BAHAN BAKU BODY KERAMIK

BAHAN  BAKU  BODY  KERAMIK

oleh Agus Mulyadi Utomo 

Hidup dan Seni:goesmul.blogspot.com/pengetahuan keramik

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 (SiO3), feldspar (K2O.Al2O3.6SiO2: Na2O. Al2O3.6SiO2), Mica, Muskovit (K2O. 3Al2O3. 6SiO2. 2H2O) , Olivin (Mg, Fe, Ca) 2 SiO4,  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, K2SO4, Na2SO4 . 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:   Fe2O3. Fe2O3. H2O ;    Fe ( OH ) 3;   FeO. OH ;  Fe3O4 ;   FeS2;  FeCO3; FeSO4. 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 / CaCO3, aragonit / CaCO3, kalsium silikat, gibpsum / CaSO4.2H2O, anhidrit / CaSO4, 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  ( MgCO3), dolomit (MgCO3.CaCO3) dan garam epson ( MgSO4.7H2O )   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, SiO5 ) 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, Na2CO3, Na2HPO4 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.

b.  Keplastisan, 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 atau     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 organik: 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, MgSO4  dll, maka terjadi flokulasi (penggumpalan) dengan pengendapan secara cepat. Bila ditambah bahan elektrolit seperti waterglass, Na2CO3 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.

                                                                  

 

       SUSUT KERING BEBERAPA JENIS LEMPUNG

JENIS LEMPUNG	SUSUT KERING
KAOLIN KASAR	5,0 – 7,6
KAOLIN TERCUCI	3,3 – 10,8
KAOLIN SIDEMENTAIR	4,5 – 12,8
LEMPUNG TAHAN API PLASTIS	1,7 – 9,4
LEMPUNG TAHAN API FLINT	0,8 – 6,6
LEMPUNG UTK BATA LAPIS	2,4 – 5,6
LEMPUNG UTK PIPA PADAT	3,5 – 10,5

Data: YMV Hatono, BBK Bandung 1983

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 faktor tersebut di atas secara bersama-sama / sebagaian akan mempengaruhi kekuatan kering benda keramik yang telah dikeringkan.

          UJI KOMPARATIF KEKUATAN KERING

No.	Jenis Lempung	Kuat  Tekan	Kuat Tarik	Kuat Lentur
1.	Lempung plastis	631-954	155-172	484-520
2.	Serpih	636-806	126-187	311-403
3	Kaolin plastis	455-539	104-147	239-325
4.	Kaolin plastis	205-349	34 -  69	74-  166

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

2.1.4    Bahan 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, H3BO3, 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, Na2CO3, K2C03, BaC03, P304 dsbnya,

* Bahan opacifier (dop): Sn02, 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 )

goesmul@gmail.com