kimia industri

KIMIA INDUSTRI

KIMIA INDUSTRIINDUSTRI KACA

Pengertian Kaca

kaca adalah benda yang transparan, lumayan kuat, biasanya tidak bereaksi dengan barang kimia, dantidak aktif secara biologi yang bisa dibentuk denganpermukaan 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 adalah salah satu produk industri kimia yang paling

akrab dengan kehidupan kita sehari-hari. Tetapi seberapa banyakkah yang kita

ketahui tentang senyawa unik ini? Inilah beberapa fakta tentang kaca.

Fakta Kaca Dari Sesi Kimia Dan Fisika

Fisika kimia

kaca 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.

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.

Fakta Kaca Berdasarkan Sejarahnya

▪ Salah satu rujukan yang paling tua mengenai bahan ini dibuat oleh Pliny, yang menceritakan bagaimana pedagang-pedangang phoenisia purba menemukankaca tatkala memasak makanan. Periuk (tempat masak) yang digunakannyasecara tidak sengaja diletakkan di atas massa trona di suatu pantai.

• 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. Silinder

kaca jendela tiup ditemukan oleh para pendeta pada abad kedua belas. 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.

▪ Ibnu Firnas dikenal sebagai ilmuwan pertama yang memproduksikaca dari pasir dan batu-batuan. Pada abad ke-8 M, ahli kimia itusecara mengejutkan telah menjelaskan tak kurang dari 58 reseporisinil untuk memproduksi gelas atau kaca berwarna. Rumuspembuatan kaca berwarna itu dituliskannya dalam dua kitab yang dituliskannya selama hidup. Dalam Kitab al-Durra al-Maknuna atauThe Book of the Hidden Pearl dan 12 resep atau rumus pembuatankaca atau gelas lainnya dipaparkan Ibnu Hayyan dalam Kitab Al-Marrakishi. Silinder kaca jendela tiup ditemukan oleh para pendetapada abad ke-12.

Fakta Kaca Berdasarkan Sejarahnya

Pada tahun 1914, di Belgia di kembangkan proses fourcault yang menarik kaca platsecara kontinyu. Selama 50 tahun berikutnya, para insinyur dan ilmuwan telah berhasilberbagai modifikasi terhadap proses penarikan kaca dengan tujuan untuk memperkecildistorsi optik kaca lembaran (kaca jendela) dan menurunkan biaya pembuatan kacalembaran gosok dan poles.

SIFAT-SIFAT KACA SECARA UMUM

1. Massa jenis kaca

berkisar antara 2

hingga 8,1 g/cm3.

2. Kekuatan tekannya

6000 hingga 21000

kg/cm2.

3. Kekuatan tariknya 1

hingga 300 kg/cm2.

4. Titik peleburan kaca

berkisar antara 500 hingga

1700° C.

5.Muai panjang untuk kaca

berkisar antara 5,5. 10-7

hingga 150. 10-7 per

derajat celcius

• Makin sedikit kandungan SiO2 makin rendah titikpelembekan kaca. Demikian pula halnya dengan muaipanjang (α), makin banyak kadar SiO2 yang dikandungnyaakan makin kecil α nya.

Adapun Beberapa Sifat-sifat Lain Dari Kaca Secara Umum. Sifat-sifat Tersebut Adalah:

• Padatan amorf (short range order).

• Tidak memiliki titik lebur yang pasti (ada range tertentu)

• Berwujud padat tapi susunan atom-atomnya seperti pada zat cair.

• Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih besar dari 1012 Pa.s)

• Efektif sebagai isolator.

• Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.

Bahan Utama Pembuatan Kaca

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 ikatankovalen antara atom dalam struktur raksasa. Maka, silicon (IV) oksidamempunyai titik lebur yang sangat tinggi, yaitu 1710oC.

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.

Penggunaan dolomite sangat penting karena dapat mempermudah peleburan (menurunkantemperatur peleburan) serta mempercepat proses pendinginan kaca. Pemanasan dolomite menghasilkan CaO dan MgO. Fungsi dari MgO adalah untuk menurunkan viskositas kacapadatemperatur tinggi

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. Sifat soda akan melembekkan material atau softening. Secara umum, penggunaan soda ash adalahmempercepat pembakaran, menurunkan titik lebur dan mempermudah pembersihan gelembung.

