BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Keramik adalah material anorganik dan non-metal yang dibentuk melalui proses pemanasan dan sifat-sifat keramik biasanya diperoleh dengan pemanasan pada suhu tinggi. Pada umumnya bahan keramik adalah senyawa logam dan non logam yang memiliki sifat kuat, keras, konduktivitas listrik dan termal yang rendah, tetapi rapuh. Dewasa ini, keramik menjadi material yang banyak digunakan mulai dari alat-alat dapur, komponen elektronik, komponen transportasi, bahan bangunan, dan lain-lain. Karena kegunaan tersebut, keramik menjadi material penting untuk terus dikaji dan dikembangkan (Husain et al., 2016). Lempung (clay), SiO2, dan Al2O3
merupakan bahan yang banyak digunakan dalam pembuatan keramik.
Bentonit merupakan jenis lempung (clay) yang mengandung 85% mineral montmorilonit dan sisanya antara lain kristobalit, feldspar, kalsit, gipsum, kaolinit, plagioklas, dan illit. Rumus kimia bentonit adalah (Na,Ca)O.Al2O3.4SiO2.H2O.
Na-Bentonit banyak digunakan sebagai lumpur pembilas pada perusahaan pengeboran minyak dan Ca-Bentonit sering digunakan untuk penjernihan minyak kelapa sawit. Bentonit bersifat plastis, mempunyai daya serap yang baik, kaku setelah dikeringkan, dan bersifat kaca setelah dibakar pada temperatur yang cukup tinggi. Dalam pembuatan keramik, bentonit berfungsi sebagai badan keramik yang mempunyai densitas 2,7 gr/cm3 dan titik lebur 1250oC (Aviantari, 2008).
Bahan utama pembuatan butiran kaca atau glass bead adalah silikon dioksida (SiO2) atau silika yang diperoleh dari pasir. Untuk membuat kaca, SiO2 dilelehkan
pada suhu yang sangat tinggi yaitu lebih dari 1700oC. Kaca cair kemudian dibentuk menjadi bentuk yang diinginkan dan akhirnya didinginkan untuk menghasilkan produk jadi. Glass bead adalah material yang transparan dan keras, ekspansi termal rendah, tahan terhadap air dan bahan kimia, serta berfungsi sebagai bahan pengisi untuk badan keramik yang mempunyai densitas 2,5 gr/cm3, titik lebur 720oC, dan kekerasan 6,5 mohs. Glass bead mempunyai sifat reflectivity sehingga banyak digunakan pada pengecatan garis jalan aspal dan tanda rambu lalu lintas untuk memantulkan cahaya kendaraan (Lovell, 2006).
2
Alumina (Al2O3) merupakan oksida keramik yang sangat kuat dan keras,
memiliki sifat isolasi yang baik, tahan terhadap korosi, dan mempunyai titik lebur yang tinggi yaitu mencapai 2050oC sehingga dapat digunakan untuk isolasi pada tungku suhu tinggi. Al2O3 memiliki densitas 3,96 g/cm3 dan kekerasan 1200 – 1600
kgf/mm2 (Gernot, 1988). Keramik alumina dikenal memiliki pertumbuhan butiran yang tidak normal pada suhu tinggi, dimana pertumbuhan ini akan menyebabkan adanya butiran mikrostruktur yang tidak seragam dapat menurunkan kualitas dari keramik alumina tersebut. Beberapa bahan aditif seperti SiO2 ditambahkan untuk
menahan pertumbuhan butiran yang tidak normal tersebut. Penambahan SiO2 pada
keramik alumina dapat membentuk fasa cair sehingga memungkinkan perbaikan densifikasi pada keramik alumina (Lestari et al., 2017). Beberapa cara digunakan untuk mengurangi temperatur sintering keramik alumina antara lain : memperkecil ukuran butiran hingga ukuran nano atau dengan menambahkan bahan aditif yang memiliki titik lebur yang lebih rendah dari alumina (Raharjo et al., 2015).
