengan pencuacaan lempung dari feldspar. Dan perubahan termal (panas) dengan pemekatan unsur tanah oleh perubahan termal batuan beku.   
           Bahan mentah keramik memiliki pengertian sebagai kumpulan mineral atau batuan dari mana barang-barang keramik dibuat, baik dari keadaan aslinya (alam) maupun setelah diproses (dibuat). Bahan mentah bisa berdasarkan asal bahan mentah yaitu bahan alam seperti kaolin, lempung, feldspar, kuarsa dsbnya. Lalu bahan buatan seperti borida, nitride, mullit, dsbnya. Bisa juga berdasarkan sifat keplastisannya, yaitu bahan plastis seperti ballclay, kaolin dan bentonit serta bahan non-plastis seperti feldspar, kuarsa, kapur, dolomite dsbnya.
Berdasarkan penggunaanya, bahan mentah keramik diperuntukan dalam pembuatan body (raga) keramik dan pembuatan perwarna atau glasir keramik.  Bahan mentah juga berdasarkan fungsinya didalam membuat suatu komposisi bahan keramik yaitu sebagai bahan yang bersifat sebagai pembentuk (kerangka), bahan pengikat (gelas) dan sebagai bahan pelebur (flux) yang menurunkan suhu bakar bahan secara menyeluruh. Tentu saja untuk menjadikan bahan mentah yang siap pakai diperlukan bahan-bahan penolong seperti air, minyak, bahan perekat, bahan elektrolit dan sebagainya. Dalam proses pembakaran juga diperlukan bahan-bahan kondisioner untuk suasana pembakaran yang bersifat oksidasi, reduksi, mert dan dalam proses pengglasiran.
Lempung sebagai bahan mentah keramik diperlukan keplastisan, adalah suatu sifat bahan basah yang dapat diberi bentuk tanpa mengalami retak dan bentuk yang dibuat tetap dapat dipertahankan setelah tenaga pembentuk dilepaskan. Sifat ini sangat mutlak atau penting dalam pembentukan barang-barang keramik.  Lempung basah mempunyai sifat-sifat tersebut, maka lempung merupakan bahan pokok dalam pembuatan keramik, terutama untuk benda seni dan kerajinan.

Sekilas Tentang Lempung

            Sejak lama orang mengenal bahwa lempung merupakan bahan keramik yang vital, karena dapat memberi sifat pembentukan yang memungkinkan berubah dari bentuk kering menjadi slurry.  Setelah diketahui struktur lempung secara cermat, maka peranannya dapat digantikan oleh bahan lain. Lempung itu berbentuk partikel lembaran yang berukuran kecil sekali dan berskala atom.  
           Permukaan partikel lempung bertegangan residu, tidak terlalu luas dan tebalnya terbatas, atom-atom permukaan cenderung masuk ke ruah sehingga memperkecil energi permukaannya. Akan tetapi karena tipisnya partikel, ion-ion tak dapat tertarik ke dalam, namun menjadi terkutub dan memberi muatan positif dan negatif pada permukaannya. Muatan tersebut diimbangi oleh jerapan fisik molekul air yang juga dapat membentuk dwikutub dimana air tertaut dan tidak lagi mudah bergerak.
Partikel lempung dapat tumbuh menyamping, searah bidang dan bagian tepi merupakan ikatan putus sehingga dapat diimbangi secara kimia dengan menarik air. Lempung yang permukaannya amat luas dan karena ukurannya sangat kecil, berakibat memiliki muatan besar pada permukaannya sehingga lempung sanggup mengikat baik secara fisik maupun kimia air di seputarnya. Air yang terjerap tidak mudah lagi dipisahkan dari lempung kecuali dengan dipanaskan hingga di atas 1000ºC.  Sistem lempung-air ini merupakan kunci pembentukan keramik. Pada kandungan air yang sedikit (± 10%) air tak cukup mengimbangi muatan dwikutup fisik atau kimia pada partikelnya. Partikel-partikel lempung pun bersaing memperebutkan air sehingga saling menempel kuat. Dapat dibayangkan seperti halnya 2 lembaran kaca tipis diberi air dan disatukan akan menempel dengan kuat namun mudah untuk digeser-geser seakan meluncur di atas satu dengan lainnya dimana air berfungsi sebagai pelumasnya. Bila kandungan air pada tingkatan sedang ± 15% s/d 25% berat, maka cukup untuk mengimbangi muatan partikel, bahkan ada kelebihan sedikit dan berfungsi sebagai pelumas, menjadikan bahan lempung plastis sehingga mudah untuk dibuat bentuk dan terjaga bentuknya. Hal inilah yang memungkinkan bagi pembuat keramik membentuk kontur lengkungan dan bentuknya tetap terjaga meskipun dibiarkan, merupakan ciri khas bahan lempung untuk membuat bentuk. Ciri-ciri bahan plastis apabila berubah bentuknya tanpa patah dan dalam kerut pengeringan, bila air bebas yang terjerap secara fisik dapat dihilangkan atau dikurangi, bentuknya bertambah kuat bila air berkurang dan plateletnya saling tertaut.  Pada kandungan air yang tinggi di atas 50 % berat, air terjerap baik secara kimia maupun fisik membentuk sampul diseputar partikel dan bermuatan. Dengan banyaknya air partikel-lempung yang bermuatan sama saling bertolakan satu dengan lainnya, lalu membentuk suspensi dan mencegah partikel mengendap. Larutan tetap keruh dan lempung berperan sebagai zat tersuspensi bagi segenap komponennya termasuk silika dan alumina

Slurry dengan kandungan air yang banyak, partikelnya bermuatan sama, saling bertolak / tertolak satu dengan lainnya, membentuk suspensi ( suatu campuran yang terdiri dari partikel-partikel kecil dari padatan / cairan = bercampur saja / bukan larut ) mencegah partikel mengendap (penambahan Waterglass sebagai pelumas) larutan tetap keruh.





Definisi Lempung: Adalah bahan tanah sebagai hasil pemurnian batuan-batuan  terutama feldspar dan yang mengandung senyawa alumina silikat hidrat (mineral lempung). Bahan ini akan plastis bila basah dan akan sangat keras seperti batu bila dipanaskan pada temperatur tinggi (Mc. Namara).

Mineral lempung, adalah senyawa-senyawa alumina silikat hidrat yg mempunyai butir-butir sangat halus dan merupakan mineral yang dominan didalam lempung. 
KERR membagi mineral lempung menjadi tiga group:
1.                  Kelompok Kaolin
2.                  Kelompok Momorillonit
3.                  Kelompok yg mengandung alkali

Proses terjadinya mineral lempung berasal dari peruraian batuan terutama batuan beku.
Proses terbentuknya dikelompokkan 2 golongan:
a.   Preses Hipogenik, terjadi dibawah permukaan bumi, biasanya oleh pengaruh uap panas yang mengandung larutan-larutan kimia. Proses ini dinamakan Hidrothermal. Khusus untuk proses terjadinya kaolin disebut kaolinisasi.
b.  Proses  Epigenik, terjadi diatas permukaan bumi. Proses ini juga terkenal dengan pelapukan.

Proses pelapukan dibagi menjadi 2:
1.  Pelapukan fisika: oleh pengaruh panas, dingin, mekanis / benturan dan jamur, sehingga batuan beku yang keras menjadi bagian-bagian yang kecil.
2.   Pelapukan kimia: pasir halus hasil pelapukan fisika dilarutkan oleh pelapukan kimia, terutama pengaruh air dan udara.


 Komposisi Kimia & Mineral Lempung

Bahan keramik jarang diketemukan secara murni. Didalam bahan tersebut hampir selalu ada bahan yang dinamakan “impurity” yang akan sangat mempengaruhi sifat-sifatnya, terutama di dalam lempung itu sendiri terdapat variasi komposisi yang sangat luas.  Demikian ruwetnya komposisi dari lempung sehingga studi yang mendalam sukar dilaksanakan. Meskipun telah berabad-abad lamanya manusia membuat gerabah, bata, genteng, guci, vas, dan sebagainya, hingga kini sebagian produk belum diketahui secara pasti dan tuntas  bagaimana komposisi lempung yang dipakainya. Hanya sebagian dari pengembangan IPTEK bahan yang terus melaju dan berkembang sebagai bagian dari komponen teknologi tinggi (hitech / high-Tc), rekayasa bahan tahan cuaca dan superkonduktor suhu tinggi, serat dan komposit semen keramik, sebagai pewadahan elektronik, elektro-keramik sampai bio-keramik. Dengan kemajuan teknologi, tabir misteri lempung mulai bisa terungkap dan  produksi produk secara massal dan besar-besaran telah dapat dilakukan dengan teliti diberbagai laboratorium pabrikasi, dengan mesin yang dirancang sebelumnya.
Dalam keadaan di alam, lempung terdiri dari mineral primer, yaitu mineral yang berasal dari batuan beku yang belum lapuk: kwarsa (SiO2), feldspar (K2O.Al2O2.6SiO2: Na2O. Al2O2.6SiO2), Mica, Muskovit (K2O. 3Al2O2. 6SiO2. 2H2O) , Olivin (Mg, Fe, Ca) 2 SiO2,   Biotit, Hidromika, Pyroxin, Amphibole, dll.  Juga terdiri dari mineral sekunder, yaitu dari peruraian mineral primer oleh reaksi fisika & kimia : kelompok kaolin, kelompok monmorillonit, Clorit, Vermikulit, Hidromika, Attapulgit, mineral-mineral karbon / organik   dan air. Baik mineral primer maupun sekunder terdapat di dalam endapan lempung yang bervariasi. Lempung residual yang tidak terpengaruh oleh faktor transportasi, biasanya banyak mengandung mineral primer. Sedangkan lempung sekunder telah mengalami transportasi yang jauh sehingga sedikit mineral primernya.
Komponen utama dalam lempung adalah silika dalam bentuk bebas berupa kuarsa, amorf, silika-gel, flint, kaslidan. Pengaruhnya dalam lempung yakni dapat mengurangi keplastisan, mengurangi susut kering dan susut bakar, mengurangi kekuatan tekan & tarik kecuali jika butirannya sangat halus. Dan mengurangi sifat ketahanan api walau tak selalu. Ada alumina yang dalam bentuk bebas berupa gibsite, diaspore. Dalam bentuk senyawa berupa felsdpar, mika, hornblende.  Pengaruhnya dalam lempung yaitu dapat mengurangi keplastisan, mengurangi susut kering & susut bakar serta meningkatkan sifat tahan api.
Senyawa yang  mengandung alkali : yang terpenting adalah senyawa garam seperti: NaCl, K2SO2, 2Na2SO2 . Senyawa garam terlarut ini akan membentuk “scum” atau buih-buih setelah dibakar. Pengaruh senyawa alkali dalam lempung adalah mengurangi sifat tahan api dan memudahkan padat pada pembakaran.  Pada senyawa besi yang berupa:   Fe2O2. Fe2O2. H2O ;    Fe ( OH ) 2;   FeO. OH ;  Fe2O2 ;   FeS2;  FeCO2; FeSO2. 7H2O.   Pengaruh utamanya pada lempung adalah mempengaruhi perubahan dalam warna, menurunkan sifat tahan api, senyawa besi yang larut dalam air akan membentuk “scum” atau buih pada permukaan benda, dan dapat membentuk “iron spot” pada permukaan benda.  Senyawa kalsium, berbagai senyawa yang mungkin terdapat dalam lempung bisa berupa kalsit / CaCO2, aragonit / CaCO2, kalsium silikat, gibpsum / CaSO2.2H2O, anhidrit / CaSO2, apatit. Pengaruhnya dalam lempung yaitu bertindak sebagai bahan pelebur, bahan gelas yang terbentuk bersifat mobil, encer dan sangat korosif. Pada temperatur rendah (dibawah temperatur reaksi) akan menurunkan susut dan mempermudah pengeringan. Dapat memucatkan warna merah yang diakibatkan oleh senyawa besi setelah lempung dibakar. Dapat menyebabkan “lime blowing” pada badan keramik bila terdapat dalam ukuran butir yang kasar. Senyawa kalsium sulfat dapat menyebabkan bengkak-bengkak pada badan keramik. Senyawa magnesium berupa magnetit  ( MgCO2), dolomit (MgCO2.CaCO2) dan garam epson ( MgSO2.7H2O )   Umumnya terdapat sedikit didalam lempung dan pengaruhnya kira-kira sama dengan senyawa kalsium.  Senyawa  titan, berupa rutile, anatas, brookit ( TiO2), ilmenit ( Fe2O.TiO2) dan spene ( Ca. Ti, SiO2 ) Jumlahnya dalam lempung sangat sedikit, tetapi pada umumnya pasti ada.  Senyawa karbon biasanya terdapat dalam bentuk sisa-sisa tumbuh-tumbuhan, asam humus dan senyawa-senyawa organik lainnya. Pengaruh bahan-bahan karbon pada lempung adalah sbb: dapat memberikan warna gelap sampai hitam dalam keadaan mentah, menghasilkan suasana reduksi dalam dapur waktu pembakaran, akan mempengaruhi warna serta sifat-sifat vitrifikasi dalam pembakaran dan mungkin dapat mengurangi bahan bakar. Juga bila pembakaran terlalu cepat dapat membentuk inti hitam ( black core ).  Juga air dapat dipandang sebagai mineral dan didalam lempung kemungkinan terdapat dalam bentuk sbb: sebagai air higroskopis, yang  jumlahnya tergantung pada luas permukaan lempung. Lalu air terabsorbsi yang terkait dengan “ex changeable cation” pada lempung.   Broken bond water yaitu air yang berkaitan dengan valensi yang tidak jenuh pada ujung-ujung kristal. Dan terakhir ada air terikat / air kristal  yang merupakan bagian-bagian penting didalam struktur lempung.

