PROSES PEMBUATAN GELAS/KACA SECARA INDUSTRI

I. PENDAHULUANJika diamati lebih dalam, hampir tidak ada lini kehidupan manusia yang tidak

bersentuhan dengan gelas atau lebih sering dikenal dengan kaca, mulai dari aktifitas makan dan minum menggunakan piring dan gelas kaca, jendela rumah dari kaca, dalam laboratorium banyak benda yang dapat kita temukan yang terbuat dari gelas atau kaca seperti erlenmeyer, tabung reaksi, dan lain-lain.

Gelas adalah benda yang transparan, lumayan kuat, biasanya tidak bereaksi dengan barang kimia, dan tidak aktif secara biologi yang bisa dibentuk dengan permukaan yang sangat halus dan kedap air. Oleh karena sifatnya yang sangat ideal gelas banyak digunakan di banyak bidang kehidupan. Tetapi gelas bisa pecah menjadi pecahan yang tajam. Sifat kaca ini bisa dimodifikasi dan bahkan bisa diubah seluruhnya dengan proses kimia atau dengan pemanasan.

Kaca telah menjadi salah satu bahan bangunan yang paling populer digunakan saat ini karena menawarkan pilihan estetika yang hampir tak terbatas, dikombinasikan dengan ketahanan yang luar biasa. Kegunaannya dalam skala besar seperti, panel kaca pada gedung perkantoran bertingkat tinggi, fasilitas kesehatan, sekolah, atau proyek konstruksi lainnya.

Pada awalnya kaca ditemukan pertama kali di wilayah Mesopotamia Timur dan Mesir. Bukti sejarah menyebutkan bahwa di wilayah Mesir dan Mesopotamia bagian Timur banyak ditemukan hasil kerajinan tangan manusia yang terbuat dari bahan dasar gelas atau kaca. Namun kaca pada masa tersebut belum transparan layaknya kaca atau gelas pada masa sekarang. Usia benda-benda purbakala yang ditemukan tersebut diperkirakan pada masa sekitar 3500 tahun Sebelum Masehi. Pada masa itu gelas atau kaca digunakan sebagai bahan untuk membuat wadah atau barang-barang kebutuhan rumah tangga seperti mangkuk, vas bunga, poci, dan lain sebagainya. Akan tetapi masih banyak anggapan yang memperkirakan bahwa gelas atau kaca telah ada sejak zaman prasejarah.

Meski semua barang yang berbahan dasar gelas atau kaca dapat tahan lama atau dalam artian tidak dapat membusuk atau berubah bentuk, akan tetapi pada kenyataannya gelas atau kaca adalah bahan yang cukup ramah lingkungan. Hal ini disebabkan karena produk-produk berbahan gelas atau kaca dapat didaur ulang dan diolah kembali menjadi produk-produk yang baru.

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.

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 seorang sejarawan pada masa Romawi kuno, yang menceritakan bagaimana pedagang-pedagang phoenisia purba menemukan kaca tatkala memasak makanan. Periuk yang mereka gunakan secara tidak sengaja diletakkan di atas massa trona pada suatu pantai di suatu wilayah di Suriah. Diduga periuk yang digunakan pedagang-pedagang tersebut sejatinya terbuat dari batuan obsidian yang merupakan batu kaca alami. Penyatuan yang terjadi antara pasir dan alkali seketika menarik perhatian dan orang-orang Mesir telah berusaha menirunya. Sejak tahun 6000 atau 5000 sebelum Masehi, orang Mesir telah membuat permata tiruan dari kaca dengan keterampilan yang halus dan keindahan yang mengesankan. Kaca jendela pun disebut-sebut sudah mulai ada sejak tahun 290. Pada zaman Rennaissance, kaca berwarna, kristal, dan cermin telah ditemukan dan dibuat di Venesia.

