Persyaratan Utama Badan Keramik

Dalam pembentukan benda keramik dengan keteknikan membutuhkan tanah liat yang betul-betul harus memenuhi persyaratan sebelum  digunakan. Untuk itu diperlukan suatu pengujian setiap jenis tanah liat, untuk mengetahui plastisitas, kemampuan bentuk, susut kering dan susut bakar, suhu kematangan (vitrifikasi) serta porositasnya, karena hal ini akan sangat berpengaruh pada waktu proses pembentukan dan pada hasil akhir. Keberhasilan atau kegagalan dalam membuat benda keramik akan tergantung pada bagaimana melakukan proses tersebut diatas.Agar tanah liat dapat digunakan untuk membentuk benda keramik maka harus memenuhi persyaratan sebagai berikut: 

Plastis.

Sifat plastis atau plastisitas tanah liat merupakan kualitas hubungan antara partikel tanah liat yang ditentukan oleh kandungan meniral dan kehalusan butiran tanah liat. Plastisitas berfungsi sebagai pengikat dalam proses pembentukan sehingga benda yang dibentuk tidak mengalami keretakan/pecah atau berubah bentuk. Sifat plastis ini merupakan persyaratan utama yang harus dipenuhi untuk mencapai tingkat keplastisan yang dipersyaratkan tanah liat maka harus ditambah dengan bahan-bahan yang plastis. Sifat plastis lempung terutama disebabkan oleh bentuk partikel dan susunan partikel-partikel tersebut membentuk massa lempung, perbandingan lempung (clay), Tanah endapan (silt) dan pasir (sand) dapat  dilihat pada gambar di bawah.

Kemampuan Bentuk; Workability.

Tanah liat juga harus mempunyai kemampuan bentuk, yaitu kualitas penopang bentuk selama proses pembentukan berlangsung yang berfungsi sebagai penyangga. Tanah liat yang memiliki kemampuan bentuk akan berdiri sendiri tanpa mengalami perubahan bentuk sewaktu proses pembentukan berlangsung dan setelah pembentukan selesai. Tanah liat yang dibentuk akan tetap mempertahankan bentuknya apabila mempunyai platisitas dan kemampuan bentuk yang baik, dalam hal ini dapat dikatakan bahwa tanah liat tersebut memiliki daya kerja.

Susut; Shrinkage.

Tanah liat dalam keadaan plastis masih mengandung air sehingga mudah dibentuk menjadi benda keramik. Setelah kering benda keramik tersebut akan mengalami penyusutan. Hal ini terjadi karena menguapnya air pembentuk dan air selaput pada badan dan permukaan benda keramik sehingga menyebabkan butiran-butiran tanah liat menjadi rapat. Tanah liat akan  mengalami dua kali penyusutan, yaitu penyusutan yang terjadi dari keadaan basah menjadi kering,  disebut susut kering dan penyusutan yang terjadi pada waktu proses pembakaran, disebut susut bakar. Jumlah prosentase penyusutan (susut kering dan susut bakar) yang dipersyaratkan sebaiknya antara 5 – 15 %. Tanah liat yang terlalu plastis bisaanya memiliki prosentase penyusustan lebih dari 15 %, sehingga apabila tanah liat tersebut dibentuk akan memiliki resiko retak atau pecah yang tinggi. 

Kematangan; Vitrification.

Suhu bakar keramik berkaitan langsung dengan suhu kematangan, yaitu keadaan benda keramik yang telah mencapai kematangan secara tepat tanpa mengalami perubahan bentuk. Agar tanah liat dapat berubah menjadi keramik, maka tanah liat yang telah dibentuk tersebut harus melalui proses pembakaran dengan suhu melebihi 600 ºC. Setelah melalui suhu tesebut, tanah liat akan mengalami perubahan menjadi suatu mineral yanga padat, keras, dan permanen, perubahan ini disebut Cheramic Change atau perubahan  keramik. Tanah liat yang dibakar kurang dari  600 ºC belum memiliki kematangan yang tepat walaupun sudah mengalami perubahan keramik, suhu kematangan tanah liat atau vitrifikasi adalah kondisi keramik yang telah mencapai suhu kematangan secara tepat tanpa mengalami perubahan bentuk. Untuk itu sebelum melaksanakan proses pembakaran, perlu diketahui terlebih dahulu jenis tanah liat yang digunakan untuk membentuk benda keramik. Suhu kematangan tanah liat mempunyai rentang yang cukup lebar, bisaanya antara 50 ºC -200 ºC. Suhu pembakaran sangat berpengaruh pada vitrifikasi dan kekuatan tanah liat, kenaikan suhu (temperatur) bakar tanah liat earthenware dan stoneware  terhadap vitrifikasi dan kekuatan bakarnya.  Namun apabila suhu bakar telah mencapai total vitrifikasinya maka kekautan tanah liat akan menjadi menurun dan bahkan menjadi leleh.

