Sifat Bahan dan Pemanfaatannya

A. Bahan Serat

Istilah serat sering dikaitkan dengan sayur-sayuran, buah-buahan, dan tekstil (bahan pembuat pakaian).

Secara kimiawi serat adalah suatu polimer.

Berdasarkan asal bahan penyusunnya serat dikelompokkan menjadi serat alami (polimer alami) dan serat sintetis (polimer sintetis).

1) Serat Alami

Bahan serat alami diperoleh dari tumbuhan, hewan, dan mineral.

• Serat tumbuhan diperoleh dari selulosa tumbuhan, misalnya dari kapas, kapuk, dan rami. Contoh tekstil dari selulosa adalah katun dan linen.
• Serat hewan berupa serat protein dapat diperoleh dari rambut domba, benang jala yang dihasilkan oleh laba laba, dan kepompong ulat sutera. Contoh tekstil dari serat protein yaitu wol dan sutera.
• Serat mineral, umumnya dibuat dari mineral asbetos.

2) Serat Sintetis

Serat sintetis merupakan serat yang dibuat oleh manusia, bahan dasarnya tidak tersedia secara langsung dari alam. Contoh kain yang terbuat dari serat sintetis adalah :

• Rayon
• Polyester
• Dakron 
• Nilon

3) Serat Campuran

Penggunaan bahan-bahan alami dan sintetis dapat dicampurkan untuk memperbaiki kualitas bahan. Contoh tekstil dari bahan serat campuran adalah :

• TC (Tetoron Cotton) campuran dari polyester dan katun.
• TR (Tetoron Rayon) campuran dari polyester dan rayon.

Pemanfaatan tekstil dari berbagai macam serat didasarkan pada ciri-ciri seratnya antara lain kehalusan, kekuatan, daya serap, dan kemuluran atau elastisitas. Salah satu cara untuk menentukan ciri dari bahan serat dapat dilakukan dengan analisis pembakaran.

Karakteristik bahan serat :

1. Serat kapas dari selulosa (kapas) memiliki karakteristik bahan terasa dingin dan sedikit kaku, mudah kusut, mudah menyerap keringat, rentan terhadap jamur dan mudah terbakar. Kalau terbakar nyalanya berjalan terus, berbau seperti kertas, dan meninggalkan abu berwarna kelabu.
2. Serat linen dibandingkan dengan katun mempunyai ciri lebih halus, lebih kuat, berkilau lembut, kurang elastis, mudah kusut, tidak tahan seterika panas. Serat linen mudah terbakar, bila terbakar nyalanya berjalan terus, berbau seperti kertas terbakar, dan meninggalkan abu berwarna kelabu.
3. Serat sutera mempunyai ciri-ciri berkilau, sangat bagus dan lembut, tidak mudah kusut, sangat halus, kekuatannya tinggi, dan kurang tahan terhadap sinar matahari. Mempunyai daya serap cukup tinggi, tidak mudah berjamur, sukar terbakar, cepat padam, berbau seperti rambut terbakar, bekas pembakaran berbentuk abu hitam, bulat, dan mudah dihancurkan.
4. Serat wool, mempunyai ciri agak kuat, tidak berkilau, keriting, kekenyalan tinggi, elastisitas tinggi, dan merupakan penahan panas yang baik, tahan terhadap jamur dan bakteri. Pada pembakaran terbentuk gumpalan hitam dan berbau rambut terbakar.
5. Serat asbes umumnya mempunyai kekuatan tarik yang tinggi, daya mulurnya sangat rendah, hanya sedikit menyerap air, sangat tahan panas dan api, dan tahan cuaca. Serat asbes merupakan penghantar listrik dan panas yang jelek, sehingga mineral asbes banyak dimanfaatkan untuk pelapis kabel listrik, sarung tangan, dan tirai.
6. Serat nilon mempunyai ciri sangat kuat, ringan dan berkilau, elastisitas sangat kuat, tidak mudah kusut, tahan terhadap serangan jamur dan bakteri. Nilon tidak tahan panas, mudah terbakar, meleleh bila dibakar, berbau khas, serta meninggalkan bentuk pinggiran keras yang berwarna cokelat.
7. Serat polyester mempunyai ciri elastisitasnya tinggi sehingga tidak mudah kusut, tahan terhadap sinar matahari, tahan suhu tinggi, daya serap air yang rendah, tahan terhadap jamur, bakteri, dan serangga. Apabila dibakar polyester mudah terbakar, tetapi apinya cepat padam, meninggalkan tepi yang keras dan berwarna cokelat muda.
8. TC (Tetoron Cotton) dan TR (Tetoron Rayon) mempunyai ciri kurang dapat menyerap keringat dan agak panas di badan, tidak susut dan mengembang, apabila dibakar akan menghasilkan abu dan arang.