Bahan Tambahan

1. Cullet 2. Feldspar 3. Borax

1. Kalsium Karbonat atau Limestone,

2. Barium Karbonat,

3. Timbal Oksida

4. Seng Oksida,

5. Aluminium oksida

6. Salt cake yang mengandung 99%

7. Arsen.

8. Nitrat, ba

Contoh bahan stabiliser yang biasa dipakai di industri kaca adalah:

JENIS JENIS KACA

Jenis Kaca Berdasarkan Penyusunnya

Silika lebur. Silika lebur atau silika vitreo dibuat melaluipirolisis silikon tetraklorida pada suhu tinggi, atau daripeleburan kuarsa atau pasir murni. Secara salah kaprah,kaca ini sering disebut kaca kuarsa (quartz glass). Kaca inimempunyai ciri-ciri nilai ekspansi rendah dan titikpelunakan tinggi. Karena itu, kaca ini mempunyaiketahanan termal lebih tinggi daripada kaca lain. Kaca inijuga sangat transparan terhadap radiasi ultraviolet. Kacajenis inilah yang sering digunakan sebagai kuvet untukspektrometer UV-Visible yang harganya sekitar duajutaan per kuvet.


Alkali silikat. Alkali silikat adalah satu-satunyakaca dua komponen yang secara komersial,penting. Untuk membuatnya, pasir dan sodadilebur bersama-sama, dan hasilnya disebutNatrium silikat. Larutan silikat soda juga dikenalsebagai kaca larut air (water soluble glass) banyakdipakai sebagai adhesif dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang serta memberi sifattahan api.


Kaca soda gamping. Kaca soda gamping (soda-lime glass) merupakan 95 persen dari semua kacayang dihasilkan. Kaca ini digunakan untukmembuat segala macam bejana, kaca lembaran,jendela mobil dan barang pecah belah.

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


Kaca borosilikat. Kaca borosilikat biasanyamengandung 10 sampai 20% B2O3, 80% sampai87% silika, dan kurang dari 10% Na2O. Kaca jenis inimempunyai koefisien ekspansi termal rendah, lebihtahan terhadap kejutan dan mempunyai stabilitaskimia tinggi, serta tahanan listrik tinggi. Perabotlaboratorium yang dibuat dari kaca ini dikenaldengan nama dagang pyrex. Kaca borosilikat jugadigunakan sebagai isolator tegangan tinggi, pipalensa teleskop seperti misalnya lensa 500 cm di Mt.Palomer (AS).


Kaca khusus. Kaca berwarna , bersalut, opal, translusen, kacakeselamatan,fitokrom, kaca optik dan kaca keramik semuanyatermasuk kaca khusus. Komposisinya berbeda-beda tergantung padaproduk akhir yang diinginkan.

Serat kaca (fiber glass). Serat kaca dibuat dari komposisi kacakhusus, yang tahan terhadap kondisi cuaca. Kaca ini biasanyamempunyai kandungan silika sekitar 55%, dan alkali lebih rendah.

1. KACA LAMINATED

Kaca Laminated atau D’Glass adalah jenis produk yang ditujukan untuk interior desain, baik untukperumahan maupun perkantoran. Warna yang senada (Monochrome) akan membuat suasana menjadihangat dan lebih harmonis. Warna yang kontras akan membuat suasana menjadi ceria serta lebihbersemangat. Sedangkan Mono colour akan membuat ruangan menjadi lebih exclusive dan simple.

Jenis Kaca Berdasarkan Fungsi Kegunaannya

KEUNGGULAN KACA LIMINATED

Keunggulan Kaca Laminated yang utama adalah bersifatSafety Glass, dimana anda, keluarga, serta orangdisekitar anda akan terhindar dari bahaya pecahan kaca.Kaca Laminated (Tipe Bunga Kering)

D’Glass juga dapat di design dengan menggunakandedaunan ataupun bunga kering, yang akan menambahnuansa natural bagi ruangan anda. Pilihan bungaataupun daun juga bervariasi sesuai dengan keinginananda. Anda dapat mendesain sendiri susunan motifbunga dan daun sesuai dengan selera anda.

