PENGOLAHAN KERAMIKMinggu edit Click to ke 6 Master subtitle style Processing Additives

4/27/12

1

Bahan Imbuh untuk pengolahan keramikAda beberapa kategori: - Cairan atau pelarut - Surfactant (wetting agent) - Deflocculant - Coagulant - Binder/flocculant - Plasticizer - Foaming agent - Antifoam - Lubricant - Bactericide/ fungiside4/27/12 2

PenggunaanBahan additif / bahan imbuh, umumnya ditambahkan dalam jumlah yang sedikit dan kemudian akan menghilang pada tahap proses dan tidak nampak pada produk akhir. Pemilihan dan pengendalian bahan imbuh adalah salah satu kunci keberhasilan proses. Pemilihan bahan imbuh berdasarkan sifat secara kimia dan fungsi dari hasil percobaan.

4/27/12

3

Pelarut dan Wetting agentspelarut digunakan dalam proses pengolahan keramik selain untuk membasahi juga untuk sebagai media penyampur senyawa-senyawa, garam-garam terlarut dan bahan-bahan polimerik dalam sistem. Penyampuran ini merubah keadaan partikel terdispersi dan konsistensi mekanik. Surfactant adalah bahan yang ditambahkan untuk mereduksi tegangan permukaan pada cairan atau tegangan antarmuka diantara partikel dan cairan untuk meningkatkan kebasahan dan dispersi.4/27/12 4

AirAir adalah pelarut yang sering digunakan dalam proses keramik, banyak tersedia, murah, dan konsistensi stabil. Kualitas air harus sesuai dengan proses pengolahan yang diinginkan, sehingga perlu pemantauan terhadap kualitasnya.

4/27/12

5

Air murni terdiri dari molekul H2O bersifat polar, ion ion H3O+ dan OH- . pH harus 7, suhu 20oC dan konduktivitas spesifik 0,055 mho/cm. Adanya CO2 dapat merubah air menjadi asam lemah: CO2(gas) + H2O = H2CO3 Adanya H2CO3 dapat menurunkan pH, dan meningkatkan konsentrasi ion jg menaikkan konduktivitas spesifik.4/27/12 6

Air sumurBanyak mengandung bahan organik dan anorganik, garam terlarut, dan bersifat sadah. Perlu dilakukan pengolahan air seperti penyaringan , demineralisasi, dan deionisasi. Air dalam proses pengolahan keramik dapat didaur ulang karena air kadang-kadang juga dipakai untuk penyampuran cara grinding pada bahan baku, untuk menambah kelembaban pada dry body.

4/27/12

7

Larutan organikLarutan organik atau non aqueous liquid, seperti trichloroethylene, alkohol, keton, dan minyak petroleum atau liquid wax digunakan sebagai cairan dan medium pelarut dalam menyuspensikan bahan yang bereaksi dengan air ketika dispersi atau pengeringan.

4/27/12

8

Cairan polarSuatu cairan polar secara fisika dan kimia menjerap partikel oksida terdispersi pada permukaan. Oksida seperti SiO2, Al2O3, dan TiO2 dalam air Perilaku termal terhadap kinetika adsorpsidesorpsi. Reaksinya: O(permukaan) + H2O(l) O H2O(permukaan) Penjerapan fisika

4/27/12

9

O(permukaan) + H2O(l) 2OH (permukaan) Penyerapan kimia Senyawa hidroksil (-OH) yang menyebabkan permukaan untuk menarik dan menjerap secara fisika. Alkohol dan cairan yang mengandung karboksil (-COOH) , penyerapan kimia pada permukaan oksida.4/27/12 10

SurfactantMethyl (- CH3) dan ethyl (- C2H5) sifatnya non polar. Hidroksil (- OH), karboksil (-COOH), sulfonat (SO3-), sulfat (- OSO3-), ammonium (-NH4-), amino (-NH2), dan polioksietilen (- CH2CH2O-) termasuk kelompok polar secara alami. Polar sifatnya atraktif disebut lyophilik. Non polar seperti rantai hidrokarbon sifatnya lyophobik.

4/27/12

11

Beberapa contoh SurfactantAnionik Non ionik Sodium stearat C17H35COO-Na+ Ethoxylated nonyphenol Sodium disopropylnapthalene sulfonate (C9H19(C6H4)O(CH2CH2O)10H Ethoxylated tridecyl alcohol (C3H7)2C10H5SO3-Na+C13H27O(CH2CH2O)12H Kationik Dodecyltrimethylammonium chloride [C12H25N(CH3)3]+Cl

4/27/12

12

Senyawa surfactant molekulnya dirancang dengan struktur ujung yang satu polar dan ujung lainnya non polar. Nonionik surfactant tidak terionisasi bila terlarut dalam cairan. Anionik surfactant relatif besar sifat lyophobicnya, biasanya hidrokarbon rantai karbon panjang dan dimuati negatif lyophilic yang merupakan permukaan molekul yang aktif.

