Dewasa ini penggunaan kaca dan porselin semakin meningkat, ini dapat dibuktikan dengan banyaknya produk-produk industri baik dalam maupun dalam negeri, baik itu industri besar maupun industri kecil (home industri) yang memproduksi barang-barang yang terbuat dari bahan kaca dan porselin, termasuk industri-industri kelistrikan atau keteknikan membuat peralatan listrik dari bahan kaca dan porselin. Berdasarkan hal tersebut diatas, maka penulis mencoba untuk membahas tentang bahan listrik dari bahan kaca, sitol, porselin dan polimer.
Muhaimin (1993;37) menyatakan bahwa kaca dan porselin adalah tergolong bahan mineral, tetapi penggunaannya tidak pada bentuk atau keadaan alaminya melainkan harus diproses terlebih dahulu dengan pemanasan (pembakaran), pengerasan dan pelumeran.
Bahan Kaca
Muhaimin (1993;37) menyatakan bahwa kaca adalah substansi yang dibuat dengan pendinginan bahan-bahan yang dilelehkan, tidak berbentuk kristal tetapi tetap pada kondisi berongga. Pada umumnya kaca terdiri dari campuran Silikat dan beberapa senyawa seperti Borat dan Pospat. Kaca dibuat dengan cara melelehkan beberapa senyawa seperti Silikat (pasir), Alkali (Na dan K) dengan bahan lain seperti kapur, oksida timah hitam. Karena itu sifat dari kaca tergantung dari komposisi bahan-bahan pembentuknya. Massa jenis kaca berkisar antara 2 – 8.1 g/cm3, kekuatan tekanannya 6.000 – 21.000 Kg/cm2, dan kekuatan tariknya 100 – 300 Kg/cm2. Karena kekuatan tariknya kecil maka kaca adalah bahan yang regas. Walaupun kaca merupakan substansi berongga, tetapi tidak mempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehannya adalah perlahan-lahan ketika suhu dinaikkan. Titik pelembekan kaca berkisar antara 500 – 1.700˚C. Makin sedikit kandungan SiO2 nya makin rendah titik pelembekan kaca tersebut. Demikian pula dengan muai panjang (α) nya, makin banyak kadar SiO2 yang dikandungnya akan makin kecil α nya. Muai panjang untuk panjang berkisar antara 5.5 . 10-7 – 150 . 10-7 per derajat Celcius. Nilai dari angka muai panjang adalah sangat penting bagi suatu kaca dalam hubungannya dengan kemampuan kaca menahan perubahan suhu. Kaca silika mempunyai sifat kelistrikan yang paling baik. Pada suhu kamar besarnya resistivitas adalah 107Ω cm, εr 3,8 dan tan ð pada 1 MHz adalah 0,0003. Jika kaca silika ditambahkan natrium atau kalium, maka resistivitasnya akan turun, tan ð nya akan naik sedikit. Sering sekali oksida logam alkali ditambahkan pada pembuatan kaca dengan maksud agar sifat-sifatnya menjadi lebih baik.
Pabrikasi dan Peningkatan Kualitas
Muhaimin (1993;39) menyatakan bahwa kaca dibuat dengan cara mendinginkan secara cepat beberapa bahan yang dilelehkan atau kristalisasi. Proses tersebut dinamakan devritrikasi. Pendinginan yang cepat tersebut diikuti dengan naiknya kekentalan atau pembentukan keadaan kristal. Pabrikasi kaca diawali dengan pemotongan, pengalusan dan mencampur bahan-bahan mentah seperti : pasir silika (SiO2), soda (Na2CO3), Kalsium minium (Pb3O4), tanah kaolin dan feldspar. Semua bahan tersebut kemudian difusikan. Kaca dapat dilelehkan dalam suatu wadah yang kapasitasnya dapat mencapai 2 ton bahan mentah. Kaca yang masih dalam keadaan meleleh atau lunak disebut dengan metal. Metal ini selanjutnya dihaluskan kembali di dalam sebuah tangki khusus yang selanjutnya diambil untuk dibentuk. Karena kaca kental adalah kenyal, maka sangat mudah dibentuk yaitu dengan : peniupan (misalnya untuk bola lampu, piranti gelas reaksi), penarikan (misalnya : tatakan gelas, pipa dan tabung) atau dengan penekanan dan pencetakan. Kaca yang masih panas dapat disolder dengan baik satu sama lainnya seperti halnya logam. Pada umumnya kaca diproduksi dengan bentuk datar antara lain : kaca jendela dan bentuk kemasan antara lain botol dan bola lampu.