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 pembuatannya pun 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 secara kimia 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 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 memiliki sifat-sifat yang khas dibanding dengan golongan keramik lainnya. Kekhasan sifat-sifat kaca ini terutama dipengaruhi oleh keunikan silika (SiO2) dan proses pembentukannya.            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

Figure 1 – Structures of a typical solid (left) and glass (right)

dengan keunggulan pada satu sifat tertentu, dan ada pula yang lebih mementingkan keseimbangan pada seperangkat sifat tertentu.

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. Salah satu produsen terbesar kaca dewasa ini adalah PPG Industries

PPG Industries adalah produsen komersial kaca terbesar di Amerika Utara, mengoperasikan enam jalur produksi mengambang kaca di empat lokasi pabrik. Tiap jalur ganda mencakup lebih dari satu juta meter persegi, dan setiap baris menghasilkan lebih dari 600 ton gelas atau kaca per hari (atau lebih dari 400.000 meter persegi). Kaca tersebut kemudian dikirim untuk diproses tambahan dengan perakit bersertifikat untuk berbagai kegunaan, mulai dari kaca arsitektur untuk pintu kamar mandi dan sebagainya.

Selain PPG Industries produsen kaca komersil terbesar saat ini adalah ACI New Zealand Glass Manufacture yang beroperasi di Selandia Baru dan menjadi satu-satunya produsen kaca terbesar di negara tersebut. Kaca sendiri mulai diproduksi di Selandia Baru sejak tahun 1870. Kepopuleran kaca terus berkembang sejak saat itu dan penggunaan kaca terus bertahan hingga saat ini dikarenakan sifat kaca yang mudah dibentuk menjadi berbagai macam barang, relatif murah, dan dalam dapat didaur ulang.

II. PROSES PEMBUATANKaca banyak mengandung silika yang diperoleh dari pasir kuarsa murni. Pasir tersebut

kemudian dicuci dan disaring untuk menghilangkan kerang-kerang, batu-batu, dan butiran-butiran pasir yang sangat besar, sebelum pasir tersebut di campurkan dengan bahan-bahan lainnya (lihat tabel 1 dan 2) yang akan mempengaruhi warna dan sifat-sifat yang lainnya, serta titik leleh silika murni di bawah 1730oC. Di antara 10 dan 80% produk yang telah jadi berasal dari kaca daur ulang (dikenal sebagai cullet) yang dikumpulkan bersama dalam tempat pengumpulan.

Proses pembuatan kaca dimulai di dalam batch house, yang mana semua bahan baku yang masuk diturunkan ke konveyor dan dikirim ke tempat penyimpanan masing-masing. Proses batching sebenarnya dimulai ketika bahan baku dipindahkan, ditimbang dan dicampur, dan dikirim melalui konveyor ke tempat pengisian dalam tungku peleburan. Tungku peleburan ini mirip dengan tungku bata yang digunakan untuk membuat kue pada zaman dahulu, akan tetapi jauh lebih besar.

Bahan-bahan dari dalam batch house kemudian dikombinasikan dengan cullet (kaca-kaca bekas yang telah hancur) dan dicairkan untuk membentuk kaca cair. Pasir merupakan bahan utama dalam kaca dan pasir sendiri biasanya tidak meleleh hingga mencapai suhu sekitar 3.000 derajat Fahrenheit. Namun, ketika pasir dikombinasikan dengan cullet dan bahan baku lainnya, maka pasir tersebut dapat meleleh pada suhu di bawah 3.000 derajat Fahrenheit

A. Bahan BakuWalaupun terdapat beribu macam formulasi kaca yang di kembangkan dalam 30 tahun

terakhir hingga saat ini, namum yang perlu diketahui bahwa pasir kuarsa, batu gamping, silika, dan soda masih merupakan bahan baku dari 90 persen kaca yang di produksi di dunia.

1. Pasir yang di gunakan haruslah pasir kuarsa yang hampir  murni, oleh karena itu, lokasi pabrik kaca biasanya di tentukan oleh lokasi endapan pasir kuarsa 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 terutama di dapat soda abu padat Na2CO3. Sumber lainnya adalah bikarbonat, kerak garam, dan natrium nitrat. Natrium nitrat ini sangat berguna untuk mengoksidasi besi dan untuk mempercepat pencairan.

