LEMPUNG - Uraian Sifat - Tekstur

BATU LEMPUNG

            Istilah lempung digunakan untuk bahan-bahan alamiah yang menyerupai tanah, sebagian besar terdiri atas silikat aluminium yang hidrous dengan bahan berbentuk koloid serta sebagian bercampur fragmen-fragmen batuan, umumnya bersifat plastis bila basah dan membatu bila dibakar. Sifat-sifat inilah yang menyebabkan lempung mempunyai kegunaan beraneka ragam dimana lempung juga dapat dibentuk dalam beraneka ragam sebelum dibakar.

—  Lempung terdiri dari  kumpulan beberapa  mineral yang bersifat koloid.

—  Mineral yang terkandung di dalam mineral lempung dapat dideteksi dengan sinar –X  dan mikroskop elektron.

—  Jenis mineral lempung yang telah diketahui terdiri dari : Kelompok kaolinit, kelompok montmorrilonit, kelompok illite dan miscellaneous.

KAOLINIT

                   

 MONTMORRILONIT

 Hidrous Mica (Illite)

—  Rumus kimia : (OH)4 K2(Si6 Al2) Al4O20

—  Tempat dan cara terbentuknya : W.Soils, marine clays.

 

 MISCELLANEOUS

   

 

Komposisi Kimia

—  Memiliki komposisi kimia yang bervariasi

—  Di alam lempung terdiri dari :

—  Mineral primer, yaitu mineral yang berasal dari batuan beku  misalnya : Kwarsa , Feldspar ,Mica terdiri dari : Muskovit  & Biotit _, Hidromika (illit,serisit); olivin , Pyroxene  dan Amphibole (Hornblende).

—  Mineral sekunder, yaitu mineral yang di hasilkan dari penguraian mineral primer oleh reaksi fisik dan kimia, antara lain : kelompok kaolin, kelompok montmoriilonit, chlorit, vermikulit, hidromika, attapulgit, epidot , mineral-mineral karbon/organik dan air

—  Lempung residual, dimana faktor transportasi tidak ada/sedikit sekali, hal ini menyebabkan lempung tersebut banyak mengandung mineral primer.

—  Lempung sedimenter, yaitu lempung yang telah mengalami transportasi yang jauh sehingga sedikit mineral primernya.

  

Mineral “impurity

 

a.  Silika

                Pengaruhnya adalah  mengurangi :  keplastisan,  susut kering dan susut bakar,  kuat tekan dan kuat tarik, kecuali bila butir sangat halus, dan  sifat ketahanan api.

b. Allumina.

                Pengaruhnya adalah  mengurangi  : keplastisan,  susut kering dan susut bakar dan meningkatkan sifat tahan api lempung

c. Senyawa-senyawa yang mengandung alkali.

                Yaitu  senyawa silikat atau allumina silikat : Feldspar, mika atau hidromika, sebagai kation yang terserap dalam permukaan lempung dan sebagai senyawa garam yang teratur : NaCl, K₂SO₄, Na₂SO₄. Pengaruh utamanya adalah mengurangi sifat tahan apinya dan memudahkan padatnya lempung pada saat pembakaran.

d.  Senyawa-senyawa besi.

                Pengaruh utama senyawa besi pada lempung adalah : mempengaruhi perubahan warna, menurunkan sifat tahan api lempung, senyawa besi yang larut dalam air akan membentuk scume atau buih pada permukaan benda, dapat membentuk iron spot pada permukaan benda.

 

e.  Senyawa kalsium

                Pengaruh senyawa kalsium pada lempung antara lain : bertindak sebagai bahan pelebur, bahan gelas yamg terbentuk, bersifat mobilas, encer dan sangat korosif, pada temperatur rendah (di bawah temperatur reaksi) akan menurunkan susut dan mempermudah pengeringan, memucatkan warna merah yang di akibatkan oleh senyawa besi setelah lempuing di bakar, dapat menyebabkan “Lime Blowing” pada badan (batu) bila terdapat dalam ukuran butir yang kasar, senyawa kalsium sulfat dapat menyebabkan bengkak-bengkak pada badan keramik.         

f. Senyawa karbon

                Terdapat dalam bentuk sisa-sisa tumbuh-tumbuhan asam humus dan senyawa- senyawa organik lainnya. Pengaruh bahan-bahan  karbon pada lempung adalah : memberikan warna gelap sampai hitam dalam keadaan mentah, menghasilkan suasana reduksi dalam dapur waktu pembakaran, mempengaruhi warna serta sifat-sifat virtifikasi dalam pembakaran, mengurangi penggunaan bahan bakar, bila pembakaran terlalu cepat dapat membentuk inti hitam  (black core).

—  SIFAT FISIK LE Flokulasi dan diflokulasi

—  Keplastisan

—  daya bersuspensi,

—  Tester

—  susut kering

—   kekuatan kering

—  Slaking

—   warna

—   kekerasan

—   keporian

Flokulasi dan diflokulasi

—  Flokulasi adalah proses pengumpulan butir-butir lempung menjadi gumpalan yang lebih besar. Diflokulasi adalah proses depresi gumpalan-gumpalan ini menjadi bagian-bagian kecil. Proses depresi ini dapat di perkuatkan dengan penambahan elektrolit atau deflokulant seperti  waterglass (Na₂Si₂O₃), Na₂CO₃, Na₂HPO₄ dan lain-lain.

