Oleh: Mohd Khairi Baharom
1. Pendahuluan
Dalam dunia seni tembikar dan pengilangan seramik, resipi gerlis yang sempurna bukan hanya bergantung kepada ketepatan sukatan serbuk kaca, tanah liat, dan pigmen warna semata-mata. Kadangkala, cabaran terbesar bagi seorang pembuat seramik bukanlah pada pembentukan warna di dalam relau, tetapi pada peringkat penyediaan dan aplikasi cecair gerlis itu sendiri ke atas permukaan biskut seramik (bisqueware). Masalah seperti bahan gerlis termendap keras di dasar baldi, kesukaran menyapu gerlis dengan berus tanpa meninggalkan kesan garisan, atau lapisan gerlis yang kering lalu berdebu dan merekah sebelum sempat dibakar adalah mimpi ngeri yang sering berlaku.
Bagi menyelesaikan masalah teknikal ini, industri seramik secara meluas bergantung kepada sejenis bahan pengikat dan pengubahsuai kelikatan yang sangat berkesan. Bahan tersebut ialah Carboxymethyl Cellulose (CMC).
Walaupun istilah kimia CMC mungkin kedengaran asing bagi penggemar seramik yang baru bermula, ia sebenarnya merupakan antara agen penstabil, pemekat, dan hidrokoloid yang paling menonjol bukan sahaja di dalam makmal kejuruteraan bahan, malah dalam barangan harian seperti makanan dan kosmetik (Saha & Bhattacharya, 2010). Artikel ini akan merungkai secara terperinci apakah itu CMC, sains di sebalik fungsinya dalam seramik, dan panduan praktikal cara mengaplikasikannya dalam studio seramik anda.
Glosari Istilah (Berdasarkan Piawaian DBP & Industri)
Bagi memastikan pemahaman teks yang lebih jitu, penulisan ini telah diselaraskan dengan glosari berikut:
1. Istilah Bahasa Melayu Piawai DBP
Gerlis: Lapisan bahan berkaca yang disapukan pada permukaan tembikar dan dibakar (sebelum ini lebih dikenali dengan istilah Inggeris glaze atau istilah umum licau).
Kelikatan: Keadaan likat atau pekat sesuatu bendalir; rintangan cecair terhadap aliran.
Pemendakan: Proses pemisahan bahan pepejal berat daripada cecair yang turun dan terkumpul di dasar bekas.
Relau: Tempat pembakaran bersuhu tinggi untuk membakar bata, tembikar, dan seramik (sepadan dengan kiln).
2. Padanan Istilah Teknikal & Sains DBP
Reologi: Cabang sains fizikal yang mengkaji tentang ubah bentuk dan aliran jirim (bendalir).
Penipisan Ricih: Sifat bendalir di mana kelikatannya berkurang (menjadi cair) apabila daya tekanan atau ricihan dikenakan.
Hidrokoloid: Bahan polimer mikroskopik yang tersebar di dalam air untuk membentuk jaringan gel pelindung.
3. Kata Pinjaman / Peristilahan Industri Khusus (Ditulis Condong)
Bisqueware: Tembikar biskut; seramik yang telah melalui pembakaran pertama pada suhu rendah dan belum disapu gerlis.
Crawling: Kecacatan pada permukaan gerlis di mana ia merekah, menggulung, dan tertanggal semasa pembakaran, membiarkan badan biskut terdedah.
Engobe: Slip tanah liat (lazimnya berwarna) yang disapukan pada permukaan seramik sebelum proses pembakaran atau sebelum aplikasi gerlis.
2. Apa Itu Carboxymethyl Cellulose (CMC)?
Secara saintifiknya, Carboxymethyl Cellulose atau sering disebut sebagai Sodium Carboxymethyl Cellulose (Na-CMC) adalah sejenis polimer organik larut air. Ia dihasilkan melalui proses modifikasi bahan selulosa semula jadi—yang lazimnya diekstrak daripada pulpa kayu, kapas, atau sisa gentian biosumber seperti tangkai sisa agrikultur (Klunklin et al., 2020).
