Bahan - Bahan Dan Proses Pembuatan Kaca
BAGAIMANA CARA MEMBUAT KACA? APA BAHANNYA?
Kaca adalah amorf ( non kritalin ) material padat yang bening transparan, yang biasanya rapuh. Jenis yang paling banyak digunakan selama berabad-abad adalah jendela dan gelas minum.
Bahan
baku dari industri umum kaca adalah (Austin, dkk. 2005) :
· Pasir
Pasir yang digunakan dalam membuat kaca adalah
kuarsa yang sangat murni. Kandungan besi dalam pasir kuarsa ini tidak boleh melebihi
0,45% untuk barang gelas pecah belah atau 0,015% untuk kaca optik, sebab
kandungan besi ini bersifat merupakan warna kaca pada umumnya.
· Soda
Soda ini berumus kimia Na2O, yang didapatkan dalam
soda abu padat (Na2CO3). Sumber lainnya adalah dari bikarbonat, kerak garam dan
natrium nitrat.
· Feldspar
Feldspar mempunyai rumus umum P2O.Al2O3.6SiO2,
dimana R2O dapat berupa Na2O atau K2O atau campuran keduanya. Sebagai sumber
Al2O3, feldspar mempunyai banyak keunggulan dibanding produk lain, karena
murah, murni dan dapat dilebur dan seluruhnya terdiri dari oksida pembentuk
kaca. Al2O3 sendiri digunakan hanya bila biaya tidak merupakan masalah.
Feldspar juga merupakan sumber Na2O atau K2O dan SiO2. Kandungan aluminanya
dapat menurunkan titik cair kaca dan memperlamba terjadinya devitrifikasi.
· Borax
Borax adalah perawis tambahan yang menambahkan Na2O
dan boron oksida kepada kaca. Walaupun jarang dipakai dalam kaca jendela atau
kaca lembaran, boraks sekarang banyak digunakan di dalam bernagai jenis kaca
pengemas. Ada pula kaca borax berindeks tinggi yang mempunyai nilai dispersi
lebih rendah dan indeks refraksi lebih tinggi dari semua kaca yang dikenal.
Kaca ini telah banyak digunkan sebgai kaca optik. Di samping daya fluksnya yang
kuat, borax tidak saja bersifat menurunkan sifat ekspansi tetapi juga
meningkatkan ketahanna terhadap aksi kimia. borax digunakan dalam tumpak yang
memerlukan hanya sedikit alkali. Harganya hampir dua kali boraks.
· Kerak
garam
Istilah asingnya adalah salt cakeyang digunakan sebagai perawis tambahan pada pembuatan
kaca, demikian juga beberapa sulfat lain seperti amonium sulfat dan barium
sulfat dan sering ditentukan pada segala jenis kaca. Kerak garam ini dapat
membersihkan buih yang mengganggu pada tanur tangki. Sulfat ini harus dipakai
bersama karbon agar tereduksi menjadi sulfit. Arsen trioksidadapat pula ditambahkan untuk menghilangkan
gelombang-gelombang dalam kaca.
· Kulet
Kulet adalah kaca hancuran yang dikumpulkan dari
barang-barang rusak, pecahan beling dan berbagai kaca limbah. Bahan ini dapat
membantu pencairan selain juga sebagai bahan untuk dasar pengolahan limbah.
Bahan ini dapat dipakai 10-80% dari muatan bahan baku.
· Blok
refraktori
B. Langkah-Langkah Umum Pembuatan Kaca
Urutan proses pembuatan kaca pada umumnya dapat digolongkan menjadi 10
langkah (Austin, dkk. 2005), yaitu:
1.
transportasi bahan baku ke
pabrik
2.
pengaturan ukuran bahan baku
3.
penimbunan bahan baku
4.
pengangkutan, penimbangan dan
pencampuran bahan baku dan pemuatannya ke tanur kaca
5.
pengolahan bahan bakar untuk
mencapai suhu yang diperlukan bagi pembentukkan kaca
6.
reaksi pembentukkan kaca di
dalam tanur
7.
penghematan kalor melalui regenarasi
dan rekuparasi
8.
pembuatan bentuk produk kaca
9.
penyaringan produk kaca
10.
penyelesaian produk kaca
C. Cara Pembuatan Kaca
a.
