vitrifikasi.doc

Tugas Pengetahuan Bahan

ISTILAH-ISTILAH DAN PROSES

PADA PEMBUATAN KERAMIK

Disusun Oleh:

Yuni Olivia Hutauruk

130403123

DEPARTEMEN TEKNIK INDUSTRI

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

M E D A N

20151.1. Proses1.1.1. Proses Vitrikasi

Proses vitrifikasi atau penggelasan adalah suatu proses meleburnya bahan silika menjadi gelas yang kemudian memasuki pori-pori dan menjadikan semua partikel memadat. Badan benda keramik yang telah bervitrifikasi secara sempurna menjadi tidak berpori-pori dan menjadi kedap air. Tanah liat akan menggelas pada suhu yang berbeda-beda, tergantung pada komposisinya. Suatu jenis tanah liat merah misalnya, yang mengandung banyak unsur besi dan kotoran mineral lain, dapat dibakar menjadi keras dan padat pada suhu sekitar 1000 celcius dan dapat melebur menjadi suatu cairan gelas pada suhu 1250celcius. Penyusutan terus berlanjut selama vitrifikasi. Penyusutan ini disebabkan berkurangnya ukuran partikel, khususnya pada saat partikel-partikel tersebut mendekati titik lebur dan susunan partikel yang semakin menggelas. Susut bakar suatu benda keramik bisa melebihi 10%. Penyusutan ini beragam, besar atau kecilnya tergantung pada tingkat suhu vitrifikasinya. Tanah liat yang akan melebur biasanya didahului oleh tahapan menggelembung, mendidih dan pada titik ini mungkin ukurannya akan membengkak. Hal ini disebut over firing atau terlalu matang. Massa tanah liat yang telah dibakar secara sempurna dan matang dapat diketahui dari tingkat kekerasan, kekuatan tekanan, kepadatan atau daya kedap airnya, tahan terhadap gesekan dan dapat dilihat dari warna dan tekstur.Suhu bakar keramik berkaitan langsung dengan suhu kematangan, yaitu keadaan benda keramik yang telah mencapai kematangan secara tepat tanpa mengalami perubahan bentuk. Agar tanah liat dapat berubah menjadi keramik, maka tanah liat yang telah dibentuk tersebut harus melalui proses pembakaran dengan suhu melebihi 600 C. Setelah melalui suhu tesebut, tanah liat akan mengalami perubahan menjadi suatu mineral yanga padat, keras, dan permanen, perubahan ini disebut Cheramic Change atau perubahan keramik. Tanah liat yang dibakar kurang dari 600 C belum memiliki kematangan yang tepat walaupun sudah mengalami perubahan keramik, suhu kematangan tanah liat atau vitrifikasi adalah kondisi keramik yang telah mencapai suhu kematangan secara tepat tanpa mengalami perubahan bentuk. Untuk itu sebelum melaksanakan proses pembakaran, perlu diketahui terlebih dahulu jenis tanah liat yang digunakan untuk membentuk benda keramik. Suhu kematangan tanah liat mempunyai rentang yang cukup lebar, bisaanya antara 50 C -200 C.Suhu pembakaran sangat berpengaruh pada vitrifikasi dan kekuatan tanah liat, kenaikan suhu (temperatur) bakar tanah liat earthenware dan stoneware terhadap vitrifikasi dan kekuatan bakarnya. Namun apabila suhu bakar telah mencapai total vitrifikasinya maka kekautan tanah liat akan menjadi menurun dan bahkan menjadi leleh.

