Senin, 31 Mei 2010

Bahan (tanah liat)  yang digunakan untuk pembentukan benda keramik harus dipersiapkan dengan baik, hal ini perlu diperhatikan agar dalam proses selanjutnya  tidak mengalami kerusakan.  Untuk itu sebelum melaksanakan pembentukan benda keramik perlu penyiapan tanah liat. Penyiapan tanah liat melalui pengulian ( kneading) dan pengirisan (wedging) satu atau lebih warna tanah sejenis. Tujuannya agar tanah liat tersebut memenuhi persyaratan pembentukan.

Persyaratan Tanah Liat

Tanah liat sebagai bahan untuk membuat benda keramik harus memenuhi persyaratan yang harus dipenuhi agar benda keramik yang dibuat tidak mengalami kesuliatan, persyaratan tersebut diantaranya adalah:

Plastisitas

Plastisitas tanah liat merupakan syarat utama yang harus dipenuhi agar mudah dibentuk. Hal ini terkait dengan fungsi plastisitas sebagai pengikat dalam proses pembentukan sehingga tidak mudah retak, berubah bentuk atau runtuh.

Homogen

Campuran masa tanah liat plastis harus homogen dalam arti plastisitasnya merata dan tidak ada yang keras atau lembek.

Bebas dari gelembung udara.

Tanah liat harus terbebas dari gelembung udara, jika dalam tanah liat masih terdapat gelembung udara dapat menyebabkan kesulitan pada waktu proses pembentukan dan dapat menyebabkan retak atau pecah pada waktu proses pengeringan dan pembakaran.

Memiliki kemampuan bentuk

Tanah liat harus memiliki kemampuan bentuk yang berfungsi sebagai penyangga sehingga tidak mengalami perubahan bentuk pada waktu proses pembentukan atau setelah proses pembentukan selesai.

Penyiapan Tanah Liat

Penyiapan tanah liat agar memenuhi persyaratan untuk digunakan harus selalu dilakukan sebelum memulai praktek pembentukan benda keramik. Penyiapan tanah liat tersebut dilakukan dengan cara pengulian dan pengirisan.

pengulian (kneading)

Proses pengulian tanah liat dimaksudkan agar tingkat keplastisan dan homogenitas merata serta bebas dari gelembung udara. Proses pengulian dapat dilakukan dengan gerakan spiral sebagai berikut:

image image image

 Pembentukan dengan Teknik Pijit (Pinching)

Pembentukan dengan tangan (handbuilding) adalah salah satu keteknikan di dalam pembuatan keramik dimana benda langsung dibentuk dengan tangan. Teknik ini terdiri dari teknik pembentukan tangan dengan berbagai cara seperti  teknik pijit, pilin, lempeng dan teknik pembentukan bebas

Istilah pinch bila diterjemahkan kedalam bahasa Indonesia berarti cubitan atau pijatan, karena tangan kita menekan ‘sesuatu’. Teknik ini merupakan keteknikan bagi pemula dalam membentuk sebuah benda keramik, contoh yang sangat sederhana berupa mangkuk atau bentuk organis tak beraturan. Hasil jejak pijitan akan bisa ditampilkan  dari tekanan ibu jari dan telunjuk tangan. Fungsi pemijitan dengan  jari adalah untuk mengarahkan bentuk pada benda  keramik yang akan dibuat, juga untuk meratakan ketebalan benda keramik secara keseluruhan.

Benda keramik yang dihasilkan dari teknik pijit ini berupa bentuk-bentuk keramik yang berukuran relatif kecil sampai sedang. Teknik ini sangat menarik karena pembentukannya secara spontan dan akrab dengan media tanah liat

Dalam pembentukan benda keramik  dengan teknik ini sebagian besar dilakukan secara langsung dengan tangan tanpa bantuan alat yang lain, apabila menggunakan alat itupun relatif kecil.

Dalam proses pembentukan benda keramik dengan teknik pijit ini menghasilkan kedalaman bentuk   yang berbeda-beda,  k edalaman bentuk benda keramik dapat digolongkan menjadi tiga kelompok yaitu:

image

 image

Untuk mengukur ketebalan yang relatif sama dapat digunakan jarum yang ditusukkan kebadan benda, kemudian ditandai dan diukurkan pada bagian lain. Mengukur ketebalan juga dapat menggunakan indra peraba dan perasa melalui ujung jari sewaktu melakukan pemijitan. Cara ini membutuhkan latihan, pengalaman, ketekunan dan kesabaran agar dapat diperoleh hasil yang seimbang antara besar benda dengan ketebalan dinding benda. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pembentukan dengan teknik pijit antara lain:

  1. Tanah liat yang digunakan jangan terlalu lembek, sebab akan menyulitkan dalam pembentukan, dan jangan terlalu kering karena keras dan sulit dibentuk. Tanah yang digunakan sebaiknya tanah plastis dan homogen.
  2. Perlu sedia air untuk membasahi  tanah yang ketika dibentuk mulai mengering, cara membasahi ditambahkan sedikit air pada dinding yang mulai kering, kemudian dilakukan pemijitan secara merata.

image Proses teknik pijit

Peralatan

• Butsir kawat
• Buitsir kayu
• Alas pembentukan
• Meja putar (banding wheel)
• Spon busa
• Mangkuk
• Pisau
• Kain terpal atau goni

Bahan

• Tanah liat plastis

Proses Pembentukan

image image

Read More … 11. KERAMIK – TEKNIK PEMBUATAN KERAMIK (1)

Produk benda keramik yang kita lihat sehari-hari sangat beraneka ragam, baik bentuk, ukuran,  fungsi, hiasan maupun warnanya, produk-produk tersebut merupakan hasil akhir dari suatu proses pembentukan atau pembuatan benda keramik.