Peleburan
Tanur kaca dapat
diklasifikasi sebagai tanur periuk atau tanur tangki. Tanur periuk (pot furnace), dengan kapasitas sekitar 2 t atau
kurang dapat digunakan secara menguntungkan untuk membuat kaca khusus dalam
jumlah kecil di mana tumpak cair itu harus dilindungi terhadap hasil
pembakaran. Tanur ini digunakan terutama dalam pembuatan kaca optic dan kaca
seni melalui proses cetak. Periuknya sebetulnya ialah suatu cawan yang terbuat
dari lempung pilihan atau platina. Sulit sekali melebur kaca di dalam bejana
ini tanpa produknya terkontaminasi atau tanpa sebagian bejana itu sendiri
meleleh, kecuali bila bejana itu terbuat dari platina. Dalam tanur tangki (tank furnace), bahan
tumpak itu dimuat ke satu ujung suatu “tangki” besar yang terbuat dari
blok-blok refraktor, diantaranya ada yang ukuran 38 x 9 x 1.5 m dengan
kapasitas kaca cair sebesar 1350 t. kaca itu membentuk kolam didasar tanur itu,
sedang nyala api menjilat berganti dari satu sisi ke sisi lain. Kaca “halusan” (fined glass) dikerjakan dari ujung lain
tangki itu, operasinya kontinu. Dalam tanur jenis ini, sebagaimana juga dalam
tangki periuk, dindingnya mengalami korosi karena kaca panas. Kualitas kaca dan
umur tangki bergantung pada kualitas blok konstruksi. Karena itu, perhatian
biasanya ditujukan pada refraktori tanur kaca. Tanur tangki kecil disebut
tangki harian (day tank)dan berisi
persediaan kaca cair untuk satu hari sebanyak 1 t sampai 10 t. tangki ini
dipanasi secara elektrotermal atau dengan gas.
Gambar 1.
Diagram alir pembuatan kaca lembaran (Austin, dkk. 2005)
Tanur-tanur yang disebutkan
diatas adalah tergolong tanur regenarasi
(regenerative furnace)dan beroperasi dalam dua siklusdengan dua perangkat
ruang berisi susunan bata rongga. Gas nyala setelah memberikan sebagian
kalornya pada waktu melalui tanur berisi kaca cair, mengalir ke bawah melalui
satu perangkat ruang yang diisi penuh dengan pasangan batu terbuka atau batu
rongga (checkerwork). Sebagian besar
dari kandungan kalor sensibel gas keluar dari situ, dan isian itu mencapai suhu
yang berkisar antar 1500°C didekat tanur 650C di dekat pintu keluar. Bersamaan
dengan itu, udara dipanaskan dengan melewatkannya melalui lubang regenerasi
yang telah dipanaskan sebelumnya dan dicampur dengan gas bahan bakar yang
terbakar, sehingga suhu nyalanya menjadi menjadi lebih tinggi lagi
(dibandingkan dengan jika udara tidak dipanaskan terlebih dahulu). Pada selang
waktu yang teratur, yaitu antara 20 sampai 30 menit, alirancampuran udara bahan bakar, atau siklus itu dibalik, dan
sekarang masuk tanur dari ujung yang berlawanan melalui isian yang telah
mendapat pemanasan sebelumnya, kemudian melalui isian semula, dan mencapai suhu
yang lebih tinggi.
Suhu
tanur yang baru mulai berproduksi hanya dapat dinaikkan sedikit demi sedikit
setiap hari, bergantung kepada kemampuan refraktorinya menampung ekspansi. Bila
tanur regenarasi itu sudah dipanaskan, suhunya harus dipertahankan sekurang-kurangnya
1200°C setiap waktu. Kebanyakan kalor hilang dari tanur melalui radiasi, dan
hanya sebagian kecil yang termanfaatkan untuk pencairan. Tanpa membiarkan
dindingnya mendingin sedikit karena radiasi, suhu akan menjadi terlalu tinggi
sehingga kaca cair itu dapat menyerang dinding dan melarutkannya. Untuk
mengurangi aksi kaca cair, pada dinding tanur kadang-kadang dipasang pipa air
pendingin.
b.