2. KACA MOTIF (PATTERN)

Kaca motif (Pattern) ditujukan sebagai kaca decorative, kaca jenis ini dapat digunakan sebagai partisiruangan, shower screen, furniture, desain interior, dll. Motif yang dipasarkan beraneka ragam, begitu puladengan ketebalan kaca yang dipasarkan. Kaca motif ini tersedia dalam ketebalan 3mm, 5mm, dan 8mm


3. KACA BENDING

Sejalan dengan berkembangnya desain arsitektur bangunan yang mengarah pada bentuk-bentukkontemporer, seperti bentuk lengkung, maka kaca pun di tuntut untuk bisa memenuhi tuntutan bentukmuka bangunan, sudut bangunan atau jendela sudut,skylights, lemari panjang, perabotan dan dekorasiruang dalam anda. Proses kaca lengkung (Kaca Bending ) ini tergantung pada ketebalan kaca, bentuk, ukurandan lengkungnya.


4. KACA BAVEL

Bevel adalah sebuah sisi dari kaca dengan tepi miring. Istilah bevel mengacu pada potongan yang dibuatpada sudut kurang dari 90 derajat. Bevel biasanya digunakan untuk menambah gaya dekoratif. Kaca bevelmenangkap cahaya dengan cara yang unik,menciptakan berbagai macam warna dan meningkatkandampak visual dari kaca. Produsen jendela dan pintu sering menggunakan kaca miring untukmeningkatkan desain sederhana. Pengaturan terampil dari kaca bevel,meningkatkan elemen desaindekoratif baik daya tarik visual dan nilai akhir produk.


5. KACA CERMIN

Kaca cermin yang diproduksi oleh PT kendalindomemiliki kualitas yang telah teruji, terbukti denganbanyaknya permintaan diseluruh wilayah diIndonesia. Cermin yang diproduksi tersedia dalamketebalan 2mm, 3mm, dan 5mm. Dan memilikiukuran yang bervariasi. Selain itu juga ada produkcermin yang dapat ditujukan sebagai cerminwastafel.


6. GELAS KACA

Gelas adalah benda yang transparan, lumayan kuat, biasanya tidakbereaksi dengan barang kimia, dan tidak aktif secara biologi yang bisadibentuk dengan permukaan yang sangat halus dan kedap air. Oleh karenasifatnya yang sangat ideal gelas banyak digunakan di banyak bidangkehidupan. Tetapi gelas bisa pecah menjadi pecahan yang tajam. Sifat kacaini bisa dimodifikasi dan bahkan bisa diubah seluruhnya dengan proseskimia atau dengan pemanasan

Ada beberapa sifat gelas yang bisa dikatakan memiliki kelebihan dibandingdengan material lainnya, antara lain:

▪ Sifat estetika atau keindahan

▪ Sifat tembus pandang secara optik (transparan)

▪ Sifat elastic

▪ Sifat ketahanan terhadap zat/reaksi kimia


7. LUP ATAU KACA PEMBESAR

Lup atau kaca pembesar atau pembesar sederhana adalah lensa cembung yang digunakan untukmembantu mata melihat suatu benda yang sulit dilihat secara langsung menggunakan mata, misalnyatulisan yang sangat kecil. Lup disebut pembesar sederhana karena lup mempunyai kemampuan terbatasdalam memperbesar bayangan suatu benda. Pada pelajaran selanjutnya, anda akan mempelajari pembesartidak sederhana seperti mikroskop, teropong bumi dan teropong bintang.


1. Kaca temper (tempered glass), dihasilkan kaca yang lebih kuat kira-kira 3-5 kali dibanding kaca biasa. Kekuatan disini dalam arti impact benda tumpul, kaca ini mudah pecahjika terkena impact benda runcing, missal palu runcing, paku, dan lain-lain. Pecahan kaca tempered akanmembentuk seperti bulir-bulir jagung.

Jenis-jenis Kaca lembar

2. Kaca laminasi (laminated glass), yaitu gabungan 2 kaca dan plastic film ditengahnya, lalu dipresdengan mesin sehingga menyatu. Tujuannya adalah untuk keamanan, jika kaca pecah maka masihmenempel karena adanya lapisan film tadi. Biasanya kaca ini digunakan pada kaca depan mobil, skylight, jewelry display, dan fungsi tertentu yang memerlukan faktor keamanan.


