BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Keramik adalah material

BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar 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 alatalat dapur, komponen elektronik, komponen transportasi, bahan bangunan, dan lainlain. 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. NaBentonit 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).
Universitas Sumatera Utara
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 SiO 2 ditambahkan untuk
menahan pertumbuhan butiran yang tidak normal tersebut. Penambahan SiO 2 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 100 oC, dikompaksi
dengan tekanan 100 MPa, dan disinter pada suhu 1200, 1250, dan 1300⁰C dengan
laju pemanasan yaitu 7 oC/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.
Universitas Sumatera Utara
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 ?
1.3 Batasan 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.
1.4 Tujuan 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.
Universitas Sumatera Utara
4
1.5 Manfaat 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.
1.6 Sistematika 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 langkahlangkah 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
Universitas Sumatera Utara