Dokumen ini menguraikan berbagai jenis bahan non-logam seperti keramik, refraktori, kaca, plastik, dan komposit, serta sifat-sifat dan materi dasar mereka. Bahan-bahan ini memiliki aplikasi luas dalam industri karena karakteristiknya yang unik, seperti daya tahan terhadap suhu tinggi dan korosi. Penjelasan rinci tentang proses pembuatan dan komposisi masing-masing bahan juga disertakan.

1. L/O/G/O
BAHAN NON LOGAM
NAMA KELOMPOK 8 :
Ahmad Santoso
Moh. Rozy
Juean Kaleb Casey
Isaman
Suratno
Tinggarta
Panji
Novi
Moh. Riyadus
Hesa Hendra

2. Materi Bahan Non Logam :
Keramik
Batu Tahan Api (Refratory)
Kaca (Glass)
Plastik
(Composit Materials)

3. Keramik
Keramik adalah semua benda-benda yang terbuat
dari tanah liat/lempung yang mengalami suatu proses
pengerasan dengan pembakaran suhu tinggi.
Adapun sifat-sifat keramik antara lain :
1. Keras, kuat, tetapi bersifat getas atau mudah pecah.
2. Tahan terhadap korosi.
3. Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas
yang rendah.
4. Sifat listriknya dapat menjadi isolator, semikonduktor,
konduktor bahkan superkonduktor.
5. Dapat bersifat magnetik dan non magnetik.

4. Pada dasarnya bahan dasar keramik antara
lain :
 Tanah Liat (Lempung) adalah sebagai bahan pokok untuk
pembuatan keramik, merupakan salah satu bahan yang
kegunaannya sangat menguntungkan bagi manusia karena
bahannya yang mudah didapat dan pemakaian hasilnya yang
sangat luas. Kira-kira 70% atau 80% dari kulit bumi terdiri dari
batuan merupakan sumber tanah liat. Tanah liat banyak
ditemukan di areal pertanian terutama persawahan. Dilihat dari
sudut ilmu kimia, tanah liat termasuk hidrosilikat alumina dan
dalam keadaan murni mempunyai rumus : Al2O3, 2SiO2, 2H2O
dengan perbandingan berat dari unsur-unsurnya : Oksida Silinium
(SiO2) 47%, Oksida Aluminium (Al2O3) 39%, dan Air (H2O) 14%.
Tanah liat memiliki sifat-sifat yang khas yaitu : Apabila dalam
keadaan basah
mempunyai sifat plastis, tetapi bila dalam
keadaan kering akan menjadi keras, sedangkan bila dibakar akan
menjadi padat dan kuat.

5.  Kuarsa (SiO2 ) / (mineral silika) adalah salah satu
komponen utama dalam pembentukan keramik dan
banyak terdapat di permukaan bumi (sekitar 60%).
Bentuk umum fasa kristal kuarsa adalah tridimit, quartz
dan kristobalit, tergantung pada temperaturnya. Jenis
kristal silika yang ada di alam adalah kuarsa,
sedangkan tridimit dan kristobalit jarang dijumpai.
Kuarsa memiliki keplastisan rendah dan titik lebur tinggi
sekitar 1728°C, tetapi hasil pembakarannya kuat dan
keras. Bahan baku kuarsa dapat diperoleh dari batuan
atau pasir kuarsa dengan kandungan silika tinggi.

6.  Feldspar adalah suatu kelompok mineral yang berasal dari
batu karang yang ditumbuk dan dapat memberikan sampai 25
% flux (pelebur) pada badan keramik. Bila keramik dibakar,
feldspar akan meleleh (melebur) dan membentuk leburan
gelas yang menyebabkan partikel tanah dan bahan lainnya
melekat satu sama lain. Pada saat membeku, bahan ini
memberikan kekuatan pada badan keramik. Feldspar tidak
larut dalam air, mengandung alumina, silika dan flux yang
digunakan untuk membuat gelasir suhu tinggi.

