Pembuatan/Pengerjaan Kaca (Glass Working)

Glass Working

• Tipe dasar keramik : Keramik tradisional, modern, dan glass.
• Struktur material glass : noncrystalline (vitreous)
• Thapan Proses glass working :

Sejarah glass

• Produk glass tertua dibuat tahun 2500 SM ditemukan di Mesopotamia dan Mesir berbentuk ukiran dari glass padat.
• Cangkir dengan teknik penuangan glass cair panas digunakan hingga tahun 200 SM. Kemudian berkembang dengan penggunaan pipa tiup (blow pipe).
• Glass blowing pertama digunakan di Babylon kemudian Romawi. Menggunakan pipa besi panjang dengan satu sisi untuk mulut meniup dan sisi lainnya untuk pemegang glass cair.
• Masyarakat Romawi sangat ahli dalam menggunakan campuran oksida metal sehingga menghasilkan glass berwarna yang indah (contoh jendela katedral/gereja abad pertengahan di Italy dan Eropa).
• Sistem otomasi glass blowing sekarang digunakan untuk produk massal seperti botol dan bola lampu.

Material glass

• Kandungan utama : silica (SiO₂), di dapat dari butiran mineral pada batuan pasir dan pasir silika. Secara alami butiran bermuatan kristal, tetapi ketika melebur dan dingin berbentuk silika vitreous.
• Silika glass memiliki koefisien muai panas sangat rendah sehingga sangat tahan terhadap thermal shock (digunakan sebagai tabung glass lab).

Fungsi material tambahan :
-  Sebagai fluks selama pemanasan
-  Menambah cair molten glass selama proses
-  Mencegah kristalisasi dari bentuk dasar gelas
-  Mengurangi muai panas pada produk jadi
-  Meningkatkan daya tahan kimia terhadap keasaman atau air
-  Menambah warna pada glass
-  Mengubah tingkat pemantulan untuk aplikasi optik (misal lensa).

Produk glass :

• Window glass (misal : kaca jendela)
• Containers (misal : botol)
• Light Bulb Glass (misal : bola lampu, gelas minum)
• Laboratory Glassware (misal : tabung glass, pipet, preparat)
• Glass Fibers (misal : plastik fiber gelas, insulation wool, fiber optik)
• Optical Glasses (misal : lensa kacamata, kamera, mikroskop).

Rata-rata Komposisi Kimia (%) Berapa Produk Glass :

Glass Ceramics

•  Material keramik yang diproduksi dengan mengkonversi glass ke struktur policrystalline melalui heat treatment.
•  Ukuran butiran 0,1 - 1,0 μm (jauh lebih kecil dari keramik konvensional) membuat campuran ini lebih kuat dari glass lainnya.
•  Karena struktur kristlanya, umumnya berwarna abu-abu/putih.
•  Keunggulan :
 - Efisiensi proses saat kondisi glassy
 - Ukuran yang akurat dan presisitir
 - Sifat fisik dan mekanis yang baik (lebih kuat dari glass, tidak ada porosity, koef, muai panas rendah, tahan terhadap termal shock) untuk perlatan masak, heat exchangers, computer memory disk.

Persiapan dan peleburan bahan baku (Raw Materials Preparation and Melting)

•  Material (utama) glass : silica (SiO₂) di dapat dari bantuan alami di pasir.
•  Dibersihkan dari material ikutan seperti : tanah liat dan mineral (penyebab timbulnya warna yang tidak diiginkan).
•  Material pasir diklasifikasikan berdasarkan ukuran butir 0,1- 0,6 mm
•  Material (tambahan) glass : soda ash (Na₂O), limestone (CaO), alumunium oksida, potasium (K₂O). kadang di tambahkan glass daur ulang (untuk aplikasi modern proporsi s/d 100%).

Tipe Glass Melting Furnaces :

a.  Pot furnaces :
Pot keramik kapasitas terbatas, peleburan terjadi akibat pemanasan pada dinding pot.

b.  Day tanks :
Tangki dengan kapasitas lebih besar untuk produksi batch, peleburan terjadi akibat pembakaran bahan bakar pada charge (batch material awal yang akan di lebur).

c.  Continuous tank furnaces :
Tangki peleburan panjang dimana bahan baku diumpan di satu sisi tangki dan melebur saat bergerak ke sisi lainnya. Glass cair dialirkan untuk produksi yang tinggi.

d. Electric furnaces :
Variasi desain dapur untuk rata-rata jumlah produksi dengan rentang yang luas.

Peleburan glass :

•  Temperatur peleburan : 1500⁰ - 1600⁰ C (2700⁰ - 2900⁰ F)
•  Siklus peleburan memerlukan 24 - 48 jam untuk :
- Semua butiran pasir menjadi cair
- Cairan glass tersaring
- Pendinginan hingga pada temperatur kerja (tergantung kekentalan yang di perlukan untuk pembentukannya).

Proses Pembentukan Glass

Berdasarkan jenis produk terbagi menjadi :

• Proses diskrit untuk produk per-unit, seperti : botol, bola lampu, dll.
• Proses kontinu untuk glass datar/ rata, seperti : lab dan lampu TL).
• Proses pembuatan fiber, seperti : untuk insulasi, komposit fiberglass, fiber optik.

1.  Proses Produk Per-unit (Shaping of piece Ware)

•  Casting :
      Penuangan cairan glass ke dalam mold dan didinginkan sangat perlahan (seperti lensa astronomi, kaca cermin), untuk finishing produk di lapping dan polishing. Jarang digunakan karena beresiko internal stresses, retak kental (tidak mudah mengalir pada celah mold yang sempit). Untuk lensa kecil umumnya digunakan proses pressing.

•  Spinning :
      Seperti centrifugal casting pada metal, untuk berbentuk kerucut (misal : bagian belakan tabung sinar katode TV/PC, bagian depan monitor dirakit kemudian).

•  Pressing :
     Proses yang digunakan secara luas untuk produk massal, seperti : piring, lensa headlight, kaca muka tabung TV/monitor, dll yang relatif berbentuk datar/rata (flat).

•  Blowing : (misal : botol minuman, toples, gelas minum, bola lampu).
1.  Metode Press and Blow (untuk produk dengan mulut kontainer besar)

2.  Metode Blow and Blow (untuk produk dengan mulut kontainer lebih kecil)

Sekian dari saya tentang artikel Pembuatan/Pengerjaan Kaca (Glass Working). Semoga bermanfaat bagi yang membaca artikel ini.