Gambar 1. Tumpukan Bata Merah yang Siap Digunakan
Gambar 2. Genteng dan Kerpus
(1). Pengertian Tanah LiatTanah liat adalah bahan utama untuk membuat keramik. Keramik dalam hal ini dibatasi pada genteng dan bata merah saja. Tanah liat adalah kumpulan senyawa yang terbentuk dari kristal-kristal yang sangat kecil. Kristal terutama terbentuk dari mineral yang disebut sebagai kaolinit. Bentuknya seperti lempengan-lempengan kecil hampir berbentuk segi enam dengan permukaan yang rata. Bentuk kristal seperti ini, apabila tanah liat dicampur dengan air mempunyai sifat liat (plastis), mudah dibentuk dengan air sebagai pelumasnya. Rumus kimia dari tanah liat termasuk hidro silikat alumnina dan dalam keadaan murni mempunyai rumus Al2032SiO22H20 dengan perbandingan berat dari unsur-unsurnya; 47% oksida silinium (SiO2), 39% oksida aluminium (Al2O3) dan 14% air (H20).
(2). Jenis-Jenis Tanah Liat
Berdasarkan tempat pengendapan dan jarak pengangkutan dari daerah asal oleh energi alam, tanah liat dikelompokkan menjadi;
(a). Tanah liat residu (=tanah
liat primer) yaitu tanah liat yang terdapat pada tempat dimana tanah
liat tersebut terjadi. Tanah liat tersebut merupakan pelapukan batuan
beku yang mengandung mineral felspar antara lain jenis andesit, diorit
dan granit. Makin banyak kandungan felspar yang terdapat dalam batuan
sebagai akibat pelapukan fisika dan kimia maka mineral felspar akan
berubah menjadi mineral lempung yang oleh masyarakat disebut tanah liat.
Tanah liat residu mempunyai sifat antara lain;
- i. berbutir kasar bercampur dengan batuan asal yang belum lapuk
- ii. tidak plastis (rapuh), misal kaolin.
(b). Tanah liat endapan (=tanah
liat sekunder) yaitu tanah liat yang dipindahkan oleh air, angin atau
gletser dari batuan induk yang telah mengalami pelapukan. Tanah liat ini
telah mengalami proses sedimentasi oleh sebab itu digolongkan pada
batuan sedimen. Tanah liat yang umum disebut pula sebagai tanah lempung
dalam perjalanannya dari tempat asal ke tempat sedimentasi baik di
lembah, di pinggir sungai atau dirawa-rawa telah mengalami pencucian,
sortasi ukuran butir sehingga terkumpul butiran yang sangat halus. Di
pantai terutama sekitar muara sungai dapat juga terbentuk tanah liat,
tetapi tanah liat jenis ini lidak baik sebagai bahan baku kcramik. Sifat
dari tanah liat jenis ini antara lain
- kurang murni karena tercampur dengan bahan organik / sisa tumbuhan
- berbutir halus dan sangat plastis
- mengandung garam NaCl.
(3). Tanah Liat sebagai Bahan Keramik
Gambar 3a. Keramik Polos
Tanah liat atau disebut lempung merupakan bahan penting untuk
menciptakan kreasi manusia. Tanah liat sifatnya subur untuk ditumbuhi
tanaman dan juga sebagai bahan baku keramik. Oleh sebab itu tidak jarang
orang menambang tanah liat di lahan pertanian yang subur. Dalam tanah
liat yang masih murni juga terdapat sisa tumbuhan yang dikenal sebagai
bahan organik, butiran pasir dan debu. Keberadaan bahan organik ini
mengakibatkan tanah menjadi plastis apabila kena air. Keberadaan unsur
yang berukuran pasir antara lain mineral kuarsa, mineral logam akan
menentukan sifat tanah liat apabila dibakar. Oleh sebab itu semua tanah
liat mempunyai sifat khusus yaitu- bila dalam keadaan basah akan bersifat plastis
- bila dalam keadaan kering akan menjadi keras
- bila dibakar akan menjadi padat dan kuat.