Dari segi sifat fizikalnya, CMC tulen hadir dalam bentuk serbuk atau butiran halus berwarna putih kekuningan yang tidak berbau dan tidak bertoksik. Apabila CMC didedahkan kepada air, struktur kimianya yang bersifat hidrofilik (suka akan air) akan menyerap molekul air dengan cepat, mengembang, dan membentuk rantaian polimer yang panjang. Rantaian ini saling berselirat di dalam cecair, mengubah air biasa menjadi larutan hidrokoloid berstruktur gel atau sirap yang sangat likat (Saha & Bhattacharya, 2010).
Di dalam industri seramik, sifat kelikatan dan interaksi polimer CMC menjadikannya ramuan yang sangat penting. Ia secara rasminya diklasifikasikan sebagai bahan pengikat, agen pengekal air, dan pengubahsuai reologi yang diaplikasikan secara meluas di dalam penghasilan slip tuangan, engobe, dan campuran gerlis (Vitali & Giorgini, 2019).
3. Sains dan Mekanisme Fungsi CMC dalam Gerlis Seramik
Menambahkan CMC ke dalam air dan campuran gerlis mencetuskan beberapa perubahan fizikal dan kimia yang kritikal. Terdapat empat fungsi utama CMC yang memberikan kelebihan mutlak kepada pembuat seramik:
3.1 Penggantungan Bahan Berketumpatan Tinggi (Suspension)
Serbuk gerlis seramik tidak larut di dalam air. Ia merupakan campuran mekanikal bahan-bahan berat seperti silika, feldspar, frit kaca, dan oksida logam. Jika campuran gerlis ini dibiarkan cair tanpa sebarang agen pengikat, tarikan graviti akan menyebabkan zarah-zarah berat ini tenggelam ke dasar baldi dengan pantas. Ia akan membentuk lapisan simen yang keras melalui proses pemendakan, menjadikannya mustahil untuk dikacau semula.
Dengan adanya CMC, polimer panjangnya menghasilkan "rangkaian sarang labah-labah" secara mikroskopik di dalam air. Jaringan hidrokoloid ini bertindak sebagai pelindung yang menangkap dan menampung zarah-zarah serbuk kaca daripada jatuh ke dasar bekas (Vitali & Giorgini, 2019). Ini memastikan adunan gerlis sentiasa stabil, sekata, dan komposisi kimianya tepat pada setiap kali proses celupan dilakukan.
3.2 Pengubahsuaian Reologi dan Penipisan Ricih
Reologi adalah elemen penting yang menentukan kualiti sapuan seramik. Campuran gerlis yang ideal memerlukan sifat bendalir yang unik, yang dikenali sebagai penipisan ricih (Vitali & Giorgini, 2019).
Sifat penipisan ricih bermaksud: apabila tiada tekanan dikenakan (seperti semasa ia berada di dalam baldi), cairan gerlis menjadi pekat dan stabil. Tetapi, apabila tekanan ricih dikenakan (contohnya ketika ia dikacau atau disapu menggunakan berus cat), ikatan rantaian polimer CMC akan tersusun mengikut arah aliran, menyebabkan cairan tersebut serta-merta menjadi lebih cair dan mudah mengalir dengan sangat lancar (Vitali & Giorgini, 2019). Apabila sapuan berus dihentikan, ia serta-merta kembali menjadi pekat dan tidak menitik ke bawah objek seramik. Ini memberikan kawalan maksimum kepada pengkarya seramik ketika mewarna perincian halus.
3.3 Kekuatan Hijau (Green Strength) dan Cengkaman Permukaan
Sebelum seramik dibakar di dalam relau (kiln), lapisan gerlis yang sudah kering adalah sangat sensitif. Tanpa bahan pengikat, lapisan serbuk kering ini akan mudah tertanggal, berdebu, atau merekah apabila dipegang dengan jari. Rantaian polimer CMC bertindak sebagai "gam sementara" yang sangat kuat (Klunklin et al., 2020), mengikat zarah-zarah serbuk kaca dengan kukuh antara satu sama lain dan melekat erat pada dinding badan bisqueware. Kelengkapan ini melindungi hasil karya anda semasa anda menyusun ratusan pasu ke dalam tungku pembakaran.
