ILMU BAHAN - JENIS-JENIS BAHAN TEKNIK DI ALAM

KATA PENGANTAR

        Puji Syukur kepada Tuhan yang Maha Esa, karena atas karunia yang berupa kesempatan, saya diberi kesempatan untuk menulis sebuah makalah yang berjudul

 “ Aplikasi Bahan-Bahan Alam Material Teknik”

        Makalah ini merupakan salah satu sumber pembelajaran bagi mahasiswa tentang bahan-bahan teknik, dan juga merupakan kumpulandari referensi yang penulis dapatkan dari berbagai sumber diantaranya, referensi dari internet, dan pencarian kepada naraumber-narasmber yang mendalami disiplin ilmu Teknologi Bahan denganbantuannya telah memberikan konstrbusi dalam proses penyelsaianmakalah ini.Banyak permasalahan dan hambatan yang penulis alami dalammenyelesaikan makalah ini, baik secara langsung maupun tidak langsung.Oleh karena itu, dengan rendah hati, penulis ingin menyampaikan ucapanterima kasih kepada semua pihak yang telah membantu baik materilmaupun non materiil sehingga penulisan karya tulis ini bisa terselesaikan,Penulis mengucapkan terima kasih yang tak terhingga pada semuapihak yang ikut berpartisipasi dalam penyelesaian karya tulis ini.

PENDAHULUAN

Latar Belakang

          Alam disekitar kita terdiri dari berbagai jenis bahan (material) danmerupakan sumber potensial yang dapat dimanfaatkan untukmemenuhi kebutuhan hidup manusia. Jauh sebelum revolusi industrimanusia telah merasakan manfaat material dan menyadari bahwapemanfaatan material mampu mengubah peradaban manusia, olehkarena itu material (bahan) menjadi sangat penting artinya dansenantiasa berkembang sesuai dengan perkembangan peradaban,Ilmu Pengetahuan serta Teknologi manusia itu sendiri. Untuk itulahmaka berbagai sumber daya alam dieksplorasi dan diolah secarabesar - besaran.

          Teknologi informasi berpengaruh besar terhadapPerkembangan Ilmu Pengetahuan dan Teknologi secara global danmenjadikan persaingan ekonomi yang sangat ketat, sementaraketersediaan sumber daya alam akan bahan (material) menjadisangat terbatas, tentu saja hal ini menuntut inovasi dan efisiensipemanfaatan bahan alam secara optimal.Bahan - bahan Teknik (Materrials for Engineering) dancara pemilihannya Yang dimaksud dengan bahan - bahan teknik ialahbahan (material) yang dapat digunakankan baik secara langsungmaupun melalui proses pengolahan dan berfungsi sebagai bahanbaku suatu produk yang bermanfaat. Keragaman kebutuhan manusiaakan suatu produk baik kualitas maupun kuantitasnya makadiperlukan pula keragaman dari bahan-bahan Teknik itu sendiri sebagai bahan bakunya, kendati semua material diperoleh dari alamnamun untuk mempermudah dalam pemilihannya maka bahan teknikini dikelompokkan berdasarkan pemakaiannya baik sebagai prduk jadimaupun sebagai bahan baku, dimana bahan-bahan digunakan secaralangsung dan dipilih sesuai dengan sifat dan karakteristik alami daribahan tersebut, bahan ini yang kita sebut sebagai bahan alam, namun ada juga bahan yang diolah terlebih dahulu agar memiliki sifat dan karakteristik secara spesifik atau menyerupai sifat dankarakteristik bahan-bahan  alam tertentu sehingga memenuhi syaratkebutuhan sifat dan karakterristik suatu produk yang diinginkan danbahan dari kelompok ini yang kita sebut sebagai bahan tiruan atausyntetic materials.

1.     Bahan Alam  Material Teknik Bukan Logam

      Bahan alam merupakan bahan baku prorduk yang diperoleh dan digunakan secara langsung dari bahan alam, oleh karena itu produk akhir yang menggunakan bahan baku ini akan memiliki sifat yang sama dengan bahan asalnya, yang termasuk dalam kelompok ini antara lain kayu, batu, karet, kulit, keramik, Celulosa dan lain-lain.

     Bahan Teknik adalah semua unsur atau zat yang berbentuk padat,cair, atau gas yang banyak di gunakan untuk kebutuhan keperluan duniateknik atau industri.Contoh bahan teknik berdasarkan wujudnya:

Padat : Logam, keramik, plastik, kaca, karet,kayu

Cair : Pelumas, air, bensin, solar, bahan kimia lain

Gas : Oksigen, Asiteln, hidrogen, CO2 dan lainny.

Berikut jenis-jenis bahan alam bukan logam:

A.    Karet sintetis (Synthetic-rubbers)

Karet alam diproduksi dari cairan latex atau getah pohon karet polymer yang panjang dengan rantai molekul yang berserakan, Karet alam memiliki kedua sifat yakni elastic dan thermoplastic, deformasi permanent dapat terjadi apabila diregang secara perlahan dengan peningkatan temperature. Charles Goodyer (1839) mengolahnya dengan mencampurkan latek dengan sulphur dan menghasilkan karet dengan sifat yang lebih kenyal dan elastic lembut serta tahan terhadap temperature tinggi dan dikembangkan menjadi faberik Vulcanizing sebagai mana yang kita kenal saat ini sebagai faberik ban (manufacture of tyre). The American-developed syntetic rubber, GR-S, yang merupakan polymer hasil pencampuran antara Butadiene dengan styrene, bahan ini memiliki sifat dan karakteristik yang sama dengan karet alam dengan harga yang lebih murah juga digunakan di paberik ban (manufacture of tyre), alas kaki (foot wear),pipa karet (hosepipe) sabuk konveyer serta isolasi kabel. Neoprene ialah jenis lain dari karet syntetis yang memiliki sifat sama dengan karet alam dengan sifatnya yang sangat tahan terhadap minyak nabati dan oli mineral serta tahan terhadap temperature tinggi. Neoprene merupakan bahan yang relative mahal, pemakaiannya adalah sebagai bahan pipa, sabuk konveyer serta lapisan kabel. Butyl-rubber merupakan co-polymer dari isobutylene dan isoprene, bahan ini sangat stabil terhadap bahan kimia dan temperratur tinggi, harganya sedikit lebih murah dari karet alam namun kurang tahan, kendati demikian karret ini tidak tembus udara dan gas dan digunakan sebagai bahan innertube, tubeless tyre, air bag peralatan olah raga, cetakan diapragma juga digunakan sebagai bahan hose, lapisan tangki serta sabuk konveyor (Conveyor belts)

       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.

        B. 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)Keramiktradisional
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)Keramikhalus
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

   

    

      C.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.   

        Kaca terdiri dari berbagai jenis, antara lain:

 a.Kaca natron (kaca jendela biasa) dipergunakan sebagai bahan pembuat botol

 b.Kaca kali/kaca bohemia dipergunakan sebagai ala‐alat laboratorium

c.Kaca kristal dipergunakan sebagai alat optik

d.Kaca corona dipergunakan sebagai alat optik

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)

           D.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.