Gambar 3b. Proses diangin-anginkan setelah genteng tanah liat dicetak
Tanah liat jenis ball clay mengandung zat organik dalam bentuk
lignit dan apabila dibakar akan hilang dan memberi pengaruh keplastisan
dan kekuatan kering dari tanah tersebut. Warna tanah liat bervariasi,
yang disebabkan oleh asal batuan dari tanah liat tersebut, kandungan
unsur tambahan sehingga akan memberi warna tanah liat bervariasi mulai
dari hitam, abu-abu, kecoklatan, kuning, putih dan kombinasi dari wama
tersebut. Dalam banyak hal, warna alami tanah liat adalah kecoklatan
yang dipengaruhi oleh bahan organik dan oksida besi. Biasanya kandungan
oksida besi 2-5%. Tanah liat yang berwama gelap biasanya matang dalam
proses pembakaran pada suhu yang relatif rendah, sedang untuk tanah liat
yang berwarna terang akan masak pada suhu yang lebih tinggi.
Gambar 3c. Genteng yang sudah dianginkan kemudian di jemur sebelum kemudian dibakar
Video pembuatan bata merah secara manual pada home industri dapat anda lihat di http://www.youtube.com/watch?v=lcvr8m_YO0E&feature=youtu.be
Gambar 4. Tumpukan Bata setelah dicetak siap untuk proses pembakaran
(4). Sifat-Sifat dan Kandungan Tanah Liat
Gambar 5. Keramik Motif Batuan
Tanah liat (=lempung) mempunyai sifat fisik dan kimiawi tertentu. Hal
ini sangat dipengaruhi oleh komposisi mineralogi dan ukuran butir.
Sifat ini sangat penting dalam pembuatan keramik. Sifat-sifat itu antara
lain- Sifat liat (plastis)
Gambar 6. Keramik Motif Batu Alam Bertekstur
- Sifat porous
- Sifat menggelas
Tanah liat juga mengandung
mineral-mineral lain yang dapat bertindak sebagai bahan gelas waktu
dibakar. Tanah liat harus menjadi padat, keras dan kuat (menggelas) pada
suhu yang diperlukan untuk menjadi keramik. Penggelasan adalah suatu
proses pencairan bagian-bagian tertentu dari tanah liat mulai mencair
menjadi gelas. Jika waktu dan suhu pembakaran bertambah, maka
bagian-bagian yang mencair tadi seikit demi sedikit melarutkan komposisi
tanah liat itu. Pengelasan dan terjadinya ikatan-ikatan unsur inilah
yang memberikan sifat keras menjadi “batu” pada tanah liat yang dibakar
ilu.
- Sifat pada pembakaran
Kaolin yang mengandung oksida besi sebanyak 0,5% memberi hasil bakar yang sangat putih, kaolin endapan yang mengandung oksida besi sebanyak 0,7% berwana sedikit creme pada saat dibakar, ball clay dengan kandungan besi 1% hasil bakamya berwarna creme, tanah stoneware dengan kandungan oksida besi 2,5% warna bakarnya kelabu, dan tanah bata merah dengan kandungan oksida besi sekitar 7,5 % warna bakarnya merah. Faktor lain yang akan mempengaruhi warna bakar adalah adanya kapur yang mengakibatkan wama bakar menjadi pucat.
Gambar 7a. Proses Pembakaran Bata Merah
Gambar 7b. Tobong Tempat Pembakaran Genteng
Dengan demikian, ditinjau dari mineralogi kimia tanah liat mengandung- mineral-mineral yang memberi sifat plaslis
- mineral-mineral pembentuk gelas
- senyawa besi yang akan memberi warna
- pengaruh baiuan sekitar yang memberi senyawa kapur, dolomil atau magnesil
- batuan lain yang berbutir kasar yang akan menyusahkan dalam rekayasa tanah liat menjadi keramik. yang mungkin akan mengakibatkan retak atau pecah pada saat pengeringan atau pembakaran.
