Makalah Bahan Konstruksi Kimia GELAS DAN KACA
Disusun oleh : Kelompok
: 1 ( Satu)
Nama
: 1. Bayu Akbar Hartanto
NIM : 061030401013
2. Dina Angraini
NIM :061030401014
3. Etchi Yunti Reni Pratiwi
NIM :061030401016
Dosen Pembimbing : Ir. Rusdianasari, M.Si NIP
: 196711191993032003
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2012
1
KATA PENGANTAR
Terima kasih segala puji bagi Tuhan YME yang telah memberikan anugerah dan kemudahan penulis utuk menyelesaikan makalah ini dengan maksimal. Makalah ini berjudul Gelas dan Kaca yang merupakan tugas mata kuliah Bahan Konstruksi Kimia. Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan masih terdapat kesalahan di dalamnya. Oleh karena itu, kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima demi penyempurnaannya. Semoga makalah ini dapat bermanfaat dan diaplikasikan bagi penulis secara khusus dan pembaca secara umum.
Palembang , Maret 2012
Penulis
2
BAB I PENDAHULUAN
Latar belakang Gelas adalah benda yang transparan, lumayan kuat, biasanya tidak bereaksi dengan barang kimia, dan tidak aktif secara biologi yang bisa dibentuk dengan permukaan yang sangat halus dan kedap air. Kaca adalah amorf (non kristalin) material padat yang bening dan transparan (tembus pandang), biasanya rapuh Gelas dan kaca kini merupakan bahan yang telah umum dan banyak dipakai, baik untuk keperluan rumah tangga, dalam konstruksi bangunan atau sebaggai alat teknik. Ada berbagai macam gelas atau kaca, yang terutama dibedakan atas dasar susunan kimianya, sedang jumlah yang terbesar yang dibuat adalah gelas kapur soda. Kaca atau gelas apabila dipandang dari segi fisika merupakan zat cair yang sangat dingin. Disebut demikian karena struktur partikel-partikel penyusunnya yang saling berjauhan seperti dalam zat cair namun dia sendiri berwujud padat. Ini terjadi akibat proses pendinginan (cooling) yang sangat cepat, sehingga partikel- partikel silika tidak “sempat” menyusun diri secara teratur. Dari segi kimia, kaca adalah gabungan dari berbagai oksida anorganik yang tidak mudah menguap , yang dihasilkan dari dekomposisi dan peleburan senyawa alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun lainnya.. Galas atau kaca banyak kita lihat disekitar kita, berupa alat makan dan minun, kaca untuk bangunan, atau sebagai bejana dan wadah, bola lampu, block gelas, genteng kaca, isolator listrik dan lainnya. Disamping itu terdapat gelas khusus yang dibuat tahan terhadap suhu, atau tahan pecah, gelas optic dan lainnya 3
BAB II DASAR TEORI Kaca atau gelas adalah salah satu alat rumah tangga yang bahan utama penyusunnya adalah SiO 2 dengan suhu pelelehan 2000◦ C. Kaca atau gelas merupakan bahan pejal sekata, biasanya terbentuk apabila bahan cair tidak berkristal disejukkan dengan cepat, dengan itu tidak memberikan cukup masa untuk jaringan kekisi kristal biasa terbentuk. Kaca atau gelas termasuk kelompok vitroida atau termogel, yang merupakan senyawa kimia dengan susunan yang kompleks. Senyawa tersebut diperoleh dengan membekukan lelehan yang lewat dingin. Ka ca atau gelas ialah produk yang “amorf dan bening dengan kekerasan dan elastisitas yang cukup, tetapi sangat rapuh. Kaca atau gelas apabila dipandang dari segi fisika merupakan zat cair yang sangat dingin. Disebut demikian karena struktur partikel-partikel penyusunnya yang saling berjauhan seperti dalam zat cair namun dia sendiri berwujud padat. Ini terjadi akibat proses pendinginan (cooling) yang sangat cepat, sehingga partikel-partikel silika tidak “sempat” menyusun diri secara teratur. Dari segi kimia, k aca atau adalah
