(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

TOPIK 1 BAHAN SEMULA JADI DAN BAHAN BUATAN

SINOPSIS

Sesetengah bahan terjadi secara semula jadi, contohnya kayu, getah, batu,

kapas, sutera dan benang manakala yang lain dihasilkan oleh manusia dari

bahan semula jadi contohnya kaca, plastik dan seramik. Bahan-bahan ini

mempunyai sifat-sifat yang berbeza dan sifatnya akan menentukan

penggunaannya. Dalam topik ini, anda akan diperkenalkan kepada bahan

semula jadi dan bahan buatan serta kegunaannya. Anda juga akan

membandingkan sifat-sifatnya dan mengaitkan penggunaannya dalam

kehidupan seharian.

HASIL PEMBELAJARAN

1. Mengenal pasti bahan semula jadi dan bahan buatan

2. Menyatakan sifat-sifat bahan semula jadi 3. Menyatakan sifat-sifat bahan buatan 4. Membanding dan membezakan sifat-sifat bahan semula jadi dan

bahan buatan 5. Menjelaskan kegunaan bahan semula jadi dan bahan buatan 6. Menghubungkaitkan kegunaan bahan dengan sifatnya dalam kehidupan seharian

1

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

KERANGKA TAJUK-TAJUK

Rajah 1.1 Kerangka Tajuk-Tajuk

ISI KANDUNGAN 1.1 Bahan Semula jadi

Bahan semula jadi adalah bahan yang dihasilkan secara proses semula

jadi. Sumber-sumber utama bagi bahan semula jadi adalah tumbuhan, haiwan

atau tanah. Mineral dan logam yang dapat diekstrak juga dianggap sebagai

bahan semula jadi.

Sebahagian daripada sifat-sifat bahan semula jadi adalah seperti berikut:

• berharga

• tulen dan semula jadi

• mudah diurai dan degradasikan

• berasal daripada tumbuh-tumbuhan, haiwan atau tanah

2

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Rajah 1.2 Bahan Semula jadi(Sumber: http://images.google.com)

Beberapa contoh bahan semula jadi:

• Tanah

• Getah

• Petroleum (Bahan Api)

• Bahan-bahan bukan organik (batu)

• Rencam (tanah liat, porselin)

• Kayu (rotan, buluh, kulit kayu)

• Logam (tembaga, gangsa, besi, emas, perak)

• Gentian Semula jadi (benang bulu, sutera, kapas, flaks, hem, jut, kapok)

Terdapat banyak kegunaan bahan-bahan semula jadi. Bahan semula jadi

dipilih untuk membuat objek tertentu kerana sifat-sifatnya. Kayu, contohnya

digunakan untuk membuat perabot dan bingkai pintu. Ia digunakan untuk

membuat perabot disebabkan kekerasan, keanjalan dan keliatan.

Kesederhanaan sifat-sifat kayu membolehkan ia dipotong dengan alat keluli

seperti gergaji, pahat dan ketam kayu. Apabila paku atau skru digunakan ke

atas kayu, cengkaman adalah kuat dan kayu biasanya tidak pecah. Oleh

kerana kayu adalah pengalir haba yang sangat lemah, maka ia dapat

membantu untuk memelihara tenaga apabila digunakan dalam bingkai pintu dan

tingkap. Logam pula digunakan untuk membuat struktur dalam bangunan.

Logam merupakan bahan-bahan yang berkilat, keras dan kuat. Petroleum boleh

digunakan dalam pembuatan detergen dan plastik. Gentian semula jadi seperti

3

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

kapas, sutera dan benang bulu digunakan secara meluas untuk membuat

pakaian kerana ia kuat, tahan lasak dan mempunyai tekstur yang licin dan

lembut.

Akses Internet (1 jam)

Akses internet untuk mengumpul maklumat mengenai kegunaan bahan-

bahan semulajadi yang lain. Hubungkaitkan kegunaannya dengan sifat-

sifatnya dan bincangkan mengapa bahan-bahan tersebut digunakan untuk

membuat objek.

1.2 Bahan buatan

Bahan buatan adalah bahan yang dibuat melalui proses-proses kimia di

mana bahan-bahan mentah berubah menjadi pelbagai jenis bahan. Adalah

perlu untuk membezakan dengan hati-hati antara bahan dengan bahan

sesuatu objek itu diperbuat. Sebagai contoh: batu adalah bahan semula jadi,

oleh itu batu kerikil di pantai adalah objek semula jadi kerana ia tidak

dibentuk oleh aktiviti manusia. Blok bangunan yang dibuat daripada potongan

batu dan bumbung bangunan adalah objek buatan walaupun kedua-duanya

diperbuat daripada bahan-bahan semula jadi.