(4). Bahan Keramik Plastis
Dikenal berbagai macam tanah liat, yang masing-masing mempunyai sifat-sifat yang khusus. Jenis tanah liat bahan plastis tersebut antara lain;
(a) Kaolin
Merupakan tanah liat yang banyak mengandung mineral kaolin dengan sifat
- berbulir kasar,
- rapuh dan tidak pastis jika dibandingkan dengan lempung sedimenter,
- warnanya putih karena kandungan oksida besinya paling rendah.
(i) keramik halus (gerabah putih atau white-earthenware) dan porselen, baik sebagai salah salu komponen dalam badan maupun glasir
(ii) barang-barang lahan api dalam bata-bata kaolin
(iii) bahan-bahan bangunan kernaik seperti tegel dalam gerabah atau porselin
(iv) sedikit-sedikit dalam email.
Jenis bahan keramik ini banyak didapatkan di Bangka, Belitung, Lampung
(b) Ball clay
Merupakan tanah liat yang sangat plastis untuk keramik, bentuknya dialam seperti bola-bola, itulah sebabnya disebut sebagai ball clay.
Tanah liat ini termasuk lempung sedimen. Sifat dan keadaan bahan
(i) berbutir sangai halus
(ii) sangai plastis
(iii) kurat kering tinggi
(iv) susut kering dan susut bakar tinggi
(v) unsur oksida bcsi cukup tinggi sehingga menghasilkan warna bakar abu-abu mudo
(vi) warna mentahnya abu-abu / kehitaman karena banyak mengandung kabon
Ball clay umumnya dimanfaatkan dalam keramik putih, keramik halus dan email untuk
(i) mempcroleh keplastisan hingga mempermudah untuk dibentuk, tetapi mengurangi sifat tembus cahaya (tidak transcluent) karenanya jarang dipakai untuk pembuatan masa porselen keras
(ii) memberi kekuatan pada barang-barang sebelum dibakar, sehingga barang-barang tidak mudah rusak bila diangkat untuk dipindahkan
(iii) membuat masa tuang lebih encer, meskipun airnya tidak banyak.
Jenis lempung ini didapatkan di daerah Rembang Jawa Timur, Bangka, Belitung
(c) Stoneware clay
Stoneware adalah keramik yang tidak digolongkan gerabah (barang gerabah sifatnya menghisap air) sedang stoneware badannya sudah rapat, juga tidak termasuk porselin karena tidak tembus cahaya. Stoneware clay
merupakan jenis lempung sedimen, banyak mengandung mineral felspar yang
tergabung dengan tanah plastis. Bahan ini cukup baik untuk membuat
keramik tanpa dicampur dengan masa yang lain. Sifat dan keadaan bahan
antara lain
(i) plastis(ii) pengeringannya baik
(iii) kadar besi oksida dan titan oksida agak tinggi bila dibakar menghasilkan warna abu-abu, creme atau coklat
(iv) warna mentah abu-abu hingga kuning kotor. Stoneware clay didapatkan di Karimunjawa
(d) Fireclay
Termasuk jenis lempung sekunder, biasanya didapatkan didaerah penambangan batubara. Sifat dan keadaan bahan
(i) lempung ini sangat tanah api (refractory), dan tahan terhadap suhu tinggi
(ii) plastis atau sama sekali tidak plastis
(iii) tekstur kasar.
Sifat tahan api disebabkan karena lempung ini tidak mengandung oksida besi
(e) Benlonite
Jenis lempung dengan sifat plastis tinggi. Lempung ini berasal dari pelapukan baluan vulkanik yang banyak mengandung silika. Sifat bahan
(i) partikelnya sangat halus
(ii) banyak mengandung silika halus.