gabungan dari berbagai oksida anorganik yang tidak mudah menguap , yang dihasilkan dari dekomposisi dan peleburan senyawa alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun lainnya. Kaca atau gelas biasanya dicampur dengan bahan lain untuk mengubah cirinya. Misalnya seperti kaca atau gelas bertimah hitam yang menyebabkan kaca atau gelas menjadi lebih berkilauan, hal ini karena adanya peningkatan index pantulannya, sementara boron ditambahkan untuk mengubah ciri termal dan elektriknya, seperti Pyrex. Penambahan barium juga dapat meningkatkan indeks pantulannya, dan serium ditambahkan untuk kaca atau gelas yang menyerap tenaga infra. Logam oksida juga ditambahkan untuk memberikan warna pada kaca atau gelas. Peningkatan soda atau potash dapat menurunkan titik lebur, sementara mangan ditambahkan untuk menghilangkan warna yang tidak dikehendaki. Kaca atau gelas berwarna diperoleh dengan 4
menambahkan sedikit oksida logam peralihan. Misalnya, oksida mangan akan menghasilkan warna ungu, oksida kuprum dan kromium memberikan warna hijau, dan oksida kolbalt memberikan warna biru. Sifat- Sifat kaca atau gelas : Kaca atau gelas memiliki sifat-sifat yang sangat khas bila disbanding dengan keramik.Kehasan sifat kaca ini disebabkan oleh keunikan silika (SiO 2) dan proses pembentukannya. Beberapa sifat kaca atau gelas yang sangat umum adalah sebagai berikut :
Gelas merupakan bahan yang dapat ditembus oleh cahaya tampak dan sinar infra merah
Padatan amorf (short range order).
Berwujud padat tapi susunan atom-atomnya seperti pada zat cair.
Tidak memiliki titik lebur yang pasti (ada range tertentu)
Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih besar dari 10 12 Pa.s)
Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecuali hidrogenfluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai untuk peralatan laboratorium.
Efektif sebagai isolator.
Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.
5
BAB III PEMBAHASAN A. Gelas 1.
Bahan Baku Pembuatan Gelas a. SiO2 Merupakan bahan pokok pembuatan gelas dan diperoleh dari kwarsa. Bila dipanasi pada suhu tinggi maka akan melebur, dan membentuk
cairan
yang
bening.
Dengan
penggunaan
silica
ini,
pengembangan gelas akibat perubahan suhu akan kecil.
b. Na2O Didapat dari soda ash atau natrium karbonat. Penambahan natrium karbonat kepada komposisi gelas akan menurunkan suhu peleburan oksida dan akan memperbesar pemuaian kerana suhu, sebaliknya dengan sifat dari Si 2O oksida ini akan mempertinggi daya tahan terhadap kejutan suhu terhadap kejutan suhu tetapi menurunkan akan sifat ketahan dari gelas.
c. CaO atau MgO Didapat dari batu kapur atau batu dolomite. Dengan penambahan oksida ini, dipakai sebagai penurunan suhu lebur ( flux ) serta mempertinggi ketahanan gelas.
d. B2O3 Dipakai untum membuat gelas yang kecil pemuaiannya dan gelas boro silikat. Didapat dari borax (Na2B4O7.10H2O)
6
e. Al2O3 Didapat
dari
feldspar
atau
nephelin
syenit.
Dengan
dicampurkannya oksida ini, akan menaikkan suh lebur dan viskositas dari massa gelas, serta memperbaiki sifat tahan lama.
f. PbO Jika dicampur dengan silica akan membentuk gelas “flint” yang
banyak dipakai untuk pembuatan gelas alat rumah tangga bermutu tunggi.
2. Cara Pembuatan Gelas a.Penyiapan bahan Pada tahap ini dilakukan penggilingan, pengayakan bahan baku serta pemisahan dari pengotor-pengotornya. Serbuk bahan baku ditimbang sesuai komposisi, termasuk bahan-bahan aditif lain yang diperlukan seperti zat pewarna atau zat-zat yang sesuai dengan produk kaca yang dikendaki. Pengadukan campuran bahan baku dalam suatu mixer hal ini dilakukan agar campuran menjadi homogen sebelum dicairkan. Komposisi dari bahan-bahan penyusunnya adalah sebagai berikut : Bahan
Komposisi (%)
Pasir Silika
72,6
Natrium Karbonat
13,0
Kalsium Karbonat
8,4
Dolomit
4,0
Alumina
1,0
Lain-Lain
1,0
Bahan untuk gelas, biasanya harus berkadar besi yang rendah (biasanyakurang dari 0.5%) agar gelas yang dibuat berwarna bening cerah. Besi akan menyebabkan wana gelas menjadi hijau. 7
b.Peleburan bahan Bahan baku yang sudah homogen, diayak dahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku ( furnace ) bersuhu sekitar 1500 oC sehingga campuran akan mencair. Cara peleburannya ada beberapa cara 1.