Bahan-bahan buatan termasuk aloi, plastik, bahan komposit, bahan

kimia industri, sabun dan detergen.

4

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Rajah 1.3 Bahan Buatan(Sumber: http://google.images.com)

Sifat-sifat bahan buatan adalah seperti berikut:

• Tahan Lasak

• Ringan

• Kukuh

• Reka bentuk untuk fleksibiliti

• Tidak mengurai dan didegradasikan dengan mudah

• Ia biasanya dibuat daripada beberapa bahan semula jadi

• Boleh diwujudkan oleh proses fizikal dan kimia

Apabila kita membuat sesuatu objek, kita perlu memilih bahan-bahan

yang mempunyai ciri-ciri yang sesuai.  Rajah 1.4 menunjukkan perbandingan

bahan-bahan buatan berdasarkan kepada ciri-cirinya.

Bahan Buatan

ContohKomposisi

Ciri-ciri

5

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

bahan semula jadi

Aloi

Pewter / Cenderahati

97% timah dan 3% antimoni

Tidak mengakis, berkilat, menarik

Besi keluli tahan karat

74% besi, 18% kromium, 8% nickel

Tidak karat, keras, kuat

Plastik

getah stirena butadiena

stirena butadiena

Boleh dibentuk di bawah haba dan tekanan yang kuat dan ringan

nilon diamina, asid dikarboksilik pekat

Murah, kuat dan sangat tahan lasak

Bahankomposit

botol yang di perbuat daripada kapur

pasir(silikon dioksida)

Mudah dibuat acuan dan dibentuk, telus, takat lebur yang rendah

seramik tanah liat (aluminium oksida, silikon dioksida, pasir, felspar)

penebat elektrik dan haba yang baik, lengai kepada bahan kimia, keras dan kukuh tetapi rapuh

Bahan kimia perindustrian

Ammonia gas nitrogen dan hidrogen

tanpa warna, pedas(pungent) sangat larut dalam air, tidak terbakar dalam udara

Asid Sulfurik Sulfur, oksigen, air

asid pekat, tidak meruap, menghakis

Sabun dan detergen

Sabun lemak haiwan dan minyak sayuran

agen pembersihan dalam air lembut

Detergen petroleum agen pembersihan dalam air lembut dan keras

Rajah 1.4 Kegunaan bahan-bahan buatan dan sifat-sifatnya

Berfikir (2 jam)

6

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Berdasarkan apa yang anda telah pelajari, bina pengurusan grafik untuk membanding bezakan antara sifat-sifat bahan semula jadi dan bahan buatan.

Perbincangan (2 jam)

Perhatikan gambar-gambar di bawah dengan teliti dan nyatakan bahan-

bahan semula jadi dan bahan-bahan buatan yang diperlukan untuk

membuatnya. Cadangkan bahan-bahan lain yang mungkin boleh digunakan

dan nyatakan sama ada item-item tersebut adalah bahan-bahan semula

jadi atau bahan buatan

Rujukan

http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_material (Bahan-bahan semula jadi)

http:// www.creamicindustry.com / CDA / Artikel

7

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

(Kegunaan seramik)

www.schoolsliason.org.uk/woodgate/materials/materials0.1.htm(Bahan-bahan semula jadi dan bahan buatan)

www.find-health-articles.com/msh-manufactured-materials(Bahan-bahan buatan)

TOPIK 13 BAHAN-BAHAN ASLI - GETAH

SINOPSIS

8

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Terdapat banyak benda di sekeliling anda yang dibuat daripada getah. Dalam

topik ini, anda akan belajar tentang komposisi getah, bagaimana ia diproses,

sifat-sifat getah dan kegunaannya dalam kehidupan seharian kita.