Bentonite mempunyai kemampuan sangat baik untuk menambah keplastisan tanah liat;
(i) bila ditambahkan sebanyak 2%, dan bahan ini menghisap air sebanyak-banyaknya sehingga membentuk substansi seperti jely.
(ii) Apabila dipergunakan untuk campuran tanah liat yang tidak plastis (short), satu bagian bentonite dapat disamakan dengan liga bagian ball clay.
Dalam pelaksanaannya harus dicampurkan dalam keadaan kering, sebab bila dicampur langsung dengan air, bahan ini dapat menjadi sangat lengket.
(5). Bahan Keramik Tidak Plastis
Bahan keramik plastis dimanfaatkan untuk membuat badan keramik, sedang bahan keramik tidak plastis dimanfaatkan sebagai bahan tambah untuk menghasilkan keramik yang memuaskan. Bahan berikut dapat dipergunakan untuk membuat masa keramik (sebagai bahan imbuh) dan juga dapat dimanfaatkan sebagai bahan pembuat glasir. Bahan tersebut antara lain
(a) Silika (SiO2), disebut juga sebagai gelas former, dimanfaatkan sebagai masa pembentuk gelas. Bahan ini terdapat sebagai pasir silika yang mengandung 99,5% silika, sisanya terdiri dari kalsium karbonat atau khrom. Silika biasanya bergabung dengan oksida-oksida lain yang disebut sebagai silikat.
Contoh gabungan tersebut antara lain dalam bentuk kaolin, feldspar, bentonite,
Kegunaan silika dalam keramik
(i) Mengurangi susut kering. Sehingga mengurangi retak-retak dalam pengeringan
(ii) mengurangi susut, waktu dibakar dan mempeninggi kualitas
(iii) mempokan rangka selama pembakaran.
Bahan ini dipakai pada keramik halus, bahan tanah api, gelas, email. Pasir halus dipergunakan untuk membuat masa keramik putih atau gelasir.
(b) Flint (SiO2), disebut juga agat komposisi SiO2 murni. Batu flint yang sudah dikalnisir kemudian digerus ampai halus. Bahan ini dimanfaalkan sebagai bahan imbuh untuk membuat keramik. Kemurnian tinggi dan kristal yang sangat halus flint sangat berguna dan biasa ditambahkan pada glatsir untuk mengurangi retak-retak (crazing)
(c) Felspar (KnaO,Al2O3.6, SiO2). kelompok mineral ini merupakan bagian terbesar dari batuan beku asam jenis granit atau pegmatit, berwarna putih relatif lunak (kekerasan 5) dan dapat diberikan hingga 25% sebagai flux (pelebur) kepada badan keramik. Bila masa keramik dibakar, felsparnya meleleh dan membentuk leburan gelas yang menyebakan partikel tanah dan bahan lainnya melekat satu sama lainnya. Bila bahan semacam gelas ini membeku, bahan ini memberi kekuatan dan kekukuhan pada badan. Felspar yang banyak mengandung kalium (K2O) dipakai untuk membuat masa keramik, sedang yang banyak mengandung natrium (Na20) dipakai untuk membuat gelasir. Gelasir-gelasir felspar cenderung memberikan efek putih susu, karena adanya gelembung-gelembung sangat halus pada badan gelasir. Felspar mengandung semua bahan-bahan penting untuk membentuk gelasir suhu tinggi, tetapi agar lebih memuaskan diperlukan tambahan flint, whiting atau kaolin. Bahan ini banyak dipakai dalam keramik halus (untuk badan atau gelasir), gelas, email.
(d) Kalsit {(CaO dan Magnesit (MgO)},
mineral ini terdapat pada batuan karbonat kalsium atau magnesium.
Kalsium didapatkan pada batu gamping sedang magnesium pada dolomite.
