131
132
133
134
135
136
137
SIFAT FISIS DAN ANALISIS KUALITATIF GUGUS FUNGSI KERAMIK (STONEWARE) BL-1 MENGGUNAKAN FTIR
I Gede Windrawan1, Wayan Gede Suharta2, Totok Nugroho3
1,2Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Udayana
1Email: [email protected]
2Email: [email protected]
3Badan Teknologi Industri Kreatif Keramik
3Email: [email protected] ABSTRAK
Telah dilakukan penentuan sifat fisis dan analisis kualitatif gugus fungsi keramik (stoneware) kode BL-1 menggunakan (FTIR). Bahan tersebut dibuat dengan menggunakan bahan awal: tanah Kalimantan, kaolin, ball clay, bentonite, feldspar, talk dan kuarsa Belitung. Proses sintesis diawali dengan pengadukan, pencetakan, pengeringan dan pembakaran. Proses pembakaran dilakukan pada suhu 9000C dan 12500C. Hasil analisis penentuan sifat fisis keramik BL-1 dengan suhu 9000C diperoleh susut bakar sebesar 0.543494314%, susut jumlah 7.06839045%, dan peresapan air 17.62845498%. Sedangkan dengan suhu 12500C diperoleh susut bakar 7.367393296%, susut jumlah 13.54615343%, dan peresapan air 5.21657116%. Hasil tersebut menyatakan bahwa proses sintesis keramik dengan suhu bakar 12500C mempunyai kualitas lebih baik dibandingkan dengan keramik dengan suhu bakar 9000C. Hasil analisis kualitatif gugus fungsi dari karakterisasi FTIR pada perlakuan sintesis yang berbeda yaitu pengeringan pada suhu ruang, pembakaran pada suhu 9000C, dan 12500C diperlihatkan absorbsi bahan mineral tanah Kalimantan pada bilangan gelombang 1273.02, 1361.74, 1795.73, 1788.01 cm-1. Kaolin pada bilangan gelombang 532.35, 1610.56, 1612.49 cm-1. Ball clay pada bilangan gelombang 1155.36, 3234.62 cm-1. Bentonite pada bilangan gelombang 792.74, 918.12, 3454.51, 3622.32, 3373.5 cm-1. Feldspar RRT pada bilangan gelombang 1006.84, 1018.41 cm-1. Talk pada bilangan gelombang 1674.21, 2837.29, 1678.07 cm-1. Kuarsa Belitung pada bilangan gelombang 696.3, 1109.07, 3221.12 cm-1.
Kata Kunci: keramik (stoneware), sifat fisis, gugus fungsi, FTIR.
1. PENDAHULUAN 2.
Keramik (stoneware) adalah produk yang sering dijumpai pada kehidupan sehari-hari seperti alat rumah tangga, benda seni, alat perlengkapan bangunan, dan sebagainya. Suatu massa raga keramik apabila dibuat dengan perbandingan antara bahan-bahan yang digunakan tepat, akan menjadikan kualitas keramik tersebut menjadi jauh lebih baik. Bahan baku utama pada keramik biasanya adalah tanah liat atau batuan, terutama yang paling sering digunakan yaitu tanah liat atau lempung[1]. Pada tahap pengerjaan dengan teknik putar akan dipilih bahan baku yang sangat plastis dalam keadaan sifat fisik mentah. Pada proses pencampuran bahan biasanya terkandung butiran-butiran kasar secukupnya yang memungkinkan dapat dibuatnya produk dalam jumlah yang besar, susut pada proses pembakaran, dengan susut bakar yang tidak lebih dari 5-8% dan peresapan air yang tidak lebih dari 7%, serta tidak ada kecenderungan
138
melengkung, retak atau pecah dalam pembakaran, tidak mengandung bahan organik atau alkali dalam jumlah besar yang akan menimbulkan busa. Kualitas produksi keramik yang baik dipengaruhi oleh bahan baku dari campuran pembuatan keramik (stoneware) dan proses produksi yang tepat. Produk dengan kuatilats yang baik akan memiliki manfaat bagi kebutuhan masyarakat luas[3].