Derajat vitrifikasi, atau berkurangnya porositas secara brangsur merupakn dasra yang berguna untuk menggolongkan produk keramik sebagai berikut :

1. Keramik putih. Kuantitas fluks beragam, pemanasan pada suhu tinggi sedang, vitrifikasi beragam.

2. Produk lempung berat. Fluks banyak, pemanasan pada suhu rendah, vitrifikasi sedikit.

3. Refraktori. Sedikit fluks, pemanasan pada suhu tinggi, sedikit vitrifikasi.

4. Email. Sangat banyak fluks, pemanasan pada suhu sedang, vitrifikasi sempurna.

5. Kaca. Fluks sedang, pemanasan pada suhu tinggi, vitrifikasi sempurna.1.1.2. Proses Benefisiasi (Pemurnian)

Proses benefisiasi ini menyangkut perubahan fisika, atau satuan operasi (operasi teknik) misalnya pemisahan menurut ukuran dengan pengayakan atau pengendapan selektif, penyaringan, dan pengeringan. Namun sifat-sifat koloidanya dikendalikan dengan berbagai aditif yang sesuai, misalnya natrium silikat dan alum. Proses benefisiasi menyangkut juga flotasi buih (froth flotation). Pemurnian secara kimia dilakukan untuk mendapatkan bahan-bahan yang sangat murni seperti alumina dan titania.

Gambar 2 Benefisiasi Lempung Cina1.2. Double Firing pada Keramik

Double firing adalah proses keramik yang dicetak lalu dibakar, kemudian diberi lapisan glasir, dibakar kembali pada temperatur lebih rendah. Jenis double firing merupakan jenis keramik yang dipergunakan untuk lantai sedangkan single firing digunakan untuk dinding. Double Firing / Biocottura yang artinya adalah pembakaran ganda. Pembakaran pertama untuk body keramik dan kedua setelah penambahan lapisan glazur. Proses ini tentunya memakan biaya yang lebih mahal dari yang lain. Body yang dihasilkan pun lebih lembek dan kekuatannya lebih kecil dari Single firing/monocottura. Proses ini sekarang hanya dipakai untuk pembuatan keramik dinding.1.2.1. Proses Double FiringProses double firing dibagi menjadi tujuh tahap, yaitu:

1. Body Preparation

Body Preparation adalah proses paling awal dari proses pembuatan keramik. Dalam proses ini terjadi beberapa proses lagi yang mengolah bahan baku mentah menjadi powder yang merupakan bahan baku dari keramik. Bahan baku mentah disini berupa beberapa material yang kemudian diolah menjadi adonan seperti bubur yang disebut sebagai slip. Dalam proses body preparation ini juga dipakai sejumlah mesin untuk pembuatannya yaitu mesin grinding, miling dan drier. Selain itu dilakukan juga beberapa pengujian laboratorium untuk mendapatkan keadaan sesuai yang diinginkan.

Turbo Blunger

Gambar1. Turbo Blunger Machine

Turbo Blunger adalah suatu mesin untuk mencampurkan material plastis (Clay) dengan bahan baku pembantunya adalah Water Glass dan air. Water Glass berfungsi untuk mengencerkan clay. Pada mesin ini material diaduk dan dicampur rata selama 2 jam. Water Glass yang digunakan hanya sekitar 2,23% dari total volume 14-20 gram/liter. Hasil dari campuran ini adalah berupa suatu adonan yang disebut clay slip dengan kandungan air + 35%. Clay slip ini disaring terlebih dahulu, dengan saringan MESH 16, sebelum ditampung di Clay Slip Tank yang ada dibawah tanah (kapasitas 18.000 liter). Setelah ditampung di Clay Slip Tank, Clay Slip ini dialirkan melalui pipa dibantu oleh pompa wellden menuju Miling Time Continous, untuk diolah lagi dan menjadi homogen bersama dengan hard material yang sudah dihaluskan.

Gambar2. Clay Slip Tank

Miling Time Continous (MTC)

