BAHAN-BAHAN KERAMIK

Bahan utama dalam pembuatan keramik adalah tanah liat. Tanah liat sebagai bahan pokok untuk pembuatan keramik, merupakan salah satu bahan yang kegunaanya sangat menguntungkan bagi manusia karena bahannya yang mudah didapat dan pemakaian hasil jadinya yang sangat luas.

Sifat tanah liat yang sangat menguntungkan adalah mudah dibentuk bila tanah liat ini telah dicampur dengan air dalam perbandingan tertentu. Artinya penambahan air pada tanah tersebut tidak terlalu banyak ataupun kurang, dengan demikian tanah tersebut akan cukup plastis untuk dapat dibentuk tanpa retak-retak. Apabila barang yang telah dibentuk itu dikeringkan maka akan cukup kuat dalam menjalani proses pengerjaan selanjutnya. Misalnya pada waktu diangkat untuk dikeringkan, didekorasi, ataupun disusun dalam tungku maka barang tersebut tidak akan pecah atau rusak.

Walaupun tanah liat terdapat di mana-mana di seluruh dunia, tetapi satu dengan lainya mempunyai sifat yang berbeda-beda. Beberapa diantaranya dapat di pakai begitu saja untuk pembuatan keramik. Sedangkan yang lainya jika hendak dipakai harus dimurnikan terlebih dahulu atau dicampur dengan bahan lain agar mudah dikerjakan.

1  Kaolin

Nama kaolin berasal dari bahasa cina, kauling yang berarti pegunungan tinggi, yaitu gunung yang terletak dekat Jakhau Cina yang tanah lempungnya sudah dimanfaatkan dalam pembuatan keramik sejak beberapa abad lalu. Kaolin adalah tanah liat putih yang mempunyai mutu penyusutan yang baik selama pengeringan dan pembakaran.  Clay jenis ini merupakan clay yang paling penting dalam pembuatan keramik dan paling putih di antara clay lainnya, karena kandungan besinya yang paling rendah (Hadi 1995: 70).

Sifat-sifat kaolin :

1)      Tidak terlalu plastis,

2)      Kekuatan keringnya rendah,

3)      Titik leburnya 1700^oC-1785^oC,

4)      Dalam keadaan kering berwarna putih,

5)      Memberi warna putih pada masse badan keramik, dan

6)      Setelah dibakar berwarna putih.

Rumus kimia kaolin sama dengan kaolinite yakni Al Atau biasa disebut aluminium silika hidrat. Dalam kaolin masih terdapat pengotor-pengotor besi dalam bentuk hematit (Fe₂O₃), pirit (FeS), dan magnetit.

Kaolinit (Al₂O₃.SiO₂.2H₂O) mempunyai perbandingan berat dari unsur-unsurnya yaitu 47% oksida silinium (SiO₂), 35% oksida aluminium (Al₂O₃), dan 24% air. Kaolin merupakan bahan baku utama pembuatan barang keramik halus. Perlu ditambahkan ballclay untuk menambahkan sifat plastis dan feldspar untuk mengurangi sifat refraktorinya. Untuk semua kelas, kaolin yang dipakai harus mengandung kaolinite sebesar 80%. Berdasarkan analisis kimia, analisis besar butiran dan sifat fisisnya kaolin dapat dibagi menjadi 4 kelas yaitu:

1)      Kelas porselin (porcelain) adalah keramik vitrifikasi translusen dengan glasir keras yang tahan abrasi pada tingkat maksimum.

 

2)      Kelas keramik saniter (sanitary ware), dulu dibuat dari lempung, biasanya     berpori; karena itu sekarang menggunakan komposisi kekaca. Kadang-kadang bersama komposisi triaksial ditambahkan oleh juga grog kekaca ukuran tertentu yang telah mengalami pembakaran pendahuluan.