Tingkat kematangan suatu massa raga keramik sangat ditentukan oleh kondisi perlakuan pembakaran yang diberikan. Dalam hal ini adalah tingginya suhu atau temperatur saat pembakaran dilakukan. Pada saat pembakaran, dalam bahan terjadi reaksi pembentukan ikatan kimia sehingga diperoleh keramik yang kuat dan padat. Pada transformasi dari keadaan awal sampai padat, umumnya dicapai pada temperatur di atas . Pada keadaan awal, masing-masing butiran penyusun raga saling bersinggungan. Selama proses pemadatan (sintering), terjadi perpindahan materi dari permukaan butiran ke daerah kontak antar butiran sehingga bentuk pori berubah, sedangkan ukuran masih tetap. Selanjutnya dengan kenaikan temperatur bentuk pori semakin mendekati bentuk bola dengan ukuran semakin kecil[2].
Pembakaran merupakan salah satu tahap dalam proses produksi keramik (stoneware). Pembakaran dilakukan setelah tahap pengeringan dan penghalusan pada pembuatan prototipe atau contoh produk keramik. Pembakaran bertujuan untuk membuat produk keramik lebih halus, lebih kuat, tahan terhadap suhu bakar , dan memiliki warna sesuai dengan warna glasir yang diinginkan oleh kunsumen.
Formula atau komposisi BL-1 atau Body Laboratorium nomor 1 merupakan salah satu kajian massa keramik yang dihasilkan oleh BTIKK-BPP Teknologi (Balai Teknologi Industri Kreatif Keramik – Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi) yang bertempat pada Jalan By Pass Ngurah Rai, Tanah Kilap, Suwung Kauh, Denpasar, Bali.
Fourier Transform InfraRed (FTIR) merupakan teknik pengukuran untuk mengumpulkan spektrum inframerah. FTIR digunakan untuk mengetahui ikatan kimia yang dapat ditentukan dari spektra vibrasi yang dihasilkan oleh suatu senyawa pada panjang gelombang tertentu dengan cara analisa kualitatif.
Karakterisasi menggunakan FTIR dapat dilakukan dengan menganalisa spektra yang dihasilkan sesuai dengan puncak-puncak yang dibentuk oleh suatu gugus fungsi, karena senyawa tersebut dapat menyerap radiasi elektromagnetik pada daerah inframerah dengan panjang gelombang antara 0.78–1000 μm.
2. METODE PENELITIAN
Adapun bahan-bahan yang digunakan untuk penelitian ini antara lain: Tanah Kalimantan (tanah yang berasal dari Pulau Kalimantan), Kaolin, Ball Clay, Bentonit, Feldspar, Talk (Magnesium Silikat), Kuarsa Belitung.
Proses pertama pembuatan keramik (stoneware) kode BL-1 yaitu pencampuran dan pengadukan bahan-bahan mentah sesuai dengan komposisi yang telah disusun sesuai persentase beratnya (500 gram) dengan air sebagai bahan penolong. Bahan penolong (air) istilah yang biasa didalam teknologi keramik, maka air merupakan bahan penolong dalam campuran bahan. Adapun dengan persentasi massa untuk masing-masing bahan antara lain: Tanah Kalimantan sebanyak 40%, Kaolin sebanyak 13.5%, Ball Clay sebanyak 10%, Bentonit sebanyak 1%, Feldspar sebanyak 13.5%, Talk (Magnesium Silikat) sebanyak 2%, Kuarsa Belitung sebanyak 20%. Selanjutnya massa raga diinkubasi selama satu minggu. Kemudian dilakukan proses pencetakan bata-bata uji keramik sebanyak 10 batang dan diukur panjangnya. Setelah dicetak, bata-bata uji dikeringkan selama satu hari. Berikutnya bata-bata uji diukur panjang dan massanya hingga konstan dan tidak ada perubahan lagi. Setelah panjang dan massa bata-bata uji konstan, maka akan dilakukan proses pembakaran. Dibakar 4 bata uji yaitu uji yaitu bata uji 2,3,4,5 dibakar pada suhu
dan 5 bata uji yaitu bata uji 6,7,8,9,10 dibakar pada suhu , namun 1 bata uji tidak dibakar yaitu bata uji 1. Setelah pembakaran bata-bata diukur lagi panjang dan massanya. Bata-bata uji direndam selama sehari semalam. Kemudian bata-bata uji jenuh air ditimbang di dalam air (tenggelam dan melayang). Selanjutnya dihitung parameter-parameter sifat fisis massa raga keramik seperti susut bakar,
139
susut jumlah dan peresapan air dengan persamaan yang digunakan secara berturut-turut seperti pada persamaan (2.1), (2.2), dan (2.3).
