GELAS(KACA) #1
Ananda Putra Salmi Hayatul#2 Fikka Mayalita#3 Sella Fitria#4 Jurusan Kimia,Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Padang #1 Dosen Mata Kuliah, #2Mahasiswa, #3Mahasiswa, #4Mahasiswa
ABSTRACK This paper will lead you to know everything about the Glass. As we know, glass in one of the chemical product that we always find in our daily. But many of us couldn’t know about the fact of this unique compound. If we look it from the physical aspect,glass is a very cold liquid substance. It’s called like that because the distance of the one particle to each other is quite far like in a liquid substance while they were in solid condition. It happens because of the quick cooling procces, as the result the silica particle doesn’t have any time to arrage their self. Glass has many function because it has uniqe characteristic like transparent, resistant to chemical attack, an effective electric isolator, and can resist the vacuum. But glass is a fragile material and typically has a higher compression strength than the tensile strength . Key Words : Furnace, Batching, Anealing, Refractor. 1. Pendahuluan Dari segi fisika, kaca dipandang sebagai 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, gelas/kaca adalah gabungan dari berbagai oksida anorganik yang tidak mudah menguap dan 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 sifat-sifat kaca ini terutama dipengaruhi oleh keunikan silika (SiO2) dan proses pembentukannya. (1) Sebagaimana bahan-bahan yang sangat banyak digunakan dalam peradaban moderen, riwayat penemuan gelas/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 sangatlah menarik perhatian sehingga orang Mesir berusaha untuk menirunya. Proses pembuatan kaca bersifat empiris dan hanya berdasarkan pada pengalaman. Kaca atau gelas merupakan materi bening dan transparan (tembus pandang) yang biasanya di hasilkan dari campuran silikon atau bahan silikon dioksida (SiO2), yang secara kimia sama dengan kuarsa. (2) Sejak tahun 6000 atau 5000 sebelum Masehi, orang Mesir telah membuat permata tiruan dari kaca dengan keterampilan yang halus dan keindahan yang mengesankan. Kaca jendela sudah mulai disebut-sebut sejak tahun 290. Ibnu Firnas dikenal sebagai
ilmuwan pertama yang memproduksi kaca dari pasir dan batu-batuan. Pada abad ke-8 M, ahli kimia itu secara mengejutkan telah menjelaskan tak kurang dari 58 resep orisinil untuk memproduksi gelas atau kaca berwarna. Rumus pembuatan kaca berwarna itu ditulis dalam dua kitab yang ditulisnya selama hidup. Dalam Kitab al-Durra alMaknuna atau The Book of The Hidden Pearl . Rumus pembuatan kaca atau gelas lainnya dipaparkan oleh Ibnu Hayyan dalam Kitab Al-Marrakishi. Silinder kaca jendela tiup ditemukan oleh para pendeta pada abad ke-12. Dalam abad tengah, Venesia memegang monopoli sebagai pusat industi kaca. Di Jerman dan Inggris, 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. Pada tahun 1914, di Belgia di kembangkan proses fourcault yang menarik kaca plat secara kontinu. Selama 50 tahun berikutnya, para insinyur dan ilmuwan telah berhasil melakukan berbagai modifikasi terhadap proses penarikan kaca dengan tujuan untuk memperkecil distorsi optik kaca lembaran dan menurunkan biaya pembuatan kaca lembaran gosok dan poles. (3) Gelas/Kaca banyak sekali di gunakan karena sifat-sifatnya yang khas seperti transparan, tahan terhadap serangan kimia, efektif sebagai isolator listrik, dan mampu menahan vacum. Tetapi kaca adalah bahan yang rapuh dan secara khas mempunyai kekuatan kompresi lebih tinggi dari kekuatan tariknya. Dewasa ini ada sekitar 800 macam kaca yang di hasilkan dengan keunggulan pada satu sifat tertentu, dan ada pula yang lebih mementingkan keseimbangan pada seperangkat sifat tertentu. (1)
2. Isi dan Pembahasan Gelas/kaca adalah benda yang transparan, lumayan kuat, yang biasanya tidak bereaksi dengan barang kimia, dan tidak aktif secara biologi yang bisa dibentuk dengan permukaan yang sangat halus dan kedap air. Oleh karena sifatnya yang sangat ideal gelas digunakan di banyak bidang kehidupan. Tetapi gelas bisa pecah menjadi pecahan yang tajam. Sifat kaca ini bisa dimodifikasi dan bahkan bisa diubah seluruhnya dengan proses kimia atau dengan pemanasan. Ciri-ciri ini menjadikan gelas sebagai bahan yang sangat berguna. Komponen utama kaca ialah silika. Silika ialah galian yang mengandung silikon dioksida. Nama IUPAC silikon dioksida ialah silikon(IV) oksida. Kaca merupakan bahan pejal sekata, biasanya terbentuk apabila bahan cair tidak berkristal disejukkan dengan cepat, dengan itu tidak memberikan cukup masa untuk membentuk jaringan kisi kristal. Kaca biasanya terdiri dari silikon dioksida (SiO2), yang merupakan senyawa kimia yang serupa dengan kuarsa, atau dalam bentuk polihabluran pasir. Silika tulen mempunyai titik lebur sekitar 200O C, jadi dua bahan lain sering dicampurkan kepada pasir dalam pembuatan kaca. Satu daripadanya adalah soda (sodium karbonat Na2CO3) atau potassium yang menurunkan titik lebur menjadi sekitar 100O C.(10) Dalam silikon(IV) oksida, setiap atom silikon diikat secara kovalen kepada 4 atom oksigen dalam bentuk tetrahedron dengan sudut antara ikatan 109.5 . Unit itu diulangi secara tidak terhingga dengan setiap atom oksigen yang terikat kepada 2 atom silikon untuk membentuk molekul kovalen raksasa seperti struktur berlian. 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. Salah satu ciri kaca adalah bersifat lutsinar. Sifat lutsinar disebabkan karena 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 dan menghalangi pemancaran. (5) 2.1. Bahan Baku Gelas/Kaca Walupun terdapat ribuan macam formulasi kaca yang di kembangkan dalam 30 tahun terakhir, namum perlu di catat bahwa pasir kaca, gamping, silika, dan soda masih merupakan bahan baku dari 90 persen dari seluruh kaca yang di produksi di dunia. 1. Pasir Pasir yang di gunakan haruslah kuarsa yang hampir murni, oleh karena itu lokasi pabrik kaca biasanya di tentukan oleh lokasi endapan pasir kaca yang kandungan besinya tidak boleh melebihi 0,45 % untuk barang gelas pecah belah atau 0,015 % untuk kaca optik, sebab kandungan besi ini bersifat merusak warna kaca pada umumnya.
gunakan untuk membuat segala macam bejana, kaca lembaran, jendela mobil, gelas atau barang pecah belah. 4. Feldspar Mempunyai rumus umum P2O.Al2O3 6SiO2 . Feldspar mempunyai banyak keunggulan di banding produk lain, karena murah, murni dan dapat di lebur. Dan seluruhnya terdiri dari oksidasi pembentuk kaca 5. Boraks Boraks adalah perawis tambahan yang menambahkan Na2O dan boron oksida kepada kaca. Walaupun jarang di pakai dalam kaca jendela atau kaca lembaran, boraks sekarang banyak di gunakan di dalam berbagai jenis kaca pengemas. 6. Kerak Garam(Salt cake) Sudah lama digunakan dalm perawis tambahan pada pembuatan kaca, demikian pula amonium sulfat dan barium sulfat. Kerak garam ini di perkirakan dapat membersihkan buih yang mengganggu pada tanur tangki. Sulfat ini harus di pakai bersama karbon agar tereduksi menjadi sulfit.
2. Soda (Na2O) 7. Kulet (Cullet) Soda yang di dapat pada umumnya merupakan soda abu padat Na2 CO3. Sumber lainnya adalah bikarbonat, kerak garam, dan natrium nitrat yang sangat berguna untuk mengoksidasi besi dan untuk mempercepat pencairan. 3. Kaca Soda Gamping Merupakan 95 % dari semua kaca yang di hasilkan. Kaca ini di
Kullet adalah kaca hancuran yang di kumpulkan dari barang-barang rusak, pecahan kaca beling dan berbagai kaca limbah. Bahan ini dapat di pakai 10% atau bahkan sampai 80% dari muatan bahan baku.
8. Arsen Trioksida Senyawa ini ditambahkan untuk menghilangkan gelombanggelombang dalam pembuatan kaca 9. Blok Refraktori Zirkon, alumina, mulit, mulit alumina sinter dan zirkonia alumina elektrokast banyak digunakan sebagai refraktor pada tanki kaca. 10. Kalium Nitrat (1) Kaca merupakan bentuk lain dari gelas (Glass). Oksida – oksida yang digunakan untuk menyusun komposisi kaca dapat digolongkan menjadi : 1. Glass Former, merupakan kelompok oksida pembentuk utama kaca 2. Intermediate, oksida yang menyebabkan kaca memiliki sifat-sifat yang lebih spesifik 3. Modifier, Oksida yang tidak menyebabkan kaca memiliki elastisitas, ketahanan suhu, tingkat kekerasan, dan lain-lain. (4) 2.2. Proses Pembuatan Gelas Proses pembuatan gelas di dalam industri meliputi tahap-tahap berikut : 1. Penyiapan bahan baku (batching) Pada tahap ini dilakukan penggilingan, pengayakan bahan baku, serta pemisahan dari pengotorpengotornya. Hal ini dilakukan berdasarkan perbandingan yang sesuai dengan jenis gelas yang akan dibuat. Serbuk bahan baku ditimbang sesuai komposisi termasuk bahanbahan aditif lain yang diperlukan seperti zat pewarna atau zat-zat yang
sesuai dengan produk kaca yang dikendaki. Pengadukan campuran bahan baku dilakukan dalam suatu mixer agar campuran menjadi homogen sebelum dicairkan. Bahan-bahan yang diolah perlu dibersihkan atau dimurnikan karena dapat mempengaruhi proses pembuatan dan mutu gelas yang dihasilkan. Bahan yang digunakan harus berkadar besi rendah (kurang 0,5%) agar gelas yang dibuat berwarna bening dan cerah. (2) 2. Peleburan/Pelelehan (melting) Bahan baku yang sudah homogen diayak terlebih dahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku (furnace) yang bersuhu sekitar 1500oC sehingga campuran akan mencair menjadi leburan kaca. Reaksi yang terjadi pada proses ini yaitu : Na2SO3 → Na2O + CO2(1) CaCO3 → CaO + CO2 (2) Na2SO4 → Na2O + SO2 (3) MgCO3+CaCO3→ MgO + CaO + 2CO2 …. (4) Reaksi antara SiO2 dengan Na2CO3 pada suhu 630 – 780O C Na2CO3 +aSiO2 → Na2O . aSiO2 + CO2 ….(5) Reaksi antara SiO2 dengan CaCO3 pada suhu 600O C CaCO3+bSiO2 → CaO.bSiO 2+ CO2(6) Reaksi antara CaCO3 dengan Na2CO3 pada suhu di bawah 600O C CaCO3+Na2CO3 → Na2Ca( CO3) (7)
Reaksi antara Na2SO4 dengan SiO2 pada suhu 884O C Na2SO4+nSiO2 → NaO.nSi O2 + SO2 + 0.5 O2 (8) Reaksi utama : aSiO2 + bNa2O + cCaO + dMgO aSiO2.bNa2O.cCaO.dMgO (9) Tanur kaca/tungku yang diguanakan sebagai tempat mencairkan bahan baku kaca terbagi atas tiga : 1. Pot Furnace, Tanur ini biasanya dipakai untuk menghasilkan kaca-kaca khusus (special glass) seperti kaca seni, dan kaca optik dengan skala produksi yang kecil sekitar 2 ton atau lebih rendah. Pot ini berbentuk cawan yang terbuat dari lempeng pilihan atau platina. Untuk melebur kaca di dalam bejana ini sangatlah sulit karena produk yang di hasilkan sering terkontaminasi atau sebagian dari bejana itu sendiri meleleh, kecuali jika bejana ini terbuat dari platina. (5)
Gambar 1. Pot Furnace (2) 2. Tank Furnace, Dalam tanur tanki ini, bahan dimuat dari satu ujung tanki kecil ke satu ujung suatu tanki besar yang terbuat dari blok-blok refraktor, di antaranya ada yang berukuran 38 X 9 X 1,5 m dengan kapasitas kaca cair sebesar 1350 ton. Kaca itu membentuk kolam di dasar tanur, sedangkan nyala api menjilat bergantian dari satu sisi ke sisi lain. Kaca halusan (fined glass) di kerjakan dari ujung lain tanki itu, operasinya bersifat continou atau berkelanjutan. Dalam tanur jenis ini, sebagaimana juga dalam tanki periuk, dindingnya mengalami korosi karena kaca yang panas. Kualitas panas dan umur tanki bergantung pada kualitas blok kontruksi. Karena itu, perhatian biasanya di tujukan pada refraktori tanur kaca. Tanur tanki kecil disebut tanki harian (day tank) dan berisi persediaaan kaca cair untuk satu hari sebanyak 1 ton sampai 10 ton. Tanki ini di panaskan secara elektrotermal atau dengan gas. (1)
Gambar 2. Tank Furnace (7) e
3. Regenerative Furnace Tanur ini beroperasi dalam dua siklus dengan dua perangkat ruang berisi susunan bata rongga. Gas diberikan melalui tanur yang berisi kaca cair. Ia kemudian megalir ke bawah melalui satu perangkat ruang yang diisi penuh dengan pasangan baja terbuka atau bata rongga (checkerwork). Sebagian besar dari kandungan kalor sensibel gas keluar dari situ, dan isian itu berkisar antara 15000C di dekat pintu keluar. Bersamaan dengan itu, udara di panaskan dengan melewatkannya melalui ruang regenerasi yang telah di panaskan sebelumnya dan telah di campur dengan gas bahan bakar yang telah terbakar sehingga suhu nyalanya menjadi lebih tinggi lagi, (di bandingkan dengan jika udara tidak di panaskan terlebih dahulu). Pada selang waktu yang teratur yaitu antara 20 sampai 30 menit aliran campuran udara bahan bakar atau siklus itu di balik dan akan memasuki tanur dari ujung yang berlawanan melaui isian yang telah mendapat pemanasan sebelumnya. Kemudian akan melalui isian semula dan mencapai suhu yang lebih tinggi. (1)
Gambar 3. Regenerative Furnace (8)
Suhu tanur yang baru mulai berproduksi hanya dapat di naikkan sedikit demi sedikit setiap hari tergantung kepada kemampuan refraktorinya menampung ekspansi. Bila tanur regenerasi itu sudah di panaskan, suhunya harus di pertahankan sekurangkurangnya 12000C setiap waktu. Kebanyakan kalor hilang dari tanur melalui radiasi, dan hanya sebagian kecil yang termanfaatkan untuk pencairan. Tanpa membiarkan dindingnya 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 di pasang pipa air pendingin. (1) Bahan Persentase Pasir 45.4 Soda Abu 16 Kerak 4.5 garam Serbuk batu 0.2 bara Gamping 6.8 Kullet 22.7 Lainnya 0.5-1 Tabel 1. Kandungan Bahan dalam Proses Peleburan (1) 3. Pembentukan Kaca Bahan kaca yang berbentuk cair dialirkan ke dalam alat-alat yang berfungsi untuk membentuk kaca padat sesuai yang diinginkan. Ada beberapa jenis proses pembentukan kaca diantaranya : 1. Proses Fourcault Bahan cair dialirkan secara vertikal ke atas melalui sebuah bagian yang dinamakan “dibitense”. Bagian ini terapung
di permukaan kaca cair dengan celah sesuai dengan ketebalan kaca yang diinginkan. Di atas dibitense terdapat bagian sirkulasi air pendingin yang akan mendinginkan kaca hingga 650 – 670oC. Pada suhu tersebut kaca berubah menjadi pelat padat dan akan bergerak dengan didukung oleh roda pemutar (roller) yang menarik kaca tersebut ke atas. Pada proses fourcault, ruang penarikan di isi penuh dengan kaca dari tanki peleburan. Kaca itu di tarik secara vertikal dari tanur melalui “dibitense” dengan suatu mesin penarik. Dibitense sendiri terdiri dari sampan refraktori yang mempunyai celah di tengahnya. Kaca mengalir melalui celah ini sehingga pada waktu sampan setengah terbenam, kaca mengalir ke atas secara kontinu. Penarikan kaca di mulai dengan menurunkan pemancing dari logam ke gelas melalui celah yang ada pada waktu bersamaan dengan diturunkannya dibitense sehingga kaca mulai mengalir. Kaca kemudian di tarik ke atas secara kontiniu dalam bentuk pita dan mengalir melalui celah yang ada, kemudian permukaannya di dinginkan dengan gulungan air di dekat pita kaca yang masih bergerak ke atas dan di topang oleh rol-rol yang kemudian dilewatkan melalui cerobong penyangai atau lehr yang panjangnya 7,5 m. Pada waktu keluar dari lehr, kaca itu di potong-potong menjadi lembaran menurut ukuran yang di kehendaki dan di kirim ke bagian penggolongan dan pemotongan.
PPG industri es mengoperasikan proses fourcault yang di modifikasi dan menghasilkan kaca penvernon, yaitu lembaran-lembaran kaca sebesar 3 m dengan ketebalan sampai 0,55 cm. Pada proses ini dibitense apung di ganti dengan batangan tarik yang terbenam yang mengendalikan dan mengarahkan lembaran itu. Setelah di tarik ke atas sepanjang 8 m dimana sebagian besarnya ada di dalam lehr penyangai, kaca itu di potong untuk ketebalan di atas kekuatan tunggal atau rangkap dua dan kemudian dilakukan penyangaian kedua di dalam lehr horizontal standar 36 m. 2. Proses Colbum (Libbey-Owens) Jika proses Fourcault , gerakan kaca berlangsung secara vertikal, maka pada proses Colburn kaca akan bergerak secara vertical kemudian diikuti dengan gerakan horizontal setelah melewati rodaroda penjepit yang membentuk leburan gelas menjadi lembaranlembaran. 3. Proses Pilkington (Float procces) Bahan cair dialirkan ke dalam sebuah kolam berisi cairan timah (Sn) panas. Kecepatan aliran bahan cair ini merupakan pengatur tebal tipisnya kaca lembaran yang akan diproses. Kaca akan mengapung di atas cairan timah karena perbedaan densitas di antara keduanya. Kaca ini tetap berupa cairan dengan pasokan panas yang berasal dari pembakar di bagian atas kolam. Pengendalian
temperatur di dalam kolam dilakukan agar kaca tetap rata di kedua sisinya serta pararel. Bahan yang biasanya digunakan untuk keperluan ini adalah gas nitrogen murni. Selanjutnya, aliran kaca melewati daerah pendinginan (masih di dalam kolam) dan keluar dalam bentuk kaca lembaran bersuhu sekitar 600oC. Proses di atas dikenal dengan proses mekanik. 4. Proses tiup (Blow Procces) Proses ini digunakan untuk membuat botol kaca, gelas kemasan, atau aneka bentuk kaca seni lainnya. (9) 4. Penyangaian/Sepuh Lindap (Annealing) Anealing adalah suatu proses dimana benda gelas setelah dibentuk, perlu dipanaskan pada suhu kurang lebih 500 atau 600OC dan suhu ini diturunkan secara perlahan-lahan. Sebab jika gelas masih dalam keadaan panas, lalu dibiarkan segera mendingin di udara biasa umumnya gelas akan mudah pecah akibat perubahan kejutan suhu.Dalam proses pembuatan kaca lembaran, ruang pembentukan dengan ruang annealing biasanya bersatu sebab pembentukannya dilakukan dengan mesin. Namun dalam pabrik-pabrik botol, alat makan minum, dan lainlain ruang annealing biasanya terpisah dengan ruang peleburan. Anealing bertujuan untuk mengurangi regangan-regangan dalam kaca sehingga semua barang kaca harus disangai (anneal), baik barang kaca yang di buat dengan mesin maupun yang di buat dengan tangan. (5)
Secara singkat, penyangaian menyangkut dua macam operasi yaitu : a. Menahan kaca itu pada suatu suhu di atas suhu kritis tertentu selama beberapa waktu yang cukup lama sehingga mengurangi regangan-regangan di dalamnya. b. Mendinginkan masa kaca itu sampai suhu kamar secara cukup perlahan sehingga regangan itu selalu berada di bawah batas maksimum lehr atau tungku penyaringan yang tidak lain hanyalah satu ruang pemanasan yang di rancang dengan baik dimana laju pendingin dapat di atur sehingga memenuhi persyaratan yang di sebut di atas. Adanya hubungan kuantitatif antara tegangan dan birefringence yang di sebabkan oleh tegangan itu telah memungkinkan para ahli teknologi kaca merancang kaca yang dapat menangani kondisi tegangan termal dan mekanik tertentu. (10) 5. Finishing dan Quality Control Semua kaca yang sudah di sangai harus mengalami operasi penyelesaian yang relatif sederhana tetapi sangat penting. Operasi ini meyangkut pembersihan (cleaning), penggosoakan (polishing), pemotongan (cutting), gosoksemprot dengan pasir, pengolesan email klasifikasi kualitas (enameling), dan pengukuran (grading). Walaupun tidak semua harus dilakukan untuk setiap barang, namun satu atau dua di antara yang
di sebutkan di atas selalu di perlukan. Benda-benda gelas setelah dibentuk biasanya masih memiliki sisi-sisi yang belum baik atau tajam yang perlu diperbaiki. Misalnya pada mulut botol akan digurinda 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” yang nantinya akan dikumpulkan dan dileburkan kembali di dalam tungku. 2.3.
Jenis-Jenis dari Gelas/Kaca Secara umum kaca komersial dapat dikelompokan menjadi beberapa golongan yaitu : 1. Silika Lebur Silika lebur atau silica vitreo dibuat melalui pirolisis silikon tetraklorida pada suhu tinggi atau dari peleburan kuarsa (pasir murni) sehingga kaca ini sering disebut kaca kuarsa (quartz glass). Kaca ini memiliki ciri-ciri nilai ekspansi yang rendah dan titik leleh yang tinggi. Karena itu kaca ini memiliki ketahanan termal lebih tinggi dari kaca lain. Kaca ini juga sangat transparan terhadap radiasi sinar ultraviolet. Kaca jenis inilah yang sering digunakan sebagai kuvet untuk spektrometer UV-Visible yang harganya sekitar dua juta per kuvet. (5)
Gambar 4. Kaca Silika Lebur (11) 2. Alkali Silikat Alkali silikat adalah satu-satunya kaca dua komponen yang secara komersial sangatlah penting. Untuk membuatnya, pasir dan soda dilebur bersama-sama dan hasilnya disebut Natrium Silikat. Larutan silikat soda juga dikenal sebagai kaca larut air (water soluble glass) yang banyak dipakai sebagai adhesif dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang serta memberi sifat tahan api. (5)
Gambar 5. Kaca Alkali Silikat (11) 3. Kaca Soda Gamping Kaca soda gamping (soda-lime glass) merupakan 95% dari semua kaca yang dihasilkan. Kaca ini digunakan untuk membuat segala macam bejana, kaca lembaran, jendela mobil dan barang pecah belah. (5)
Gambar 6. Gamping (11)
Kaca
Soda
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, dan radiotron dikarenakan karena kaca ini mempunyai tahanan (resistance) listrik tinggi. Kaca ini juga cocok dipakai sebagai perisai radiasi nuklir. (5)
ekspansi termal rendah yang lebih tahan terhadap kejutan dan mempunyai stabilitas kimia tinggi serta tahanan listrik yang tinggi. Perabot laboratorium yang dibuat dari kaca ini dikenal dengan nama dagang pyrex. Kaca borosilikat juga digunakan sebagai isolator tegangan tinggi dan pipa lensa teleskop seperti misalnya lensa 500 cm di Mt. Palomer (AS). (5)
Gambar 8. Kaca Borosilikat (11) 6. Kaca Khusus Kaca berwarna , bersalut, opal, translusen, kaca keselamatan ,fitokrom, kaca optik dan kaca keramik merupakan contoh dari kaca khusus. Komposisinya berbeda-beda tergantung pada produk akhir yang diinginkan. (5)
Gambar 7. Kaca Timbal (11) 5. Kaca Borosilikat Kaca borosilikat biasanya mengandung 10 sampai 20% B2O3, 80% sampai 87% silica dan kurang dari 10% Na2O. Kaca jenis ini mempunyai koefisien
Gambar 9. Kaca Khusus (11)
7. Serat kaca (Fiber glass) Serat kaca dibuat dari komposisi kaca khusus yang tahan terhadap kondisi cuaca. Kaca ini biasanya mempunyai kandungan silika sekitar 55%, dan alkali lebih rendah. Jenis kaca yang paling umum dikenal dan yang telah digunakan sejak berabad-abad silam sebagai jendela dan gelas minum adalah kaca soda kapur, yang terbuat dari 75% silica (SiO2) ditambah Na2O, CaO, dan sedikit aditif lain.(5)
Gambar 10. Serat Kaca (11) 2.4. Sifat dari Kaca/gelas Sifat kaca yang paling penting untuk dipahami adalah sifat saat kaca berbentuk fasa cair dan fasa padatnya. Sifat fasa cair dari kaca digunakan dalam proses pengambangan (floating) dan pembentukan kaca. Sedangkan untuk sifat fasa padat dari kaca digunakan di dalam pemakaiannya (kegunaannya). Beberapa sifat kaca secara umum yaitu : 1. Merupakan padatan amorf (short range order). 2. Berwujud padat tapi susunan atom-atomnya seperti pada zat cair. 3. Tidak memiliki titik lebur yang pasti (ada range tertentu)
4. Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih besar dari 1012 Pa.s) 5. Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecuali hidrogen fluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai untuk peralatan laboratorium. 6. Efektif sebagai isolator. 7. Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan. (5) Sedangkan beberapa sifat fisika dan kimia yang penting dari kaca antara lain : 1. Sifat Mekanik Tension strength atau daya tarik adalah sifat mekanik utama dari kaca. Tension strength merupakan tegangan maksimum yang dialami oleh kaca sebelum terpisahnya kaca akibat adanya tarikan (fracture). Sumber fracture ini dapat muncul jika kaca mempunyai cacat di permukaan, sehingga tegangan akan terkonsentrasi pada cacat tersebut. Kekuatan dari kaca akan bertambah jika cacat di permukaan dapat dihilangkan. 2. Densitas dan Viskositas Densitas adalah perbandingan antara suatu massa bahan dengan volumenya. Nilai densitas dari kaca adalah sekitar 2.49 gr/cm3. Densitas dari kaca akan menurun seiring dengan kenaikan temperatur.Sedangkan viskositas merupakan sifat kekentalan dari suatu cairan yang diukur pada rentang temperatur tertentu. Viskositas dari kaca adalah sekitar 4.5 x 107 poise. Harga viskositas dari kaca merupakan fungsi dari suhu dengan kurva eksponensial.
3. Sifat Termal Konduktivitas panas dan panas ekspansi merupakan sifat thermal yang penting dari kaca. Kedua sifat ini digunakan untuk menghitung besarnya perpindahan panas yang diterima oleh cairan kaca tersebut. 4. Optical Properties Kaca mempunyai sifat memantulkan cahaya yang jatuh pada permukaan kaca tersebut. Sebagian sinar dari kaca yang jatuh itu akan diserap dan sisanya akan diteruskan. Apabila cahaya dari udara melewati medium padat seperti kaca, maka kecepatan cahaya saat melewati kaca akan menurun. Perbandingan antara kecepatan cahaya di udara dengan kecepatan cahaya yang lewat gelas ini disebut dengan indeks bias. Nilai indeks bias untuk kaca adalah ± 1,52. Intensitas cahaya yang masuk ke dalam akan berkurang karena adanya penyerapan sepanjang tebal kaca tersebut. Jika kaca semakin tebal, maka energi cahaya yang diserap akan semakin banyak sedangkan intensitas cahaya yang masuk melalui kaca akan semakin rendah. 5. Stabilitas Kimia Stabilitas kimia adalah ketahanan suatu bahan terhadap pengaruh zat kimia. Stabilitas kimia banyak dipengaruhi oleh bahan – bahan pembentuk kaca. (4) 2.5. Produsen Gelas/Kaca. Produsen kaca terkemuka di dunia didirikan oleh Mr. Iwasaki Toshiya yang
pada akhirnya memutuskan untuk mengambil tantangan produksi kaca datar domestik di awal 1900. Perusahaan ini bernama Asahi Glass Co. Ltd yang lahir pada 1970-an. Setelah Asahi Glass Co. Ltd berhasil mendirikan pabrik di Thailand, Asahi Glass Co. Ltd mendirikan Asahimas Flat Glass perusahaan Penanaman Modal Asing (PMA) bersama sama dengan PT. Rodamas yang didirikan oleh pedagang Mr.Tang Siong Kie. PT Rodamas merupakan komunitas domestik terkemuka kelompok usaha swasta yang memiliki minat pada produk industri dan konsumen. Ide untuk menggabungkan keahlian teknis dengan teknologi antara Rodamas dan Asahi Glass akhirnya menghasilkan pemahaman kokoh terhadap pasar lokal baik dari segi strategis maupun kemitraan yang membuat Asahimas pelopor kaca terbesar di negeri ini. Asahimas memulai produksi manufaktur kaca pada bulan April 1973, dari kaca bening sederhana yang diproduksi menggunakan Proses Foucault tradisional. Selanjutnya, lini produksi dengan cepat diversifikasi untuk memasukkan produkproduk inovatif seperti kaca khusus, kaca pengaman, kaca reflektif dan cermin. Pada tahun 1975, perusahaan ini pertama kali membangun pabrik kaca yang memproduksi barang komersial dan terjamin keamanannya serta menggunakan proses tempering pada tahun 1976. Pada tahun yang sama, Asahimas juga membangun tungku kedua untuk kaca lembaran di Jakarta dan memulai produksi komersial pada tahun 1977. Pada tahun 1981, Asahimas memperkenalkan teknologi baru yaitu Float Glass yang tungku ketiganya di Jakarta merupakan teknologi Float pertama Perusahaan. Sementara itu, Asahimas menutup tunggu keduanya yang menggunakan Proses Foucault pada tahun 1983. Pada tahun 1985 Asahimas juga mulai pembangunan Tungku keempat (Float line
kedua) di pabrik Surabaya, yang kemudian memulai produksi komersial pada tahun 1987. Perusahaan kemudian membangun tungku kelima (Float Line ketiga) dan tungku keenam (Float line keempat) pada tahun 1990 dan 1996, yang mulai beroperasi secara komersial pada tahun 1993 dan 1997. Tungku-tungku resmi berlokasi di Jakarta, sedangkan yang terakhir berada di Surabaya. Tahun 1985 merupakan tahun yang penting dalam pembangunan produksi kaca pengaman melalui teknologi laminating. Sebagai tindak lanjut dari teknologi baru ini, Asahimas memulai konstruksi saluran produksi laminating kaca baru pada tahun 1994, bersamaan dengan proses penutupan tungku pertama yang masih menggunakan Proses Foucault. Selama tahun 1997, Asahimas mulai fase pertama dalam perkembangan pabrik kaca pengaman di Bukit Indah Industrial Park, Cikampek, Jawa Barat, yang kemudian memulai produksi komersial pada tahun 1999. Saat ini Asahimas meningkatkan kapasitas produksi tercatat 570.000 ton secara signifikan untuk kaca lembaran, 4.500.000 meter persegi untuk kaca pengaman dan 2.400.000 meter persegi untuk cermin. Kapasitas tersebut menunjukkan eksistensi Asahimas sebagai produsen kaca terbesar di Indonesia dan di Asia Tenggara. (12) Sedangkan untuk di eropa terdapat beberapa perusahan besar yang bergerak dalam pengelolaan gelas/kaca di antara yaitu ACG Glass Europe, NSG Group, Saint Gobain Flat Glass, Sisecam, dan Guardian Group. (13)
3.Penutup 3.1 Kesimpulan 1. Proses pembuatan gelas memiliki beberapa tahap yaitu penyiapan bahan baku, pelelehan,pembentukan kaca, penyangaian (annealing), serta finishing dan control kualitas. 2. Oksida-oksida yang digunakan untuk menyusun komposisi kaca dapat digolongkan menjadi Glass Former, Intermediate, dan Modifier. 3. Ada beberapa jenis proses pembentukan kaca yaitu Proses Fourcault,Proses Colbum, Proses Pilkington, dan Proses Blow. 4. Kaca komersial dapat dikelompokan menjadi beberapa golongan yaitu silica lebur, alkali silikat, kaca soda gamping, kaca timbal, kaca khusus, serat kaca, dan kaca borosilikat. 5. Pengendalian kualitas pada kaca dilakukan dengan cara pembersihan (cleaning),penggosoakan (polishing), pemotongan (cutting),gosok-semprot dengan pasir, pengolesan email klasifikasi kualitas (enameling), dan pengukuran (grading).
Kepustakaan 1. Hernorjen, Indra. http://hernorjen.blogspot.co.id/p/makalah-proses-pembuatan-kaca.html. 2. https://hudawaudchemistry.wordpress.com/2013/11/08/proses-pembuatan-gelas/. 3. http://digilib.its.ac.id/public/ITS-NonDegree-38849-2311030082-2311030086-Chapter1.pdf. 4. Wibowo, Damar Budi. [Cited: 06 17, 2011.] https://damzone89.wordpress.com/2011/06/17/pengetahuan-umum-tentang-kaca/. 5. Cited: 07 10, 2012.] http://aya-snura.blogspot.co.id/2012/06/bahan-konstruksi-kimia.html. 6. http://www.cosmile.org/glass.htm. 7. http://uk.iwg-online.com/index.php?id=602. 8. http://www.glassglobal.com/consulting/reports/technology/. 9. Austin, George T. Shreve's Chemical Process Industries. Shreve's Chemical Process Industries. Singapore : McGraw Hill Book Company, Singapore, 1984. 10. Stocchi, E. Industrial Chemistry Vol. 1. Industrial Chemistry Vol. 1. England : Ellis Horwood, 1990. 11. http://www.slideshare.net/yukepuspita1/kimia-industri-47116779. 12. http://www.amfg.co.id/id/profile-perusahaan/sejarah.html. 13. http://www.glassforeurope.com/en/about/our-members.php.