3)      Kelas keramik batu (stone ware), adalah jenis yang tertua di antara barang                  keramik, dan telah digunakan jauh sebelum pengembangan porselin; bahkan, keramik ini dapat dianggap sebagai porselin kasar yang pembuatanya tidak dilakukan dengan teliti dan terbuat dari bahan baku bermutu rendah.

4)      Kelas keramik tanah (earthen ware), kadang-kadang disebut barang pecah belah  kekaca (semivitreous dinnerware) adalah keramik berpori dan translusen dengan lunak semi glasir (Austin 1984: 159).

2 Ballclay

Kaolin merupakan tulang punggung industri keramik halus, tetapi karena kaolin keplastisannya sangat kurang maka memerlukan lempung lain yang mempunyai sifat-sifat keplastisannya tinggi, kekuatan keringnya juga tinggi dan setelah dibakar berwarna putih.

            Lempung yang memenuhi persyaratan itu adalah ballclay. Kemudian apa yang dinamakan ballclay, pertanyaan tersebut sangat sukar dijawab secara kwantitatip karena apa yang dinamakan ballclay mempunyai kisaran komposisi dan sifat-sifat yang lebar yaitu dari lempung tahan api pada satu sisi–sisinya dan pada sisi lain adalah kaolin.

            Suatu definisi umum dari pada ballclay adalah suatu lempung sedimentair yang mempunyai butiran-butiran sangat halus biasanya mengandung bahan organik dan ballclay mempunyai keplastisan yang tinggi.  

Ballclay merupakan sejenis tanah liat dengan kadar silika dan alumina tinggi.

Ballclay biasanya berwarna abu-abu tua karena adanya karbon. Makin banyak karbon yang dikandung ballclay makin bersifat plastis. Sifat plastis ini akan memberikan pertolongan selama pembentukan, karena kuarsa dan feldspar tidak plastis.

Alasan menggunakan ballclay di dalam badan keramik adalah:

1)      Meningkatnya workability masa plastis, terutama dalam proses pengeringan,

2)      Meningkatnya kekuatan kering, sehingga dapat mengurangi kerugian didalam   pengangkutan dan penyusunan barang setengah jadi,

3)      Meningkatnya fluiditas masse cor, dan

4)      Mengandung bahan pelebur yang dapat membantu sintering.

Kerugian penggunaan ballclay antara lain:

1)      Karena umumnya kadar besi oksida dan titania agak tinggi maka akan mempengaruhi derajat putihnya dari badan keramik,

2)      Akan banyak mengurangi sifat daya tembus dari badan keramik, dan

3)      Umumnya ballclay mempunyai sifat-sifat yang sangat variable sehingga sangat sukar diperoleh masse cor yang baik.

Sifat-sifat ballclay adalah:

1)      Mempunyai plastisitas tinggi,

2)      Mempunyai susut kering antara 4% smpai 15%,

3)      Memiliki ukuran butiran halus dari pada kaolin,

4)      Penyusutan selama pengeringan dan pembakaran sebesar 20%,

5)      Mempunyai kekuatan kering tinggi, dan

6)      Tahan suhu bakar sampai 1500^oC.

Ballclay merupakan bahan tidak murni, bercampur dengan oksida pengotor. Oleh karena itu diusahakan pemakaian clay sesedikit mungkin. 

3 Feldspar

Feldspar merupakan senyawa alumina silikat yang mengandung satu atau lebih unsur basa K, Na, dan Ca.

Menurut Vhiteware Division of The American Ceramik Sociaty definisi feldspar adalah suatu kelompok mineral batuan beku yang terutama terdiri dari senyawa silikat

dari K, Na, dan Ca dalam mana pada umumnya satu kation basa merupakan kation utama (Anonim 1986: 83).

Rumus umum feldspar adalah MZ₄O₈. Dengan R adalah K, Na, dan Ca.