3. Batu Gamping  (limestone) Merupakan 95 % dari semua kaca yang di hasilkan. Kaca ini digunakan untuk membuat segala macam bejana, kaca lembaran, jendela mobil, gelas atau barang pecah belah lainnya.

4. 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 bahan baku.

B. 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.

1. Feldspar Mempunyai rumus umum P2O.Al2O3 6SiO2.feldspar mempunyai banyak keunggulan di banding produk lain, karena murah, murni dan dapat di lebur dan seluruhnya terdiri dari oksida pembentuk kaca

2. Borax adalah sumber tambahan yang menambahkan 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.

3. Kerak Garam (saltcake) Sudah lama digunakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan kaca. Demikian pula beberapa sulfat lain amonium sulfat  dan barium sulfat yang sering digunakan. Kerak garam ini di perkirakan dapat membersihkan buih yang mengganggu pada tanur tangki. Sulfat ini harus di pakai bersama karbon agar tereduksi menjadi sulfit.

4. Arsen  Trioksida, dapat pula di tambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombang dalam kaca.

5. Nitrat, baik dari natrium maupun kalium di gunakan untuk mengoksidasi besi sehingga tidak terlalu kelihatan pada kaca produk.

6. Kalium Nitrat, digunakan pada berbagai jenis kaca meja, kaca dekorasi dan kaca  optik.

Figure 2 - Sand

7. Blok Refraktori seperti zirkon, alumina, mulit, multi alumina sinter dan zirkonia alumina elektrokast banyak di gunakan sebagai refraktor pada tanki kaca.

C. Proses Pembuatan Kaca dibuat dari berbagai macam bahan yang berbeda dalam masing-masing jumlah

yang berbeda tergantung pada produk akhir yang diinginkan, namun kebanyakan kaca (kecuali beberapa kaca spesial) seluruhnya mengandung “bahan utama” yang dicampurkan bersama sejumlah kecil beberapa bahan tambahan. Bahan tambahan pertama-tama ditimbang dalam suatu neraca khusus (weighing hopper) dan kemudian ditambahkan ke dalam bahan utama bersama sedikit air. Sekitar 2 ton bahan pembuat kaca (batch) kemudian dicampurkan dalam suatu mesin pengaduk yang berputar antara 2 sampai 3 menit, sebelum kemudian disalurkan ke sebuah mesin corong tuang yang bernama batch hopper, yang mana kemudian secara perlahan-lahan dimasukkan ke dalam suatu tungku pembakaran.

Bahan baku yang dicampurkan bergantung pada jenis gelas yang diinginkan. Kaca jendela dibuat dari 72% SiO2, 13% Na2CO3 dan 12% CaCO3, sedangkan botol kaca mengandung lebih banyak SiO2 dan lebih sedikit CaCO3 daripada kaca jendela. Kristal dibuat dari 45% SiO2 dan 44% PbO dengan 9% K2CO3, dan pyrex (biasanya digunakan sebagai alat-alat laboratorium dan alat pemanas karena kemampuan ketahanannya terhadap panas) dibuat dari 80% SiO2 dan 12% B2O3. Yang perlu diingat bahwa dalam setiap bahan campuran kaca ini terdiri dari berbagai macam bahan tambahan.

Pemilihan bahan tambahan dapat mempengaruhi perbedaan warna dari kaca yang dihasilkan. Hasil warna berasal dari dua faktor yakni tingkat oksidasi kaca dan pewarna spesifik tambahan yang digunakan. Oxidasi kaca meningkat seiring dengan penambahan karbon, dan jumlah karbon. kaca bening tidak memiliki jumlah karbon sama sekali, kaca berwarna hijau tua memiliki -28 karbon dan batu amber memiliki -52 karbon.