7. 
Serbuk Kaca / Cullet adalah serbuk kaca yang
sangat kecil. Kaca biasanya dihasilkan dari
campuran silicon atau bahan dioksida (SiO2) yang
merupakan benda amorf, dibentuk melalui
prosesan pemadatan dari peleburan tanpa
kristalisasi. Kaca kadang-kadang dianggap sebagai
cairan kental (viskos) kareana bukan kristalin atau
amorf. Akan tetapi hanya beberapa cairan yang
dapat membentuk kaca. Pada suhu tinggi, kaca
merupakan cairan sejati, dan pada fase cair ini
struktur dari bahan-bahan anorganik belum
beraturan dan atom-atomnya selalu bergerak terusmenerus.

8. Definisi Batu Tahan Api (Refraktory)

Refraktori adalah material yang dapat
mempertahankan sifat-sifatnya yang berguna
dalam kondisi yang sangat berat karena
temperatur tinggi dan kontak dengan bahanbahan yang korosif. Refraktori dibuat dari
berbagai jenis material terutama keramik yang
mana termasuk bahan-bahan seperti alumina,
lempung (clay), magnesia, chromit, silicon
karbida dan lain-lain. Refraktori digunakan untuk
mengkonstruksi atau melapisi struktur yang
berhubungan dengan temperatur tinggi, dari
perapian

9. Adapun Sifat-sifat Refraktori ini :
Diantaranya:
Titik lebur yang tinggi.
Kekuatan yang bagus pada temperatur tinggi.
Tahan terhadap degradasi.
Mudah dipasang.

10. Material Bahan Baku Refraktori
1.
Lempung (Clays)
Lempung adalah campuran dari beberapa mineral lempung, yang
biasanya juga mengandung jumlah yang bervariasi dari mineral
bukan lempung.
Jenis Lempung yang biasa digunakan :
Fire clay (lempung api) adalah ball clay dengan kandungan
kaolinite yang tinggi dan kandungan illite yang rendah. Sebagai
akibatnya, fire clay mempunyai titik lebur yang tinggi untuk jenis
lempung, oleh karena itu digunakan untuk aplikasi sebagai
refraktori.
Flint clays (lempung batu api) adalah lempung dengan kandungan
silica yang tinggi, juga digunakan untuk aplikasi sebagai refraktori.
Lempung Cina (China Clay) atau Kaolin adalah jenis lempung
yang mempunyai kandungan mineral utama berupa kaolinite.
Mineral yang lain seperti kwarsa, feldspar dan mika.

11. 2. Alumina
Alumina untuk refraktori berasal dari deposit alami dan
buatan. Sumber-sumber alami terdiri dari Bauksite dan Diaspore.
Sedangkan yang buatan terdiri dari Calcined Alumina, Sintered
Alumina, dan Fused Alumina.
Bauksit adalah bijih yang mengandung Boehmite
(Al2O3.H2O) atau Gibbsite (Al2O3.3H2O) dalam proporsi yang
bervariasi. Bauksit juga mengandung oksida besi, alumino-silikat
dan titania. Bauksit yang kaya akan oksida besi dan pengotor
lain dapat digunkan untuk membuat Calcined Alumina melalui
proses Bayer atau untuk membuat logam alumunium. Bauksit
yang langsung digunakan unuk membuat refraktori harus
memiliki kandungan pengotor yang rendah.
Setelah ditambang kemudian bauksit dikalsinasi di rotary
kiln untuk penyetabilan. Komponen utama adalah corundum
(alumina α) dengan sedikit Mullit dan sejumlah kecil fasa glas.

12. 3. Silika
Silika membentuk sekitar 60% dari lapisan kerak
bumi, sehingga bahan baku untuk refraktori silica mudah
tersedia. Sumber alaminya adalah kwarsa dan tanah
diatomae. Pasir silika adalah bahan baku utama. Pasir
dapat berasal dari pantai, lempung pasir, atau dibuat
dengan meremuk batu pasir. Sedangkan, tanah
diatomae atau diatomit mengandung rangka-rangka
silika dari alga bersel tunggal yang disebut diatom.
Rangka-rangka tersebut tersusun dari silika hidrat dan
silika amorf. Setelah dikalsinasi material bersifat sangat
porous dan ringan sehingga bagus digunakan sebagi
material insulator.