Sifat-sifat Phisis Lempung

Sifat-sifat phisik lempung dalam keadaan mentah menentukan kegunaannya. Suatu kenyataan lempung basah dapat diberi bentuk dan bila dikeringkan bentuk tidak berubah  serta bila dibakar pada temperatur tinggi akan membentuk benda yang padat, awet serta bisa kelihatan indah, sehingga menyebabkan lempung sebagai bahan yang berharga dalam kemajuan peradaban / zaman. Sifat-sifat phisik lempung yang penting adalah sebagai berikut:
a. Flokulasi dan deflokulasi, suatu istilah yang berlawanan dipergunakan untuk melukiskan keadaan agregasi dari butir-butir lempung bila dicampur air. Flokulasi adalah proses penggumpalan butiran lempung menjadi gumpalan yang besar . Deflokulasi adalah proses dispersi / pemecahan gumpalan-gumpalan  menjadi bagian-bagian kecil. Proses dispersi dapat diperkuat dengan penambahan elektrolit atau deflokulan seperti water-glass, Na2CO2, Na2HPO2 dan lain-lain. Jumlah penggunaan deflokulan tergantung beberapa faktor yaitu:
1)  Kadar butiran halus yang menunjukkan sifat-sifat koloid;
2)  Jumlah dan jenis garam terlarut yang ada didalam lempung;
3)  Sifat-sifat dari elektolit / deflokulan yang dipakai;
4)  Sifat-sifat mineral lempung yang ada didalam lempung.

bKeplastisan, adalah sifat yg memungkinkan lempung basah dapat diberi bentuk tanpa retak-retak dan bentuk tersebut akan bertahan setelah gaya pembentuk dihilangkan. Sifat ini memungkinkan lempung dapat diberi bentuk menurut keinginan dan lempung juga menunjukkan derajat keplastisan yang berbeda-beda.
Faktor yg memepngaruhi keplastisan adalah:
1.      Pengaruh air bahan-bahan padat dan gejala koloid yg menyertai
2.      Ukuran partikel-partikel padat
3.      Komposisi partikel-partikel padat
4.      Bentukpartikel-partikel padat dan struktur dalamnya
5.      Keadaan agregasi partikel padat
6.      Jumlah luas permukaan partikel padat dan tarik-menarik inter molukuler
7.      Adanya bahan lain yg dapat mempengaruhi sifat partikel
8.      Orientasi partikel di dalam massa

Didalam pembuatan benda keramik, keplastisan merupakan factor yg sangat penting, karena akan sangat menunjang proses pembentukan yg mengikuti bentuk. Untuk itu perlu dilakukan usaha peningkatan keplastisan.

Usaha-usaha peningkatan keplastisan:
1.   Memcari kadar air yang optimum
2.   Pencampuran (tempering) yg lebih sempurna antara lempung dengan air
3.   Menghilangkan/mengurangi bahan-bahan non-plastis
      dari lempung
4.   Menambah bahan flokulan ke dalam lempung seperti:
*  Mempergunakan bahan yg oleh permentasi / dekomposisi menghasilkan  
     asam lemah misalnya peat, serat-serat, bahan-bahan peruraian karbon akan
    meningkatkan keplastisan
*  Menambahkan asam-asam lemah: asam humus, asam tannin, asam asetat
5.   Dengan menambahkan bahan-bahan koloid
6.   Dengan penggilingan dan penguledan yang baik
7.   Dengan menghalau udara yg terperangkap di dalam lempung dengan vakum
8.   Dengan mengembangkan kondisi thexotrofi didalam lempung
9.   Dengan melakukan ageing atau souring

Sifat-sifat  berasosiasi dengan keplastisan:
1. Kelengketan (stickeness) yaitu sifat lempung yang terlampau basah yang menempel pada jari-jari
2. Mobilitas: dipergunakan untuk menujukkan mudahnya bergerak dari massa lempung
3. Extrudability: sangat berhubungan dengan mobilitas, yaitu mudah / dapat / tidaknya lempung basah dibentuk dengan jalan diextrud melalui mulut/die suatu mesin extruder.
4.  Daya ikatan ( bending power ), lempung yang diukur dgn bahan-bahan non-plastis yang dapat dicampurkan tanpa mengurangi kemampuan campuran dibuat model, dalam praktek terlihat kekuatan kering.
5. Perekat organikk: untuk meningkatkan daya ikat dan keplastisan terutama pembuatan bentuk yang sulit kerap kali dipergunakan bahan perekat organik seperti: tepung dan ace, gom arab, tragasan, gom accia, dextrin, alginate, polyvinyl, silicon, metal etil selulosa, sodium karbometil selulosa, gelatin, casein-glue, paraffin waxes yang larut dalam air, air, olie bekas. Bahan-bahan ini menjadi keplastisan semu (psendo plasticity).

c.  Daya Bersuspensi, adalah suatu sifat dari bahan lempung yang memungkinkan bahan itu sendiri dan bahan lain dalam keadaan bersuspensi di dalam suatu cairan. Sifat ini berkaitan dengan keplastisan. Kaolin atau ball clay berbutir halus akan tetap tinggal tersuspensi di dalam air berjam-jam tanpa menunjukkan pengendapan. Apabila ditambah flokulan seperti asam, borax, MgSO2  dll, maka terjadi flokulasi (penggumpalan) dengan pengendapan secara cepat. Bila ditambah bahan elektrolit seperti waterglass, NaCO2 akan menambah proses dispersi dan menghasilkan suatu suspensi yg lebih permanen. Banyak proses keramik membutuhkan banyak air kedalam massa campuran dan menjadi cair yang dinamakan “slip”, seperti massa cor untuk pembuatan barang sanitair, suspensi glasir dan email.

d.  T e k s t u r
Keplastisan, kekuatan mekanis, kemudahan dalam pengeringan dan karakter produk setelah dibakar sangat dipengaruhi oleh ukuran dan bentuk partikel lempung. Ini disebut tekstur lempung. Lempung gembur umumnya mempunyai dua jenis tekstur:  
1.  Tekstur mineral-mineral lempung yg sangat halus.
2.  Tekstur mineral-mineral non-plastis yang umumnya sebagai impuritis / pengotor bertekstur kasar sampai halus. Tekstur lempung keras atau serpih biasanya menunjukkan derajat penggilingan. Makin banyak penggilingan makin halus teksturnya. Dalam butiran lempung sebenarnya merupakan kumpulan dari partikel-partikel mineral lempung yang sangat halus. Lain halnya untuk pasir.  Untuk memisahkan butir-butir tersebut dipergunakan sederetan saringan standar yang disusun dari kasar hingga halus. Untuk butir-butir lebih dari 200 mesh dipergunakan metoda pengendapan ( Andreasen ). Semua lempung terdiri dari 2 bagian yaitu bagian halus yang plastis dan bagian kasar yang non-plastis.

e.   Susut  Kering
Waktu proses pengeringan terjadi pengeluaran air. Air yang menyelimuti butiran lempung secara berangsur-angsur menyingkir dan hal ini memungkinkan butir-butir tersebut mendekat satu dengan yang lain. Setelah air selaput tersebut habis maka gilirannya air terserap pada butir-butir akan keluar. Kedua jenis air tersebut akan menimbulkan susut kering. Jenis air yg masih tersisa dinamakan air pori dan tidak menimbulkan susut. Sisa air yg masih terikat secara mekanis ini hanya dapat dihilangkan setelah dipanaskan hingga 110˚ C . Lempung sangat bervariasi susut keringnya. Derajat variasi susut kering lempung identik dengan variasi jumlah air yang diperlukan untuk menimbulkan keplastisannya. Makin tinggi keplastisan lempung, makin banyak air yg terabsorbsi serta air selaput makin tebal, maka akan makin besar pula susut keringnya. Lempung yang mempunyai susut kering tinggi sukar dikeringkan tanpa timbulnya retak-retak / pecah-pecah. Lempung yang sangat halus, padat dan sangat plastis akan sukar dikeringkan dan harus sangat hati-hati agar dapat selamat. Jadi susut kering tinggi berarti ada kecenderungan untuk timbul pecah / retak. Hal ini dapat dikurangi dengan penambahan bahan-bahan non-plastis seperti pasir kwarsa, flint / kapur dan feldspar di dalam porselin dan “grog” di dalam barang tahan api.
f.   Kekuatan
Kekuatan lempung seringkali ditentukan oleh kekuatannya waktu kering. Misalnya pipa tanah harus dibuat dari lempung yg mana akan menjadi sangat kuat setelah kering, sehingga pipa dengan didinding tipis tsb dapat dibawa dan disusun dalam tungku.  Kekuatan lempung tergantung pada:
1.  Karakteristik phisis dari lempung itu sendiri
2.  Cara bagaimana lempung dikerjakan sebelumnya.

Suatu ball clay bila kering menjadi keras dan sangat kuat, tetapi kadang-kadang bila dibuat benda hanya dari ball clay akan timbul retak-retak.

