Pembuatan kaca adalah proses yang sangat kuno, dengan bukti arkeologis pembuatan kaca dimulai sebelum 2500 SM. Setelah seni langka dan berharga, kaca manufaktur telah menjadi industri umum. Produk kaca digunakan secara komersial dan di rumah sebagai wadah, isolator, serat penguat, lensa dan seni dekoratif. Meskipun bahan yang digunakan untuk membuatnya mungkin berbeda, proses umum untuk membuat kaca adalah sama dan dijelaskan di bawah ini.
Langkah
Metode 1 dari 2: Menggunakan Tungku atau Kiln
Langkah 1. Dapatkan pasir silika
Juga disebut pasir kuarsa, pasir silika adalah bahan utama dalam pembuatan kaca. Kaca tanpa pengotor besi dicari untuk potongan kaca bening, karena besi akan menyebabkan kaca tampak kehijauan saat ada.
- Kenakan masker wajah jika menangani pasir silika berbutir sangat halus. Jika terhirup, dapat mengiritasi tenggorokan dan paru-paru.
- Pasir silika tersedia dari pengecer online. Ini cukup murah - jumlah kecil tidak boleh lebih dari 20 dolar. Jika Anda ingin beroperasi pada skala industri, pengecer khusus dapat menawarkan harga bersaing untuk pesanan besar - terkadang lebih rendah dari $100 per ton.
- Jika tidak mungkin menemukan pasir yang cukup bebas dari pengotor besi, efek pewarnaannya dapat diatasi dengan menambahkan sejumlah kecil mangan dioksida. Atau, jika Anda ingin kaca berwarna kehijauan, biarkan setrika di dalam!
Langkah 2. Tambahkan natrium karbonat dan kalsium oksida ke pasir
Natrium karbonat (biasa disebut soda cuci) menurunkan suhu yang diperlukan untuk membuat kaca secara komersial. Namun, memungkinkan air untuk melewati kaca, sehingga kalsium oksida, atau kapur, ditambahkan untuk meniadakan sifat ini. Oksida magnesium dan/atau aluminium juga dapat ditambahkan untuk membuat kaca lebih tahan lama. Umumnya, aditif ini mengambil tidak lebih dari 26 sampai 30 persen dari campuran kaca.
Langkah 3. Tambahkan bahan kimia lain, tergantung pada tujuan gelas
Penambahan paling umum untuk kaca dekoratif adalah oksida timbal, yang memberikan kilau pada gelas kristal, serta kelembutan untuk memudahkan pemotongan dan juga menurunkan titik leleh. Lensa kacamata mungkin mengandung lantanum oksida karena sifat biasnya, sementara besi membantu kaca menyerap panas.
Kristal timbal dapat mengandung hingga 33 persen timbal oksida; namun, semakin banyak timbal oksida, semakin banyak keterampilan yang dibutuhkan untuk membentuk gelas cair, sehingga banyak pembuat kristal timbal memilih lebih sedikit kandungan timbal
Langkah 4. Tambahkan bahan kimia untuk menghasilkan warna yang diinginkan di kaca, jika ada
Seperti disebutkan di atas, pengotor besi dalam pasir kuarsa membuat kaca yang dibuat dengannya tampak kehijauan, jadi oksida besi ditambahkan untuk meningkatkan warna kehijauan, seperti halnya oksida tembaga. Senyawa belerang menghasilkan warna kekuningan, kuning, kecoklatan atau bahkan kehitaman, tergantung pada seberapa banyak karbon atau besi juga ditambahkan ke dalam campuran.
Langkah 5. Tempatkan campuran dalam wadah atau wadah tahan panas yang baik
Wadah harus mampu menahan suhu yang sangat tinggi di dalam tungku - tergantung pada aditif Anda, campuran kaca Anda dapat meleleh pada kisaran suhu antara 1.500 dan 2.500 derajat Celcius. Wadah Anda juga harus mudah digenggam dengan kait dan tiang logam.
Langkah 6. Lelehkan campuran menjadi cairan
Untuk kaca silika komersial, ini dilakukan dalam tungku berbahan bakar gas, sedangkan kaca khusus dapat dibuat menggunakan peleburan listrik, tungku pot atau kiln.
Pasir kuarsa tanpa aditif menjadi kaca pada suhu 2.300 derajat Celcius (4, 172 derajat Fahrenheit). Menambahkan natrium karbonat (soda) mengurangi suhu yang dibutuhkan untuk membuat gelas menjadi 1.500 derajat Celcius (2.732 derajat Fahrenheit)
Langkah 7. Homogenkan dan hilangkan gelembung dari gelas cair
Ini berarti mengaduk campuran hingga ketebalan yang konsisten dan menambahkan bahan kimia seperti natrium sulfat, natrium klorida atau antimon oksida.