HASIL PEMBELAJARAN

1. Menyatakan komposisi getah

2. Menerangkan pemprosesan getah

3. Menyatakan sifat-sifat getah

4. Menyatakan kegunaan getah dalam kehidupan harian kita

KERANGKA TAJUK-TAJUK

Rajah 13.1 Kerangka Tajuk-tajuk

ISI KANDUNGAN

Ambil satu gelang getah dan tarik. Apakah yang anda perhatikan? Lepaskan

gelang getah yang ditarik itu. Apakah yang anda perhatikan? Gelang getah

meregang apabila ditarik dan apabila dilepaskan gelang getah kembali kepada

panjang atau bentuk asalnya. Gelang getah dibuat dari getah, yang merupakan

sejenis polimer yang dipanggil elastomer. Sebagai elastomer, gelang getah

berbeza daripada bahan-bahan pepejal yang lain kerana ia boleh diregangkan

9

Komposisi Getah Pemprosesan Getah Sifat-sifat Getah Kegunaan Getah

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

lebih daripada empat kali ganda panjang asalnya dan apabila dilepaskan dengan

mudah ia akan kembali ke panjang asal. Sifat ini dikenali sebagai kekenyalan.

Komposisi Getah

Getah Asli ialah polimer tambahan isoprena, C5H8. Nama IUPAC bagi isoprena

ialah 2-metilbut-1,3-diena. Sebagai contoh, getah asli adalah sangat kenyal dan

dibuat dariapda monomer isoprena.

Dalam getah asli, sambungan rantaian adalah pada sebelah yang sama ikatan

dubel. Bentuk ini dinamakan poli-cis-proprena dengan berat molekul 100,000

hingga 1,000,000. Oleh kerana wujudnya ikatan dubel pada karbon–karbon,

putaran tidak mudah berlaku dan orientasi kumpulan-kumpulan pada karbon

adalah tegar. Ini memudahkan produk getah dioksidakan oleh udara, haba dan

pergerakan mekanikal seperti melentur. Getah teroksida mudah retak dan

mudah terkupas.

Poli-isoprena juga boleh dibuatkan secara sintetik, menghasilkan getah asli

sintetik. Getah asli sintetik dihasilkan melalui pempolimeran 2-klorobuta-1,3-

diena.

n CH2=CH-C=CH2 ~(CH2-CH=C-CH2) ~ Cl Cl

2-klorobuta-1,3-diena neoprena

10

Poli-cis-isoprena (getah)

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Produk dinamakan sebagai neoprene. Neoprena adalah kurang aktif terhadap

bahan kimia dan digunakan untuk membuat hos petrol dan bekas untuk bahan-

bahan kimia korosif. Satu lagi getah sintetik ialah getah stirena-butadiena (SBR),

kopolimer antara feniletena (30%) dan 1,3-butadiena (70%).

CH2=CH-CH=CH2 + CH2=CH CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH

1,3-butadiena feniletena Getah stirena-butadiena

13.1 Pemprosesan Getah

Getah ialah polimer semula jadi yang terbentuk daripada cecair resin atau susu

getah yang diperolehi daripada kulit pokok Hevea brasiliensis.  Lateks atau getah

asli diperolehi daripada sap pokok getah liar. Kulit kayu pokok itu ditoreh, iaitu

memotong belahan bentuk V kecil ke dalam kulit, supaya susu getah yang putih

dan melekit dikenali sebagai susu getah, menitis keluar dan terkumpul dalam

cawan yang diikat pada batang pokok. Rajah 13.2 menunjukkan menoreh pokok

getah.

Pokok Getah Lateks atau susu getah Pisau untuk menoreh dikutip pada pokok yang ditoreh

Rajah 13.2 Menoreh pokok getah (Source: http://images.google.com)

Lateks terdiri daripada 35% zarah getah dan 65% air. Setiap zarah getah

mengandungi molekul getah yang disalut oleh lapisan membran protein yang

bercas negatif. Kadang-kadang beberapa titik larutan ammonia ditambah ke

11

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

dalam cawan, atau tangki pengangkutan, untuk mengelakkan pra-pembekuan

lateks sebelum sampai di kilang. Ia juga boleh dibiarkan dalam cawan supaya

membeku secara semula jadi (tindakan bakteria yang menghasilkan asid) di

dalam cawan dan akan dikutip semasa penorehan seterusnya. Walau

bagaimanapun ini akan menghasilkan produk getah yang lebih rendah grednya.