Satu lagi sifat luar biasa CMC ialah proses pembakarannya. Sebagai komponen organik yang berasaskan karbon, CMC akan meruap dan terbakar secara bersih apabila suhu relau mencecah julat 300°C hingga 500°C. Ia tidak meninggalkan sisa abu, karbon, atau menyebabkan sebarang perubahan warna kepada hasil seramik.
3.4 Pengekalan Air (Water Retention) untuk Pengeringan Sekata
Tanah liat biskut (seramik yang telah dibakar kali pertama tanpa gerlis) bersifat sangat poros dan berliang seperti batu karang. Apabila anda menyapu cat gerlis biasa, badan biskut akan menyedut air dengan kelajuan yang sangat mendadak, menyebabkan sisa serbuk cat mengeras pada berus dalam sekelip mata, meninggalkan tekstur tidak rata dan kecacatan crawling (rekahan gerlis).
Kehadiran polimer hidrofilik CMC menghubung ketat molekul air melalui ikatan hidrogen, menentang kuasa sedutan daripada badan biskut (Saha & Bhattacharya, 2010). Proses pelepasan air yang diperlahankan ini membenarkan cecair gerlis berada dalam keadaan basah untuk tempoh masa beberapa saat lebih lama, membolehkannya diratakan secara mendatar dengan sempurna.
4. Panduan Penggunaan dan Sukatan CMC dalam Gerlis
Salah satu kesilapan yang kerap dilakukan oleh pengguna baharu ialah menabur serbuk CMC kering secara langsung ke dalam cecair gerlis basah. Serbuk CMC kering yang terkena air akan secara mendadak terhidrasi pada bahagian luar, membentuk kepompong gel bergetah yang dipanggil "mata ikan". Ketulan bergetah ini akan memerangkap serbuk kering di bahagian tengahnya dan tidak akan larut walaupun dikisar menggunakan pengisar berkelajuan tinggi.
Kaedah industri yang sebenar adalah dengan menyediakan Larutan Stok CMC (CMC Gum Solution) terlebih dahulu, dan menggunakan cairan hidrokoloid tersebut bagi mencairkan serbuk gerlis.
Resipi Larutan Stok CMC (Kepekatan 2%)
Campurkan bahan berikut untuk menghasilkan larutan stok yang serba boleh:
Air Panas: 500 ml
Serbuk CMC Kering: 10 Gram
Cara-cara: Panaskan air sehingga suhu suam-suam kuku atau sedikit panas. Sambil mengacau air menggunakan pemukul, taburkan serbuk CMC secara perlahan-lahan ke permukaan air. Tutup balang dan biarkan ia pada suhu bilik tanpa diganggu selama 12 hingga 24 jam. Selepas tempoh tersebut, ia akan bertukar menjadi sirap jernih yang pekat dan bebas ketulan.
4.1 Menambah Stok Ke Dalam Gerlis Berdasarkan Teknik
Nisbah penambahan cecair CMC ini sangat bergantung kepada kaedah aplikasi yang anda gunakan di studio anda:
Teknik Sapuan Berus: Tambahkan 10 ml hingga 15 ml larutan stok CMC ke dalam setiap 100 ml gerlis cair. Kadar yang tinggi ini memanjangkan masa pengeringan, mengelakkan berus tersangkut, dan menghasilkan kualiti sapuan ibarat cat lateks.
Teknik Celupan atau Tuangan: Tambahkan jumlah yang amat minimum, iaitu sekitar 2 ml hingga 5 ml larutan stok bagi setiap 100 ml gerlis. Gerlis jenis celupan direka khas untuk mengering dan menetap ke badan seramik dalam tempoh kurang dari 5 saat supaya ketebalan pelapisan dapat dikawal; kadar CMC berlebihan hanya akan menyebabkan ia terlalu melekit, lambat kering, dan menitik.