Langkah 8. Bentuk gelas cair
Membentuk kaca dapat dilakukan dengan salah satu dari beberapa cara:
- Gelas cair dapat dituangkan ke dalam cetakan dan biarkan dingin. Metode ini digunakan oleh orang Mesir, dan juga berapa banyak lensa yang dibuat saat ini.
- Sejumlah besar gelas cair dapat dikumpulkan di ujung tabung berongga, yang kemudian ditiup ke dalam saat tabung diputar. Gelas dibentuk oleh udara yang masuk ke dalam tabung, gravitasi menarik pada gelas cair dan alat apa pun yang digunakan peniup gelas untuk mengerjakan gelas cair.
- Gelas cair dapat dituangkan ke dalam bak berisi timah cair untuk penyangga dan diledakkan dengan nitrogen bertekanan untuk membentuk dan memolesnya. Kaca yang dibuat dengan metode ini disebut kaca apung, dan panel kaca telah dibuat sejak tahun 1950-an.
Langkah 9. Dinginkan gelas secara perlahan di dalam tungku pembakaran
Proses ini disebut annealing, dan menghilangkan semua titik tegangan yang mungkin terbentuk di kaca selama pendinginan. Kaca yang belum dianil secara signifikan lebih lemah. Setelah proses ini selesai, kaca kemudian dapat dilapisi, dilaminasi atau diperlakukan untuk meningkatkan kekuatan dan daya tahannya.
- Suhu yang tepat untuk anil dapat bervariasi berdasarkan komposisi yang tepat dari kaca dari serendah 750 derajat Fahrenheit hingga setinggi 1000 derajat Fahrenheit. Tingkat di mana kaca harus mendingin juga dapat berubah - umumnya, potongan kaca yang lebih besar harus mendingin lebih lambat daripada potongan yang lebih kecil. Teliti metode anil yang tepat sebelum memulai.
- Proses terkait adalah tempering, di mana kaca berbentuk dan dipoles ditempatkan dalam oven yang dipanaskan hingga setidaknya 600 derajat Celcius (1, 112 derajat Fahrenheit) dan kemudian didinginkan dengan cepat ("padam") dengan ledakan udara pada tekanan tinggi. Kaca anil pecah menjadi pecahan pada 6.000 pon per inci persegi (psi), sedangkan kaca temper pecah menjadi potongan-potongan kecil dengan kecepatan tidak kurang dari 10.000 psi dan biasanya sekitar 24.000 psi.
Metode 2 dari 2: Menggunakan Barbekyu Arang
Langkah 1. Siapkan tungku darurat dari panggangan barbekyu arang
Metode ini menggunakan panas yang dihasilkan oleh api arang yang besar untuk melelehkan pasir silika menjadi kaca. Bahan yang digunakan relatif murah dan umum - secara teoritis, yang Anda perlukan hanyalah perjalanan singkat ke toko perangkat keras untuk siap membuat gelas Anda sendiri. Gunakan panggangan barbekyu arang besar - model "kubah" ukuran standar bekerja dengan baik. Gunakan panggangan paling tebal dan paling kokoh yang tersedia. Sebagian besar pemanggang arang akan memiliki ventilasi di bagian bawah - buka ventilasi ini.
- Bahkan pada suhu yang sangat panas yang dicapai dalam metode ini, akan sulit untuk melelehkan pasir silika di dalam panggangan. Tambahkan sedikit (sekitar 1/3 sampai 1/4 volume pasir Anda) soda cucian, kapur, dan/atau boraks ke pasir Anda sebelum Anda mulai. Aditif ini menurunkan suhu leleh pasir.
- Jika Anda akan meledakkan gelas, siapkan tabung logam yang panjang dan berongga. Jika Anda akan menuangkannya ke dalam cetakan, siapkan cetakan Anda terlebih dahulu. Anda menginginkan cetakan yang tidak akan terbakar atau meleleh karena panasnya gelas cair - grafit bekerja dengan baik.
Langkah 2. Ketahui bahaya dari metode ini
Metode ini akan mendorong pemanggang barbekyu konvensional melewati batas suhu normalnya - sangat panas sehingga pemanggang itu sendiri bisa meleleh. Cara ini dapat menyebabkan cedera parah atau kematian jika dicoba sembarangan. Lanjutkan dengan hati hati. Sediakan sejumlah besar kotoran atau pasir atau alat pemadam api bersuhu tinggi untuk memadamkan api jika diperlukan.