Dimana a adalah panjang keramik dalam keadaan basah setelah dicetak menjadi bata-bata uji, b adalah panjang bata-bata uji keramik kering konstan sebelum dibakar, c adalah panjang bata-bata uji keramik yang sudah dibakar, k adalah massa bata-bata uji keramik yang sudah dibakar, dan w adalah berat bata-bata uji keramik di dalam air dalam keadaan tenggelam[4]. Setelah dilakukan perhitungan parameter-parameter sifat fisis, diambil sedikit bagian dari bata uji yang dikeringkan dengan suhu ruang, dipanaskan dengan suhu dan untuk digerus dengan mortar lalu dikarakterisasi dengan Fourier Transform Infra Red (FTIR).
Berikut merupakan skema penelitian dari pembuatan keramik (stoneware) kode BL-1 sampai analisis sifat-sifat fisis dan analisis FTIR seperti yang diperlihatkan Gambar 1.
Gambar 1 Skema penelitian keramik (stoneware) kode BL-1.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses pencetakan bata-bata uji keramik sebanyak 10 batang dan diukur panjangnya
Bata-bata uji dikeringkan selama satu hari bata-bata uji diukur panjang dan
massanya hingga konstan
Bata-bata uji dibakar dengan suhu dan
Karakterisasi dengan Fourier Transform Infra Red Perhitungan parameter-parameter sifat fisis
massa raga keramik Pencampuran dan pengadukan
bahan-bahan mentah
140
Hasil penelitian yang didapatkan terbagi menjadi parameter-parameter tidak terkuantitaskan yang meliputi warna massa raga dan keplastisan serta parameter terkuantitaskan yang meliputi susut-susut dan peresapan air. Perbedaan sifat-sifat fisis massa raga keramik (stoneware) dalam keadaan mentah atau prabakar dengan pembakaan pada suhu 9000C dan suhu bakar 12500C seperti yang ditujukan pada table 1.
Tabel 1 Perbedaan difat-sifat fisis massa raga BL-1 pada keadaan mentah , suhu bakar 9000C dan 12500C.
Sifat-Sifat Fisis
Keramik (stoneware) Keadaan Mentah Suhu Bakar 9000C Suhu Bakar 12500C Warna Coklat muda (basah)
dan Krem (kering) Coklat bata Coklat abu-abu Permukaan Kasar dan plastis,
kurang rata, berpori
Kasar, kurang rata,
berpori Halus, rata, berpori
Suara Tidak nyaring Tidak nyaring Nyaring
Susut bakar - 0.543494314% 7.367393296%
Susut jumlah - 7.06839045% 13.54615343%
Peresapan air (PA) - 17.62845498% 5.21657116%
Hasil tersebut menyatakan bahwa proses sintesis keramik dengan suhu bakar 12500C mempunyai kualitas lebih baik dibandingkan dengan keramik dengan suhu bakar 9000C.
Berikut merupakan hasil FTIR dari bahan keramik yang dikeringkan dengan suhu ruang, bahan keramik yang dibakar dengan suhu 9000C, dan bahan keramik yang dibakar dengan suhu 12500C seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.
141
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
pembakaran suhu 12500 C
pembakaran suhu 9000 C
dikeringkan suhu ruang
3221.12
1788.011678.071610.56 3373.503234.62
2837.29
1788.01
1610.56
1018.41
696.30
532.35532.35 696.30 792.74 918.12 1109.07 1155.36
1006.84 1273.02 1361.74 1517.98 1612.49 1795.73 3454.51
% T
Bilangan Gelombang (cm-1)
3622.32
Gambar 2 Spektrum IR pada massa raga keramik (stoneware) kode BL-1 menggunakan FTIR.
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa muncul beberapa bilangan gelombang tertentu. Berikut merupakan gugus fungsi dan bahan mineral yang terkandung berdasarkan pada bilangan gelombang yang dimiliki oleh bahan keramik kode BL-1, seperti yang ditunjukkan pada tabel 2.
Tabel 2 Gugus fungsi dan bahan mineral pada bilangan gelombang bahan keramik kode BL-1.
