Rabu, 15 Mei 2013


PENGETAHUAN UMUM TENTANG KACA
1. Definisi Kaca
Kaca merupakan sebuah substansi yang keras dan rapuh, serta merupakan padatan amorf. Hal ini dikarenakan bahan – bahan pembuat kaca bersifat amorf yang mana dapat meleleh dengan mudah. Kaca merupakan hasil penguraian senyawa – senyawa inorganik yang mana telah mengalami pendinginan tanpa kristalisasi. Komponen utama dari kaca adalah silika. Dalam kehidupan sehari – hari kaca digunakan sebagai cermin, insulator panas, alat – alat laboratorium, dekorasi, dan pembatas ruang.
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 memiliki sifat yaitu tahan terhadap bahan kimia, efektif sebagai isolator listrik, dapat menahan vakum. Selain memiliki sifat-sifat tersebut, kaca merupakan bahan yang rapuh dan tidak tahan terhadap benturan.
2. Unsur Unsur Pembentuk Kaca
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 mempunyai sifat-sifat yang lebih spesifik, contohnya untuk menahan radiasi, menyerap UV, dan sebagainya.
3.    Modifier
Oksida yang tidak menyebabkan kaca memiliki elastisitas, ketahanan suhu, tingkat kekerasan, dll.




Tabel 1 Kelompok bahan baku kaca
Glass former
Glass Intermediate
Glass modifier
B2O3
Al2O3
MgO
SiO2
Sb2O3
Li2O
GeO2
ZrO2
BaO
P2O5
TiO2
CaO
V2O5
PbO
SrO
As2O3
BeO
Na2O
ZnO
K2
 Kombinasi dari ketiganya akan mempengaruhi karakteristik kaca saat dilakukan proses pembentukan
Reaksi yang terjadi dalam pembuatan kaca secara ringkas adalah sebagai berikut:
Na2CO3 + aSiO2 ? Na2O.aSiO2 + CO2
CaCO3 + bSiO2 ? CaO.bSiO2 + CO2
Na2SO4 + cSiO2 + C ? Na2O.cSiO2 + SO2 + SO2 + CO


Walaupun saat ini terdapat ribuan macam formulasi kaca yang dikembangkan dalam 30 tahun terakhir ini namun gamping, silika dan soda masih merupakan bahan baku dari 90 persen kaca yang diproduksi di dunia.

3. Sifat Kaca
Sifat kaca yang penting untuk dipahami adalah sifat pada 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 fisik dan kimia yang penting dari kaca antara lain :
1. Sifat mekanik
Tension strength atau daya tarik adalah sifat mekanik utama dari kaca.Tensile strengthmerupakan 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 massa suatu bahan dibagi dengan volumenya. Nilai densitas dari kaca adalah sekitar 2,49 g/cm3. Densitas dari kaca akan menurun seiring dengan kenaikan temperatur. Sedangkan, viskositas merupakansifat kekentalan dari suatu cairan yang diukur pada rentang temperatur tertentu. Viskositas dari kaca sekitar 4,5 x 107poise. 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. Nilai dari tahanan kaca sekitar 1020 – 1 Ī© cm13.
4. Optical properties
·         Refractive properties
Kaca mempunyai sifatmemantulkan cahaya yang jatuh pada permukaan kaca tersebut.Sebagian sinar dari kaca yang jatuh itu akan diserap dan sisanya akan diteruskan. Apabilacahaya dari udara melewati medium padat seperti kaca, maka kecepatan cahaya saat melewati kaca 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.
·         Absorptive properties
Intensitas cahaya yang masuk ke dalam akan berkurang karena adanya penyerapansepanjang 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. Bahan Baku Kaca
Ada 4 jenis bahan baku utama yang dapat digunakan untuk menghasilkan kaca, antara lain :
1.    Pasir silika
Pasir silika merupakan sumber dari SiO2. Pasir silika yang digunakan sebagai bahan baku kaca adalah pasir silika yang tidak banyak mengandung pengotor, baik dari bahan organik maupun bahan anorganik. Pasir silika berguna untuk membentuk cairan gelas yang sangat kental yang memiliki ketahanan terhadap perubahan temperatur yang mendadak.
2.    Dolomite (CaO.MgO.H2O )
Dolomite digunakan sebagai sumber CaO dan MgO. Dolomite ini biasanya berupa mineral tambang berwarna putih. Penggunaan dolomite sangat penting karena dapat mempermudah peleburan (menurunkan temperatur peleburan) serta mempercepat proses pendinginan kaca.