3. Gabungan kaca tempered dan laminasi, dengantujuan memperkuat kaca, juga diperoleh faktorkemanan akibat pecahan kaca. Gabungan beberapalapis laminasi dan kaca tempered dapat menghasilkankaca tahan peluru.


4. Kaca double glazing, adalah penggabungan dua lapis kaca, tetapi ditengahnya diberi jarak/air space, lalu disekelilingnyadiseal. Tujuannya adalah menghambat energi panas dari satusisi kaca ke sisi yang lain. Idealnya air space tersebut diisi gas2 tertentu yang dapat menambah daya isolator panas.

Proses Pembuatan Kaca

Diagram Alir Produksi Kaca

Pencampuran Bahan Baku

Material antara lain silika sand, dolomite, soda ash, lime stone, feld spar, salt cake, colorant dan lain-lain sesuai dengan kaca yang akan diproduksi dicampurdengan menggunakan mixer berbentuk turbin. Namun sebelum dicampur, material diayak terlebih dahulu kemudian di timbang sesuai dengan komposisi.

Kadar air material :

• Kadar air silika sand ≤ 5%

• Kadar air dolomite ≤ 12%

• Kadar air feldspar ≤ 5%

• Kadar air lime stone ≤ 3%

• Kadar air batch from mixer 3,5-5,5%

Peleburan Bahan

Kejadian di fase melting adalah kejadianalamiah, dimana terjadi perubahan fase daripadat ke cair. Beberapa zat berubah daripadat ke gas atau cair ke gas. Perubahanfase ini sifatnya endothermik ataumemerlukan panas/energi. Proses melting memerlukan energi untuk melebur batch dancullet, energi ini berasal dari pembakarannatural gas dan panas dari molten glass.

Ada empat stage pada proses melting, akandijelaskan sebagai berikut: peleburanutama, fining, pengadukan danpenyaringan dan refining

Peleburan utama : pada tahap ini material dicampurkan dan

dipanaskan pada suhu 1000-1500oC oleh burner-fort

Fining : pada tahap ini suhu burner-fort dinaikkan menjadi

> 1500oC dan material melebur sempurna

Pengadukan : pengadukan bertujuan mencampurkan

material menjadi homogen

Penyaringan : penyaringan ini berdasarkan densitasnya

karena pemisahan ini pemisahan sejenis

Refining : tahap ini adalah tahap dimana penjagaan suhu

agar tetap konstan, penurunan suhu secara drastis

menyebabkan pembentukan kaca tidak sempurna

Pembentukan Kaca

Proses pembentukan kaca disebut proses drawing yaitu proses untuk membentuk molten glass darimelting menjadi kaca lembaran. Pembentukan kacaini bisa diatur tebal tipisnya kaca dan lebar kaca yang dibutuhkan. Secara alamiah, jika molten glass dituangkan ke permukaan yang rata, contoh timahcair. Kaca relatif elastik saat masih berbentuk molten glass, sehingga kaca bisa ditarik dan ditebalkansesuai keinginan kita, sehingga mendapatkanketebalan dan lebar kaca yang diiginkan.

Proses drawing ini, kaca dituang ke dalam kolam timah sepanjang +/- 48 meter dan selebar 3

sampai dengan 7 meter, lalu ditarik oleh deretan roll, yang disebut lehr roll, sepanjang +/- 100 meter

Proses Float

Proses ini adalah proses pengambangan kaca di atastimah cair, untuk memperoleh kerataan kaca yang datar, sehingga kaca memiliki kemampuan tranmisi optic yang baik (tanpa distorsi). Timah dipilih sebagai media pengambang karena sifat timah Tidak menempel di kacadan Lebih berat daripada kaca, sehingga kaca akanmengambang di atas timah.

Ribbon secara alamiah akan mengalami pelebaran saatturun ke tin bath, kemudian akan mengecil seiringdengan pengaruh tarikan lehr speed. A-rool akanmembantu melebarkan ribbon, sehingga kaca akan dapatdisesuaikan ketebalan dan lebarnya. Hot cooler dan exit cooler digunakan untuk membantu pendinginantemperatur kaca. Bath heater digunakan untukmemanaskan temperatur kaca agar mudah dibentuk.

