DAFTAR ISI
Bahan Isolasi Mineral
Bahan-bahan isolasi mineral yang dimaksudkan disini adalah bahan-bahan yang diperoleh dari tambang dan digunakan sebagai isolasi pada ikatan kimia atau keadaan alaminya tanpa proses kimia atau termal sebelumnya.Pada kesempatan ini akan di bahas bahan-bahan isolasi mineral : mika, mikanit serta beberapa bahan isolasi mineral lainnya.
1. Mika
Mika adalah salah satu bahan isolasi mineral yang sangat penting karna mempunyai resistansi serta kekuatan mekanik yang sangat tinggi, tahan panas dan tahan terhadap pengaruh uap air di samping mempunyai elastisitas yang bagus.Mika digunakan sebagai isolasi pada mesin-mesin besar dengan tgangan kerja yang tinggi, misalnya : generator turbo, generato turbo pada pembangkit, motor-motor traksi. Juga dapat digunakan untuk kaca penjenguk pada tungku-tungku untuk melihat bagian dalam dari tungku.
Mika adalah mineral dengan Kristal monoklin yaitukristal yang sumbu-sumbu ruangnya (x,y,z) sama panjang, 2 sudut antara sumbu-sumbusama yaitu 90o. terdabat beberapa mika. Di antaranya mika yang umum di jumpai adalah muscovit denagn rumus kimia (K2 O. 3 Al2O3. 6SiO2. 2H2O) dan flogopit (K2O. 6MgO. Al2O3. 6SiO2. 2H2O).
Unsure dari mika jenis lain mungkin : besi, natrium dan kalsium. Sifat pengisolasian dari muskovit adalah lebih baik di bandingkan dengan flogopit. Demikian pula dengan sifat mekanisnya. Perbandingan dari keduanya dapat dilihat pada table dibawah
Sifat-sifat pengisolasian mika searah panjangnya adalah makin rendah disbanding dengan ke arah melintangnya. Sebagai contoh : resis-tivitas volume paling rendah adalah 109 ohm-cm, sedangkan ∂ naik hingga 0,1.
Muskovit mempunyai ketahanan abrasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan flogovit. Sefat ini penting untuk menentukanpemilihan bahan isolasibagian-bagian yang bergerak, misalnya komukator. Sebagai gambaran, untuk komutator yang menggunakan isolasi muskovit antara lamel-lamelnya, justru lamelnya akan lebih dahuluaus dibandingkan isolasinya setelah terkena sikat arang selama pemakaian.
Sedangkan pemakaian flogovit untuk hal yang sama, tingkat ke ausan-nya relatif sama dengan tingkat keausan lamelnya, dengan demikianpada pemakaian kedua bahan isolasi untuk contoh diatas akan mempunyai hubungan yang erat dengan jangka waktu perawatan terhadap komutatornya.
Pada suhu yang tinggi (di atas batas suhu kerja) komposisi air yang terkandung di dalam mika akan menguap sehingga sifat mekanis dan elektrisnya berubah. Pada suhu 1250o hingga 1300o susunan Kristal mika berubah sama sekali dan mulai meleleh.
Suhu sampai terjadi penguapan (dehidrasi) pada muskovit adalah 500o hingga 600oC, sedangkan pada flogovit 800o hingga 900oC. untuk itu maka flogovit banyak digunakan pada peralatan rumah tangga misalnya : penyekat pemanggang, seterika dan sebagainya.
Jenis-jenis flogovit yang banyak mengandung air (hydrated-flogopite) adalah agak lunak dan kemampuan isolasinya lebih rendah. Flogovit jenis ini mulai menunjukan gejala kerusakan pada suhu 1500 hingga 250oC.
Mika biasanya diperoleh secara alami bersama- sama mineral lainnya seperti kuarsa. Sering juga ditemuakan sebagai jalur sepanjang 2 cm hingga beberapa meter pada pegmatite. Pegmatig adalah merupakan sumber bahan yang murah untuk pembuatan muskovit komersial.
Setelah diadakan penambangan, mika mentah ditingkatkan kualitasnya, dipotong dan dibersihkan dari bahan ikutan lainnya. Selanjutnya dibentuk menjadi lembaran-lembaranyang sesuai dengan standar Negara masing-masing Negara penghasil, misalnya : empat persegi panjang dengan perbandingan panjang dan lebarnya 1 : 1 hingga 1 : 3 dengan luas tertentu yang umumnya dibawah 1 m2.
Ketebalan standar adalah 0,01 hingga 0,03 mm. kandungan besi oksida atau mineral lainnya dalam mika disebut spot dan ini menyebabkan berkurangnya kemampuan isolasi mika. Bahan fuoroflogovit sintetis adalah bahan cadanganyang digunakan untuk menggantikan bahan mika alami. Bahan ini didapat dengan melelehkan jenis mika khusus di dalam dapur tinggi pada suhu tinggi sehingga mika tersebut lumer yang selanjutnya dikristalisasi.