Faktor yang mempengaruhi kekuatan kering lempung :
1. Ukuran dan bentuk butir dari bagian yang plastis dan non-plastis
2. Derajad flokulasi lempung sebelum dibakar
3. Jumlah butiran sangat halus dari mineral lempung
4. Lama waktu dan temperatur pada waktu lempung itu diperam (ageing) sebelum
     dibentuk
5. Jumlah air yang dipergunakan menguapkan massa plastis tsersebut.
6. Apakah air dan bahan-bahan lain tercampur merata atau tidak
7. Cara yang dipergunakan dalam menguapkan massa siap pakai
8. Kecepatan serta tinggi temperatur waktu pengeringan.
Semua factor tersebut di atas secara bersama-sama / sebagaian akan mempengaruhi kekuatan kering benda keramik yang telah dikeringkan.
g.  S l a k i n g
Bila suatu lempung diletakkan di dalam air, air akan masuk ke dalam lempung. Dan ketika lempung menjadi basah, ia akan mengembang dan pada gilirannya lempung akan hancur menjadi bagian kecil-kecil. Makin renggang ikatan ini akan mudahlah lempung tersebut pecah menjadi bagian kecil. Lempung yang keras seperti serpih akan memerlukan waktu lebih lama (bisa seminggu) untuk pecah, sedangkan lempung lunak dan porous akan pecah didalam air hanya dalam beberapa menit. Lempung yang ditambah pasir akan mempermudah hancurnya lempung didalam air. Sifat slaking dari lempung berhubungan erat dengan karakteristik didalam pelapukan, egeing dan pugging serta blunging

Ageing    : adalah istilah yang dipergunakan waktu lempung basah disimpan untuk
                  meningkatkan keplastisan
Pugging : adalah metode atau cara mempersiapkan masa plastis
Blunging: adalah metoda / cara mempersiapkan massa slip.

Waktu proses ageing, blunging dan pugging dilakukan air akan tercampur merata keseluruh lempung dan butir-butir lempung di dalamnya akan dihancurkan oleh slaking.

h.  Warna Lempung
Warna lempung mentah biasanya disebabkan oleh senyawa-senyawa besi atau bahan-bahan karbon. Kadangkala mineral-mineral mangan dan titan dalam jumlah yg cukup, memberikan warna pada lempung. Lempung bebas impurity di atas akan berwarna putih. Senyawa-senyawa besi yang terdapat dalam lempung dapat memberi warna krem, kuning, merah, hijau atau coklat. Limonit adalah senyawa besi yang sangat umum dapat memberikan warna lempung krem, kuning dan coklat. Hematitit akan memberikan warna merah pada lempung dan serpih. Senyawa besi silikat akan memberi warna hijau. Senyawa mangan akan memberi warna coklat. Senyawa karbon akan memberi warna biru, abu-abu, hijau, hitam atau coklat tergantung jumlah, jenisnya dan merata tidaknya tersebar dalam lempung.
Sangat sukar untuk meramalkan dengan pasti perubahan warna keadaan mentah dengan setelah dibakar

 Ba
han Mentah




Keplastisan adalah suatu sifat bahan basah yang dapat diberi bentuk tanpa mengalami retak dan bentuk tersebut tetap dipertahankan setelah tenaga pembentuk dilepaskan. Sifat ini sangat penting dalam pembentukan barang keramik. Lempung basah mempunyai sifat-sifat tersebut, maka lempung merupakan bahan pokok dalam pembuatan keramik.

Definisi bahan mentah:  
Adalah kumpulan mineral atau batuan dari mana barang-barang keramik dibuat, baik dari keadaan aslinya (alam) maupun setelah diproses.

Pembagian bahan mentah ada 5 lima, yaitu berdasarkan asal bahan mentah, keplastisannya, penggunaannya, fungsi dalam komposisi dan berdasarkan keadaan terdapatnya di alam.
1.  Berdasarkan asal bahan mentah
a.       Bahan mentah keramik alam: kaolin, lempung, feldspar dan kuarsa, dsbnya.
b.      Bahan mentak keramik buatan: borida, nitride, H2BO2, mullit,dsbnya.
2.  Berdasarkan sifat keplastisan
a.   Yang bersifat plastis : ballclay, kaolin dan bentonit, dll.
b.   Bahan mentah non-plastis : feldspar,kuarsa, kapur, dolomit dan sebagainya.
3.  Berdasarkan penggunaan
a. Untuk pembuatan raga keramik: kaolin, ball clay, feldspar, kuarsa, dolomit, kapur  dll.
b.  Untuk pembuatan glasir keramik: yaitu bahan pelebur seperti asam borat, borax, Na2CO2, K2C02, BaC02, P202 dsbnya,
*   Bahan opacifier (dop): Sn0, Zr0,dll
            *   Bahan pewarna: senyawa cobalt, senyawa besi, seng, nikel, senyawa    
                  chrome, dll
4.   Berdasarkan fungsi dalam komposisi keramik
a. Bahan pembentuk kerangka/pengisi: lempung, silica, zircon, titania, silimanit,
    bauxite, dsb
b. Bahan pembentuk gelas / pengikat: silica, oks borat, oks phosphor, oks arsen,  
     dsb
c. Bahan pelebur: feldspar, nephelin, bahan-bahan yang mengandung Na, K, Ca,
    Mg, dsbnya.
d. Bahan penolong: Air, minyak, bahan perekat organik, elektrolit, dsbnya.
e. Bahan kondisioner dalam proses (pembakaran):
* gas 02 untuk suasana oksidasi
* gas H2C0 untuk suasana reduksi
* N2, He, C02 untuk suasana mert
* gas / uap NaCl untuk pengglasiran
5.   Berdasarkan keadaan terdapatnya di alam
a.  Bahan gembur / limpas terdapat di alam berlimpah dan tersebar cukup luas : pasir kuarsa, clay
b.  Batuan padat terdapat di alam relatif besar : batu gamping, batu dolomite, batu pasir kuarsa
c.       Bahan batuan terdapat dalam struktur geologis yang terbatas: feldspar, mika, quartzite

Bahan mentah diolah agar murni (alumina, ferrit, tatanat, karbida, kuarsa, hematite, oksida, bauksit, dll ).  Ada 7 tahap proses bayer, yaitu:

1.      Kalsinasi ( menghilangkan zat atsir dan mengurangi berat )
2.      Penggerusan / penghalusan ( untuk memperlancar reaksi selanjutnya )
3.      Pelarutan ( kaustik )
4.      Penyaringan suspensi ( mineral lain terpisah )
5.      Pendinginan ( pengendapan komplek hidroksida )
6.      Pencucian dan Penyaringan
7.   Kalsinasi alumunium hidroksida (1150 derajat Celsius), agar terjadi alumina murni ( reaksi suhu tinggi ).   Silikon Karbida à mereaksikan silika dan kokas ( 2200 derajat Celsius )
1.1.5   Percobaan-percobaan

PERCOBAAN  1:

Mengenai komposisi bahan body keramik pada perlakuan suhu bakar 900 º C -1000º C terhadap penyusutan dan peresapan air. Tulisan ini merupakan hasil penelitian uji sifat bahan body keramik dari komposisi tanah Lombok 77%, feldspar 15%, kaolin 4%, ballclay 2% dan serbuk semen api 2% pada perlakuan  suhu bakar 900º-1000º C terhadap penyusutan dan peresapan air. Metode yang dipergunakan adalah eksperimen (percobaan) dan berupa pengujian sifat-sifat badan (body) benda coba setelah dibakar. Benda coba diamati struktur permukaannya, warna bakar penyusutan dan peresapan air (keporian). Dari 14 sampel yang diuji, 6 dibakar suhu 900º C dan 8 dibakar suhu 1000º C. Dari perlakuan tersebut diperoleh kesimpulan bahwa susut bakar pada suhu lebih rendah adalah peresapan airnya semakin tinggi. Penampakan visual berwarna merah bata pucat dari komposisi tersebut masih dipandang baik sebagai prototype sample untuk body keramik.
          Benda keramik merupakan produk yang terbuat dari bahan-bahan yang dibakar suhu tinggi. Dalam pembuatannya diketahui adanya sifat bahan body yang meliputi: keplastisan, keporian (peresapan air) dan penyusutan.  Dalam proses pembakaran umumnya sensitive terhadap perubahan-perubahan badan (body), maka diperlukan penelitian uji sifat – sifat keramik dari bahan yang dipergunakan sebagai langkah awal penerapannya.
          Pada kegiatan ini dimaksudkan sebagai praktek mahasiswa dalam mata kuliah  pengetahuan bahan keramik semester pertama dan hasilnya dapat dipergunakan sebagai test pieces  (percobaan) dalam rangka penelitian pengaruh perlakuan suhu bakar 900ºC dan 1000ºC terhadap penyusutan dan peresapan air pada benda coba body keramik.
          Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui hasil penyusutan  kering, susut bakar dan peresapan air pada komposisi bahan body tanah,  contoh: tanah Lombok 77%, feldspar 15%, kaolin 4%, ballclay 2% dan serbuk semen api 2% pada pembakaran 900ºC dan 1000ºC,  lalu hasilnya diamati untuk diketahui apakah kemudian body keramik ini dapat dipergunakan untuk prototype sample dilihat pula dari sisi penampakan warna visualnya ( menarik atau tidak ).
Untuk menunjang kegiatan ini perlu tinjauan pustaka. Bahan keramik terdiri dari kumpulan mineral bahan tanah ( alumina silikat ) yang dapat digunakan dalam pembuatan keramik, baik dalam keadaan asli atau alami maupun telah melalui proses pemurnian. Pada umumnya bahan mentah keramik mengandung komponen ketidakmurnian yang dapat merugikan dalam pembuatan.
          Ada berbagai pendapat tentang keramik, namun dapat diambil inti pengertiannya yaitu benda – benda yang terbuat dari tanah liat yang diperoleh melalui proses pembakaran atau segala macam benda yang dibuat dari tanah atau batuan non-metal dan anorganik yang dibakar sehingga pijar dan kemudian menjadi keras (Angkama Setjadipraja, 1970 ). Klasifikasi praktis yang mempergunakan sudut pandang struktur badan atau body keramik cenderung berbicara kualitas fisik akibat teknologi pembakaran dan pengendalian mutu bahan (Yasana, 1987). 
Menurut Solichin Ardi ( 1986 ), yang menguraikan tentang karakteristik suatu produk keramik jenis gerabah dengan beberapa parameter uji sebagai barikut :
Tabel:
Standar Uji Body Gerabah Yang Dibakar Antara 1000ºC - 1100ºC

 
Parameter Uji  Kondisi produk
- Keplastisan
  ( ketika kondisi 
   basah )
- Susut kering
- Susut bakar
- Susut jumlah/susut
   total
- Peresapan air
Kurang sampai plastis ( ketika kondisi basah )
= 7 – 8 %
= 7 %
= 15 %

