BSS_324_1_1 - 6

Sintesis Pewarna Keramik dari Campuran Oksida Logam MgO-Fe2O3 dan Aplikasinya pada Keramik

melalui Metode Spinel dan Nonspinel

Sumari1, I Wayan D.2, dan Zeni C3.1Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Malang, Malang, Indonesia

Sumari_um@Yahoo.com2Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Malang, Malang, Indonesia

Wayanid_um@yahoo.com3Jurusan Kimia, FMIPA, Universitas Negeri Malang, Malang, Indonesia

Zeni_ch@yahoo.com

Abstrak. Malang merupakan salah satu sentra industry keramik. Untuk memberikan nilai tambah terhadap suatu produk keramik diperlukan pewarnaan. Kebanyakan pewarna keramik, khususnya di industry di kota Malang, merupakan barang jadi yang masih diimpor. Oleh karena itu perlu dicari alternative sintesis pewarna yang murah, mudah dipeoleh, dan tahan suhu tinggi sehingga dapat diaplikasikan pada keramik. Untuk meningkatkan kualitas pewarnaan, pada proses finishing pewarnaan body keramik ditambahkan glasir transparan. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sintesis pewarna keramik dari campuran oksida MgO-Fe2O3 melaluimetode spinel dan nonspinel dengan adanya variasi perbandingan oksida dan variasi glasir. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pewarna hasil sintesis melalui metode spinel dari campuran oksida MgO-Fe2O3 dengan berbagai perbandingan menghasilkan warna bervariasi dari cokelat orange hingga cokelat tua. Sedangkan pewarna hasil sintesis melalui metode nonspinel dari campuran oksida MgO-Fe2O3 dengan berbagai perbandingan menghasilkan warna bervariasi dari cokelat muda hingga cokelat tua dengan tekstur bergaris. Warna campuran oksida sebelum dikalsinasi tidak sama dengan warna setelah diaplikasikan pada keramik.Warna campuran oksida spinel memberikan warna yang sama dengan warna setelah diaplikasikan pada keramik. Semakin besar kadar glasir semakin mengkilap keramik yang dihasilkan.

Kata kunci: pewarna keramik, oksida logam, spinel, nonspinel.

Pada awalnya keramik dikenal dengan nama gerabah, tembikar, atau periuk belanga yang dibuat secara kasar, dibentuk dengan tangan, dan diberi dekorasi sederhana. Pembuatan keramik hanya ditujukan pada pembuatan wadah-wadah yang dipergunakan untuk penyimpanan biji – biji makanan dan semacamnya. Dengan kemajuan teknologi yang kian pesat, aplikasi keramik semakin meluas dimana keramik diaplikasikan sebagai table ware seperti piring, moci, mug dan sebagainya. Sebagian lagi berupa art ware (seperti vas bunga, guci, suvenir) keramik tile atau lantai. Dalam perkembangan lebih lanjut, keramik juga dimanfaatkan sebagai resistor, transformator, insulator, semikonduktor, superkonduktor, serat optik, dan keramik piezoelektrik (Rahayu, 2003). Keramik juga merambah bidang kedokteran antara lain digunakan sebagai bahan pengganti tulang gigi, urat, otot, dan sebagai bahan pengganti katub jantung (Azizah, 2005).

Malang merupakan salah satu sentra industry keramik. Pabrik-pabrik keramik di Malang sebagian besar memproduksi table ware dan art ware. Keramik memiliki kualitas yang tinggi apabila menghasilkan efek dekoratif, yaitu suatu desain bentuk atau warna yang menarik, yang tidak lepas dari bentuk body keramik dan pewarnaan keramik (Oxtoby, 2003). Efek dekoratif berdampak kualitaskeramik sehingga dapat menarik minat konsumen terhadap kebutuhan keramik. Pewarnaan merupakan bagian yang sangat penting bagi penampilan fisik keramik, karena warna terletak pada bagian yang paling luar dari keramik atau bagian yang terlihat oleh mata pada pemakaian keramik. Namun kebanyakan pewarna keramik, khususnya di industry di kota Malang, merupakan barang jadi yang masih diimpor. Oleh karena itu perlu dicari alternative sintesis pewarna yang murah, mudah diperoleh, dan tahan suhu tinggi sehingga dapat diaplikasikan pada keramik.

