1.
Pengertian Kaca dan Fakta Seputar Kaca
Kaca adalah salah satu produk industri kimia yang paling akrab dengan kehidupan kita sehari-hari. Tetapi seberapa banyakkah yang kita ketahui tentang senyawa unik ini? Inilah beberapa fakta tentang kaca. Kaca adalah material yang dapat dibentuk pada temperatur di atas 2300 °F atau at au 1261 °C. Untuk menghindari pengkristalan harus harus melewati proses pengkristalan pengkristalan secepat mungkin. mungkin. Kaca merupakan bahan lutsinar, kuat, tahan hakis, lengai, dan secara biologi merupakan bahan yang tidak aktif, yang boleh dibentuk menjadi permukaan yang tahan dan licin. Ciri-ciri ini menjadikan kaca sebagai bahan yang sangat berguna. Komponen utama kaca ialah silika. Silika ialah galian yang mengandungi mengandungi silikon dioksida. Nama IUPAC silikon dioksida ialah silikon(IV) oksida. Silika wujud secara semulajadi dalam pasir. Kaca 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 biasanya terdiri daripada silikon dioksida (SiO2), yang merupakan sebatian kimia yang serupa dengan kuarza kuarza,, atau dalam bentuk polihabluran, pasir pasir.. Silika tulen mempunyai tahap lebur sekitar 2000 Selsius, jadi dua bahan lain sering dicampurkan kepada pasir dalam pembuatan kaca. Satu daripadanya adalah soda (sodium karbonat Na2CO3), atau potasy, setara dengan sebatian kalium karbonat,, yang menurunkan tahap lebur kepada sekitar 1000 Selsius. karbonat
Bagaimanapun, Bagaimanapun, bahan soda menjadikan kaca larut, jadi kapur (kalsium oksida, CaO) merupakan bahan ketiga, ditambah untuk menjadikan kaca tidak larut. Komposisi kaca adalah sebagai berikut 1. pasir silika 2. sodium oksida 3. kalsium oksida / kapur Namun ribuan campuran kimia yang berbeda dapat digunakan untuk membuat kaca. Dipandang dari segi fisika kaca merupakan zat cair yang sangat dingin. Disebut demikian karena struktur partikel-partikel penyusunnya 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. Kaca memiliki sifat-sifat yang khas dibanding dengan golongan keramik lainnya. Kekhasan Kekhasan sifat-sifat kaca ini i ni terutama dipengaruhi oleh keunikan silika (SiO 2) dan proses pembentukannya.
Beberapa sifat-sifat kaca secara secara umum adalah:
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 hidrogen fluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai untuk peralatan laboratorium.
Efektif sebagai isolator.
Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.
Sebagaimana bahan-bahan yang sangat banyak digunakan dalam peradaban modern, riwayat penemuan kaca tidaklah jelas sama sekali. Salah satu rujukan yang paling tua mengenai bahan ini dibuat oleh Pliny, yang menceritakan bagaimana pedagang-pedangang phoenisia purba menemukan kaca tatkala memasak makanan. Periuk yang digunakannya secara tidak sengaja diletakkan di atas massa trona di suatu pantai. Penyatuan yang terjadi antara pasir dan alkali menarik perhatian dan orang Mesir telah berusaha menirunya. Sejak tahun 6000 atau 5000 sebelum Masehi, orang mesir telah membuat permata tiruan d ari kaca dengan ketrampilan yang halus dan keindahan yang mengesankan. Kaca jendela sudah mulai disebut-sebut sejak tahun 290. Silinder kaca jendela tiup ditemukan oleh para pendeta pada abad kedua belas. Dalam abad tengah, Venesia memegang monopoli sebagai pusat industi kaca. Di jerman dan i nggris, kaca baru mulai dibuat pada abad ke-16. Secara keseluruhan sebelum tahun 1900, industri ini merupakan seni yang dilengkapi oleh rumus-rumus rahasia yang dijaga ketat. Proses pembuatannya-pun pembuatannya-pun bersifat empiris dan hanya berdasarkan pada pengalaman. Pada tahun 1914, di Belgia dikembangkan proses Fourcault untuk menarik kaca plat secara kontiniu. Selama 50 tahun berikutnya para ilmuwan dan insinyur telah berhasil menciptakan berbagai modifiklasi terhadap proses penarikan kaca dengan tujuan untuk memperkecil distorsi optik kaca lembaran (kaca jendela) dan menurunkan biaya pembuatan.