Variasi warna lainnya diperoleh melalui aksi material berwarna yang bertindak sebagai celupan. Sebagai contoh, ion besi (II) secara alami terdapat dalam pasir yang

menghasilkan sedikit warna kehijau-hijauan pada kaca bening, dan hal ini dapat disamarkan dengan penambahan selenium. Lebih dari itu, kaca amber dan botol kaca yang berwarna hijau tidak hanya disebabkan oleh tingkat oksidasi, tapi juga dapat disebabkan oleh penambahan campuran besi kromat dan pasir besi/saltcake secara berturut-turut. Kaca dimasukkan secara terus-menerus ke dalam tungku pembakar, tiap tungku pembakar harus membuat kaca dengan masing-masing komposisi tertentu yang memakan waktu sekitar 12-48 jam dan sejumlah langkah untuk mengubah campuran menjadi berbagai jenis kaca yang berbeda sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.

Campuran komposisi secara terus menerus dimasukkan ke dalam tungku pembakar yang dibakar menggunakan gas alam, dibantu menggunakan aliran listrik apabila dibutuhkan. Kaca pada awalnya dibakar hingga 1400oC, kemudian dinaikkan hingga 1540oC, yang mana pada temperatur ini seluruh bahan campuran akan meleleh. Temperatur kaca tersebut kemudian dipertahankan pada suhu 1400oC selagi bahan campurannya saling menyatu membentuk hasil produk yang diinginkan. Tungku pembakar tetap dipertahankan pada temperatur yang persis sama untuk mengurangi hilangnya panas dan menambah lebih banyak distribusi panas ke dalam lelehan kaca.

Figure 3 – Schematic diagram of the glass manufacturing process

1. PeleburanTungku pembakaran kaca dapat diklasifikasikan sebagai tungku periuk dan tungku

tanki. Tungku periuk (pot furnace), dengan kapasitas sekitar 2 ton atau kurang dapat digunakan untuk membuat kaca khusus dalam jumlah atau skala kecil dimana tungku cair itu harus dilindungi terhadap hasil pembakaran. Tungku ini digunakan dalam pembuatan kaca optik dan kaca seni melalui proses cetak. Periuk ini sebetulnya adalah suatu cawan yang terbuat dari lempung pilihan atau platina. Sulit sekali melebur kaca didalam tungku ini tanpa produknya terkontaminasi atau tanpa sebagian bejana itu sendiri meleleh, kecuali tungku tersebut terbuat dari bejana platina.

Dalam tungku tanki pembakar (tank furnace), bahan lelehan tersebut ditempatkan ke satu ujung suatu tanki besar yang kemudian dimuat ke suatu 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 biasanya sebesar 1350 ton. Kaca itu membentuk kolam di dasar tungku tersebut, sedangkan nyala api berkobar silih berganti dari satu sisi ke sisi yang lain. Kaca yang telah halus  (fined glass) dikerjakan dari ujung lain tanki tersebut, pengerjaannya dilakukan secara kontinyu. Dalam tungku jenis ini, sebagaimana juga dalam tungku periuk, dindingnya mengalami korosi karena panasnya lelehan kaca, kualitas panas dan umur tanki bergantung pada kualitas blok kontruksi. Karena itu, perhatian biasanya ditujukan pada reflaktori tungku kaca.

Tungku tanki pembakar yang berukuran kecil disebut tanki harian (day tank) dan berisi persediaaan kaca cair untuk satu hari sebanyak 1 ton sampai 10 ton. Tanki ini dipanasi secara elektrotermal atau dengan gas alam.

Tungku-tungku tersebut yang saling berhubungan di atas tergolong tungku regenerasi (regenerative furnace) dan beroperasi dalam dua siklus dengan dua perangkat ruang yang berisi susunan bata-bata berongga. Gas menyala dan memberiakan kalornya pada waktu yang bersamaan melalui tungku yang berisi  kaca cair, kaca cair tersebut mengalir ke bawah melalui satu perangkat ruang yang diisi penuh dengan pasangan baja terbuka atau bata berongga (checkerwork). Sebagian besar dari kandungan kalor gas tersebut keluar dari checjerwork tersebut, dan temperatur kaca cair tersebut berkisar  antara 15000C di dekat pintu