Kedua bahan ini dalam jumlah kecil dipakai sebagai bahan untuk membuat
gelasir atau sebagai bahan pelebur pada bahan keramik yang dibakar
padat. Bahan pelebur (flux) tersebut diatas disebut ; alkalineearth
(tanah-tanah alkali).
Yang tergolong dalam tanah alkali ialah(i) CaCO3 (kalsium karbonat)- merupakan pembenluk batugamping dan merupakan sumber kalsium yang mumi
(ii) gipsum (CaSO4)- jarang dipergunakan dalam badan keramik
(iii) dolomil (Ca CO3 MgC03)- karbonat dari kalsium dan magnesium didapatkan pada dolomit.
Bahan yang termasuk dalam alkali earth
selalu mengandung Ca. Bahan Ca banyak digunakan dalam badan keramik
karena dapat menurunkan titik leleh dari bahan keseluruhan, mcmberikan
warna pulih dan mencegah efek lengkung. Ca dapat bertindak sebagai flux
pada suhu yang rendah.
Kapur dipakai dalam keramik halus
biasanya digunakan dalam campuran untuk gelasir, dimana kapur mempunyai
efek keras juga membuat tahan terhadap asam. Dengan zink dalam gelasir
akan membentuk permukaan matt, karena terjadi kristalisasi.
(e) Aluminium (Al2O3), oksida
aluminium (=alumina) jarang didapatkan dalam bentuk murni, tetapi dalam
kombinasi kimia dengan mineral-mineral lainnya. Salah satu bentuk yang
paling murni adalah bauksit. Unsur-unsur ini terdapat dalam kaolin, ball
clay, felspar. Peranannya dalam masa keramik atau gelasir adalah
mengontrol dan mengimbangi pelelehan dan juga memberikan kekuatan pada
badann maupun gelasir. Secara terpisah alumina tidak akan lebur hingga
2000°C (silika lebur pada suhu I700°C0. Namun apabila 5% alumina
ditambahkan pada silika murni, maka suhu lebumya akan turun menjadi
1.545°C. Disamping sebagai bahan refraktory (bahan tahan api), juga
dapat membuat efek matt, dan sebagai kerangka dalam barang-barang bone-china. Dalam suatu masa keramik, unsur kaolin akan memberikan Al2O3 tidak plaslis tetapi cukup mumi, ball clay akan memberikan Al2O3 dan plastisitas (plastis tetapi tidak mumi).(f) Talk (3MgO.4SiO2H2O), talk merupakan mineral yang banyak mengandung magnesium, maka bahan ini banyak digunakan untuk membuat gelasir atau badan. Dalam gelasir stoneware bahan ini mempunyai sifat yang agak kompleks yang seringkali menyebabkannya kembali kepada matt menutup, dikarenakan pembentukan kristal.
Talk banyak dipakai sebagai bahan pengisi (filler) dan beberapa bahan penutup pada beberapa macam industri, tetapi hampir 26% dari industri talk dipergunakan pada industri keramik,\. Karena bahan keramik yang dicampur dengan talk, sangat tahan terhadap perubahan suhu yang sangat mendadak (banyak dipakai pada alat-alat listrik, dalam keramik seni dan juga badan keramik bakar rendah. Selain itu keuntungan talk lainnya adalah
(i) gelasir dapat menyesuaikan diri dengan badan yang mengandung talk tanpa ada relak-retak yang irtunda (delay track)
(ii) mudah dijadikan masa tuang, telapi sukar unluk diputar
(iii) mensupiai flux dan silika unluk badan keramik pulih bakar rcndah
(g) Chamotte (=grog), chamotte sebetulnya hasil rekayasa unluk bahan keramik buatan, dibuat dari bata-bata api atau kepingan keramik yang telah dibakar pertama (biscuil) dan menjadi keras, kemudian ditumbuk hingga menjadi tepung. Karena chamotte telah dibakar keras, bahan ini ditambahkan pada tanah liat dengan cara menguletnya untuk mengurangi penyusutan yang terjadi selama pembakaran.