13. Silika mempunyai banyak polimorf sehingga
perubahan fasa akan terjadi bila memanaskan silica,
selain itu juga disertai dengan perubahan volume yang
cukup berarti. Hal ini akan menyebabkan masalah jika
memanaskan material yang mengandung kwarsa.
Penggunaan refraktori silica penggunaannya terus
menurun, hal ini disebabkan oleh perubahanperubahan yang terjadi pada teknologi steelmaking
dimana membutuhkan refraktori yang mampu
mengatasi temperature yang lebih tinggi. Selain itu
juga masalah kesehatan yang berkaitan dengan
handling silica (silikosis) juga turut menyumbang pada
penurunan popularitasnya.

14. Definisi Kaca (Glass)
Pengertian Kaca
Kaca merupakan materi bening dan transparan (tembus
pandang) yang biasanya di hasilkan dari campuran
silikon atau bahan silikon dioksida(SiO2), yang secara
kimia sama dengan kuarsa (bahasa Inggris: kwarts).
Biasanya dibuat dari pasir. Suhu lelehnya adalah 2000
Derajat Celcius.Jenis kaca yang paling umum di kenal dan
yang telah digunakan sejak berabad-abad silam sebagai
jendela dan gelas minum adalah kaca soda kapur, yang
terbuat dari 75% silica (SiO2) ditambah Na2O, CaO, dan
sedikit aditif lain.

15. Berbagai Macam Kaca, yaitu :
1. Silika lebur.
Silika lebur atau silika vitreo dibuat melalui
pirolisis silikon tetraklorida pada suhu tinggi, atau
dari peleburan kuarsa atau pasir murni. Kaca ini
sering disebut kaca kuarsa (quartz glass). Kaca ini
mempunyai ciri-ciri nilai ekspansi rendah dan titik
pelunakan tinggi. Karena itu, kaca ini mempunyai
ketahanan termal lebih tinggi daripada kaca lain.
Kaca ini juga sangat transparan terhadap radiasi
ultraviolet. Kaca jenis inilah yang sering digunakan
sebagai kuvet untuk spektrometer UV-Visible yang
harganya sekitar dua jutaan per kuvet.

16. 2. Alkali silikat
Alkali silikat adalah satu-satunya kaca yang
mengandung dua komponen yang di publikasikan
secara komersial. Pada proses pembuatannya
pasir dan soda dilebur bersama-sama, dan
hasilnya disebut Natrium silikat. Larutan silikat
soda juga dikenal sebagai kaca larut air (water
soluble glass) dan banyak dipakai sebagai adhesif
dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang
yang memiliki sifat tahan api.

17. 3. Kaca soda gamping
Kaca soda gamping (soda-lime glass) merupakan 95
persen dari semua kaca yang dihasilkan. Kaca ini
digunakan untuk membuat segala macam bejana, kaca
lembaran, jendela mobil dan barang pecah belah.
4. Kaca khusus
Kaca berwarna , bersalut, opal, translusen, kaca
keselamatan, fitokrom, kaca optik dan kaca keramik
semuanya termasuk kaca khusus. Komposisinya
berbeda-beda tergantung pada produk akhir yang
diinginkan.

18. 5. Kaca timbal
Dengan menggunakan oksida timbal sebagai
pengganti kalsium dalam campuran kaca cair,
didapatlah kaca timbal (lead glass). Kaca ini sangat
penting dalam bidang optik, karena mempunyai indeks
refraksi dan dispersi yang tinggi. Kandungan
timbalnya bisa mencapai 82% (densitas 8,0, indeks
bias 2,2). Kandungan timbal inilah yang memberikan
kecemerlangan pada “kaca potong” (cut glass). Kaca
ini juga digunakan dalam jumlah besar untuk membuat
bola lampu, lampu reklame neon, radiotron, terutama
karena kaca ini mempunyai tahanan (resistance) listrik
tinggi. Kaca ini juga cocok dipakai sebagai perisai
radiasi nuklir.