Pada awalnya benda-benda keramik dibuat dengan tangan secara langsung sehingga hasilnya berupa benda keramik dengan bentuk yang terbatas dan sangat sederhana, namun kini berbagai teknik pembentukan benda keramik telah berkembang dengan pesat. Proses pembentukan ini berkembang sejalan dengan kemajuan di bidang teknologi mulai dari proses pengambilan bahan tanah liat dari alam, pengolahan, pembentukan, pengglasiran dan dekorasi serta pembakarannya.

Di industri atau pabrik-pabrik keramik saat ini sudah menggunakan teknologi yang lebih maju dalam p roses pembentukannya untuk membuat produk yang banyak tetapi dengan waktu yang relatif pendek, ini dilakukan untuk mempercepat proses produksi.

Proses pembentukan merupakan proses pembuatan benda keramik, proses ini mebutuhkan keterampilan tangan mulai dari proses pengulian hingga penyelesaian akhir (finishing). Pembentukan benda keramik dapat dilakukan dengan tangan langsung (handbuilt) atau dengan bantuan alat lain seperti alat putar, jigger-jolley, alat cetak, dan sebagainya.

Proses pembentukan benda keramik tersebut dapat dibedakan menjadi beberapa keteknikan, yaitu:

1. Teknik bebas (modelling)
2. Teknik pijit (pinching)
3. Teknik pilin (coiling)
4. Teknik lempeng (slab building)
5. Teknik mematung
6. Teknik putar (throwing)
7. Teknik cetak (mold)

Secara lengkap proses pembentukan benda keramik digambarkan sebagai berikut :

image

Alat Pembentukan :

Jenis dan fungsi peralatan untuk pembentukan benda keramik dapat dikelompokkan menjadi alat bantu, alat pokok, perlengkapan, dan peralatan  keselamatan kesehatan kerja. Peralatan tersebut digunakan untuk kelncaran proses pembentukan benda keramik dengan berbagai keteknikan, teknik pijit (pinching), teknik pilin ( coiling), teknik lempeng (slab building), teknik putar  (throwing),  dan teknik cetak (mold)

Alat bantu :

image image image image image image image Bagian-bagian alat putar listrik (sumber: Richard Phethean)

Bagian-bagian alat putar listrik yang menggunakan rheostat:

A. Kepala putaran (wheelhead)
B. Baki pelindung (slip tray)
C. Lager atas (top bearing)
D. Lager bawah (bottom bearing)
E. Batang as putaran (drive shaft)
F. Sabuk pemutar ( drive belt)
G. Motor
H. Saklar (switch on-off)
I. Penghubung arus (rheostat  linkage)
J. Pedal kaki (foot pedal)
K. Dudukan kaki (foot rest)
L. Tempat duduk (seat)
M. Papan tempat benda (pot shelf

image image image image image

Read More … 10. KERAMIK – PERSIAPAN ALAT KERJA

Pengolahan bahan tanah liat merupakan suatu proses penyiapan bahan mentah tanah liat menjadi badan tanah liat yang siap digunakan untuk pembuatan benda keramik baik sebagai bahan plastis maupun tuang (slip), proses pengolahan tanah liat dapat dilakukan mulai dari yang sederhana hingga suatu proses yang rumit. Pengolahan bahan tanah liat sebagai tahap awal dalam proses pembuatan benda keramik dapat dilakukan dengan berbagai teknik, hal ini berkaitan dengan jenis bahan tanah liat, jenis benda keramik, teknik pembentukan, dan ketersediaan peralatan. Tanah liat alami sebagai sumber bahan baku pembuatan benda keramik  banyak ditemukan di berbagai daerah di Indonesia, namun masih jarang bahan tanah liat alami (mentah) tersebut  langsung dapat digunakan, untuk dapat digunakan harus selalu melalui proses pengolahan tanah liat.

Tanah liat yang digunakan untuk membuat benda keramik harus memenuhii persyaratan tertentu diantaranya adalah: plastis, homogen, bebas gelembung udara dan kotoran. Untuk memenuhi persyaratan tersebut, proses pengolahan campuran berbagai jenis bahan tanah liat perlu dilakukan secara cermat, tepat, dan akurat karena hasil pengolahan akan berpengaruh pada proses  selanjutnya.  Pengolahan tanah liat ada dua macam, yaitu pengolahan dengan teknik basah dan teknik kering.

Berbagai macam proses pengolahan atau penyiapan tanah liat menjadi suatu massa badan keramik dapat dilakukan, diantaranya adalah:

1. Penyiapan clay body dari tanah liat alam secara manual basah.
2. Penyiapan clay body dari tanah liat alam secara manual kering.
3. Penyiapan clay body dari tanah liat alam secara masinal basah.
4. Penyiapan clay body dari prepared hard mineral secara masinal basah.
5. Penyiapan clay body untuk teknik pembentukan cetak tuang.

1. Penyiapan Clay Body  dari Tanah Liat Alam secara Manual Basah

Proses pengolahan bahan tanah liat alam secara manual basah merupakan proses yang paling sederhana, karena bahan yang diolah merupakan bahan tanah liat tunggal, yaitu bahan tanah liat alam yang dapat digunakan secara langsung untuk membentuk benda keramik tanpa mencampurnya dengan bahan lain, seperti tanah liat  earthenware maupun  stoneware. Pengolahan badan  tanah liat manual basah biasanya dilakukan oleh perajin keramik tradisional dengan bahan lokal yang ada di daerah.

Peralatan
• Ember besar
• Pengaduk
• Saringan mesh 60
• Gayung
• Meja gips
• Kawat pemotong
• Plastik
• Bak penyimpan bahan

Bahan
• Tanah liat alam

Proses Pengolahan

Pengolahan badan tanah liat secara manual basah dilakukan melalui tahap-tahap berikut :

image image

image

2. Penyiapan Clay Body dari Tanah Liat Alam secara Manual Kering

Pengolahan bahan tanah liat alam secara manual kering ini biasanya dilakukan untuk jumlah bahan tanah liat yang terbatas hanya untuk suatu proses pengujian tanah liat. Pengujian tersebut dilakukan untuk mendapatkan informasi tentang kondisi bahan tanah liat tersebut yang meliputi plastisitas, penyusutan, suhu bakar, warna bakar, dan porositas.