= 10 – 15 %

               Menurut Norton (1970) dan Budnikov (1964) bahwa di dalam menyusun badan keramik dikenal istilah badan keramik triaxial dan non-triaxial.  Badan keramik triaxial adalah badan keramik yang dibuat berdasarkan atas tiga komposisi bahan, yaitu bahan plastis ( clay ), bahan pengisi ( kuarsa ) dan bahan pelebur ( feldspar ). Bahan plastis adalah bahan yang berfungsi sebagai bahan pengikat dan memberi kemudahan dalam pembentukan badan keramik pada kondisi mentah. Bahan ini biasa berupa ball clay, kaolin dan bentonit. Bahan pengisi adalah bahan tidak plastis yang berfungsi sebagai bahan pengisi untuk membentuk rangka atau kekakuan. Bahan ini berupa kuarsa, feldspar, pegmatite, alumina dan pecahan produk keramik. Bahan pelebur adalah bahan tidak plastis yang berfungsi sebagai pelebur yang mengikat bahan pengisi atau rangka pada temperatur tinggi, sehingga membentuk barang – barang keramik. Bahan ini dapat berupa feldspar, kapur, dolomite, nephelin syenit. Lebih lanjut Nuryanto (2001) menyebutkan bahwa temperatur bakar golongan gerabah adalah dibawah 1000ºC dengan nilai peresapan air (PA) >15% (Nuryanto, 2001).
Metode kerja adalah pengujian karakteristik bahan yang di bakar pada suhu 900ºC dan 1000ºC dilakukan di laboratorium meliputi uji penyusutan dan peresapan air dengan menggunakan tungku listrik selama 8 jam, guna mengetahui sifat – sifat fisiknya.
            Bahan – bahan dan komposisi yang dipergunakan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut : tanah Lombok 77 %,   Feldspar 15%,   Kaolin 4 %,   Ballclay 2 %, dan serbuk  semen api 2 %.  Bahan-bahan mentah tersebut dicampur air menjadi adonan dan dibiarkan basi atau di ageing selama minimal 24 jam, setelah dibasikan dibuat cetakan menyerupai bata-bata kecil dengan ukuran 10 cm X 2,5 cm X 1,5 cm untuk pengujian sifat-sifat dalam pengeringan dan pembakaran. Setelah itu dilanjutkan dengan pengamatan dan pengukuran sifat sifat benda uji. Untuk pengamatan sifat sifat body keramik dapat dikenali melalui pengamatan visual dan pengukuran besaran fisik. Pengenalan sifat dengan pengamatan dapat dilakukan terhadap warna, struktur ketetapan bentuk dan cacat permukaan. Sedangkan pengukuran dilakukan untuk menentukan penyusutan atau pengembangan dan peresapan air.
           Sifat sifat ini akan menentukan karakteristik body keramik yaitu adanya cacat keramik seperti keretakan, pembengkokan dan selama proses pengeringan maupun setelah proses pembakaran, sedangkan peresapan air kaitannya pada kekuatan keramik yang tidak lepas dari pengaruh temperatur atau suhu pembakaran. Untuk menentukan sifat ini dilakukan pengukuran besaran fisik yaitu panjang mula-mula (keadaan plastis atau basah) =1°; panjang setelah kering =1¹ ; panjang setelah bakar =1²; berat setelah dibakar =g1; berat air jenuh =g2. selanjutnya untuk menentukan, peresapan air digunakan rumus sebagai berikut :

Untuk mencari penyusutan / Susut bakar:

                           Panjang Kering – Panjang Bakar
Susut Bakar =    −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− X 100%
                                      Panjang Kering

   






Untuk mencari peresapan air:







                      Panjang Basah – Berat Bakar




Presapan Air = −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− X 100%
                                        Berat Bakar 





Hasil dan pembahasan dari sejumlah 14 sample test pieces yang telah dilakukan dan diamati, maka diperoleh hasil  dan pembahasan sebagai berikut:

Hasil dari pengukuran benda sample test pieces adalah :

Tebel  2
Hasil Uji Susut Bakar Suhu 900°C

  
Kode
Panjang Kering
Panjang Bakar
Susut Bakar
PM1
9,0 cm
9,0 cm
0 %
PM2
9,0 cm
9,0 cm
0 %
PM3
9,1 cm
9,0 cm
1 %
PM4
9,1 cm
9,0 cm
1 %
PM5
9,1 cm
9,0 cm
1 %
PM6
9,1 cm
9,0 cm
1 %
Rerata
0,66 %

Tabel  3
Hasil Uji Susut Kering dan Susut Bakar Suhu 1000°C

Kode
Panjang Kering
Panjang Bakar
Susut Bakar
PM7
9,1 cm
9,0 cm
1 %
PM8
9,1 cm
9,0 cm
1 %
PM9
9,0 cm
8,9 cm
1,1 %
PM10
9,0 cm
8,9 cm
1,1 %
PM11
9,1 cm
9,0 cm
1,1 %
PM12
9,1 cm
9,0 cm
1 %
PM13
9,0 cm
8,8 cm
2,2 %
PM14
9,0 cm
8,8 cm
1 %
Rerata
1,18 %

Tabel 4
Hasil Uji Peresapan Air Suhu 900°C

Kode
Berat basah
Berat Bakar
Peresapan Air (PA)
PM1
33,3 g
27,1 g
15,5 %
PM2
30,7 g
26,4 g
16,5 %
PM3
30,3 g
26,2 g
15,6 %
PM4
30,9 g
26,7 g
15,7 %
PM5
34,1 g
29,1 g
17,2 %
PM6
32,5 g
27,9 g
16,5 %
Rerata
16,16 %

Tabel 5
Hasil Uji Peresapan Air Suhu 1000°C

Kode
Berat basah
Berat Bakar
Peresapan Air (PA)
PM7
27,9 g
24,1 g
15,8 %
PM8
28,9 g
24,7 g
17,0 %
PM9
32,6 g
27,9 g
16,8 %
PM10
32,3 g
27,7 g
16,6 %
PM11
30,9 g
26,5 g
16,6 %
PM12
30,6 g
26,54 g
17,7 %
PM13
31,3 g
26,8 g
16,8 %
PM14
32,5 g
28,0 g
16,1 %
Rerata
15,92 %

Pembahasan: kalau diperbandingkan antara angka penyusustan (susut bakar) dengan peresapan air dari perlakuan suhu bakar 900°C dengan 1000°C, ternyata ada perbedaan yang sangat nyata yaitu rerata suhu bakar 900°C susut bakar mencapai angka 0,66 % dan peresapan airnya adalah 16,16 % serta penampakan secara visualnya bertekstur halus, batangan lurus, berpori, berwarna merah bata pucat dan suaranya seperti bengkak. Pada suhu 1000°C susut bakar mencapai 1,18 % dan peresapan air sebesar 15,92 % dengan kondisi penampakan bertekstur halus, lurus, berpori, berwarna merah bata pucat dengan suara bengkak. Akibat perlakuan suhu pembakaran yang berbeda, maka dapat diketahui sifat-sifat bahan body keramik jenis gerabah ini, yaitu semakin tinggi suhu bakarnya semakin besar pula susut atau pengkerutannya karena bahan-bahan organik dan sisa air pembentukan mengalami penguapan secara sempurna pada proses  pembakaran. Demikian pula halnya dengan peresapan air (PA), yang berkaitan erat dengan keporian body dan kepadatannya. Logikanya semakin panas semakin tinggi susutnya dan semakin kecil ruang keporiannya sehingga semakin kecil daya serap airnya.
Dapat disimpulkan dari penelitian ini dan uraian diatas sebagai berikut:
1.      Dari sisi penampakan visual, hasil komposisi campuran tanah Lombok 77%, feldspar 15%, kaolin 4 %, ballclay 2% dan serbuk semen api 2 % sebagai bahan body keramik jenis gerabah dipandang baik dan layak untuk diterapkan dengan warna merah bata pucat.
2.      Dari sejumlah 14 sample yang dibakar temperatur 900°C (6) dan 1000°C (8) diperoleh data bahwa susut bakar pada suhu yang lebih rendah adalah kecil, sedangkan semakin tinggi suhu bakar maka semakin kecil pula peresapan airnya


PERCOBAAN   2:

Mempertimbangkan bahwa benda kerajinan keramik merupakan salah satu konsumsi pariwisata yang juga merupakan komoditas ekspor disamping untuk memenuhi kebutuhan domestic. Pertumbuhan industri kerajinan keramik sejalan dengan perkembangan aspirasi dan apresiasi masyarakat yang tentunya membawa konsekuensi pada kebutuhan massa badan keramik yang juga terus meningkat.
Pada umumnya diketahui bahwa keramik merupakan produk dari bahan anorganik non-logam (lempung) yang dibakar dengan suhu tinggi. Dalam pembuatan sifat bahan body yang meliputi keplastisan, pengeringan dan proses pembakaran maupun setelah pembakaran sangat sensitif terhadap perubahan komposisi bahan baku yang digunakan. Untuk memperoleh massa badan yang sesuai diperlukan penelitian sifat-sifat keramik dari bahan baku yang digunakan sebagai langkah awal penerapannya. Selain membuat campuran komposisi bahan mentah yang memenuhi persyaratan sebagai earthenware (gerabah) dan keramik batu (stoneware), juga  diusahakan memperoleh komposisi massa raga berbahan local Bali dan dari Jawa, Sumatera dan Lombok. Disamping mendapatkan variasi komposisi yang lebih bervariasi dan fleksibel.
Bahan mentah keramik terdiri dari kumpulan mineral lempung atau tanah (alumina silikat) yang dapat digunakan dalam pembuatan keramik, baik dalam keadaan asli maupun telah melalui proses pemurnian. Pada umumnya bahan mentah keramik yang dipergunakan perajin menmgandung komponen ketidakmurnian yang dapat merugikan dalam pemakaiannya. Bahan-bahan mentah keramik dapat dibagi menurut asalnya, keplastisannya, penggunaannya, fungsinya dalam keramik serta menurut keadaan terdapatnya di alam (Hartono, 1986). Bagi perajin dan seniman yang terpenting adalah keplastisannya yang terdiri dari bahan lempung yang plastis.

a)   Bahan plastis
            Keplastisan adalah sifat bahan-bahan basah yang mudah dibentuk dan bentuknya tetap bertahan walaupun tenaga pembentuknya tidak diberikan lagi, sehingga sifat tersebut banyak dimanfaatkan oleh perajin atau seniman (perupa) dalam berkarya. Berdasarkan komposisi mineral, Kerr membagi lempung menjadi 3 kelompok yaitu:

-                Kelompok kaolin Al2O3.SiO2.2H2O , dickite, nacrite, hallysite, anauxite dan allophone.
-                Kelompok monmorillonit (Mg, Ca) O.  Al2O3.5SiO2.nH2O,  beidellite, nontronite dan saponite.
-                Kelompok yang mengandung alkali yaitu metabentonit K2O.MgO.Al2O3, mica lempung dalam jumlah yang bervariasi termasuk illit.
-                 
Wheeler juga membagi 3 jenis lempung yaitu:
1)     Kaolin, dipercaya berasal dari kata “kaoling” yang berarti tebing tinggi, yaitu
         tempat asal perajin yang mengawali pemakaian lempung jenis ini di China. Kaolin merupakan tanah murni yang berwarna putih dalam keadaan mentah maupun setelah dibakar. Kaolin memberikan komposisi teoritis Al2O3 = 47%, SiO2=39% dan H2O=14%.  Namun kenyataannya di alam sering terjadi penyimpangan dari komposisi tersebut. Hal itu disebabkan oleh adanya substitusi didalam kisi-kisi kristal dan mineral-mineral lain sebagai impuritis.
2)      Ball Clay, secara umum sebagai lempung sedimen yang berbutir halus, biasanya mengandung bahan-bahan organik, mempunyai keplastisan dan kekuatan kering yang tinggi, berwarna putih atau krem sesudah dibakar. Penggunaannya dalam gerabah padat sekitar 0 – 25%.  Di dalam raga keramik ball clay dapat menguntungkan untuk meningkatkan kekuatan kering dan mempermudah transportasi serta penyusutan benda setengah jadi. Sifat buruknya adalah mengandung oksida besi dan titan agak tinggi dapat mengurangi derajat putih serta mempunyai sifat variabel  sehingga sulit memperoleh massa cor yang stabil.
3)   Lempung stoneware, adalah lempung refractory atau semi refraktori bersifat sangat plastis dan jarak vitrifikasinya rendah. Lempung tersebut setelah dibakar padat, memiliki susut kering, susut bakar dan porositas rendah tanpa mengalami perubahan bentuk.  Menurut Wheeler (dalam Hartono, 1986), bahwa lempung stoneware harus memenuhi syarat yaitu plastis, sedapat mungkin tidak mengandung besi dan butiran kasar pasir, vitrifikasi awal 1200°C telah padat, jarak sintering 200°Fahrenhait, dapat dibakar dan dikeringkan dengan kecepatan biasa tanpa penambahan grog, bebas bahan karbonat, sulfat dan garam lain yang membentuk buih (scum) setelah dibakar serta badan raga kuat setelah dibakar padat atau membatu. Schurecht memberikan karakteristik fisik 2 katagori untuk lempung stoneware sebagai berikut:

