Bahan Galian Industri : Industri kaca

Industry kaca

Kaca 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 (bahasa Inggris: Quartz)

Suhu titik lelehnya adalah 2000°C. (sangat tinggi)

Sifat :

—  Padatan amorf (short range order).

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

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

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

—  Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecuali hidrogen fluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai untuk peralatan laboratorium.

—  Efektif sebagai isolator.

—  Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.

—  Komponen utama kaca ialah silika. Silika ialah galian yang mengandungi silikon dioksida.

Proses pembuatan:

—  Kaca biasa biasanya terdiri daripada silikon dioksida (SiO2), yang merupakan senyawa kimia yang serupa dengan kuarza, atau dalam bentuk fisik, pasir.

—  Silika murni mempunyai titik lebur sekitar 2000°C, jadi dua bahan lain sering dicampurkan kepada pasir kuarsa dalam pembuatan kaca. Satu daripadanya adalah soda (sodium karbonat Na2CO3), atau potasy, setara dengan senyawa kalium karbonat, yang menurunkan titik lebur menjadi sekitar 1000°C.

—  Bahan soda menjadikan kaca larut. Maka kapur (kalsium oksida, CaO) merupakan bahan ketiga, ditambahkan untuk menjadikan kaca tidak larut.

—  90 % dari gammping,silica,soda

 

proses pembutan kaca

—  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

Bahan tambahan:

—  Kaca biasa mempunyai campuran bahan lain untuk mengubah cirinya. Kaca bertimah hitam akan menjadi lebih berkilauan, kerana peningkatan index pantulannya.

—  Boron ditambah untuk mengubah ciri terma dan elektriknya, seperti Pyrex.

—  Menambah barium juga meningkatkan indeks pantulannya

—  Serium digunakan dalam kaca yang menyerap tenaga infra.

—  Logam oksida juga ditambah untuk mengganti warna kaca.

—  Penambahan soda atau potash menurunkan lagi titik lebur.

—  Mangan ditambah untuk menghilangkan warna yang tidak dikehendaki.

—  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.

Penggolongan kaca:

—  Silika lebur. Silika lebur atau silika vitreo dibuat melalui pirolisis silikon tetraklorida pada suhu tinggi, atau dari peleburan kuarsa atau pasir murni. Secara salah kaprah, 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.

—  Alkali silikat. Alkali silikat adalah satu-satunya kaca dua komponen yang secara komersial, penting. Untuk membuatnya, pasir dan soda dilebur bersama-sama, dan hasilnya disebut Natrium silikat. Larutan silikat soda juga dikenal sebagai kaca larut air (water soluble glass) banyak dipakai sebagai adhesif dalam pembuatan kotak-kotak karton gelombang serta memberi sifat tahan api.

—  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.

—  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 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. Perabot laboratorium yang dibuat dari kaca ini dikenal dengan nama dagang pyrex. Kaca borosilikat juga digunakan sebagai isolator tegangan tinggi, pipa lensa teleskop seperti misalnya lensa 500 cm di Mt. Palomer (AS).

—  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.

—  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 rendah.

sumber : presentasi kuliah BGI