kaca baru.docx

8/14/2019 kaca baru.docx

1/12

BAB I

PENDAHULUAN I

1.1 TujuanTujuan dari pembuatan makalah ini adalah:

1. Untuk mengetahui dan memahami proses pembuatan gelas dan kaca2. Untuk mengetahui material-material kaca3.

Untuk memenuhi tugas mata kuliah proses produksi

1.2 Latar Belakang

Kaca atau gelas adalah salah satu produk industri kimia yang paling akrab

dengan kehidupan kita sehari-hari. Akan tetapi masyarakat luas banyak yang belum

mengerti tentang senyawa unik ini. 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. 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.


2/12

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 dari 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 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. Proses pembuatannyapun

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

secarakimia sama dengan kuarsa. 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, 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 sifat-sifat kaca ini terutama

dipengaruhi oleh keunikan silika (SiO2) dan proses pembentukannya


3/12

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Pengertian

Kaca atau gelas adalah salah satu alat rumah tangga yang bahan utama

penyusunnya adalah SiO2 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. Kaca

atau gelas ialah produk yang amorf dan bening dengan kekerasan dan elastisitas

yang cukup, tetapi sangat rapuh. Seperti yang telah dijelaskan di bab sebelumnya

bahwa 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-partikelsilika tidak sempat menyusun diri secara teratur. Dari segi kimia, kaca 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 merupakan bahan lutsinar, kuat, tahan hakis, lengai, dan

secara biologi merupakan bahan yang tidak aktif, yang dapat dibentuk menjadi

permukaan yang datar dan licin. Ciri-ciri ini menjadikan kaca atau gelas sebagai

bahan yang sangat berguna. 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 seriumditambahkan 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


4/12

lebur, sementara mangan ditambahkan untuk menghilangkan warna yang tidak

dikehendaki. Kaca atau gelas berwarna diperoleh dengan 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.

2.2 Sifat-sifat Kaca dan Gelas

Kaca atau gelas memiliki sifat-sifat yang sangat khas bila disbanding

dengan keramik. Kehasan sifat kaca ini disebabkan oleh keunikan silika (SiO2) 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, tetapi tidak oleh sinar ultraviolet.

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 1012 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.

2.3 Bahan Baku

Walupun terdapat ribuan macam formulasi kaca yang di kembangkan dalam

30 tahun terakhir namum perlu di catat bahwa pasir kaca, gamping, silika, dan sodamasih merupakan bahan baku dari 90 persen dari seluruh kaca yang di produksi di

dunia.

a) PasirPasir yang di gunakan haruslah kuarsa yang hampir murni, oleh

karena itu, lokasi pabrik kaca biasanya di tentukan oleh lokasi endapan pasir

kaca,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.


5/12

b)Soda (Na2O)Soda terutam di dapat soda abu padat Na2 CO3. sunber lainnya adalah

bikarbonat, kerak garam, dan natrium nitrat.yang tersebut terakhir ini sangat

berguna untuk mengoksidasi besi dan unutk mempercepat pencairan.

c)Kaca Soda Gamping (soda lime glass)

Merupakan 95 % dari semua kaca yang di hasilkan. Kaca ini di

gunkan untuk membuat segala macam bejana, kaca lembaran, jendelamobil,

atau lain-lain, gelas atau barang pecah belah.

2.4 Bahan TambahanSebagai fluks dari silika, di pakai soda abu, kerak garam, batu gamping dan

gamping. Di samping itu, banyak pula di pakai oksida timbal, abu mutiara (kalsium

karbonat), salpeter, boraks, asam borat, asam trioksida, feldspar, dan fluorspar

bersam berbagai oksida, karbonat serta garam-garam logam lain untuk membuata

kaca berwarna.

Dalam operasi penyelesaian, banyak pula di pakai berbagai produk lain

seperti abrasif dan asam fluorida.

a)FeldsparMempunyai rumus umum P2O.Al2O36SiO2.feldspsr mempunyai

banyak keunggulan di banding produk lain, karena murah, murni dan dapat

di lebur dan seluruhnya terdiri dari oksidasi pembentuk kaca


6/12

b)BoraxBorax adalh perawis tambahan yang menambahkan Na2O dan boron oksida

kepada kaca. Walaupun jarang di pakai dalam kaca jendela atau kaca

lembaran, boraks sekarang banyak di gunkan di dalam berbagai jenis kaca

pengemas.

c)Kerak Garam ( salt cake )Sudah lama digunakan dalm perawis tambahan pada pembuatan

kaca, demikian pula beberapa sulfat lain amonium sulfat dan barium sulfat,

dan sering di tentukan pada. Kerak garam ini di perkirakan dapat

membersihkan buih yang mengganggu pada tanur tangki. Sulfat ini harus di

pakai bersama karbon agar tereduksi menjadi sulfit.

d)Arsen TrioksidaDapat pula di tambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombang

dalam kaca.

e)NitratBaik dari natrium maupun kalium di gunkan untuk mengoksidasi besi

sehingga tidak terlalu kelihatan pada kaca produk.

f) Kalium NitratDigunakan pada berbagai jenis kaca meja, kaca dekorasi dan

kaca optik.

g)Kulet (Cullet)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 bhan baku.

h)Blok RefraktoriZirkon, alumina, mulit, mulit alumina sinter dan zirkonia alumina

elektrokast banyak di gunakan sebagai refraktor pada tanki kaca.

2.5 BAHAN BAKARPada proses peleburan kaca sarana yang di gunakan adalah api yang sangat

panas untuk memanaskan tungku pemanas agar kaca dapat melebur sesuai dengan

suhu yang diinginkan atau tergantung pada jenis bahan yang di kehendaki.


7/12

2.6 PROSES PEMBUATANUrutan proses pembuatan kaca pada umumnya dapt di pecah-pecah

menjadi langkah-langkah sebagai berikut :

1. Transportasi bahan baku ke pabrik2. Pengaturan ukuran bahn baku3. Penimbunan bahan baku4.

Pengangkutan, penimbangan, dan pencampuran bahn baku, dan

pemuatannya ke tanur kaca

5. Reaksi pembentukan kaca di dalm tanur6. Penghematan kalor melalui regenarasi dan rekuperasi7. Pembuatan bentuk produk kaca8. Penyelesaian produk kaca

langkah-langkah tersebut di lakukan dalam pabrik kaca modern denganmenggunakan peralatan otomatis unutk produksi secar kontinyu, dan tidak lagi

dengan sekop dan gerobak sebagaimana halnya dengan pabrik-pabrik lama.

Namun, dalam pabrik modern itu, pengisian tanur-tanur kecil masih di lakukan

dengan tangan sehingga banyak sekali menimbulkan debu beterbangan dimana-

mana. Kecenderungan dewasa ini adalh unutk menggunakn sistem transportasi dan

pencampuran secara tumpak dan mekanis yang tertutup sama sekali sehingga tidak

ada lagi debu yang berterbangan selama penanganan kaca atau bahn bakunya.

2.7 PROSES BAHAN BAKU MENJADI PRODUKProsedur pembuatan kaca dapat di bagi menjadi empat tahap utama yaitu :

1. PELEBURANTanur kaca dapat di klasifikasikan sebagai tanur periuk dan tanur tanki.

Tanur periuk (pot furnace), dengan kapasitas sekitar 2 t atau kurang dapt di


8/12

gunakan secara menguntungkan untuk membuat kaca khusus dalam jumlah

kecil di mana tumpak cair itu harus di lindungi terhadap hasil pembakaran.Tanur ini digunakann dalam pembuatan kaca optik dan kaca seni melalui

proses cetak. Periuknya sebetulnya ialah suatu cawan yang terbuat dari

lempung pilihan atau platina. Sulit sekali melebur kaca didalm bejana ini

tanpa produknya terkontaminasi atau tanpa sebagian bejana itu sendiri

meleleh, keculai biola bejana itu terbuat dari bejana platina.

Dalam tanur tanki (tank furnace), bahan tumpak itu dimuat ke satu

ujung suatu tanki besar yang di muat ke sutu ujung suatu tanki besar yang

terbuat dari blok-blok reflaktor, di antaranya ada yang berukuran 38 X 9 X

1,5 m dengan kapasitas kaca cair sebesar 1350 t. Kaca itu membentuk

kolam di dasar tanur itu, sedang nyala api menjilat berganti darti satu sisi ke

sisi lain. Kaca halusan (fined glass) di kerjakan dari ujung lain tanki itu,

operasinya kontinyu. Dalam t5anur jenis ini, sebagaimana juga dalam tanki

periuk, dindingnya mengalami korosi karena kaca panas, kulaitas panas dan

umur tanki bergantung pada kualitas blok kontruksi. Karena itu, perhatian

biasanya di tujukan pada reflaktori tanur kaca.

Tanur tanki kecil disebut tanki harian (day tank) dan berisi persediaaan

kaca cair untuk satu hari sebanyak 1 t sampai 10 t. Tanki ini di panasi secara

elektrotermal atau dengan gas.

Tanur-tanur yang disebautkan di atas adalah tergolong tanur regenerasi

(regenerative furnace) dan beroperasi dalam dua siklus dengan dua

perangkat ruang berisis susunan bata rongga. Gas nyala setelah

memberiakan kalornya pada waktu melalui tanur berisi akca cair, megalir

ke bawah melalui satu perangkat ruang yang diisi penuh denagn 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 regemerasi yang telah di panaskan

sebelumnya dan telah di campur denagn 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 udar bahan


9/12

bakar, atau siklus itu di balik, dan sekarang masuk tanur dari ujung yang

berlawanan melaui isian yang tealh mendapat pemanasan sebelumnya,kemudian melalui isian semula, dan mencapai suhu yang lebih tinggi.

Suhu tanur yang baru mulai berproduksi hanya dapat di naikkan sedikit

demi sedikit setiap hari, tergantung kepada kemampuan reflaktorinya

menampung ekspansi. Bila tanur regenerasi itu sudah di panaskan, suhunya

harus di pertahankan sekurang-kurangnya 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.

Pasir 45,4 gamping 6,8

Soda abu 16 kulet 22,7

Kerak garam 4,5 other 0,5-

1,0

Serbuk batu bara 0,2

Tabel 2.1 Kandungan bahan dalam proses peleburan

2. PEMBUATAN BENTUK ATAU PENCETAKANKaca dapat di bentuk dengan mesin atau dengan cetak tangan. Faktor

yang terpenting yang harus di perhatikan dalam cetak mesin (machine

molding) ialah bahwa rancang mesin itu haruslah sedemikian rupa sehingga

percetakan barang kaca dapat di selesaikan dalm tempo beberapa detik saja.

Dalam waktu yang sangat singkat itu kaca berupa dari zat cair viscos

menjadi zat cair yang berwarna bening. Jadi, jelas sekali bahwa masalh

rancang yang harus di selesaikan, seperti aliran kalor stabilitas logam, dan

jarak bebas bantalan merupakan masalh yang rumit sekali. Keberhasilan

mesin cetak kaca merupakan prestasi besar bagi para insinyur kaca.

Berikut ini akan di bahas jenis-jenis mesin pembentuk kaca yang umum

yaitu kaca jendela, kaca plat, kaca apung, botol, bola lampu, dan tabung.


10/12

A. Kaca TiupKebutuhan modern akan kaca tiup akhir-akhir ini mendorong

pengembangan metode produksi yang lebih cepat dan lebih murah. ,esin

pembuatan botol merupakan satu-satunya mesin pencetak dengan

menggunkana udara untuk membuata bentuk lowong. Beberapa jenis mesin

itu menghasilakanparison yaitu botol setengah jadi atau blanko botol.

Salah satu di antaranya adalah :

1. Jenis umpan sedot (section feet), yang dengan beberapa variasinya,

di gunkana dalam pemnbuatan bola lampu dan gelas anggur.

2. Jenis umpan gumbal (god feet) yang di terapka oleh para pembuat

berbagai barang yang di buat denagn press (tekan) tiup atau gabungan pres

dan tiup.

Pada emsin umpan sedot, kaca yang terdapat di dalam tanki dangkal

bundar yang berputar di sedot dalam cetakan. Cetakan itu kemudian diayun

menjauh dari permukaan kaca, di bika dan dilepasakan sehingga tinggal

parison yang di pegang pada leherny. Cetakan botol lalu naik dan

mengurung parison itu dan hembusan udara tekan kemudian membuat kaca

itu mengalir ke dalam cetakan. Cetakan itu di biarkan mengungkung botol

yang terbentuk sampai operasi pengumpulan. Kemudian, setelah

melepaskan botol itu, cetakan naik kembali mengungkung parison baru.

Operasi ini seluruhnya otomatis, dan kemudian kecepatan 60 unit per menit

bukanlah sesuatu hal yamg luar biasa.

Pengumpan gumpal merupakan salah satu perkembangan

penting dalam pembuatan barang kaca secara otomatik. Dalam operasi ini

kaca cair mengalir dari tanur melalui palung yang pada ujungnya

mempunyai sebuah lubang. Kaca jauth melalui lubang itu, dan di potong

dengan gunting mekanik sehingga merupakan suatu gumpal dengan ukuran

persis sebagaimana yang di kehendaki. Kaca itu lalu di teruskan melalui

suatu corong ke cetakan parison, yang melaui operasi pembetukan botol

dalm posisi terbalik. Sebuah jarum leher naik dan menempati posisinya,


11/12

sementara sebuah plunyer jatuh dari atas; dan udar tekan di tiup enap

(settle blow) lalu mendorong kaca menjadi bentuk-bentuk lehernya. Cetakan

itu di tutup di sebelah atas ( dasar botol), jarum leher di tarik dan udar di

suntikan pada tiup lawan (counter blow)melalui leher yang baru

terbentuk sehingga membuat lubang lowong. Cetakan parison terbuka,

parison itu di balikan sambil di pindahkan ke possisi baru, dimana botol

yang setengah jadi itu sekarang berada dalam posisis tegak. Kemudian,

cetakan tiup akan mengungkung parison yang di panaskann kembali untuk

selang waktu yang singkat. Udara lalu di suntikan untuk memberikan tiupan

akhir, dan bersamaan dengan itu menciptaka bentuk dalam dan bentuk luar

pada botol itu. Cetakan tiup itu kemudian berayun meniggalkan botol, dan

botol itu bergerak ke leher.

Mesin otomatis peniupan botol biasanya terdiri dari dua buah

meja bundar yang di kenal denagn nama meja cetak parison ( parison mold

table) dan meja tiup ( blow table). Berbagi operasi yang di sebutkan di atas

berlangsung pada waktu kaca itu bergerak mengelilingi meja tadi. Gerakan

meja di kendalikan oleh udara tekan yang menggerakan piston bolak-balik

dan berbagai operasi yang berlangsung di atas meja di ikoordinasikan

dengan gerakan meja oleh mekanisme pengatur waktu motor. Piranti yang

tersebut terakhir itu merupakan salh satu alt yang paling vital dan paling

mahal di antara semua peralatan yang di gunakan.

3. PENYANGAIAN ATAU SEPUH LINDAPUntuk mengurangi regangan-regangan dalam kaca, semua barang kaca

harus disangai (anneal), baik barang kaca yang di buat dengan mesin

maupun yang di buat dengan tangan. Secara singkat, penyangaina

menyangkut dua macam operasi yaitu :

a. Menahan kaca itu pada suatu suhu di atas suhu kritis tertentu selamabeberapa waktu yang cukup lama sehingga mengurangi regangan-regangan


12/12

dalam denagn jalan pengaliran plastik sehingga regangannya kurang dari

sustu maksimum yang di tentukan.

b. Mendinginkan masa kaca itu sampai suhu kamar secara cukupperlahan sehingga regangan itu selalu berada di bawah batas maksimum

lehr atau tungku penyaringan, 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

mekanii tertentu. Dengan data di atas sebagai dasar para insinyur berhasil

membuat peralatan penyangat kontinyu dengan pengaturan suhu otomatik

dan sirkulasi terkendali sehingga penyangaian dapat di laksanakan dengan

biaya bahan bakar lebih rendah dan kerugian produk lebih sedikit.

4. PENYELESAIANSemua kata yang sudah di sanagi harus mengalami operasi penyelesaian

yang relatif sederhana tetapi sangat penting, operasi ini meyangkut

pembersihan, penggosoakan, pemolesan, pemotongan, gosok-semprot

dengan pasir, pemasangan email klasifikasi kwalitas, dan pengukuran.

Walaupun tidak semua harus dilakukan unutk setiap barang, namun satu

atau dua di antara yang di sebutkan di atas selalu di perlukan.

kaca baru.docx

Documents