Porositas.

Sifat poros tanah liat merupakan sifat penyerapan air oleh badan benda keramik atau bisa dikatakan tingkat perpadatan badan benda keramik setelah dibakar. Sifat porositas sangat penting karena dengan adanya sifat ini akan memungkinkan penguapan air pembentuk maupun air selaput keluar pada waktu proses pengeringan dan pembakaran. Dalam poses pengglasiran sifat ini juga berpengaruh terhadap penyerapan bahan glasir pada benda keramik sehingga akan memiliki daya rekat sebelum proses pembakaran dilaksanakan. Suhu pembakaran sangat berpengaruh terhadap porositas dan juga kekuatan dari tanah liat yang dibakar,  namun apabila suhu pembakaran terus dinaikkan maka akan terjadi proses penggelasan pada tanah liat dan kekuatannya menjadi berkurang.

Bahan Keramik Tak Plastis

Dalam bahasan terdahulu telah diuraikan jenis-jenis tanah liat sekunder yaitu fireclay, stoneware, earthenware dll yang dalam keramik diklasifikasi sebagai bahan tanah liat plastis. Pada uraian kali ini akan dipaparkan bahan-bahan keramik tak plastis yang sering digunakan sebagai tambahan dalam badan keramik atau glasir.


Kuarsa; Silika
Kuarsa merupakan bahan yang mempunyai sifat tidak plastis sehingga apabila digunakan untuk membuat badan keramik akan mengurangi tingkat plastisitas dan penyusutannya. Kuarsa/Silika digunakan untuk menambah kemampuan bentuk dan pengeras, sedangkan dalam glasir kuarsa ini berfungsi sebagai penggelas. Titik lebur kuarsa/Silika adalah 1600ºC.


Feldspar.
Feldspar dihasilkan dari pelapukan batuan granit dan lava (igneous) dimana  tanah liat itu terbentuk.
Feldspar terdiri dari berbagai jenis, yaitu
a)    Potash Feldspar
b)    Sodium Feldspar
Sebagai bahan yang tidak plastis, feldspar sangat penting dalam industri keramik karena dapat berfungsi untuk mengurangi penyusutan pada waktu proses pengeringan dan pembakaran, juga berfungsi sebagai flux (peleleh) pada suhu diatas 1200 ºC. Titik leburnya antara 1170 ºC – 1290 ºC. Feldspar sangat bermanfaat dalam pembuatan benda keramik pecah belah, stoneware, porselin, dan juga bahan untuk membuat glasir.


Kapur;Whiting.
Whiting digunakan pada campuran tanah liat bakaran suhu rendah dan  menengah. Whiting ini berfungsi sebagai flux, yaitu untuk menurunkan suhu bakar.


Dolomite.
Dolomite merupakan bahan kombinasi antara Calcium Carbonate dengan Magnesium Carbonate yang berfungsi sebagai flux atau penurun suhu dalam campuran tanah liat, bahan ini termasuk bahan yang tidak plastis.


Aluminium.
Unsur aluminium di dalam keramik terdapat di dalam kaolin, ball clay, dan feldspar. Dalam glasir aluminium berfungsi untuk mengontrol dan mengimbangi pelelehan serta memberikan kekuatan pada badan keramik dan glasir. Unsur kaolin akan  memberikan Al2O3 (tidak plastis tetapi cukup murni) sedangkan ball clay akan memberikan Al2O3 plastisitas (plastis tetapi tidak murni).


Talc.
Talc merupakan campuran Magnesium Silicate Hidrosid yang mempunyai formula 3MgO 4 SiO2 H2O, berfungsi sebagai flux pada bakaran rendah dan menambah daya rekat glasir pada badan keramik sekaligus mencegah timbulnya keretakan pada glasir.


Grog.
Grog adalah bahan tanah liat yang telah dibakar biskuit dan kemudian digiling halus, mempunyai butiran halus sampai kasar, berfungsi untuk mengurangi plastisitas dan penyusutan dalam badan keramik.

Klasifikasi Tanah Liat Sekunder Menurut Titik Leburnya

Tanah Liat Tahan Api (Fireclay). Kebanyakan tanah liat tahan api berwarna terang (putih) ke abu-abu gelap menuju ke hitam dan ditemukan di alam dalam bentuk bongkahan padat, beberapa diantaranya berkadar alumina tinggi dan berkadar alkali rendah. Titik leburnya mencapai suhu ±  1500 ºC. Yang tergolong tanah liat tahan api ialah tanah liat yang tahan dibakar pada suhu tinggi tanpa mengubah bentuk, misalnya kaolin dan mineral tahan api seperti alumina dan silika. Bahan ini sering digunakan untuk bahan campuran pembuatan massa badan siap pakai, untuk produk stoneware maupun porselin. Karena beberapa sifatnya yang menguntungkan, antara lain berwarna putih, mempunyai daya lentur dan sebagainya, maka Kaolin juga dipakai sebagai bahan pengisi untuk produk kertas dan kosmetik.

Tanah Liat Stoneware. Tanah liat stoneware ialah tanah liat yang dalam pembakaran gerabah (earthenware) tanpa diserta perubahan bentuk. Titik lebur tanah liat stoneware bisa mencapai suhu 1400 ºC. Bisaanya berwarna abu-abu, plastis, mempunyai sifat tahan api dan ukuran butir tidak terlalu halus. Jumlah deposit di alam tidak sebanyak deposit kaolin atau mineral tahan api. Tanah liat stoneware dapat digunakan sebagai bahan utama pembuatan benda keramik alat rumah tangga tanpa atau  menggunakan campuran bahan lain. Setelah suhu pembakaran mencapai ± 1250 ºC, sifat fisikanya berubah menjadi keras seperti batu, padat, kedap air dan bila diketuk bersuara nyaring. 

Ballclay. Disebut juga sebagai tanah liat sendimen. Ball Clay berbutir halus, mempunyai tingkat plastisitas sangat tinggi, daya susutnya besar dan bisaanya berwarna abu-abu. Tanah liat ini mempunyai titik lebur antara 1250 ºC s/d 1350 ºC. Karena sangat plastis, ball clay hanya dapat dipakai sebagai bahan campuran pembuatan massa tanah liat siap pakai. 

Tanah Liat Earthenware. Bahan ini sangat banyak terdapat di alam. Tanah liat ini memiliki tingkat plastisitas yang cukup, sehingga mudah dibentuk, warna bakar merah coklat dan titik leburnya sekitar 1100 ºC s/d 1200 ºC. tanah liat merah banyak digunakan di industri genteng dan gerabah kasar dan halus. Warna alaminya tidak merah terang tetapi merah karat, karena kandungan besinya mencapai 8%. Bila diglasir warnanya akan lebih kaya, khususnya dengan menggunakan glasir timbal.  

Tanah Liat Lainnya. Yang termasuk kelompok ini adalah jenis tanah liat monmorilinit contohnya bentonit yang sangat halus dan rekat sekali. Tanah liat ini hanya  digunakan sebagai bahan campuran massa badan kaolinit dalam jumlah yang relatif kecil.

Tungku Listrik

Tungku listrik

Tungku listrik merupakan alat pembakaran benda keramik dengan menggunakan tenaga listrik. Tenaga listrik tersebut diubah menjadi tenaga panas dan tenaga panas inilah yang akan mematangakan badan tanah liat menjadi keramik. Pembakaran dengan tungku listrik merupakan cara pembakaran yang paling mudah dan efisien karena dalam tungku listrik biasanya telah dilengkapi perlengkapan kontrol yang memadai, seperti saklar/tombol penyala yang sekaligus berfungsi sebagai regulator (pengatur energi listrik), program pembakaran (waktu maupun suhu pembakaran), thermocouple-pyrometer sebagai penunjuk suhu bakar.

Bagian-bagian tungku listrik

Keterangan:
Vent, lubang pada bagian atas tungku yang berfungsi untuk keluarnya uap air pada saat proses pembakaran berlangsung.

Pyrometer, alat pengukur tinggi temperatur bakar di dalam ruang pembakaran.
Thermocouple, alat yang berfungsi untuk memancarkan informasi temperatur ruang tungku pembakaran ke pyrometer.
Element, kumparan untuk menghaliskan panas pada tungku pembakaran
Spy hole, lubang untuk mengintai pancang suhu yang terpasnga dalam ruang tungku pembakaran

Safety interlock, pengaman pintu tungku pembakaran untuk mencegah pintu terbuka selama proses pembakaran.
 Fire brick, bata tahan api yang berfungsi sebagai isolasi panas yang efektif dan aman. 

Heat input control, pengendali temperature selama proses pembakaran berlangsung.

 Indicator light, lampu indicator yang menunjukkan ada tidaknya aliran listrik yang masuk.

Heat fuse, alat untuk mencegah tungku pembakaran dari pembakaran yang terlalu tinggi.


Ini adalah gambaran umum tungku listrik. Tidak semua tungku listrik memiliki bagian yang sama persis dengan gambar disini; mungkin desain saat ini agak berbeda dan lebih berkembang.

Selamat Tahun Baru 2012