Pernahkah kita melihat sebuah kaca terkena benturan, tetapi tidak langsung pecah? Atau mungkin kaca mobil maupun layar smartphone yang kita gunakan mampu bertahan lebih baik terhadap benturan atau ketika jatuh dibandingkan dengan kaca pada umumnya? Inilah bagian dari keajaiban salah satu material yang kerap digunakan di dunia industri, yakni tempered glass atau kaca tempered. Mari kita bahas bersama, kawan UNDIRA.

Pada dasarnya, kaca tempered berasal dari material yang serupa dengan kaca pada umumnya, yakni menggunakan silika atau silikon dioksida (SiO₂), yang dikombinasikan dengan oksida lain untuk menghasilkan komposisi dan sifat tertentu. Namun, kelebihan kaca tempered terletak pada unsur mekanika retak. Pada material yang rapuh seperti kaca konvensional, ketika menerima retakan, retakan tersebut akan berkembang secara cepat. Pada tempered glass, permukaannya justru telah berada dalam kondisi tegangan tekan yang membantu menghambat inisiasi dan perambatan retak. 

Pada proses manufaktur tempered glass yang meliputi proses pemotongan sesuai ukuran yang diinginkan, yang kemudian dilanjutkan pada tahapan tempering, di mana kaca akan dipanaskan hingga mencapai temperatur yang sesuai pada suhu sekitar 650–700 °C. Selanjutnya, kaca mengalami proses pendinginan cepat dan terkendali, umumnya menggunakan semburan udara. Pada tahap inilah karakteristik material mulai berubah.

Bagian permukaan kaca mengalami pendinginan lebih cepat dibandingkan dengan bagian dalamnya. Permukaan mulai mengeras terlebih dahulu, sementara bagian interior masih berada pada temperatur yang lebih tinggi. Ketika bagian interior kemudian mendingin dan mengalami kontraksi, terbentuk distribusi tegangan sisa di dalam kaca.

Pascaproduksi, tempered glass akan menghasilkan permukaan kaca yang berada dalam kondisi tegangan tekan (compressive stress), dan menghasilkan kondisi tegangan tarik (tensile stress) pada bagian interior. Dengan kata lain, tegangan tekan pada permukaan membantu menghambat inisiasi dan perambatan retak. Kedua daya berbeda inilah yang pada akhirnya menjadi rahasia utama di balik tempered glass berkualitas yang tahan terhadap benturan dan retakan. 

Diperlukan daya yang cukup kuat untuk memecahkan sebuah tempered glass, dan jikalau daya yang dihasilkan pun berhasil memecahkannya, proses pembuatan tempered glass sendiri beserta rekayasa material turut memastikan keamanan pengguna. Pada tempered glass, ketika retakan berhasil menembus dan mengganggu keseimbangan distribusi tegangan sisa, energi elastis yang tersimpan di dalam material dilepaskan. 

Akibatnya, retakan dapat merambat dengan cepat ke berbagai arah. Tempered glass kemudian mengalami fragmentasi menjadi banyak pecahan yang relatif kecil. Inilah salah satu alasan mengapa tempered glass digunakan pada berbagai aplikasi yang membutuhkan aspek keselamatan. Selain itu, proses tempering juga memungkinkan tempered glass untuk tetap tahan terhadap perubahan suhu yang cukup ekstrem (tentunya dengan batasan pemuaian tertentu).

Meski memiliki daya tahan yang tangguh, tempered glass juga punya sisi yang perlu diperhatikan oleh manufaktur. Proses tempering yang ketat membuatnya tidak bisa dilubangi, dibengkokkan, atau dipotong lagi setelah selesai diproses. Ini karena tindakan tersebut dapat merusak keseimbangan tegangan sisa di dalam kaca, menciptakan konsentrasi tegangan yang memicu retak, hingga membuat kaca pecah tiba-tiba dan berdampak pada peningkatan biaya produksi. 

Proses pendinginan yang tidak sesuai pada permukaan tempered glass juga dapat menimbulkan variasi tegangan internal yang tidak seragam. Hal ini akan menimbulkan fenomena di mana kaca tempered akan memiliki pola bercak di permukaannya, yang dikenal dengan istilah “quench marks”. 

Kisah tempered glass mengajarkan satu hal: sifat material tidak hanya ditentukan oleh bahan penyusun beserta unsur dasarnya, tetapi juga oleh caranya diproses. Lembaran cerita dari tempered glass memusatkan kita pada keunikan sentralisasi rekayasa material dan juga sederet seluk-beluknya yang menarik untuk dikaji lebih mendetail. 

Di balik kendaraan, mesin, pesawat, hingga alat kesehatan yang kita pakai sehari-hari, selalu ada ilmu dan rekayasa material yang bekerja diam-diam. Di Teknik Mesin UNDIRA, kamu akan mempelajari bagaimana logam dan material lain direkayasa sifatnya, dan rasa penasaran itu bisa jadi langkah pertama menuju dunia rekayasa. Yuk, gali rasa ingin tahunya bersama Program Studi Teknik Mesin Universitas Dian Nusantara (UNDIRA).

Sumber Referensi:

Callister, W. D., Jr., & Rethwisch, D. G. (2018).Materials Science and Engineering: An Introduction. 10th Edition. Wiley. Buku ini merupakan salah satu referensi dasar ilmu material yang membahas hubungan antara struktur, sifat, pemrosesan, dan kinerja material. Materials Science and Engineering: An Introduction, 10th Edition – Wiley

Varshneya, A. K., & Mauro, J. C. (2019).Fundamentals of Inorganic Glasses. 3rd Edition. Elsevier. Referensi komprehensif mengenai komposisi, struktur, sifat, kekuatan, ketangguhan, ekspansi termal, dan proses pembuatan kaca. Fundamentals of Inorganic Glasses – Elsevier

ASTM International. (2025).ASTM C1048-25: Standard Specification for Heat-Strengthened and Fully Tempered Flat Glass. ASTM International. Standar aktif yang mencakup heat-strengthened dan fully tempered flat glass, termasuk ketentuan pengerjaan sebelum tempering serta karakteristik pola tegangan. ASTM C1048-25 – Fully Tempered Flat Glass

International Organization for Standardization. (2017).ISO 12540:2017 – Glass in Building: Tempered Soda Lime Silicate Safety Glass. ISO. Standar ini mencakup karakteristik produk, sifat fisik dan mekanik, serta karakteristik pecah dan fragmentasi tempered soda-lime-silicate safety glass. ISO 12540:2017 – Tempered Soda Lime Silicate Safety Glass

Kelebihan Dan Kekurangan Kaca Tempered

Menyingkap Rahasia Kaca Tempered Dengan Teknologi Dibalik Kekuatan Ekstra