Figure 4 – Oil-heated, continously operated Siemen-melter. a) coating; b) burner with atomizer; c) melting zone; d) burner block; e) outlet; f) refining zone; g) regenerators; h) lining with refractory materials; i) gas reversal mechanism; j) chimney valve; k) air inflet; flue gas chimney

keluar. Bersamaan dengan itu, udara  di panaskan dengan melewatkannya melalui ruang regenerasi yang telah dipanaskan sebelumnya dan telah di campur dengan bahan bakar gas 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 udara dan bahan bakar, atau siklus itu di balik, dan sekarang masuk tungku dari ujung yang berlawanan melaui tempat pengisian yang telah mendapat pemanasan sebelumnya, kemudian melalui tempat pengisian semula, dan mencapai suhu yang lebih tinggi.

Suhu tungku yang baru mulai berproduksi hanya dapat dinaikkan sedikit demi sedikit setiap hari, tergantung kepada kemampuan reflaktorinya menampung ekspansi. Bila tanur regenerasi itu sudah dipanaskan, suhunya harus dipertahankan sekurang-kurangnya 12000C setiap waktu. Kebanyakan kalor hilang dari tungku pembakar melalui  radiasi, dan hanya sebagian kecil yang termanfaatkan untuk pelelehan. Tanpa membiarkan dindingnya sedikit karena radiasi, suhu akan menjadi terlalu tinggi  sehingga kaca cair itu dapat beraksi terhadap dinding tungku dan melarutkannya. Untuk mengurangi reaksi kaca cair tersebut, pada dinding tungku kadang-kadang di pasang pipa air pendingin.

2. Pembuatan Bentuk atau PencetakanKaca dapat dibentuk dengan mesin atau  dengan cetak tangan. Faktor yang terpenting

yang harus diperhatikan dalam cetak mesin (machine molding) ialah bahwa mesin tersebut dirancang haruslah sedemikian rupa sehingga percetakan barang yang berbahan kaca dapat di selesaikan  dalam tempo beberapa detik saja. Dalam waktu yang sangat singkat itu kaca berubah dari zat cair viskositas rendah menjadi zat cair padat dengan viskositas tinggi yang berwarna bening. Jadi, jelas sekali bahwa masalah rancangan mesin menjadi masalah yang

Figure 6 - Glass drawing

Figure 5 – Tank furnace

harus diselesaikan, seperti stabilitas aliran kalor logam, dan jarak bebas bantalan yang merupakan masalah yang amat rumit. 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.

Kaca JendelaPada proses fourcault, ruang penarikan diisi penuh dengan kaca dari tanki peleburan.

Kaca itu ditarik secara vertikal dari tungku pembakaran melalui “dibitense” dengan suatu mesin penarik. Dibitense itu terdiri dari refraktonsi terapung yang mempunyai celah di tengahnya. Kaca mengalir melalui celah ini, pada waktu refraktonsi setengah terbenam, kaca mengalir ke atas secara kontinyu. Penarikan kaca di mulai dengan menurunkan penjepit khusus dari logam ke kaca tersebut melalui celah, pada waktu bersamaan dengan diturunkannya dibitense, sehingga kaca mulai mengalir. Kaca itu kemudian ditarik ke atas secara kontinyu dalam bentuk pita secepat kaca tersebut mengalir melalui celah tersebut dan permukaannya didinginkan dengan gulungan air didekat pita kaca yang masih bergerak ke atas dan ditopang oleh suatu konveyer, dilewatkan melalui suatu cerobong penyangai atau lehr yang panjangnya kurang lebih 7,5 m. Pada waktu keluar dari lehr, kaca itu dipotong-potong menjadi lembaran menurut ukuran yang dikehendaki dan dikirim ke bagian penggolongan  dan pemotongan.