:
Peleburannya dengan pot atau krus. Dilakukan sejak jaman dahulu, dimana masa gelas ditempatkan dalam suatu bejana tahan api, dan bejana itu dibakar dalam tungku sampai masa yang ada dalam bejana melebur. Kemudian dari bubur gelas ini diambil sedikit demi sedikit bila akan dibuat benda yang diingini
2.
Peleburan dengan tungku bak. Tungku bak ini biasanya dibagi menjadi 2 ruangan dimana ruang pertama merupakan ruang untuk meleburkan, sedangkan ruang kedua untuk pengadukan, sehingga masa gelas homogen dan bebas dari gelembung udara. Untuk industri yang bekerja kontinu dan industri modern dari ruang 2 ini masa bubur gelas itu langsung dikerjakan menjadi produk yang macammacam bentuknya, dan perlengkapan peralatan yang dipasang tidak sama, tergantung pada jenis produknya.
c. Pembentukan Cara pembentukan ada beberapa cara : 1. Dengan press / pakai cetakan baja tuang. Untuk produk yang bermulut lebar lebih lebar dari dasarnya, seperti : piring, gelas minum, genteng kaca.
2. Dengan sistem tiupan. Untuk bentuk-bentuk yang bermulut kecil, seperti botol, pipa gelas.
8
3. Proses tarik ( proses kambangan / float ) atau gilas. Dengan proses tarikan, masa gelas dari ruang pengadukan dipancing, ditarik ke atas pada saat suhu ruangan masih tinggi sekitar 500 atau 6000C yang diperlukan untuk proses pendinginan bertahan. Hasil tarikan ini melalui rol baja tahan suhu tinggi sehingga diperoleh lembaran-lembaran kaca yang siap dipotong menurut ukuran yang dikehendaki. Pada cara floating, masa gelas dialirkan melalui rol penggilas untuk membentuk lembaran yang ketebalannya dapat diatur.
d.Anealing Annealing adalah suatu proses dimana benda gelas setelah dibentuk setelah gelas dibentuk, perlu dipanasi pada suhu kurang lebih 500 atau 600 oC , dan suhu ini diturunkan secara perlahan-lahan. Sebab bila massa gelas dimana waktu dibentuk segera mendingin diudara biasa, umumnya mudah pecah, akibat perubahan kejutan suhu.
Fungsi tahapan ini adalah untuk mencegah timbulnya tegangan-tegangan antar molekul pada kaca yang tidak merata sehingga dapat menimbulkan kepecahan. Proses annealing kaca terdiri dari 2 aktivitas, yaitu :
menahan kaca dengan waktu yang cukup di atas temperatur kritik tertentu untuk menurunkan regangan internal
mendinginkan kaca sampai temperatur ruang secara perlahan-lahan untuk menahan regangan sampai titik maksimumnya.
Proses ini berlangsung di dalam "annealing lehr" Dalam pabrik-pabrik botol, alay makan dan minum, dan lain-lain ruang annealing terpisah dengan ruang peleburan. 9
e. Perbaikan bentuk Benda gelas setelah dibentuk, biasanya masih memiliki sisi-sisi yang belum baikatau tajam dan ini perlu diperbaiki. Misalnya pada mulut botol, biasanya digenrinda agar tidak tajam atau dipanasi agar meleleh. Untuk kaca lembaran biasanya hanya dipotong menurut ukuran pasaran saja. Pada perbaikan bentuk ini sering terjadi benda gelas itu pecah, dan pecahan gelas itu disebut cullet, dikumpulkan dan dileburkan lagi dalam tungku.
