Keramik Putih

KERAMIK PUTIH

(TUGAS TEKNOLOGI BAHAN)

Disusun oleh :

 Alifatul Muyassaroh (3335110099)

Muhammad Rizky Fadhilah (3335111119)

Shafina Istiqomah (3335110629)

1.      Keramik

Keramik adalah bahan padat non organik yang merupakan campuran metal dan non metal yang terikat secara ionik dan kovalen. Keramik memiliki struktur organik dan non organik seperti gelas tetapi kebanyakan memiliki struktur kristal. Struktur mikro keramik selalu kompleks dan dibedakan oleh adanya batas butir (grain boundaries), renik (pores), ketidakmurnian dan kondisi multifasa yang membuatnya lebih bervariasi. Pada daerah batas butir energi bertambah sehingga ketidakmurnian cenderung berkumpul di sana. Ketidakmurnian merupakan fasa kedua dan ketiga, antara partikel penyusun (konstituen) ke dalam batas butir. Dengan adanya penambahan ketidakmurnian dan zat aditif lainnya, mikrostruktur dapat berubah, jika diamati pada batas butirnya maupun porositasnya. Kondisi mikrostruktur ini menggambarkan keadaan terhadap sifat fisis dan kimia dari keramik.

Sifat-sifat dari keramik dipengaruhi oleh perubahan mikrostruktur pada batas butiran maupun pada porositasnya. Sifat-sifat keramik antara lain :

a.       Keras, kuat, tetapi bersifat getas atau mudah pecah.

b.      Tahan terhadap korosi.

c.       Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.

d.      Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor.

e.       Dapat bersifat magnetik dan non magnetik

2.      Proses Pembuatan Keramik secara Umum

Material keramik umumnya berupa senyawa polikristal yang proses pembuatannya dapat dikelompokkan menjadi beberapa tahap yaitu: Preparasi serbuk, pembentukan, pengeringan dan pembakaran (sintering). Pada proses pembentukan keramik terjadi perubahan structural dari butiran-butirannya yang semula renggang menjadi padat dan memiliki batas butiran (saat terjadi sintering).

a.       Preparasi Serbuk

Pada proses preparasi serbuk, beberapa factor yang menentukan sifat produk keramik adalah : kemurnian bahan, homogenitas dan kehalusan serbuk. Teknik preparasi serbuk keramik dapat dikelompokkan 3 macam yaitu : konvensional, kimia basah/larutan dan preparasi dalam fasa gas. Salah satu diantaranya yang diterapkan adalah teknik konvensional. Teknik ini berupa pencampuran padat-padatan (solid-solid mixing) yang umumnya digunakan pada industri keramik. Proses penghalusan dan homogenisasi dilakukan dengan alat penggiling yaitu ball mill.

b.      Proses Pembentukan

Sebelum pembentukan, terlebih dahulu dilakukan pencampuran (mixing) untuk mendapatkan campuran material bahan baku keramik dengan pengaturan komposisi dan ukuran butir hingga homogen. Proses pencampuran ini dapat meningkatkan densitas dan mengurangi porositas yang terdapat dalam keramik tersebut. Pada umumnya pembentukan keramik dilakukan dengan pengadukan serbuk dengan air plastis, selanjutnya dimasukkan kedalam cetakan sampai kering tertentu. Ada beberapa proses atau cara pembentukan keramik, diantaranya:

1.      Cetak Tekan Kering (Dry Pressing)

Metode ini merupakan pembentukan terhadap serbuk halus yang mengandung sedikit air atau penambahan bahan organik dengan pemberian tekanan yang dibatasi oleh cetakan menjadi produk padat yang kuat. Pada metode ini bahan (serbuk) dicampur dengan air (7-10 %) agar tetap lembab sehingga menambah sifat plastis bahan. Proses pembentukan ini cocok digunakan untuk membuat bentuk yang sederhana dan tebal sehingga banyak digunakan oleh pabrik refraktori untuk menghaslkan produk-produk seperti ubin lantai dan dinding.

2.      Cetak Dorong (Extrussion Molding)

Pembentukan keramik dengan metode ini dilakukan untuk bahan yang memiliki plastisitas yang tinggi, dengan cara mendorong bahan plastis (kadar air antara 12-20%) melalui ruang kosong sehingga diperoleh bentuk dengan penampang melintang yang tetap. Metode ini digunakan pada pembentukan batu bata, pipa, dan tegel berlubang.

3.      Cetak Tekan dengan Karet (Rubber Mold Pressing)

Pembentukan terhadap serbuk halus dengan menggunakan pembungkus yang terbuat dari karet serta diberi tekanan ke keseluruh permukaan karet, dan menghasilkan bahan yang padat.

