MAKALAH PROSES PEMBUATAN KACA DAN

MAKALAH PROSES PEMBUATAN KACA

BAB I

PENDAHULUAN

Dari segi fisika kaca adalah zat cair lewat dingin yang tegar dan tidak mempunyai titik cair

tertentu serta mempunyai viskositas cukup tinggi sehingga tidak megalami kristalisasi. Di pihak lain dari segi kimia, kaca adalah gabungan berbagai oksida anorganik yang tak mudah menguap, yang di hasilkan dari dekomposisisi dan peleburan senyawa alkali dan alkali tanah, pasir serta berbagia penyusun lainnya sehingga menghasilkan produk yang mengahasilkan struktur atom yang acak. Kaca adalah pruduk yang mengalami vitrifikasi sempurna, atau setidak-tidaknya produk yang mengandung amat sedikit bahan nonvitreo dalam keadaan suspensi.

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. Dewasa ini ada sekitar 800 macam kaca yang di hasilkan ada yang dengan keunggulan pada satu sifat tertentu, dan ada pula yang lebih mementingkan keseimbangan pada seperangkat sifat tertentu.

1

Sebagaimana halnya dengan bahan-bahan yang sangat banyak di gunakan dalam peradaban modern, riwayat penemuan kaca tidaklah jelas sama sekali. 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 di gunakannya secar tidak sengaja di letakan di atas massa trona di suatu pantai, penyatuan yang terjadi antara pasir dan alkali menarik perhatian dan orang kemudian berusaha menirunya.

Pada tahun 1914, di Belgia di kembangkan proses fourcault yang menarik kaca plat secara kontinyu. Selama 50 tahun berikutnya, para insinyur dan ilmuwan telah berhasil berbagai modifikasi terhadap proses penarikan kaca dengan tujuan untuk memperkecil distorsi optik kaca lembaran (kaca jendela) dan menurunkan biaya pembuatan kaca lembaran gosok dan poles.

Bermacam-macam mesin otomatis di ciptakan pula untuk mempercepat produksi botol, bola lampu dan sebagainya. Akibatnya, industri kaca dewasa ini telah tumbuh menjadi suatu industri yang sangat terspesialisasi.

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,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.

2. 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.

3. 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.

B. BAHAN TAMBAHAN

Sebagai 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.

 Feldspar

Mempunyai rumus umum P2O.Al2O3 6SiO2.feldspsr mempunyai banyak keunggulan di banding

produk lain, karena murah, murni dan dapat di lebur dan seluruhnya terdiri dari oksidasi pembentuk kaca

Borax 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.

 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.

 Arsen Trioksida

Dapat pula di tambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombang dalam kaca.

 Nitrat

Baik dari natrium maupun kalium di gunkan untuk mengoksidasi besi sehingga tidak terlalu kelihatan pada kaca produk.

 Kalium Nitrat

Digunakan pada berbagai jenis kaca meja, kaca dekorasi dan kaca optik.

 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.

 Blok Refraktori

Zirkon, alumina, mulit, mulit alumina sinter dan zirkonia alumina elektrokast banyak di gunakan

sebagai refraktor pada tanki kaca.

C. BAHAN BAKAR

BAB II

PROSES PEMBUATAN

Urutan proses pembuatan kaca pada umumnya dapt di pecah-pecah menjadi langkah-langkah sebagai berikut :

1. Transportasi bahan baku ke pabrik

2. Pengaturan ukuran bahn baku

3. Penimbunan bahan baku

4. Pengangkutan, penimbangan, dan pencampuran bahn baku, dan pemuatannya ke tanur kaca

5. Reaksi pembentukan kaca di dalm tanur

6. Penghematan kalor melalui regenarasi dan rekuperasi

7. Pembuatan bentuk produk kaca

8. Penyelesaian produk kaca

6

langkah-langkah tersebut di lakukan dalam pabrik kaca modern dengan menggunakan 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.

PROSES DARI BAHAN BAKU MENJADI PRODUK

Prosedur pembuatan kaca dapat di bagi menjadi empat tahap utama yaitu :

1. PELEBURAN

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 15000_C 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 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.

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 PENCETAKAN

Kaca dapat di bentuk dengan mesin atau denagn 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-jenismesin pembentuk kaca yang umum yaitu kaca jendela, kaca plat, kaca apung, botol, bola lampu, dan tabung.