Biasanya, lateks yang dikumpul kemudiannya dibawa ke pusat pengumpulan

dan dituangkan ke dalam tangki besar. Lateks ini kemudian ditapis untuk

membuang kotoran dan kemudian disalurkan kepada mesin pengempar untuk

membuang air. Getah pukal diperolehi apabila asid metanoik atau etanoik

ditambah kepada susu getah menyebabkan pembekuan molekul getah

berlaku. Ion hidrogen yang bercas positif dari asid akan meneutralkan cas negatif

molekul getah.

Susu getah beku kemudiannya digulung menjadi kepingan dengan

menggunakan penggelek. Kepingan getah dipotong kepada saiz yang sesuai

dan dihantar ke kilang getah untuk pemprosesan. Kepingan getah dibasuh

dengan mesin yang menggunakan sabun dan air untuk menghilangkan kotoran

luaran. Kemudian, ia digantung pada batang buluh untuk pengeringan selama

kira-kira 3-5 hari bergantung kepada ketebalan kepingan getah. Selepas itu, ia

dikeringkan di rumah asap, dikekalkan pada suhu 700C, dengan menggunakan

kayu daripada pokok-pokok getah yang lebih tua atau hampas

kelapa. Proses ini dipanggil menyalai.

Selepas diasapkan, kepingan getah menjadi lebih telus dan kekotoran lebih

mudah dilihat dan dikeluarkan. Kepingan getah yang diasap ini dipanggil “Ribbed

Rubber Sheet” atau RRS. Kepingan getah digredkan sebagai RRS1, RRS2,

RRS3, RRS4 dan RRS5 bergantung kepada warna, ketulenan dan kekenyalan.

Kepingan getah kering kemudiannya ditekan ke dalam kiub dengan

menggunakan penekan hidraulik untuk membentuk getah pukal. Getah pukal

12

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

digunakan untuk membuat tayar selepas pemvulkanan. Kepingan getah yang

diproses kemudian dijual kepada kilang-kilang untuk membuat pelbagai bahan.

Hari ini, Asia merupakan pengeluar utama getah asli. Ketiga-tiga negara

pengeluar terbesar (Indonesia, Malaysia dan Thailand) mengeluarkan sebanyak

72% daripada jumlah pengeluaran getah asli dunia.

13.3 Perangkaian Silang dalam Getah Asli

Getah asli mentah adalah termoplastik, menjadi lembut dan melekit pada hari-

hari yang panas dan keras apabila ia disejukkan kepada suhu yang lebih

rendah. Oleh sebab itu penggunaannya adalah terhad. Ia boleh dibuat lebih

keras dengan memperkenalkan ikatan kimia antara rantaian polimer. Ikatan

kimia yang dibentuk antara rantaian dipanggil perangkaian silang. Rajah 13,3

menunjukkan perangkaian silang di antara rangkaian polimer. Semakin banyak

perangkaian silang, semakin keras bahan tersebut.

Rajah 13.3 Perangkaian Silang dalam polimer

13.4 Pemvulkanan Getah Asli

13

Polimer 1

Polimer 2

Polimer 3

Polimer 4

Tiada rangkai silang

ada rangkai silang

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Pemvulkanan getah asli merupakan satu proses perangkaian silang yang ditemui

oleh Charles Goodyear pada tahun 1839. Goodyear secara tidak sengaja

mendapati bahawa menambah sulfur kepada getah asli diikuti dengan

pemanasan campuran menjadikan getah lebih kuat dan lebih tahan terhadap

pengoksidaan atau tindak balas yang lain. Dalam getah tervulkan, atom-atom

sulfur membentuk rangkaian silang antara rantai-rantai panjang molekul getah

asli. Pemvulkanan getah asli memerlukan dua atom sulfur bagi dua unit isoprena

seperti ditunjuk dalam Rajah 13.4.

Rajah 13.4 Perangkaiaan silang dalam getah asli

Apabila diregangkan, rantai getah tervulkan tidak boleh mengelangsor di

antara satu sama lain dan terpaksa balik semula kepada bentuk asalnya oleh

rantai silang atom sulfur. Akibatnya getah tervulkan menjadi lebih keras, lebih

kenyal dan kurang melekit apabila panas.

13.5 Sifat-sifat Getah Asli

14

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Getah mempunyai sifat-sifat fizikal dan kimia yang unik. Antara sifat-sifat

getah asli ialah:

mudah terbakar

kenyal dan boleh diregang

reaktif kepada agen kimia seperti minyak, gris dan petrol

fleksibel kerana ia adalah satu termoplastik yang lembut dan

mengeras bila berlaku pemanasan, boleh cair dan terbentuk semula

untuk diguna pakai semula.

tidak telap air. Ini menjadikannya suatu penghalang yang sangat baik

terhadap patogen seperti virus HIV yang menyebabkan AIDS.

