KERAMIK DAN KACA

Istilah "keramik" berasal dari bahasa Yunani yang berarti "Keramos" "tanah bakar" dan digunakan untuk menggambarkan material untuk industri tembikar. Bahan keramik anorganik, terdiri dari senyawa non-logam dan dibuat permanen dengan proses pembakaran. Keramik bisa mengkilap atau tidak mengkilap, berpori atau vitrifikasi. Keramik mempunyai sifat keras dan kuat dalam kompresi, namun lemah dalam geseran dan ketegangan. Bahan keramik tahan terhadap erosi kimia dan umumnya dapat bertahan sangat tinggi suhu, seperti suhu yang berkisar dari 1000 C - 1600 C (1800 F - 3000 F).

Foto 1Proses Pembuatan Keramik

Produksi KeramikPembuatan produk keramik terjadi dengan berbagai macam bahan baku untuk mencocokkan keragaman berbagai produk keramik. Bahan seperti sedimen tanah liat, tanah liat schistous dan lempung tanah liat biasanya digunakan untuk pembuatan batu bata, genteng dan pipa tanah liat. Organik aditif, seperti serbuk gergaji, zat ikat kertas, plastik dan bahan inorganic seperti perlit dapat ditambahkan untuk memperoleh volume pori yang lebih besar. Dalam produksi batu bata dan genteng, logam oksida seperti MnO2, TiO2, Fe2O3, chromites, dan mineral seperti CaCO3, CaMgCO3 ditambahkan untuk mendapatkan warna yang diinginkan dan untuk meningkatkan porositas produk jadi.Secara umum proses pembuatan produk keramik adalah sebagai berikut: Bahan baku dicampur kemudian ditekan atau diekstrusi ke dalam bentuk yang diinginkan. Air digunakan untuk mencampurkan dan membentuk, air ini menguap pada tanur pengering. Produk yang terbentuk kemudian ditempatkan ke tempat pembakaran baik dengan tangan ataupun dengan alat angkut. Struktur keramik yang tidak dapat diubah tercapai selama proses pembakaran di tempat pembakaran. Suhu akurat sangat diperlukan selama proses pembakaran. Sesudah itu pendinginan yang terkontrol sangat diperlukan, supaya produk keramik bisa mengeluarkan panasnya secara bertahap serta tidak kehilangan struktur keramiknya. Produk kemudian dikemas dan disimpan untuk dikirim.Berdasarkan suhu pembakaran, keramik dapat diklasifikasikan sebagai berikut: Produk Tanah Liat (Clayware): 900 C - 1000 C Periuk-Belanga dan Tembikar (Stoneware & earthenware): 1100 C - 1300 C Porselen (Porcelain): 1300 C - 1450 C Produk Tahan Panas (Refractory Products): 1500 C - 2100 C Keramik Khusus (Special Ceramic): hingga 2500 CKeramik berasal dari perkataan greek yaitu keramos, yang bermaksud lempung yang di bakar pada temperatur tinggi (lebih 1500oC). Ada pendapat lainnya menyatakan bahwa keramik berasal dari perkataan keramikos yaitu segala hasil yang di perbuat dari lempung (tanah liat). Berdasarkan pengertian yang di beri oleh Kingery, keramik merupakan suatu seni dan pengetahuan dalam membuat dan menggunakan hasil padat yang sebahagian besar komponennya ialah bahan non organik yang bukan logam, hal ini selaras dengan pengertian yang di beri oleh Horslay di dalam concise encylopedia. Berdasarkan pengertian ini, keramik adalah suatu bidang ilmu yang luas merangkumi bidang seperti tembikar, porselin, refraktori, lempung struktur, pelincir, semen, kaca, bahan bermagnet bukan logam, feroelektrik, superkonduktor dan berbagai bahan tak organik lainnya.Sedangkan sejarah pembuatan keramik merupakan salah satu proses industri yang paling tua dalam sejarah manusia. Barang barang yang ditemukan ada yang berasal dari tahun 15.000 sebelum Masehi, dan cukup maju di masa 10 abad kemudian.Akhir-akhir ini dikembangkan pula proses baru untuk pembuatan bata dari limbah penambangan, kerak tanur, dan berbagai ragam bahan lain yang sekarang menumpuk.Sifat Fisik KeramikKeramik memiliki karakteristik yang memungkinkannya digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk :1. Kapasitas panas yang baik dan konduktivitas panas yang rendah.2. Tahan korosi3. Sifat listriknya dapat insulator, semikonduktor, konduktor bahkan superkonduktor4. Sifatnya dapat magnetik dan non-magnetik5. Keras dan kuat, namun rapuh.Sifat termal penting bahan keramik adalah kapasitas panas, koefisien ekspansi termal, dan konduktivitas termal. Kapasitas panas bahan adalah kemampuan bahan untuk mengabsorbsi panas dari lingkungan. Panas yang diserap disimpan oleh padatan antara lain dalam bentuk vibrasi (getaran) atom/ion penyusun padatan tersebut.Keramik biasanya material yang kuat, dan keras dan juga tahan korosi. Sifat-sifat ini bersama dengan kerapatan yang rendah dan juga titik lelehnya yang tinggi, membuat keramik merupakan material struktural yang menarik.Keterbatasan utama keramik adalah kerapuhannya, yakni kecenderungan untuk patah tiba-tiba dengan deformasi plastik yang sedikit. Ini merupakan masalah khusus bila bahan ini digunakan untuk aplikasi struktural.Perbedaan dan kelebihan diantara keramik dengan logam dan bahan polimer adalah seperti berikut: Keramik: Bahan bukan organic (bukan metalik), keras, kuat, tidak bertindak balas dengan bahan kimia, titik cair tinggi. Logam: Bahan-bahan organic (metalik), kekerasan dan kekuatan berbeda-beda, tidak stabil terhadap bahan kimia, Titik cair berbeda-beda. Polimer: Bahan organic, kebiasaan lembut dan lemah, tidak stabil terhadap bahan kimia, temperatur cair rendah.