3. Produk-produk Gelas a. Gelas kapur soda Gelas kapur yang terutama dibuat dari campuran silica, soda dan kapur. Salah satunya daru perbandingan campuran gelas tersebut diantaranya : 1 molekul Na 2O dalam % berat = 13% 1 molekul CaO atau MgO dalam % berat = 12% 6 molekul SiO 2 dalam % berat = 75% Jenis gelas yang paling banyak dipakai, dalam bentuk alat makan dan minum, kaca lembaran, pipa, bola lampu , dll
Kaca lembaran
b. Gelas Cair Kita kenal dengan nama waterglass, terbuat dari hasil leburan silica dengn soda abu, yang hasilnya berupa gelas cair yang mudah larut dalam air.
10
c. Gelas Silika Gelas ini disebut pula gelas Vitreous, terbuat dari pelebiran kuarsa murni. Kadang-kadang dicampur sedikit feldspar. Gelas ini dapat ditembus oleh sinar ultraviolet ungu, sedangkan gelas kapur soda membiaskan sinar ultraviolet.
d. Gelas Bor Disebut juga “borosilicate glass” yang tahan suhu dan pemuaiannya kecil.
Pemakaiannya terutama untuk pembuatan benda gelas untuk keperluan teknik, alat laboratorium atau alat rumah tangga yang bermutu tinggi, yang dapat dipakai untuk memasak. Gelas ini tahan suhu kejut. Jena atau pirex glass, untu alat laboratorium adalah jenis borosilicate glass
Pirex glass 11
e. Gelas Timbal atau Lead Glass Gelas ini memiliki pemuaian kecil, biasanya digunakan untuk pembuatan gelas-gelas plastik.
Gelas plastic
f. Gelas Opal / Gelas Susu Gelas yang tidak cerah, dimana dalam pembuatannya dicampur dengan oksida sebagai bahan tambahan untuk tidak menjadi cerah. Salah satu oksidanya adalah tepung Sn
Gelas opal
g. Gelas Translucent Di pasaran kita kenal sebagai gelas es, dimana massa gelas sebenarnya cerah/transparan, tetapi karena di satu sisi diberi garis berbentuk gambaran macam-macam, maka cahaya yang seharusnya tembus tadi dibelokkan sehingga gelasnya buram.
12
Gelas translucent
h. Gelas Ets Gelas ini pada salah satu permukannya dibuat lukisan, sehingga terjadi lukisan yang tersembul, kemudian sebagian dari lukisan ini diberi cat/diwarnai. Biasanya lukisan dengan cara ets ini dilakukan diatas gelas cermin. Cara membuat lukisan adalah dengan melarutkan sebagian gelas itu memakai asam Fluorid (HF) keren gelas larut dalam HF. Bagia yang tidak harus larut dapat ditutupi dengan lilin atau dammar yang tidak larut dalam HF.
4. Karaktersiktik Kimia dan Fisik a. Komposisi Kimia Gelas terdiri dari oksida-oksida logam dan non logam. Bahan baku pembuatan gelas adalah : - Pasir silika (SiO2) - Soda abu (Na2CO3) yang dengan pembakaran pada suhu tinggi akan terbentuk Na2O
sehingga gelas tampak jernih
- Batu kapur (CaO) yang berfungsi untuk memperkuat gelas - Pecahan gelas (kaca) disebut cullet (calcin ), untuk memudahkan proses peleburan. Cullet kadang-kadang ditambahkan dengan persentase 15-20%. - Al2O3 dan boraksida (B2O3), titanium dan zirconium untuk meningkatkan ketahanan dan kekerasan gelas. - Borax oksida pada gelas boroksilikat seperti pyrex berfungsi agar gelas lebih tahan pada suhu tinggi. - Na2SO4 atau As2O3 untuk menghaluskan dan menjernihkan.
13
Senyawa-senyawa kimia ini dapat dibagi menjadi 3 bagian besar, yaitu: 1. Bahan pembentuk gelas ( glass former ) yang mempunyai sifat membentuk gelas. 2. Bahan antara ( Intermediate ) yang mempunyai sifat pembentuk gelas, tetapi tidak mutlak. 3. Bahan pelengkap ( modifier ) yang tidak mempunyai sifat membentuk gelas.