Lempung Stoneware
Karteristik Fisik
Katagori 1
(Sangat Baik)
Katagori 2
(Baik)
Air Keplastisan (%)
24,2
23,0
Susut Kering Volum (%)
33,2
22,7
Kuat Lentur Kering 110°C (Lbs/Inc2)
467,9
247,3
Kesetaraan Pancang Orthon  ( °C )
1505
1680


b)   Bahan Tidak Plastis
            Pada umumnya bahan tidak plastis dapat mengurangi susut. Di dalam badan kramik bahan tidak plastis berfungsi sebagai pelebur, pembentuk fasa gelas, pembentuk kerangka atau sebagi pengisi, tergantung pada jenis bahannya. Jenis bahan mentah tidak plastis yang umumnya dipakai adalah:

1)     Kuarsa atau silica , SiO2,  di alam terdapat bentuk kuarsa kristalin, batuan silica, pasir silica dan flint. Di dalam badan keramik, kuarsa berfungsi sebagai pengurang susut, mengurangi keplastisan, memberikan struktur terbuka yang memudahkan gas-gas menguap waktu vitrifikasi , bertindak sebagai kerangka untuk mencegah terjadinya perubahan bentuk.

2)     Alumina, Al2O3 , bahan ini bersifat sangat refractory dan stabil baik secara fisik maupun kimia. Secara kimia bahan bahan ini bersifat amphoter yaitu reaksi basa terhadap SiO2 membentuk senyawa mullit dan reaksi asam terhadap oksida alkali.  Sedangkan senyawa felsdspar Al2O3 bersifat netral. Dalam badan keramik alumina berfungsi sebagai penstabil massa gelas, meningkatkan viscositas dan titik lebur serta mencegah kristalisasi.

3)    Feldspar, adalah senyawa alumina silikat yang mengandung satu atau lebih unsur basa yaitu: K, Na, Ca atau Ba.  Feldspar merupakan mineral yang sangat umum dalam batuan beku asam maupun basa. Karena sifatnya tidak palstis dan mudah lebur, maka dapat mengurangi susut kering, kekuatan kering dan menambah susut bakar. Disamping itu dapat mempermudah pengeringan, menambah kekuatan mekanik badan setelah dibakar dan dapat merendahkan suhu bakar.


Sifat-sifat massa badan keramik

            Badan atau raga keramik terdiri dari mineral-mineral bahan tanah (alumina silikat) yang memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

a.   Plastis, yaitu bahan basah yang mudah diberi bentuk dan bentuknya tetap bertahan walau tenaga pembentuk tidak diberikan lagi. Beberapa cara meningkatkan keplastisan seperti menambah air optimum yang dibutuhkan, membuat campuran rata / homogen, menambah bahan plastis jumlah tertentu, menambah bahan flokulan yang dalam fermentasi menghasilkan zat-zat yang dapat menguraikan unsur karbon dan asam humus serta asam asetat, menyempurnakan pengulatan dan penggilingan, juga menghilangkan udara yang terjebak.
b.   Tekstur, adalah sifat yang berasosiasi dengan ukuran dan bentuk partikel butiran massa, yang berpengaruh terhadap keplastisan massa basah dan kekuatan mekanis serta karakteristis produk setelah dibakar.
c.   Kekuatan kering, sangat memadai untuk penyempurnaan kerja dan benda tidak rusak dalam transportasi serta penyusunan saat dibakar. Sifat fisik bahan tergantung dari distribusi ukuran / bentuk butiran dari bahan plastis dan tidak plastis serta fraksi butiran halus massa. Juga tergantung cara pengolahannya, temperatur ruang, penyimapanan, kadar air optimum, kerataan campuran, cara memberi bentuk dan laju temperatur pengeringan.
d.   Susut, adalah perubahan ukuran / dimensi dari badan keramik yang berkaitan dengan proses pelepasan air terabsorpsi dan air terserap dalam pengeringan yang disebut susut kering. Berkaitan dengan oksidasi, dekomposisi, senyawa karbon, perubahan struktur kristal dalam proses pembakaran dinamakan susut bakar.
e.   Keporian, yaitu sifat raga yang berpengaruh terhadap karakteristik fisik setelah dibakar seperti kekuatan, berat jenis, peresapan air, ketahanan kimia, dll. Keporian tergantung tingakatan sintering.
f.    Kekuatan biscuit, adalah kekuatan setelah dibakar yang dipengaruhi oleh komposisi kimia dan mineral dalam badan serta kehalusan butiran penyusun massa, juga oleh tingkatan sintering pembakaran. Menjadi keras setelah dibakar, berkaitan pula dengan terbentuknya kristal-kristal mullit yang sudah terbentuk pada suhu 870 derajat Celcius dan laju pembentukkannya bertambah dengan naiknya temperatur. Jumlah mullit yang memadai minimal 1200 derajat Celcius.
g.   Warna, setelah dibakar tergantung jenis unsur yang mempengaruhi seperti warna putih dipengaruhi oleh bahan mentah berasal dari pelapukan batuan granit, abu-abu kehitaman dari bahan yang mengandung unsur karbon, merah pengaruh hematite (Fe2O3), kuning / krem / coklat karena pengaruh limonit (2Fe2O3. 3H2O), hijau dipengaruhi silica bersenyawa besi, dan keemasan pengaruh FeS2 dimana unsur ini tidak dikendaki dalam pembuatan keramik halus.

Sifat-sifat tersebut di atas sangat sensitive terhadap perubahan komposisi dan jenis bahan yang dipakai, karena bhan mentah yng bervariasi.

Tinjauan earthenware atau gerabah menurut Sudarsin Hadi (1986), terdiri dari:
1)  Gerabah halus lunak (Mayolika) dengan peresapan air tidak lebih dari 20%, suhu bakar 100-1100°C, kisaran komposisi bahan tanah plastis 10-50%, kaolin 10-40%, feldspar 0-5%, kuarsa 10-30% dan kapur 0-10%.
2)  Gerabah halus keras (earthenware) dengan peresapan air tidak lebih dari 15%, suhu bakar 1100-1150°C, kisaran komposisi bahan tanah plastis 10-20%, kaolin 40-50%, feldspar 0-5%, kuarsa 10-30% dan kapur 0-5%.
3)  Gerabah halus padat ( stoneware ) atau keramik batu, dengan peresapan air kurang dari 5%, suhu bakar 1200-1300°C , kisaran komposisi bahan tanah plastis 0-20%, kaolin 30-40%, feldspar 10-20%, kuarsa 20-40% dan kapur 0-15%.

Cara menyusun komposisi massa badan keramik dengan beberapa macam cara diantaranya:
1)  Paduan bahan dalam resep, hal tersebut dilakukan untuk jenis dan bahan tertentu saja (sama). Bila menggunakan bahan lain perlu disusun resep baru, mengingat kandungan mineral tidak selalu sama dalam setiap bahan.
2)  Campuran bahan dengan sistem 3 komponen, mengingat badan keramik hampir selalu tersusun 3 mineral utama yakni: unsur pemlastis (ball clay, kaolin), unsur penguat / kerangka / pembentuk (kuarsa) dan unsur pelebur atau flux (feldspar).  
3) Menghitung ekivalensi oksida-oksida ke dalam rumus Seger, dikelompokkan menjadi 3 komponen yaitu: RO, R2O, R2O3 dan RO2 atau susunan sbb:

RO
              R2O3,        RO2
R2O










Pengertian: RO, R2oksida basa berfungsi sebagai pelebur
                   R2O3 oksida amphoter sebagai modifier
                   RO2 oksida asam sebgai pengisi / pembentuk kerangka

4)  Berdasarkan komposisi kimia oksida-oksida dalam massa badan.

Metode dan pelaksanaan
            Bahan yang dipergunakan dalam penelitian ini adalah: tanah Pejaten (Bali), tanah Meliling (Bali), tanah Baturiti (Bali), pasir padas Kapal (Bali), tanah putih (Lombok), feldspar Lodoyo (JAwa Timur), ball clay Bantur dan grog tanah Baturiti. Adapun alat yang dipakai: mortar + agat, ayakan 100 mesh, gelas ukur, cetakan kayu 12 X 2,5 X1,5 X 1 cm, jangka sorong, tungku bakar, pancang seger dan termokopel.
            Metode dan langkah kegiatan memakai metode eksperimen (percobaan) berupa pengujian sifat umum dari suatu campuran massa dengan komposisi sebagai berikut:

Tabel Komposisi No. 1 s/d  8
No
Jenis Bahan (%)
K 1
K 2
K 3
K 4
K 5
K 6
K 7
K 8
1
Tanah Pejaten
50
50
40
40
40
30
10
10
2
Tanah Meliling
40
30
40
20
10
50
40
50
3
Tanah Baturiti
10
20
20
40
50
20
50
40
4
Grog Tanah Baturiti
10
10
10
10
10
10
10
10

Tabel Komposisi No. 9 s/d 17
Jenis Bahan (%)
K 9
K 10
K 11
K 12
K 13
K 14
K 15
K 16
K 17
Tanah Pejaten
30
16
15
14
45,5
-
-
-
-
Tanah Meliling
5
-
-
-
6,5
55
70
70
70
Tanah Baturiti
35
64
60
56
13
25
10
15
20
Grog tanah baturiti
10
10
10
10
20
15
20
15
10
Feldspar Lodoyo
10
10
15
20
15
-
-
-
-
Pasir Padas Kapal
-
-
-
-
-
10
-
-
-

Tabel Komposisi No. 18 s/d 25
No
Jenis Bahan (%)
K 18
K 19
K 20
K 21
K 22
K 23
K 24
K 25
1
Tanah Meliling
-
-
-
-
90
80
70
60
2
Feldspar Lodoyo
5
10
15
20
-
-
-
-
3
Pasir Padas Kapal
-
-
-
-
10
20
30
40
4
Tanah Putih Lombok
90
85
80
75
-
-
-
-
5
Ball Clay Bantur
5
5
5
5
-
-
-
-

            Adapun kegiatan yag dilakukan adalah pengeringan bahan, menyamakan kandungan air sampai kering udara dengan dijemur pada panas terik matahari. Bahan kemudian diolah dengan cara digiling / digerus kering dengan mortar + agat sampai diperoleh butiran halus lolos ayakan 100 mesh. Dilanjutkan dengan pembuatan benda coba sesuai dengan komposisi tabel di atas dengan ukuran cetak kayu yang sama dan pada salah satu permukaan diberi dua tanda yang berjarak 10 cm. benda coba yang telah kering disusun dalam tungku dan dibakar suhu 1150 dan 1260 derajat Celcius. Setelah dibakar dikeluarkan dan diamati serta diperiksa sifat umum keramik seperti suara (nyaring / tidak nyaring), permukaannya (kasar atau kehalusan), warnanya, cacat (retak, lubang jarum, dll), susut jumlah bakar dan peresapan air.