Reaksi yang terjadi dalam pembuatan kaca secara ringkas adalah sebagai berikut: Na2CO3 + aSiO2 ? Na2O.aSiO2 + CO2 CaCO3 + bSiO2 ? CaO.bSiO 2 + CO2 Na2SO4 + cSiO2 + C ? Na2O.cSiO2 + SO2 + SO2 + CO
Walaupun saat ini terdapat ribuan macam formulasi kaca yang dikembangkan dikembangkan dalam 30 tahun terakhir ini namun gamping, silika dan soda masih merupakan bahan baku dari 90 persen kaca yang diproduksi di dunia.
Kuarsa (SiO2), salah satu bentuk polimorfi silika
Secara umum, kaca komersial dapat dikelompokkan menjadi beberapa golongan: lebur. Silika lebur atau silika vitreo dibuat melalui pirolisis silikon 1. Silika lebur. tetraklorida pada suhu tinggi, atau dari peleburan kuarsa atau pasir murni. Secara salah kaprah, 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 mempunyai ketahanan termal lebih tinggi ti nggi daripada kaca lain. Kaca ini juga j uga sangat transparan terhadap radiasi ultraviolet. Kaca jenis inilah yang sering digunakan sebagai sebagai kuvet untuk spektrometer UV-Visible yang harganya sekitar dua jutaan per kuvet. 2. Alkali silikat. Alkali silikat adalah satu-satunya kaca dua komponen yang secara komersial, penting. Untuk membuatnya, pasir dan soda dilebur bersama-sama, dan hasilnya disebut Natrium silikat. Larutan silikat soda juga dikenal sebagai sebagai kaca larut larut air ( water soluble glass ) banyak dipakai sebagai adhesif dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang serta memberi sifat tahan api. gamping. Kaca soda gamping ( soda-lime glass ) merupakan 95 3. Kaca soda gamping. persen dari semua kaca yang dihasilkan. Kaca ini digunakan untuk
membuat segala macam bejana, kaca lembaran, jendela mobil dan barang pecah belah. 4. 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. 5. Kaca borosilikat. Kaca borosilikat biasanya mengandung 10 sampai 20% B2O3, 80% sampai 87% silika, dan kurang dari 10% Na 2O. Kaca jenis ini mempunyai koefisien ekspansi termal rendah, lebih tahan terhadap kejutan dan mempunyai stabilitas kimia tinggi, serta tahanan listrik tinggi. Perabot laboratorium yang dibuat dari kaca ini dikenal dengan nama dagang pyrex. Kaca borosilikat juga digunakan sebagai isolator tegangan tinggi,
pipa lensa teleskop seperti misalnya lensa 500 cm di Mt. Palomer (AS). 6. Kaca khusus. Kaca berwarna , bersalut, opal, translusen, kaca keselamatan,fitokrom, keselamatan,fitokrom, kaca optik dan kaca keramik semuanya termasuk kaca khusus. Komposisinya berbeda-beda tergantung pada produk akhir yang diinginkan. glass) . Serat kaca dibuat dari komposisi kaca khusus, 7. Serat kaca (fiber glass). yang tahan terhadap kondisi cuaca. Kaca ini i ni biasanya mempunyai kandungan silika sekitar 55%, dan alkali lebih rendah. r endah.
2.
Jenis- jenis Kaca Antara lain :
Kaca Forming , Jenis kaca yang dilebur atau dipanaskan kemudian
dicetak sesuai model yang diinginkan. dii nginkan.
Kaca Es, Jenis kaca ini ini agak buram dan tidak terlalu tembus pandang, pandang,
dengan warna umumnya netral atau putih, tetapi ada juga j uga yang warnawarni.
Kaca Melton , Permukaan kaca jenis ini menghadirkan aneka ragam
tekstur, hingga berbentuk dan agak timbul, atau tampak seperti d iukir.
