Proses Pembuatan Gelas

Sebenernya bahan baku pembuatan gelas itu ada 3 jenis yang masing-masing punya peranan pada kualitas dan hasil akhir dari produk gelas secara keseluruhan. Ketiga bagian itu yaitu :
1. Bahan pembentuk gelas. Bahan baku jenis ini terdiri dari :
a. pasir kuarsa/silika dengan kemurnian SiO₂ 99.1 – 99.7%
b. sodium karbonat/soda abu (Na₂CO₃)
c. asam borat/borax
d. phosfor pentaoksida
e. dolomit (CaCO₃.MgCO₃)
f. feldspar, dengan rumus molekul R₂O.Al₂O₃.6SiO₂ di mana R₂O mewakili Na₂O atau K₂O atau gabungan keduanya.
g. cullet, yaitu pecahan-pecahan kaca atau kaca yang asalnya dari produk yang gak lolos quality control. Cullet fungsinya buat nurunin temperatur leleh dari bahan baku. Cullet yang dipake biasanya 25% dari total bahan baku.

2. Bahan stabiliser, yaitu bahan yang bisa menurunkan kelarutan di dalam air, tahan sama serangan bahan kimia lain termasuk materi-materi lain yang ada di atmosfer. Contoh bahan stabiliser yang biasa dipake di industri gelas adalah :
a. kalsium karbonat, bikin produk akhir jadi gak larut di dalam air.
b. barium karbonat, ningkatin berat spesifik dan indeks bias.
c. timbal oksida, bikin produk jadi transparan, mengkilat, dan punya indeks bias yang high.
d. seng oksida, bikin gelas tahan sama panas yang mendadak, ngebenerin sifat-sifat fisik dan mekanik, dan ningkatin indeks bias.
e. aluminium oksida, ningkatin viskositas gelas, kekuatan fisik, dan ketahahan terhadap bahan kimia.

3. Komponen sekunder, antara laen adalah :
a. Refining agent, ngilangin gelembung-gelembung gas pas pelelehan bahan baku. Bahan yang biasa dipake sebagai refining agent pada industri gelas adalah sodium nitrat dan sodium sulfat atawa arsen oksida (As₂O₃).
b. Penghilang warna (decolorant), ngilangin warna yang biasanya diakibatin oleh kehadiran senyawa besi oksida yang masuk barengan bahan baku. Bahan penghilang warna yang dipake adalah mangan dioksida (MnO₂), logam selenium (Se), ato nikel oksida (NiO).
c. Pewarna (colorant), dipake buat bikin gelas khusus sesuai ama warna yang diinginkan.
a. Opacifiers. Bahan yang dipake jadi opacifier adalah fluorite (CaF₂), kriolit (Na₃AlF₆), sodium fluorosilika (Na₂SiF₆), timah phospat, seng phospat (Zn₃(PO₄)₂), dan kalsium phospat (Ca₃(PO₄)₂).

Proses pembuatan gelas
Proses pembuatan gelas di industri tahap-tahapnya sebagai berikut:
1. Persiapan bahan baku (batching)
Pada tahap ini dilakukan penggilingan, pengayakan bahan baku dan pemisahan dari pengotor-pengotornya. Serbuk bahan baku ditimbang sesuai komposisi, termasuk bahan-bahan aditif lain yang diperluin kayak zat pewarna atau zat-zat sesuai dengan produk kaca yang dipinginin. Pengadukan campuran bahan baku di dalem suatu mixer dilakukan biar campuran jadi homogen sebelum dicairin.

2. Pencairan (melting/fusing)
Bahan baku yang udah homogen, diayak dulu sebelum dimasukkin ke dalem tungku (furnace) yang suhunya sekitar 1500^oC sampe campuran mau cair. Selama proses pencairan, masing-masing bahan baku akan saling berinteraksi ngebentuk reaksi-reaksi kimia yang rumit berikut ini :
Reaksi-reaksi penguraian :
Na₂SO₃ à Na₂O + CO₂ ….. (1)
CaCO3 à CaO + CO₂ ….. (2)
Na₂SO4 à Na₂O + SO₂ ….. (3)
MgCO₃.CaCO₃ à MgO + CaO + 2CO₂ ….. (4)
Reaksi antara SiO₂ dengan Na₂CO₃ pada suhu 630 – 780^oC
Na₂CO₃ + aSiO₂ à Na₂O.aSiO₂ + CO₂ ….. (5)
Reaksi antara SiO₂ dengan CaCO₃ pada suhu 600^oC
CaCO₃ + bSiO₂ à CaO.bSiO₂ + CO₂ ….. (6)
Reaksi antara CaCO₃ dengan Na₂CO₃ pada suhu di bawah 600^oC
CaCO₃ + Na₂CO₃ à Na₂Ca(CO₃)₂ ….. (7)
Reaksi antara Na₂SO₄ dengan SiO₂ pada suhu 884^oC
Na₂SO₄ + nSiO₂ à NaO.nSiO₂ + SO₂ + 0.5O₂ ….. (8)
Reaksi utama
aSiO₂ + bNa₂O + cCaO + dMgO à aSiO₂.bNa₂O.cCaO.dMgO ….. (9)
leburan kaca

