Preparasi Keramik Tanah Liat Lokal Untuk Bahan Isolator Porselin Listrik Ifkar Usrah dan Nundang Busaeri Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Siliwangi Abstrak Dalam penelitian ini telah dilakukan preparasi keramik tanah liat untuk bahan isolator porselin listrik. Bahan baku porselin adalah kaolin, kuarsa dan zeolit lokal. Bobot bahan baku divariasi untuk memperoleh karateristik isolator porselin. Hasil XRF menunjukkan bahwa Komposisi kimia bahan baku dikarakterisasi dengan XRF dengan komposisi utama adalah SiO2. Kata kunci: kaolin, kuarsa, zeolit, sintering, XRF, SiO2 1. Pendahuluan Industri daya listrik cenderung mengembangkan tegangan ekstra tinggi, kapasitas besar dan transmisi jarak jauh. Dalam sistem transmisi dan distribusi daya listrik tegangan tinggi, konduktor yang berada di udara umumnya dipasang menggunakan bahan pendukung tower atau tiang. Tower atau tiang keduanya ditanahkan, sehingga harus ada isolator antara tower atau bodi tiang dan konduktor pembawa arus untuk mencegah aliran arus dari konduktor ke tanah melalui tower atau bodi tiang yang ditanahkan. Diantara beberapa jenis isolator yang digunakan untuk saluran transmisi dan distribusi daya listrik tegangan tinggi, isolator porselin telah menjadi salah satu isolator pilihan yang menjanjikan di masa depan. Alasan untuk ini dihubungkan terhadap ketersediaan bahan baku dan sifat karakteristiknya. Pertama, isolator porselin dapat disiapkan dari tanah liat, feldspar, dan kuarsa. Tanah liat memberikan kekenyalan pada campuran keramik, kuarsa (silika) mempertahankan bentuk bodi selama pembakaran, fieldspar berfungsi sebagai fluks yang ditambahkan untuk mengurangi temperatur pembakaran sehingga mengurangi biaya penggunaan energi pembakaran. Kedua, isolator porselin memiliki beberapa sifat karakteristik seperti kekuatan mekanik, kekuatan dielektrik daya tinggi, dan ketahanan korosi. Kepemilikan sifat-sifat tersebut telah diselidiki dalam proselin triaxial (Kitouni, 2014) dan proselin bauksit (Meng dkk, 2016), proselin dengan pengurangan kadar silika (Riahi Noori dkk, 2007), dan porcelain dengan tambahan zeolit alam (Sukran Demirkiran dkk, 2010). Dari hasil penelitiannya, para peneliti memberikan alasan penggunaan porselin meskipun munculnya bahan baru seperti plastik dan komposit. Porselin membentuk basis isolator keramik yang biasa digunakan untuk isolasi tegangan rendah dan tinggi. Selanjutnya itu diketahui bahwa bahan baku tanah liat, fieldstar dan kuarsa cukup melimpah tersedia di Indonesia untuk pembuatan isolator porselin listrik. Namun terlepas dari itu, sebagian besar isolator yang digunakan masih diimpor dari negara maju. Untuk memenuhi kebutuhan isolator porselin listrik, mengurangi ketergantungan impor dan mengurangi biaya pembelian impor, maka itu perlu mengeksplorasi bahan lokal untuk bahan isolator porselin. Tujuan penelitian ini adalah mengeksplorasi bahan lokal (tanah liat, fieldstar dan kuarsa) sebagai bahan baku untuk isolator porselin dalam usaha mengurangi ketergantungan ekspor isolator porselin. 2. Prosedur Eksperimen 2.1 Bahan Baku Bahan baku yang digunakan untuk mempersiapkan porselin listrik adalah kaolin atau tanah liat, fieldstar, dan kuarsa. Mineral baku yang digunakan dalam penelitian ini diambil dari tempat yang berbeda. Tanah liat, fieldstar, dan kuarsa berturut-turut diambil dari Kec. Cipatujah, Kec. Karangnunggal dan Kec. Pancatengah. 2.2 Pencampuran dan Pencetakan Sampel Setelah dibersihkan dari kotoran yang melekat, bahan baku dikeringkan dengan panas matahari. Bahan baku kering selanjutnya ditumbuk/digiling untuk menghasilkan serbuk dengan ukuran di bawah 100 m. Sampel disiapkan menurut formulasi bodi porselin pada Tabel 1. Tabel 1. Formulasi bodi porselin No Tanah liat (%) Fieldstar (%) Kuarsa (%) 1 100 0 0 2 70 20 10 3 50 30 20 4 30 40 30 Komponen dari formula Tabel 1 dicampurkan dan kemudian campuran dicetak menggunakan hydraulic press dengan ukuran diameter 10 mm dan tebal 20 mm. Sampel tercetak dikeringkan dalam oven pada temperatur 120oC selama 24 jam. 2.3 Karakterisasi Keramik Porselin Setelah sampel disiapkan pada bagian 3.1 dan 3.2, selanjutnya untuk setiap sampel, komposisi kimia bahan baku dikarakterisasi dengan XRF, struktur fase dikarakterisasi dengan XRD, morfologi permukaan dengan SEM, dan gugus fungsional dengan FTIR. 2.4 Pengukuran Resistivitas Listrik Pengukuran resistivitas listrik dilakukan dengan metode dua probe. Dalam rangka membuat saluran konduksi untuk pengukuran resistivitas listrik pada sampel, sampel ditempeli pasta perak pada permukaan atas dan bawahnya. Kawat perak berbentuk spiral dipasang pada kedua permukaan sampel dan dilewatkan melalui pipa kuarsa keluar dari tanur. Sampel digantung dipusat tanur listrik. Power supply DC dan electrometer digunakan untuk pengukuran resistivitas listrik. Tegangan antara 25 dan 200 V pada interval 25 V diberikan ke sampel dari sumber pada 50, 200, 400 dan 600oC dan tegangan dan arus diukur dengan electrometer. 