Bahan Baku KeramikAda tiga bahan utama yang digunakan untuk membuat produk keramik klasik, yaitu lempung, feldspar, dan pasir. Lempung adalah aluminium silikat hidrat yang tidak terlalu murni yang terbentuk sebagai hasil pelapukan dari bahan beku yang mengandung feldspar sebagai salah satu mineral asli yang penting. Reaksinya dilukiskan sebagai berikut :K2 O.Al2O3.6SiO2 + CO2 + 2H2O K2CO3 + Al2O3.2SiO2.2H2O + 4 SiO2Feldspar potas Kaolinit Silika Terdapat tiga jenis lempung/tanah liat utama yang di bedakan oleh warna, ukuran partikel, sifat keliatan dan komposisi kimianya yaitu : Tanah liat kaolin berwarna putih, berukuran partikel sederhana, kurang keliatannya/sifat plastis. Dan mengandungi komposisi besi yang kurang dari 1%. Tanah liat bola (ball clay) berwarna hitam atau kelabu, berukuran partikel halus, keliatan yang tinggi, dan kandungan besi oksida diantara 0 2 %. Tanah liat api (fire clay) berwarna kemerahan, berukuran partikel antara sederhana dan besar dan komposisi besi oksida yang tinggi. Kedua-dua tanah liat kaolin ini kebanyakan di gunakan dalam industri keramik konvensional seperti industri pembuatan piring, mangkuk, peralatan kamar mandi, lantai dan dinding, perhiasaan rumah seperti pot bunga porselin, peralatan listrik untuk voltan rendah dan tinggi.Beraneka ragamnya sifat fisik lempung dan kandungan tak kemurniannya, sehingga biasanya harus ditingkatkan mutunya terlebih dahulu melalui prosedur benafisiasi, yaitu menyingkirkan pasir dan mika dari lempung.Ada tiga jenis feldspar yang umum, yaitu potas (K2O. Al2O3.SiO2), soda (NaO. Al2O3.6SiO2), dan gamping (CaO. Al2O3.6SiO2), yang kesemuanya dipakai dalam produk keramik. Feldspar sendiri berfungsi sebagai pemberi sifat fluks dalam formulasi keramik.Bahan bahan ini termasuk bahan mentah yang di gunakan dalam pembuatan barang keramik konvensional seperti, feldspar, silicon, kalsium karbonat. Selain dari pada bahan di atas, berbagai mineral lain, seperti garam dan oksida juga digunakan sebagai bahan fluks dan perawis refraktori.Seperti Alumina, Zirkonia, Silicon karbida, Silicon nitrida, Barium titanat adalah merupakan sebahagian barangan keramik berteknologi tinggi. Bahan mentah ini mempunyai kemurnian yang tinggi, mahal dan kegunaannya tertumpu kepada industri teknik, mekanik, biological, elektronik dan listrik.Bahan-bahan ini mempunyai potensi dan reputasi masa depan yang tinggi bagi menggantikan bahan-bahan yang telah ada seperti besi dan baja. Hasil penggunaan bahan mentah ini dapat membentuk komponen atau produk yang mempunyai sifat-sifat kekuatan yang amat tinggi, kekerasan yang kuat, tidak bertindak balas dengan bahan kimia, kadar kehalusan yang rendah, mempunyai unsur ketahanan panas dan temperatur cair yang tinggi.Diantara bahan fluks yang biasa digunakan untuk menurunkan suhu vitrifikasi, suhu lebur, dan suhu reaksi adalah boraks (Na2B4O7. 10H2O), soda abu (Na2CO3), tulang kalsinasi, fluorspar (CaF2), kriolit (Na3AlF6), oksida besi, mineral litium, dll. Sedangkan beberapa bahan perawis refraktori khusus misalnya alumina (Al2O3), magnesit (MgCO3), zirnkonia (ZrO2), titania, alumunium silikat, dll.Pembuatan KeramikSemua produk keramik dibuat dengan mencampurkan berbagai kuantitas bahan baku yang sudah disebutkan di atas, membentuknya lalu memanaskan sampai suhu pembakaran. Suhu ini mungkin hanya 7000C untuk beberapa glasir luar, tetapi banyak pula vitrifikasi yang dilakukan pada suhu 2000oC. Pada suhu vitrifikasi terjadi sejumlah reaksi, yang merupakan dasar kimia bagi konversi kimia:1. Dehidrasi, atau penguapan air kimia pada suhu 150-650oC2. Kalsinasi, misal CaCO3 pada suhu 600-900oC3. Oksidasi besi fero dan bahan organic pada suhu 350-900 oC4. Pembentukan silica pada suhu 900oC lebih. Tahapan proses dalam membuat keramik saling berkaitan antara satu dengan lainnya. Proses awal yang dikerjakan dengan baik, akan menghasilkan produk yang baik juga. Demikian sebaliknya, kesalahan di tahapan awal proses akan mengasilkan produk yang kurang baik juga.

