1 PEMBAKARAN KERAMIK
Oleh: M. Fajar Prasudi
Widyaiswara PPPPTK Seni dan Budaya Yogyakarta Abstrak
Pembakaran keramik termsuk tahapan yang kritis dalam proses pembuatan keramik sehingga perlu mendapatkan perhatian secara khusus agar hasil pembentukan yang dilakukan dapat disebut sebagai keramik. Hal ini penting karena hasil pembentukan akan mudah rusak karena belum mengalami pembakaran yang menjadikannya bentuk permanen yang kuat, sehingga bentukan tanah liat tersebut (clay) dapat disebut sebagai keramik.
Diperlukan proses pembakaran yang tepat agar tanah liat mempunyai kekerasan tertentu atau setidaknya telah melampaui masa kritis dalam proses pembakaran (diatas 600 0C). Tahapan dalam proses pembakaran harus diperhatikan agar tidak terjadi kegagalan dalam proses pembuatan keramik secara keseluruhan.
Pembakaran yang baik akan memperhitungkan kekeringan benda, penyusunan, tahapan proses pembakaran, proses pendinginan dan pembongkaran. Setiap tahapan tersebut perlu mendapatkan kontrol yang baik agar pelaksanaannya dapat sesuai dengan standar prosedur pembakaran yang aman, efektif, dan efisien.
Kata kunci: pembakaran, keramik, tahapan A. Pendahuluan
Penemuan api merupakan lompatan besar pada sejarah peradaban manusia. Api sangat berguna untuk menghangatkan badan, melunakkan makanan, menjadikan makanan aman untuk dimakan, menjauhkan pemangsa, dan mengubah bahan-bahan ketika dikenai api. Sebelum ditemukannya api, manusia meramu (mengumpulkan bahan-bahan makanan) kemudian dimakan dalam keadaan mentah. Dengan ditemukannya api, manuasia mulai memasak bahan makanannya. Selain akanan mereka juga telah mulai bereksperimen dengan bahan lain seperti tanah liat. Entah secara kebetulan ataupun sengaja, manusia telah belajar bahwa tanah liat yang terkena api akan menjadi mengeras.
Lambat laun manusia mulai menciptakan peralatan-peralatan sehari-hari dari tanah yang dibakar. Mereka memasukkan tanah liat ke dalam api; kemudian membuat bentuk dari tanah liat dan dimasukkan ke dalam api, sehingga lambat laun terciptalah wadah dari tanah. Dari pembakaran inilah yang menjadi awal suatu tahapan penting yang disebut ‘perubahan keramik’ (ceramics change) melalui suatu reaksi pembakaran.
2 B. Perkembangan Tungku Pembakaran
Dari waktu ke waktu tungku pembakaran keramik mengalami perkembangan yang semakin bervariasi, baik jenis, bentuk, bahan bakar, dan tentu cara penggunaannya.
1. Tungku primitif
Pembuatan barang-barang yang dilakukan manusia terus mengalami perkembangan, ketika kondisi masyarakatnya sudah mulai tertata dan terorganisasi maka mulai diperlukan cara yang lebih baik. Pembakaran yang dilakukan di alam terbuka tetap dilakukan, sementara pengalaman membimbing mereka pada penemuan tungku pembakaran. Dalam hal pembuatan tungku keramik, pada mulanya mereka membuat lubang yang tidak terlalu dalam, kemudian benda-benda keramik disusun dalam posisi terbalik, lapisan demi lapisan. kemudian ditutup pecahan-pecahan gerabah dari pembakaran sebelumnya untuk menjaga bakaran dari angin dingin sehingga menghindarkan dari resiko pecah. Terakhir semak belukar diatas dan api unggun mulai dinyalakan. Pembakaran ini biasa disebut pit firing.
Prinsip bahwa udara panas akan naik telah dipahami, dan inilah prinsip utama pengembangan tungku saat itu. Penemuan tungku updraft (api naik) dapat disimpulkan dari beberapa ilustrasi kuno, terutama jaman Mesir Kuno. Pembakaran sederhana dengan tungku ini dimulai dengan jenis tungku bank kiln.