Kaca Sebagai Pengisolasi
Muhaimin (1993;39) menyatakan bahwa kaca silika mempunyai sifat isolasi yang tinggi, ketahanan panas yang tinggi dan kuat terhadap pengaruh hidrolitik. Pabrikasi piranti kaca silika menggunakan dapur tinggi khusus. Pada umumnya terdapat dua macam kaca silika, dintaranya : kaca silika bening dan kaca silika tidak bening tetapi tembus cahaya (translucent). Kaca silika bening mempunyai sifat yang lebih baik dari pada kaca silika yang tidak bening. Pada kaca silika yang tidak bening terdapat gelembung-gelembung udara didalamnya. Hal ini dapat dimaklumi, karena proses pembuatan kaca silika bening lebih sulit dari pada kaca silika tidak bening. Kebanyakan kaca silika yang digunakan di dalam keteknikan mempunyai berbagai substansi yang ditambahkan ke SiO2, sehingga membuatnya lebih mudah direkayasa, tetapi titik fusinya menjadi lebih rendah.
Muhaimin (1993;39) menyatakan bahwa kaca silika di dalam keteknikan diklasifikasikan mejadi tiga kelompok yaitu :
1. Kaca alkali tanpa oksida berat
Kaca ini mempunyai titik lebur yang agak rendah. Pemakaiannya antara lain untuk botol dan kaca jendela.
2. Kaca alkali yang mengandung oksida berat
Kaca ini mempunyai sifat kelistrikan yang tinggi dibandingkan dengan kaca alkali diatas. Kaca Flint ditambah dengan PbO atau kaca crown ditambah dengan BaO digunakan sebagai kaca optik. Kaca khusus untukbahan dielektrik kapasitor adalah kaca flint yang disebut Minos. Diantara kaca-kaca crown terdapat jenis yang disebut Pireks. Pireks mempunyai koefisien termal 33 . 10-7 per derajat C dan mampu menahan perbedaan suhu yang mendadak.
3. Kaca non alkali
Pengguna kaca ini adalah sebagai kaca optik dan bahan isolasi listrik. Beberapa kaca jenis ini mempunyai titik pelunakan yang sangat tinggi.
Adapun beberapa contoh pemakaian kaca dalam keteknikan, antara lain :
a. Pembuatan lampu, tabung elektronik, penyangga filamen
Titik pelunakan kaca ini tidak terlalu tinggi, muai panjangnya hendaknya dibuat mendekati muai panjang logam maupun paduannya yang disangga. Logam yang dimaksud adalah wolfram dan molidenum.
b. Untuk bahan dielektrik pada kapasitor
Minos adalah salah satu jenis kaca yang mempunyai permeabilitas relatif tinggi yaitu 7,5, sudut kerugian dielektrik (tan ð) kecil frekuensi 1 MHz, suhu 20˚ C, tan ð = 0,0009 pada frekuensi 1 MHz, suhu 200 ˚C, tan 0,0012. Kaca minos mempunyai α = 82 . 107 per derajat C, massa jenis 3,6 g/cm3.
c. Untuk membuat berbagai isolator
Misalnya : isolator penyangga, isolator antena, isolator len dan isolator bushing. Untuk penggunaan ini, selain sifat kelistrikan yang baik juga dituntut mempunyai kekuatan mekanis, tahan terhadap perubahan suhu yang mendadak, tahan terhadap pengaruh kimia. Jenis kaca yang digunakan untuk keperluan ini antara lain : kaca silika, pireks kalium – natrium.
d. Pelapisan logam
Salah satu jenis kaca adalah enamel. Dimana enamel ini dapat digunakan untuk pelapisan logam atau benda lain sejenisnya, misalnya : dudukan lampu, reflektor, barang-barang dekoratif, yang tujuannya adalah melindungi barang-barang tersebut dari korosi dan sekaligus untuk mendapatkan permukaan yang lebih bagus. Enamel juga dapat digunakan sebagai isolasi listrik yaitu untuk melapisi resistor tabung (kawat yang dililitkan pada tabung tersebut adalah resistor antara lain : nikrom dan konstantan). Dalam hal ini enamel dileburkan dan kemudian tabung keramik yang sudah dililiti kawat tersebut dicelupkan sehingga sela-sela antara lilitan tersisi enamel.:
Comments