Tahap-tahap membuat keramik Ada beberapa tahapan proses yang harus dilakukan untuk membuat suatu produk keramik, yaitu: 1. Pengolahan BahanTujuan pengolahan bahan ini adalah untuk mengolah bahan baku dari berbagai material yang belum siap pakai menjadi badan keramik plastis yang telah siap pakai. Pengolahan bahan dapat dilakukan dengan metode basah maupun kering, dengan cara manual ataupun masinal. Didalam pengolahan bahan ini ada proses-proses tertentu yang harus dilakukan antara lain pengurangan ukuran butir, penyaringan, pencampuran, pengadukan (mixing), dan pengurangan kadar air. Pengurangan ukuran butir dapat dilakukan dengan penumbukan atau penggilingan dengan ballmill. Penyaringan dimaksudkan untuk memisahkan material dengan ukuran yang tidak seragam. Ukuran butir biasanya menggunakan ukuran mesh. Ukuran yang lazim digunakan adalah 60 100 mesh.Pencampuran dan pengadukan bertujuan untuk mendapatkan campuran bahan yang homogen/seragam. Pengadukan dapat dilakukan dengan cara manual maupun masinal dengan blunger maupun mixer.Pengurangan kadar air dilakukan pada proses basah, dimana hasil campuran bahan yang berwujud lumpur dilakukan proses lanjutan, yaitu pengentalan untuk mengurangi jumlah air yang terkandung sehingga menjadi badan keramik plastis. Proses ini dapat dilakukan dengan diangin-anginkan diatas meja gips atau dilakukan dengan alat filterpress.Tahap terakhir adalah pengulian. Pengulian dimaksudkan untuk menghomogenkan massa badan tanah liat dan membebaskan gelembung-gelembung udara yang mungkin terjebak. Massa badan keramik yang telah diuli, disimpan dalam wadah tertutup, kemudian diperam agar didapatkan keplastisan yang maksimal.2. PembentukanTahap pembentukan adalah tahap mengubah bongkahan badan tanah liat plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki. Ada tiga keteknikan utama dalam membentuk benda keramik: pembentukan tangan langsung (handbuilding), teknik putar (throwing), dan teknik cetak (casting).1. Pembetukan Tangan Langsung Dalam membuat keramik dengan teknik pembentukan tangan langsung, ada beberapa metode yang dikenal selama ini: teknik pijit (pinching), teknik pilin (coiling), dan teknik lempeng (slabbing).2. Pembentukan dengan Teknik Putar Pembentukan dengan teknik putar adalah keteknikan yang paling mendasar dan merupakan kekhasan dalam kerajinan keramik. Secara singkat tahap-tahap pembentukan dalam teknik putar adalah: centering (pemusatan), coning (pengerucutan), forming (pembentukan), rising (membuat ketinggian benda), refining the contour (merapikan).3. Pembentukan dengan Teknik Cetak Dalam keteknikan ini, produk keramik tidak dibentuk secara langsung dengan tangan; tetapi menggunakan bantuan cetakan/mold yang dibuat dari gipsum. Teknik cetak dapat dilakukan dengan 2 cara: cetak padat dan cetak tuang (slip). Pada teknik cetak padat bahan baku yang digunakan adalah badan tanah liat plastis sedangkan pada teknik cetak tuang bahan yang digunakan berupa badan tanah liat slip/lumpur. Keunggulan dari teknik cetak ini adalah benda yang diproduksi mempunyai bentuk dan ukuran yang sama persis. Berbeda dengan teknik putar atau pembentukan langsung.4. Pengeringan, Setelah benda keramik selesai dibentuk, maka tahap selanjutnya adalah pengeringan. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk menghilangkan air plastis yang terikat pada badan keramik. Ketika badan keramik plastis dikeringkan akan terjadi 3 proses penting: (1) Air pada lapisan antarpartikel lempung mendifusi ke permukaan, menguap, sampai akhirnya partikel-partikel saling bersentuhan dan penyusutan berhenti; (2) Air dalam pori hilang tanpa terjadi susut; dan (3) Air yang terserap pada permukaan partikel hilang. Tahap-tahap ini menerangkan mengapa harus dilakukan proses pengeringan secara lambat untuk menghindari retak/cracking terlebih pada tahap 1 (Norton, 1975/1976).

