KEKUATAN BAHAN
1. Sifat Bahan dan Pemanfaatannya Dalam
Kehidupan Sehari-hari
Bahan serat terdiri atas serat alami dan serat
sintesis. Bahan serat alami diperoleh dari tumbuhan, hewan dan mineral. Serat
tumbuhan diperoleh dari selulosa tumbuhan, misalnya 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, kepompong ulat sutera. contoh tekstil dari serat protein yaitu wol
dan sutera. Serat mineral, umumnnya dibuat dari mineral asbestos.
2. Bahan Serat
Bahan serat terdiri atas serat alami dan serat
sintesis. Bahan serat alami diperoleh dari tumbuhan, hewan dan mineral. Serat
tumbuhan diperoleh dari selulosa tumbuhan, misalnya 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, kepompong ulat sutera.
contoh tekstil dari serat protein yaitu wol dan sutera. Serat mineral, umumnnya
dibuat dari mineral asbestos.
a. 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 labalaba, dan kepompong ulat sutera. Contoh tekstil dari serat
protein yaitu wol dan sutera. Serat mineral, umumnya dibuat dari mineral
asbetos.
b. 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 dan nilon.
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. Ciri-ciri dari bahan serat tersebut adalah sebagai berikut
:
1)
Bahan tekstil dari selulosa
(kapas) memiliki karakteristik bahan terasa dingin dan sedikit kaku, mudah
kusut, mudah menyerap keringat, rentan terhadap jamur. Serat kapas mudah
terbakar, kalau terbakar nyalanya berjalan terus, berbau seperti kertas, dan
meninggalkan abu berwarna kelabu. 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.
2)
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.
3)
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.
4)
Serat nilon mempunyai ciri sangat
kuat, ringan dan berkilau, elastisitas sangat kuat, tidak mudah kusut, tahan
terhadap serangan jamur dan bakteri. Nylon tidak tahan panas, mudah terbakar,
meleleh bila dibakar, berbau khas, serta meninggalkan bentuk pinggiran keras
yang berwarna cokelat.
5)
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.
Karet dihasilkan oleh pohon karet
berupa getah seperti susu yang disebut lateks. Lateks diperoleh dengan cara
menyadap, yaitu dengan menyayat kulit pohon atau pada bagian kortek tumbuhan.
Secara kimiawi karet alam adalah senyawa hidrokarbon yang merupakan polimer alam
hasil penggumpalan lateks alam dan merupakan makromolekul poliisoprena (C5H8)n.
Karet alam memiliki banyak sifat unggul antara lain sebagai berikut :
·
Karet alam memiliki daya elastis
atau daya lenting yang baik, plastisitas yang baik, mudah pengolahannya, tidak
mudah aus (tidak mudah habis karena gesekan), dan tidak mudah panas.
·
Sifat unggul lain dari karet
alami adalah memiliki daya tahan yang tinggi terhadap keretakan, tahan hentakan
yang berulang-ulang, serta daya lengket yang tinggi terhadap berbagai bahan.
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. Karet
sintetis dapat digunakan untuk berbagai keperluan, bahkan dapat menggantikan
fungsi karet alam.
Karet
sintetis mempunyai beberapa keunggulan dibanding karet alam yaitu :
·
Tahan terhadap suhu tinggi/panas, minyak, pengaruh
udara, dan kedap gas.
·
Karet sintetis memiliki banyak jenis.
a.
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.
b.
CR (Chloroprene Rubber), CR
dengan ciri tahan terhadap nyala api, digunakan sebagai bahan pipa karet,
pembungkus kabel, seal, gaskot, dan sabuk pengangkut.
c.
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.
4. Bahan Tanah Liat dan Keramik
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 keramik tradisional yang
bahan bakunya dari tanah liat dan 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.
Berdasarkan komposisi tanah liat
dan suhu pembakarannya, keramik tradisional dibedakan menjadi tembikar
(terakota), gerabah (earthenware), keramik batu (stoneware), dan porselen
(porcelain).
a.
Terakota atau tembikar adalah
produk yang bahan bakunya dari tanah liat dengan pembakaran sekitar 1000oC.
b. Gerabah
adalah produk yang bahanbakunya dari tanah liat dengan pembakaran 1200oC.
c.
Bahan baku keramik batu adalah
tanah liat dengan campuran bahan lain diantaranya kuarsa dan air, dibakar
sampai suhu 1200oC-2000oC.
d.
Porselin dibuat dari bahan yang
mirip dengan keramik tetapi baru mulai matang pada pembakaran 15000oC.
a.
Batu bata merah, genting, lubang
angin-angin hiasan genting, merupakan jenis produk terakota atau tembikar.
b.
Kendi, gentong, cobek, tutup
pengukus, pot bunga, dan celengan dari tanah liat merupakan jenis produk
gerabah.
c. Mangkuk
sayur, piring, cangkir, tatakan, dan teko merupakan produk jenis keramik.
d.
Tegel, perlengkapan saniter (bak
pencuci, bak mandi), dan isolator listrik merupakan produk jenis porselin.
5. Bahan Gelas
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.