Prosedur pemeriksaan massa badan keramik adalah sebagai berikut:

a).        Benda massa percobaan berbentuk batangan uji ukuran 12 X 2,5 X 1,5 X 1 cm, permukaan benda uki diberi tanda garis jarak 10 cm. Benda coba dikeringkan dan diukur kembali misalnya P cm.

Maka susut kering:

10 - P
--------   X 100 %
   10

b).        Benda coba di atas bibakar tertentu (1150 & 1260 derajat celcius). Setelah dibakar (yang semula P cm) diukur kembali misalnya P 1 cm.
           

            Maka susut bakar:
           
            P - P1
            --------   X 100%
                P

            Susut jumlah bakar:

            10 - P1
            ---------   X 100%
                10

c).        Benda coba yang sudah dibakar dibersihkan dari debu dan ditimbang misal beratnya G gram. Benda coba lalu direndam air bersih 24 jam, kemudian direbus mendidih selama 4 – 5 jam. Benda coba dikeluarkan dan dilap serta ditimbang kembali misal beratnya G1 gram.  Benda coba ditimbang lagi dalam keadaan tercelup dalam air misal beratnya G2 gram.
           
            Maka peresapan air:

            G1 - G
            ---------    X  100%
                 G
            Keporian semu:

            G1 -  G
            ----------    X 100%
            G2 -  G

d)         Pengamatan warna bakar ditentukan oleh penglihatan, demikian juga dengan struktur permukaan halus, kasar, kemungkinan retak-retak, ukuran dan bentuk retakan, terjadinya gelembung dan peleburan setempat.
e)         Pengamatan suara / bunyi ditentukan dengan memukul benda coba menggunakan alat dari besi yang dinyatakan nyaring dan tidak nyaring.

            Hasil pengamatan dan pemeriksaan sifat umum keramik dibahas atau didiskusikan dan menghasilkan poin-poin berikut ini:

1.  Susut bakar, pada umumnya susut bertambah dengan kenaikan suhu bakar.
     Hal ini disebabkan :
-  bahan melepaskan kandungan air (berupa air selaput, air terserap dan air
   kristal);
-  bahan mengalami dekomposisi dengan mengeluarkan gas-gas;
- terjadinya perubahan struktur kristal dan pembentukan fasa gelas dari bahan
   yang mudah melebur, sehingga jarak dan ukuran butiran semakin kecil.

2.  Peresapan air turun apabila suhu bakar naik. Dalam pembakaran bahan-bahan yang mudah lebur akan lebih dulu membentuk fasa gelas dan mengisi pori-pori dari bahan keramik. Semakin banyak fasa gelas yang terbentuk semakin banyak pori-pori yang tertutup atau kedap air.

3.   Struktur permukaan menunjukkan permukaan halus, baik pada suhu 1150°C & 1260°C, namun tidak semua komposisi sintering (matang) pada suhu tersebut.

4.  Warna badan benda coba diperoleh bervariasi yaitu coklat, coklat tua, coklat kehitaman,merah bata, krem dan putih krem, itu semua tergantung suhu dan komposisi.

Suatu penelitian untuk menghasilkan komposisi bahan mentah keramik yang memenuhi syarat sebagai body jenis earthenware (gerabah) dan stoneware. Dengan metode eksperimental berupa pengujian sifat umum komposisi campuran bahan-bahan yang dibakar pada suhu 1150°C dan 1260°C. Sampel diamati struktur permukaannya, warna bakar, suara, susut bakar, keporian dan cacat yang terjadi dalam pembakaran. Badan massa percobaan menggunakan bahan lokal Bali dan luar Bali sebanyak 8 macam jenis tanah dengan jumlah 25 benda coba berbentuk batangan uji cetak plastis. Benda coba dikeringkan dan dibakar dalam tungku.
Hasil pengamatan dan pemeriksaan massa campuran diperoleh kesimpulan komposisi yang baik adalah sebagai berikut:

1.  Untuk gerabah halus lunak diperoleh 1 komposisi yang memenuhi syarat, suhu 1150°C, peresapan air 16,28%, warna berah bata, suara nyaring, struktur halus, susut 16%, adalah komposisi  K15 dengan bahan tanah Meliling  70%, tanah Baturiti 10% dan grog tanah Baturiti 20%.

2.  Untuk gerabah halus keras diperoleh 5 komposisi, suhu 1150°C, peresapan air 6,48-12,98%, susut 17,5 – 20%, warna coklat, coklat kehitaman dan krem, suara nyaring dan strukturnya halus. Adapun komposisi dan bahannya dalam tabel berikut:
           
No
Bahan Mentah
K1
K3
K4
K5
K6
1
Tanah Pejaten
50
40
40
40
30
2
Tanah Meliling
40
40
20
10
50
3
Tanah Baturiti
10
20
40
50
20
4
Grog Tn. Baturiti
10
10
10
10
10

3.   Untuk gerabah halus padat diperoleh 1 komposisi yang baik yaitu K14, suhu 1150°C, peresapan air 4,85%, susut 6,3%, warna coklat tua, suara nyaring, sintering, terdiri dari tanah Meliling 55%, tanah Baturiti 25%, pasir padas Kapal 10%, dan grog tanah Baturiti 15%.

4.  Untuk keramik batu ( stoneware ) 7 komposisi, suhu 1260°C, peresapan air 0,29-5,85%, susut 10 – 18%, suara nyaring, struktur halus dan sintering.

No
Bahan Mentah
K9
K13
K14
K18
K19
K20
K21
1
Tanah Pejaten
30
45,5
-
-
-
-
-
2
Tanah Meliling
5
6,5
55
-
-
-
-
3
Tanah Baturiti
35
13
25
-
-
-
-
4
Grog Tn Baturiti
10
20
15
-
-
-
-
5
Feldspat Lodoyo
10
15
-
5
10
15
20
6
Pasir Padas Kapal
-
-
10
-
-
-
-
7
Tn Putih Lombok
-
-
-
90
85
80
75
8
Ball Clay Bantur
-
-
-
5
5
5
5

Warna Hasil
Coklat
Coklat Hitam
Coklat Tua
Putih Krem
Putih Krem
Putih Krem
Putih Krem


                       

PERCOBAAN  3

Mengenai sifat keramik green-body dan sintering pasca bakar 1225°C untuk stoneware standar ASTM (American Society for Testing and Materials) dengan bahan domestik. Sifat keramik dengan komposisi campuran 10% tanah putih Kalimantan (K-Kalimantan), 30% felspar Lodoyo ( F-Lodoyo), 32% clay Bantur (C-Bantur), 10% kuarsa Belitung (Q-Belitung), 18% kaolin Belitung (K-Belitung) menunjukkan bahwa ‘green body’  dari komposisi ini mempunyai sifat plastis dengan air bentuk 30-35%, tekstur halus-rapat dan susut kering 10%. Sedangkan pada suhu bakar 1225oC tercapai keadaan ‘sintering’ dengan susut bakar 7,8%, susut jumlah 17,5%, peresapan air 2,3%, suara nyaring, tekstur halus-rapat dan warna putih pucat. Keramik dengan komposisi dan spesifikasi sifat tersebut diatas dengan metode “freehand” : slab, pijit-pilin, coil, putar, dapat dibuat bentuk keramik bervariasi dan tidak terjadi kecenderungan perubahan bentuk, retak, pecah atau cacat lainnya pada saat pembentukan, pengeringan atau pembakaran. Menurut data literatur dan ketentuan standar American Society for Testing and Materials  (ASTM) bahwa keramik dengan sifat-sifat tersebut termasuk dalam jenis stoneware.

             Mempertimbangkan bahwa mutu produk Indonesia perlu ditingkatkan karena memasuki persaingan pasar bebas, dimana produk-produk domestik dapat dipasarkan ke luar negeri sebagai benda kualitas ekspor. Perlunya peningkatan mutu produk Indonesia, termasuk produk keramik, maka salah satu unsur standar mutu bahan produk dapat merujuk pada ketentuan American Society for Testing and Materials (ASTM) sebagai indikator pencapaian mutu yang menyatakan bahwa tingkatan sintering suatu badan atau body keramik, atas dasar  peresapan air (pa) nya ditetapkan diatas 0,5-3%, mendekati vitreous, mendekati vitrifikasi pada level pembakaran 1225-1260oC atau cone 8-10 untuk keramik halus padat keras jenis stoneware. Dan disamping itu merujuk pada Standar Nasional Indonesia (SNI).
            Menurut American Society for Testing and Materials (ASTM), bahwa keramik adalah produk yang dibuat dari bahan galian anorganik non-logam yang diproses melalui pembakaran suhu tinggi dan mempunyai struktur molekul kristalin dan non-kristalin atau campuran keduanya. Sedangkan bahan mentah keramik adalah kumpulan mineral atau batuan yang dapat digunakan untuk pembuatan keramik baik dalam keadaan alami maupun setelah diproses ( Hartono, 1983 ). Adapun proses pembuatan keramik terdiri dari : pengolahan bahan baku, pembentukan, pengeringan dan pembakaran.
            Para keramikus atau seniman keramik biasanya menggunakan sifat keplastisan suatu bahan baku untuk menciptakan bentuk yang menarik dan indah. Bahan tersebut umumnya diperoleh dari hasil pencampuran dua atau lebih bahan mentah sehingga sifat ideal pada setiap proses dapat dipenuhi. Menurut Daniel Rhodes dalam bukunya yang berjudul Stoneware and Porcelain, The Art of High-Fired Pottery, dinyatakan karakteristik ideal bahan baku stoneware dapat bervariasi tergantung pada jenis barang yang dibuat, tetapi sebagian besar artisan akan memilih bahan baku yang memiliki sifat-sifat fisik prabakar (green body) yaitu: sangat plastis untuk pengerjaan dengan teknik putar, mengandung butiran kasar secukupnya yang memungkinkan untuk membuat bentuk besar, susut dalam pengeringan (susut kering) tidak lebih dari 5%, tidak ada kecenderungan meleot, retak atau pecah dalam pengeringan, tidak mengandung alkali yang akan meninbulkan busa atau bahan organik dalam jumlah besar. Sedangkan sifat pascabakar (cone 8-10) yaitu : susut dalam pembakaran (susut bakar) tidak lebih dari 6%, peresapan air antara 1-5%, warna pada pembakaran oksidasi coklat sedang dengan tekstur, warna pada pembakaran reduksi coklat oranye muda ( Rhodes, 1953 ).
            Untuk mencapai sifat ideal suatu badan keramik, diperlukan tiga kelompok mineral yang mesti ada didalam bahan baku yaitu:

a). Bahan pengisi, yaitu mineral kuarsa: batu silika, pasir silika : SiO2. Mineral yang diberi nama batu silika atau pasir silika dibuat serbuk dan ditambahkan pada campuran badan keramik. Selama proses pembakaran sedikit silika mengalami peleburan membentuk cairan gelas dan sebagian besar terjadi konversi membentuk kristal kuarsa dan memegang peranan penting yang menentukan perubahan sifat yang berkaitan dengan kekuatan badan. Kuarsa adalah bahan mentah keramik tahan api, tahan asam / basa dan keras. Jika hanya kuarsa sebagai komponen tentunya merupakan  produk yang sangat bagus dengan ketahanan panas tinggi, tahan asam / basa dan awet,  seperti pada produk keramik maju. Sayangnya serbuk halus silika adalah kering, tidak lekat dan rapuh setelah dibentuk. Oleh karena itu dalam pembentukan diperlukan bahan pengikat yang disebut materialclay, yang membantu pembentukan pasta.