2. Tungku modern
Berkembangnya kebutuhan dan perkembangan teknologi tungku pembakaran berimbas juga pada kebutuhan teknologi dan cara pembakaran yang lebih cepat, efektif dan efisien. Pabrik-pabrik tableware dan produk keramik lainnya memanfaatkan tungku pembakaran kontinyu untuk memproduksi secara massal dan besar-besaran produk keramiknya. Untuk industri besar tungku gas dan sebagian listrik menjadi pilihan.
3 Gambar tungku terowongan bahan bakar gas
(sumber: www.hed.com dan
http://santafecreativetourism.org/2012/02/kiln-opening-and-functional-ceramic-exibit-febuary-24th-25-2012/)
Alternatif untuk Industri skala kecil adalah penggunaan tungku gas dengan volume yang tidak terlalu besar dapat menjadi pilihan. Sedangkan dunia pendidikan memilih tungku listrik untuk eksperimen dan tungku gas untuk membakar hasil-hasil pembelajarannya. Sedangkan tungku kayu masih digunakan pada sentra-sentra gerabah tradisional.
C. Pembahasan
Berkembangnya teknik pembakaran dan jenis tungku yang ada menuntut pengeramik, ataupun pihak yang mengoperasikan tungku pembakaran harus mengetahui prinsip dan tahapan pembakaran secara baik, sebab bila tidak memperhatikan dapat merugi.
1. Proses Perubahan Keramik (Ceramic Change)
Untuk menjadi suatu benda yang permanen, tanah liat/keramik harus dibakar terlebih dahulu, sebab tanah liat yang telah mengeras karena sinar matahari dapat hancur oleh air. Tanah liat mengalami pembakaran melewati suhu 600oC maka tanah liat tersebut mengalami perubahan fisik dan kimia menjadi keramik yang tidak hancur atau lapuk oleh air. Peristiwa itu disebut perubahan keramik atau ceramic change, sebab keramik tidak bisa dikembalikan lagi menjadi tanah liat. Proses pembakaran yang telah melewati suhu 600oC, bukan berarti bahwa keramik tersebut telah matang (vitrifikasi) sempurna. Suhu yang dibutuhkan untuk mematangkan tanah liat bervariasi sesuai dengan jenis tanah liatnya. Kematangan (vitrifikasi) adalah kondisi keramik yang telah mencapai kematangan secara tepat tanpa mengalami perubahan bentuk, hal ini ditentukan oleh peleburan bahan-bahan feldspatik dan kwarsa bebas dalam badan keramik, yang berfungsi sebagai pelekat partikel-partikel tanah liat, sehingga setelah proses pendinginan partikel-partikel tanah tersebut seolah-olah direkatkan satu sama lain membentuk badan keramik yang keras. Suhu matang tanah liat memiliki jarak antara (range) yang cukup besar, biasanya antara 50oC-200o C. Misalnya tanah liat earthenware dari lokasi tertentu memiliki suhu matang antara 950oC-1050oC, artinya jika dibakardibawah suhu 950oC tanah liat tersebut belum mengalami perubahan keramik secara sempurna. Sebaliknya jika dibakar melebihi suhu 1050oC, tanah liat akan mengalami perubahan bentuk atau
4 bahkan meleleh, karena pemanasan yang berlebihan dan partikel-partikel tanah ikut melebur menjadi mineral yang meleleh.
2. Tahapan Pembakaran
Bila tanah liat dipanaskan mulai dari suhu awal sampai suhu akhir pembakaran maka akan terjadi perubahan fisika, kimia maupun mineral secara serempak atau sendiri-sendiri. Secara keseluruhan, proses pembakaran dapat dibagi menjadi 3 (tiga) tingkatan yaitu tahap pengeringan, pemanasan pendahuluan, dan pembakaran.
a. Tahap Pengeringan
Bila pengeringan sebelumnya kurang efektif, apalagi jika pembentukannya dengan cara basah maka kandungan airnya tinggi. Pada massa bodi dengan butiran halus akan menyerap lebih banyak air. Demikian juga berbagai jenis tanah liat akan menyerap air yang berbeda, dan melepaskannya pada suhu yang berbeda pula. Selain faktor tersebut di atas, kelembaban udara juga akan mempengaruhi kadar air keramik mentah (massa badan benda). Bila dibiarkan dalam ruangan yang lembab keramik mentah akan menyerap uap air dari udara sampai kurang dari 5%. Untuk menentukan berapa suhu berakhirnya tahap pengeringan ini, sangatlah sulit. Namun umumnya suhu 50°C dianggap sebagai suhu akhir tahap pelepasan air mekanis, atau tahap terjadinya penyusutan. Agar pengeluaran air dapat berlanjut dan tidak membahayakan benda keramik mentah karena susut, maka kenaikan suhu harus dijaga, tidak boleh terlalu cepat.