Pendinginan Kaca

Setelah kaca keluar dari Metal Bath, pasti kacamembutuhkan pendinginan. Pendinginan ini tidaksemata-mata sekedar didinginkan saja, karena proses inimempengaruhi fisik kaca secara luas. Target dari operasipendinginan kaca di Lehr adalah: Kaca tidak pecah, Kaca mudah dipotong dan Kaca tidak berkelok-kelokatau bowing / ngulet atau harus flat.

Untuk itu, ketika memerlukan instalasi pendinginan yang panjang, karena kita harus menunjukkan temperatur kaca+/- 600ºC ke temperatur kamar. Suatu perjalanantemperatur yang sangat panjang.

Pemotongan Kaca

Pada tahap pemotongan kaca mengalami proses pemotongan secara horizontal. Saat lembaran kacaberjalan, sudut pisau pemotong dan kecepatan gerak pisausudah diatur sedemikian rupa sehingga mendapatkanpotongan secara horizontal dan lurus. Pisau pemotong inidisebut cross wise cutter yang diatur oleh pulsa generator.

Sedangkan untuk pemotongan secara vertikal atau

searah digunakan pisau length wise cutter. Untuk

memperlancar proses pemotongan kedua pisau ini selalu

mengeluarkan kerosene secara otomatik. Selanjutnya

hasil goresan pisau secara horizontal dipatahkan oleh

snapping main line. Proses pematahan ini sangat

sederhana yaitu roll pematah dibuat sedikit lebih tinggi

dari roll lainnya sehingga kaca akan patah

Pengepakkan/Packing

Proses pengepakan bertujuan untuk mengemas produkkaca di dalam box atau pallet dan menjaga kualitasproduk sampai ke tujuan pengiriman. Kaca-kaca yang telah dipotong sesuai dengan ukuran yang dikehendakilangsung dikemas. Sistem pengepakkan ada dua caratergantung dari pesanan eksport dan pesanan domestic. Cara tersebut adalah:

1. Unpacked yaitu pengepakkan dengan pallet sajatanpa menggunakan peti. Untuk pengiriman kedealer yang berada dalam kota dan luar kota dipulauJawa (domestik)

2. Packed yaitu pengepakkan dengan menggunakanpeti atau box. Digunakan untuk pengiriman diluarpulau jawa (dalam negeri) maupun eksport.

Bahan Yang Digunakan Dalam Pengepakkan

▪ Kertas (paper inserted) berfungsi sebagai pelapis antar kaca untukmenghindari kerusakan pada kaca akibat gesekan, benturan serta untukmenghindari menempelnya kaca yang satu dengan yang lain

▪ Styrofoam berfungsi sebagai peredam atau penahan guncanganyangdipasanng antara kaca dan peti agar kaca tidak bergesekan langsungdengan peti sehingga kaca tidak mudah pecah

▪ Karton sebagai pelapis antara kaca, khususnya untuk kaca yang ketebalannya mencapai 15-19 mm. Jenis karton yang digunakan adalahsingle wave.

▪ Softboard digunakan dibagian bawah peti untuk melindungi kaca darigoncangan dan benturan. Softboard ini lebih lunak dari kayu tapi lebih kerasdan kuat dari Styrofoam.

▪ Dan lain sebagainya

Reaksi Pembuatan Kaca

Reaksi yang terjadi dalam pembuatan kaca adalah:

▪ Na2CO3 + a SiO2 → Na2O.aSiO2 + CO2

▪ CaCO3 + b SiO2 → CaO.bSiO2 + CO2

▪ Na2SO4 + c SiO2 + C " Na2O.cSiO2 + SO2 + SO2 + CO

Berikut adalah gambaran proses produksi kaca yang diaplikasikan di PT AsahimasFlat Glass Tbk. (AMFG)

KIMIA INDUSTRI

PROSES PEMBUATAN KACA

OLEHYuke Puspita

UIN SYAHID JAKARTAFAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

kimia industri

Education