b). Bahan pengikat : mineral liat / plastis (clay) untuk meningkatkan kemampuan dibentuk, yaitu : kaolinit dengan rumus Seger : Al2O3. 2SiO2. 2H2O. Clay tersusun dari partikel-partikel halus yang berasal dari bubuk mineral yang mengalami pelapukan karena cuaca.  Bubuk mineral lapuk yang mejadi partikel halus akan terbawa aliran dan mengendap pada pedangkalan yang menjadi kompak karena pengaruh reaksi hidrothermal atau bakteri tanah selama bertahun-tahun. Biasanya bahan ini digali, dicuci dan digunakan sebagai bahan mentah keramik sebagaimana adanya. Setelah penambahan air tertentu, material clay menjadi lengket. Campuran serbuk halus kuarsa dan clay dapat dirubah bentuknya dengan tekanan karena fungsi clay seperti tersebut dan bentuk tersebut tetap setelah tekanan dihentikan. Fenomena ini disebut sebagai “plasticity”, dimana keramik dibentuk dengan memanfaatkan sifat keplastisan ini. Setelah kering sifat plastis akan hilang dan bentuk tetap seperti semula. Clay memiliki peranan untuk memberikan kemampuan dibentuk. Dalam pembakaran clay akan terurai, orientasi partikel clay berkurang dengan cepat dan runtuh sebelum sintering. Oleh karenanya kehadiran feldspar sebagai material sintering yang berfungsi mengikat  partikel pada pembakaran suhu tinggi sangat diperlukan.

c). Bahan pelebur (sintering material) : bahan yang mengandung alkali / alkali tanah. Mineral feldspar sebagai sintering material (bahan pelebur), yaitu orthoclase, dengan rumus Seger : K2O. Al2O3. 6SiO2, adalah salah satu mineral silikat yang khas, yang digali dari daerah penambangan, dihancurkan menjadi serbuk halus dan selanjutnya digunakan dalam pembuatan badan keramik. Feldspar mudah lebur pada temperatur tinggi membentukan cairan gelas yang mengisi ruang  pada badan, yang dapat mempengaruhi peleburan partikel halus dan mengikat partikel lebih besar serta memegang peranan sebagai pasta yang menyatukan partikel mejadi padat setelah pendinginan. Leburan gelas ini disebut "glass matrix".

            Materi dan metode yang dipergunakan, yaitu bahan baku keramik yang baru dibentuk (plastis / slip)  terdiri dari butiran-butiran individu komponen penyusunnya yang dipisahkan oleh keporian dan air pembentuknya, sekitar 25-60% volume keporian, artinya belum membentuk ikatan kimia sehingga mudah terlepas satu sama lain. Untuk memperoleh sifat yang diperlukan yakni kekuatan, bahan yang telah dibentuk tersebut dibakar sampai temperatur tertentu sehingga diperoleh keramik yang kuat dan padat yang disebut pembakaran sintering. Pembakaran keramik sampai mencapai keadaan sintering umumnya antara 1100-1400oC. Untuk memperoleh tingkatan sintering tertentu tanpa terjadi cacat pada badan, kehadiran tiga mineral yaitu kuarsa, felspar dan clay sangat diperlukan. Berdasarkan hal ini maka sifat-sifat bahan baku yang menjadi perhatian dalam studi ini adalah sifat prabakar yang meliputi keplastisan, warna kering mentah, susut kering. Sedangkan sifat  pascabakar meliputi warna, suara, susut bakar, susut jumlah dan peresapan air. Untuk mengetahui pengaruh suhu terhadap perubahan sifat fisik pascabakar 1225oC, dilakukan perbandingan dengan sifat sampel pascabakar 900oC.

Dalam studi literatur, analisis pengaruh suhu terhadap perubahan sifat bahan dalam pembakaran keramik menurut T. Oishi dapat diuraikan sebagai berikut :

a.   Pelepasan air terikat, pada sekitar suhu 100oC air terikat dilepaskan keudara, sebelum air terikat lepas sempurna, kenaikan suhu akan menguapkan air terikat dengan cepat dan terjadi letupan pada badan.
b.      Penguraian termal senyawa organik, pada sekitar suhu 250oC, zat organik pada badan (bakteri, bahan perekat, potongan kayu, padi-padian, sebagai pengotor) secara perlahan-lahan terurai dengan pemanasan dan meninggalkan sisa karbon pada badan.
c.       Pelepasan air kristal, pada sekitar suhu 450oC, clay melepaskan air kristal, kaolinit terkonversi membentuk metakaolin dan sekaligus disertai terjadinya penyusutan volume. Reaksi ini bersifat endothermik, kenaikan suhu pada badan lebih rendah dari ambien dan  perbedaan suhu pada badan melebar. Pada saat air kristal dilepaskan, kepemilikan sifat partikel clay sebagai pasta / pengikat berkurang dengan  drastis. Karena itu kekuatan mekanik berkurang dan badan mudah menderita retak.
d.      Inversi kuarsa, pada suhu 573oC terjadi perubahan dari alpha kuarsa (suhu rendah) menjadi beta kuarsa (pada suhu tinggi). Pada proses ini terjadi pengembangan volume kuarsa sangat besar. Air kristal lepas  badan menjadi getas dan ini menyebabkan menjadi retak.
e.    Pelepasan sisa organik dengan pembakaran, setelah material organik mengalami dekomposisi termal, tumpukan sisa (utamanya karbon)  bereaksi dengan oksigen disekitar badan menjadi gas dan dengan cara difusi keluar dari badan.
f.    Peleburan feldspar, feldspar mulai lebur pada 800oC membentuk fasa gelas yang sangat kental pada suhu rendah. Kekentalan mengecil secara perlahan-lahan dari 850 oC dan membasahi partikel kuarsa  dan meta kaolin menjadi lebur dan mengisi ruang kosong diantara partikel. Dengan demikian proses ini mengurangi porositas, penyusutan dimensi dan meningkatkan kekuatan badan secara drastis.
g.   Penyusutan bakar, diatas 950oC meta kaolin berubah menjadi SiO2 dan spinel 2Al2O3.3SiO2. Diatas 1000oC, fasa gelas encer membasahi partikel kuarsa dan kuarsa mulai lebur. Leburan kuarsa mengisi ruang diantara partikel dan porositas menurun, badan menyusut dengan cepat. Dalam hal pembakaran reduksi, sebelum proses reduksi , pori tersisa pada badan. Proses reduksi sebaiknya selesai sebelum kematangan glasir.
h.      Pembentukan mullite, pada suhu sekitar 1100 oC spinel dalam fasa gelas menjadi lebur, membentuk kristal mullite seperti jarum, yang mengisi seluruh bentuk jaringan gelas. Jumlah kristal mullite tergantung pada komposisi fasa gelas. Hubungan jumlah kristal mullite dan kandungan fasa gelas serupa dengan hubungan antara fiber  dan gelas dalam gelas dengan penguat fiber. Keberadaan mullite memperkuat fasa gelas yang pada gilirannya berpengaruh pada peningkatan sifat-sifat mekanik produk. Penurunan kekentalan gelas lebih lanjut menyebabkan pengisian ruang kosong menjadi lebih cepat terpenuhi dan penyusutan dapat dikatakan tidak terjadi lagi.
i.     Sintering, pada suhu diatas 1200oC, partikel kuarsa halus lebur seluruhnya dalam fasa gelas. Partikel kasar kuarsa terjadi peleburan pada permuakaannya. Pada proses ini ukuran butiran berkurang tetapi butiran tersisa dalam fasa gelas dalam bentuk kristal kuarsa dan tidak terjadi peleburan sempurna. Ruang antara partikel kuarsa yang terisi fasa gelas hanya meninggalkan sedikit ruang kosong dalam bentuk pori tertutup (pori yang tidak berhubungan dengan udara). Pada kondisi ini porositas sangat kecil dan sintering berakhir. Sintering adalah tingkat keadaan padat suatu bahan atau badan keramik. Kepadatan adalah suatu keadaan badan yang tidak menyerap air dan mempunyai suara nyaring. Menurut American Society For Testing Material, menyatakan bahwa bodi stoneware memiliki tingkatan sintering mendekati vitreous dan mendekati vitrifikasi dengan peresapan air antara 0,5-3%.

            Bahan, peralatan dan metode penelitian ini dipergunakan adalah bahan yang berasal dari dalam negeri (Indonesia) menurut bahan galian industri ( Ajat, dkk, 1997), peralatan dan metode pengujian yang dipergunakan berdasarkan buku-buku Balai Besar Industri Keramik ( Supomo, 1998 dan Solihin, 1986).

a. Bahan dan Peralatan

            Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut di bawah ini:
            a). Tanah putih Kalimantan (W-Kalimantan)
            b). Feldspar Lodoyo (F-Lodoyo)
            c). Kuarsa Belitung (Q-Belitung)
            d). Clay Bantur (C-Bantur)
            e). Kaolin Belitung (K-Belitung)
            Sedangkan peralatan yang diperlukan terdiri dari :
a). Alat cetak sampel dengan ukuran bagian dalam ± 12 cm x 2,5 cm x 1,5 cm,
            b). Mikrometer dengan ketepatan 0,1 mm,
            c). Neraca cg,
            d). Pisau atau potongan kayu untuk melicinkan sampel,
            e). Cetakan tanda garis panjang tepat 10 cm,
            f). Tungku laboratorium suhu tinggi (1300oC),
            g). Alat pengukur suhu.