Jenis Badan Keramik Menurut Kepadatan1. Gerabah (Earthenware), dibuat dari semua jenis bahan tanah liat yang plastis dan mudah dibentuk dan dibakar pada suhu maksimum 1000C. Keramik jenis ini struktur dan teksturnya sangat rapuh, kasar dan masih berpori. Agar supaya kedap air, gerabah kasar harus dilapisi glasir, semen atau bahan pelapis lainnya. Gerabah termasuk keramik berkualitas rendah apabila dibandingkan dengan keramik batu (stoneware) atau porselin. Bata, genteng, paso, pot, anglo, kendi, gentong dan sebagainya termasuk keramik jenis gerabah. Genteng telah banyak dibuat berglasir dengan warna yang menarik sehingga menambah kekuatannya.2. Keramik Batu (Stoneware), dibuat dari bahan lempung plastis yang dicampur dengan bahan tahan api sehingga dapat dibakar pada suhu tinggi (1200-1300C). Keramik jenis ini mempunyai struktur dan tekstur halus dan kokoh, kuat dan berat seperti batu. Keramik jenis termasuk kualitas golongan menengah.3. Porselin (Porcelain), adalah jenis keramik bakaran suhu tinggi yang dibuat dari bahan lempung murni yang tahan api, seperti kaolin, alumina dan silika. Oleh karena badan porselin jenis ini berwarna putih bahkan bisa tembus cahaya, maka sering disebut keramik putih. Pada umumnya, porselin dipijar sampai suhu 1350C atau 1400C, bahkan ada yang lebih tinggi lagi hingga mencapai 1500C. Porselin yang tampaknya tipis dan rapuh sebenarnya mempunyai kekuatan karena struktur dan teksturnya rapat serta keras seperti gelas. Oleh karena keramik ini dibakar pada suhu tinggi maka dalam bodi porselin terjadi penggelasan atau vitrifikasi. Secara teknis keramik jenis ini mempunyai kualitas tinggi dan bagus, disamping mempunyai daya tarik tersendiri karena keindahan dan kelembutan khas porselin. Juga bahannya sangat peka dan cemerlang terhadap warna-warna glasir.4. Keramik Baru (New Ceramic), adalah keramik yang secara teknis, diproses untuk keperluan teknologi tinggi seperti peralatan mobil, listrik, konstruksi, komputer, cerobong pesawat, kristal optik, keramik metal, keramik multi lapis, keramik multi fungsi, komposit keramik, silikon, bioceramic, dan keramik magnit. Sifat khas dari material keramik jenis ini disesuaikan dengan keperluan yang bersifat teknis seperti tahan benturan, tahan gesek, tahan panas, tahan karat, tahan suhu kejut seperti isolator, bahan pelapis dan komponen teknis lainnya.