(i) bahan ini sering dipetgunakan unluk membuat karya berukuran besar atau badan berat.
(ii) dengan mengurangi susut, chamottc melindungi benda-benda terhadap perubahan bentuk, yang biasanya disebabkan oleh penyusutan yang tiba-tiba.
(iii) karena partikel chamotte yang lebih besar dari tanah liat, maka badan menjadi porous, yang memungkinkan cairan dengan mudah menyerap ke permukaan benda selama pengeringan dan permulaan pembakaran. Ini memungkinkan penguapan lebih lambat dan mengurangi kesempatan benda pecah / meledak selama pembakaran.
(iv) karena bahan ini tidak plastis, penamnahannya pada tanah liat yang sangat plastis dapat mencegah retak selama pengeringan atau pembakaran.
Selama badan yang mengandung chamotte tahan terhadap perubahan suhu yang mendadak, bendanya tidak cenderung pecah bila diambil dari tungku pada waktu masih panas. Chamotte juga membantu menghasilkan tekstur halus / kasar, sederhana , permukaan yang tanpa polish
(h) Cornwall Stone ( 1 RO.1,16 Al2O3,8,95 SiO2 ), merupakan batuan yang keras yang mengandung felspar, kaoilinite, kwarsa, mika dan fluorspar.
(i) Cornwall stone sering dipergunakan untuk menggantikan felspar karena bahan ini mengandung berbagai macam flux, antara lain soda, potash, magnesium dan kalsium.
(ii) bahan ini juga dipcrgunakan untuk memberi warna putih pada badan karena bahan ini hampir bebas dari unsur besi dan dipergunakan dalam gelasir suhu rendah maupun tinggi.
(iii) Cornwall stone dapat dipcrgunakan sebagai bahan pengcras (harderner) bila dicampur dengan oksida dasar seperti mangaan atau cobalt untuk melukis keramik atau sebagai underglaze dalam teknik silk screen.
Karena sangat bervariasi maka bahan ini tidak mempunyai formula kimia yang standar (R=logam)
(i) Nephelin Syenite (KNa.Al2O34SiO2), merupakan jenis felspar, dipcrgunakan sebagai bahan gelasir. Keuntungan mempergunakan bahan ini scbagai gelasir karena banyak mengandung flux alkali dan sedikit silika dibandingkan dengan felspar normal. Karena adanya flux dan kurangnya kandungan kotoran-kotoran, bahan ini baik untuk pembuatan badan earthware yang vitreous (menggelas)
(j) Petalite (Lithium felspar) (Li2O.Al2O3.8 SiO2), bahan ini baik dipergunakan untuk badan maupun gelasir, mempuyai daya muai yang rendah. Anggota lain dari keiompok bahan ini adalah spodumene dan lepidolite. Bahan ini tidak dipergunakan untuk membantu memberikan flux, karena secara ekonomi sangat mahal.
(k) Bone ash (Calsium phosphate) {Ca3(PO4)2}, bahan ini merupakan tulang binatang yang kalnisir dan ditumbuk. Kualitas flux nya dari kalsium, sedang phosphorous pentaoksida adalah elemen pembentuk gelas. Bahan ini dipergunakan untuk membantu memberikan opacity (kekaburan) dalam gelasir tertentu dan mengurangi jumlah tin yang dibutuhkan.
Dari uraian tersebut diatas terlihat cukup banyak bahan pembuat gelasir atau untuk campuran bahan plastis sebagai pembentuk badan keramik. Sangat bervarisinya komposisi kimia. Percobaan-percobaan dalam membuat campuran dengan tingkat ketelitian tinggi akan memberikan hasil yang memuaskan.
sumber : dwikusumadpu
Thanks Postingan rekayasa tanah liat menjadi keramiknya.. sangat menambah wawasan saya.. btw salam kenal jangan lupa baca juga reviewku tentang minuman berenergi
ReplyDelete