Pengolahan dengan teknik ini hanya dilakukan untuk satu atau campuran beberapa jenis tanah liat alam yaitu tanah liat yang langsung dapat digunakan seperti tanah liat  earthenware dan stoneware. Apabila berupa campuran beberapa jenis tanah liat, sebaiknya formula tercatat untuk memudahkan dalam proses penimbangan.

Pencampuran bahan tanah liat (earthenware dengan earthenware, stoneware dengan stoneware, dan earthenware dengan stoneware) dilakukan untuk mendapatkan kualitas badan tanah liat yang memenuhi persyaratan untuk dapat digunakan

Peralatan :

• Ember besar
• Pengaduk
• Saringan mesh 60
• Gayung
• Gelas ukuran
• Waskom
• Timbangan
• Meja gips
• Plastik
• Bak penyimpan bahan

Bahan :

• Tanah liat alami

Proses Pengolahan

Proses pengolahan tanah liat kering dilakukan melalui tahap-tahap berikut :

image image

3. Penyiapan Clay Body dari Tanah Liat Alam secara Masinal Basah

Pengolahan bahan tanah liat alam secara manual basah berbeda dengan pengolahan  bahan tanah liat sebelumnya, karena teknik pengolahan ini sudah menggunakan berbagai macam peralatan masinal yaitu peralatan digerakkan dengan tenaga listrik seperti  blunger, pugmill, dan  filterpress, dengan peralatan tersebut memberikan keuntungan pada kecepatan proses pengolahan dan kuantitas tanah liat yang dapat diolah.

Pengolahan bahan tanah liat ini dapat berupa satu jenis atau campuran tanah liat  earthenware dengan  earthenware, stoneware  dengan stoneware, atau earthenware dengan stoneware. Untuk campuran beberapa jenis tanah liat alami, formula (resep) campuran tanah liat juga harus tercatat dengan baik.

Peralatan :

• Ember besar
• Ember kecil
• Timbangan
• Saringan mesh 60
• Blunger
• Filterpress
• Pugmill
• Meja gips
• Kawat pemotong
• Plastik
• Bak penyimpan bahan

Bahan :

• Tanah liat alami

Proses Pengolahan :

Pengolahan  bahan tanah liat alami dengan cara masinal teknik basah dilakukan melalui tahap-tahap berikut ini :

image image image image

4. Penyiapan Clay Body dari  Prepared Hard Mineral secara Masinal Basah

Pengolahan bahan tanah liat secara masinal basah dengan bahan dari tanah liat prepared  hard mineral terolah umumnya diterapkan pada perusahaan-perusahan keramik skala menengah dan besar. Prosesnya secara umum hampir sama yang membedakan hanya bahan tanah liatnya dan kapasitas peralatan yang digunakan. Bahan tanah liat dari  prepared hard mineral terolah merupakan bahan-bahan tanah liat murni berbentuk seperti tepung halus yang kering sehingga memudahkan dalam penggunaannya, bahan-bahan tersebut  seperti:  kaolin, feldspar, whiting (kapur), kuarsa, ball clay, dan lain-lain. Badan tanah liat yang dapat dihasilkan dari bahan tanah liat prepared hard berupa:  white earthenware,  white stoneware, porselin, bone china, dan sebagainya tergantung pada formula  (resep) tanah liat yang dibuat.

Contoh formula (resep) badan tanah liat dari mineral terolah :

image

Peralatan :

• Ember besar dan kecil
• Timbangan
• Saringan mesh 60
• Ballmill
• Filterpress
• Pugmill
• Meja gips
• Kawat pemotong
• Plastik
• Bak penyimpan bahan
7.4.4.2. Bahan
• Kwarsa
• Kaolin
• Ballclay
• Feldspar

Proses Pengolahan

Pengolahan  bahan tanah liat  prepared hard mineral terolah dengan cara masinal teknik basah dilakukan melalui tahap-tahap berikut ini :

image image

5. Penyiapan Clay Body untuk Teknik Pembentukan Cetak Tuang

Pengolahan slip tanah liat untuk pembentukan keramik cetak tuang sebenarnya hampir sama dengan penyiapan bahan tanah liat untuk teknik  pembentukan lainnya, perbedaannya pada penambahan bahan yang disebut deflocculant, bahan ini  memungkinkan partikel tanah liat tetap  dalam suspensi cairan dan tidak membentuk endapan pada dasar cetakan.  Dalam prosesnya bahan ini akan diserap oleh cetakan dan menempel pada  dinding cetakan, setelah bebarapa menit kelebihan slip tanah liat dikeluarkan, dengan proses ini dapat terbentuk  benda-benda keramik berongga dengan ketebalan dinding yang relatif sama. Pada industri keramik teknik pembentukan ini sangat diperlukan untuk dapat memproduksi  keramik secara massal, karenanya keterampilan menyiapkan bahan cetak  tuang menjadi syarat penting untuk dapat melakukan teknik pembentukan  dengan cetak tuang. Massa slip cetak tuang biasanya digunakan untuk  mencetak benda keramik tiga dimensional, dengan menggunakan cetakan  dua belahan atau lebih sehingga benda yang dihasilkan mempunyai rongga  dan memiliki ketebalan dinding yang relatif sama. Teknik cetak tuang tersebut di atas sering disebut dengan istilah hollow casting.