3. Hasil Penelitian Tabel 1 Komponen Logam Oksida dari Material natural Kuarsa, Kaolin, Zeolit dan Bentonit Komponen Kuarsa Kaolin Zeolit Bentonit SiO2 85.1 42.2 59.3 38.2 TiO2 - 1.1 0.699 - ZrO2 0.634 0.464 5.02 1.35 MgO 0.125 - 0.158 1.2 Al2O3 0.314 24.8 5.02 3.89 Na2O 0.264 30.1 - - Fe2O3 13.4 1.11 8.47 54.0 K2O - - 12.3 0.10 CaO - - 7.81 0.98 Material kuarsa adalah batu jasper diambil dari Kampung Pasir Gintung, Kec. Pancatengah, Kab. Tasikmalaya. Kaolin diambil dari Desa Kadipaten, Kec. Kadipaten, Kab. Tasikmalaya. Zeolit dan bentonit diambil dari Kec. Karangnunggal, Kab. Tasikmalaya. 4. Kesimpulan Hasil dari penelitian ini adalah telah diidentifikasi komposisi kimia dari material kuarsa atau batu jasper diambil dari Kampung Pasir Gintung, Kec. Pancatengah, Kab. Tasikmalaya, kaolin dari Desa Kadipaten, Kec. Kadipaten, Kab. Tasikmalaya, zeolit dan bentonit dari Kec. Karangnunggal, Kab. Tasikmalaya. Hasil ini akan digunakan untuk mempersiapkan campuran porselin. DAFTAR PUSTAKA Aripin, S.Tani, S. Mitsudo,T. Saito dan T. Idehara, 2010. Fabrication Of Unglazed Ceramic Tile Using Dense Structured Sago Waste And Clay Composite, Jurnal Sains Materi Indonesia, Vol. 11, pp. 79 – 82. Aripin, H., S. Mitsudo, B. Rahmat, S. Tani, K. Sako, Y. Fujii, K. Kikuchi, T. Saito, T. Idehara, S. Sabchevski, 2014. Formation of Porous Clay Ceramic Using Sago Waste Ash as a Prospective Additive Material with Controllable Milling, Science of Sintering, Vol. 46, pp. 55-64. Halim, S.F., L. S. Nasrat, A. Awad, N. Darwish, 2014. Effect of Aging on the Mechanical and Electrical Properties of Ethylene Propylene Diene/Silicone Blends Used as Outdoor High Voltage Insulators, J. Int. Environmental Application and Science, Vol. 9, pp. 427 – 434. Han, J., dan R. Garrett, 2008. Overview of polymer nanocomposites as dielectrics and electrical insulation materials for large high voltage rotating machines, NSTI-Nanotech, Vol. 2, pp. 727–732. Hutching, L.M., Y. Xu, E. Sachez, M.Z Ibanez, M.F Quereda, 2006. Porcelain tile microstructure, implication for polishability, Journal of the Europen Ceramic Society, Vol. 26, p. 1035 – 1042. Islam, R.A., Y.C Chan, M.F Islam, 2004. Structure property relationship in high tension ceramic insulator fired at high temperature, Material Science and Engineering, Vol. B106, p. 132 – 140. Kitouni, S., Dielectric Properties of Triaxial Porcelain Prepared Using Raw Native Materials Without Any Additions, 2014. Balkan Journal of Electrical and Computer Engineering, Vol. 2, pp. 128 – 131. Kobayashi, S., Y. Matsuzaki, H. Masuya, Y. Arashitani, and R. Kimata, 2000. Development of Composite Insulators for Overhead Lines, Furukawa Review, No. 19, pp. 129 – 135. Meng, Y., G.H. Gong, Z.P. Wu, S.R. Liu, 2012. Fabrication and microstructure investigation of ultra-high-strength porcelain insulator, Journal of the European Ceramic Society, Vol. 32, pp. 3043 – 3049. Plesa, I., P. V. Notingher, S. Schlögl, C. Sumereder dan M. Muhr, 2016. Properties of Polymer Composites Used in High-Voltage Applications, Polymers, Vol. 8, pp. 173 – 178. Riahi Noori, N., R. Sarraf Mamoory dan S. Mehraeen, 2007. Effect of Materials Design on Properties of Porcelain Insulators, American Ceramic Society Bulletin, Vol. 86, pp. 9201 – 9203. Sukran Demirkiran, Recep Artir, Esref Avci, Electrical resitivity of porcelain bodies with natural zeolite addition, Ceramic International, Vol. 36, pp. 917 – 921. Tanaka, T., G.C. Montanari, R. Mulhaupt, 2004. Polymer nanocomposites as dielectrics and electrical insulation-Perspectives for processing technologies, material characterization and future applications., IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., Vol. 11, pp.763–784. Wang, Q., G. Chen, A. S. Alghamdi, 2010. Influence of Nanofillers on Electrical Characteristics of Epoxy Resins Insulation, International Conference on Solid Dielectrics, Potsdam, Germany, July 4-9, 2010. Yan, W., J. Zhao, B. Toan Phung, F. Faupel, K. Ostrikov, 2014. High-Voltage Insulation Organic-Inorganic Nanocomposites by Plasma Polymerization, Materials, Vol. 7, pp. 563 – 575.