Glass Technology

Selayang Pandang Tentang Kaca

Kaca adalah materi padat amorf (non kristalin). Kaca (glass) sendiri dalam bahasa Jerman mempunyai arti transparan. Gelas biasanya rapuh, getas, dan sering bersifat optis transparan. Kaca umumnya digunakan untuk jendela, botol, kacamata dan contoh-contoh bahan materi kaca termasuk kaca soda kapur (soda lime glass).

Tegasnya, kaca didefinisikan sebagai produk anorganik peleburan yang telah didinginkan melalui glass transition untuk keadaan padat tanpa proses pengkristalan. Banyak gelas mengandung silika sebagai komponen utamanya dan glass former. Istilah "kaca", seringkali diperluas ke semua padatan amorf ( dan mencair yang mudah bentuk padatan amorf ), termasuk plastik, resin, atau lain yang bebas silika amorf padat. Kaca memainkan peran penting dalam sains dan industri. Sifat optik dan sifat fisik kaca membuatnya cocok untuk aplikasi seperti kaca datar, wadah dari kaca, optik dan bahan optoelektronik, peralatan laboratorium, termal isolator (glass wool), penguatan serat (plastik yang diperkuat kaca, beton yang diperkuat serat gelas), dan seni.

SEJARAH KACA

Kaca semula berasal dari material obsidia yang terbentuk dari lava gunung berapi, dan sebenarnya telah dikenal sejak zaman batu. Menurut salah satu referensi, pembuat kaca pertama adalah bangsa Mesir sekitar tahun 2000 Sebelum Masehi. Saat itu, kaca digunakan sebagai kemasan barang-barang tembikar dan sejumlah benda lainnya. Pada abad pertama Sebelum Masehi, teknik pembuatannya berkembang dan kaca menjadi lebih banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Di zaman Kekaisaran Romawi sebagian besar produk kaca berbentuk botol dan gelas. Kemudian pada abad ke-12 dibuatlah kaca berwarna dengan cara mencampurkan bahan pewarna berupa oksida logam. Kaca jenis ini kurang begitu berkembang karena tidak digunakan secara luas oleh masyarakat. Pada abad ke-14 pusat pembuatan kaca adalah kota Venice yang berada di Italia. Kota inilah yang banyak melahirkan teknik baru, dan akhirnya produk kaca menjadi komoditas penting, seperti piring, cangkir, mangkuk, cermin, dan barang mewah lainnya.

Kemudian sekitar tahun 1688, proses pengolahan kaca ini menggunakan beberapa cara yang telah dikembangkan, sehingga produk kaca lebih mudah dibuat. Dengan lahirnya mesin pengolah produk kaca pada 1827, produk-produk berbasis kaca bisa dibuat secara massal, harganya pun menjadi lebih murah. Pada pertengahan 1800-an diperkenalkan proses pembuatan kaca mahkota (crown glass process).

Produksi Kaca

* Komposisi dan Pembuatan Kaca

Pasir kuarsa (silika) sebagai bahan baku utama untuk produksi kaca komersial. Silika murni (SiO2) memiliki titik lebur (pada viskositas 10 Pa/s) lebih dari 2.300°C (4.200°F). Silika murni dapat dibuat menjadi kaca untuk aplikasi khusus, namun terdapat zat-zat lain yang ditambahkan ke kaca untuk menyederhanakan proses pada umumnya. Salah satunya adalah natrium karbonat (Na2CO3), yang dapat menurunkan titik leleh sekitar 1.500°C (2.700°F). Namun, soda membuat sodium silikat larut, yang biasanya tidak diinginkan. Jadi, kapur bakar (kalsium oksida (CaO),yang umumnya diperoleh dari batu kapur yang dibakar (CaCO3)), beberapa magnesium oksida (MgO) dan aluminium oksida (Al2O3) ditambahkan untuk menyediakan ketahanan kimia yang lebih baik. Kaca yang dihasilkan mengandung sekitar 70-74% silika dari berat kaca itu sendiri.

Selain soda dan kapur, bahan tambahan lain pada kaca yang paling umum untuk mengubah sifat-sifatnya. Kristal (crystall) lebih cemerlang karena peningkatan indeks bias yang menyebabkan terlihat lebih "berkilau", sementara boron mungkin ditambahkan untuk mengubah sifat termal dan listrik, seperti Pyrex. Menambah barium juga meningkatkan indeks bias. Thorium oksida membuat kaca memiliki indeks bias yang tinggi dan rendah dispersi, dan pernah digunakan dalam memproduksi lensa berkualitas tinggi, tetapi mengingat radioaktivitas telah digantikan oleh oksida lanthanum maka hal ini jarang digunakan di dunia kacamata modern.

Dalam jumlah besar, besi digunakan untuk kaca yang menyerap energi inframerah, seperti filter untuk menyerap panas pada proyektor film, sementara cerium (IV) oksida dapat digunakan untuk kaca yang menyerap gelombang UV (merusak biologis radiasi pengion). Dua bahan kaca umum lainnya adalah calumite (suatu produk sampingan dari industri besi) dan "cullet" (kaca daur ulang). Kaca yang didaur ulang menghemat bahan baku dan energi. Namun, kotoran di cullet dapat menyebabkan kegagalan produk dan peralatan. Akhirnya, agen penyempurna kaca seperti natrium sulfat, natrium klorida, atau antimon oksida ditambahkan untuk mengurangi konten gelembung di kaca.

* Pembuatan Kaca Tiap Zaman

Cara blow down merupakan cara tradisional yang pertama yang ada untuk membentuk kaca. Namun zaman berkembang sehingga teknik ini mulai sedikit ditinggalkan. Cara yang umum sekarang adalah membuat campuran kaca yaitu SiO2 (pasir kuarsa), NaCO3 (natrium karbonat), CaO (kalsium oksida), dan tambahan-tambahan lain di lebur dalam tanur lalu dicetak. Hal seperti ini akan lebih cepat dan hasilnya lebih seragam kerapihannya.

Untuk memperkuat struktur kristal pada kaca biasanya digunakan teknik melapisi kaca dengan polimer tertentu. Teknik ini biasa dikenal dengan teknik laminasi. Teknik ini untuk membuat kaca anti peluru.

* Penambahan Zat Warna

Kaca berwarna dihasilkan dengan bercampur dengan sedikit oksida logam peralihan. Misalnya, oksida mangan akan menghasilkan warna ungu, oksida kuprum dan kromium memberikan warna hijau, dan oksida kolbalt memberikan warna biru.