B. Bahan Karet

Karet dihasilkan oleh pohon karet (Hevea brasiliensis) berupa getah seperti susu yang disebut lateks.

Lateks diperoleh dengan cara menyadap, yaitu dengan menyayat kulit pohon atau pada bagian kortek tumbuhan tersebut.

Secara kimiawi karet alam adalah senyawa hidrokarbon yang merupakan polimer alam hasil penggumpalan lateks alam dan merupakan makromolekul poliisoprena (C₅H₈)_n.

Karet sintetis terbuat dari bahan baku yang berasal dari minyak bumi, batu bara, minyak, gas alam, dan acetylene. Banyak dari karet sintetis adalah kopolimer, yaitu polimer yang terdiri dari lebih dari satu jenis monomer. Karet sintetis dapat diubah susunannya sehingga diperoleh sifat yang sesuai dengan kegunaannya.

Berikut beberapa jenis karet sintetis dengan sifat dan kegunaannya.

1. NBR (Nytrile Butadiene Rubber). NBR memiliki ketahanan yang tinggi terhadap minyak, digunakan dalam pembuatan pipa karet untuk bensin dan minyak, membran, seal, gaskot, serta peralatan lain yang banyak dipakai dalam kendaraan bermotor.
2. CR (Chloroprene Rubber), CR dengan ciri tahan terhadap nyala api, digunakan sebagai bahan pipa karet, pembungkus kabel, seal, gaskot, dan sabuk pengangkut.
3. IIR (Isobutene Isoprene Rubber), IRR mempunyai sifat kedap air, digunakan untuk bahan ban bermotor, pembalut kawat listrik, pelapis bagian dalam tangki, tempat penyimpan lemak dan minyak.

C. Bahan Tanah Liat dan Keramik

Tanah liat merupakan bahan dasar yang dipakai dalam pembuatan keramik.

Secara kimiawi tanah liat termasuk hidrosilikat alumina.

Sifat fisik tanah liat yaitu plastis bila keadaan basah, keras bila kering, dan bila dibakar menjadi padat dan kuat.

Secara umum barang-barang yang dibuat dari tanah liat dinamakan keramik.

Namun, saat ini tidak semua keramik berasal dari tanah liat.

Keramik dibedakan menjadi dua kelompok yaitu :

1) Keramik tradisional

Keramik tradisional bahan bakunya dari tanah liat.

Berdasarkan komposisi tanah liat dan suhu pembakarannya, keramik tradisional dibedakan menjadi tembikar (terakota), gerabah (earthenware), keramik batu (stoneware), dan porselen (porcelain).

• Terakota atau tembikar adalah produk yang bahan bakunya dari tanah liat dengan pembakaran sekitar 1000^oC.
• Gerabah adalah produk yang bahan bakunya dari tanah liat dengan pembakaran 1200^oC.
• Keramik batu adalah tanah liat dengan campuran bahan lain diantaranya kuarsa dan air, dibakar sampai suhu 1200^oC-2000^oC.
• Porselin dibuat dari bahan yang mirip dengan keramik tetapi baru mulai matang pada pembakaran 15000^oC.

2) Keramik halus

Keramik halus atau keramik teknik yang bahan bakunya dari oksida-oksida logam atau logam, seperti: oksida logam (Al₂O₃, ZrO₂, MgO, dan lainnya).

Keramik halus ini penggunaanya sebagai elemen pemanas, semikonduktor, komponen turbin, dan pada bidang medis.

Peralatan yang diperlukan untuk membuat keramik, antara lain :

• Mixer (untuk mengaduk bahan keramik)
• Glasir (berfungsi mengkilapkan)
• Cetakan gypsum
• Penggiling glasir
• Rak pengering
• Pencelup glasir
• Oven atau tungku pemanas

Teknik Pembuatan Keramik

Pembuatan keramik umumnya dilakukan dengan tiga teknik pembentukan keramik, yaitu:

• Pembentukan tangan langsung (hand building).
• Teknik putar (throwing), dan
• Teknik cetak (casting).

Langkah-langkah pembuatan keramik sebagai berikut :

Tahap pembentukan, yaitu tahap pengubahan tanah liat plastis menjadi benda-benda yang dikehendaki.