Pada keramik jenis tegel atau keramik untuk hiasan, bahan pewarna keramik yang digunakan oleh pabrik-pabrik keramik biasanya menggunakan bahan pewarna komersial atau pewarna impor, misalnya Peacock Blue Cp 256, Peacock Green Cp 255, dan Lilac Cp 152 (Glaze Stain List, tanpa tahun). Bahan pewarna ini harganya mahal karena impor. Pewarnaan keramik biasanya dilakukan pada suhu relatif tinggi. Bahan pewarna yang dipakai pengrajin keramik sebagian besar adalah satu

BSS_324_1_2 - 6

jenis oksida, seperti oksida CuO berwarna hijau kebiruan, oksida CoO berwarna biru, oksida Cr2O3

berwarna hijau, oksida Fe2O3 berwarna coklat, dan MnO berwarna ungu. Variasi warna keramik yang dihasilkan masih sedikit sehingga menghambat kreasi pewarnaan yang diinginkan.

Penelitian- penelitian yang telah dilakukan antara lain pewarna keramik dari oksida CoO dan Al2O3 yang menghasilkan warna biru muda sampai biru tua (Kholiq, 2007), pewarna keramik dari oksida Cr2O3 dan Al2O3 yang menghasilkan warna hijau muda sampai hijau tua (Akbar, 2005), pewarna keramik dari oksida CoO dan Cr2O3 yang menghasilkan warna biru tua kehijauan dan pewarna keramik dari oksida MnO2 dengan Al2O3 yang menghasilkan warna coklat kemerahan (Arifin dan Sugiyanti, 2006). Namun hasil pewarnaan yang diperoleh permukaan body keramik masih kasar dan timbul retak-retak pada permukaan body keramik.. Oksida MgO dan Fe2O3 merupakan oksida yang stabil terhadap panas dan belum pernah diteliti. Kualitas warna keramik dipengaruhi oleh oksida, glasir, metode, body maupun tungku pembakaran. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian ”Sintesis Pewarna Keramik dari Campuran Oksida Logam MgO-Fe2O3 dan Aplikasinya pada Keramik melalui Metode Spinel dan Nonspinel”.

METODE PENELITIANPenelitian ini merupakan penelitian yang bersifat eksperimen skala laboratorium. Penelitian

dilakukan di Laboratorium Kimia FMIPA UM dan Industri Keramik “Paolo”. Proses aplikasi dilakukan dengan menggunakan metode inglaze. Indikator kualitas pewarnaan keramik dalam penelitian ini adalah (1) warna yang halus dan homogen, (2) bahan pewarna yang stabil pada aplikasi keramik (3) warna yang tidak pecah setelah dibakar. Variabel pada penelitian ini meliputi variabel bebas yaitu perbandingan komposisi oksida dan glasir. Variabel kontrolnya adalah suhu kalsinasi. Sedangkan variabel terikatnya adalah warna dari keramik untuk tiap variasi komposisi campuran dua oksida logam dan variasi komposisi glasir.

Sintesis Pewarna Keramik melalui Metode Spinel dari Campuran Oksida MgO-Fe2O3 dengan cara dicampurkan oksida MgO oksida Fe2O3. Campuran oksida dengan perbandingan tertentu digerus lalu dikalsinasi dalam tungku pembakaran pada suhu 12000C selama 24 jam. Selanjutnya 1 gram campuran oksida hasil pembakaran dicampur dengan glasir transparan sebesar 7 dan 10 gram. Hasil campurannya kemudian diaplikasikan pada body dan dikalsinasi pada suhu 1200 ºC selama 24 jam. Sintesis Pewarna Keramik dengan Metode Nonspinel dari Campuran Oksida MgO-Fe2O3 dilakukan dengan langkah penelitian yang mirip, tetapi campuran oksida langsung di aplikasikan pada massa body tanpa kalsinasi campuran oksida terlebih dahulu. Pada sintesis jenis nonspinel hanya berlangsung satu kali kalsinasi. Sintesis pewarna dilakukan secara duplo.