No. Bilangan Gelombang (cm-1)
Gugus Fungsi Bahan Mineral Suhu Ruang 9000C 12500C
1 532,35 532,35 - Alkil Tert-Butil-C(CH3)3 Kaolin
2 696,3 696,3 -
Aromatik, Substitusi aromatik (C-H bending keluar bidang)
Mono
Kuarsa Belitung
3 792,74 - - Aromatik Para Bentonit
4 918,12 - - Alkenil
(C-H Bending keluar bidang) Bentonit 5 1006,84 1018,41 - Alkohol, Eter, Ester, Asam
Karboksilat, Anhidrida C-O Feldspar
6 1109,07 - - Alkohol, Eter, Ester, Asam Kuarsa Belitung
142
Karboksilat, Anhidrida C-O
7 1155,36 - - Alkohol, Eter, Ester, Asam
Karboksilat, Anhidrida C-O Ball Clay
8 1273,02 - - Alkohol, Eter, Ester, Asam
Karboksilat, Anhidrida C-O
Tanah Kalimantan
9 1361,74 - -
Alkohol, Eter, Ester, Asam Karboksilat, Anhidrida Nitro
(N=O)
Tanah Kalimantan 10 1612,49 1610,56 1610,56 Aldehida, Keton, Ester, Asam
Karboksilat C=O (stretching) Kaolin 11 1674,21 - 1678,07 Aldehida, Keton, Ester, Asam
Karboksilat C=O (stretching) Talk 12 1795,73 1788,01 1788,01 Aldehida, Keton, Ester, Asam
Karboksilat C=O (stretching)
Tanah Kalimantan
13 - 2837,29
Alkohol, Fenol, Asam Karboksilat OH (asam karboksilat, ikatan hidrogen)
Talk
14 3454,51 3234,62 3221,12 Amida N-H Ball Clay
15 - 3373,5 -
Alkohol, Fenol, Asam Karboksilat OH (alkohol, fenol,
ikatan hidrogen)
Bentonit
16 3622,32 - - Alkohol, Fenol, Asam
Karboksilat OH (alkohol, fenol) Bentonit
Berdasarkan analisis FTIR yang telah dilakukan didapatkan hasil dimana proses pembakaran sangat mempengaruhi gugus fungsi dari bahan keramik (stoneware). Terlihat adanya reaksi oksidasi yang terjadi pada bahan keramik. Dimana pada bilangan gelombang 3622,32 cm-1 adanya gugus OH pada bahan keramik sebelum dibakar dan pada saat dibakar tidak terlihat kembali.
4. SIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan yang diperoleh dari hasil dan pembahasan pada penelitian ini diantaranya: 1. Keramik dengan suhu bakar 12500C berkualitas lebih baik dibandingkan dengan keramik dengan suhu bakar 9000C. Dilihat dari sifat-sifat fisis keramik pada suhu bakar 12500C diantaranya memiliki persentase susut bakar yang lebih tinggi dan susut jumlah yang lebih tinggi dibandingkan keramik dengan suhu bakar 9000C. Serta dari sifat fisis keramik yaitu peresapan air, keramik suhu bakar 12500C memiliki persentase lebih kecil dibandingkan dengan keramik dengan suhu bakar 9000C. 2. Berdasarkan analisis FTIR yang telah dilakukan didapatkan hasil dimana proses pembakaran sangat mempengaruhi gugus fungsi dari bahan keramik (stoneware). Terlihat adanya reaksi oksidasi yang terjadi pada bahan keramik. Dimana pada bilangan gelombang 3622,32 cm-1 adanya gugus OH pada bahan keramik sebelum dibakar dan pada saat dibakar tidak terlihat kembali.
143
Adapun saran yang dapat disampaikan penulis yaitu disarankan menggunakan variasi suhu yang lebih tinggi atau penekanan waktu saat proses pembakaran keramik (stoneware) agar mendapatkan data gugus fungsi yang lebih detail atau terperinci.
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Effendi, M. Dachyar,
"Majalah Politeknik Negeri Bali
," Analisa Ekonomi Industri Pengolahan Bahan Baku Keramik di Bali,Nomor 18, halaman 20-24
, 2000.[2] Nelson, Glen C, Ceramics A Potter’s Handbook, 5th. Ed, John Wiley and Sons, New York.
[3] Normal, I Nyoman, Pengaruh Komposisi Pigmen R338 terhadap Karakteristik Fisik dan Variabel Keuangan yang Menjadi Dasar Pengambilan Keputusan Bisnis Glasir RM pada UPT PSTKP Bali-BPPT, Denpasar Bali, 2004.
[4] Sundari, Komang Nelly, Penelitian Massa Bodi Keramik Stoneware Kode BL1, BL2, BL3 dan BL1X dengan Perlakuan Pembakaran 12500C, UPT PSTKP Denpasar Bali, 2010.