19. sifat-sifat lain dari kaca secara umum,
yaitu :
Ø Berwujud padat tapi susunan atom-atomnya seperti pada
zat cair.
Ø Tidak memiliki titik lebur yang pasti (ada range tertentu)
Ø Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih besar dari 1012
Pa.s)
Ø Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecuali
hidrogen fluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai
untuk peralatan laboratorium.
Ø Efektif sebagai isolator.
Ø Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.

20. Definisi Plastik (Plastic)
Pengertian Plastik.
Plastik adalah suatu polimer yang mempunyai sifat-sifat
unik dan luar biasa.
Polimer adalah suatu bahan yang terdiri dari unit
molekul yang disebut monomer. Jika monomernya sejenis
disebut homopolimer, dan jika monomernya berbeda akan
menghasilkan kopolimer.
Polimer alam yang telah kita kenal hingga saat ini
antara lain : selulosa, protein, karet alam dan sejenisnya.

21. Beberapa contoh plastik yang banyak
digunakan antara lain :
1.Polietilen,
2.Polipropilen,
3.Polistiren,
4.Poli (tetrafluoroetilen) atau teflon.

22. 1. Polietilen
Polietilen adalah bahan termoplastik yang kuat dan
dapat dibuat dari yang lunak sampai yang kaku. Ada dua
jenis polietilen yaitu polietilen densitas rendah (low-density
polyethylene / LDPE) dan polietilen densitas tinggi (highdensity polyethylene / HDPE). Polietilen densitas rendah
relatif lemas dan kuat, digunakan antara lain untuk
pembuatan kantong kemas, tas, botol, industri bangunan,
dan lain-lain.
Polietilen densitas tinggi sifatnya lebih keras, kurang
transparan dan tahan panas sampai suhu 100 0C.
Campuran polietilen densitas rendah dan polietilen
densitas tinggi dapat digunakan sebagai bahan pengganti
karat, mainan anak-anak, dan lain-lain.

23. 2. Polipropilen (PP)
Polipropilen mempunyai sifat sangat kaku,
berat jenis rendah.Tahan terhadap bahan kimia,
asam, basa, tahan terhadap panas, dan tidak
mudah retak.
Plastik polipropilen digunakan untuk
membuat alat-alat rumah sakit, komponen
mesin cuci, komponen mobil, pembungkus
tekstil, botol, permadani, tali plastik, serta bahan
pembuat karung. Jenis plastik ini, merupakan
sangat baik apabila digunakan.

24. 3. Polistirena
Polistiren adalah jenis plastik termoplast
yang termurah dan paling berguna serta
bersifat jernih, keras, halus, mengkilap, dapat
diperoleh dalam berbagai warna, dan secara
kimia tidak reaktif. Busa polistirena digunakan
untuk membuat gelas dan kotak tempat
makanan, polistirena juga digunakan untuk
peralatan medis, mainan, alat olah raga, sikat
gigi, dan lainnya. Jenis plastik ini ,merupakan
kurang baik apabila digunakan.

25. 4. Potetrafluoroetilena (teflon)
Teflon memiliki daya tahan kimia dan daya
tahan panas yang tinggi (sampai 2600C)
Keistimewaan teflon adalah sifatnya yang licin
dan bahan lain tidak melekat padanya.
Penggorengan yang dilapisi teflon dapat dipakai
untuk menggoreng telur tanpa minyak.