Peka kepada penipisan ozon disebabkan oleh kehadiran ikatan

berganda dalam setiap unit berulang.

Berfikir (1 jam)

Bolehkah anda menyatakan beberapa sifat-sifat getah sintetik? Gunakan pengurusan grafik untuk membandingkan dan membezakan sifat-sifat getah sintetik, getah asli dan getah tervulkan.

13.6 Penggunaan Getah

Penggunaan getah termasuk getah asli, getah sintetik dan getah tervulkan

adalah berbeza-beza. Getah asli yang digunakan untuk membuat objek adalah

seperti berikut:

• pemadam

• hos air

• gelang getah

• tumit kasut

15

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

• sarong tangan, pembedahan dan perubatan

• kondom

• assesori enjin untuk mengurangkan getaran dan hentakan

Getah tervulkan digunakan untuk membuat objek seperti:

alas kereta

tayar kenderaan

hos radiator

pengelap cermin kereta

penyumbat dan pengalas pengantungan (Seals and suspension

mountings)

Getah sintetik seperti neoprene digunakan untuk membuat objek seperti:

gaskets

tali pinggang kereta

tali pengangkut

paip atau hos fleksibel untuk industri petrol

bahan-bahan penebat untuk sambungan elektrik di tempat yang ada

bahan kimia

 

Rajah 13.5 Penggunaan Getah (Source: http://images.google.com)

16

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Mengumpul Maklumat ( 2 jam )

Adakah anda tahu bahawa pada tahun 1950-an, Malaysia telah

menghasilkan hampir 40% daripada getah asli dunia. Ia dikatakan

bahawa getah membina Malaysia (Source: undur Merdeka 50,

akhbar Ahd, Isnin 13 Ogos 2007, muka surat 12). Mengumpul

maklumat mengenai pembangunan industri getah di Malaysia.

Rujukan

Brown, T.L.; Lemay,H.E.; Bursten, B.E. (2000) Chemistry-The Central Science. Eighth Edition, New Jersey:Prentice Hall.

McMurry,J.; Fay,R.C. (2001) Chemistry. Third Edition, New Jersey: Prentice Hall.

http://en.wikipedia.org/wiki/Rubber (rubber industry)

http://www.irrdb.com/IRRDB/Rubber_Industry/Other_Suppliers/ProcessingChemicals/Vulcanization.htm(vulcanisation of rubber)

17

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

TOPIK 14 POLIMER SEMULA JADI - SUTERA, KAPAS DAN BENANG BULU

SINOPSIS

Polimer semula jadi digunakan secara meluas setiap hari. Topik ini akan

membincangkan jenis polimer semula jadi yang utama, iaitu sutera, kapas dan

benang bulu. Ia akan menjelaskan sifat-sifat, pemprosesan dan penggunaaan

polimer semula jadi ini.

HASIL PEMBELAJARAN

1. Menyatakan jenis polimer semula jadi

2. Menyatakan sifat-sifat polimer semula jadi

3. Menerangkan pemprosesan polimer semula jadi

4. Menerangkan kegunaan polimer semula jadi

KERANGKA TAJUK-TAJUK

Rajah 14.1 Kerangka Tajuk-tajuk

18

Polimer Semula jadi

Jenis Polimer Semula jadi

Sifat Polimer Semula jadi Pemprosesan Polimer Semula jadi

Kegunaan Polimer Semula jadi

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

ISI KANDUNGAN 14.1 Polimer

Istilah 'polimer' berasal dari perkataan Greek, 'poli' bermaksud 'banyak' dan 'mer'

bermaksud 'bahagian'. Polimer adalah molekul berantai panjang yang dibentuk

daripada penggabungan secara berulangan beberapa unit-unit kecil yang

dipanggil monomer. Polimer boleh dibahagikan kepada dua jenis, iaitu:

• polimer semula jadi

• polimer sintetik

Polimer semula jadi adalah polimer yang diperolehi dari benda hidup seperti

tumbuhan dan haiwan. Beberapa contoh polimer semula jadi yang ditunjukkan

dalam Rajah 14.2.