Langkah 3. Ambil setiap tindakan pencegahan yang mungkin untuk melindungi diri Anda dan properti Anda dari panas tinggi
Cobalah metode ini pada permukaan yang kotor atau berpasir di luar ruangan dengan banyak ruang. Melakukan ini pada permukaan beton telanjang yang tidak tertutup pasir atau kotoran dapat mengakibatkan beton terkelupas secara eksplosif jika kaca cair panas dijatuhkan ke atasnya. Jangan gunakan peralatan yang tidak tergantikan. Berdiri jelas panggangan saat Anda memanaskan gelas. Anda juga harus mengenakan pakaian pelindung sebanyak mungkin, termasuk:
- Sarung tangan atau sarung tangan oven tugas berat
- Masker tukang las
- Celemek tugas berat
- Pakaian tahan panas
Langkah 4. Dapatkan penyedot debu dengan sambungan selang panjang
Dengan menggunakan selotip atau cara lain, miringkan selangnya sehingga berhembus langsung ke ventilasi bawah tanpa menyentuh badan utama panggangan. Anda mungkin ingin mengencangkan selang ke salah satu kaki atau roda panggangan. Jauhkan unit vakum utama sejauh mungkin dari panggangan.
- Pastikan selang aman dan tidak akan bergerak - jika kendor saat Anda membuat gelas, Anda harus bukan mendekati panggangan jika sangat panas.
- Nyalakan penyedot debu untuk menguji posisi selang Anda. Selang yang akurat akan meniup langsung ke ventilasi.
Langkah 5. Lapisi bagian dalam panggangan Anda dengan arang
Gunakan lebih banyak arang daripada yang Anda gunakan untuk memanggang daging. Hasil yang sukses telah dicapai dengan mengisi panggangan hampir sampai penuh. Tempatkan panci besi atau wadah berisi pasir Anda di tengah panggangan, dikelilingi oleh arang.
Arang kayu keras (atau "gumpalan") terbakar lebih panas dan lebih cepat daripada arang briket, menjadikannya pilihan yang lebih baik jika tersedia
Langkah 6. Nyalakan arang
Konsultasikan kemasan arang untuk mengetahui apakah arang Anda dapat dinyalakan secara langsung atau membutuhkan cairan yang lebih ringan. Biarkan api menyebar merata.
Langkah 7. Tunggu arang menjadi panas
Saat arang berwarna keabu-abuan dan memancarkan cahaya oranye, arang sudah siap. Anda harus bisa merasakan panasnya hanya dengan berdiri di dekat panggangan.
Langkah 8. Nyalakan vakum toko untuk memasukkan udara ke arang
Arang yang diisi dengan udara dari bawah dapat membakar dengan sangat panas (hingga 2.000 derajat Fahrenheit.) Hati-hati - nyala api besar dapat terjadi.
Jika Anda masih tidak dapat mencapai suhu yang cukup tinggi, bereksperimenlah dengan mengganti tutupnya sambil memasukkan udara melalui ventilasi
Langkah 9. Saat gelas Anda meleleh, gunakan peralatan logam dengan sangat hati-hati untuk melepaskan dan membentuknya
Karena suhu rendah dari metode pemanggangan, kaca cair mungkin lebih kaku dan lebih sulit untuk dikerjakan daripada kaca dari tungku pembakaran. Bentuk dengan tabung, cetakan, atau alat lain seperti biasa.
Tips
- Beberapa pasir pantai dapat digunakan sebagai pengganti pasir silika murni, meskipun kaca yang dihasilkan mungkin buram, berubah warna, atau kualitasnya lebih rendah. Gunakan pasir yang paling putih, terbaik, dan paling seragam yang tersedia.
- Jika pasir atau aditif Anda berbutir kasar, haluskan dengan mortar dan alu atau penggiling mekanis. Partikel berbutir halus lebih cepat meleleh.
-
Potongan-potongan kaca tua yang digiling dapat ditambahkan ke pasir sebelum dilebur untuk mendaur ulangnya menjadi kaca baru. Gelas lama, atau "cullet", pertama-tama harus diperiksa apakah ada kotoran yang akan melemahkan kaca baru yang dibuat dengannya - carilah gelembung.
Saat menggiling kaca, kenakan masker wajah untuk mencegah terhirup secara tidak sengaja
- Gunakan obor suhu tinggi untuk menggabungkan atau memotong potongan-potongan kecil, batang, atau untaian..
Peringatan
- Selalu berhati-hatilah di sekitar sumber panas tinggi. Jangan pernah mencoba membuat kaca di sekitar anak-anak atau hewan peliharaan.
-
Memadamkan api yang sangat panas dengan air dapat memperburuknya. Misalnya, api yang membakar pada 2.000 derajat Celcius cukup panas untuk memecah air (H2O) menjadi komponen atom hidrogen dan oksigennya, melepaskan sejumlah besar energi panas. Untuk kebakaran yang sangat panas, sebaiknya siapkan ember besar berisi tanah atau pasir.
Alat pemadam api kelas D mengandung natrium klorida (garam meja) dan digunakan untuk memadamkan api logam