Gambar3. Milling Time Continous

Miling Time Continous adalah suatu alat untuk mencampurkan clay slip dengan material hard. Terdapat dua buah alat MTC yang ada di Floor Tile 4.. MTC terdiri dari tiga ruangan dengan dibatasi oleh ruang diafragma. Tiap-tiap ruangan berisi batu- batu (ballstone) dengan berbagai ukuran, yang digunakan untuk menghancurkan dan mengaduk material dan clay slip dengan air. Ruangan pertama terdapat batu dengan ukuran terbesar dengan diameter 10 cm 12 cm. Fungsi dari batu-batuan ini adalah untuk menghancurkan material yang lebih besar karena material ini yang masuk pertama. Ruangan yang kedua terdapat batu-batuan dengan ukuran diameter 4 cm 6 cm, memiliki fungsi yang sama yaitu menghancurkan material-material yang tidak dapat hancur pada ruangan pertama. Kemudian yang terakhir adalah ruangan yang ketiga terdapat batu-batuan dengan diameter 2 cm 4 cm. Pada ruangan ketiga ini fungsi hanya sebagai penghalus sisa-sisa material yang tidak dapat seluruhnya hancur di ruangan pertama dan kedua. MTC bekerja selama 2 jam untuk sekali proses dengan kapasitas maksimum 20 ton/ jam. Hasil dari proses ini kemudian disebut dengan body slip. Body slip ini kemudian disaring terlebih dahulu dengan saringan pertama 18 MESH dan saringan yang kedua 80 MESH. Setelah itu hasil saringan ini ditampung kedalam body tank. Untuk saringan 80 MESH terdapat sebanyak 5 buah. Untuk saringan 18 MESH, residu yang ada dibuang, sedangkan untuk saringan 80 MESH, residu yang ada dimasukkan ke MTC untuk diolah kembali. Body Slip yang telah disaring dan ditampung kemudian ditransfer dengan hydraulic pump untuk ditampung di service tank. Sebelum ditampung, body slip tersebut disaring kembali dengan saringan MESH 80. Body Slip yang telah ditampung di service tank dipompa ke atas dengan hydraulic pump untuk diolah di Spray Drier.

Spray Drier

Spray Drier adalah alat yang digunakan untuk mengubah body slip menjadi powder dengan menggunakan proses pengeringan dan pemanasan. Body slip yang telah masuk di spray drier disemprotkan oleh nozzle yang ada di dalam spray drier dengan tekanan 20 30 Bar. Body slip tadi kemudian dikeringkan dengan suhu 400 600oC dan dengan panas yang merata. Udara panas yang dihasilkan spray drier adalah 120oC dan dibuang ke atas melalui sebuah cerobong. Setelah keluar dari spray drier maka body slip tersebut akan berupa powder. Powder yang dihasilkan ada dua macam yaitu powder satuan besar dan powder satuan kecil. Sebelum sampai ke konveyor belt, keduanya telah tercampur. Powder tersebut akan disaring sebanyak tiga kali melalui konveyor belt lalu ditampung di silo dan siap untuk proses selanjutnya yaitu proses Pressing. Silo yang ada di Body Preparation ini untuk silo powdernya ada 10 buah. Stok maksimum dalam 1 silo adalah 190.000 m2.

Gambar4. Spray Drier

2. Pressing

Proses Pressing merupakan proses yang dilakukan setelah Body Preparation. Pada dasarnya proses Pressing ini adalah proses yang membuat biscuit tile dari powder yang dihasilkan dari body preparation. Output yang dihasilkan dari proses ini adalah suatu biscuit tile yang disebut green tile. Green Tile ini merupakan bentukan dari suatu powder sehingga kekuatannya pun masih belum sempurna dikarenakan masih banyaknya kadar air yang tersimpan di dalam tile.

Ada tiga tahap dalam Proses Pressing yaitu :

1. Proses transfer powder (dari Body Preparation ke Pressing)

Powder ditransfer dari silo powder yang terdapat pada Body Preparation dengan menggunakan konveyor, menuju proses silo press. Sebelum ditampung dilakukan penyaringan sebanyak satu kali yaitu saringan 50 Mesh. Setelah itu powder akan ditransfer ke plotting grid dan filler box. Plotting grid dan filler box akan bergerak maju mundur untuk mengisi lower die box dengan powder sampai cetakan penuh.

2. Proses pressing pada mesin press.

Proses Pressing pada FT 4 dilakukan 2 kali yaitu :

Press untuk membentuk kepadatan dan mengeluarkan udara dalam lower die box pada saat punch turun. Besarnya tekanan yang diberikan + 30 Bar.

Press 2 merupakan press yang sebenarnya, yaitu dilakukan untuk memadatkan green tile yang terbentuk sehingga akan lebih kuat. Tekanan yang diberikan lebih besar dari yang pertama, yaitu sebesar + 280 Bar.