1. Pengeringan, bertujuan untuk menghilangkan air yang terikat pada badan keramik.
2. Pembakaran, yaitu proses mengubah bahan yang rapuh menjadi bahan yang padat, keras, dan kuat.
3. Glasir, untuk melapisi permukaan keramik melalui proses pengeringan. Glasir merupakan material yang terdiri atas beberapa bahan tanah atau batuan silikat yang akan membuat permukaan keramik seperti gelas yang mengkilap.
4. Tahap pelukisan untuk memberikan hiasan dengan motif-motif yang menarik.
5. Pembakaran kembali dalam oven dengan suhu lebih kurang 800o C.
6. Pengemasan sesuai permintaan.

D. Bahan Gelas

Bahan gelas dan kaca yang digunakan oleh masyarakat prasejarah berasal dari kaca alami yang disebut obsidian.

Obsidian adalah produk sampingan alami dari letusan gunung berapi berupa benda yang tajam, mengkilap dengan warna hitam, orange, abu-abu, atau hijau.

Menurut catatan sejarah, kaca sudah diproduksi sejak tahun 4 SM (Sebelum Masehi) yaitu dengan bahan pasir kuarsit yang dipanaskan sampai meleleh kemudian dibiarkan dingin, dan terbentuklah benda keras yang tembus pandang.

Bahan baku pembuatan kaca ada dua kelompok yaitu :

1. Bahan yang dibutuhkan dalam jumlah besar meliputi pasir silika, soda abu, batu kapur, feldspar dan pecahan gelas (cullet).
2. Bahan yang dibutuhkan dalam jumlah kecil meliputi natrium sulfat, natrium bikromat, selenium dan arang. Pasir silika, batu kapur dan feldspar sangat melimpah di Indonesia.

Gelas aman digunakan sebagai kemasan karena beberapa sifat unggul berikut :

• Kedap terhadap air, gas, bau-bauan dan mikroorganisme.
• Tidak dapat bereaksi dengan barang yang dikemas (bahan kimia).
• Dapat didaur ulang.
• Dapat ditutup kembali setelah dibuka.
• Tembus pandang sehingga isinya dapat dilihat.
• Memberikan nilai tambah bagi produk (nilai estetika).
• Kaku dan kuat sehingga dapat ditumpuk tanpa mengalami kerusakan.
• Gelas dapat disimpan dalam jangka waktu panjang tanpa mengalami kerusakan.

Jenis kaca berbeda memiliki karakteristik fisik yang berbeda. Salah satu sifat fisik kaca adalah densitas atau kepadatan. Kepadatan adalah massa persatuan volume.

Keterangan :

ρ   = Massa Jenis (kg/m³ atau g/cm³)

m  = Massa benda (kg atau gram)

v   = Volume benda (m³ atau cm³)

E. Bahan Kayu

Tumbuhan di sekitar kita terdiri atas kelompok tumbuhan batang basah yang disebut herbaceus dan tumbuhan batang berkayu yang disebut lignosus. Selanjutnya, kelompok tumbuhan batang berkayu dibedakan antara perdu dan pohon. Pada umumnya kayu yang digunakan sebagai bahan untuk berbagai keperluan diperoleh dari kelompok tumbuhan berkayu berupa pohon.

Kayu digunakan untuk berbagai keperluan, mulai dari peralatan masak seperti sendok kayu, perabot (meja, kursi), bahan bangunan (pintu, jendela, rangka atap), bahan kertas, alat transportasi (perahu), dan banyak lagi. Kayu juga dapat dimanfaatkan sebagai hiasan-hiasan rumah tangga, aksesoris, dan cindera mata.

Kayu dimanfaatkan untuk berbagai keperluan karena mengandung komponen penting yaitu selulosa, lignin, dan senyawa ekstraktif (senyawa tertentu yang dapat diambil dari kayu).

• Selulosa merupakan senyawa polimer turunan dari glukosa, dapat mencapai 70% dari berat kayu. Selulosa merupakan bahan utama pembuatan kertas dan tekstil.
• Lignin merupakan komponen pembentuk kayu, meliputi 18-28% berat kayu. Secara kimiawi, kayu keras dan kayu lunak dibedakan pada jumlah dan jenis lignin yang terkandung di dalamnya.
• Senyawa ekstraktif dapat berupa zat warna, getah, resin, lilin, dan lainnya, yang jumlah dan jenisnya tergantung spesies pohonnya. Senyawa ekstraktif ini memiliki manfaat seperti melindungi kayu dari hama. Senyawa ekstraktif merupakan salah satu dari hasil hutan nonkayu.