19

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

,

Rajah 14.2 Jenis-jenis Polimer Semula Jadi

Akses Internet (1 jam)

Akses internet untuk mengumpul maklumat bagi membandingkan

polimer asli dan polimer sintetik.

20

Polimer Semulaja

di

Kanji

Benang Bulu

Sutera

Kapas

Getah asli

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

14.2 Sutera

Sutera merupakan gentian protein semula jadi yang diperolehi dari kokon yang

dibuat oleh larva ulat sutera yang diternak dalam kurungan. Sutera sebenarnya

diperbuat daripada protein yang dirembeskan dalam keadaan bendalir ulat

sutera. Makanan ulat sutera ini terdiri daripada tumbuhan terpilih iaitu daun

malberi. Ulat sutera membuat putaran kokon sebagai lapisan pelindung untuk

mengekalkan kehidupannya.

Rajah 14.3 Ulat sutera memakan daun malberi(Sumber: http://images.google.com)

Sifat-sifat sutera adalah seperti berikut:

• bersinar semula jadi

• mempunyai tekstur licin dan lembut

• tahan asid mineral

• mempunyai kelembapan yang baik

• rintangan rendah terhadap pendedahan cahaya matahari

• keanjalan sederhana dan rintangan kedutan

• paling kuat antara semua gentian semula jadi tetapi kehilangan 20% kekuatan

apabila basah

21

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Rajah 14.4 Kain sutera(Sumber: http://images.google.com)

Rajah 14.4 menunjukkan sebahagian kegunaan sutera

Rajah 14.4 Kegunaan suteraCarta aliran di bawah menerangkan pemprosesan sutera:

22

Kegunaan sutera

Tali leher

Cadar, Langsir

Skaf / Tudung

Pakaian cuaca panas

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Kokon yang telah diputar oleh ulat sutera dipilih dan diletakkan di dalam

ketuhar

↓

Haba ketuhar cukup untuk membunuh ulat sutera tetapi tidak merosakkan

sutera dalam kepompong

↓

Kokon direndam dalam air

↓

Benang berganda dari kokon yang direndam dibuka untuk membentuk satu

benang tunggal

↓

Benang sutera seterusnya digabungkan untuk membentuk helaian yang tebal

dan dicelup bagi membentuk warna yang diingini

Rajah 14.5 Proses Pembuatan Sutera

14.3 Kapas

23

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Kapas adalah serat lembut yang tumbuh di sekitar biji benih pokok kapas, pokok

renek yang berasal dari kawasan tropika dan subtropika di seluruh dunia,

termasuk Afrika, India dan Amerika. Kapas adalah tanaman musim panas, jadi ia

mesti ditanam di kawasan-kawasan yang mempunyai kurang taburan hujan.

Gentian yang paling popular diputar ke dalam benang dan digunakan untuk

membuat tekstil yang lembut, di mana ianya merupakan gentian kain semulajadi

yang paling meluas digunakan dalam pakaian hari ini.

Rajah 14.5 Pokok kapas(Sumber: http://images.google.com)

Sifat-sifat kapas adalah seperti berikut:

• kuat

• tahan Lama

• baik unuk mencetak

• selesa

• penyerap kelembapan yang baik

• daya tahan rendah (mudah berkedut)

• rintangan tinggi terhadap pelarut organik dan alkali

24

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Rajah 14.6 Kapas (Sumber: http://images.google.com)

Bagaimana kapas diproses?

• Gentian kapas yang diproses untuk mengeluarkan benih (ginning), terdiri

daripada selulosa hampir tulen yang merupakan polimer semula jadi.

• Setiap gentian kapas dibuat sehingga 20-30 lapisan bergelung selulosa

yang teratur secara semula jadi.

• Apabila bola kapas dibuka, gentian kering menjadi rata, terpusing,

berbentuk seperti riben-riben saling bersilang antara satu sama lain.

• Bentuk ini adalah ideal untuk dijadikan benang halus.

• Pengeluaran kapas amat berkesan, hanya sepuluh peratus atau kurang

dari beratnya hilang dalam pemprosesan penukaran bebola kapas mentah

kepada gentian tulen.

• selulosa dalam gentian kapas disusun untuk memberikan darjah

kekuatan, ketahanan dan daya penyerapan yang tinggi.