Besarnya tekanan yang diberikan pada press tergantung pada besarnya ukuran tile yang akan dibuat. Cetakan biscuit yang akan digunakan tidak sama dengan ukuran tile yang sebenarnya. Ini dimaksudkan karena akan terjadi shringkage pada proses pembakaran. Toleransi yang diberlakukan adalah sebesar 2 3 cm dari ukuran tile yang sebenarnya.

3. Proses finishing tile.

Setelah pada proses pressing dihasilkan green tile yang kemudian akan dimasukkan ke kompensator, yaitu tempat penampungan sementara sebelum green tile masuk ke kiln. Dalam perjalanan menuju kompensator, green tile mengalami proses scrapper, yaitu untuk membersihkan sisi-sisi dari green tile yang masih tajam. Kemudian brushing untuk bagian atas dan bawah juga untuk membersihkan dari kotoran.

Setelah ketiga proses tersebut dilakukan, kemudian green tile akan di cek terlebih dahulu sebelum masuk ke proses pembakaran. Pengecekan tersebut dilakukan secara visual yaitu dengan cara melihat secara kasat mata apakah green tile tersebut cacat atau tidak. Jenis cacat yang dilihat adalah cacat yang terjadi pada fisik tile dan sudah mempengaruhi bentuk tile. Pengecekan ini dilakukan setiap 2 jam sekali dan dilakukan juga pengecekan terhadap ukuran masing-masing sisi dan ketebalannya. Apabila terjadi penyimpangan yang cukup signifikan dan terjadi terus menerus maka Supervisor Pressing berhak untuk menghentikan proses sementara untuk mengkonfirmasikan ke pihak Body Preparation. Untuk green tile yang dianggap cacat tidak langsung dibuang tetapi akan digunakan lagi sebagai powder untuk dipakai pada Body Preparation.

3. Biscuit Firing

Proses Biscuit Firing merupakan proses pembakaran Green Tile menjadi biskuit dengan menggunakan mesin kiln. Proses ini juga ditujukan untuk membuat biskuit tile lebih kuat dari green tile, karena dalam pembakaran kadar air yang terdapat dalam green tile terserap sehingga membuat biskuit tile lebih kuat dari green tile. Green Tile tidak boleh mengandung air mekanis > 8% dari berat kering dan moisture contentnya tidak boleh lebih dari 5,5 %. Proses Biskuit Firing ada 4 tahapan yaitu :

-Drying

-Pre Heating

-Firing

-Colding

Berikut ini adalah alur proses Biscuit Firing dari awal sampai selesai.

Gambar5. Diagram Alir Proses Biscuit FiringPada proses biskuit firing, terdapat beberapa urutan proses sebelum menjadi biskuit tile. Urut-urutan proses pemanasan tersebut adalah :

a. Drying

Proses drying merupakan awal dari proses biscuit firing. Pada proses ini green tile disemprot dengan udara panas pada suhu 200 250 C. Proses ini dilakukan selama + 17 menit dari total proses biscuit firing dengan panjang jalur 35,7 m. Untuk tile dengan single firing tidak melalui proses ini tetapi langsung menuju Glaze Application lalu baru dibakar pada Glost Firing. Diatas drying terdapat burner (bahan bakar dari gas LNG). Disamping burner terdapat recycle fan yang berfungsi menghisap udara luar lalu dialirkan ke burner dan disemburkan ke dalam dryer yang terdapat green tile.b. Pre Heating

Proses Pre Heating adalah proses dimulainya green tile akan dibakar. Proses pre heating diperlukan karena tidak mungkin green tile langsung diberi suhu yang sangat panas karena akan mengakibatkan green tile patah/pecah. Suhu yang digunakan pada proses ini adalah + 800 1000 C.

c. Firing

Proses selanjutnya adalah firing. Ini merupakan hal utama dari biscuit firing. Disini green tile dibakar dengan suhu yang paling tinggi untuk menyerap kadar air agar berkurang sebanyak mungkin. Pada proses firing ini menggunakan suhu sebesar 1010 - 1058 C.

d. Colding

Colding merupakan proses kebalikan dari drying. Disini yang disemprotkan adalah udara dingin yang berfungsi untuk menurunkan suhu tinggi yang ada pada biscuit tile. Udara panas dihisap keluar, sebagai gantinya udara dingin dihembuskan oleh cold air fan. Udara dingin ini akan membuat suhu biscuit tile turun menjadi 650 - 450 C. Kemudian biscuit tile yang keluar ditaruh di storage untuk kemudian diangkut untuk proses selanjutnya.