PPG industries mengoperasikan proses fourcault yang dimodifikasi dan menghasilkan kaca pennvernon. Lembaran-lembaran kaca sebesar 3 m dengan ketebalan sampai 0,55 cm. Pada proses ini dibitense apung diganti dengan batangan tarik yang terbenam, yang mengendalikan dan mengarahkan lembaran kaca tersebut. Setelah ditarik ke atas sepanjang 8 m, dimana sebagian besarnya ada di dalm lehr penyangai, kaca itu dipotong untuk ketebalan di atas kekuatan tunggal atau rangkap dua, dilakukan penyangaian kedua di dalam lehr horizontal standar sepanjang 36 m.

Kaca PlatBahan baru ditumpahkan ke satu ujung tungku pembakar, dan kaca cair pada suhu

sampai setinggi 15950C, kemudian dilewatkan melalui bagian pemurnian dan keluar melalui ujung yang satu lagi dalam bentuk aliran yang tak putus-putus. Dari hasil keluaran refraktori yang lebar itu, kaca cair dilewatkan melalui dua rol pembentuk yang didinginkan dengan air, sehingga membentuk pita-pita kaca. Pita kaca tersebut kemudian ditarik di atas sederetan konveyer yang lebih kecil, yang juga didinginkan dengan air dengan kecepatan permukaan sedikit lebih tinggi dari konveyer pembentuk. Efek peregangan yang diakibatkan oleh perbedaan kecepatan dan pencairan kaca pada waktu pendinginan menyebabkan pita kaca tersebut menjadi lebih tipis pada waktu memasuki lehr. Setelah mengalami penyangaian, pita tersebut dipotong-potong menjadi lembaran yang kemudian digerinda dan dipoles atau dapat pula pita kaca tersebut 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 untuk pemanasan. Operasi gerinda dan poles membuang kira-kira 0,8 mm kaca dari masing-masing permukaan.

Kaca ApungKaca apung dikembangkan oleh Pilkington brothers di Inggris. Perkembangan ini

merupakan suatu perbaikan fundamental dalam pembutan kaca plat berkualitas tinggi. Proses

apung mrnggunakan sistem peleburan tungku tangki pembakar dimana bahan baku diumpankan pada satu ujung tungku dan kaca cair dilewatakan melalui bagian pemurnian dan masuk ke saluran sempit yang menghubungkan tungku dengan penangas. Laju aliran dikendalikan secara akurat dengan cara menaikan dan menurunkan pintu yang membentang saluran itu secara otomatis, kaca cair lalu lewat ke dalam kolam timah cair, di  atas permukaan timah itu dalam atmosfir yang tak dapat mengoksidasi, dan di bawah kondisi suhu yang dikontrol dengan ketat. Pemanasan terkendali itu menyebabkan cairnya semua ketidakrataan pada kaca sehingga menghasilkan kaca yang kedua sisinya rata dan sejajar.

Kaca Berkawat Dan BerpolaKaca cair dialirkan dari pinggiran tungku dan melewati diantara konveyer logam yang

sudah mempunyai goresan pola pada permukaanya. konveyer itu membentuk kaca tersebut dan mencetakan pola-pola dalam satu operasi saja. Karena itu menyebabkan cahaya terdisfusi sehingga nampak tak tembus pandang. Kaca seperti ini cocok unutk pintu, ruang kantor, dan dinding kamar mandi. Kaca tersebut dapat pula diperkuat dengan kawat yang dipasangkan pada saat awal pembentukannya. Hal ini berguna untuk meningkatkan keselamatan, misalnya pada jendela pintu darurat.