Pada penelitian sebelumnya, telah dilakukan pembuatan keramik berbasis bentonit, Al2O3, dan MgO dengan komposisi 64,39; 29.13; dan 6.39 (wt%). Ketiga
bahan di mixing dengan wet methode, dikeringkan pada suhu 100oC, dikompaksi dengan tekanan 100 MPa, dan disinter pada suhu 1200, 1250, dan 1300⁰C dengan laju pemanasan yaitu 7oC/menit. Hasilnya memperlihatkan bahwa semakin tinggi suhu sintering, nilai bulk density dan kuat tekan semakin besar, tetapi nilai porositas dan water absorption semakin kecil. Hasil optimum terjadi pada suhu 1300⁰C dengan bulk density (2.24 g/cm³), porositas (0.69 %), water absorption (4%), dan kuat tekan (60.41 Mpa). Fasa yang terbentuk dari hasil analisis XRD adalah cristobalite, mullite, cordierite, dan corundum (Rasin dan Hamad, 2012).
Lempung (clay) terdiri dari mineral-mineral kalium, natrium dan kalsium yang berfungsi sebagai pelebur sehingga menurunkan suhu bakar keramik. Silika (SiO2) berfungsi sebagai pengisi atau pembentuk badan keramik sehingga
mengurangi susut. Alumina (Al2O3) mengontrol dan mengimbangi pelelehan
sehingga memberikan kekuatan pada badan keramik (Barsoum, 2003). Sehingga dalam pembuatan keramik berbasis bentonit dan glass bead ini, dengan adanya penambahan Al2O3 diharapkan keramik yang dihasilkan dapat memiliki sifat fisis
dan mekanis yang optimum.
3
1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bagaimana pengaruh variasi komposisi Al2O3 terhadap sifat fisis, mekanis,
struktur mikro, dan fasa dari pembuatan keramik berbasis bentonit dan glass bead ?
2. Bagaimana mendapatkan kondisi optimum dari pembuatan keramik berbasis bentonit dan glass bead dengan penambahan Al2O3 ?
1.3Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :
1. Bahan baku pembuatan keramik yang digunakan adalah bentonit, glass bead, dan Al2O3 yang merupakan bahan teknis.
2. Variasi komposisi Al2O3 yang digunakan adalah 0, 10, 20, 30 (wt%).
3. Metode yang digunakan adalah metalurgi sebuk dengan proses wet milling menggunakan High Energy Milling (HEM) selama 2 jam.
4. Proses kompaksi menggunakan metode die pressing dan dilakukan pada suhu ruang dengan tekanan 80 kgf/cm2.
5. Proses sintering hanya dilakukan pada suhu 900oC dengan laju pemanasan 10oC/menit dan ditahan selama 4 jam.
6. Karakterisasi yang akan dilakukan meliputi pengujian sifat fisis (densitas, porositas, water absorption) dengan metode Archimedes, analisa ukuran partikel menggunakan Particle Size Analyzer (PSA), analisis struktur mikro menggunakan Optical microscope (OM), analisis fasa dan struktur kristal menggunakan X-Ray Diffraction (XRD), serta kekerasan dengan metode Vickers.
1.4Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi Al2O3 terhadap sifat fisis,
mekanis, struktur mikro, dan fasa dari pembuatan keramik berbasis bentonit dan glass bead.
2. Untuk mengetahui kondisi optimum dari pembuatan keramik berbasis bentonit dan glass bead dengan penambahan Al2O3.
4
1.5Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah :
1. Memberikan informasi tentang teknologi pembuatan keramik berbasis bentonit dan glass bead dengan variasi komposisi Al2O3.
2. Sebagai referensi untuk peneliti selanjutnya.
3. Untuk dapat diaplikasikan sebagai keramik lantai/ubin yang merupakan keramik konstruksi dan banyak digunakan pada industri bahan bangunan.
1.6Sistematika Penulisan
Penulisan penelitian ini dibuat sesuai urutan bab serta isinya yang secara garis besar dapat diuraikan sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini membahas tentang studi literatur dan landasan teori yang mendukung dan menjadi acuan dalam penelitian Tugas Akhir ini. BAB 3 METODE PENELITIAN
Bab ini menjelaskan mengenai tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian, diagram alir penelitian, serta langkah-langkah kerja yang dilakukan dalam penelitian Tugas Akhir ini.
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
Bab ini menguraikan tentang data hasil penelitian dan analisa data yang diperoleh dari penelitian Tugas Akhir ini.
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan memberikan saran untuk penelitian selanjutnya.
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