—  Jumlah penggunaan deflokulant ini tergantung pada beberapa faktor antara lain :

—  Kadar butir-butir halus yang menunjukan sifat-sifat koloid.

—  Jumlah dan jenis garam terlarut yang ada di dalam lempung

—  sifat-sifat dari elektrolit / deflokulan  yang dipakai

—  sifat-sifat mineral lempung yang ada di dalam lempung.

 

  Keplastisan

—  Keplastisan adalah sifat yang memungkinkan lempung basah  dapat dibentuk tanpa retak-retak dan bentuk tersebut akan tetap sama setelah gaya pembentukannya dihilangkan.

—  Usaha-usaha untuk merningkatkan keplastisan dari bahan keramik  : mencari kadar air yang optimum, pencampuran (Tempering) yang lebih sempurna antara lempung dengan air, menghindari/mengurangi bahan-bahan non-plastis dari lempung, menambahkan bahan flokulan ke dalam bahan (lempung) seperti : menggunakan bahan yang oleh proses fermentasi/dekomposisi menghasilkan asam lemah seperti peat, serat-serat, bahan-bahan peruraian, karbon ini akan meningkatkan keplastisan, menambah asam-asam lemah, asam humus, asam tanin, asam asetat, menambahkan bahan-bahan koloid dan melakukan penggilingan dan penguledan yang lebih baik.

 

    Sifat-sifat yang berhubungan dengan keplastisan adalah :

—  kelengketan (stickenes) yaitu sifat dari lempung yang terlampau basah akan menempel pada jari-jari,

—   mobilitas dipergunakan untuk menunjukan mudahnya bergerak dari massa    lempung,

—  extrudability sangat berhubungan dengan mobilitas, yaitu mudah/dapat tidaknya lempung basah di bentuk dengan jalan di extrud melalui mulut/disuatu mesin extruder.

Daya Bersuspensi

—  Yaitu sifat dari bahan lempung yang memungkinkan  mengalami suspensi didalam suatu cairan. Sifat ini sangat berkaitan dengan keplastisan.

—  Kaolin atau ball clay berbutir halus akan tetap tinggal tersuspensi di dalam air berjam-jam tanpa menunjukan tanda-tanda akan mengendap. Bila di tambah flokulan seperti asam, borax, MgSO4 dan lain-lain, maka terjadi flokulasi (pengumpulan) dengan pengendapan cepat berlangsung. Bila ditambah bahan elektrolit seperti water glas, Na2CO3 akan menambah proses dispresi dan menghasilkan suatu suspensi yang lebih permanensanitair.

 

 Tekstur

—  Keplastisan, kekuatan mekanis, kemudahan pada pengeringan dan karakter produk setelah   dibakar sangat dipengaruhi oleh  ukuran dan bentuk partikel lempung.

—  Lempung yang gembur umumnya mempunyai dua jenis tekstur, yaitu : tekstur mineral-mineral lempung yang sangat halus dan tekstur mineral-mineral non plastis yang umumnya sebagai impuritas bertekstur kasar sampai halus.

—  Tekstur dari lempung biasanya menunjukkan derajat  penggilingan, yaitu makin banyak penggilingan maka  teksturnya semakin halus. Dalam butiran lempung sebenarnya merupakan kumpulan dari individu-individu/ partikel-partikel lempung yang sangat halus. Untuk memisahkan butiran tersebut digunakan sederetan saringan standar yang disusun  dari kasar hingga halus.  Untuk butiran lebih dari 200 mesh digunakan metode pengendapan.

 Susut Kering

—  Pada proses pengeringan terjadi pengeluaran air. Air yang tedapat pada lempung secara berangsur – angsur  menguap dan memungkinkan butir –butir tersebut mendekat satu sama lain. Setelah air selaput tersebut habis maka giliran air terserap pada butir-butir akan keluar. Kedua jenis air tersebut yang menimbulkan susut kering. Jenis air yang masih tertinggal dinamakan air pori, tidak menimbulkan susut. Sisa air yang masih terikat secara mekanis ini hanya dapat dihilangkan setelah dipanaskan 100^oC.      

—  Lempung sangat bervariasi susut keringnya. Derajat variasi susut kering lempung identik dengan variasi jumlah air yang diperlukan untuk menibulkan keplastisannya. Makin tingi keplastisan suatu lempung, banyak air terabsorsi serta air selaput makin tebal maka akan besar pula susut keringnya .

—  Lempung yang mepunyai susut kering tinggi sukar dikeringkan tanpa  menimbulkan keretakan.

—  Lempung yang sangat halus, padat dan sangat plastis akan sukar dikeringkan.

—  Untuk menghindari terjadinya retak-retak/pecah pada lempung yang memiliki  susut kering yang tinggi maka perlu dilakukan penambahan bahan non plastis seperti pasir kuarsa,flint dan felspar.