Gelas merupakan benda padat, dan
strukturnya berbeda dengan keramik. Gelas merupakan senyawa kimia dengan
susunan yang kompleks, diperoleh dengan pembekuan lelehan melalui pendinginan.
Bahan baku pembuatan kaca ada dua kelompok yaitu :
·
Bahan yang dibutuhkan dalam
jumlah besar meliputi pasir silika, soda abu, batu kapur, feldspar dan pecahan
gelas (cullet)
·
Bahan yang dibutuhkan dalam
jumlah kecil meliputi natrium sulfat, natrium bikroma, selenium dan arang.
Pasir silika, batu kapur dan feldspar sangat melimpah di indonesia.
Gelas adalah produk yang bersifat bening, tembus
pandang secara optik, dengan kekerasan yang cukup. Gelas bersifat sangat rapuh,
mudah pecah menjadi pecahan yang tajam, mudah dimodifikasi bentuknya dengan
proses kimia atau pemanasan, sehingga memiliki sifat estetika atau keindahan
yang tinggi
Gelas aman
digunakan sebagai kemasan karena beberapa sifat unggul berikut.
a. Kedap
terhadap air, gas, bau-bauan dan mikroorganisme.
b. Tidak
dapat bereaksi dengan barang yang dikemas (bahan kimia).
c. Dapat
didaur ulang.
d. Dapat
ditutup kembali setelah dibuka.
e. Tembus
pandang sehingga isinya dapat dilihat.
f. Memberikan
nilai tambah bagi produk (nilai estetika).
g. Kaku dan
kuat sehingga dapat ditumpuk tanpa mengalami kerusakan.
h.
Gelas dapat disimpan dalam jangka
waktu panjang tanpa mengalami kerusakan. Keunggulan sifat-sifat gelas tersebut
memungkinkan produk-produk gelas digunakan untuk
menunjang kebutuhan sehari-hari meliputi barang
setengah jadi maupun produk gelas yang siap jadi. Contoh produk barang setengah
jadi adalah lempengan kaca, pipa kaca, benda kaca berongga untuk bahan membran
dan penyaring, dan benda kebutuhan rumah tangga.
Produk gelas yang siap pakai
meliputi perabotan rumah tangga (piring gelas, cangkir gelas, botol gelas, dan
lainnya), peralatan laboratorium (tabung reaksi, pipa kaca, beker gelas, kaca
pembesar, dan lainnya), bahan bangunan atau industri seperti kaca jendela, bola
lampu, lampu gantung, genting kaca, dan asesoris seperti manik-manik.
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 non
kayu.
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.
a. Bobot dan Berat Jenis
Bobot suatu jenis kayu bergantung pada kandungan
zat kayu, jumlah pori-pori, 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.
b. 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.
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.
d. 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).
e. 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.
f. 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).
g. Nilai Dekoratif
Nilai dekoratif berhubungan
dengan keindahan. Nilai dekoratif kayu tergantung dari pola penyebaran warna,
arah serat, tekstur, dan pemunculan pola-pola tertentu.
h. 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.
7. Sifat Mekanik Kayu
a. Kekakuan
Kekakuan kayu baik yang
dipergunakan sebagai blandar ataupun tiang ialah suatu ukuran kekuatan nya
untuk mampu menahan perubahan bentuk atau lengkungan. Kekakuan tersebut
dinyatakan dengan istilah modulus elastisitas yang berasal dari
pengujian-pengujian keteguhan lengkung statik.
b. Keuletan
Keuletan ialah suatu istilah yang biasa
dipergunakan bagi lebih dari satu sifat sifat kayu. Misalnya kayu yang sukar
dibelah, dikatakan ulet. Ada pula pengertian bahwa kayu yang ulet itu adalah
kayu yang tidak akan patah sebelum bentuknya berubah karena beban-beban yang
sama atau mendekati keteguhan maksimumnya, atau kayu yang telah patah dan
dilekuk bolak-balik tanpa kayu tersebut putus terlepas. Dalam uraian ini
keuletan kayu diartikan sebagai kemmpuan kayu untuk menyerap sejumlah tenaga
yang relative besar atau tahan terhadap kejutan-kejutan atau tegangan-tegangan
yang berulang-ulang yang melampaui batas proporsional serta mengakibatkan
perubahan bentuk yang permanen dan kerusakan sebagian. Keuletan kebalikan dari
kerapuhan kayu dalam arti bahwa kayu yang ulet akan patah secara
berangsur-angsur dan memberi suara peringatan tentang kerusakannya. Sifat
keuletan itu terutama merupakan faktor yang penting untuk menentukan kepastian
suatu jenis kayu tertentu untuk digunakan sebagai tangkai alat pemukul,
alat-alat olahraga dan lain penggunaan sebagai bagian alat untuk mengerjakan
sesuatu.