b. Tahap Penyusunan
Penyusunan benda keramik dalam tungku bakar dibedakan menjadi 2, yaitu penyusunan untuk pembakaran biskuit, dan penyusunan pembakaran glasir. Pada penyusunan pembakaran biskuit benda dapat disusun dengan saling bersentuhan/berhimpit, tetapi tetap menyisakan ruang untuk sirkulasi panas, sehingga tidak disusun terlalu padat karena akan menghambat aliran panas dan membuat pembakaran jadi lebih lama. Sedangkan pada penyusunan pembakaran glasir benda yang disusun tidak boleh saling bersentuhan, sisakan jarak sekitar 2-3 mm untuk jarak antar benda agar ketika glasir meleleh benda tidak lengket satu sama lain. Dalam penyusunan benda harus memperhatikan konstruksi penyusunan antar plat agar kuat, stabil, dan aman dari bahan yang kemungkinan meleleh dan merusak dinding/ bagian tungku ataupun plat dan
5 penyangganya. Gunakan cone dan thermocouple untuk mengetahui pencapaian suhu yang diinginkan agar lebih akurat.
c. Pemanasan Pendahuluan
Pada tahap ini terjadi pembakaran kimia, yaitu proses pelepasan air kristal,
penguraian menjadi oksida-oksida dan oksidasi. Tahap ini secara normal dianggap mulai dari 300°C sampai 800°C, pada daerah temperatur reaksi kimia yang umum terjadi pada periode ini adalah: 1. Dekomposisi (penguraian) dari garam-garam sulfat atau karborat
menjadi oksida-oksida basa, serta penguraian komponen tanah liat menjadi oksida-oksidanya. Disini oksida basa dan asam mulai bereaksi. Bila jumlah basa cukup, maka akan menurunkan titik lebur senyawa silika dan mulai terbentuk gelas.
2. Oksida terjadi pada periode ini, komponen yang paling mudah teroksidasi adalah karbon, sulfur dan besi.
c. Pembakaran
Tahap pembakaran penuh, merupakan reaksi-reaksi fisika dan kimia yang telah dimulai sebelumnya dan akan berlangsung terus dengan kecepatan yang lebih tinggi. Pada tahap ini terjadi rekasi-reaksi rekombinasi, peleburan sebagian dan dekristalisasi. Bila suhu dinaikkan lagi atau waktunya lebih lama, hasil peleburan akan menembus ke pori-pori yang lebih dalam dan menghasilkan bahan padat.
d. Pendinginan
Tahapan pendinginan merupakan tahap untuk mengkondisikan ruangan tungku bakar agar menjadi dingin, sampai mendekati suhu ruangan agar benda dan tungku tidak mengalami pendinginan secara mendadak. Pendinginan yang baik akan mengoptimalkan bukaan primer dan sekunder secara bertahap pada tungku (gas) agar sirkulasi udara dingin dapat masuk dan mendinginkan ruangan. Untuk tungku listrik juga dapat menggunakan bukaan yang sudah disediakan dengan tahapan pembukaan sedikit demi sedikit.
6 e. Pembongkaran
Tahapan yang paling ditunggu adalah tahap pembongkaran, setelah ruangan tungku menjadi dingin maka pintu tungku dapat dibuka secara bertahap untuk mengkondisikan suhu dalam tungku dan ruangan. Pembongkaran dimulai dari benda yang ada di bagian atas pada setiap sap yang ada di atas plat, kemudian sap yang berada di bawahnya diturunkan secara bertahap dengan hati-hati. Gunakanlah sarung tangan untuk menurunkan benda ke atar rak dorong yang sudah disediakan agar terlindung dari panas, gesekan, dan hal-hal yang mungkin dapat melukai tangan.