Ada tiga jenis feldspar yaitu: 

1)      Potash (K₂O ) dengan rumus K₂O. Al2O3. 6SiO₂

2)      Soda (Na₂O ) dengan rumus Na₂O. Al2O3. 6SiO₂

3)      Lime ( Ca₂O) dengan rumus Ca₂O. Al2O3. 6SiO₂

Dari ketiga jenis feldspar diatas, potash paling banyak digunakan dalam pembuatan bodi keramik, K-feldspar sangat aktif melarutkan kuarsa dalam clay membentuk massa gelas yang sangat kental yang akan merekatkan bahan-bahan yang tidak larut, dan menyebabkan bodi padat, tidak tembus air dan tidak tembus cahaya. Feldspar berfungsi sebagai bahan pelebur (fluks) yang akan memberikan kemungkinan terbentuknya masse badan yang lebih padat dan rapat setelah dibakar, baik untuk komposisi badan keramik maupun untuk pembuatan glasir. Pada saat dibakar feldspar akan meleleh dan membentuk lelehan gelas yang menyebabkan partikel-partikel clay bersatu bersama. Partikel-partikel gelas ini memberikan kekerasan dan kekuatan pada masse badan keramik. K-feldspar merupakan pelebur terbaik dibandingkan Na-feldspar dan Ca-feldspar.

Terdapat bukti bahwa dibawah titik leburnya, feldspar telah mulai bereaksi dengan lempung. Pada kenaikan temperature, feldspar menjadi lebih aktip, mula-mula akan melarutkan bahan-bahan lempung dan kemudian butir-butir kuarsa.

K-feldspar banyak dipergunakan dalam keramik halus, feldspar jenis ini sangat aktip melarutkan bahan kuarsa dan lempung, membentuk masa gelas yang sangat kental, bila mana akan merekatkan bahan-bahan tak larut dan membuat badan

(barang) padat, tidak tembus air dan tidak tembus cahaya. K-feldspar tidak segera berubah bentuk selama pembakaran bahkan diatas titik leburnya. Karena alasan ini feldspar sangat identik sebagai pelebur dalam keramik halus 

Na-feldspar mempunyai kemampuan melarutkan sama dengan K-feldspar, tetapi sifat-sifat bahan gelas yang terbentuk tidak begitu baik. Benda (barang) Keramik yang mengandung Na-feldspar mudah mengalami perubahan bentuk dan cenderung lebih regas (brittle).

Ca-feldspar meningkatkan fluiditas bahan gelas dan menyebabkan perubahan bentuk suatu badan (barang) keramik (Anonim 1986: 87).

Sifat-sifat feldspar adalah:

1)      Tahan pada temperatur 1250^oC-1280^oC,

2)      Sebagai bahan pelebur (fluks),

3)      Tidak plastis,

4)      Mengurangi susut kering dan kekuatan kering, dan

5)      Merendahkan temperatur bakar dari bahan lain.

4 Kuarsa 

Kuarsa adalah mineral yang berasal dari batuan beku asam metamorf dan sedimen, dalam bentuk dengan komposisi sebagian besar berupa silika dan terdapat pada sebagian batu pasir kuarsa.

Fungsi kuarsa di dalam pembuatan keramik pengarah benang adalah :

1)      Tidak mengurangi keplastisan dan penyusutan pada bodi keramik,

2)      Mengurangi susut kering dan susut bakar dari tanah liat,

3)      Memudahkan air untuk menguap sewaktu proses pengeringan dan proses pembakaran,

4)      Memberi sifat kuat pada barang-barang yang dibuat dan dapat mencegah perubahan bentuk pada waktu dibakar, dan

5)      Dapat mengurangi daya memuai dari benda yang sudah jadi.

  

2.3  Bahan-Bahan untuk  Campuran Masse

Di dalam pembuatan suatu bodi keramik memerlukan suatu bahan sebagai campuran masse antara lain.

1  Air

Air (H₂O) sebagai salah satu bahan penunjang, air mempunyai peranan yang sangat penting dalam proses pengolahan dan pembentukan masse bodi keramik. Prosentase kadar air dalam bodi maupun glasir yang akan ditambahkan perlu diperhitungkan terlebih dahulu, karena akan sangat berpengaruh terhadap pembentukan masse dan glasir tersebut. Air dapat dipandang sebagai bahan mineral, dan di dalam lempung mungkin terdapat dalam bentuk antara lain:

1)      Air higroskopis, jumlahnya tergantung pada luas permukaan lempung.