Foto 2Kaca

Kaca adalah salah satu produk industri kimia yang paling akrab dengan kehidupan kita sehari-hari. Namun tidak banyak yang kita ketahui mengenai kaca tersebut. Dipandang dari segi fisika 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. 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.Bahan Baku Pembuatan KacaUntuk membuat berbagai jenis kaca, digunakan pasir kaca dalam jumlah yang besar. Sebagai fluks bagi silika ini, dipakai soda abu, kerak garam, batu gamping dan gamping. Di samping itu, banyak pula dipakai oksida timbal, abu mutiara (kalsium karbonat), saltpeter, boraks, asam borat, asam trioksida, feldspar, dan fluorspar bersama berbagai jenis oksida, karbonat serta garam-garam logam lain untuk membuat kaca berwarna. Dalam operasi penyelesaian, banyak pula dipakai berbagai produk lain seperti abrasif dan asam fluorida.

1. PasirPasir yang digunakan untuk membuat kaca haruslah kuarsa yang hampir murni. Oleh karena itu, lokasi pabrik kaca biasanya ditentukan oleh lokasi endapan pasir kaca. Kandungan besinya tidak boleh melebihi 0,45% untuk barang gelas pecah belah atau 0,015% untuk kaca optic, sebab kandungan besi ini bersifat merusak warna kaca pada umumnya. Soda (Na2O) terutama didapat dari soda abu padat (Na2CO3). Sumber lainnya adalah bikarbonat, kerak garam, dan natriun nitrat. Yang tersebut terakhir ini sangat berguna untuk mengoksidasi besi dan untuk mempercepat pencairan. Sumber gamping (CaO) yang terpenting adalah batu gamping dan gamping bakar dari dolomite (CaCO3. MgCO3) yang berfungsi untuk memberikan MgO pada campuran2. FledsparFeldspar mempunyai rumus umum R2O. Al2O3.6SiO2, dimana R2O dapat berupa Na2O atau K2O atau campuran keduanya. Sebagai sumber Al2O3, feldspar mempunyai banyak keunggulan dibanding produk lain, karena murah, murni, dan dapat dilebur. Dan seluruhnya terdiri dari oksida pembentuk kaca. Al2O3 sendiri digunakan hanya bila biaya tidak merupakan masalah. Feldspar juga merupakan sumber Na2O atau K2O dan SiO2. Kandungan aluminanya dapat menurunkan titik cair kaca dan memperlambat terjadinya devitrifikasi.3. BoraxBorax adalah bahan campuran yang menambahkan Na2O dan boron oksida kepada kaca. Walaupun jarang dipakai dalam kaca jendela atau kaca lembaran, boraks sekarang banyak digunakan didalam berbagai jenis kaca pengemas. Ada pula kaca borat berindeks tinggi yang mempunyai nilai dispersi lebih rendah dan indeks refraksi lebih tinggi dari semua kaca yang telah dikenal. Kaca ini banyak digunakan sebagai kaca optik. Disamping daya fluksnya yang kuat, boraks tidak saja bersifat menurunkan koefisien ekspansi tetapi juga menungkatkan ketahanannya terhadap aksi kimia. Asam borat digunakan dalam tumpak yang memerlukan hanya sedikit alkali. Harganya hampir dua kali boraks.