2. Mikanit
Seperti telah di jelaskan sebelumnya bahwa mika adalah bahan isolasi yang kemampuan isolasinya tinggi dapat di peroleh dari tambang dengan jumlah besar dengan ukuran atau dimensi yang terbatas.Sedangkan alat-alat listrik ukurannya adalah bervariasi.untuk keperluan itu di buat mikanit yaitu mika yang di ikat dengan sirlak atau gliptal sehingga ukurannya dapat di buat sesuai dengan yang di kehendaki.
Seringkali pada salah satu sisi mekanik di lapisi dengan kertas atau kain dengan tujuan mendapatkan kekuatan mekanis yang lebih tinggi atau untuk menjaga agar tidak terjadi keretakan ketika di bengkokkan.
Beberapa mekanit sesuai dengan penggunaannya di bahas di bawah ini .
- Mikanit Komutator. Mikanit ini di gunakan untuk bahan isolasi antara lamel-lamel pada komutator mesin dc.mikanit komutator mengandung bahan pengikat maksimum 4% ,mempunyai massa enis 2.4 hingga 2,6 gram /cm3 secara mekanis mekanit ini adalah kuat karena pada waktu pengerjaannya di gunakan tekanan tinggi, mengandung sedikit resim ,tahan aus walaupun mendapat tekanan yang tinggi pada suhu kerjanya sehingga 180o C.hal ini yang menadi dasar di pertimbangan sehingga mekanik ini tepat untuk penyekat lamel-lamel komutator .kontraksi mekanit pada suhu 20o C tidak lebih dari 9% dengan tekanan hingga 600 kg/cm2.
- Mikanit Lempengan Lempeng mekanit di produksi dari muskovit atau flogopit atau dari paduan keduanya dengan bahan pengikat sirak atau gliptal.Untuk keperluan pembuatan lempengan tersebut kandungan mikanya dibuat 70 sampai 85 % sedangkan bahan pengikatnya adalah berkisar 15 sampai 25 %. Dalam hal ini lempengan di perlukan untuk isolasi yang tidak memerlukan bengkokan . baik mikanit komutator maupun mikanit lempengan adalah tergolong mikanit keras.
- Mikanit Cetakan Mikanit ini di buat berbagai bentuk sesuai dengan keperluan .Cara pembentukannya adalah dengan di panasi kemudian di cetak sebelum di dinginkan. Penggunaannya antara lain : pengisoasi antara poros dengan komutator ,antara poros intirotor. Mikanit cetakan dipabrikasidengan ketebalan 0,1 hingga 0,5 mm dengan bahan pengikat sirlak atau gliptal dengan komposisi bahan pengikat 8 hingga 25% dan sisanya adalah mika
- Kertas Mika Ini adalah satu jenis dari mekanit cetakan. Salah satu sisinya di lapisi dengan kertas setebal 0,05 hingga 0,06 mm. Penggunaan nya adalah untuk membuat isolasi yang keras pada belitan jangkar mesin tengangan tinggi. Kertas mika di buat dari muskovit atau flogopit dengan bahan pengikat sirlak atau resin sintetis. Kertas mika dipabrikasi dengan bentuk gulungan selebar 0.4 meter dan dengan tebal0.15 hingga 0,3 mm.
- Mikanit Fleksibel. Mekanit jenis ini pada suhu kamar dapat di bengkokkan tanpa pemanasan lagi.Penggunaannya antara lain adalahuntuk penyekat fleksibel,isolasi alur pada mesin listrik. Mikanit fleksibel diproduksi dalam bentuk lempengan dengan kettebalan 0,15 hingga 0,6 mm.,terbuat dari muskovit atau flogopit yang di lapisi dengan minyak vernis bitumen atau dilapisi dengan minyak vertis gliptal. Di samping itu ada pula mekanit fleksibel yang di kedua sisinya di lapis kertas dengan ketebalan 0,2 hingga 0,5 mm. Komposisi mika pada mikanit ini yang tanpa pelapis kertas adalah 75 hingga 90% sedangkan yang dilapisi kertas mengandung mika sekitar 50% .
- Pita Mika Ini adalah salah satu dari macam mikanit fleksibel .Pita mika ini di buat dari lembaran-lembaran yang relatif besar , kemudian di potong-potong dengan ukuran lebar tertentu dan di gulung . Pita mika di buat dari muskovit atau flogopit yang dilapisi vernis baik vernis hitam atau vernis ernih Pita mika di beri warna cerah mempunyai ketahanan terhadap panas yang lebih tinggi, penggunannya terutama untuk isolasi belitan rotor pada generator turbo . karena itu seringkali pta mika di sebut “pita mika kotor”.Kadang-kadang ada pula pita mika di lapisi dengan sutera atau kain kaca. Proses pemotongan lembaran mika menjadi pita di tunjukkan pada gb.5-2.Pertama kali mika di gulung pada penggulung 1 kemudian di lewatkan penggulungan yang lebih halus yaitu 2 ,di potong dengan pisau 3 dan terakhir di gulung pada penggulung 4 .Pisau 3 ada 2 macam yaitu pisau cakram dan pisau silindris.