Teknik Semburan Udara: Gunakan sekitar 1 ml hingga 3 ml larutan stok sahaja. Sedikit CMC mencukupi untuk memberikan cengkaman lekatan dan mengelakkan serbuk gerlis berterbangan kembali ke udara.
Sukatan berikut adalah berasaskan larutan stok CMC 2% piawai (10 gram CMC kering yang dilarutkan dalam 500 mL air):
| Isi Padu Gerlis Cecair | Teknik Sapuan Berus | Teknik Celupan / Tuangan | Teknik Semburan |
| 100 mL | 10 – 15 mL | 2 – 5 mL | 1 – 2 mL |
| 200 mL | 20 – 30 mL | 4 – 10 mL | 2 – 4 mL |
| 300 mL | 30 – 45 mL | 6 – 15 mL | 3 – 6 mL |
| 500 mL | 50 – 75 mL | 10 – 25 mL | 5 – 10 mL |
| 750 mL | 75 – 112 mL | 15 – 37 mL | 8 – 15 mL |
| 1,000 mL (1 L) | 100 – 150 mL | 20 – 50 mL | 10 – 20 mL |
5. Isu-Isu Berkaitan dan Langkah Penyelesaian
Walaupun CMC menawarkan kestabilan kelikatan yang luar biasa, penggunaannya masih memerlukan penelitian. Masalah yang sering terjadi adalah sifat penguraian semula jadinya (biodegradasi). Disebabkan CMC adalah produk organik, mikroorganisma dan bakteria sangat menggemarinya (Saha & Bhattacharya, 2010). Sekiranya larutan gerlis bercampur CMC disimpan pada suhu bilik atau persekitaran lembap lebih daripada tiga minggu, bakteria akan mula memakan polimer selulosa tersebut. Proses ini menyebabkan cairan berbau masam, berkulat, dan gerlis tersebut tiba-tiba hilang kelikatannya akibat penurunan struktur polimer dan kembali cair seperti air.
Sebagai langkah pencegahan bagi studio yang mencampurkan stok dalam kuantiti yang banyak, anda disarankan mencampurkan setitik dua bahan pengawet komersial (ejen antibakteria atau biosid (biocide) cecair seperti Clorox) ke dalam bancuhan stok. Ini akan memanjangkan jangka hayat campuran CMC sehingga berbulan-bulan.
6. Kesimpulan
Seni pembuatan seramik adalah satu pertembungan halus antara keindahan estetika dan sains bahan. Menguruskan reologi bendalir (Vitali & Giorgini, 2019) dan struktur polimer menggunakan tambahan Carboxymethyl Cellulose (CMC) membolehkan pengkarya seramik mengawal sepenuhnya sifat teknikal bendalir, sekaligus membebaskan minda mereka untuk terus fokus kepada penghasilan karya seni yang memukau. Berbekalkan ilmu pengetahuan yang tepat mengenai CMC, anda kini mampu menghindari masalah kerosakan gerlis di peringkat awal, memacu standard kualiti produk di studio anda ke tahap industri yang profesional, mapan, dan sangat tahan lasak.
Rujukan
Saha, D., & Bhattacharya, S. (2010). Hydrocolloids as thickening and gelling agents in food: a critical review. Journal of Food Science and Technology, 47, 587–597.
Vitali, S., & Giorgini, L. (2019). Overview of the rheological behaviour of ceramic slurries. FME Transactions, 47, 42–47.
Klunklin, W., Jantanasakulwong, K., Phimolsiripol, Y., Leksawasdi, N., Seesuriyachan, P., Chaiyaso, T., Insomphun, C., Phongthai, S., Jantrawut, P., Sommano, S. R., Punyodom, W., Reungsang, A., Ngo, T. M. P., & Rachtanapun, P. (2020). Synthesis, Characterization, and Application of Carboxymethyl Cellulose from Asparagus Stalk End. Polymers, 13(1), 81.
Tiada ulasan:
Catat Ulasan