Kaca TiupKebutuhan modern akan kaca tiup akhir-akhir ini mendorong pengembangan metode

produksi yang lebih cepat dan lebih murah. Mesin pembuatan botol merupakan satu-satunya mesin pencetak dengan menggunkan udara untuk membuat bentuk lubang atau ruang pada kaca tersebut. Beberapa jenis mesin itu menghasilkan parison yaitu botol setengah jadi atau blanko botol.Salah satu di antaranya adalah :

a. Jenis umpan sedot  (section feet), yang dengan beberapa variasinya, di gunakan dalam pembuatan bola lampu dan gelas anggur.

b. Jenis umpan gumpal  (god feet) yang diterapkan oleh para pembuat berbagai barang yang di buat dengan  press (tekan) tiup atau gabungan “pres dan tiup”.Pada mesin umpan sedot, kaca yang terdapat di dalam tanki dangkal bundar yang

berputar di sedot dalam cetakan. Cetakan itu kemudian diayun menjauh dari permukaan kaca, dibuka dan dilepaskan sehingga tinggal parison yang dipegang pada lehernya. Cetakan botol lalu naik dan mengurung parison itu dan hembusan udara yang ditekan kemudian membuat kaca tersebut mengalir ke dalam cetakan. Cetakan itu dibiarkan 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 otomatis. Dalam operasi ini kaca cair mengalir dari tungku melalui tempat penampungan yang pada ujungnya mempunyai sebuah lubang. Kaca kemudian jatuh melalui lubang tersebut dan dipotong dengan menggunakan gunting mekanik sehingga merupakan suatu gumpal dengan ukuran persis sebagaimana yang dikehendaki. Kaca tersebut lalu diteruskan melalui suatu corong ke cetakan parison, yang melaui operasi pembentukan  botol dalam posisi terbalik. Sebuah jarum leher naik dan menempati posisinya, sementara sebuah plunyer jatuh dari atas dan udara kemudian ditekan lalu mendorong kaca menjadi bentuk-bentuk lehernya. Cetakan itu ditutup di sebelah atas (dasar botol), jarum leher ditarik dan

udara disuntikan pada sisi yang satunya  (counter blow) melalui leher yang baru terbentuk sehingga membuat cetakan lubang. Cetakan parison terbuka, parison itu dibalikan sambil dipindahkan ke posisi baru, dimana botol yang setengah jadi itu sekarang berada dalam posisi tegak. Kemudian, cetakan tiup akan mengungkung parison yang di panaskan kembali untuk selang waktu yang singkat. Udara lalu disuntikan untuk memberikan tiupan akhir dan bersamaan dengan itu menciptakan bentuk dalam dan bentuk  luar pada botol tersebut.

Mesin otomatis peniup botol biasanya terdiri dari dua buah meja bundar yang dikenal dengan nama meja cetak parison ( parison mold table) dan meja tiup ( blow table). Berbagai operasi yang disebutkan di atas berlangsung pada waktu kaca itu bergerak mengelilingi meja-meja tersebut. Gerakan meja dikendalikan oleh udara tekan yang menggerakan piston bolak-balik dan berbagai operasi yang berlangsung di atas meja dikoordinasikan dengan gerakan meja oleh motor pengatur mekanisme waktu. Piranti tersebut merupakan salah satu alat yang paling vital dan paling mahal di antara semua peralatan yang digunakan dalam pembuatan botol kaca.

Bola LampuPeniupan bola lampu yang tipis berbeda dengan pembuatan botol, karena bentuk dan

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

Tabung TelevisiTabung televisi yang sekarang dibuat hingga sampai sebesar 68 cm, terdiri dari tiga

bagian utama, yaitu muka layar yang fosforeson tempat gambar televisi di munculkan, kaca pengurung, dan penembak elektron. Pemasangan fosfor pada muka layar tabung dilakukan dengan penyerapan atau pendebuan. Pembuatan kaca kurung itu sendiri merupakan masalah yang sulit sehingga kemudian ditemukan prosedur pencetakan sentrifugal, yang menggunakan cetakan putar yang dapat menghasilkan tebal dinding yang lebih seragam. Bagian-bagian kaca itu saling ditautkan satu sama lain dengan menggunkan nyala gas atau listrik. Untuk tabung televisi warna, fosfor dipasangkan pada permukaan sebelah dalam tabung. Semacam topeng berlubang-lubang. Kemudian dipasang berkas elektron sebagaimana yang dikehendaki.

Dalam hal ini, suhu yang digunakan untuk merapatkan bagian-bagian tabung tidak boleh terlalu tinggi karena hal ini dapat merusak fosfor.