             Kekuatan

—  Kegunaan dari lempung seingkali ditentukan oleh kekuatannya waktu kering. Misalnya pipa harus dibuat dari lempung yang mana akan menjadi sangat kuat setelah kering.

—  Kekuatan lempung sangat bergantung pada : Karateristik phisis dari lempung itu sendiri dan cara bagaimana lempung dikerjakan sebelumnya.

—  Faktor – faktor yang mempengaruhi kekuatan kering lempung antara lain : Derajat flokulasi lempung sebelum dibakar, jumlah butiran yang sangat halus, lamanya waktu dan temperatur  yang digunakan dalam  pemeraman (ageing) sebelum dibentuk, jumlah air yang digunakan untuk menguapkan massa plastis,  air dan bahan lain yang ditambahkan tidak  tercampur merata, dan  waktu pengeringan yang terlalu cepat.

 

Slaking

                Bila suatu lempung dialiri air, maka air tersebut akan menyerap ke dalam lempung. Ketika lempung menjadi basah, maka akan mengembang dan pada gilirannya lempung akan hancur menjadi bagian-bagian kecil. Makin renggan ikatannya maka lempung mudah pecah. Lempung yang keras seperti serpih akan memakan waktu beberapa minggu untuk pecah sedangkan lempung lunak akan pecah didalam air dalam waktu beberapa menit.

Warna

—  Warna lempung mentah biasanya disebabkan oleh senyawa-senyawa besi atau bahan –bahan karbon.

—  Kadang-kadang mineral mangan dan titan dalam jumlah yang cukup, memberikan warna dalam lempung, yaitu : warna krem, kuning, merah, hijau atau coklat.

—  Limonit senyawa besi yang sangat umum  dapat memberikan warna  pada lempung, yaitu :  krem, kuning dan coklat.

—  Hematit akan memberikan warna hijau.

—  Senyawa mangan memberikan warna biru, abu-abu, hitam, hijau atau coklat tergantung pada jumlahnya.

 

       Pengaruh Panas

—  Pengaruh panas  pada lempung tergantung pada mineral-mineral lempung dan mineral mineral non lempung.

—  Reaksi yang terjadi bila lempung dibakar sebagai berikut : menguapkan air higroskopis ( air mekanis ) dan air hidrat; reaksi peruraian (dekomposisi) yang diakibatkan oleh : hilangnya air yang terikat, peruraian garam-garam oksidasi, proses oksidasi dan proses reduksi ; reaksi pembentukan kembali, terdiri dari : rekristalisasi dan rekombinasi ; dan pembentukan leburan.

—  Reaksi yang terjadi tersebut tergantung pada jenis lempung dan mineral-mineral  yang ada dan juga temperatur yang dicapai. Air higroskopis menguap pada tempertur 100^oC. Jumlah yang diuapkan sangat tergantung pada kehalusan butir mineral-mineral lempung, karena banyaknya  air terserap tergantung pada luas permukaan. Ada beberapa jenis lempung yang menyerap air higroskopis secara lemah, tetapi ada beberapa jenis mineral lempung seperti montmorillonite  menyerap agak kuat. Mineral montmorillonite akan kehilangan air yang terserap pada suhu ± 150_­­^oC tergantung pada jenis kation yang terserap.

—  Jumlah air higroskopis yang tinggal di dalam lempung sebagai fungsi dari kelembaban udara. Jumlah air terserap yang menguap pada pemanasan hingga 200^oC   dari berbagai jenis lempung sebelumnya bersinggungan dengan udara jenuh pada temperatur 20^oC.

—  Air yang terserap secara reversibel ini dapat dihilangkan sebagian selama pengeringan. Barang-barang yang terbuat dari lempung serapannya tidak akan menjadi rapuh, sebaiknya sebagian kecil tertingal (Blackhard Condition). Bila air terserap terlalu banyak akan dijumpai kesulitan waktu pengeringan.

—  Air hidrat sebagai air kristal yang bersangkutan dengan garam dan kation yang terkandung di dalam lempung. Temperatur ini hilang bervariasi dan tidak ada batas yang jelas antara air hidrat dan air yang sebenarnya pada mineral-mineral lempung. Contoh air hidrat yang paling umum yang terdapat pada lempung adalah Calsium Sulfat dan Magnesium Sulfat. Mineral ini mudah mengabsorbsi  air dari sekelilingnya dan membentuk CaSO₄ 2H₂O ( Gypsum) dan MgSO₄. 7H₂O (Epsonite).

  Reaksi Dekomposisi

—  Banyak mineral tanah mengandung air, yang terikat secara strukturil di dalam lempung. Bila temperatur naik secara progresive, mineral-mineral semacam ini akan mengalami dekomposisi pada temperatur tertentu dengan mengelurkan air. Reaksi jenis ini biasanya tidak cepat, dan hilangnya air kerapkali berlansung meliputi daerah tempertatur, tergantung pada kecepatan pemanasan. Misalkan kaolin akan mengalami dekomposisi pada suhu ± 415 ^oC, tetapi berjalan sangat lambat  ( selesai beberapa minggu), sedangkan apabila dipanasi pada 550 ^oC akan selesai ± 30 menit.    

 

Share this post