Indutri Keramik

Pendahuluan

Keramik adalah sejenis bahan yang telah lama di gunakan, yaitu sejak 4000 SM. Pada masa kini keramik tidak lagi hanya terbatas penggunaanya untuk keperluan tradisional seperti tersebut di atas, malah sekarang keramik telah mengalami kemajuan dan di kenal dengan bahan keramik termaju. Bahan keramik sudah di gunakan dalam bidang Teknik Elektro, Sipil, Mekanik, Nuklir bahkan bahan keramik ini di gunakan juga dalam bidang Kedokteran. Bahan keramik sebagian sudah di gunakan dalam motor bakar seperti untuk komponen-komponen mesin diesel misalnya untuk turbo charge, klep dan kepala piston.

Pembahasan

A. Pengertian dan Sejarah Keramik

        Keramik berasal dari perkataan greek yaitu keramos, yang bermaksud lempung yang di bakar pada temperatur tinggi (lebih 1500oC). Ada pendapat lainnya menyatakan bahwa keramik berasal dari perkataan keramikos yaitu segala hasil yang di perbuat dari lempung (tanah liat).

          Sedangkan sejarah pembuatan keramik merupakan salah satu proses industri yang paling tua dalam sejarah manusia. Barang – barang yang ditemukan ada yang berasal dari tahun 15.000 sebelum Masehi, dan cukup maju di masa 10 abad kemudian. 

B. Sifat Fisik Keramik

        Sifat termal penting bahan keramik adalah

- kapasitas panas

- koefisien ekspansi termal

- konduktivitas termal

         Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut. 

          Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik. 

           Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. 

Perbedaan dan kelebihan diantara keramik dengan logam dan bahan polimer:

- Keramik: Bahan bukan organic (bukan

  metalik), keras, kuat, tidak bertindak balas

  dengan bahan kimia, titik cair tinggi.

- Logam: Bahan-bahan organic (metalik),

  kekerasan dan kekuatan berbeda-beda, tidak

  stabil terhadap bahan kimia, Titik cair

  berbeda-beda.

- Polimer: Bahan organic, kebiasaan lembut

  dan lemah, tidak stabil terhadap bahan kimia,

  temperatur cair rendah. 

C. Bahan Baku Keramik

        Ada tiga bahan utama yang digunakan untuk membuat produk keramik klasik, yaitu lempung, feldspar, dan pasir. Lempung adalah aluminium silikat hidrat yang tidak terlalu murni yang terbentuk sebagai hasil pelapukan dari bahan beku yang mengandung feldspar sebagai salah satu mineral asli yang penting.

Terdapat tiga jenis lempung/tanah liat utama yang di bedakan oleh warna, ukuran partikel, sifat keliatan dan komposisi kimianya yaitu :

- Tanah liat kaolin berwarna putih, berukuran

   partikel sederhana, kurang keliatannya/sifat

   plastis. Dan mengandungi komposisi besi

   yang kurang dari 1%.

- Tanah liat bola (ball clay) berwarna hitam atau

   kelabu, berukuran partikel halus, keliatan

   yang tinggi, dan kandungan besi oksida

   diantara 0 – 2 %.

- Tanah liat api (fire clay) berwarna kemerahan,

   berukuran partikel antara sederhana dan

   besar dan komposisi besi oksida yang tinggi

Ada tiga jenis feldspar yang umum, yaitu :

- potas (K2O. Al2O3.SiO2)

- soda (NaO. Al2O3.6SiO2)

- gamping (CaO. Al2O3.6SiO2)

      yang kesemuanya dipakai dalam produk keramik. Feldspar sendiri berfungsi sebagai pemberi sifat fluks dalam formulasi keramik.

      Bahan – bahan ini termasuk bahan mentah yang di gunakan dalam pembuatan barang keramik konvensional seperti, feldspar, silicon, kalsium karbonat. Selain dari pada bahan di atas, berbagai mineral lain, seperti garam dan oksida juga digunakan sebagai bahan fluks dan perawis refraktori.

D. Pembuatan Keramik

1. Pengolahan Bahan

         Pengolahan bahan dapat dilakukan dengan metode basah maupun kering, dengan cara manual ataupun masinal. Didalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain: pengurangan ukuran butir, penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air. Tahap terakhir adalah pengulian, dimaksudkan untuk menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembung-gelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli, disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan yang maksimal.

2. Pembentukan

       Ada tiga keteknikan utama dalam membentuk benda keramik:

a. Pembetukan Tangan Langsung

         Dalam membuat keramik dengan teknik

    pembentukan tangan langsung, ada

    beberapa metode yang dikenal selama ini:

    teknik pijit (pinching), teknik pilin (coiling),

    dan teknik lempeng (slabbing).

b. Pembentukan dengan Teknik Putar

         Secara singkat tahap-tahap pembentukan

     dalam teknik putar adalah: centering

    (pemusatan), coning (pengerucutan),

    forming (pembentukan), rising (membuat

    ketinggian benda), refining the contour

   (merapikan).

c. Pembentukan dengan Teknik Cetak

         menggunakan bantuan cetakan/mold

     yang dibuat dari gipsum. Teknik cetak dapat

     dilakukan dengan 2 cara: cetak padat dan

     cetak tuang (slip). Pada teknik cetak padat

     bahan baku yang digunakan adalah badan

     tanah liat plastis sedangkan pada teknik

     cetak tuang bahan yang digunakan berupa

     badan tanah liat slip/lumpur. 

3. Pengeringan

         Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik.

4. Pembakaran

         Pembakaran biskuit merupakan tahap yang sangat penting karena melalui pembakaran ini suatu benda dapat disebut sebagai keramik. Biskuit (bisque) merupakan suatu istilah untuk menyebut benda keramik yang telah dibakar pada kisaran suhu 700 – 1000oC. Pembakaran biskuit sudah cukup membuat suatu benda menjadi kuat, keras, kedap air.

      Untuk benda-benda keramik berglasir, pembakaran biskuit merupakan tahap awal agar benda yang akan diglasir cukup kuat dan mampu menyerap glasir secara optimal.

5. Pengglasiran

         Tahap yang dilakukan sebelum dilakukan pembakaran glasir, benda keramik biskuit dilapisi glasir dengan cara: dicelup, dituang, disemprot, atau dikuas.

          Untuk benda kecil-sedang pelapisan glasir dilakukan dengan cara dicelup dan dituang; untuk benda-benda yang besar pelapisan dilakukan dengan penyemprotan.

          Fungsi glasir pada produk keramik adalah untuk menambah keindahan, supaya lebih kedap air, dan menambahkan efek-efek tertentu sesuai keinginan.

E. Klasifikasi Keramik

1. Keramik Konvensional

       Bahan yang termasuk di dalam golongan ini ialah alumina, silicon karbida, silicon nitrida, komposite dan bahan yang di lapisi dengan keramik.

b. Keramik Putih

        Keramik ini dibuat dari bahan dasar lempung kualitas terpilih dan fluks dalam jumlah bervariasi yang dipanaskan pada suhu 1200-1500oC di dalam tanur (kiln). Contohnya keraamik tanah, porselin, keramik china, ubin keramik putih, dsb

c. Keramik Refraktori

       Yakni keramik yang mencakup bahan – bahan yang digunakan untuk menahan pengaruh termal, kimia dan fisik. Refraktori dijual dalaam bentuk bata tahan api, bata silica, magnesit,dsb.

d. Keramik Listrik

        Yang termasuk dalam kategori keramik ini mempunyai fungsi electromagnet dan optic dan juga fungsi kimia yang berkaitan dengan penggunaannya secara langsung. Keramik ini digunakan sebagai bahan penyekat, magnet, tranducer, dan pensemikonduksi.

Bahan-bahan keramik dapat digunakan membuat berbagai komponen/produk seperti dibawah ini

1. Keramik Konvensional

a. Keramik berstruktur

• Penggunaan : batu bata, riol , pot bunga, lantai dan dinding.

b. Keramik putih

• Penggunaan: peralatan meja makan (seperti piring, teko, mangkuk), peralatan kamar mandi, perhiasan rumah.

c. Keramik refraktori

• Di gunakan sebagai batu untuk tanur kupola, serabut keramik, semen mortar, liner yang di gunakan pada temperatur tinggi seperti di tanur peleburan besi, aluminium dan sebagainya.

d. Keramik listrik

• Contohnya insulator, switch dan kepingan penyekat

2. Keramik Termaju

- Keramik Oksida

  Contohnya: Abrasif, Substrat elektronik, Mata

  pahat, Komponen mesin.

- Keramik Bukan Oksida

  Contohnya ialah Turbin gas, Komponen

  mesin, Abrasif, Mata pahat, Nozel roket dll.

- Keramik Komposit

  Contohnya ialah rotor dan komponen mesin,

  mata pahat, komponen untuk industri.

- Keramik Kaca

  Contohnya ialah recrystallized glasses for instrument bagian-bagian mekanik dalam kapal terbang. Bahan keramik kemungkinan merupakan timbunan bahan yang terbesar di gunakan oleh manusia. Di sekeliling kita jika kita perhatikan penggunaan harian banyak

Berikut ini contoh aplikasi keramik dalam bidang teknik : 

1. Keramik Bangunan : Atap, lantai, Kaca

     jendela, Semen dan Beton, Gelas keramik,

    Terakota, Gerabah, Batu bata

2. Biokeramik: Pengganti tulang, Pengganti gigi,

     Katup jantung, Porselin gigi

3. Saringan dan Selaput Keramik : Selaput

     pemisah cairan, Selaput pemisah gas,

     Saringan logam cair

4.  Keramik Nuklir : Bahan bakar nuklir,

     Moderator, Pelindung, Kapsul gelas,

     Pembungkus bahan bakar nuklir.

KESIMPULAN

- Keramik merupakan suatu kesenian dan sains membuat dan menggunakan hasil padat yang terdiri daripada atau sebahagian besar komponennya adalah bahan tak organik (porselin, lempung, semen, kaca, feroelektrik, superkonduktor dan sebagainya).

- Keramik tradisional adalah keramik yang berdasarkan lempung.

- Keramik modern adalah keramik yang mempunyai sifat-sifat fisik, mekanik, kimia dan listrik yang istimewa.

- Bahan keramik tradisional adalah tembikar, lempung, semen, refraktori dan berbagai hasil berkaitan dengan silikat.

DAFTAR PUSTAKA

George T. Austin, Industri Proses Kimia,, jilid 1,edisi 5, Jakarta : Erlangga.

http://ellyawan.dosen.akprind.ac.id/?p=10

http://www.kimianet.lipi.go.id/utama.cgi?cetakartikel&1100398016

http://studiokeramik.blogspot.com/2007/10/membuat-keramik.html

http://www.umsu.ac.id/index.php?option=com_content&task=view&id=80&Itemid=50&limit=1&limitstart=1

http://www.umsu.ac.id/index.php?option=com_content&task=view&id=80&Itemid=50