            Metode selanjutnya yang dipergunakan metoda percobaan atau eksperimental dengan tahapan sebagai berikut :
a). Pengolahan bahan mentah untuk mencapai kehalusan butiran dibawah 0,125  mm.
b).Penentuan komposisi campuran dengan cara persen berat dengan mempertimbangkan kandungan mineral kuarsa, felspar dan clay dalam campuran.
c). Pembuatan benda uji dan penentuan susut kering, susut bakar, susut jumlah,
     peresapan air, warna dan suara).            
            Bahan baku kering udara dengan kehalusan butiran dibawah 0,125 mm ditambahkan air serata mungkin sehingga mencapai air pembentukan optimum. Kemudian ditutup dengan lap basah dan dibiarkan selama ± 2 jam, supaya terjadi pemerataan kadar air. Campuran lalu diulek dan dibanting-banting cukup lama, supaya airnya merata betul dan terbentuk massa plastis (tidak ada gelembung udara). Sifat plastis ditandai dengan sifat masa yang tidak lengket ketika ditekan dengan jari tangan dan dapat membentuk lingkaran 360o dengan keliling 10 cm, tebalnya 1 cm tanpa terjadi retak. Dari masa plastis itu dibentuk benda uji dengan menggunakan cetakan kayu yang sebelumnya bagian dalamnya diolesi minyak mineral supaya benda uji tidak melekat pada cetakan dan mudah dikeluarkan. Ukuran benda uji ± 12 cm x 2,5 cm x 1,5 cm. Untuk penentuan susut kering dan susut bakar pada tiap tingkat pembakaran digunakan paling sedikit 6 benda uji. Masa plastis yang dimasukkan dalam cetakan sebaiknya sedikit lebih banyak dari yang diperlukan untuk pembentukan ujinya, panjangnya dan lebarnya sedikit kurang, tetapi tebalnya lebih. Bahan massanya ditekan dari tengah ketepi hingga cetakannya berisi penuh. Kelebihan massa bahan kemudian dipotong dan permukaannya dibuat licin dengan pisau atau potongan kayu yang dibasahi. Setelah dibentuk, pada permukaannya diberi tanda garis 10 cm. Benda uji ditimbang lalu dibiarkan pada udara terbuka sampai menjadi kering pada papan yang diberi sedikit berminyak.
Penentuan Standar SNI, penentuan susut kering, susut bakar, peresapan air, penetuan warna, cacat badan dan suara merujuk pada Standar Nasional Indonesia yaitu SNI 15-0255-1984 dan SNI 12-2580-92 sebagai berikut:
1.  Penentuan Susut Kering (SNI 15-0255-1984). Benda uji yang dikeringkan pada papan, pada waktu-waktu tertentu dibalik-balik supaya pengeringannya merata dan mengurangi terjadi kelengkungan. Setelah benda uji menjadi kering (dikontrol dengan penimbangan , selisih berat kurang dari 0,5 g untuk 2 hari berturut-turut), jarak tanda garis  ditentukan dengan mikrometer tepat sampai 0,1 mm (p cm), maka susut kering = (10 – p)/10 x 100. Susut kering yang diberikan ialah hasil rata-rata susut kering benda uji yang diukur.
2.  Penentuan Susut Bakar (SNI 15-0255-1984). Benda uji yang telah diukur jarak tanda garisnya p cm, untuk mengetahui susut kering, dibakar dalam tungku laboratorium sampai suhu yang telah ditentukan untuk setiap pembakaran. Kondisi pembakaran sebaiknya netral. Bila tidak memakai tungku listrik, benda uji dimasukkan dalam kapsel supaya terlindung dari api langsung. Kecepatan kenaikan suhu diatur sedemikian, sehingga sampai 900oC dalam waktu 4 - 5 jam, sesudah itu setiap kenaikan 100oC dalam waktu 1 jam.
Setelah pembakaran selesai , benda uji dibiarkan menjadi dingin dalam tungku. Jarak tanda garis benda uji lalu ditentukan  dengan mikrometer tepat sampai 0,1 mm (p1 cm).
Susut bakar = (p – p1) / p x 100% dan Susut jumlahnya = (10 -  p1) / 10 x 100%.
Susut bakar atau susut jumlah diberikan sebagai hasil rata-rata semua susut bakar atau susut jumlah benda uji yang diukur.
            Penentuan peresapan air (SNI 12-2580-92), mula-mula benda uji pasca bakar dikeringkan dalam oven pada suhu 105 – 110oC, sehingga beratnya tetap. Kemudian didinginkan dalam desikator  dan ditentukan berat keringnya (D gram) dengan ketelitian 0,01 g. Benda uji dipanaskan dalam wadah berisi air sampai mendidih dan ditahan selama 5 jam. Pasang penyekat atau semacamnya sebagai pemisah antara benda uji dengan dinding atau dasar wadah, begitupun antara benda uji satu dengan lainnya agar tidak bersentuhan. Kemudian dinginkan selama 24 jam, direndam dalam air, lalu keluarkan dan seka dengan kain lembab. Benda uji segera ditimbang dengan neraca yang ketelitiannya 0,01 g ( W gram) maka, peresapan airnya adalan = (W – D) / D x 100%.
            Penentuan warna, cacat badan dan suara, selain melakukan pengukuran untuk menentukan susut kering, susut bakar, susut jumlah dan peresapan air, juga dilakukan penentuan warna dan pengamatan cacat badan (retak, pecah, meleot) secara visual serta penentuan  suara dengan memukul salah satu ujung benda uji dengan sesama atau benda pejal lainnya. Suara yang terdengar dinyatakan nyaring atau tidak nyaring.
            Data dan pembahasan setelah melakukan pengamatan terhadap sampel benda uji, diperoleh rata-rata dari hasil pengamatan 6 sampel, sebagai berikut :
1.      Data sifat fisik prabakar
      Keplastisan                          : sangat plastis
      Warna                                  : krem
      Susut kering                        : 10,0%
2.      Data sifat fisik  pascabakar 900oC
      Warna                                  : putih krem,
      Suara                                   : tidak nyaring
      Susut bakar                         : 0,9%
      Susut jumlah                       : 11,1%
      Peresapan air (pa)                : 16,2%
3.      Data sifat fisik pascabakar 1225oC
       Warna                                : putih krem
       Suara                                 : nyaring
       Susut bakar                        : 7,8%
       Susut jumlah                      : 17,5%
       Peresapan air (pa)              : 2,3%
4.      Data sifat fisik “Green Body” prabakar
      Keplastisan                         :  sangat plastis
      Warna                                 : krem
      Tekstur badan                    : halus, rapat
      Air pembentukan                          : 30-35%
      Susut kering                       : 10,0%
5.      Data sifat fisik  pascabakar 900oC
      Warna                                : putih  krem,
       Suara                                : tidak nyaring,
      Tekstur badan                   : halus rapat
      Susut bakar                       : 0,9%,
      Susut jumlah                     : 11,1%,
      Peresapan air (pa)              : 16,2%,
6.      Data sifat fisik pascabakar 1225oC
      Warna                                : putih pucat
      Suara                                 : nyaring,
      Tekstur badan                   : halus rapat
      Susut bakar                       : 7,8%,
      Susut jumlah                     : 17,5%,
      Peresapan air (pa)              : 2,3%,
            Dari  telaah kepustakaan dan data hasil pengamatan mengenai sifat prabakar dan pascabakar badan yang diberi kode nama campuran III-A, yaitu W-Kalimantan (tanah putih Kalimantan) 10%, F-Lodoyo (feldspar Lodoyo) 30%, C-Bantur (clay Bantur) 32%, Q-Belitung (kuarsa Belitung) 10% dan K-Belitung (kaolin Biliton) 18%, dapat diuraikan sebagai berikut :

1.   Sifat Fisik Prabakar ( keplastisan, warna, air pembentukan, susut kering).
Keplastisan,  adalah sifat dari bahan basah untuk dapat diberi bentuk dan mampu mempertahankan bentuk walaupun tenaga pembentuknya ditiadakan. Dengan difinisi ini berarti untuk memperoleh sifat plastis, pada tanah kering perlu ditambahkan air sampai bisa dibentuk, yang disebut air pembentukan. Jika bahan basah yang telah diberi bentuk, dikeringkan maka air ini akan dilepaskan melalui proses penguapan dan menyebabkan penyususutan yang disebut susut kering. Dari hasil pengamatan, benda uji mencapai keadaan sangat plastis pada penambahan air 30-35% dari bahan kering dan pada pengeringan terjadi penyusutan 10,0%, yaitu angka yang sangat jauh diatas penyusutan yang dianggap ideal sebesar 5%. Walaupun angka ini sangat jauh berbeda, ternyata tidak berakibat buruk pada badan secara signifikan. Hal ini diperkuat lagi dari penampakan visual yaitu tidak adanya : perubahan bentuk, retak, pecah maupun kecenderungan buruk lainnya. Namun perlu kehatian-hatian dalam proses pengeringan  komposisi ini, karena penyusutan 10,0% termasuk angka yang sensitip terhadap pengeringan cepat. Jadi harus dikeringkan dengan perlahan sampai kadar air mencapai 10%. Warna badan pada keadaan kering adalah putih krem karena pengaruh unsur pengotor pada felspar berwarna kuning dan clay Bantur berwarna krem.

2.  Sifat Fisik Pascabakar (Warna, Suara, Susut Bakar, Susut Jumlah, Peresapan      
     Air)

     a.  Warna

Warna pascabakar memegang peranan penting. Warna putih atau gading disukai untuk barang pecah belah dan warna gelap disukai untuk barang seni, genteng dan sebagainya karena menghendaki penampilan bersifat alami. Tetapi dengan adanya teknologi glasir rasanya tidak ada masalah dengan warna putih, putih gading, krem atau gelap, karena penampilan dapat ditutup dengan penerapan glasir. Dengan badan ini diperoleh warna putih agak krem, karena pada bahan dalam komposisi mengandung sedikit oksida besi yang dalam pembakaran tinggi dapat memberikan nuansa krem.


b.  Suara
Suara merupakan indikator kepadatan suatu badan keramik. Makin padat suatu badan suara makin nyaring. Hasil pengamatan dengan memukul badan uji dengan sesama atau logam menghasilkan suara yang tergolong nyaring. Hal ini sesuai dengan hasil pengujian peresapan air yang menghasilkan angka untuk mengindikasikan tingkat kepadatan.

c.  Susut Bakar

Adanya penyusutan bakar ini disebabkan karena terjadinya penguapan sisa air pembentukan (air mekanis) yang belum keluar sempurna waktu pengeringan, pelepasan air kimia, dekomposisi senyawa karbonat, oksidasi senyawa organik (karbon), peleburan feldspar dan kuarsa yang mengakibatkan perubahan ukuran butiran pori. Setelah proses ini selesai penyusutan tidak terjadi lagi. Pada suhu bakar 1225oC, badan uji mengalami penyusutan sebesar 7,8% atau diatas angka yang dianggap ideal sebesar 6%. Rupanya penyusutan 7,8% ini masih dapat ditoleransi oleh unsur-unsur kekuatan badan sehingga cacat badan tidak terjadi secara nyata. Sedangkan susut jumlah adalah penyusutan yang terjadi dari keadaan basah (plastis) sampai pembakaran akhir 17,5%. Angka ini perlu mendapat perhatian untuk keperluan disain produk.

d. Peresapan Air

Peresapan air berkaitan tingkat kepadatan badan. Makin kecil peresapan airnya berarti badan semakin padat. Kepadatan merupakan indikator kekuatan suatu bahan. Pada suhu 1225oC dicapai peresapan air 2,3% suatu angka yang termasuk dalam daerah peresapan air untuk keramik stoneware menurut ketentuan ASTM yaitu diatas 0,5-3%.

Jadi pada suhu ini tingkat kepadatan badan sudah memenuhi persyaratan secara teknis. Dari data diatas terlihat bahwa terdapat perbedaan yang nyata antara penyusutan pada level suhu 900 dan 1225oC. Demikian juga peresapan air, warna maupun suara menunjukkan perubahan sangat berarti secara fisik. Hal ini berarti suhu bakar berpengaruh terhadap sifat-sifat  fisik bahan baku keramik.
            Berdasarkan telaah kepustakaan dan data hasil pengamatan akhirnya dapat disimpulkan bahwa komposisi III-A, yaitu tanah Kalimantan 10%, feldspar Lodoyo 30%, clay Bantur 32%, kuarsa 10% dan kaolin Belitung 18%, memenuhi persyaratan untuk pembuatan keramik halus padat stoneware dengan suhu pembakaran 1225oC dengan warna putih agak krem.



email:
goesmul@blogspot.com

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar