Posted on

pembuatan bahan gelas dan kaca

  1. I.            Bahan baku pembuatan gelas

Pada dasarnya, bahan baku pembuatan gelas terdiri atas 3 jenis yang masing-masing memiliki peranan pada kualitas dan hasil akhir dari produk gelas secara keseluruhan. Keempat bagian tersebut yaitu :

  1. Bahan pembentuk gelas. Bahan baku jenis ini terdiri dari :
    1. Pasir kuarsa/silika dengan kemurnian SiO2  99.1 – 99.7%
    2. Sodium karbonat/soda abu (Na2CO3)
    3. Asam borat/borax
    4. Phosfor pentaoksida
    5. Dolomit (CaCO3.MgCO3)
    6. Feldspar, dengan rumus molekul R2O.Al2O3.6SiO2 di mana R2O mewakili Na2O atau K2O atau gabungan keduanya.
    7. Cullet, merupakan pecahan-pecahan kaca atau kaca yang berasal dari produk tak lolos quality control. Cullet berfungsi untuk menurunkan temperatur leleh dari bahan baku. Cullet yang diumpankan sebanyak 25% dari total bahan baku.
    8. Bahan stabiliser, merupakan bahan yang mampu menurunkan kelarutan di dalam air, tahan terhadap serangan bahan kimia lain termasuk materi-materi lain yang terdapat di atmosfer. Contoh bahan stabiliser yang biasa dipakai di industri gelas adalah
      1. kalsium karbonat, membuat produk akhir menjadi tidak larut di dalam air.
      2. barium karbonat, meningkatkan berat spesifik dan indeks bias.
      3. timbal oksida, membuat produk menjadi transparan, mengkilat, dan memiliki indeks bias yang tinggi.
      4. seng oksida, membuat gelas tahan terhadap panas yang mendadak, memperbaiki sifat-sifat fisik dan mekanik, dan meningkatkan indeks bias.
      5. aluminium oksida, meningkatkan viskositas gelas, kekuatan fisik, dan ketahahan terhadap bahan kimia.
  1. Komponen sekunder, di antaranya adalah :
    1. Refining agent, menghilangkan gelembung-gelembung gas pada saat pelelehan bahan baku. Bahan  yang biasa digunakan sebagai refining agent pada industri gelas adalah sodium nitrat dan sodium sulfat atau arsen oksida (As2O3).
    2. Penghilang warna (decolorant), menghilangkan warna yang biasanya diakibatkan oleh kehadiran senyawa besi oksida yang masuk bersama bahan baku. Bahan penghilang warna yang digunakan adalah mangan dioksida (MnO2), logam selenium (Se), atau nikel oksida (NiO).
    3. Pewarna (colorant), digunakan untuk membuat gelas khusus sesuai dengan warna yang dikehendaki.
    4. Opacifiers. Bahan yang digunakan sebagai opacifier adalah fluorite (CaF2), kriolit (Na3AlF6), sodium fluorosilika (Na2SiF6), timah phospat, seng phospat (Zn3(PO4)2), dan kalsium phospat (Ca3(PO4)2).
  1. II.            Proses pembuatan gelas

Proses pembuatan gelas di dalam industri meliputi tahap-tahap sebagai berikut:

  1. Persiapan bahan baku (batching)

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 sesuai dengan produk kaca yang dikendaki. Pengadukan campuran bahan baku dalam suatu mixer dilakukan agar campuran menjadi homogen sebelum dicairkan.

  1. Pencairan (melting/fusing)

Bahan baku yang sudah homogen, diayak dahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku (furnace) bersuhu sekitar 1500oC sehingga campuran akan mencair. Selama proses pencairan, masing-masing bahan baku akan saling berinteraksi membentuk reaksi-reaksi kimia berikut :

Reaksi-reaksi penguraian :

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 – 780oC

Na2CO3  +  aSiO2  �  Na2O.aSiO2  +  CO2                                                  ….. (5)

Reaksi antara SiO2  dengan CaCO3 pada suhu 600oC

CaCO3  +  bSiO2  �  CaO.bSiO2  +  CO2                              ….. (6)
Reaksi antara CaCO3  dengan Na2CO3 pada suhu di bawah 600oC

CaCO3  +  Na2CO3   �  Na2Ca(CO3)2                                                                              ….. (7)

Reaksi antara Na2SO4 dengan SiO2 pada suhu 884oC

Na2SO4  +  nSiO2  �  NaO.nSiO2  +  SO2  +  0.5O2                                     ….. (8)

Reaksi utama

aSiO2 + bNa2O + cCaO + dMgO  �  aSiO2.bNa2O.cCaO.dMgO          ….. (9)
 
Tungku sebagai tempat mencairkan campuran bahan baku kaca, terbagi menjadi 3 jenis, yaitu :

  1. Pot furnace, biasanya dipakai untuk menghasilkan kaca-kaca khusus (special glass) seperti kaca seni, kaca optik dengan skala produksi yang kecil sekitar 2 ton atau lebih rendah. Pot terbuat dari bata silica-alumina (lempung) khusus atau platina.
  2. Tank furnace, digunakan pada industri gelas skala besar dan terbuat dari bata refraktori (bata tahan panas). Furnace ini mampu menampung sekitar 1350 ton cairan gelas yang membentuk kolam di jantung furnace.
  3. Regenerative furnace
  1. Pembentukan (forming/shaping)

Bahan kaca yang berbentuk cair lalu dialirkan ke dalam alat-alat yang berfungsi untuk membentuk kaca padat sesuai yang diinginkan. Ada beberapa jenis proses pembentukkan kaca, di antaranya adalah :

  1. Proses Fourcault.

Bahan cair dialirkan secara vertikal ke atas melalui sebuah bagian yang dinamakan “debiteuse”. Bagian ini terapung di permukaan kaca cair dengan celah sesuai dengan ketebalan kaca yang diinginkan. Di atas debiteuse 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. Gambar di bawah ini melukiskan skema proses Fourcault.

  1. Proses Colburn (Libbey-Owens)

Jika proses Fourcault , gerakan kaca berlangsung secara vertikal, maka pada proses Colburn kaca akan bergerak secara vertical kemudian diikuti gerakan horizontal setelah melewati roda-roda penjepit yang membentuk leburan gelas menjadi lembaran-lembaran.

  1. Proses Pilkington (float process)

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 biaanya 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 �600oC. Proses a – c di atas dikenal dengan proses mekanik.

 

  1. Proses tiup (blow)

Proses ini digunakan untuk membuat botol kaca, gelas kemasan, atau aneka bentuk kaca seni lainnya (lihat gambar 6.7.).

  1. 1.        Annealing

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 :

(1)       menahan kaca dengan waktu yang cukup di atas temperatur kritik tertentu untuk menurunkan regangan internal,

(2)       mendinginkan kaca sampai temperatur ruang secara perlahan-lahan untuk menahan regangan sampai titik maksimumnya

Proses ini berlangsung di dalam “annealing lehr”. Untuk jenis kaca lembaran, annealing lehr ini dilewati oleh kaca-kaca yang bergerak di atas roda berjalan

  1. 2.        Finishing dan pengendalian kualitas (Quality Control)

Beberapa proses penyelesaian akhir pada industri gelas adalah cleaning and polishing, cutting, enameling, dan grading.

About these ads

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s