2)      Air terabsorbsi, yang berkaitan dengan “ex changeable cation” pada lempung

“broken bond water”, yang mana berkaitan dengan valensi yang tidak jenuh pada          ujung-ujung kristal.

3)      Air terikat atau kristal yang merupakan bagian-bagian penting didalam struktur   lempung.

2  Waterglass

Waterglass mempunyai rumus kimia Na₂O.SiO₂ berfungsi sebagai bahan pencampur pada pembentukan masse. Apabila waterglass yang dipergunakan dalam jumlah banyak, masse akan mengendap dan mengakibatkan kelengketan pada cetakan, sedangkan apabila digunakan dalam jumlah sedikit maka masse akan sulit mencair.

2.4   Bahan untuk Pembuatan Cetakan Keramik Pengarah Benang

Sebelum membuat suatu produk keramik hal yang perlu dilakukan adalah pembuatan cetakan terlebih dahulu. Didalam pembuatan cetakan ini terdapat 2 jenis cetakan yaitu cetakan dari bahan steel untuk pembuatan produk keramik dengan

menggunakan sistem press, dan untuk pembuatan produk keramik dengan sistem casting bahan yang digunakan adalah dari gips.  

     

2.4.1 Gips

Gips adalah suatu bagian dari calsium yang mempunyai rumus CaSO_4. 2H₂O. Dengan kekerasan antara 1,5-2. Umumnya berwarna putih dan diketemukan sebagai bahan kompak atau massive (pejal), dapat dibelah dari tiga jurusan (cleavage dari 3 jurusan). Apabila dipanaskan pada temperatur-temperatur tertentu sebagian atau seluruh air yang terkandung dapat dilepaskan.

 Jika tepung gips yang telah dibakar itu dicampur dengan air, gips akan segera menjadi keras kembali dan jika kering akan meninggalkan struktur yang berpori dan dapat menghisap air (Anonim 1954: 24).

                      

                    

2.4.2 Jenis dan sifat-sifat gips

Gips mempunyai beberapa jenis dan diantara jenis-jenis tersebut mempunyai sifat-sifat yang berbeda antara satu dengan yang lainnya,antara lain:

1)      Alabaster    : berwarna putih bersih, dan berbutir halus.

2)      Selenite    : berbentuk kristal, berwarna putih setengah transparant. Dan tidak diketemukan dalam jumlah yang banyak tetapi biasanya diketemukan dalam keadaan yang tersebar.

3)      Satin spar   : berjenis serat dengan kilau (luster) seperti sutera.

4)      Gypsite    : gips jenis ini tidak murni tercampur dengan tanah atau tercampur dengan pasir.

5)      Anhydride : jenis ini tidak mengandung air, diketemukan dalam jumlah yang tidak banyak, dan sebagai campuran pada tiap-tiap pengendapan gips (Anonim 1986: 102).

2.4.3 Mekanisme proses pengerasan gips

Plaster untuk model dan cetakan-cetakan harus mempunyai permukaan yang halus tetapi cukup keras untuk tahan waktu pemakaiannya, sehingga dapat ditambahkan lagi bahan untuk merubah bentuknya apabila diperlukan

Syarat-syarat gips untuk pembuatan cetakan induk :

1)      Daya muai sangat rendah,

2)      Perbandingan air dengan plaster rendah,

3)      Jangka plastis cukup lama.

Syarat-syarat gips untuk cetakan process casting :

1)      Perbandingan air dengan plaster rendah,

2)      Daya muai rendah tetapi harus merata, dan

3)      Cukup lama berada dalam keadaan dapat dituang dan jangka plastis cukup lama untuk memudahkan waktu menuang.