Tanah liat alam seperti misalnya jenis  earthenware maupun stoneware maupun bahan mineral terolah seperti: kaolin, feldspar, whiting (kapur),  kuarsa, ball clay, bentonite, dan lain-lain dapat digunakan untuk membuat  formula (resep) badan tanah cetak tuang seperti:  earthenware, stoneware,  white earthenware, white stoneware, soft porcelain, dan porcelain. Bahan tersebut harus dalam kondisi kering dan sebaiknya adalah bahan- bahan yang sudah digiling halus, hal ini dimaksudkan agar penimbangan  dapat lebih akurat sehingga mendapatkan kekentalan  slip tanah liat secara  tepat. Bahan deflokulan merupakan  bahan elektrolit seperti alkali dalam  silicate (biasanya sodium) atau  carbonate (soda abu). Perubahan elektrolit  akan merubah molekul atau partikel tanah saling menolak satu sama lain,  membantu penyebaran partikel dalam cairan  slip, meningkatkan  fluiditas, serta membantu suspensi partikel dan mengurangi penyusutan dalam badan  keramik, dengan demikian partikel tanah liat tidak mengelompok yang akan  dapat mempercepat pengendapan. Di samping itu, juga dapat mengurangi  jumlah sedikitnya 25% air yang diperlukan dengan tingkat kecairan yang  sama. Deflocculant yang digunakan dapat berupa sodium silikat (waterglass), sodium hidroksida (soda abu), dan sodium carbonate. Jumlah  deflocculant yang diperlukan hanya sedikit biasanya antara 0,2%-0,5% dari  jumlah tanah liat kering yang dipakai, sedangkan jumlah air sekitar 35%- 50%. Jumlah deflocculant untuk tanah jenis earthenware biasanya digunakan sekitar 0,25% sampai 0,50% dari jumlah berat kering.

Penggunaan yang terlalu banyak akan membuat cetakan mudah rapuh serta  hasil cetakan yang lebih sulit dipotong atau dirapikan. Yang perlu pertimbangan adalah bagaimana mengurangi kandungan air pada cetakan  tetapi juga menjaga tingkat kecairan dari slip tanah liat tersebut.

Ada beberapa bahan kimia yang lazim digunakan sebagai deflokulan, yaitu :

  1. Sodium silikat/waterglass (2Na2O.SiO2); penambahan pada slip tanah liat antara 0,2%-0,5% berat tanah liat kering.
  2. Sodium carbonate/soda ash (Na2CO3); penambahan pada slip tanah liat lebih sedikit dibanding sodium silikat.
  3. Sodium polyacrylat; penambahan pada slip tanah liat antara 0,3%-0,5% berat tanah liat kering.
  4. Calgon.
  5. Dispex (kombinasi produk sodium silicate dan soda ash)
  6. Darvan (equivalen dengan  dispex), keuntungan produk ini tidak mudah diserap oleh cetakan sehingga dapat memperpanjang umur cetakan

Secara singkat pengaruh deflocculant pada slip tanah liat :

  • Mencegah pengendapan partikel tanah liat. Dengan adanya deflocculant, partikel tanah liat tidak akan saling gabung, sehingga campuran tanah liat air tetap pada keadaan suspensi.
  • Mengurangi jumlah air yang ada dalam  slip tanah liat. Bubur tanah liat  tanpa deflocculant mengandung ± 60% air. Dengan adanya deflucculant, air yang ditambahkan cukup 35%-50% saja.
  • Menghindarkan cetakan gips dari kejenuhan yang terlalu cepat. Efek dari pengurangan air dalam  slip adalah cetakan gips tidak cepat jenuh dengan air.
  • Untuk mendapatkan slip tanah liat yang baik perlu disimpan dalam keadaan rapat selama 2-3 hari.

imageBahan deflocculant: waterglass dan soda abu

Jumlah penggunaan air juga harus dibatasi agar cetakan tidak mudah jenuh  dan daya serapnya dapat bertahan lebih lama. Sebagai contoh untuk  slip bahan porselin kandungan airnya tidak melebihi 50% dari berat kering bahan porselin. Apabila jumlah air terlalu banyak maka cetakan akan cepat menjadi jenuh karena kandungan air yang terlalu banyak dan tidak dapat menyerap dengan efektif lagi. Sebagai gambaran, ketika 1000 gr bahan tanah liat kering dicampur dengan 400 gr air hasilnya adalah massa plastis
yang lengket, bila kemudian ditambahkan beberapa tetes  sodium silicate atau waterglass (substansi alkali atau elektrolit) dan diaduk-aduk atau dimixer akan berubah menjadi lebih lunak, lebih cair dan dapat dituang.

Tetapi ini tentu tidak dapat berlaku untuk semua jenis tanah liat. Bila kita mempunyai mempunyai tanah liat alami atau badan tanah liat lain yang akan  digunakan hal yang harus dipikirkan adalah berusaha melakukan eksperimen terhadap tanah liat tersebut.

Peralatan ;

• Ember besar
• Ember kecil
• Timbangan
• Gayung
• Penumbuk
• Saringan mesh 100
• Mixer
• Bak penyimpan bahan
7.4.5.2. Bahan
• Tanah liat alam
• Kaolin
• Feldspar
• Whiting (kapur)
• Kuarsa
• Ball clay
• Bentonite,
• Waterglass

Proses Pengolahan

image image image image

Read More … 9. KERAMIK - PERSIAPAN CLAY BODY
Minggu, 30 Mei 2010

Porositas adalah kemampuan badan tanah liat yang telah dibakar untuk menyerap air melalui pori-pori. Tingkat porositas dapat dihitung melalui proses perebusan dan perendaman benda uji di waktu tertentu.

Uji porositas yaitu kegiatan pengujian untuk mengetahui tingkat penyerapan air suatu benda uji dari massa tanah liat yang telah dibakar. Daya penyerapan terhadap air pada benda dengan pori-pori banyak atau porositas besar akan besar, sebaliknya, bila benda uji  mengalami proses “vitrifikasi” hingga padat dan tidak berpori lagi, maka daya serap mendekati nol.

