L - 11 b.
Untuk mengetahui peranan karbon dari serbuk kayu damar dalam keramik berpori untuk mengurangi gas radikal CO, CO
2
dan HC yang berasal dari gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin C
6
H
12
. c.
Untuk mengetahui prosentasi berkurangnya gas radikal CO, CO
2
dan HC yang berasal dari gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar
bensin C
6
H
12
yang dilewatkan melalui keramik berpori dengan bahan aditif karbon dari serbuk kayu damar.
d. Memanfaatkan bahan baku lokal.
1.6 MANFAAT PENELITIAN
Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat sebagai : a.
Studi awal fungsi bahan aditif karbon dari serbuk kayu damar pada keramik berpori.
b. Mengetahui prosentasi jumlah karbon bahan serbuk kayu damar pada keramik
berpori dalam mengurang gas radikal CO, CO
2
dan HC yang berasal dari gas buang kenderaan bermotor roda empat dengan bahan bakar bensin C
6
H
12
.
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENGERTIAN DAN MATERIAL KERAMIK
Keramik berasal dari kata “Ceramos” yang berarti batuan yang berasal dari pegunungan, dan selanjutnya menjadi kata “ceramics” yang dalam bahasa Inggris
berarti bahan inorganik dan metalik yang merupakan campuran metal dan non metal yang terikat secara ionik dan kovalen Anwar, DS, 2007.
Bahan keramik terdiri dari fasa kompleks yang merupakan senyawa unsur metal dan non metal yang terikat secara ionik maupun kovalen. Keramik pada
umumnya mempunyai struktur kristalin dan sedikit elektron bebasnya. Susunan kimia keramik sangat bermacam-macam yang terdiri dari senyawa yang sederhana hingga
campuran beberapa fasa kompleks. Hampir semua keramik merupakan senyawa antara unsur-unsur elektropositif dan elektronegatif. Keramik mempunyai sifat-sifat
antara lain mudah pecah dan ketahanan rendah, kekuatan dan ikatan keramik menyebabkan tingginya titik lebur, kerapuhan, daya tahan terhadap korosi, rendahnya
konduktivitas termal dan tingginya kekuatan kompressif dari material tersebut. Keramik secara umum dapat ditunjukkan oleh rumus kimia SiO
2
, Al
2
O
3
, CaO, Na
2
O, TiC, UO
2
, Pbs, MgSiO
3
, dll.
7
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11
2.2 BAHAN BAHAN KERAMIK
2.2.1 Kaolin
Kaolin diklasifikasikan dalam 2 jenis yaitu pertama suatu endapan residu berasal dari perubahan batu-batuan. Kedua adalah jenis pengendapan yang mana batu
bagus dan partikel-partikel clay telah dipisahkan dari endapan. Kaolin yang berasal dari preshidrotermal yaitu pengikisan yang terjadi akibat
pengaruh air panas yang terdapat pada retakan dan patahan serta daerah permeable lainnya dalam batu-batuan. Kaolin yang berasal dari proses pelapukan sedimentasi
yaitu pelapukan batuan beku dan batuan metamorphic yang reaksinya adalah sbb : KAlSi
3
O
8
HAlSi
3
O
8
+ KOH Hydrolysis
HAlSi
3
O
8
HAlSiO
4
+ 2Si O
2
Desilikation 2HAlSiO
4
+ H
2
O OH
4
Al
2
Si
2
O
5
Hydration
Kaolin yang dipergunakan dalam pembuatan samlpe adalah kaolin yang berasal dari Kecamatan Bandar Pulau Kabupaten Asahan Sumatera Utara dengan
cadangan dan potensi cukup banyak ± 7.913.000 ton Dinas Pertambangan dan Energi Sumut, 2007. Bahan kaolin setelah dibakar mengalami perubahan fasa jika
diamati pola difraksinya seperti pola bahan Amorf. Demikian halnya yang terjadi pada kaolin bangka pada temperatur 600
C pola difraksi yang terbentuk juga seperti pola bahan Amorf. Syukur, M. 1982.
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 2.2.2
Feldsfar
Feldsfar merupakan suatu silikat alamiah pada umumnya digunakan dalam pembuatan keramik sebagai bahan fluks Fluxing Material yaitu sebagai sumber
alumina dalam gas dan sumber alkali dalam gelas serta sumber alkali dalam gelasir dan enamel.