4.      Cetak Tuang (Slip casting)

Pembentukan dengan cara suatu suspensi dengan kekentalan dan kandungan padatan tertentu, kemudian dituang kedalam cetakan plaster berpori-pori cair atau cetakan penyerap yang biasanya disebut gips. Pada penelitian ini diterapkan proses pembentukan dengan cara cetak tekan kering (dry pressing).

c.       Pengeringan

Pada umumnya, pengeringan zat padat berarti pemisahan sejumlah kecil air atau zat cair lainnya dari bahan padat, sehinnggga mengurangi kandungan sisa zat cair di dalam zat padat tersebut. Proses ini harus dikontrol, karena melibatkan penekanan yang diakibatkan oleh perbedaan shrinkage atau tekanan gas dapat menyebabkan cacat pada produk yang dihasilkan. Pada sistem pengeringan, energi panas harus melewati permukaan produk, yang selanjutnya akan menghasilkan uap air. Selama pengeringan, pemanasan akan meningkatkan tekanan uap air dari cairan dan kapasitas penyerapan dari udara kering.

Benda-benda yang akan dibakar harus dikeringkan terlebih dahulu, karena jika masih basah, kemungkinan akan terjadi ledakan uap air sewaktu dibakar, sehngga dapat terjadi keretakan. Mengeringkan benda keramik berarti menghilangkan apa yang disebut air plastisnya saja, sedangkan air yang terikat dalam molekul bahan keramik (air kimia) hanya dapat dihilangkan melalui pembakaran. Proses pengeringan dapat juga diikuti dengan proses penyusutan.

Kerusakan seperti cacat/retak dapat terjadi pada saat pengeringan karena pencampuran bahannya yang tidak homogen dan pengeringan yang tidak sama pada bagian-bagiannya. sehingga terjadi tegangan-tegangan antara bagian-bagian tersebut. Permukaaan yang retak tersebut menunjukkan permukaaan bahan yang rapuh. Kelebihan kadar air dapat juga membuat permukaan produk menjadi lengkung, retak dan keporiannya meningkat. Lengkungan dihasilkan oleh pengeringan yang tidak merata dan terjadi penyusutan sehingga bentuknya berubah.

d.      Pembakaran dan Sintering

Pembakaran adalah suatu perlakuan yang utama dalam pembuatan bahan keramik. Tujuan dari pembakaran ini adalah untuk mengaglomerasi partikel kedalam bentuk massa koheren melalui proses sintering. Sintering adalah pengikatan massa partikel pada serbuk oleh atraksi molekul dalam bentuk padat dengan perlakuan panas dan menyebabkan kekuatan pada massa serbuk. Faktor-faktor yang menentukan proses dan mekanisme sintering antara lain jenis bahan, komposisi, bahan pengotornya dan ukuran partikel. Proses sintering dapat berlangsung apabila :

1.      Adanya transfer materi diantara butiran yang disebut proses difusi.

2.      Adanya sumber energi yang dapat mengaktifkan transfer materi, energi tersebut digunakan untuk menggerakkan butiran hingga terjadi kontak dan ikatan yang sempurna.

Difusi adalah aktivitas termal yang berarti bahwa terdapat energi minimum yang dibutuhkan untuk pergerakan atom atau ion dalam mencapai energi yang sama atau di atas energi aktivasi untuk membebaskan dari letaknya semula dan bergerak ke tempat yang lain yang memungkinkannya. Pada proses sintering keramik ada bebrapa tahapan yaitu :

Tahapan awal : partikel-partikel keramik saling kontak satu dengan yang lainnya setelah proses pencetakan.

Tahapan mulai sintering : pada tahapan ini sintering mulai berlangsung dan permukaan kontak kedua partikel semakin lebar. Perubahan ukuran butiran maupun pori belum terjadi.

Tahapan pertengahan sintering : pori-pori dan ukuran butiran mulai membesar.

Tahapan akhir sintering : pada tahapan ini batas butir bergerak dan terjadi pembesaran ukuran butiran dan sekaligus terjadi penyusutan.

3.      Keramik Putih

            Keramik putih (whiteware ) adalah nama yang umum diberikan untk sejenis keramik yang biasanya berwarna putih dan berstruktur (jaringan ) halus Keramik ini dibuat dari bahan dasar lempung kualitas terpilih dan fluks dalam jumlah bervariasi yang dipanaskan pada suhu yang cukup tinggi ( 1200 sampai 1500⁰C ) didalam tanur (klin). Oleh karena jumlah ada macam fluks yang beragam, terdapat pula keragaman dalam tingkat vitrifikasi di antara keramik putih ini, mulai dari keramik tanah sampai keramik cina kekaca. Keramik Putih dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu :

a.       Keramik tanah ( carthenware) , kadang – kadang disebut barang pecah – belah semi kekaca ( semivitreous dinerware) adalah keramik berpori dan tidak translusen dengan glasir lunak.

b.      Keramik – cina ( chinaware), Keramik vitrifikasi translusen dengan glasir keras yang tahan abrasi tertentu dinggunakan ntuk tugas nonteknik.

c.       porselin ( porcelain), keramik virtifikasi transullen dengan glasir keras yang tahan abrasi pada tingkat maksimum. Dalam kelompok ini termasuk porselin kimia , isolasi dan dental (pergigian )

d.      Keramik – saniter ( sanitary ware), Dulu terbuat dari lempung, biasanya berpori oleh karena itu sekarang menggunakan komposisi kekaca. Kadang – kadang bersama komposisi triaksial ditambahkan juga grog kekaca ukuran tertentu yang telah menggalami pembakaran pendahuluan.