4. Glaze Preparation

Proses Glaze Preparation ini merupakan proses awal sebelum Glaze Application. Proses ini bertujuan untuk mempersiapkan bahan-bahan yang dibutuhkan untuk membuat permukaan depan tile yang bermotif atau memiliki suatu corak tertentu. Bahan-bahan tersebut adalah untuk mempersiapkan engobe, glasur, dan pasta yang akan digunakan pada proses Glaze Application. Formulasi untuk engobe, glasur, dan pasta akan diproses di laboratorium.

Berikut ini akan digambarkan diagram alir proses pada Glaze Preparation.

Gambar6. Diagram Alir Glaze PreparationEngobe

Engobe berfungsi untuk menghubungkan dan menyatukan antara body dengan glasur, diletakkan pada lapisan pertama. Selain itu, engobe juga berfungsi untuk penahan air yang datang dari bagian belakang tile sehingga tidak tembus ke bagian depan. Engobe ada juga yang dipakai di bawah tile yang biasa disebut E.U.T (Engobe Under Tile). E.U.T berfungsi untuk menjaga tile agar tidak lengket pada roller kiln dalam proses pembakaran.

Formula dasar untuk Engobe antara lain :

Sodium Feldspar

Clay

Zircobit

Kaolin

Bentoinite

Silica

Frit

Glasur / Glaze

Glasur merupakan bahan yang melapisi keramik dan sebagai warna dasar dari keramik, serta mengatur tingkat kilapan dari keramik. Bahan untuk glasur banyak mengandung frit. Bahan dasar frit adalah silica, sehingga tidak mudah larut dalam air. Untuk memberi warna pada glasur, dapat dilakukan dengan mesin ball mill atau pada tangki.

Formula dasar pada glasur antara lain :

FAB 41704

FJ 328

FAT 40477

Zircobit dan Kaolin SFF

Pasta

Pasta digunakan untuk memberikan warna pada motif yang digunakan. Pasta dibuat dengan mesin mikronet untuk rotocolor jam, sedangkan untuk printing 2 jam.

Formula dasar dalam pembuatan pasta antara lain :

FLT 567

PS 98

Kaolin SFF

Bentoinite

Stain / Pigmen

Inkoil / Minyak

Formula dasar tersebut tinggal ditambah zat pewarna dengan komposisi tertentu.

Ball Mill

Bagian laboratorium mempersiapkan formula dari glasur / engobe / pasta yang akan dibuat dan memberikannya pada operator produksi untuk ditimbang. Bahan-bahan yang telah ditimbang kemudian dimasukkan ke ball mill untuk digiling selama 10 13 jam. Namun proses ini dapat lebih lama bila spesifikasi belum tercapai.

Penggilingan dilakukan dengan batuan alubit seperti yang terdapat pada ball mill, body preparation, dengan kecepatan tertentu. Kemudian dicampur dengan air sebanyak 32 % dari total berat kering material. Batu alubit berbentuk bola dengan 3 macam ukuran kecil (25 %), sedang (50%), dan besar (75 %). Pada FT 4 terdapat 23 buah ball mill dengan spesifikasi:

Ball mill 6000 kg = 7 buah








Jika spesifikasi dari glasur/engobe/pasta dicapai sesuai formula (densitas, viskositas, residu, dan warna untuk pasta), maka ditransfer ke tangki storage menggunakan pompa (wellden pump) yang menggunakan tenaga angin serta selang yang panjang. Ball mill dibersihkan setelah pemakaian. Untuk glasur 2 6 kali pemakaian, engobe 4 8 kali, dan pasta 6 10 kali.