Tabung KacaPada proses danner, kaca cair mengalir ke atas sebuah batang lempung yang berputar

yang terpasang dengan kemiringan 300. Udara ditiupkan melalui batang lempung tersebut dan kaca pada batangan itu mengalir perlahan-lahan ke bawah dan ditarik ke luar dari bagian bawah dalam bentuk tabung. Sepasang sabuk memegang tabung tersebut dan menariknya dengan kecepatan yang seragam. Diameter dan tebal dinding dikendalikan melalui pengaturan suhu, kecepatan tarik dan volume udara yang ditiupkan melalui batangan. Tabung ini tidak memerlukan perlakuan penyaringan.

Kaca untuk piringan tudung gelembung menara distilasi, prisma dan kebanyakan kaca optik, barang-barang dapur, isolator dan beberapa jenis kaca warna, kaca arsitektur, dan berbagai barang seperti itu dibuat dengan cetak tangan (hand mold). Proses ini terdiri dari operasi penarikan suatu kualitas kaca tertentu, yang disebut gather dari periuk atau tangki dan membawanya ke dalam cetakan. disini, kualitas kaca yang persis sama yang diperlukan dipotong dengan gunting dan cetakan itu dipasang dengan tangan atau dengan tekanan hidrolik. Beberapa kaca tertentu dibentuk dengan cara semi-otomatis yang melibatkan gabungan proses percetakan dengan mesin dan tangan sebagaimana diuraikan di atas. Lalu volumetrik dan bagian menara yang berbentuk silinder dan pyrek di buat dengan cara ini.

3. Penyangaian atau Sepuh LindapUntuk mengurangi regangan-regangan dalam kaca, semua barang kaca harus

disangai (anneal), baik barang kaca yang dibuat dengan mesin maupun yang di buat dengan tangan. Secara singkat, penyangaian 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 dengan jalan pengaliran plastik sehingga regangannya kurang dari suatu ukuran maksimum yang di tentukan.

b. Mendinginkan masa kaca itu sampai suhu kamar secara cukup perlahan sehingga regangan itu selalu berada di bawah batas maksimum lehr atau tungku penyaringan yang tidak lain hanyalah satu ruang pemanasan yang dirancang dengan baik dimana laju pendingina dapat di atur sehingga memenuhi persyaratan yang disebut di atas.Adanya hubungan kuantitatif antara tegangan dan birefringence yang disebabkan oleh

tegangan itu telah memungkinkan para ahli teknologi kaca merancang kaca yang dapat menangani kondisi tegangan termal dan mekanik tertentu. Dengan data di atas sebagai dasar para insinyur berhasil membuat peralatan pencetak kontinyu dengan pengaturan suhu otomatis dan sirkulasi yang terkendali sehingga penyangaian dapat di laksanakan dengan biaya bahan bakar lebih rendah dan kerugian produk yang lebih sedikit.

4. PenyelesaianSemua kaca yang sudah disangai harus mengalami operasi penyelesaian yang

relatif sederhana tetapi sangat penting, operasi ini meyangkut pembersihan, penggosokkan, pemolesan, pemotongan, gosok-semprot dengan pasir, pemasangan segel klasifikasi kualitas, dan pengukuran. Walaupun tidak semua harus dilakukan untuk setiap barang, namun satu atau dua di antara yang disebutkan di atas selalu diperlukan.

Figure 7 - Glass manufacturing process

III. SUMBER REFERENSI

Buchel, Karl Heinz. Moretto, Hans-Heinrich. Woditsch, Peter. 2000. Industrial Inorganic Chemistry 2nd edition. Weinheim, Federal Republic of Germany.

Callan, Louise; Looking into Glass; New Zealand Geographic; Jan-Mar 1989.

Wansbrough, Heather. 1989. IX – Inorganic Materials – A glass. New Zealand.

Penyusun:1. Eva Fitriani (A 251 13 090)2. Wayan Adhi Kresnanda M. (A 251 13 114)