Ada pula salah satu jenis mika yang di sebut samika.Garis besar pemprosesannya adalah sebagai berikut : scrap mika dipanaskan hingga suhu 800o C,setelah itu di rendam ke dalam larutan soda dan selanjutnya di murnikan dengan asam chlorida atau asam sulfat encer.
Selanjutnya mika yang susah melar (mengembang) bersama-sama dengan airnya di angkat di jadikan bubur untuk kemudian di jadikan kertas mika tebal dan kemudian di pabrikasi dengan mesin pembuat kertas mika.Hasilnya di sebut Kertas Slyudinit atau Kertas Samika.
Keras samika di peroleh dengan memasukkan beberapa macam pengikat kedalam bubur mika.Dalam banyak hal,bahan ini dapat menggantikan fungsi dari mekanit ,kertas mika,dan pita mika. Dari pembahasan di atas yang perlu di ingat adalah penggunanaan bahan pengikat dari bahan organik .
karena mika tergolong bahan isolasi kelas C dan H ,maka bahan pengikat maupun pelapisnya hendaknya sesuai dengan kelas mika. Kecuali jika penggunaannya pada suhu di bawah suhu kerja mika.Pada pabrikasi, ]senyawa amonium pospat atau kaca biasanya di gunakan sebagai bahan pengikat mekanit yang di gunakan pada suhu tinggi .
Mengingat tingginya biaya pembuatan mika termasuk di hasilkan limbah yang besar daam pembuatan mikanit ,maka perlu di cari jalan keluar untuk membuat bahan isolasi mika sintesis.
Bahan Isolasi Mineral Lainya
Beberapa bahan isolasi mineral lain di samping mika yaitu : marmer .batu tulis dan klorida padat yang pengunaannya sebagai isolator pada Papan Hubung Bagi (PHB).
1. Marmer
Marmer mempunyai ikatan kimia seperti halnya batu kapur yaitu Ca Co3 , tetapi sifat fisiknya berbeda .Marmer lebih keras daripada kapur dan dapat di poles hingga mengkilap.Marmer dapat ditambang dari tanah dalam bentuk lempengan-lempengan tebal kemudian dipotong-potong sesuai dengan ukuran dan bentuk yang dikehendaki,selanjutnya dipoles.Proses pemolesan permukaan marmer adalah bertahap yaitu: pertama di poles dengan cakram karborundum ,kemudian dengan batu asah dan terakhir mnggunakan caakram berlapis kain pemoles dan bubuk hijau (chromium oksida) sebagai bahan tambahan pada pemolesan terakhir.
Marmer mempunyai massa jenis paling rendah 26 g/cm3 ,makin tinggi kepadatannya makin tinggi massa jenisnya ,makin kecil kristalnya,makin tidak higroskopis dan makin baik hasilnya jika di poles. Untuk mendapatkan marmer yang kemampuan listriknya makin baik ,marmer perlu di impregnasi dengan parafin,polistirin,bitumen,minyakdan sebagainya.
Marmer sifatnya regas dan sensitif terhadap asam.Warna yang di alami dari marmer adalah putih atau abu-abu atau kuning atau kemerah-merahan.Kalau di panasi pada suhu tinggi kemudian di dinginkan mendadak marmer akan retak .
2. Batu tulis
Warnanya abu-abu kehitam-hitaman,strukturnya berlapis-lapis sehingga dapat di bentuk dari papan (sepanjang lapisannya ) dengan menggunakan palu san pahat serta pengasah. Penggunaannya seperti halnya marmer yaitu pada panel PHB.Batutulis lebih mudah pecah di bandingkan marmer,tidak dapat di poles ,sifat kelistrikan dan higroskopisitasnya di bawah marmer.Namun demikian tahan terhadap asam dan panas.massa jenisnya adalah berkisar antara 2,7 hingga 2,8 g/cm3.
3. Klorida
Bahan ini warnanya abu-abu yang mempunyai sifat kelistrikan dan kekuatan mekanis di bawah batutulis. Karena itu mudah di potong ,digergaji,atau di bor.Klorida padat sangat higroskopis .Jika akan di gunakan sebagai isolator harus di impregnasi dengan resin misalnya : bakelit yang di cairkan ,agar sifatkelistrikannya serta kekuatan mekanisnya naik serta higroskopisitasnya menurun.