Tahap Pembakaran Biskuit
Perubahan yang terjadi dalam pembakaran barang-barang keramik akan tergantung dari komposisi campuran bahan yang dipakai untuk bodi, suhu pemanasan dan kondisi pembakaran/suasana pembakaran (oksidasi, reduksi dan netral). Secara keseluruhan pembakaran biskuit dapat di bagi menjadi empat tahap yaitu:
a. Tahap Penguapan (water smoking), adalah tahapan pelepasan air mekanis, untuk menetapkan suhu berapa berakhirnya tahap pengeringan sangatlah sulit, tetapi 150 0 C dianggap sebagai suhu akhir tahap pelepasan air mekanis. b. Tahap Dehidrasi, pada tahap ini pembakaran dilakukan
secara perlahan-lahan karena apabila pada tahap ini tungku terlalu cepat dipanaskan bisa mengakibatkan barang-barang keramik meledak/pecah. Air yang terkombinasi secara kimia dilepaskan dari badan keramik pada suhu antara 200oC dan 460oC.
c. Tahap Oksidasi, tahap ini terjadi pada suhu berkisar antara 4000C-11000C. Saat tanah liat dibakar, apabila oksidasi kandungan karbon tak sempurna maka akan mengakibatkan adanya bintik-bintik hitam dan lubang-lubang kecil pada permukaan badan keramik. Hal ini akan berdampak pula pada gerakan dan panas glasir menjadi tidak merata.
d. Tahap vitrifikasi, pada tahap pematangan bodi ini suhu sekitar 9000C. Pada tahap ini terjadi peleburan dan rekristalisasi. Bila suhunya dinaikkan lagi, leburan akan menembus kepori-pori yang lebih dalam dan menghasilkan bahan padat. Pada tahap ini flux, akan bereaksi dengan tanah liat dan cenderung melunak, akhirnya bila suhunya diatas titik vitrifikasi akan
7 keluar gas sehingga muncul gelembung yang kemudian melepuh. Hal ini karena flux dalam badan mendidih.
e. Tahap soaking, proses pembakaran yang telah cukup temperaturnya perlu dipertahankan beberapa saat (soaking period), agar reaksi-reaksi yang terjadi merata pada seluruh bagian keramik. Apabila proses soaking period dianggap telah cukup, tungku dapat dimatikan dan didinginkan dalam waktu yang cukup, atau minimal 18 jam. Setelah tungku dingin, dan suhu telah mencapai dibawah 100 0 C, tungku dapat di buka sedikit, beberapa saat kemudian barang-barang dapat dibongkar/di keluarkan.
D. Kesimpulan
Proses pembakaran merupakan tahapan penting dalam pembuatan benda keramik karena melalui proses pembakaran ini bentukan benda dari tanah liat akan berubah menjadi keramik, sebutan untuk benda yang dibuat dari bahan tanah liat yang dibakar.
Proses pembakaran benda keramik harus dilakukan sesuai prosedur yang benar, yaitu tahap pengeringan, penyusunan, pemanasan pendahuluan, dan pembakaran, pendinginan, dan pembongkaran.
Dalam proses pembakaran biskuit perlu diketahui tahapan yang terjadi dengan bahan ataupun benda yang dibakar, yaitu meliputi tahap penguapan, dehidrasi,oksidasi, vitrivikasi, dan soaking.
Referensi:
Ambar Astuti, Dra., MA. 1997. Pengetahuan keramik. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.
Birk, Tony.1993. The complete potters companion. London: Conrad Octopus Limited. Chappelhow, Mary. 2002. Thrown pottery techniques revealed. Singapore: A Quarto
Book.
Christy, Geraldine & Pearch, Sara. 1992. Step by step art school ceramics. London: Hamlyn.
Clark, Kenneth. 1983. The Potter’s Manual. London: Little Brown and Company. Espi, Lorette. 1993. Step by step pottery and ceramics a creative guide. London:
New Holland.
Wahyu Gatot Budiyanto. 2008. Buku Sekolah Elektronik: Kriya Keramik. Jakarta: Depdiknas
8 Internet: www.hed.com http://santafecreativetourism.org/2012/02/kiln-opening-and-functional-ceramic-exibit-febuary-24th-25-2012/ Biodata Penulis
Nama : M. Fajar Prasudi NIP : 196302101992031003 Pangkat/Gol : Pembina/IV/a
Jabatan : Widyaiswara Madya
Unit Kerja : Studio Keramik PPPPTK Seni dan Budaya Yogyakarta
Jl. Kaliurang Km. 12,5 Klidon, Ngaglik, Sleman, Daerah Istimewa Yogyakarta