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASANA. Sintesis Pewarna Keramik dari Campuran Oksida MgO-Fe2O3 melalui Metode SpinelSintesis pewarna keramik melalui metode spinel dilakukan dengan mengkalsinasi bahan pewarna dari campuran dua oksida yang akan digunakan. Proses kalsinasi merupakan proses pemanasan terhadap oksida-oksida logam yang dilakukan pada temperatur tertentu untuk membuang komposisi yang tidak diinginkan, seperti unsur karbon dan untuk menguapkan molekul air yang kemungkinan terkandung di dalam suatu oksida yang akan digunakan. Warna kedua bahan tersebut ditunjukkan pada Gambar 1.1.

Kedua oksida dicampur dengan perbandingan tertentu kemudian dikalsinasi membentuk spinel.

(a) (b) Gambar 1.1 (a) Serbuk MgO dan (b) Serbuk Fe2O3

Gambar 1.2 Serbuk Hasil Kalsinasi dari Campuran MgO dan Fe2O3

9:1 7:3 5:5 3:7 1:9

BSS_324_1_3 - 6

Warna yang diperoleh untuk tiap perbandingan komposisi oksida bervariasi, sesuai perbedaan jumlah atau komposisi oksida-oksida penyusun pewarna sintesis. Warna dari campuran oksida MgO:Fe2O3 yang telah dikalsinasi ditunjukkan pada Gambar 1.2. Semakin banyak komposisi oksida Fe2O3, warna campuran oksida yang diperoleh semakin bergeser kearah warna cokelat keunguan. Oksida Fe2O3 merupakan oksida transisi yang dapat menimbulkan warna didalam pembentukan oksida spinel MgFe2O4. Spinel MgFe2O4 dapat diperoleh pada saat perbandingan berat oksida yang dipergunakan adalah MgO:Fe2O3 (1:4 gram), yakni pada saat perbandingan mol MgO dan Fe2O3

sama. Proses pembentukan oksida spinel ditunjukkan pada persamaan reaksi : KxOy + LmOn KxLmOy+n , (Ismunandar, 2006). Dengan cara yang sama, reaksi pembentukan spinel MgFe2O4 adalah:

MgO + Fe2O3 MgFe2O4

Dalam kalsinasi terjadi dekomposisi endotermis dimana senyawa-senyawa dasar seperti karbonat atau hidroksida terdekomposisi meninggalkan oksida menjadi produk padat dan melepaskan gas sehingga terbentuk serbuk keramik. Semua pewarna hasil kalsinasi dari campuran dua oksida tersebut pada berbagai perbandingan dapat diaplikasikan. Hasil pengamatan pada perbandingan campuran oksida spinel dan aplikasi pada massa body keramik dapat dilihat pada Tabel 1.1.

Tabel 1.1 Hasil Pengamatan dari Tiap Perbandingan Komposisi Campuran Oksida MgO-Fe2O3 melalui Metode Spinel

Perband. berat (g)

MgO:Fe2O3

Berat (g) camp.

MgO & Fe2O3

aplikasi

Berat (g)

CairanGlasir

Warna serbuk

camp. sblDikalsinasi

Warna serbuk

camp. StlDikalsinasi

Warna keramik hasil aplikasi Serta pola dan tekstur dari keramik

No. Gam-bar

9:1 1 11 Pink keputihan

Kuning muda

Cokelat orange, berbintik, dan sedikit kasar

1.3.1

9:1 1 15 Pink keputihan

Kuning muda

Cokelat keputihan, berbintik, dan halus

1.3.1

7:3 1 11 Pink muda Cokelat muda

Cokelat tua, berbintik, dan sedikit kasar

1.3.2

7:3 1 15 Pink muda Cokelat muda

Cokelat muda, berbintik, dan sedikit kasar

1.3.2

5:5 1 11 Pink Cokelat tua Cokelat tua, berbintik, dan halus

1.3.3

5:5 1 15 Pink Cokelat tua Cokelat muda, berbintik, dan halus

1.3.3

3:7 1 11 Pink tua Cokelat kemerahan

Cokelat tua, berbintik, dan halus

1.3.4

3:7 1 15 Pink tua Cokelat kemerahan

Cokelat tua, berbintik, dan halus

1.3.4

1:9 1 11 Cokelat kemerahan

Cokelat keunguan

Cokelat tua, berbintik, dan halus

1.3.5

1:9 1 15 Cokelat kemerahan

Cokelat keunguan

Cokelat tua, berbintik, dan halus

1.3.5

Hasil sintesis oksida MgO dan Fe2O3 dengan berbagai perbandingan campuran oksida dan variasi glasir melalui metode spinel menghasilkan pewarna keramik yang berwarna cokelat orange hingga cokelat tua Hasil pewarna yang telah berhasil disintesis dan hasil aplikasinya pada massa bodykeramik ditunjukkan pada Gambar 1.3.