Bahan ini dapat berupa fondant pelebur dengan kandungan alumino-silikat- alkali yang beraneka ragam terdiri dari :
a. Arthose : Si
3
AlO
8
K, Potassis b. Albite :
Si
3
AlO
8
Na, Sodis c. Anorthite :
Si
3
AlO
8
Ca, Kalsis Dari komposisinya dapat dilihat bahwa struktur dari feldsfar tidak berbeda
dengan struktur tanah liat. Feldsfar merupakan silikat alamiah, berwarna merah jambu atau kecoklat-coklatan dan merupakan mineral keramik dengan salah satu
komposisinya adalah NaAlSi
3
O
8
. Feldsfar juga merupakan jaringan silikat dan satu diantara empat atom silikon digantikan oleh atom aluminium. Pada temperatur diatas
900 C feldsfar umumnya masih dalam keadaan stabil dan tidak mengalami perubahan
fasa www.The
mineral Orthoclase Feldsfar yang digunakan pada pembuatan sampel berasal dari Dolok
Matutung di Desa Tanggahambing Kecamatan Pangaribuan Kabupaten Tapanuli Utara dengan cadangan diperkirakan terdapat ribuan ton Dep. Perindustrian dan
Pengembangan Industri, 1994.
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 2.2.3
Clay lempung
Clay dikenal sebagai tanah liat Argiles, merupakan sejenis mineral halus berbentuk kepingan, gentian atau hablur yang terbentuk dari batuan sediment
sedimensary rock dengan ukuran butir 1256 mm. Pada umumnya ada 2 jenis clay yaitu ball clay dan fire clay.
Ball Clay digunakan pada keramik putih karena memiliki plastisitas tinggi dan tegangan patah tinggi serta tidak pernah digunakan sendiri. Fire clay terdiri dari tiga
jenis yaitu Flin Fire Clay struktur kuat, Plastik Fire Clay Workabilitas baik dan High Alumina Clay dipergunakan untuk refraktori dan bahan tahan api.
Clay yang digunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Desa Ranggitgit Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara dengan potensi ribuan ton Dep.
Perindustrian dan Pengembangan Industri, 1994.
2.2.4 Kuarsa silika
Kuarsa adalah salah satu mineral berupa kristal sempurna berupa kristal- kristal silika SiO
2
. Kuarsa merupakan hasil dari proses pelapukan yang mengandung mineral utama seperti Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, Cr
2
O
3
, Na
2
O
3
, TiO
2
, K
2
O. Kuarsa berwarna putih bening, memiliki sifat-sifat fisik antara lain kekerasan 7 skala Mohs,
berat jenis 2,65, titik lebur 17,16 C, panas spesifisik 0,185 dan konduktivitas panas
berkisar dari 12-1000 C.
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 Kuarsa yang digunakan untuk pembuatan sampel berasal dari Desa Naga
Timbul Kecamatan Parmonangan Kabupaten Tapanuli Utara.
2.2.5 Karbon dari Serbuk Kayu Damar
Kayu yang berasal dari berbagai jenis pohon memiliki sifat yang berbeda. Kayu tersusun atas komposisi unsur-unsur kimia sebagai berikut :
Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kimia Kayu No Unsur-Unsur
Kimia Presentasi Berat Kering
1 2
3 4
5 Karbon
Hidrogen Nitrogen
Abu Sisanya adalah Oksigen
50 6
0,04-0,10 0,20-0,50
Karena sifat dan karakteristiknya yang unik, kayu merupakan bahan yang paling banyak digunakan untuk keperluan konstruksi. Dari hasil penelitian
menunjukan bahwa rata-rata berat jenis kering udara kayu bekas sadapan adalah sebesar 0,521 sedangkan kayu yang tidak disadap 0,522. Rata-rata keteguhan lentur
maksimum MOR adalah 409,590 kgcm
2
. Modulus elastisitas MOE sebesar 62,820 kgcm
2
. Kayu damar baik yang disadap maupun yang tidak disadap tergolong kelas kuat HI. Setiap jenis kayu mengandung sejumlah senyawa organik seperti
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 selulosa 40-50, hemiselulosa dan lignin 18-33 yang bervariasi SF Dumanauw
1996. Adapun kayu damar yang sejenis dengan Shorea parvifolra Meranti mengandung selulosa 50,07, lignin 33, abu 0,24 dan Silika 0,19 Nurwati
Hajib, Abdurahman, 2005. Dalam rangka efesiensi penggunaan kayu perlu diupayakan pemanfaatan
serbuk kayu menjadi produk yang lebih bermanfaat. Serbuk hasil gergajian kayu dapat dimanfaatkan menjadi braket atau karbon aktif Samidi Amin 2000. Serbuk
Kayu Gergajian SKG merupakan bahan komposit alternatif yang sangat tinggi Sudirman, Aloma, K.K. 2002.