4. Kerak garamKerak garam (salt cake), sudah lama digunakan sebagai bahan tambahan pada pembuatan kaca, demikian juga beberapa sulfat lain seperti ammonium sulfat dan barium sulfat, dan sering ditentukan pada segala jenis kaca. Kerak garam ini diperkirakan dapat membersihkan buih yang mengganggu pada tanur tangki. Sulfat ini harus dipakai bersamakarbon agar tereduksi menjadi sulfite. Arsen trioksida dapat pula ditambahkan untuk menghilangkan gelombang-gelombang dalam kaca. Nitrat, baik dari natrium maupun kalium digunakan untuk mengoksidasi besi sehingga tidak terlalu kelihatan pada kaca produk. Kalium nitrat atau karbonat digunakan pada berbagai jenis kaca meja, kaca dekorasi, dan kaca optik.5. KuletKulet (cullet) adalah kaca hancuran yang dikumpulkan dari barang-barang rusak, pecahan beling dan berbagai kaca limbah. Bahan ini dapat dipakai 10% atau bahkan sampai 80% dari muatan bahan baku.6. Blok refraktoriBlok refraktori untuk industri kaca dikembangkan khusus berhubung dengan kondisi yang hebat yang harus dialami dalam penggunaannya. Zirkon, alumina, mulit (mullite), mulit aluminasinter dan zirkonia alumina-silika, alumina, krom-alumina elektrokast banyak digunakan sebagai refraktor pada tangki kaca.Bahan bahan diatas adalah bahan yang digunakan untuk pembuatan kaca yang selama ini kita buat untuk bercermin.Kaca atau gelas adalah salah satu alat rumah tangga yang bahan utama penyusunnya adalah SiO2dengan suhu pelelehan 2000 C. Kaca atau gelas merupakan bahan pejal sekata, biasanya terbentuk apabila bahan cair tidak berkristal disejukkan dengan cepat, dengan itu tidak memberikan cukup masa untuk jaringan kekisi kristal biasa terbentuk. Kaca atau gelas termasuk kelompok vitroida atau termogel, yang merupakan senyawa kimia dengan susunan yang kompleks. Senyawa tersebut diperoleh dengan membekukan lelehan yang lewat dingin. Kaca atau gelas ialah produk yang amorf dan bening dengan kekerasan dan elastisitas yang cukup, tetapi sangat rapuh. Seperti yang telah dijelaskan di bab sebelumnya bahwa 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 atau 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 atau gelas merupakan bahan lutsinar, kuat, tahan hakis, lengai, dan secara biologi merupakan bahan yang tidak aktif, yang dapat dibentuk menjadi permukaan yang datar dan licin. Ciri-ciri ini menjadikan kaca atau gelas sebagai bahan yang sangat berguna. Kaca atau gelas biasanya dicampur dengan bahan lain untuk mengubah cirinya. Misalnya seperti kaca atau gelas bertimah hitam yang menyebabkan kaca atau gelas menjadi lebih berkilauan, hal ini karena adanya peningkatanindex pantulannya, sementaraboronditambahkan untuk mengubah ciri termal dan elektriknya, sepertiPyrex. Penambahanbariumjuga dapat meningkatkan indeks pantulannya, danseriumditambahkan untuk kaca atau gelas yang menyerap tenaga infra. Logam oksida juga ditambahkan untuk memberikan warna pada kaca atau gelas. Peningkatan soda atau potash dapat menurunkan titik lebur, sementaramanganditambahkan untuk menghilangkan warna yang tidak dikehendaki. Kaca atau gelas berwarna diperoleh dengan menambahkan sedikit oksida logam peralihan. Misalnya, oksida mangan akan menghasilkan warna ungu, oksida kuprum dan kromium memberikan warna hijau, dan oksida kolbalt memberikan warna biru.Sifat-Sifat Kaca Atau GelasKaca atau gelas memiliki sifat-sifat yang sangat khas bila disbanding dengan keramik. Kehasan sifat kaca ini disebabkan oleh keunikan silika (SiO2) dan proses pembentukannya. Beberapa sifat kaca atau gelas yang sangat umum adalah sebagai berikut :1. Gelas merupakan bahan yang dapat ditembus oleh cahaya tampak dan sinar infra merah, tetapi tidak oleh sinar ultraviolet.2. Padatan amorf (short range order).3. Berwujud padat tapi susunan atom-atomnya seperti pada zat cair.4. Tidak memiliki titik lebur yang pasti (ada range tertentu)5. Mempunyai viskositas cukup tinggi (lebih besar dari 1012Pa.s)6. Transparan, tahan terhadap serangan kimia, kecualihidrogenfluorida. Karena itulah kaca banyak dipakai untuk peralatan laboratorium.7. Efektif sebagai isolator.8. Mampu menahan vakum tetapi rapuh terhadap benturan.Secara umum dan ringkas reaksi pembentukan kaca adalah sebagai berikut :Na2CO3 + aSiO2 > Na2O.aSiO2 + CO2 CaCO3 + bSiO2 > CaO.bSiO2 + CO2Na2SO4+ cSiO2 + C Na2O.cSiO2+ SO2+ SO2+ COProses Pembuatan Kaca Atau GelasBahan-Bahan :Pada dasarnya, bahan baku pembuatan kaca atau gelas terdiri atas 3 jenis bahan yang masing-masing memiliki peranan pada kualitas dan hasil akhir dari produk gelas secara keseluruhan. Ketiga jenis tersebut adalah :1. Bahan pembentuk gelasPasir kuarsa/silika dengan kemurnian SiO299.1 99.7%Silikon (IV) oksida ialah molekul kovalen raksasa. Oleh karena itu, silicon (IV) oksida memerlukan banyak tenaga haba untuk mengatasi setiap ikatan kovalen antara atom dalam struktur raksasa. Maka, silicon (IV) oksida mempunyai titik lebur yang sangat tinggi, yaitu 1710 C. Dalam silicon (IV) oksida, setiap atom silikon diikat secara kovalen kepada 4 atom oksigen dalam bentuk tetrahedron dengan sudut antara ikatan 109.5 . Unit itu diulangi secara tidak terhingga dengan setiap atom oksigen terikat kepada 2 atom silikon untuk membentuk molekul kovalen raksasa seperti struktur berlian. Sodium Karbonat/Soda Abu (Na2CO3) Asam Borat/Borax Phosfor Pentaoksida Dolomit (Caco3.Mgco3)Secara skematis proses pembuatan kaca atau gelas dapat digambarkan sebagai berikut:1. Persiapan bahan baku (batching)Pada tahap ini dilakukan penggilingan, pengayakan bahan baku serta pemisahan dari pengotor-pengotornya. Serbuk bahan baku ditimbang sesuai komposisi, termasuk bahan-bahan aditif lain yang diperlukan seperti zat pewarna atau zat-zat yang sesuai dengan produk kaca yang dikendaki. Pengadukan campuran bahan baku dalam suatu mixer hal ini dilakukan agar campuran menjadi homogen sebelum dicairkan.Komposisi dari bahan-bahan penyusunnya adalah sebagai berikut :BahanKomposisi (%)