Pencetakan
Kaca dapat dibentuk dengan
mesin atau dengan cetak tangan. Faktor yang terpenting yang harus diperhatikan
dalam cetak mesin (machine molding)
ialah bahwa rancang mesin itu haruslah sedemikian rupa sehingga pencetakan
barang kaca dapat diselesaikan dalam tempo beberapa detik saja. Dalam waktu
yang sangat singkat ini kaca berubah dari zat cair viskos menjadi zat padat
bening. Jadi, jelas sekali bahwa masalah rancang yang harus diselesaikan,
seperti aliran kalor stabilitas logam, dan jarak bebas bantalan merupakan
masalah yang rumit sekali. Keberhasilan mesin cetak kaca merupakan prestasi besar
bagi para insinyur kaca.
c.
Penyangaian
Untuk mengurangi
regangan-regangan dalam kaca, semua
barang kaca harus disangai (anneal), baik barang kaca yang dibuat dengan
mesin maupun yang dibuat dengan tangan. Secara singkat, penyangaian menyangkut
dua macam operasi, yaitu:
1. Menahan kaca itu pada suatu suhu di atas suhu krisis tertentu selama
beberapa waktu yang cukup lama sehingga mengurangi regangan-regangan dalam
dengan jalan pengaliran plastic sehingga regangannya kurang dari suatu maksimum
yang ditentukan.
2. Mendinginkan massa kaca sampai suhu kamar secara cukup perlahan
sehingga regangan itu selalu berada di bawah batas maksimum leher atau tungku
penyaringan, tidak lain hanyalah satu ruang pemanasan yang dirancang dengan
baik dimana laju pendingin dapat diatur sehingga memenuhi persyaratan.
d.
Penyelesaian
Semua kaca yang sudah
disangai harus mengalami operasi penyelesaian yang relative sederhana tetapi
sangat penting. Operasi ini menyangkut hal-hal sebagai berikut:
§ Pembersihan
§ Penggosokan
§ Pemolesan
§ Pemotongan
§ Gosok-semprot dengan pasir
§ Pemasangan email klasifikasi kualitas
§ Pengukuran
D. Reaksi Kimia Yang Terjadi Selama Proses Pembuatan
Reaksi kimia yang terlihat dalam pembuatan kaca dapat diringkas sebagai
berikut (Austin, dkk. 2005) :
Na2CO3
+ aSiO2 → Na2O.aSiO2 + CO2
CaCO3 + bSiO2 → CaO.bSiO2 + CO2
Na2SO4
+ cSiO2 → Na2O.cSiO2 + SO2 + SO3 + CO
Reaksi yang terakhir ini dapat berlangsung seperti
pada persamaan berikut (Austin, dkk. 2005) :
Na2SO4
+ C → Na2SO3 + CO
2Na2SO4
+ C → 2Na2SO3 + CO2
Na2SO3 + cSiO2 → Na2O.cSiO2 + SO2
DAFTAR PUSTAKA
Ege, Seyhan. 1984. Organic Chemistry. Kanada: DC Heath and
Company.
Keenan, Charles W., dkk. 1984. Ilmu Kimia Untuk Universitas. Jakarta: Erlangga.
Purba,
Michael. 2006. Kimia 2B untuk SMA Kelas
XI. Jakarta: Erlangga.
Vogel and Suehla, G. 1990. Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif
Makro dan Semi Mikro.Alih bahasa L.Setiono dan AH Pudjaatmaka. Jakarta:
Kalman Media Pustaka.
Anda sedang membaca artikel tentang Bahan - Bahan Dan Proses Pembuatan Kaca dan anda bisa menemukan artikel ini dengan url http://kimiatip.blogspot.com/2013/11/bahan-bahan-dan-proses-pembuatan-kaca.html. Jika anda ingin menyebarluaskan artikel ini mohon cantumkan link sumbernya! Terima kasih.
Post a Comment
Terimakasih atas komentarnya