Syarat-syarat gips untuk keperluan industri gelas :

1)      Dapat dengan mudah dan cepat dicampur dengan air,

2)      Daya muai rendah, dan

3)      Daya penahan tinggi.

Waktu mengerjakan atau menuang gips dibutuhkan kelebihan air  agar dapat diperoleh suatu bubur atau campuran yang dapat dituang atau suatu bahan yang plastis. Gips dimasak dalam atmosphere terdiri dari bagian-bagian yang mengandung pori-pori kecil. Sebagian dari air yang dicampurkan itu dihisap oleh butiran-butiran karena adanya daya kapiler, sedangkan sisa dari kelebihan air memisahkan butiran dengan butiran untuk kemudian, setelah bubur gips menjadi keras dan kering menghasilkan lubang-lubang udara yang dapat menghisap air pada waktu cetakan dipakai.

 2.5  Bahan Penunjang untuk Pembuatan Keramik Pengarah Benang

Di dalam pembuatan suatu produk keramik terdapat bahan-bahan penunjang untuk menghasilkan suatu produk keramik yang bagus dan memudahkan di dalam proses produksinya, bahan tersebut antara lain:

2.5.1  Silika  

Silika merupakan bahan penting kedua didalam industri keramik setelah lempung. bahan ini dipergunakan secara besar-besaran didalam industri gelas, industri baja, dan industri barang-barang keramik halus.

            Seperti halnya dengan lempung, silika ini di alam terdapat bercampur dengan berbagai impuritas. Impuritas ini akan mempengaruhi sifat-sifat silika baik dalam keadaan mentah maupun didalam pembakaran. Impuritas yang paling merugikan adalah besi oksida, impuritas lain seperti lempung, dan feldspar tidak begitu mengganggu di dalam pembuatan suatu produk keramik (Anonim 1986: 70).

2.5.2 Alumina

Alumina (Al₂O₃) merupakan bahan penunjang didalam pembuatan keramik halus. Alumina murni merupakan bahan yang sangat refraktori atau bahan tahan api dan merupakan bahan yang sangat stabil baik secara phisik maupun kimia. Alumina sangat keras dan ulet, Gelas yang mengandung 5% Al₂O₃ mempunyai kekerasan dan keawetan yang tinggi. Didalam keramik senyawa alumina akan meningkatkan titik lebur, mencegah kristalisasi dan menstabilkan suatu bahan (Anonim 1986: 82).

2.5.3 Talc

Pada tahun-tahun belakangan ini talc menjadi bahan keramik yang sangat penting. Terutama digunakan sebagai bahan penting dalam pembuatan keramik halus.

Penggunaan lain dari talc :

1)      Pembuatan ubin dinding,

2)      Pembuatan alat bantu bakar,

3)      Pembuatan alat-alat masak dari keramik halus, dan

4)      Pembuatan barang-barang keramik lainnya.

Talc mempunyai rumus kimia 3Mg0. 4 SiO_2. H₂O. Dan mempunyai sifat-sifat phisis:

Kekerasan (sekala mohs): 1 kadang-kadang hingga 1,5, densitas: 2,7-2,8, dan bentuk kristal: pipih dan tidak teratur.

Talc untuk keramik halus mengandung Fe₂ O₃ rendah dan impuritas lainnya tidak begitu bahaya. Untuk refaktori impuritas tersebut tidak begitu berbahaya asal jumlahnya rendah.

 Talc dibakar pada temperatur diatas 550⁰C akan kehilangan air. Talc merupakan pelebur yang baik, dan badan kearamik yang mengandung bahan ini akan cepat padat, disamping itu talc dicampur lempung dipakai untuk pembuatan alat-alat bantu bakar, cooking ware dan barang-barang refraktori yang tidak perlu bekerja pada temperature yang sangat tinggi, tetapi juga harus mempunyai sifat tahan kejut yang baik.

Di Indonesia talc di ketemukan di Halmahera, dan irian jaya (Anonim 1986: 99).