MAKALAH
PENGETAHUAN BAHAN
KACA
(GLASS)
Oleh :
Abdillah Aljabar Anggara
1405106010027
Program
Studi Teknik Pertanian
Fakultas
Pertanian
Universitas
Syiah Kuala
Darussalam-Banda
Aceh
2016
KATA
PENGANTAR
Assalamualaikum,
wr.wb..
Alhamdulillahirabbil
‘alamin puji syukur kita panjatkan kepada Allah SWT yang telah memberikan Rahmatnya
kepada kita sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Shalawat
berangkaikan salam kita hadiahkan kepada Nabi Muhammad SAW yang telah meberikan
peradaban yang penuh dengan ilmu pengetahuan seperti sekarang ini.
Terimakasih yang sebesar-besarnya
juga kami sampaikan kepada Dosen Pembimbing mata kuliah Pengetahuan Bahan,
Bambang Sukarno Putra, S.TP, M.Si, yang telah meberikan bimbingan kepada kami
sehingga makalah yang berjudul Pengentahuan Bahan Kaca (Gelas) ini dapat terselesaikan.
Penulis menyadari bahwa makalah ini
belum sempurna. Oleh karenanya penulis masih memerlukan bimbingan berupa kritik
dan saran dari Bapak agar penulis bisa memperbaiki kesalahan yang ada.
Banda Aceh, 8 juni
2016
Abdillah Aljabar Anggara
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
Kaca merupakan benda yang sering kita jumpai di kehidupan
sehari-hari. Kaca banyak sekali di gunakan dalam sifat-fatnya yang khas, yaitu
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. Salah
satu rujukan yang paling tua mengenai bahan ini di buat oleh pliny, yang
menceritakan bagaimana pedagang-pedagang Phonesia purba menemukan kaca tatkala
memasak makanan. Periuk yang digunakan secara tidak sengaja diletakan di atas
massa trona di suatu pantai, penyatuan yang terjadi antara pasir dan
alkali menarik perhatian dan orang kemudian 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. 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 dituliskannya dalam dua kitab yang
dituliskannya selama hidup. Dalam Kitab al-Durra al-Maknuna atau The Book of
the Hidden Pearl dan 12 resep atau rumus pembuatan kaca atau gelas lainnya
dipaparkan Ibnu Hayyan dalam Kitab Al-Marrakishi.
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 silikon dioksida. Nama IUPAC silikon dioksida
ialah silikon(IV) oksida. Silika wujud secara semulajadi dalam pasir.
B.
TUJUAN PENULISAN
Adapun tujuan dari makalah ini adalah :
1.
Untuk
menambah wawasan tentang kaca
2.
Untuk
mengenal dan memahami proses manufaktur kaca
3.
Untuk
memenuhi tugas mata kuliah Pengetahuan Bahan
PEMBAHASAN
1.
DEFINISI
Menurut
Adams dan Williamson, kaca adalah material amorf yang pada suhu biasa mempunyai
bentuk yang keras, tetapi apabila dipanaskan, lama kelamaan akan menjadi lunak,
sesuai dengan suhu yang meningkat dan akhirnya menjadi kental hingga mencapai
keadaan cair. Selama proses pendinginan terjadi proses yang berkebalikan dengan
proses peleburan kaca. Kaca atau gelas merupakan bahan pecah belah, biasanya
terbentuk apabila bahan cair tidak berkristal didinginkan dengan cepat, dengan
itu tidak memberikan cukup waktu 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-partikel silika 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.
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. Kaca dibuat dari campuran 75% silikon
dioksida (SiO2), Na2O, CaO, dan beberapa zat tambahan.
Suhu lelehnya adalah 2.000 derajat Celsius.
2.
BAHAN PEMBUATAN KACA
Bahan-bahan
pembuat kaca di antaranya adalah:
1. Pasir (SiO2)
Pasir
yang di gunakan haruslah kuarsa yang hampir murni (99.1 – 99.7 %).
Silikon (IV) oksida ialah molekul kovalen raksasa. Oleh karena itu, silicon
(IV) oksida memerlukan banyak tenaga haba untuk mengatasi setiap ikatan kovalen
antara atom dalam struktur raksasa. Maka, silicon (IV) oksida mempunyai titik
lebur yang sangat tinggi, yaitu 1710oC. Dalam silicon (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 terikat kepada 2 atom silikon untuk
membentuk molekul kovalen raksasa seperti struktur berlian.