3.    Soda Ash (Na2CO3)
Soda Ash ini digunakan sebagai sumber Na2O dan K2O. Fungsi dari Na2O adalah menurunkan titik lebur. 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 salah satu bahan baku utama dari produksi kaca. Tujuan dari penggunaan cullet ini adalah mengurangi 3 bahan baku utama di atas sehingga biaya produksi dapat semakin kecil. Komposisi kimia dari cullet sama dengan komposisi kimia kaca yang diproduksi. Selain itu, penggunaancullet ini dapat memperkecil melting point atau titik lebur dari pembuatan kaca, sehingga dapat menghemat penggunaan bahan bakar.
 Bahan baku kaca tidak hanya terdiri dari 3 bahan di atas, tapi ada juga bahan pendukung lainnya, seperti Feldspar, CalumiteSodium NitrateBlue DustNickel OxideCobalt Oxide,Salt CakeNepheline dan Sodium SeleniteFeldspar digunakan sebagai sumber alumina (Al2O3) dan besi (Fe). Feldspar yang digunakan harus memiliki kemurnian cukup tinggi dan mudah melebur. Feldspar meleleh pada suhu 1100oC – 1200oC. Alumina berfungsi untuk meningkatkan elastisitas dan kekuatan kaca terhadap lingkungan, sedangkan Fe digunakan untuk memberikan bias kehijauan sehingga dapat menaikkan persen transmitan dari kaca. Sumber Al2Odan Fe dapat diperoleh juga dari Nepheline dan Blue Dust. Kaca dapat juga diwarnai dengan menambahkan oksida – oksida pewarna. Akan tetapi, bahan – bahan pewarna ini hanya digunakan sedikit sekali dalam komposisi kaca. Bahan pewarna yang digunakan untuk menghasilkan kaca berwarna hitam adalah Blue Dust, Cobalt Oxide, danNickel Oxide. Untuk menghasilkan kaca berwarna coklat digunakan bahan pewarna Blue Dust, Cobalt Oxide, Sodium Selenite. Bahan pewarna yang digunakan untuk menghasilkan kaca berwarna biru adalah Blue Dust, dan Cobalt Oxide.

  1. Jenis – jenis Kaca
Banyak jenis-jenis kaca yang dapat kita temui di sekeliling kita,Secara umum, kaca komersial dapat dikelompokkan menjadi beberapa golongan:
a. Silika lebur
Silika lebur atau silika vitreo dibuat melalui pirolisis silikon tetraklorida pada suhu tinggi, atau dari peleburan kuarsa atau pasir murni. Kaca ini sering disebut kaca kuarsa (quartz glass). Kaca ini mempunyai ciri-ciri nilai ekspansi rendah dan titik pelunakan tinggi. Karena itu, kaca ini mempunyai ketahanan termal lebih tinggi daripada kaca lain. Kaca ini juga sangat transparan terhadap radiasi ultraviolet. Kaca jenis inilah yang sering digunakan sebagai kuvet untuk spektrometer UV-Visible yang harganya sekitar dua jutaan per kuvet.
b. Alkali silikat
Alkali silikat adalah satu-satunya kaca yang mengandung dua komponen yang di publikasikan secara komersial. Pada proses pembuatannya pasir dan soda dilebur bersama-sama, dan hasilnya disebut Natrium silikat. Larutan silikat soda juga dikenal sebagai kaca larut air (water soluble glass) dan banyak dipakai sebagai adhesif dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang yang memiliki sifat tahan api.
c. Kaca soda gamping
Kaca soda gamping (soda-lime glass) merupakan 95 persen dari semua kaca yang dihasilkan. Kaca ini digunakan untuk membuat segala macam bejana, kaca lembaran, jendela mobil dan barang pecah belah.
d. 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, radiotron, terutama karena kaca ini mempunyai tahanan (resistance) listrik tinggi. Kaca ini juga cocok dipakai sebagai perisai radiasi nuklir. 
e. Kaca borosilikat
Kaca borosilikat biasanya mengandung 10 sampai 20% B2O3, 80% sampai 87% silika, dan kurang dari 10% Na2O. Kaca jenis ini mempunyai koefisien ekspansi termal rendah, lebih tahan terhadap kejutan dan mempunyai stabilitas kimia tinggi, serta tahanan listrik tinggi. Kaca borosilikat juga digunakan sebagai isolator tegangan tinggi, dan digunakan juga untuk lensa teleskop seperti misalnya lensa 500 cm di Mt. Palomer (AS).
f. Kaca khusus
Kaca berwarna , bersalut, opal, translusen, kaca keselamatan, fitokrom, kaca optik dan kaca keramik semuanya termasuk kaca khusus. Komposisinya berbeda-beda tergantung pada produk akhir yang diinginkan.
g. 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













Daftar Pustaka



Tidak ada komentar:

Posting Komentar