Hubungan antara Porositas dan Suhu Pembakaran

Di dalam massa tanah liat plastis terdapat pori-pori atau celah di antara partikel-partikelnya. Pori-pori ini berisi air plastisitas yang sewaktu-waktu dapat keluar dan masuk tergantung pada udara sekeliling. Pada suhu pembakaran 600.Celcius, pori-pori kosong karena plastisitas menguap, saat suhu pembakaran dinaikkan melebihi 600.Celcius, bahan-bahan felspatik berfungsi sebagai fluks, yaitu bahan yang dapat menurunkan titik matang tanah liat. Akibatnya bahan-bahan silika mencair dan mulai memasuki pori-pori yang kosong dengan disertai penyusutan volume. Semakin besar susut massa tanah liat, semakin sedikit dan kecil ukuran pori-pori. Peleburan bahan- bahan silikat akibat fluks berlanjut sampai semua pori-pori terisi hingga porositas menjadi nol dan menjadi kedap air.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa pada setiap kenaikan suhu pembakaran akan terjadi perubahan volume atau penyusutan yang berpengaruh pada kekuatan dan porositas benda yang dibakar. Dengan kata lain, semakin tinggi suhu bakar, badan tanah akan semakin kuat dan semakin kecil porositasnya. Pada titik “vitrifikasi”, pembakaran dianggap telah selesai dengan kekuatan yang maksimal dan porositas yang minimal.

Proses Pengujian Porositas

Proses pengujian porositan badan tanah liat  adalah sebagai berikut:

image

Catat hasil perhitungan dari benda uji dari tiga suhu bakar yang berbeda, kemudian bandingkan porositas benda uji untuk masing-masing suhu bakar yang berbeda tersebut dan simpulkan.

image Hasil pengujian porositas

Analisis Hasil Pengujian Clay Body

Analisis hasil pengujian merupakan rangkuman dari proses pengujian badan tanah liat, dari bermacam-macam formula badan tanah liat yang telah dibuat akan diketahui formula badan tanah liat yang baik dan memenuhi persyaratan untuk digunakan dalam membuat produk benda keramik.

Setelah proses pengujian selesai, langkah selanjutnya adalah menganalisa hasil pengujian formula badan tanah liat secara keseluruhan kemudian membuat analisis berbagai formula badan tersebut  (plastisitas, susut kering, suhu bakar, susut bakar, warna bakar, suara, dan porositasnya) untuk menentukan kelayakan suatu formula badan tanah liat digunakan.

image Hasil pengujian tanah liat.

Keterangan

  • Formula, merupakan bahan tanah liat tunggal atau campuran bahan tanah liat yang telah disusun menjadi suatu formula badan tanah liat.
  • Plastisitas, merupakan sifat fisik tanah liat tentang daya kerjanya, yang merupakan gabungan antara plastisitas dan kemampuan bentuk (tidak plastis sd. sangat plastis).
  • Susut kering, merupakan tingkat penyusutan badan tanah liat dari kondisi plastis menjadi kering (ditunjukkan dengan persentase penyusutan kering).
  • Suhu bakar, tingkat kemampuan bakar badan tanah liat, ini ditunjukkan dengan sifat fisik yang tampak sesuai temperatur bakarnya.
  • Susut bakar (susust jumlah), merupakan tingkat penyusutan badan tanah liat dari kondisi plastis menjadi biskuit (ditunjukkan dengan persentase penyusutan bakar).
  • Warna bakar, merupakan sifat-sifat  fisik dari badan tanah liat setelah mengalami proses pembakaran.
  • Suara, merupakan kenyaringan suara badan tanah liat biskut setelah mengalami proses pembakaran.
  • Porositas, merupakan tingkat penyerapan air oleh badan tanah liat biskuit (ditunjukkan dengan besarnya persentase porositas).
Read More … 8. KERAMIK - PENGUJIAN POROSITAS CLAY BODY
Sabtu, 29 Mei 2010

Susut bakar suatu benda keramik adalah suatu besaran yang dapat diukur tentang menyusutnya (ukuran) benda karena pembakaran. Hal itu  bukan hanya karena menguapnya  air  bebas, tetapi karena adanya perubahan sifat-sifat kimia  dan fisika tanah liat menjadi keramik secara permanen. Tanah liat lunak bila tercampur air mudah diurai dan plastis, tetapi setelah dibakar tanah liat menjadi keras membatu dan kedap air serta ukurannya menyusut dibandingkan dengan ukuran pada waktu sebelum dibakar.

Hal-hal yang Menyebabkan Terjadinya Susut Bakar

Dalam proses pembakaran benda keramik akan terjadi suatu proses sebagai berikut :