Berdasarkan jumlahnya, maka bahan dasar pembentuk gelas dapat dibedakan menjadi : a. Major material (berjumlah besar), yaitu pasir silika, soda abu, batu kapur, feldspar dan pecahan gelas ( cullet ).
b. Minor material (berjumlah kecil), yaitu natrium sulfat, natrium bikroma, selenium dan arang.
Pasir silika tanpa bahan lain dapat dibuat menjadi wadah gelas tapi tidak praktis karena untuk peleburannya diperlukan suhu 1760-1870oC. Penambahan soda abu akan menurunkan suhu peleburan pada keadaan yang mudah dipraktekkan yaitu 1426-1538oC, sehingga soda abu disebut juga FLUXING AGENT . Untuk membuat agar kemasan gelas bersifat inert dan netral
maka gelas dicelupkan dalam larutan asam. Untuk melindungi permukaan kemasan gelas maka diberi laminasi silikon polietilen glikol atau polietilen stearat.
Sifat gelas yang stabil menyebabkan gelas dapat disimpan dalam jangka waktu panjang tanpa kerusakan, namun kadang-kadang jika kondisi gudang kurang baik maka dapat merusak label dan sumbat. Wadah gelas inert dalam penggunaan bahan yang mengandung asam kuat atau alkali, tetapi dengan air dapat terjadi pengikisan komponen tertentu.
14
Misalnya : -
Air destilata (aquadest) dalam wadah gelas flint akan mengikis 10-15 ppm NaOH selama 1 tahun.
-
Penambahan boron 6% dalam gelas borosilikat mengurangi pengikisan hingga 0.5 ppm selama 1 tahun.
Gelas yang disimpan pada kondisi dimana suhu dan RH berfluktuasi maka terjadi kondensasi air dari udara sehingga garam-garam dapat terlarut keluar gelas, peristiwa ini disebut blooming .
b. Warna Gelas
Warna gelas dapat diatur dengan menambahkan sejumlah kecil oksida-oksida logam seperti Cr, Co dan Fe. Sifat semi opaq diberikan dengan penambahan florin.
Penambahan
senyawa-senyawa
tersebut
dilakukan
pada
proses
pembuatan wadah gelas.
B. Kaca 1. Bahan Baku Pembuatan Kaca a. Pasir Pasir yang digunakan untuk membuat kaca adalah paasir kuarsa yang hampir murni. Oleh karena itu, lokasi pabrik kaca biasanya ditentukan oleh lokasi endapan pasir kaca. Kandungan besinya tidak boleh melebihi 0.45% untuk barang gelas pecah belah atau 0.015% untuk kaca optic, sebeb kandungan besi ini bersifat merusak warna kaca pada umumnya.
b. Soda (Na 2O) Bahan ini bersumber dari soda abu padat (Na 2CO3). Sumber lainnya adalah bikarbonat, keraak garam, dan natrium nitrat. Yang tersebut terakhir ini saangat berguna untuk mengoksidasi besi dan untuk mempercepat pencairan. Sumber 15
gamping (CaO) yang terpenting adalah batu gamping dan gamping baker daari dolmit (CaCO3.MgCO3) yang tersebut terakhir ini memberikan MgO pada campuran.
c. Feldspar Mempunyai rumus umum R 2O.Al2O3.6SiO2 dimana R2O dapat berupa Na 2O atau K2O atau campuran keduanya. Sebagai sumber Al 2O3 sendiri digunakan hanya bila biaya tidak merupakan masalah. Feldspar juga merupakan sumber Na2O atau K 2O dan SiO 2. Kaandungan aluminiumnya dapat menurunkan titik cair kaca dan memperlambat terjadinya defitrifikasi.
d. Boraks Merupakan perawis tambahan yang menambahkan Na 2O dan baron oksida kepada kaca. Walaupun jarang dipakai didalam kaca jendela atau lembaran, boraks sekarang banyak digunakan di dalam jenis kaca pengemas. Ada pula kaca boraks berindeks tinggi yang mempunyai nilai disperse lebih rendah dan indeks refraksi lebih tinggi dari semua kaca yang telah dikenal. Kaca ini banyak digunakan sebagai kaca optic. Disamping daya fluksnya yang kuat, boraks tidak saja
bersifat
menurunkan
koefisien
ekspansi
tetapi
juga
meningkatkan
ketahanan terhadap aksi kimia. Asam borat digunakan dalam tumpak yang memerlukan hanya sedikit alkali. Harganya dua kali dari boraks.