26. Perbedaan sifat-sifat plastik Termoplas
dan Termoset disimpulkan pada :
Plastik Termoplas
Plastik Termoset
Mudah diregangkan
Keras dan rigid
Fleksibel
Tidak fleksibel
Melunak jika dipanaskan
Mengeras jika dipanaskan
Titik leleh rendah
Tidak meleleh jika dipanaskan
Dapat dibentuk ulang
Tidak dapat dibentuk ulang

27. Definisi (Composit Materials)
Komposit adalah kombinasi dari dua bahan atau lebih
yang tersusun dengan fasa matrik dan penguat yang dipilih
berdasarkan kombinasi sifat mekanik dan fisik masingmasing material penyusun untuk menghasilkan material
baru dengan sifat yang unik dibandingkan sifat material
dasar sebelum dicampur dan terjadi ikatan permukaan
antara masing-masing material penyusun. Dengan adanya
perbedaan sifat material penyusun dimana antar material
harus terjadi ikatan yang kuat maka wetting agent perlu
ditambahan. Penyusun komposit terdiri dari matrik
(penyusun dengan fraksi volume terbesar), fiber sebagai
penguat (penahan beban utama), interfasa (pelekat antar
dua penyusun) dan interface (permukaan fasa yang
berbatasan dengan fasa lain).

28. Material Penyusun Komposit Matrik dan fiber adalah bahan
pembentuk material komposit dimana fiber sangat berperan dalam
memberikan kekuatan dan kekakuan komposit. Namun aspek lain
yang menjadi sumber kekuatan komposit di dapat dari matrik yang
memberikan ketahanan terhadap temperatur tinggi, ketahanan
terhadap tegangan geser dan mampu mendistribusikan beban.

29. Dengan nilai kekuatan yang tinggi dan keunggulan lain seperti ringan dan tahan
korosi menyebabkan material komposit menjadi pilihan utama dalam pengembangan
produk. Dalam bukunya, Mike Ashby[13]menyebutkan bahwa kekuatan material komposit
telah dapat mencapai diatas 1000 MPa dan melebihi kekuatan beberapa material dari
bahan logam.

30.  Matrik
Pada material komposit matrik memberikan pengaruh yang
lebih besar dalam pengikatan material penyusun selain bertugas
untuk mendistribusikan beban dan memberikan perlindungan dari
pengaruh lingkungan.Polyester dan vinyl ester resin umumnya
yang paling banyak digunakan sebagai bahan matrik dan biasanya
digunakan untuk pembuatan produk-produk komersial, industri dan
transportasi. Namun bila produk yang dibutuhkan diharapkan untuk
memiliki kekuatan yang lebih tinggi maka bahan epoksi menjadi
pilihan sebagai matrik. Meskipun epoksi sensitif terhadap
kelembaban, namun tetap masih lebih baik dibanding dengan
polyester serta tahan terhadap penyusutan. Dalam aplikasinya
epoksi terbatas terhadap termperatur hingga 120°C untuk
pemakaian jangka panjang, bahkan pada kondisi tertentu
temperatur tertinggi hanya pada sekitar 80°C sampai 105°C. Untuk
pemakaian pada temperatur lebih tinggi sekitar 177°C sampai
230°C dapat menggunakan bismaleimide resins (BMI) sebagai
matrik.
.

31.  Fiber
Pada material Komposit Matrik Polimer (KMP), fungsi utama
fiber penguat adalah menaikkan kekuatan dan kekakuan komposit
sehingga didapatkan material yang kuat dan ringan.
Beberapa jenis fiber yang umum digunakan adalah :
a. Fiber glass
Sangat umum digunakan dalam industri karena bahan baku yang
sangat banyak tersedia. Komposisi fiber glass mengandung silica
yang berguna memberikan kekerasan, flexibilitas dan kekakuan.
Proses pembentukan fiber glass melalui proses fusion (melting)
terhadap silica dengan campuran mineral oksida. Pada proses ini
diberikan pendingan yang sangat cepat untuk pembentukan
kristalisasi yang sempurna, proses ini biasa disebut dengan
fiberization. Produk fiber glass dibedakan dalam beberapa jenis
berdasarkan propertis dan karakteristiknya.