Pasir Silika72,6

Natrium Karbonat13,0

Kalsium Karbonat8,4

Dolomit4,0

Alumina1,0

Lain-Lain1,0

2. Pencairan (melting/fusing)Bahan baku yang sudah homogen, diayak dahulu sebelum dimasukkan ke dalam tungku (furnace) bersuhu sekitar 1500oC sehingga campuran akan mencair. Selama proses pencairan, masing-masing bahan baku akan saling berinteraksi membentuk reaksi-reaksi kimia berikut :1. Reaksi-reaksi penguraian2. Na2SO3 Na2O + CO23. CaCO3 CaO + CO24. Na2SO4 Na2O + SO25. Reaksi antara SiO2dengan Na2CO3pada suhu 630 780oC6. Na2CO3+aSiO2 Na2O.aSiO2+ CO27. Reaksi antara SiO2dengan CaCO3pada suhu 600oC8. CaCO3+bSiO2 CaO.bSiO2+ CO2 9. Reaksi antara CaCO3dengan Na2CO3pada suhu di bawah 600oC10. CaCO3+ a2CO3 Na2Ca(CO3)2 11. Reaksi antara Na2SO4dengan SiO2pada suhu 884oC12. Na2SO4+ nSiO2NaO.nSiO2+ SO2+ 0.5O213. Reaksi utamaaSiO2+bNa2O +cCaO +dMgO aSiO2.bNa2O.cCaO.dMgO