4/27/12

13

Anionik surfactan banyak digunakan dalam industri. Alkali sulfonate, sulfates, lignosulfonates, carboxylates, dan phosphates. Surfactant ammonium anionik lebih mudah larut dalam air dari pada dalam organik. Surfactants cationic bermuatan positif kelompok lyophilic, seringkali bersifat racun. Gaya dorong untuk penjerapan suatu surfactant pada permukaan antarmuka mereduksi energi bebas G pada saat adsorpsi.4/27/12

14

Surfactant bila ditambahkan kedalam larutan polar akan terkonsentrasi pada permukaan dengan ujung lyophilic dan ujung lainnya menjerap cairan polar. Molekul surfactants dapat memperbaiki kesesuaian pada padatan dengan medium cairan pada saat dijerap pada antarmuka dan menurunkan tegangan permukaan. Sehingga surfactan dinamakan juga wetting agents.

4/27/12

15

Struktur molekul surfactan dan orientasi penjerapan pada airminyak dan antarmuka udaraminyak.Air

Hydrophobe

udara

miny ak

Air Molekul surfactant Air4/27/12 16

Hydrophile

Surfactants disebut juga sebagai wetting agents

4/27/12

17

SummaryCairan atau pelarut digunakan dalam proses pengolahan keramik sebagai media viscous untuk melarutkan bahan imbuh kimia dan mendispersikan partikel-partikel. Surfactant adalah bahan imbuh yang khusus terjerap pada antarmuka dan menaikkan kebasahan (wetting) dan dispersi oleh menurunnya tegangan permukaan atau interfacial tension.

4/27/12

18

Air adalah cairan utama yang digunakan dalam pengolahan keramik , dan seringkali diolah untuk meningkatkan kemurnian atau konsistensi. Sifatnya polar dan mempunyai tegangan permukaan tinggi.

4/27/12

19

Deflokulan dan KoagulanBahan imbuh koagulan dan deflokulan adalah bahan yang sangat penting dalam proses keramik. Dispersi dihasilkan oleh penjerapan bahan imbuh pada partikel yang meningkatkan gaya repulsive oleh muatan listrik dan atau stericaly hindering the close approach terhadap partikel dinamakan deflocculation.

4/27/12

20

Suatu koagulan adalah elektrolit sederhana yang membawa (promotes) partikel menggumpal oleh penurunan gaya repulsi partikel atau steric hindrance. Proses deflokulasi dan koagulasi harus dikendalikan dengan hati-hati untuk menghasilkan sistem proses yang memuaskan.

4/27/12

21

Pemuatan partikel dalam cairan suspensiCeramics powder penampang permukaannya tinggi dan kelarutannya relatif rendah, serta permukaan kimia terjaga untuk mengendalikan perilaku pemuatannya (their charging behaviour).

4/27/12

22

Permukaan pada sebuah partikel dapat dimuati (charged) oleh: 1. Desorpsi ion-ion permukaan pada bahan, 2. Suatu reaksi kimia antara permukaan dan medium cairan merubah komposisi permukaan, 3. Penjerapan istimewa terhadap bahan imbuh spesifik atau ion-ion pengotor dari larutan kimia berdekatan pada partikel.

4/27/12

23

4/27/12

24

Reaksi kimia dengan suatu medium larutan (aqueous)Untuk oksida dengan permukaan hidrat, permukaan secara kimia dalam air didominasi oleh reaksi kimia, MOH+2(permukaan) K1 MOH(permukaan)H+(larutan) MOH(permukaan) K2 (permukaan)H+(larutan) MO-

4/27/12

25

Reaksi pada permukaan hidrat alumina dengan H3O+ atau OH-

4/27/12

26

Suatu polimer ionik mempunyai kemampuan berionisasi (side groups) regular. Ionisasi dalam larutan menghasilkan grup bermuatan dan muatan berlawanan. Ion-ion dalam larutan yang bukan komponen medium cairan murni dapat berinteraksi dengan permukaan.

4/27/12

27

4/27/12

28

Molekul-molekul yang terjerap pada banyak titiktitik diatas permukaan partikel

4/27/12

29

Polimer elektrolit yang berat molekulnya rendah mempunyai kekuatan deflokulan tinggi dalam sistem yang mengandung cairan polar. Polimer yang banyak digunakan untuk sebagai deflokulan rantainya pendek.

4/27/12

30

Model Koagulasi

4/27/12

31

4/27/12

32

4/27/12

33

Model Flokulasi

4/27/12

34

Perilaku sedimentasi: deflokulasi

4/27/12

35

Perilaku Sedimentasi: koagulasi suspensi

4/27/12

36

SummaryKoagulan dan deflokulan adalah bahan aditif esensial yang merubah gaya antar partikel , struktur aglomerasi, dan konsistensi sistem pengolahan. Gaya-gaya aglomerasi tipe Van der Waals jenis tipe ini (may be offset) mengganggu oleh gaya-gaya repulsive yang dihasilkan oleh muatan listrik dan steric hidrance.

4/27/12

37

Partikel bermuatan dan steric hidrance yg menghasilkan deflokulasi pada partikel dalam cairan polar, sementara steric hidrance menghasilkan deflokulasi dalam cairan non polar.

4/27/12

38

Flokulan, Binders, dan Bonds Plasticizers, foaming and anti foaming agents Lubricants.

4/27/12

39