Kaca Sandblasting , Jenis kaca ini agak buram dengan tekstur permukaan
halus dan warna agak ke abu-abuan.
Kaca Patri , Kaca ini dirakit dir akit dengan timah atau kuningan yang
membentuk sebuah desain dengan dengan sistem patrian, Kaca Patri atau Stained Glass banyak menghiasi rumah ibadah seperti masjid dan gereja, juga rumah pribadi, Permukaan kaca ini tampak seperti dilukis warna-warni, hingga membiaskan warna ke dalam ruangan bila diterpa sinar mentari keindahannya keindahannya juga akan tampak pada malam hari dengan pantulan sinar lampu dari dalam bangunan atau rumah.
Kaca Raindown , Populer untuk menghiasi interior properti komersial,
jenis kaca ini seperti seperti dialiri air pada permukaannya, permukaannya, seolah seolah menghadirkan menghadirkan ekosistem air di dalam ruangan, Bersifat tidak tembus pandang, kaca ini bisa menjadi partisi atau penghias di ruangan.
3.
Pembuatan Kaca
Salah satu ciri kaca adalah ia i a lutsinar. Sifat lutsinar disebabkan disebabkan kaca terdiri daripada bahan yang tidak mempunyai keadaan perubahan garisan atomik dalam tenaga cahaya. Juga disebabkan kaca adalah sekata pada tahap gelombang yang lebih besar daripada cahaya, ketidaksekataan menyebabkan cahaya terbias, menghalang pemancaran imej.
Kaca tulen boleh dijadikan begitu lutsinar sehinggakan beratus kilometer kaca boleh ditembusi gelombang cahaya infra dalam d alam kabel gentian optik . Kaca biasa mempunyai campuran bahan lain untuk mengubah cirinya. Kaca bertimah hitam adalah lebih berkilauan, kerana peningkatan index pantulannya,, sementara boron ditambah bagi mengubah ciri terma dan pantulannya elektriknya, seperti Pyrex Pyrex.. Menambah barium barium juga juga meningkatkan meningkatkan indeks pantulannya, dan serium digunakan dalam kaca yang menyerap tenaga infra. Logam oksida juga ditambah bagi menukarkan warna kaca. Peningkatan soda atau potash menurunkan lagi tahap lebur, sementara mangan ditambah bagi menyingkirkan warna yang tidak dikehendaki. Kaca berwarna dihasilkan dengan bercampur dengan sedikit oksida logam peralihan. Mi salnya, oksida mangan akan menghasilkan warna ungu, oksida kuprum dan kromium memberikan warna hijau, dan oksida kolbalt memberikan warna biru. Soda atau sodium karbonat, Na2CO3 yang menurunkan tahap lebur kepada sekitar 1000 C. Bagaimanapun, Bagaimanapun, bahan soda menjadikan kaca larut, jadi kapur (kalsium (kalsium oksida, CaO) biasanya biasanya ditambah ditambah untuk menjadikan menjadikan kaca tidak larut. Kaca kadang-kala terbentuk secara semula jadi daripada lava gunung berapi dalam bentuk obsidia bentuk obsidia.. untuk kaca datar maka ada beberapa proses yang dilakukan agar bisa nampak seperti sekarang ini. Pengerjaannya Pengerjaannya sama seperti kaca lengkung yang saat ini kita manfaatkan untuk kaca untuk kaca mobil, mobil, etalase dan kaca lengkung rumah. rumah . Ternyata proses pembuatan kaca dari awal hingga akhir tidak semudah hasil yang telah kita lihat, namun ada beberapa tahap yang harus dilalui hingga berbentuk seperti sekarang ini.
Kaca dibuat dengan mencampur pasir dengan abu soda dan kapur atau dengan oksida timah. Bangsa Mesir kuno dianggap sebagai orang-orang pertama yang membuat kaca. Di alam juga ada bahan pembuat kaca, antaralain : Tiga bahan dasar dicampur dengan cullet (pecahan kaca), dolomite dan saltcake, kemudian dilelehkan dalam tungku pembakaran. Panas sangat tinggi membuat bahan-bahan bahan-bahan itu menyatu dan mencair, lalu keluar tungku dan mengalir ke sebuah ruang yang terapung. Disini, kaca mengapung di atas lelehan timah. Setelah agak mendingin, kaca dialirkan ke pipa air yang dingin. Pendinginan lebih lanjut terjadi dengan penyemprotan air pada kaca yang juga berfungsi memperkuatnya. Bila kaca sudah benar-benar dingin, baru dipotong sesuai kebutuhan.