32. Kode
Propertis dan karakteristiknya
E, electrical
Low electrical conductivity
S, strength
High strength
C, chemical
High chemical durability
M, modulus
High stiffness
A, alkali
High alkali or soda lime glass
D, dielectric
Low dielectric constant
Tabel Propertis fiber dan matriks yang umum di gunakan
b. Karbon Fiber
Salah satu keunggulan karbon fiber adalah sangat unggul terhadap ketahanan
fatik, tidak rentan terhadap beban perpatahan dan mempunyai elastic recovery yang
baik. Pekembangan penggunaan karbon fiber tergolong sangat cepat untuk aplikasi
penerbangan, produk olahraga dan berbagai kebutuhan industri. Sebagai bahan
anorganik, karbon fiber tida terpengaruh oleh kelembaban, atmosfir, pelarutan basa
dan weak acid pada temperature kamar. Namun oksidasi menjadi permasalahan
pada fiber karbon pada suhu tinggi dimana impuritis dapat menjadi katalisator dan
menghambat proses oksidasi yang menyebabkan kemurnian fiber karbon tidak
tercapai.

33. c. Aramid Fiber
Aramid fiber memiliki kekuatan yang sangat tinggi
dibandingkan dengan ratio berat yang dimilikinya. Pada
awalnya aramid fiber di produksi oleh E.I. Du Pont de
Nemours & Company, Inc. dengan merek Kevlar yang
dipakai sebagai fiber penguat dalam produksi ban dan
plasKarena aramid fiber relatif flexible dan non-brittle
maka aramid fiber dapat diproses dengan berbagai
metode seperti twisting, weaving, knitting, carding dan
felting. Aramid Kevlar terdapat dalam 3 jenis yaitu Kevlar
29 (high toughness), Kevlar 49 (high modulus) dan
Kevlar 149 (ultrahigh modulus). Menurut Charley Yan,
Kevlar memiliki nilai rasio kekuatan dan berat sebesar
lima kali lebih kuat dari logam.

34. Perbandingan kekuatan dan nilai modulus fiber tersebut secara umum dapat
dilihat pada grafik Gambar berikut ini.
Mekanisme Adesifitas
Fenomena adesifitas atau perekatan (adhesion phenomenon) relevan dengan
berbagai ilmu bidang studi lain dan menjadi hal penting dalam perkembangan
teknologi. Hal utama dalam aplikasi perekatan adalah ikatan (bonding) antar material
tersebut dalam suatu campuran. Maka istilah perekatan diartikan terjadinya ikatan
antar permukaan (interfacial bonds) dan membutuhkan suatu tenaga untuk
melepaskan ikatan tersebut
.

35. Kualifikasi Produk Komposit
a.
b.
c.
d.
Sebelum implementasi produk komposit polimer ini digunakan sebagai bahan
alternatif mengatasi kebocoran pipa, maka dilakukan beberapa kualifikasi yang antara
lain adalah :
Coating performance :
> Cathodic disbondment, pengujian di lakukan untuk mengukur kemampuan lapisan
komposit menahan masuknya air ke dalam lapisan, dimana air tersebut dapat
menimbulkan potensial korosi
> Adhesion, pengujian dilakukan untuk melihat apakah lapisan komposit dan material
pipa terjadi ikatan yang baik.
Strengthening performance, pengujian untuk melihat kekuatan lapisan komposit jika
diberikan tekanan pada pipa, pengujian dilakukan dengan melakukan hidrotest sampai
melebihi tekanan yang diijinkan.
Repair application, pengujian dilakukan untuk melihat apakah lapisan komposit tersebut
dapat di perbaiki jika terjadi kesalahan dalam pemasangan atau untuk melakukan
lapisan ulang jika umur lapisan komposit telah melebihi dari yang ditetapkan.
Keselamatan dan kesehatan, pengujian untuk mengetahui apakah produk komposit ini
berbahaya bagi pekerja ketika pemasangan dan bagi masyarakat ketika melalui pipa.

36. WASSALAMUALAIKUM WR. WB