e.       Keramik – batu ( stone ware), Adalah jenis yang tertua di antar barang keramik, yang telah jauh digunakan sebelum porselin, bahkan keramik ini dapat dianggap sebagai porselin kasar yang pembuatannya tidak dilakukan dengan teliti dan terbuat dari bahan baku bermutu rendah.

f.        Ubin keramik – putih( whiteware tile ), Terdapat dari berbagai jenis khusus, biasanya dikelompokkan atas ubin lantai yang tahan atas abrasi dan kedap terhadap peresapan noda, ada yang diglasir, ada yang tidak dan ubin dinding yang juga mempunyai permukaan keras dan permanent dengan berbagai macam warna dan tekstur.

4.      Pembuatan Keramik Putih

Bahan dasar pembuatan keramik putih yaitu kaolin ataupun ball clay.

a.       Kaolin, adalah jenis lempung yang mengandung mineral kaolinit dan terbentuk melalui proses pelapukan. Kaolin merupakan jenis tanah liat primer digunakan sebagai bahan utama dalam pembuatan keramik putih, dan mengandung mineral kaolinit sebagai bagian yang terbesar, sehingga kaolin biasanya disebut sebagai lempung putih. Kaolin adalah bahan keramik yang harus dicampur dengan bahan lainnya, misalnya ball clay. Hal ini dilakukan untuk menambah keplastisan dan mengurangi ketahanan api karena bahan ini bersifat kurang plastis dan sangat tahan api. Hal ini karena adanya sifat-sifat kaolin seperti kehalusan, kekuatan, warna, daya hantar listrik dan panas yang rendah, dan lain-lain.  Titik lelehnya lebih kurang 1800°C. Selain digunakan sebagai bahan dasar pembuatan keramik putih, Kaolin juga digunakan untuk membuat gerabah, porselin dan tegel.  Berikut ini Sifat dan keadaan bahan dari kaolin :

·         Berbutir kasar

·         Rapuh dan tidak plastis jika dibandingkan dengan lempung sedimenter,karena sulit dibentuk

·         Warna putih karena kandungan besi paling rendah

b.      Ball Clay, adalah lempung yang sangat plastis untuk keramik .mengapa disebut ball clay ,karena pada mulanya lempung ini dijual dalam bentuk bola – bola.lempung ini termasuk lempung sekunder ( lempung sedimenter ). Sifat dan keadaan bahan :

·         Berbutir sangat halus

·         Sangat plastis

·         Kuat kering tinggi

·          Susut kering dan susut bakar tinggi

·         Unsur besinya lebih tinngi dari kaolin karena warna bakarnya abu - abu muda

·         Warna mentahnya abu_abu /kehitam –hitaman karena banyak mengandung karbon .

Ball clay pada umumnya dipakai dalam keramik putih /keramik halus dan dalam email,untuk:

1.      Memperoleh keplastisan hingga mempermudah pembentukan ,tapi mengurangi sifat tembus cahaya ( tidak translucent) karenanya jarang dipakai untuk pembuatan mase porselen keras

2.      Memberi kekuatan kepada barang – barang sebelum dibakar,sehigga tidak mudah dirusak bila diangkat.

3.      Mebuat mase tuang lebih encer ,meskipun airnya tidak banyak .

5.      Kegunaan dan Bahaya Keramik Putih

Keramik putih banyak digunakan dalam berbagai bidang terutama dalam bidang konstruksi dan rumah tangga. Pada umumnya keramik banyak dipakai sebagai peralatan rumah tangga seperti periuk, belanga, kendi dan berbagai jenis gerabah lainnya. Selain itu banyak pula yang menggunaannya sebagai barang-barang seni dan dekorasi, misalnya guci, vas bunga, piring dan gelas hias. Bahan-bahan bangunan juga banyak yang terbuat dari keramik seperti batu bata, tegel, ubin dan sebagainya

Namun, dibalik itu semua, terdapat bahaya yang terkandung didalamnya. Semakin putih keramik, semakin tinggi bahaya radioaktif yang dikandungnya. Semakin tinggi bahaya radioaktif, maka kian membahayakan penghuni rumah, terutama kesehatan kulit.

Yang perlu diperhatikan adalah batasan putihnya keramik. Semakin putih batasan putih keramiknya, maka keramik banyak mengandung zirconium. Zirconium adalah salah satu mineral non logam, dalam unsure Zr. ini bisa memberi efek buruk, karena dalam jangka waktu panjang bisa menyebabkan kanker kulit.

Selain keramik, di industri kimia zirconium banyak digunakan sebagai getter atau penyerap dalam tabung vakum, sebagai agen pencampur logam dalam baja, peralatan bedah, primer peledak, filamen bola lampu pijar dan rayon spinnerets. Untuk itu, ada baiknya lebih berhati-hati dengan penggunaan keramik yang mengandung zat ini.