  1. Penguapan sisa air pembentuk : Meskipun telah dikeringkan, namun sejumlah uap air masih tetap tinggal di dalam pori-pori benda keramik dan hanya  akan  menguap bila benda tersebut dibakar. Setelah itu terjadilah penyusutan karena semua partikel saling mendekat mengisi pori-pori. Untuk menghindari pecahnya benda keramik yang dibakar akibat tekanan uap air maupun penyusutan yang mendadak, proses kenaikan suhu pada tahap pembakaran awal harus  dilakukan secara perlahan-lahan. Pada suhu 100-150 celcius semua air pembentuk telah hilang. Pada tahap itulah, dapat dikatakan bahwa proses pengeringan dianggap telah sempurna.
  2. Penguapan air kimia : Perubahan berikutnya yang terjadi dalam proses pembakaran tanah liat pada suhu kira - kira 350 celcius yaitu air kimia dari bahan tanah liat mulai keluar. Pengertian air kimia jangan dicampuradukkan sebagai air pembentuk, air pori-pori atau air plastisitas yang menguap selama pengeringan. Air kimia adalah suatu bagian dari struktur molekuler tanah liat dan tidak  terpengaruh oleh suhu di bawah 350 celcius Dari formula tanah liat diketahui  bahwa ada dua molekul silika dan dua molekul  alumina (Al2O3 2SiO2 2H2O). Bila dinyatakan dalam p ersentase, tanah liat mengandung air kimia sebesar 14% dari berat totalnya. Air kimia ini harus cukup untuk menguap dalam pembakaran, sehingga dapat mencegah pengumpulan tekanan uap yang kemungkinan dapat memecah benda. Pada saat badan tanah liat telah dibakar pada suhu kira-kira 500 celcius akan terjadi proses dehidrasi sehingga tidak lagi larut atau terurai dalam air. Tanah liat juga akan kehilangan plastisitasnya dan menjadi sangat rapuh sehingga tidak mungkin didaur ulang atau digunakan lagi.
  3. Pembakaran sempurna (oksida) senyawa karbon, karbonat dan sulfat : Perubahan penting lainnya yang terjadi di dalam massa tanah liat selama awal pembakaran adalah teroksidasinya atau terbakarnya secara sempurna semua komponen tanah liat yang tidak dalam senyawa oksida, termasuk antara lain bahan-bahan organik yang mengandung senyawa karbon dan sulfat. Proses oksida semua bahan biasanya akan sempurna pada suhu pembakaran kira2 900 celcius Karena jumlah mineral-mineral ini relatif kecil, maka biasanya pembakaran oksida dapat dilaksanakan tanpa suatu kendala. Karena teroksidasinya ketiga unsur tersebut di atas, maka susut bakar juga akan terjadi sebagai akibat dari pergerakan partikel-partikel tanah liat untuk menempati ruangan yang ditinggalkan oleh unsur-unsur tersebut.
  4. Terjadinya inversi kwarsa : Semua tanah liat mengandung sejumlah  kwarsa dalam jumlah besar. Kwarsa ini bisa disosialisasikan sebagai mineral pelengkap tanah liat alam. Kwarsa juga dapat ditambahkan ke tanah liat dalam bentuk pasir
    putih ( flint). Kristal  kwarsa mempunyai sejumlah bentuk yang berbeda-beda, tergantung pada perbedaan suhu. Ketika suhu berubah, kristal-kristal kwarsa menyesuaikan diri menjadi struktur yang sedikit berbeda dan diikuti oleh perubahan volume. Karena itu ketika suhu kira2 573 celcius telah  tercapai, kristal kwarsa mengalami perubahan bentuk dari alfa ke betha . Perubahan ini diikuti dengan sedikit pemuaian volume (2%) dan sebaliknya, pada saat pendinginan, yaitu pada suhu +/- 573 celcius, kristal kwarsa berubah kembali dari betha ke alfa atau kembali ke bentuk kristal aslinya dengan disertai terjadinya penyusutan volume. Meskipun perubahan volume mineral kwarsa relatif kecil, kenaikan suhu pembakaran harus dilakukan secara lambat untuk mencegah pecahnya benda yang dibakar.
  5. Terjadinya proses vitrifikasi : Proses vitrifikasi adalah suatu proses meleburnya bahan silika menjadi gelas yang kemudian memasuki pori-pori dan menjadikan  semua partikel memadat. Badan benda keramik yang telah bervitrifikasi secara sempurna menjadi tidak berpori-pori dan menjadi kedap air. Tanah liat akan menggelas pada suhu yang berbeda-beda, tergantung pada komposisinya. Suatu jenis tanah liat merah misalnya, yang mengandung  banyak unsur besi dan kotoran mineral lain, dapat dibakar menjadi keras dan padat pada suhu sekitar 1000 celcius dan dapat melebur menjadi suatu  cairan gelas pada suhu 1250celcius. Penyusutan terus berlanjut selama vitrifikasi. Penyusutan ini disebabkan berkurangnya ukuran partikel, khususnya pada saat partikel-partikel tersebut mendekati titik lebur dan  susunan partikel yang semakin menggelas. Susut bakar suatu benda  keramik bisa melebihi 10%. Penyusutan ini beragam, besar atau kecilnya tergantung pada tingkat suhu vitrifikasinya. Tanah liat yang  akan melebur biasanya didahului oleh tahapan menggelembung, mendidih dan pada titik ini mungkin ukurannya akan membengkak. Hal  ini disebut  over firing atau terlalu matang. Massa tanah liat yang telah dibakar secara sempurna dan matang dapat diketahui dari tingkat kekerasan, kekuatan tekanan, kepadatan atau daya kedap airnya, tahan terhadap gesekan dan dapat dilihat dari warna dan tekstur.

Proses Pengujian Susut Bakar

Susut bakar untuk beberapa jenis tanah liat dapat membuat retak, tetapi untuk jenis tanah liat lainnya tidak menyebabkan suatu kendala. Pada saat mengering, massa tanah liat akan terdiri dari banyak partikel-partikel halus dengan pori-pori di antaranya yang saling menutup

image

Catat persentase susut bakar semua benda uji yang berbeda formula untuk ketiga suhu bakar, dan amati masing-masing benda uji tersebut untuk ketiga suhu bakar yang berbeda dan simpulkan.

image

Read More … 7. KERAMIK - PENGUJIAN SUSUT BAKAR CLAY BODY

Pengujian kematangan pembakaran benda dari tanah liat merupakan salah satu kegiatan penting. Hal ini perlu dilakukan untuk mengetahui  seberapa tinggi suhu kematangan suatu jenis massa tanah liat alami maupun tanah  liat buatan yang berupa campuran beberapa bahan tanah liat. Yang dimaksud dengan suhu matang yaitu suhu dimana benda yang dibakar  mengalami proses vitrifikasi, sehingga kandungan  silika bebas yang ada di  dalam massa badan tanah liat  mulai melebur/menggelas dan hasil leburan mengisi sebagian atau seluruh rongga pori-pori. Pada proses pendinginan,  masa yang telah mengalami vitrifikasi menjadi keras, padat dan kedap air. Tingkat kematangan yang menyangkut kekerasan,  kepadatan, daya serap air atau keporian dan daya susut untuk setiap jenis tanah liat baik gerabah (earthenware), stoneware atau porselin berbeda-beda, seperti diuraikan di bawah ini:

  • Tanah Liat Gerabah (Earthenware) : Tanah liat jenis gerabah mempunyai suhu matang antara 9500 - 11500 celcius dengan sifat-sifat fisik berpori-pori, daya penyerapan air antara 1,5%-13%, agak keras dan semi kedap air. Karena kandungan oksida logam seperti besi dan mangan cukup tinggi, maka tanah liat gerabah akan memiliki warna bakar kekuningan, coklat muda, kecoklatan atau merah. Massa badan gerabah  yang ideal mempunyai porositas  r 5% dan susut bakar tidak lebih  dari 12%.
  • Tanah Liat Stoneware : Tanah liat  stoneware juga terdapat di alam atau dibuat secara khusus. Suhu matang stoneware berkisar antara 119 – 135 Celcius. Sifat fisik tanah liat ini setelah dibakar adalah: keras, padat, dan kedap air (porositas) yang ideal tidak boleh kurang dari 3%. Susut bakarnya tidak boleh melebihi 14%
  • Tanah Liat Porselin : Massa badan porselin dibuat dari campuran badan  kwarsa, kaolin, ballclay dan  feldspar. Suhu matang berkisar antara 125 – 146 Celcius. Sifat fisik tanah liat ini setelah dibakar adalah: padat, kedap air, bila badannya diketuk bersuara nyaring, warna bakar putih. Daya penyerapan air mendekati 0%. Untuk produk porselin yang menggunakan abu tulang, setelah dibakar mempunyai sifat tembus cahaya (translucency) dan dikenal sebagai produk keramik jenis chinaware.

Dari hasil pembakaran, Anda dapat mengetahui apakah benda yang dibakar sudah matang, belum matang atau bahkan terlalu matang dengan melakukan uji fisik sederhana, antara lain dengan melihat warnanya atau  dengan mengetuk badan tanah liat, apakah berbunyi atau tidak. Bagi pabrik-pabrik keramik yang besar, uji kematangan diperluas menjadi uji kekerasan dengan alat  Hardness tester, uji kuat tarik, uji   kuat pukul, uji gesekan, uji kejut suhu dan lain sebagainya. Pengujian suhu kematangan untuk setiap jenis massa badan tanah liat sebaiknya dilakukan pada suhu bakar yang
berbeda-beda.

Dalam proses pembakaran benda keramik akan terjadi perubahan-perubahan  fisik maupun kimia massa badan tanah liat. Proses ini mulai dari hilangnya air bebas sampai dengan proses vitrifikasi atau proses meleburnya silika menjadi gelas yang mengisi pori-pori, sehingga menghasilkan badan keramik yang keras, padat dan kedap air. Gunakan tiga Pancang Seger (PS) untuk tiga suhu pembakaran yang berbeda, yaitu PS. 08 (955ºC), PS. 06 (999ºC), dan PS. 04 (1060ºC) atau sesuaikan dengan jenis tanah liatnya.

Proses Pembakaran Benda Uji

image image image

Semua benda keramik yang dibakar sampai mencapai titik vitrifikasi dianggap telah mencapai titik matang dengan tanda-tanda:

  1. Keras, bila diketuk akan bersuara nyaring
  2. Padat, pori-pori relatif kecil atau tidak ada sama sekali karena terisi oleh leburan gelas.
  3. Kedap air, tidak menyerap air sehingga dapat dipakai sebagai wadah air.
  4. Warna bakar, dari warna terang ke warna gelap, tergantung pada besar kecilnya kandungan bahan pengotor, khususnya oksida-oksida logam seperti besi, mangaan dan titan.
  5. Susut, akibat dari perubahan fisika dan kimia mineral tanah liat selama pembakaran dengan besar kecilnya penyusutan tergantung kepada jenis tanah liat yang digunakan.

Perubahan-perubahan yang terjadi selama proses pembakaran di dalam tungku dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini

image

Setelah mengetahui perubahan-perubahan yang terjadi di dalam tungku  selama pembakaran, Anda perlu juga mengetahui sifat-sifat benda setelah dibakar. Pengetahuan ini perlu  dikuasai agar dalam praktek pembakaran, Anda dapat menentukan apakah benda  yang telah dibakar belum matang, matang atau terlalu matang.

Tabel Sifat-sifat fisika tanah liat sebelum dan sesudah dibakar.

image

Proses Pengujian Kematangan Tanah Liat

Setelah proses pembakaran  benda uji dengan tiga suhu pembakaran yang berbeda, maka langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian suhu kematangan tanah liat seperti diuraikan berikut ini:

  1. Ambil semua benda uji yang telah dibakar dan pisahkan untuk masing-masing formula tanah liat dan suhu pembakarannya
  2. Amati benda uji tersebut dari warna bakarnya: pucat, cemerlang, atau gelap
  3. Ketuk benda uji tersebut untuk mengetahui suaranya: nyaring atau tidak nyaring

image

Dari hasil evaluasi uji kematangan dapat disimpulkan apakah benda uji sudah matang, belum atau bahkan terlalu matang pada suhu bakar yang telah ditetapkan.

  1. Bila belum matang, maka benda uji perlu diuji lagi dengan cara membakar pada suhu bakar lebih tinggi atau menambahkan beberapa jenis bahan lain pada massa badan tanah liat yang diuji.
  2. Bila terlalu matang, badan uji akan berubah bentuk, sehingga suhu bakar  perlu  diturunkan atau kandungan bahan-bahan tahan api seperti kaolin, kwarsa dikurangi sedikit agar dapat diperoleh massa badan berkualitas tinggi yang cocok untuk  suhu bakar yang diinginkan.