e. Kerak Garam Bahan ini telah lama digunakan sebagai perawis tambahan pada pembuatan kaca. Demikian juga beberapa sulfat lain seperti ammonium sulfat dan barium sulfat dan sering ditentukan pada segala jenis kaca. Kerak garam ini diperkirakan dapat membersihkan buih yang mengganggu pada tanur tangki. Sulfat ini harus dipakai bersama karbon agartereduksi menjadi sulfite.
16
f. Arsen Trioksida Ditambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombnag kaca.
g. Nitrat Baik
yang
berasal
dari
natrium
maupun
lakium
digunakan
untuk
mengoksidasi besi sehingga tidak terlalu kelihatan pada kaca produk. Kalium nitrat atau karbonat digunakan pada berbagai jenis kaca meja, keca dekorasi, dan kaca optic.
h. Kulet ( cullet ) Merupakan kaca hancuran yang dikumpulkan dari barang-barang rusak, pecahan beling dari berbagai kaca limbah. Bahan ini dapat dipakai 10% atau bahkan sampai 80% dari muatan bahan baku.
2. Golongan Kaca a.
Silika lembut Silika lembut atau silica vitreo dibuat melalui pirolisis silicon teaklorida pada
suhu tinggi atau dari peleburan kuarsa atau pasir bumi. Kaca ini mempunyai cirriciri dengan nilai ekspansi rendah dan titik pelunakan tinggi oleh karena itu kaca ini mempunyai ketahanan thermal tinggi dan apat dipergunakan pada suhu yang lebih tinggi dari pada kaca lain. Kaca ini juga sangat transparan pada sinar ultraviolet.
Kuvet
17
b. Alkali silikat Alkali silikat adalah satu-satunya kaca 2 komponen yang secara komersial. Untuk membuatnya, pasir dan soda dilebur bersama-sama dan hasilnya yang disebut natrium silikat, mempunyai komposisi berkisar antara Na 2O.SiO2 sampai Na2.4SiO2. Larutan silikat soda, juga dikenal sebagai kaca larut air yang banyak dipakai sebagai adhesive dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang. Selain dari itu bhaan ini juga digunakan untuk memberi sifat tahan api. Variasi kaca ini yang mengandung alkali tinggi digunakan untuk mencuci sebagai detergen dan pembangun sabun.
c. Kaca soda gamping Kaca soda gamping (soda lime glass) merupakan 95% dari semua kaca yang dihasilkan. Kaca digunakan untuk membuat segala macam bejana, jendela mobil dan lain-lain, gelas dan barang pecah belah. Kualitas fisik kaca lembaran belakangan ini banyak meningkat misalnya kaca sekarang sudah jauh lebih rata , tidak bergelombang, dan bebas dari tegangan namun komposisi kimianya tidak banyak mengalami perubahan.
Kaca Jendela mobil
d. Kaca timbale Dengan menggunakan oksidasi timbale sebagai pengganti kalsium oksida dalam campuran kaca air, didapatlah kaca timbale ( lead glass ). Kaca ini sangat penting dalam bidang optic karena mempunyai indeks refraksi dan disperse yang 18
tinggi. Kandungan timbalnya biasanya bisa mencapai 82% (densitas 8.0 indeks refraksi 2.2). Kandungan timbale inilah yang memberikan kecemerlangan pada “kaca potong” (cut glass). Kaca ini juga digunkan dalam jumlah besar untuk
membuat lampu reklame neon, radiotron, terutama karena kaca ini mempunyai tahanan (resistance) listrik tinggi. Kaca ini juga tidak cocok untuk dipakai sebagai perisai radiasi listrik.