Pemanfaatan kayu disesuaikan dengan sifat-sifatnya. Kayu dari jenis pohon yang berbeda mempunyai sifat yang berbeda. Pengenalan atas sifat-sifat akan sangat membantu dalam menentukan jenis-jenis kayu untuk tujuan pengunaan tertentu.

Berikut beberapa sifat kayu :

1) Bobot dan Berat Jenis

Bobot suatu jenis kayu bergantung pada kandungan zat kayu, jumlah poripori, zat ekstraktif, dan kadar air. Bobot kayu ditunjukkan dengan berat jenis (BJ) kayu, dan dipakai sebagai patokan kualitas kayu. Berdasarkan berat jenisnya, kayu digolongkan menjadi empat, yaitu: sangat berat dengan BJ > 90; berat dengan BJ 0,75-0,90; sedang dengan BJ 0,60-0,75; dan ringan dengan BJ <60. Berat jenis berhubungan dengan kekuatan kayu. Pada umumnya makin tinggi BJ kayu, kayu tersebut semakin kuat pula.

2) Keawetan

Keawetan adalah daya tahan kayu terhadap serangan hama dan penyakit perusak kayu, misalnya serangga dan jamur. Keawetan kayu disebabkan kandungan senyawa ekstraktif di dalam kayu. Kayu jati memiliki senyawa ekstraktif tectoquinon, kayu ulin mengandung silika. Kedua jenis kayu tersebut memiliki tingkat keawetan yang tinggi.

3) Warna

Kayu yang beraneka warna macamnya disebabkan oleh zat pengisi warna dalam kayu yang berbeda-beda. Warna kayu juga dipengaruhi oleh posisinya dalam batang, umur pohon dan lingkungan. Kayu dari pohon yang tua warnanya lebih gelap dari kayu yang masih muda meskipun jenisnya sama. Kayu kering warnanya berbeda dengan kayu basah.

4) Tekstur

Tekstur adalah ukuran relatif serat kayu, yang teksturnya kasar, sedang, dan halus. Arah serat adalah alur-alur yang terdapat pada permukaan kayu terhadap sumbu batang. Arah serat dapat dibedakan menjadi serat lurus, serat berpadu, serat berombak, serta terpilin dan serat diagonal (serat miring). 

5) Kesan Raba

Kesan raba adalah kesan yang diperoleh pada saat meraba permukaan kayu (kasar, halus, licin, dingin, berminyak, dan lainnya). Kesan raba tiap jenis kayu berbeda-beda tergantung dari tekstur kayu, kadar air, dan kadar zat ekstraktif dalam kayu.

6) Bau dan Rasa

Bau dan rasa kayu mudah hilang bila kayu lama tersimpan di udara terbuka. Beberapa jenis kayu mempunyai bau yang merangsang. Untuk menyatakan bau kayu tersebut, sering digunakan bau sesuatu benda yang umum dikenal misalnya bau bawang (kayu kulim) dan bau zat penyamak (kayu jati).

7) Nilai Dekoratif

Nilai dekoratif berhubungan dengan keindahan. Nilai dekoratif kayu tergantung dari pola penyebaran warna, arah serat, tekstur, dan pemunculan pola-pola tertentu.

8) Kekerasan atau Densitas 

Kekerasan kayu berhubungan langsung dengan bobot kayu. Kayu-kayu yang keras juga termasuk kayu yang berat. Kayu-kayu yang ringan termasuk kayu yang lunak.

Berdasarkan kekerasannya kayu digolongkan menjadi dua, yaitu kayu lunak (soft wood) dan kayu keras (hard wood).

• Kayu lunak yaitu kayu yang yang berasal dari tumbuhan yang berdaun seperti jarum misalnya pinus. Ciri fisik kayu lunak memiliki lubang pori-pori besar.
• Kayu keras berasal dari tumbuhan yang daunnya lebar misalnya jati dan mahoni. Ciri fisik kayu keras adalah serat kayunya berbentuk bulat telur atau spiral, dan ikatan antarpori-porinya lebih kuat.

Densitas diukur dalam satuan kg/m³. 

Rata-rata densitas kayu yang ada adalah sekitar 320 - 720 kg/m³. 

Ada beberapa jenis kayu yang sangat lunak hingga 160 kg/m³ dan paling tinggi kekerasan kayu pada level 1.000 kg/m³.