 Kaca Jendela

Pada proses fourcault, ruang penarikan di isi penuh dengan kaca dari tanki peleburan. Kaca itu di

tarik secara vertikal dari tanur melalui “dibitense” denagn suatu mesin penarik. Dibitense itu terdiri dari sampan refraktonsi yang mempunyai celah di tengahnya. Kaca mengalir melalui celah ini, pada waktu sampan setengah terbenam, kaca mengalir ke atas secara kontinyu. Penarikan kaca di mulai dengan menurunkan pemancing dari logam ke gelas itu di melalui celah, pada waktu bersamaan denagn di turunkannya dibitense, sehingga kaca mulai mengalir. Kaca itu di tarik ke atas secara kontinyu dalm bentuk pita secepat itu dia mengalir melalui celah, dan permukaannya di dinginkan denagn gulungan air di dekat itu pita kaca yang masih bergerak ke atas dan di topang oleh rol-rol, di lewatkan 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.

penyangai, kaca itu di potong untuk ketebalan di atas kekuatan tunggal atau rangkap dua, dilakukan penyangaian kedua di dalam lehr horizontal standar 36 m.

 Kaca Plat

Bahan baru di tumpahkan ke satu ujung tanur, dan kaca cair pada suhu cair pada suhu sampai

setinggi 15950_{C, kemudian di lewatkan melalui zone pemurnian dan keluar melalui ujung yang satu lagi} dalam bentuk aliran yang tak putus-putus. Dari keluaran refraktori yang lebar itu, kaca cair dilewatkan melalui dua rol pembentuk yang didinginkan dengan air, sehingga mengambil konfigurasi pita plastik. Pita kaca itu di tarik di atas sederetan rol yang lebih kecil, yang juga didinginkan dengan air dengan kecepatan permukaan sedikit lebih tinggi dari rol pembentuk. Efek peregangan yang di akibatkan oleh perbedaan kecepatan dan pencairan kaca pada waktu mendingin menyebabkan pita itu menjadi lebih tipis pada waktu memasuki lehr. Setealh mengalami penyangaian, pita itu di potong-potong menjadi lembaran yang kemudian di gerinda dan di poles. Atau, boleh pula pita itu bergerak terus secara otomatis sepanjang 50 sampai 100 m, melalui operasi penyangaian, gerinda, poles, dan inspeksi sebelum di lewatkan ke mesin potong yang memotong-motongnya menjadi ukuran yang cocok unutk pemanasan. Operasi gerinda dan poles membuang kira-kira 0,8 mm, kaca dari masing-masing permukaan.

 Kaca Apung

Kaca apung di kembangkan oleh pilkington brothers di inggris. Perkembangan ini merupakan suatu perbaikan fundamental dalam pembutan kaca plat berkualitas tinggi. Proses apung mrnggunakan sistem peleburan tanur tangki dimana bahna baku di umpankan pada satu ujung tanur dan kaca cair di lewatakan melalui zone pemurnian dan masuk ke kanal sempit yang menghubungkan tanur dengan penangas. Laju aliran di kendalikan secarra presisis dengan cara menaikan dan menurunkan pintu yang membentang kanal itu secara otomatis, kaca cair lalu lewat ke dalam kolam timah cair, di atas permikaaan tiamah itu, dalam atmosfir yang tak mengoksidasi, dan di bwah kondisis suhu yang di kontrol dengan ketat. Pemanasan terkendali itu di menyebabkan cairnya semua ketakrataan sehingga menghasilkan kaca yang kedua sisinya rata dan sejajar.

 Kaca Berkawat Dan Berpola

cocok unutk pintu, ruang kantor, dan dinding kamar mandi. Kaca itu dapt pula di perkuat dengan kawat yang di pasangkan pada saat awal pembentukannya. Hal ini berguna untuk meningkatkan keselamatan, misalnya pada jendela pintu darurat.

 Kaca Tiup

Kebutuhan 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 menghasilakan parison 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”.

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.

 Bola Lampu

Peniupan bola lampu yang tipis berbeda dengan pembuatan botol, karena bentuk dan ukuran

bola lampu pada mulanya di tentukan oleh tiupan itu sendiri, dan bukan oleh cetakannya. Kaca cair mengalir melalui bukaan berbentuk anulus pada tanur dan turun ke bawah melalui dua rol yang didinginkan dengan air. Salah satu rol mempunyai lekkukan sehingga menyebabkan pita kaca mempunyai bagian yang menggelembung yang bertepatan dengan lubang bundar pada konveyer rantai horizontal tempat pita itu berpindah selanjutnya. Kaca itu melengkung melalui lubang itu karena beratnya sendiri. Di bawah setiap lubang itu terdapat cetakan putar, nozel udar jatuh ke permukaan pita, masing-masing sebuah di atas setiap gelembungan kaca atau lubnag konveyer. Pada waktu pita itu bergerak, nozel melepaskan suatu hembusann udara yang kemudian menyebabkan terbentuknya gelembung bola pada pita. Cetakan yang berputar itu sekarang naik dan sebuah lagi hembusan udara, yang bertekanan jauh lebih rendah dari hembusan pertama membentuk gelembung bola itu ke dalam cetakan menjadi bentuk bola lampu. Cetakan itu lalu terbuka, sebuah palu kecil memukul bola lampu itu lepas dari pita. Bola lampu jatuh ke atas sabuk yang membawanya ke rak lehr, dimana leher lampu di masukan ke dalam, diantara dua bilah vertikal yang menopangnya pada waktu disangai. Waktu total unutk ke seluruhan operasi yang di sebutkan di atas, termasuk penyangaian kira-kira 8 menit. Mesin ini ada yang mencapi kecepatan 2000 bola lampu per menit.

 Tabung Televisi

Tabung btelevisi yang sekarang di buat sampai sebesar 68 cm ukuran melintang, terdiri dari tiga

temukan prosedur pencetakan centrifugal, yang menggunkan cetakan putar yang dapat menghasilkan tebal dinding yang lebih seragam. Bagian-bagian kaca itu di pertautkan satu sama lain dengan menggunkan nyala gas, gas atau listrik. Untuk tabung televisi warna, fosfor di pasangkan pada permukaan sebelah dalam tabung. Semacam topeng berlubang-lubang kemudian di pasang berkas elektron sebagaimana di kehendaki. Dalm hal ini, suhu yang di gunakan untuk merapatkan bagian-bagian tabung tidak boleh terlalu tinggi karena hal ini dapat merusak fosfor.

 Tabung Kaca

Pada proses danner, kaca cair mengalir ke atas sebuah batang lempung lowong berputar yang

terpasang dengan kemiringan 300_{. udara di tiupkan melaluinya dan kaca pada batangan itu mengalir} berlahan-lahan ke bawah dan di tarik ke luar dari bawah dalm bentuk tabung. Sepasang sabuk memegang tabung itu dan menariknya dengan kecepatan seragam. Diameter dan tebal dinding di kendalikan melalui pengaturan suhu, kecepatan tarik dan volume udar yang di tiupkan melalui batangan. Tabung ini tidak memerlukan perlakuan penyaringan.

Kaca untuk piringan tudung gelembung menara distilasi, prisma dan kebanyakan kaca optik, barang-baranf dapur, isolator dan beberap jenis kaca warna, kaca arsitektur, dan berbagai barang seperti itu di buat dengan cetak tangan (hand mold). Proses ini terdiri dari operasi penarikan suatu kwalitas kaca tertentu, yangh di sebut kumpul (gather)., dari periuk atau tangki dan membawanya ke cetakan . di sini, kualitas kaca yang persis di perlukan di potong dengan gunting dan cetakan itu di pasang dengan tangan atau dengan tekanan hidraulik. Beberapa kaca tertentu di bentuk dengan cara semi otomatik yang melibatkan gabungan proses percetakan dengan mesin dan tangan sebagaimana di uraikan di atas. Lalu volumetrik dan bagian menara yang berbentuk silinder dan pyrek di buat dengan cara ini.

3. PENYANGAIAN ATAU SEPUH LINDAP

Untuk 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 selama beberapa waktu yang cukup lama

sehingga mengurangi regangan-regangan dalam denagn jalan pengaliran plastik sehingga regangannya kurang dari sustu maksimum yang di tentukan.

b. Mendinginkan masa kaca itu sampai suhu kamar secara cukup perlahan sehingga regangan itu selalu

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. PENYELESAIAN

Semua 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.

PENGEPAKAN DAN PEMASARAN

Pada waktu pengiriaman barang pada gudang atau tempat bpenyimpanan karean kaca adalah bahan yang sangat mudah pecah maka kaca tersebut di sekat dan di lapisi busa sebagai pelindung dari kaca tersebur agar tidak terjadi benturan antara masing-masing kaca.

BAB III

DAMPAK POSITIF DAN NEGATIF

Dampak Positif

Dampak Negatif