Penambahan bahan-bahan lain pada massa tanah liat dimaksudkan untuk mendapatkan massa badan yang berkualitas, yaitu:

  1. Jika massa badan tanah liat terlalu tahan api, sehingga tidak matang pada suhu bakar yang telah diterapkan, maka perlu ditambah bahan-bahan yang bersifat  fluks atau bahan yang dapat menurunkan suhu matang tanah liat seperti: calcium carbinat, talk, body  frit.
  2. Jika terlalu melebur sehingga berubah bentuk dan menjadi sangat padat pada suhu matang yang telah ditetapkan, maka adonan massa badan tanah liat perlu ditambah dengan bahan tahan api seperti: kaolin, ballclay, stoneware clay, kwarsa atau tanah liat tahan api.
  3. Jika warna bakar  massa badan tanah liat akan dibuat lebih gelap, dapat ditambahkan oksida logam seperti besi, mangan, cupper dan lain sebagainya.
Read More … 6. KERAMIK - PENGUJIAN SUHU KEMATANGAN CLAY BODY

imagePada saat tanah liat dikeringkan, terjadi penyusutan antara 5% s.d 8% tergantung pada tingkat plastisitasnya. Meskipun proses penyusutan berlangsung secara perlahan-lahan, namun menimbulkan problema tersendiri. Pada saat tanah liat kering dan kemudian dibasahi, tanah liat tersebut akan menyerap sejumlah air yang akan menyelaputi setiap partikel.

Untuk menjadi massa plastis siap dibentuk, tanah liat memerlukan air sebanyak 35 bagian dari setiap 100 bagian beratnya. Pada proses pengeringan, air bergerak dari dalam massa tanah liat melalui pori-pori ke permukaan dan selanjutnya menguap ke udara, kemudian karena daya tarik kapiler, air dari dalam bergerak ke permukaan dan pada gilirannya akan menguap ke udara. Pengeringan tanah liat selalu diikuti oleh penyusutan volume. Pada saat lapisan air yang berupa film menyelimuti partikel tanah liat menguap ke udara, partikel-partikel menjadi saling mendekat, akibatnya seluruh massa menyusut. Demikian seterusnya, proses ini terjadi secara berulang sampai air yang menyelimuti partikel tanah liat menguap, sehingga semua partikel akan saling mendekat dan mengakibatkan massa menjadi susut dan padat serta kuat.

Dalam kondisi demikian, proses pengeringan tanah liat dianggap selesai. Untuk benda keramik berdinding tipis, pengeringan akan merata ke seluruh bagian benda. Sebaliknya bila dinding tebal, seringkali terjadi retakan-retakan di beberapa bagian, khususnya bila pengeringan dilakukan secara cepat. Hal itu disebabkan kecepatan air yang meninggalkan permukaan sebagai uap lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan air yang bergerak dari dalam massa tanah liat. Akibatnya bagian permukaan akan menyusut terlebih dahulu karena lubang pori-pori akan menyempit dibandingkan dengan bagian dalam sehingga bagian permukaan tidak mampu menerima tekanan uap air yang bergerak ke luar dan mengakibatkan benda menjadi retak.

Banyak sedikitnya susut kering tergantung pada ukuran partikel dan jumlah air yang melapisi partikel itu. Untuk tanah liat yang berpartikel halus dan berpori-pori banyak, susut keringnya akan relatif besar. Sebaliknya bagi tanah liat yang berbutir kasar dan berpori-pori sedikit, susut keringnya relatif kecil.

Pengujian susut kering dilakukan dengan cara menghitung susutnya garis ukur yang telah digoreskan pada benda uji atau susut volume benda uji yang dibuat secara khusus yang berbentuk lempengan segi empat.

Proses Pengujian Susut Kering Tanah Liat

image image image image image

Hasil Pengujian Susut Tanah Liat

imageTabel Format hasil pengujian susut tanah liat

Catatan:

Massa tanah liat plastis mengandung empat golongan air:

  • Air susut, yaitu bagian dari air bebas pada waktu pengeringa berlangsung dengan disertai penyusutan.
  • Air pori-pori, yaitu air bebas yang tetap tinggal di dalam pori-pomassa tanah liat setelah proses penyusutan selesai.
  • Air higroskopis, yaitu air film yang melapisi partikel dan menguap hanya oleh kenaikan suhu pembakaran.
  • Air kimia, yaitu air kristal yang akan hilang karena pembakaran dalam suhu tinggi sehingga membuat sifat kimia dan fisika tanah liat berubah.

Cara Mengatasi Hasil Pengujian

Tanah liat yang plastisitasnya ideal adalah tanah liat yang mempunyai persentase susut kering antara 5% s/d 8%. Bila dalam uji susut kering ternyata hasil rata-rata di bawah 5%, berarti tanah liat yang diuji kurang plastis sehingga kemungkinan sukar untuk dibentuk. Untuk mengatasinya, perlu ditambah bahan yang plastis seperti ballclay atau bentonite sesuai dengan kebutuhan. Sebaliknya, bila hasil uji susut kering rata-rata di atas 8%, artinya tanah liat yang diuji terlalu plastis sehingga kemungkinan sukar untuk dibentuk dan retak dalam pengeringan. Untuk mengatasinya, perlu ditambah bahan tidak plastis seperti grog atau kwarsa guna mengurangi susut pengeringan dan memperkecil kecenderungan untuk retak. Jika penyusutan tanah liat terlalu besar dan proses pengeringan terlalu cepat, akan menyebabkan terjadinya keretakan atau perubahan bentuk.

Kembali ke halaman menu ARTIKEL KERAMIK

Read More … 5. KERAMIK - PENGUJIAN SUSUT KERING CLAY BODY