25

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Rajah 14.7 Seorang pekerja membawa Rajah 14.8 Putik kapas dan swap kapas yang dituai

(Sumber: http://images.google.com)

Kapas digunakan dalam pembuatan:

• Tuala

• Stokin

• Cadar

• Baju-T

• Penapis kopi

• Seluar Jeans

• Putik kapas dan swab

Akses internet (2 jam)

Akses internet untuk mengumpul maklumat mengenai jenis kapas.

14.4 Benang bulu (Wool)

26

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Benang bulu adalah gentian yang berasal dari sel-sel kulit yang khusus, yang

dipanggil folikel. Ia diperolehi dari haiwan dalam keluarga Caprinae,

terutamanya kambing biri-biri, tetapi rambut dari sesetengah spesis mamalia lain

seperti kambing, llamas dan arnab juga boleh dipanggil benang bulu. Benang

bulu mempunyai beberapa kualiti yang membezakan dari rambut atau bulu: ia

kerinting, mempunyai tekstur yang berlainan, anjal dan tumbuh dalam kelompok.

Rajah 14.9 Benang bulu dari kambing biri-biri (Sumber: http://images.google.com)

Sifat-sifat dari benang bulu adalah seperti berikut :

• bahan-bahan panas

• gentian ketat berkerut

• Sel-sel luar gentian menangkis air sementara sel-sel dalaman menyerap

lembapan

• Keanjalan-wol yang tinggi memiliki keupayaan yang lebih besar untuk kembali

ke panjang asal selepas diregangkan berbanding dengan mana-mana gentian

tiruan.

• Keupayaan penyerap yang tinggi, mampu mengekalkan sehingga 25 peratus

27

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

daripada berat dalam kelembapan.

• Pewarnaan benang bulu lebih unggul berbanding dengan gentian tumbuhan

dari segi kekayaan dan kecerahan warna.

Pemprosesan dari benang bulu adalah seperti yang disenaraikan di bawah:

• Selepas diricih, benang bulu mengandungi tahap gris yang tinggi mengandungi

lanolin berguna serta kotoran, kulit mati, sisa-sisa peluh dan bahan sayuran.

• Sebelum wul boleh digunakan untuk tujuan komersil, ia mesti dicuci dalam air

panas atau dibersihkan.

• Pengerukan mungkin semudah mandi dalam air suam, atau satu proses

industri yang rumit menggunakan detergen dan alkali.

• Selepas itu, wul dibahagikan kepada lima kategori utama:

bulu, pecah, keping, bellies dan locks.

• Kualiti bulu ditentukan oleh teknik yang dikenali sebagai mengkelaskan wul.

Rujukan ( 3 jam)

Pemprosesan dari kapas melibatkan:

berputar, gulungan, menganyam, menyikat, mewarna dan mengait.

Terangkan setiap proses dan tujuan proses-proses ini dalam

pembuatan benang bulu. Anda boleh merujuk kepada

http:www.austech.unimelb.edu.au/tin/267.html

28

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Rajah 14.10 Benang bulu Rajah 14.11 Skaf yang dibuat

daripada benang bulu

(Sumber: http://images.google.com)

Benang bulu diukur secara objektif dalam unit mikron. Panjang ruji, kekuatan ruji dan kadang-kadang warna serta faktor keselesaan juga

diukur.

Benang bulu digunakan secara meluas dalam pembuatan:

• Pakaian seperti baju sejuk

• Selimut, permaidani kuda, kain pelana, permaidani, merasakan, penebat wol dan kain pelapis.

• menyerap bau dan bunyi bising di dalam jentera berat dan pembesar

suara stereo

• Secara tradisinya, ia digunakan untuk menutup kain lampin.

• Sesetengah lampin kain moden menggunakan fabrik benang bulu untuk

menutupi, dan terdapat beberapa komersial moden yang mengait corak

untuk menutupi lampin benang bulu.

Berfikir (2 jam)

29

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Berdasarkan kepada kajian anda, bina pengurusan grafik untuk

membanding-bezakan sifat-sifat dan penggunaan sutera, kapas

dan benang bulu.

Rujukan

http://en.wikipedia.org/wiki/silk (silk)

www.fabrics.net/silk.asp(silk)

http://en.wikipedia.org/wiki/cotton (cotton)

www.fabrics.net/wool.asp(wool)

http://en.wikipedia.org/wiki/wool (wool)

TOPIK 15 BAHAN SEMULA JADI - KERTAS

30

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

SINOPSIS

Kita menggunakan banyak produk yang diperbuat dari kertas. Dalam topik ini

anda akan mempelajari tentang jenis kertas, sifat kertas, proses pembuatan

kertas dan kegunaan kertas dalam kehidupan harian kita.