BSS_324_1_4 - 6

Gambar 1.3 (a) Serbuk Pewarna Hasil Kalsinasi Campuran MgO-Fe2O3, Hasil Aplikasi pada Body Keramik dengan (b) 11 g Glasir transparan, (c) dengan 15 g Glasir transparan

B. Sintesis Pewarna Keramik dari Campuran Oksida MgO-Fe2O3 melalui Metode Nonspinel. Hasil pengamatan tahapan sintesis untuk perbandingan campuran oksida dapat dilihat pada Tabel 1.2.

Tabel 1.2 Hasil Pengamatan dari Tiap Perbandingan Komposisi Campuran Oksida MgO-Fe2O3 melalui Metode Nonspinel

Perband. berat (g)

MgO:Fe2O3

Berat (g) camp.

MgO & Fe2O3

aplikasi

Berat (g)CairanGlasir

Warna serbuk campuransebelum

Dikalsinasi

Warna serbuk campuranSetelah

Dikalsinasi

No. Gambar

9:1 1 11 Pink keputihan Cokelat muda, sedikit kasar 1.4.1

9:1 1 15 Pink keputihan Putih tulang, sedikit kasar 1.4.1

9:1 1 38 Pink keputihan Putih tulang halus 1.4.1

7:3 1 11 Pink muda Cokelat muda, bergaris 1.4.2

7:3 1 15 Pink muda Cokelat muda, halus 1.4.2

7:3 1 38 Pink muda Putih tulang 1.4.2

5:5 1 11 Pink Cokelat tua bergaris 1.4.3

5:5 1 15 Pink Cokelat muda, halus 1.4.3

5:5 1 38 Pink Cokelat muda, halus 1.4.3

(a) (b) (c)

(a) (b)

(a) (b)

(a) (b)

(a)(b)

(c)

(c)

(c)

(c)

1.3.1

1.3.2

1.3.3

1.3.5

1.3.4

BSS_324_1_5 - 6

(a)

(a)

(a)

(a)

3:7 1 11 Cokelat tua Cokelat muda, halus, bergaris 1.4.4

3:7 1 15 Cokelat tua Cokelat muda, halus, bergaris 1.4.4

3:7 1 38 Cokelat tua Cokelat muda, halus 1.4.4

1:9 1 11 Cokelat kemerahan

Cokelat tua, halus 1.4.5

1:9 1 15 Cokelat kemerahan

Cokelat tua, halus 1.4.5

1:9 1 38 Cokelat kemerahan

Cokelat muda, halus 1.4.5

Hasil sintesis oksida MgO dan Fe2O3 dengan berbagai perbandingan campuran oksida dan variasi glasir menghasilkan pewarna keramik yang berwarna cokelat muda hingga cokelat tua. Hasil aplikasi pewarna pada massa body keramik ditunjukkan pada Gambar 1.4

Gambar 1.4 (a) Serbuk Pewarna dari Campuran MgO-Fe2O3 dan Hasil Aplikasi pada Body keramik dengan (b)11 gram glasir transparan, (c) 15 gram glasir transparan, (d) 38 gram glasir transparan.

(b)

(a) (b)

(b)

(b)

(b)

(c) (d)

(c) (d)

(c) (d)

(c) (d)

(c) (d)

1.4.5

1.4.4

1.4.2

1.4.3

1.4.1

BSS_324_1_6 - 6

Perbedaan perbandingan komposisi oksida logam yang digunakan memberikan perbedaan warna yang dihasilkan. Penambahan oksida Fe2O3 yang semakin banyak dan semakin dominan, warna bergeser ke arah warna cokelat tua. Warna cokelat tua disebabkan karena didalam campurannya warna ditimbulkan oleh adanya oksida Fe2O3 yang jumlahnya lebih dominan.