Lampu reklame neon
e. Kaca borosilikat Biasanya mengandung 10-20% B 2O3, 80%-87% silica dan kurang dari 10% Na2O. Kaca jenis ini mempunyai koefisien ekspansi yang rendah, lebih tahan terhadap kejutan , dan mempunyai stabilitas kimia yang tinggi , serta tahanan terhadap listrik tinggi. Perabot laboratorium yang dibuat dari kaca jenis ini dikenal dengan mana dagang pyrex. Akhir-akhir ini nama pyrex juga digunakan untuk berbagai barang kaca yang terbuat dengan komposisi lain , misalnya kaca alumino silikat yang digunakan pada perabot laboratorium, juga digunakan untuk membuat isolator tegangan tinggi, pipa lensa teleskop seperti misalnya lensa 500 cm di Mt. Palomer (AS)
19
Alat laboratorium
f. Kaca khusus Kaca berwarna, bersalut, oval, translusen, kaca keselamatan, kaca optic, dan kaca keramik, semuanya termasuk kaca khusus. Komposisinya berbeda-beda tergantung pada akhir yang diinginkan.
Kaca optik
g. Serat kaca (fiber glass) Serat kaca dibuat dari komposisi kaca khusus , yang tehan terhadap komposisi cuaca. Oleh karena serat kaca mempunya luas permuakaan sangat besar, maka mudah terkena serangan kelembaban udara. Kaca ini biasanya mempunya kandungan silica rendah sekitar 55% dan alkali rendah.
20
3. Cara Pembuatan a. Peleburan Tanur kaca dapat diklasifikasikan sebagai tanur periuk atau tanur tanki. Tanur periuk dengan kapasitas sekitar 2t (t=100kg) atau kurang lebih dapat digunakan secara menguntungkan untuk membuat kaca khusus dalam jumlah kecil dimana tumpak cair itu harus dilindungi terhadap hasil pembakaran. Tanur ini digunakan dalam pembuatan kaca optic dan kaca seni melalui proses cetak. Periuknya sebenarnya adalah suatu cawan yang terbuat dari lempung pilihan atau platina. Sulit sekali melebut kaca didalam bejana ini tanpa prodeknya terkontaminasi atau tanpasebagian bejana itu meleleh , kecuali bila bejana itu terbuat dari platina, Dalam tanur tangki bahan tumpak itu dimuat di satu ujung tangki besar yang terbuat dari blok-blok refraktori , di antaranya ada yang berukuran 38x9x1.5 m dengan kepasitas kaca cair 1350t. Kaca tersebut membentuk kolam diatas tanur itu , sedang nyala api menjilat dari ujung lain tangki itu, operasinya kontinyu. Dalam tanur jenis ini sebagaimana juga dalam tangki periuk, dindingnya mengalami korosi karena kaca panas. Kualitas kaca dan umur tangki tergantung 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 1t sampai 10t. Tanki ini dipanasi secara elektrotermal atau dengan gas. Tanur yang disebutkan diatas adalah golongan tanur generasi (regenerative furnace) dan beroperasi dalam 2 siklus dengan dua perangkat ruang berisi susunan bata rongga. Gas nyala setelah memberikan sebagian kalornya pada waktu melalui tanur berisi kaca cair, mengalir kebawah melalui satu oerangkat ruang yang diisi penuh dengan pasangan bata terbuka atau bata rongga . Sebagian besar dari kandungan kalor sensible gas keluar dari situ , dan isian itu mencapai suhu berkisar 1500 oC didekat tanur dan 650 oC didekat pintu keluar. Bersamaan dengan itu, udara dipanaskan dengan melewatkannya melalui ruang regenerasi yang telah dipanaskan sebelumnya dan dicampur dengan gas bahan bakar yang telah dibakar, sehingga nyalanya menjadi lebih tinggi lagi (dibandingkan dengan jika 21