Karbon aktif dikenal cukup luas penggunaannya baik untuk industri maupun rumah tangga, juga dapat mengabsorbsi gas dan senyawa-senyawa kimia tertentu atau
sifat absorbsinya selektif, tergantung pada besar atau volume pori-pori dan luas permukaan.
2.3 PEMBENTUKAN KERAMIK
Proses pembentukan keramik dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain :
a. Die Pressing
Pada proses ini bahan keramik dihaluskan hingga membentuk bubuk, lalu dicampur dengan pengikat binder organik kemudian di masukkan ke dalam
cetakan dan ditekan hingga mencapai bentuk padat yang cukup kuat. Metode ini
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 umumnya digunakan dalam pembuatan ubin, keramik elektronik atau produk
dengan cukup sederhana karena metode ini cukup murah.
b. Rubber Mold Pressing
Metode ini dilakukan untuk menghasilkan bubuk padat yang tidak seragam dan disebut rubber mold pressing karena dalam pembuatannya ini menggunakan
sarung yang terbuat dari karet. Bubuk dimasukkan kedalam sarung karet kemudian di bentuk dalam cetakan hidrostatis.
c. Extrusion Molding
Pembentukan keramik pada metode ini melalui lobang cetakan. Metode ini biasa digunakan untuk membuat pipa saluran, pipa reactor atau material lain yang
memiliki suhu normal untuk penampang lintang tetap. d.
Slip Casting Metode ini dilakukan untuk memperkeras suspensi dengan air dan cairan lainnya,
di tuang kedalam plester berpori, air akan diserap dari daerah kontak kedalam cetakan dan lapisan lempung yang kuat terbentuk.
e. Injection Molding
Bahan yang bersifat plastis diinjeksikan dan dicampur dengan bubuk pada cetakan. Metode ini banyak digunakan untuk memproduksi benda benda yang
mempunyai bentuk yang komplek.
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 2.4 KERAMIK
BERPORI
Keramik memiliki sifat-sifat yang dibutuhkan sebagai filter antara lain tahan korosi, tidak bereaksi dengan campuran yang dipisahkan serta pori dan kekuatannya
dapat diatur. Porositas dapat diatur antara lain dengan menambahkan bahan aditif seperti serbuk kayu dan bahan lain misalnya grog yang dapat menghasilkan gas pada
saat dibakar sehinggal meninggalkan rongga yang disebut pori. Hasil pengukuran keramik cordierite berpori menunjukkan bahwa densitas berkisar 0,75-1,17 grcm
3
, porositas 58µ
½
, kekuatan patah 0,5-2 MPa, kekerasan HV 0,3-1,8 GPa Perdamean Sebayang, 2006.
Swedish Ceramic Institute dapat membuat keramik berpori dengan tehnik yang berbeda yang dinamakan tehnik protein suspensi hingga memperoleh porositas
antara 50-80 dari volume keramik. Refractron Technologies Corp New York USA adalah badan yang meneliti dan memproduksi keramik berpori, dimana mereka
memproduksi keramik berpori dengan karakteristik standar porositas antara 40-50 sedangkan HP Technical Ceramics memproduksi keramik berpori dengan standar
porositas 35-50.
Pembuatan keramik berpori dari bahan limbah juga telah dilakukan oleh Ryo SASAI, Masahiro TORAZAWA, Katsuya SHIBAGUCHI dan Hideaki ITOH 2003
dengan mencampur limbah pabrik kertas, serbuk gergajian kayu K
2
CO
3
sebagai
Andrita: Pengaruh Aditif Serbuk Kayu Dalam Pembuatan Keramik Berpori Untuk Digunakan Sebagai Filter gas Buang, 2008. USU e-Repository © 2008
L - 11 activator dan clay sebagai aditif dan dikalsinasi pada suhu 850
C selama 1 jam pada tekanan 2 atmosfer.
Richard L. Helferich dan Robert C. Schenck 1989 serta Aprilina Purbasari 2005 telah membuat keramik berpori sebagai filter partikulat gas buang diesel
dimana beliau memanfaatkan limbah anorganik berupa abu terbang dan bahan dasar lempung dan air. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa sampel produk keramik
berpori tersebut memiliki susut bakar 1,2-3,7, porositas semu 46,2-51,7 dengan ukuran pori berkisar antara 10 – 20 µm.
2.5 ABSORBSI