Pengecekan

Pengecekan yang dilakukan untuk gkasur, engobe, dan pasta meliputi pengecekan terhadap density, viscosity, residu serta pengecekan secara visual. Pengecekan density menggunakan piknometer 200 cc dengan standar sebagai berikut:

Untuk Engobe: 1800 2000 gram / liter

Untuk E.U.T: 1100 1500 gram / liter

Untuk Glasur: 1800 2000 gram / liter

Untuk Pasta: 1600 2000 gram / liter

Selain pengecekan diatas, dilakukan juga pengecekan yang dilakukan oleh central laboratory yang meliputi : fusin flow, gallenkamp spindle, E, H. E dan H merupakan pengecekan terhadap kecocokan pewarna dari pasta terhadap standar yang telah ditetapkan. Standar < 0,5. Pada proses kerja Glaze Preparation setelah dimiling di ball mill dilakukan pengecekan, antara lain:

Color

Pengecekan color dilakukan dengan alat yang bernama chronometer.

Surface

Pengecekan surface atau cacat permukaan dilakukan dengan kasat mata, misalnya cacat pinhole (lubang jarum).

Glossiness

Pengecekan glossiness/kemengkilapan dilakukan dengan alat glossymeter.

Autoclaf

Pengecekan autoclave (autoclave) adalah pengecekan apakah keramik tersebut mempunyai ketahanan cuaca yang baik. Ini dilakukan dengan alat autoclave. Alat ini untuk menguji cacat retak rambut (crazing).

5. Glaze Application

Proses glaze application ini merupakan proses pengaplikasian glasur/engobe/pasta pada biscuit tile. Glasur/engobe/pasta yang digunakan berasal dari glaze preparation. Biscuit tile berasal dari biscuit kiln yang ditampung pada biscuit storage. Pada proses single firing dilakukan secara direct yaitu setelah biscuit tile keluar dari mesin press langsung masuk ke mesin drier lalu keluar daru drier masuk ke glazing line. Itu semua dalam line / jalur yang menggunakan conveyor. Di FT 4 terdapat 12 line untuk aplikasi ini. Line 3, 4, 13, dan 14 digunakan untuk Single Firing, sisanya untuk Double Firing. Line 3 dan 4 terhubung dengan mesin press dan kiln jumbo dengan kapasitas yang lebih banyak. Single firing dipergunakan untuk tile berukuran 30 x 30. Sedangkan Double firing untuk ukuran 40 x 40, 45 x 45, 40 x 60. Berikut ini adalah alur proses pada Glaze Application:

Gambar7. Diagram Alir Glaze Application

6. Gloss Firing / Kiln

Proses gloss firing ini merupakan proses yang paling penting karena pada tahapan inilah proses pembentukan keramik yang sesungguhnya terjadi. Proses gloss kiln adalah proses pembakaran tile yang telah diaplikasi untuk mematangkan glasur. Temperatur dan lamanya pembakaran akan sangat mempengaruhi kualitas tile yang dihasilkan. Pembakaran terjadi di roller kiln, yang terbagi atas 43 tahap, panjang 90,3 meter, lebar 2,5 meter dengan cycle / lama pembakaran 36 menit. Bahan bakar yang digunakan berupa gas alam cair yang dialirkan melalui pipa, tetapi gas alam itu disaring terlebih dahulu supaya tidak ada kotoran masuk ke dalam kiln. Pembakaran dilakukan dari dua arah yaitu atas dan bawah dari green tile. Berikut adalah diagram alir proses gloss firing / kiln.

Gambar8. Diagram Alir Proses Gloss Firing

7. Sorting and Packing

Proses ini merupakan proses inspeksi dan kemudian finishing terakhir dari tile sebelum dikirim ke konsumen dan pasar. Disini sudah tidak dilakukan pembenaran produk melainkan hanya pelaporan jika terjadi defect yang terlalu fatal untuk mencegah terjadinya lagi untuk produk selanjutnya.Berikut adalah gambar diagram alir untuk Sorting and Packing

Gambar8. Diagram Alir Sorting and Packing

vitrifikasi.doc

Documents

Transcript of vitrifikasi.doc