c. Kekerasan
Yang dimaksud dengan kekerasan
kayu ialah suatu ukuran kekuatan kayu menahan suatu gaya yang membuat takik
atau lekukan padanya. Juga dapat diartikan sebagai suatu kemampuan
kayu untuk menahan kikisan (abrasi). Dalam arti yang terakhir suatu
kekerasan kayu bersamaan keuletannya merupakan suatu ukuran tentang
ketahanannya terhadap pengausan kayu. Hal ini merupakan suatu pertimbangan
dalam menentukan suatu jenis kayu untuk dipergunakan sebagai lantai rumah,
balok pengerasan, pelincir sumbu,dan lain-lain. Kekerasan kayu dalam arah
sejajar serat pada umumnya melampaui kekerasan kayu dalam arah lain.
d. Keteguhan belah
Sifat ini digunakan untuk menyatakan kekuatan kayu
menahan gaya-gaya yang berusaha membelah kayu. Tegangan belah adalah suatu
tegangan yang terjadi karena adanya gaya yang berperan sebagai baji. Suatu
sifat keteguhan belah kayu yang rendah sangat baik dalam pembuatan sirap atau
atap rumah. Sebaliknya keteguhan belah yang tinggi sangat baik untuk pembuatan
jenis ukir-ukiran (patung). Contoh: kayu ulin baik untuk pembuatan sirap, kayu
sawo baik untuk pembuatan patung ataupun popor senjata dan lain sebagainya.
Perlu diketahui bahwa kebanyakan kayu lebih mudah terbelah sepanjang jari-jari
(arah radial) daripada dalam arah sejajar lingkaran tahun (tangensial).
Ukuran-ukuran yang dipakai untuk menjabarkan sifat-sifat kekuatan kayu atau
sifat-sifat mekaniknya dinyatakan dalam kg/cm2.
Berdasarkan kekuatannya, jenis-jenis kayu
digolongkan ke dalam 5 kelas kuat yaitu: kelas kuat I sampai dengan kelas kuat
V. kayu dari kelas kuat I memiliki kekuatan lebih dari kayu kelas II, dan
seterusnya. Untuk penggunaan konstruksi berat dianjurkan dipakai jenis-jenis
kayu dengan kelas kekuatan I. Untuk perumahan dapat dipakai jenis-jenis dari
kelas II. Kesimpulannya ialah bahwa tiap-tiap penggunaan harus disesuaikan
dengan kelas kekuatannya.
Sifat-sifat mekanik atau kekuatan kayu ialah
kemampuan kayu untuk menahan muatan dari luar. Yang dimaksud dengan muatan dari
luar ialah gaya-gaya di luar benda yang mempunyai kecenderungan untuk mengubah
bentuk dan besarnya benda. Kekuatan kayu memegang peranan penting dalam penggunaan
kayu untuk bangunan, perkakas dan lain penggunaan. Hakekatnya hampir pada semua
penggunaan kayu, dibutuhkan syarat kekuatan, beberapa kekuatan yaitu :
e. Keteguhan tarik
Kekuatan atau keteguhan tarik suatu jenis kayu
ialah kekuatan kayu untuk menahan gaya-gaya yang berusaha menarik kayu itu.
Kekuatan tarik terbesar pada kayu ialah sejajar arah serat. Kekuatan tarik
tegak lurus arah serat lebih kecil daripada kekuatan tarik sejajar arah serat
dan keteguhan tarik ini mempunyai hubungan dengan ketahanan kayu terhadap
pembelahan.
f. Keteguhan tekan/kompresi
Keteguhan tekan suatu jenis kayu ialah kekuatan
kayu untuk menahan muatan jika kayu itu dipergunakan untuk penggunaan tertentu.
Dalam hal ini dibedakan 2 macam kompresi yaitu kompresi tegak lurus arah serat
dan kompresi sejajar arah serat. Keteguhan kompresi tegaklurus serat menentukan
ketahanan kayu terhadap beban. Seperti halnya berat rel kereta api oleh
bantalan di bawahnya. Keteguhan ini mempunyai hubungan juga dengan kekerasan
kayu dan keteguhan geser. Keteguhan kompresi tegaklurus arah serat pada semua
kayu lebih kecil daripada keteguhan kompresi sejajar arah serat.
g. Keteguhan geser
Yang dimaksud dengan keteguhan
geser ialah suatu ukuran kekuatan kayu dalam hal kemampuanya menahan gaya-gaya,
yang membuat suatu bagian kayu tersebut bergeser atau bergelingsir dari bagian
lain di dekatnya. Dalam hubungan ini dibedakan 3 macam keteguhan geser sejajar
arah serat, keteguhan geser tegaklurus arah serat dan keteguhan geser miring.
Pada keteguhan geser tegaklurus arah serat jauh lebih besar daripada keteguhan
geser sejajar arah serat.
h. Keteguhan lengkung (lentur)
Ialah kekuatan untuk menahan
gaya-gaya yang berusaha melengkungkan kayu atau untuk menahan beban-beban mati
maupun hidup selain beban pukulan yang harus dipikul oleh kayu tersebut,
misalnya blandar. Dalam hal ini dibedakan keteguhan lengkung static dan
keteguhan lengkung pukul. Yang pertama enunjukkan kekuatan kayu menahan gaya
yang mengenainya secara perlahan-lahan, sedangkan keteguhan pukul adalah
kekuatan kayu yang menahan gaya yang mengenainya secara mendadak seperti
pukulan.
Komentar
Posting Komentar