4.
Bahan Baku Pembuatan Kaca
Untuk membuat berbagai jenis kaca, digunakan pasir kaca dalam jumlah yang besar. Sebagai fluks bagi silika ini, dipakai soda abu, kerak garam, batu gamping dan gamping. Di samping itu, banyak pula dipakai oksida timbal, abu mutiara (kalsium karbonat), saltpeter, boraks, asam borat, asam trioksida, feldspar, dan fluorspar bersama berbagai jenis oksida, karbonat serta garam-garam logam lain untuk membuat kaca berwarna. Dalam operasi penyelesaian, banyak pula dipakai berbagai produk lain seperti abrasif dan asam fluorida. Antaralain :
Pasir yang digunakan untuk membuat kaca haruslah 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, sebab kandungan besi ini bersifat merusak warna kaca pada umumnya.
Soda (Na2O) terutama didapat dari soda abu padat (Na 2CO3). Sumber lainnya adalah bikarbonat, kerak garam, dan natriun nitrat. Yang tersebut
terakhir ini sangat berguna untuk mengoksidasi besi dan untuk mempercepat pencairan. Sumber gamping (CaO) yang terpenting adalah batu gamping dan gamping bakar dari dolomite (CaCO 3. MgCO3) yang berfungsi untuk memberikan MgO pada campuran.
Feldspar mempunyai rumus umum R 2O. Al2O3.6SiO2, dimana R 2O dapat berupa Na2O atau K2O atau campuran keduanya. Sebagai sumber Al 2O3, feldspar mempunyai banyak keunggulan dibanding produk lain, karena murah, murni, dan dapat dilebur. Dan seluruhnya terdiri dari oksida pembentuk kaca. Al 2O3 sendiri digunakan hanya bila biaya tidak merupakan masalah. Feldspar juga merupakan sumber Na 2O atau K2O dan SiO2. Kandungan aluminanya dapat menurunkan titik cair kaca dan memperlambat terjadinya devitrifikasi.
Borax adalah bahan campuran yang menambahkan Na 2O dan boron oksida kepada kaca. Walaupun jarang dipakai dalam kaca jendela atau kaca lembaran, boraks sekarang banyak digunakan didalam berbagai jenis kaca pengemas. Ada pula kaca borat berindeks tinggi yang mempunyai nilai dispersi lebih rendah dan indeks refraksi lebih tinggi dari semua kaca yang telah dikenal. Kaca ini banyak digunakan sebagai kaca optik. Disamping daya fluksnya yang kuat, boraks tidak saja bersifat menurunkan koefisien ekspansi tetapi juga menungkatkan ketahanannya terhadap aksi kimia. Asam borat digunakan dalam tumpak yang memerlukan hanya sedikit alkali. Harganya hampir dua kali boraks.
Kerak garam ( salt cake), sudah lama digunakan sebagai bahan 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 bersamakarbon agar tereduksi menjadi sulfite. Arsen trioksida dapat pula ditambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombang gelombang-gelombang dalam kaca. Nitrat, baik dari natrium maupun kalium digunakan untuk mengoksidasi besi sehingga
tidak terlalu kelihatan pada kaca produk. Kalium nitrat atau karbonat digunakan pada berbagai jenis kaca meja, kaca dekorasi, dan kaca optik.
Kulet (cullet ) adalah kaca hancuran yang dikumpulkan dari barangbarang rusak, pecahan beling dan berbagai kaca limbah. Bahan ini dapat dipakai 10% atau bahkan sampai 80% dari muatan bahan baku.
Blok refraktori untuk industri kaca dikembangkan khusus berhubung dengan kondisi yang hebat yang harus dialami dalam penggunaannya. Zirkon, alumina, mulit (mullite), mulit alumina sinter dan zirkonia alumina-silika, alumina, krom-alumina elektrokast banyak digunakan sebagai refraktor pada tangki kaca.