udara tidak dipanaskan terlebih dahulu). Pada selang waktu yang teratur yaitu antara 20-30 menit, aliran campuran udara bahan baker atau siklus itu dibalik, dan sekarang masuk tanur dari ujung yang belawanan 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 pada kemampuan refraktorinya menampung ekspansi. Bila tanur regenerasi itu telah dipanaskan , suhunya harus dipanaskan sekurang-kurangnya 1200 o setiap waktu. Kebanyakan kalor hilang dari tanue melalui radiasi, dan hanya sebagian kecil yang temanfaatkan untuk pencairan. Tanpa membiarkan dindingnyta mendingin sedikit karena radiasi, suhu akan menjadi terlalu tinggi sehingga kaca cair itu dapat menyerang dinding dan melarutkannya. Untuk emngurangi aksi kaca cair, pada dinding tanur kadangkadang dipasang pipa air pendingin. Selama proses pencairan, masing-masing bahan baku akan saling berinteraksi membentuk reaksi-reaksi kimia berikut : Reaksi-reaksi penguraian Na2SO3
Na2O + CO2
CaCO3
CaO + CO2
….. (2)
Na2SO4
Na2O + SO
….. (3)
MgCO3.CaCO3
….. (1)
MgO + CaO + 2CO 2
….. (4)
Reaksi antara SiO 2 dengan Na2CO3 pada suhu 630 – 780oC Na2CO3 +
a SiO2
Na2O.a SiO2
+ CO2
….. (5)
Reaksi antara SiO 2 dengan CaCO3 pada suhu 600 oC CaCO 3 +
b SiO2
CaO.b SiO2
+ CO2
….. (6)
Reaksi antara CaCO 3 dengan Na2CO3 pada suhu di bawah 600 oC CaCO 3 +
a2CO3
Na2Ca(CO3)2
….. (7)
Reaksi antara Na 2SO4 dengan SiO 2 pada suhu 884 oC Na2SO4 +
nSiO2
NaO.nSiO 2
+ SO2 + 0.5O2
….. (8) 22
Reaksi utama a SiO2 + b Na2O
+ c CaO
+ d MgO
a SiO2.b Na2O.c CaO.d MgO …..(9)
leburankaca
b. Pembentukan dan Pencetakan Kaca dapat dibentuk dengan mesin atau dengan cetak tangan. Faktor yang terpenting yang harus diperhatikan dalam cetak mesin adalah bahwa cawan rancang mesin itu haruslah sedemikian rupa sehingga pencetakan barang kaca dapat deselesaikan dalam tempo beberapa detik saja. Dalam waktu yang sangat singkat itu 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 prestasi besar bagi insinyur kaca yang umum yaitu kaca jendela, kaca flat, kaca apung, botol, bola lampu dan tabung.
23
BAB III PENUTUP Kesimpulan 1. Gelas adalah benda yang transparan, lumayan kuat, biasanya tidak bereaksi dengan barang kimia, dan tidak aktif secara biologi yang bisa dibentuk dengan permukaan yang sangat halus dan kedap air. Kaca adalah amorf (non kristalin) material padat yang bening dan transparan (tembus pandang), biasanya rapuh. 2. Bahan baku pembuatan Gelas : a. SiO2 b. Na2O c. CaO atau MgO. d. B2O3 e. Al2O3 f. PbO 3. Cara pembuatan gelas a.Penyiapan bahan b.Peleburan bahan c. Pembentukan d.Anealing e. Perbaikan bentuk
4. Produk – produk gelas -
Gelas kapur soda
-
Gelas Air
-
Gelas Silika
-
Gelas Bor
-
Gelas Timbal atau Lead Glass
-
Gelas Opal / Gelas Susu
-
Gelas Translucent 24
-
Gelas Ets
5. Bahan baku pembuatan kaca a. Pasir b. Soda (Na 2O) c. Feldspar d. Boraks e. Kerak Garam f. Arsen Trioksida g. Nitrat h. Kulet ( cullet ) .6. Golongan Kaca -
Silika lembut
-
Alkali silikat
-
Kaca soda gamping
-
Kaca timbale
-
Kaca borosilikat
-
Kaca khusus
-
Serat kaca
7. cara Pembuatan kaca a. Peleburan b. Pembentukan dan Pencetakan
25
DAFTAR PUSTAKA http://maidakahfi.blogspot.com/2011/07/makalah-pembuatan-kaca.html http://nanocivilzone.blogspot.com/ http://www.chem-istry.org/artikel_kimia/kimia_anorganik/beberapa_fakta_seputar_kaca/ http://id.wikipedia.org/wiki/Kaca http://id.wikipedia.org/wiki/Gelas modul Bahan Konstruksi Kimia POLSRI 2012
26