Sifat pasir ini adalah dapat tembus cahaya, sehingga lebih
banyak digunakan untuk pembuatan alat-alat optik. 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 optik, sebab kandungan besi ini bersifat merusak warna kaca pada umumnya.
Ukuran partikel silika sand sangat berpengaruh pada temperatur di furnace.
Jika ukuran partikel besar makamembutuhkan banyak waktu untuk melebur silika
sand maka sebelumdiolah silika sand harus diayak sehingga didapat butiran
partikel yang lebih halus.
Pasir ini berguna untuk membentuk cairan gelas yang sangat
kental yang memiliki ketahanan terhadap perubahan temperatur yang mendadak. Pasir kuarsa ini terdapat di
beberapa tempat di Indonesia, di antaranya: Aceh, Sumatera Utara, Bengkulu,
pulau Bangka dan Belitung, pulau Jawa, Kalimantan Timur, Kalimantan Selatan,
dan Papua.
2. Dolomite ( CaO.MgO.H2O)
Dolomite merupakan variasi batu gamping yang mengandung
<50% karbonat. Dolomite mempunyai struktur kristal rhombohedral yang
mempunyai komposisi kimia CaMg(CaCO3)2 atau
manganodolomit dan berkomposisi MgFe(CaCO3)2 atau
ferrodolomit.
Dolomite ini biasanya berupa mineral
tambang berwarna putih keabu-abuan atau kebiru-biruan. kekerasan 3,5 – 4, berifat pejal,
berat jenis 2,8 – 2,9, berbutir halus-kasar, mudah menyerap air, mudah
dihancurkan. Penggunaan dolomite sangat penting
karena dapat mempermudah peleburan (menurunkan temperatur peleburan) serta
mempercepat proses pendinginan kaca. Pemanasan dolomite menghasilkan CaO dan
MgO. Fungsi dari MgO adalah untuk menurunkan viskositas kaca
padatemperatur tinggi
CaCO3
" CaO + CO2#
MgCO3
" MgO + CO2#
3. Soda Abu (Na2CO3)
dan Soda (Na2O)
Soda ash
(Na2CO3) digunakan karena kita memerlukan kaca yang bebas
dari ion chlor dan sejenis (golongan halogen) sedangkan sumber natriumnya
mayoritas berasal dari garam NaCl. Soda ash dipakai dalam kaca akanmembentuk
oksida Na2O dan K2O
dimana total Na2O dan K2O disebut
R2O. Soda ash merupakan material yang memiliki sifat garam. Soda
mengandung sodium atau natrium, yang merupakan golongan alkali, yang memiliki 1
ion +. Soda merupakan pereaksi kuat, sangat kuat bereaksi dengan ion lain.
Sifat soda akan melembekkan material atau softening. Secara umum, penggunaan soda ash adalah mempercepat pembakaran,
menurunkan titik lebur, mempermudah pembersihan gelembung dan mengoksidasi
besi.
4. Cullet
Cullet
merupakan sisa-sisa dari pecahan kaca yang dapat digunakan sebagai bahan baku
utama dari produksi kaca. Tujuan dari penggunaan cullet ini adalah mengurangi
bahan utama lainnya sehingga biaya produksi dapat semakin kecil, selain itu
cullet ini dapat memperkecil melting point dari pembuatan kaca, sehingga
dapat menghemat penggunaan bahan bakar. Cullet yang diumpankan sebanyak
25% dari total bahan baku.
5. Feldspar
Feldspar mempunyai rumus umum R2O. Al2O3.6SiO2,
dimana R2O dapat berupa Na2O atau K2O atau
campuran keduanya. Feldspar
ditemukan pada batuan beku, batuan erupsi dan metamorfosa, baik bersifat asam
maupun basa. Feldspar mempunyai nilai kekesaran 6 – 6,5 skala Mosh, berat jenis
2,4 – 2,8, warna dari putih keabu-abuan, merah jambu, coklat, kuning dan hijau.
Sebagai sumber Al2O3, feldspar mempunyai banyak
keunggulan dibanding produk lain, karena murah, murni, dan dapat dilebur. Dan
seluruhnya terdiri dari oksida pembentuk kaca. Al2O3
sendiri digunakan hanya bila biaya tidak merupakan masalah. Feldspar juga
merupakan sumber Na2O atau K2O dan SiO2.
Kandungan aluminanya dapat menurunkan melting point kaca dan memperlambat
terjadinya devitrifikasi. Mutu
feldspar ditentukan oleh kandungan oksida kimia K2O dan Na2O
yang relatif tinggi diatas 6%, oksida Fe2O3 dan TiO2
. Feldspar mengandung 72 % SiO2, 12 %Al2O3,
8 % K 2O dan 2 % Fe2O3.
6. Borax
Borax adalah bahan campuran yang menambahkan Na2O
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.
Selain bahan utama, terdapat pula bahan
penunjang lainnya, yaitu bahan stabilizer, refining agent (penghilang
gelembung), penghilang warna, pewarna, dan opacifiers. Bahan stabilizer 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 atau Limestone, 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 adalah sebuah
senyawa kimia dari aluminium dan oksigen, dengan rumus kimia Al2O3
dan nama mineralnya adalah alumina. Disini alumunium oksida berfungsi untuk
meningkatkan viskositas gelas, kekuatan fisik dan ketahanan terhadp bahan
kimia.
6. Salt cake yang mengandung 99% Na2SO4
berfungsi sebagai fining agent, bahan pemurni kaca dari bubble. Salt
cake berbentuk serbuk halus danmerupakan sumber Na2O dan SO2. Sulfat ini harus dipakai bersama karbon agar
tereduksi menjadi sulfite.
7. Arsen trioksida dapat pula ditambahkan untuk menghilangkan
gelombang-gelombang dalam kaca.
8. 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. Sodium Nitrate adalah sumber Na2 dan mencegah
terbentuknya NiS padakaca. Adanya NiS pada kaca akan menyebabkan kaca pecah
secara tiba-tiba
9. Blok
refraktori untuk industri kaca dikembangkan khusus berhubung dengan kondisi
yang hebat yang harus dialami dalam penggunaannya. Zirkon, alumina, mulit
(mullite), mulit aluminasinter dan zirkonia alumina-silika, alumina,
krom-alumina elektrokast banyak digunakan sebagai refraktor pada tangki kaca.
10.Mangan
dioksida (MnO2), logam Selenium (Se), atau nikel oksida (NiO)
merupakan bahan penghilang warna (decolorant) yang dapat menghilangkan
warna karena kehadiran senyawa besi oksida yang masuk bersama bahan baku.
11.Bahan
pewarna dalam kaca / gelas adalah oksida dari unsur transisi, terutama golongan
pertama Tc, V, Ca, Mn, Fe, Co, Ni, dan Cu. Warnanya dihasilkan dari absorbsi cahaya
frekuensi tertentu. Contoh NiO akan memberikan warna coklat pada larutan
natrium-timb,al, dan menghasilkan heliotrope dalam kaca potas. Krom oksida akan
memberikan warna yang berkisar dari hijau sampai jingga.
3.
SIFAT-SIFAT
KACA
Beberapa
sifa-sifat kaca secara umum adalah:
1. Padatan amorf
2. Berwujud padat tetapi susunan atomnya seperti pada
zat cair
3. Tidak memiliki titik lebur yang pasti
4.Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih dari 1012Pa.s)
5. Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecuali
hidrogen fluorida)
6. Efektif sebagai isolator
7. Mamppu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan
4. JENIS JENIS KACA
1. Kaca Forming. Jenis kaca yang dilebur
atau dipanaskan kemudian dicetak sesuai model yang diinginkan.
2. Kaca Es. Jenis kaca ini agak buram
dan tidak terlalu tembus pandang,dengan warna umumnya netral atau putih,
tetapi ada juga yang warna-warni.
3. Kaca Melton. Permukaan kaca jenis ini
menghadirkan aneka ragam tekstur, hingga berbentuk dan agak timbul, atau tampak
seperti diukir.
4. Kaca Sandblasting. Jenis kaca ini agak buram
dengan tekstur permukaan halus dan warna agak ke abu-abuan.
5.Kaca Patri. Kaca ini dirakit dengan timah
atau kuningan yang membentuk sebuah desain 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 juga akan tampak pada malam hari dengan pantulan sinar lampu dari
dalam bangunan atau rumah.
6.Kaca Raindown. Populer untuk menghiasi interior
properti komersial, jenis kaca ini seperti dialiri air pada permukaannya,
seolah menghadirkanekosistem air di dalam ruangan, Bersifat tidak tembus
pandang, kaca inibisa menjadi partisi atau penghias di ruangan
KESIMPULAN
Adapun
kesimpulan yang dapat kita petik dari pembahasan di atas adalah, 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.
Proses pembuatan kaca adalah pencampuran bahan baku, peleburan kaca (melting),
pembentukan kaca (drawing), pemotongan kaca, dan pengepakkan kaca.
No comments :
Post a Comment