Tungku sebagai tempat mencairkan campuran bahan baku kaca atau gelas, terbagi menjadi 3 jenis, yaitu :Pot furnaceBiasanya dipakai untuk menghasilkan kaca-kaca khusus (special glass) seperti kaca seni, kaca optik dengan skala produksi yang kecil sekitar 2 ton atau lebih rendah. Pot terbuat dari bata silica-alumina (lempung) khusus atau platina.Tank furnaceDigunakan pada industri gelas skala besar dan terbuat dari bata refraktori (bata tahan panas). Furnace ini mampu menampung sekitar 1350 ton cairan gelas yang membentuk kolam di jantung furnace.Regenerative furnace3. Pembentukan (forming/shaping)Bahan kaca atau gelas yang berbentuk cair lalu dialirkan ke dalam alat-alat yang berfungsi untuk membentuk kaca padat sesuai yang diinginkan. Ada beberapa jenis proses pembentukkan kaca, di antaranya adalah : Proses mekanik :a. ProsesFourcaultBahan cair dialirkan secara vertikal ke atas melalui sebuah bagian yang dinamakan debiteuse. Bagian ini terapung di permukaan kaca cair dengan celah sesuai dengan ketebalan kaca yang diinginkan. Di atas debiteuse terdapat bagian sirkulasi air pendingin yang akan mendinginkan kaca hingga 650 670oC. Pada suhu tersebut kaca berubah menjadi pelat padat dan akan bergerak dengan didukung oleh roda pemutar (roller) yang menarik kaca tersebut ke atas. Gambar di bawah ini melukiskan skema prosesFourcault.b. ProsesColburn(Libbey-Owens)Jika prosesFourcault, gerakan kaca berlangsung secara vertikal, maka pada prosesColburnkaca akan bergerak secara vertical kemudian diikuti gerakan horizontal setelah melewati roda-roda penjepit yang membentuk leburan gelas menjadi lembaran-lembaran.c. ProsesPilkington(float process)Bahan cair dialirkan ke dalam sebuah kolam berisi cairan timah (Sn) panas. Kecepatan aliran bahan cair ini merupakan pengatur tebal tipisnya kaca lembaran yang akan diproses. Kaca akan mengapung di atas cairan timah karena perbedaan densitas di antara keduanya. Kaca ini tetap berupa cairan dengan pasokan panas yang berasal dari pembakar di bagian atas kolam. Pengendalian temperatur di dalam kolam dilakukan agar kaca tetap rata di kedua sisinya serta pararel. Bahan yang biaanya digunakan untuk keperluan ini adalah gas nitrogen murni. Selanjutnya, aliran kaca melewati daerah pendinginan (masih di dalam kolam) dan keluar dalam bentuk kaca lembaran bersuhu 600oC. Proses tiup (blow) Proses ini digunakan untuk membuat botol kaca, gelas kemasan, atau aneka bentuk kaca seni lainnya.4. AnnealingFungsi tahapan ini adalah untuk mencegah timbulnya tegangan-tegangan antar molekul pada kaca yang tidak merata sehingga dapat menimbulkan kepecahan. Proses annealing kaca terdiri dari 2 aktivitas, yaitu :1. menahan kaca dengan waktu yang cukup di atas temperatur kritik tertentu untuk menurunkan regangan internal2. mendinginkan kaca sampai temperatur ruang secara perlahan-lahan untuk menahan regangan sampai titik maksimumnya.Proses ini berlangsung di dalam annealing lehr. Untuk jenis kaca lembaran, annealing lehr ini dilewati oleh kaca-kaca yang bergerak di atas roda berjalan.5. Finishing dan pengendalian kualitas (Quality Control)Beberapa proses penyelesaian akhir pada industri gelas adalahcleaningandpolishing,cutting,enameling, dangrading.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.fobuma.com/tm_material/keramik-id http://mazgun.files.wordpress.com/2008/09/mvc-001f52.jpg http://ptkilabkimin.blogspot.com/ http://www.kamusilmiah.com/teknologi/teknologi-pembuatan-keramik/