Tungku sebagai tempat mencairkan campuran bahan baku kaca, dibagi jadi 3 jenis, yaitu:
a. Pot furnace, biasanya dipake buat ngasilin kaca-kaca khusus (special glass) kayak kaca seni, kaca optik dengan skala produksi yang kecil sekitar 2 ton atau lebih rendah. Pot dibikin dari bata silica-alumina (lempung) khusus atau platina.

b. Tank furnace, dipake di industri gelas skala besar dan dibikin dari bata refraktori (bata tahan panas). Furnace ini bisa nampung sekitar 1350 ton cairan gelas yang ngebentuk kolam di jantung furnace.
c. Regenerative furnace

3. Pembentukan (forming/shaping)
Bahan kaca yang bentuknya cair lalu dialirin ke dalem alat-alat yang fungsinya buat membentuk kaca padat sesuai yang diinginkan. Ada beberapa jenis proses pembentukkan kaca, di antaranya adalah :
a. Proses Fourcault.
Bahan cair dialirin secara vertikal ke atas melalui bagian yang dinamakan "debiteuse". Bagian ini ngapung di permukaan kaca cair dengan celah sesuai dengan ketebalan kaca yang diinginkan. Di atas debiteuse ada bagian sirkulasi air pendingin yang akan ngedinginin kaca sampe 650 – 670^oC. Pas suhu tersebut kaca berubah jadi pelat padat dan akan bergerak dengan didukung oleh roda pemutar (roller) yang narik kaca itu ke atas.
b. Proses Colburn (Libbey-Owens)
Jika proses Fourcault , gerakan kaca berlangsung secara vertikal, maka pada proses Colburn kaca akan bergerak secara vertical truz diikuti gerakan horizontal setelah ngelewatin roda-roda penjepit yang ngebentuk leburan gelas jadi lembaran-lembaran.
c. Proses Pilkington (float process)
Bahan cair dialirin ke dalem kolam yang isinya cairan timah (Sn) panas. Kecepatan aliran bahan cair ini merupakan pengatur tebal tipisnya kaca lembaran yang mo diproses. Kaca bakalan ngapung di atas cairan timah karena beda densitas di antara keduanya. Kaca ini tetep berupa cairan dengan pasokan panas yang asalnya dari pembakar di bagian atas kolam. Pengendalian temperatur di dalem kolam dilakukan agar kaca tetep rata di kedua sisinya serta pararel. Bahan yang biasanya dipake buat keperluan ini adalah gas nitrogen murni. Selanjutnya, aliran kaca nglewatin daerah pendinginan (masih di dalam kolam) dan keluar dalam bentuk kaca lembaran bersuhu ±600^oC.

Proses a – c di atas dikenal dengan proses mekanik.

d. Proses tiup (blow)
Proses ini dipake buat bikin botol kaca, gelas kemasan, atau aneka bentuk kaca seni lainnya

1. Annealing
Fungsi tahapan ini adalah buat nyegah timbulnya tegangan-tegangan antar molekul pada kaca yang gak merata sehingga bisa nimbulin kepecahan. Proses annealing kaca terdiri dari 2 aktivitas, yaitu :
(1) nahan kaca dengan waktu yang cukup di atas temperatur kritik tertentu buat nurunin regangan internal
(2) ndinginin kaca sampe temperatur ruang secara perlahan-lahan buat nahan regangan sampe titik maksimumnya.
Proses ini berlangsung di "annealing lehr". Untuk jenis kaca lembaran, annealing lehr dilewati oleh kaca-kaca yang bergerak di atas roda berjalan.

2. Finishing dan pengendalian kualitas (Quality Control)
Beberapa proses penyelesaian akhir di industri gelas adalah cleaning and polishing, cutting, enameling, dan grading.