Pada metode spinel warna campuran oksida spinel memberikan warna yang sama dengan warna hasil aplikasi. Oleh karena itu kelebihan metode spinel dibandingkan metode nonspinel adalah warna hasil aplikasi sesudah dapat diprediksi. Melalui metode nonspinel menghasilkan efek yang lebih halus dan mengkilap, sehingga metode nonspinel merupakan metode yang lebih efektif. Selain itu, karena hanya sekali kalsinasi, lebih efisien dan ekonomis. Tetapi, warna campuran oksida relatif tidak sama dengan hasil aplikasi, maka dalam aplikasinya perlu resep baku untuk suatu warna yang diinginkan.

Semakin banyak jumlah glasir yang digunakan, permukaan dari keramik semakin halus, warna yang dihasilkan lebih cerah dan mengkilap. Efek mengkilap dari pewarna keramik disebabkan oleh beberapa material seperti silika (flint), frit, atau batu bintang (CaCO3) yang diindikasikan material tersebut terdapat dalam glasir transparan yang digunakan. Penambahan jumlah glasir yang semakin banyak, berat dari campuran oksida yang diaplikasikan lebih sedikit sehingga lebih menghemat pengeluaran dari oksida logam yang digunakan. Dengan penggunaan glasir transparan sebanyak 7, 10, dan 25 gram, berat campuran oksida yang diaplikasikan sebanyak 0,375 ; 0,273 dan 0,115 gram tiap massa body.

A. KesimpulanBerdasarkan hasil penelitian dan pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Melalui metode spinel warna hasil aplikasi pewarna keramik yang disintesis dari campuran oksida MgO-Fe2O3 adalah berwarna cokelat orange hingga cokelat tua.

2. Melalui metode nonspinel warna hasil aplikasi pewarna keramik yang disintesis dari campuran oksida MgO-Fe2O3 adalah berwarna cokelat muda hingga cokelat tua, dengan corak bergaris. Keramik yang dihasilkan melalui metode spinel dan nonspinel memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing.

3. Penambahan jumlah glasir transparan berpengaruh terhadap kualitas pewarnaan keramik. Semakin banyak glasir transparan yang ditambahkan, keramik yang dihasilkan semakin mengkilap dan warnanya semakin muda dan cerah.

DAFTAR PUSTAKA

Akbar, A.B. 2005. Studi Pewarnaan Keramik dengan Pewarna Buatan Berbasis Oksida Al2O3 dan Cr2O3 sebagai Pengganti Bahan Pewarna Keramik Impor Serta Aplikasinya pada Keramik Tegel. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: FMIPA UM

Arifin, Z. & Sugiyanti, D. 2006. Sintesis Bahan Pewarna Keramik sebagai Tahap Awal Penyediaan Bahan Pewarna Keramik Pengganti Import. Laporan Akhir PKMP. Malang: FMIPA Universitas Negeri Malang.

Austin, G.T. 1984. Shreve’s Chemical Process industries Fifth Edition. New York :Mc Graw HillAzizah, L. 2005. Pengaruh Suhu Sintering terhadap Sifat Listrik Bahan Keramik PbTiO3. Skripsi

tidak diterbitkan. Malang: FMIPA UMIsmunandar. 2006. Padatan Oksida Logam, Struktur, Sintesis dan Sifat-sifatnya. Bandung: Institut

Teknologi BandungKholiq, A. 2007. Sintesis Bahan Pewarna Keramik Berbasis Oksida Logam CoO dan Al2O3

menggunakan Metode Spinel. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: FMIPA Universitas Negeri Malang.

Oxtoby, D. W. G, H.P. Nachtriep, H.N. 2003. Prinsip-Prinsip Kimia Modern. Edisi Ke empat. Jilid II. Jakarta: Erlangga.

Rahayu, N. D. 2003. Sintesa Bahan Keramik Ferroelektrik Bi4Ti3O12 dengan Variasi Suhu Sintering dan Pengaruhnya terhadap Sifat Kelistrikan. Skripsi tidak diterbitkan. Malang: FMIPA Universitas Negeri Malang.