HASIL PEMBELAJARAN

1. Menyatakan jenis-jenis kertas

2. Menyatakan sifat-sifat kertas

3. Menerangkan proses membuat kertas

4. Menyatakan kegunaan kertas dalam kehidupan harian kita

KERANGKA TAJUK-TAJUK

Rajah 15.1 Kerangka Tajuk-tajuk

ISI KANDUNGAN

31

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Perkataan kertas berasal daripada istilah Yunani untuk bahan penulisan purba

Mesir yang dikenali sebagai papyrus, yang terbentuk daripada jalur pukulan

tumbuhan papyrus. Kertas adalah helaian nipis yang digunakan terutamanya

untuk menulis, mencetak atau pembungkusan.

15.1 Jenis-jenis Kertas

Kertas adalah bahan yang boleh didapati dalam pelbagai jenis ketebalan dan

berat yang berbeza. Beberapa jenis kertas termasuk:

• kertas bank

• kertas buku

• kertas inkjet

• kertas penunjuk pH

• kertas fotografi

• kertas biasa

• kertas kitar semula

• kertas beras

• kertas tuala

• kertas dinding

• kertas lilin

• kertas pasir

• kertas bersalut (permukaan berkilat dan matt)

• kertas biasa

• Kertas akhbar

15.2 Sifat-sifat Kertas

32

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Kita perlu menggunakan kertas setiap hari. Kegunaannya adalah

disebabkan oleh sifat-sifat uniknya seperti:

• Berat Asas (GSM)

• Kecerahan, keputihan dan warna

• Kestabilan dimensi

• Kebolehan dilipat (lipatan Double)

• Pembentukan

• Kilat (Gloss)

• Mesin dan Haluan melintang

• Lembapan

• Kelegapan

• ketelapan (porosity)

• pelbagai saiz / Cobb

• kelicinan

• Kekukuhan

• Kenyal (Pemanjangan)

• Rintangan mengoyak

• Suhu dan Kelembapan: keadaan Kertas

• Ketebalan

• Kekuatan permukaan (Wax Pick No.)

Wire side and Felt side

Membuat nota (2 jam)

Untuk memperolehi kefahaman yang lebih baik bagi setiap sifat- sifat kertas yang disenaraikan di atas, baca artikel dalam laman web berikut: http://www.biltpaper.com/atoz2.asp .

Buat nota ringkas pada setiap sifat-sifat kertas.

15.3 Proses membuat kertas

33

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

 

Kertas dihasilkan dengan menekan bersama serat lembab, biasanya gentian

selulosa sayur-sayuran yang diikat bersama oleh ikatan hidrogen, dan kemudian

dikeringkan menjadi kepingan yang fleksibel. Gentian yang digunakan biasanya

gentian semula jadi berasal dari pelbagai jenis serat sintetik, seperti polipropilena

dan polietilena. Ia boleh dimasukkan ke dalam kertas sebagai satu cara untuk

menyampaikan sifat-sifat fizikal yang wajar. Sumber yang paling popular adalah

jenis gentian pulpa kayu daripada pokok kayu pulpa, sebahagian besarnya kayu

lembut dan kayu keras seperti spruce dan Aspen. Bahan serat sayur-sayuran

yang lain termasuk kapas, hem, linen, dan beras boleh digunakan.

Langkah-langkah dalam proses membuat kertas:

• Pemprosesan pulpa menggunakan kimia atau mekanikal

• Penambahan bahan tambah

• Pengeringan

• Proses Akhir

Pemprosesan gentian / pulpa

Dinding sel kayu atau tumbuh-tumbuhan terdiri daripada gentian yang terikat

bersama-sama. Semasa pulpa, gentian ini dipisahkan antara satu sama lain-lain

permukaan dan karbohidrat, terutamanya selulosa atau setengah-selulosa

terdedah. Ikatan hidrogen antara kedua-permukaan karbohidrat memberikan

kertas kekuatannya. Gentian boleh dipisahkan kimia, mekanikal, atau melalui

gabungan kedua-duanya.

Proses Kimia pulpa

Tujuan proses kimia pulpa adalah untuk memecahkan struktur kimia lignin dan

menjadikan ia larut dalam pelarut supaya ia boleh dibasuh dari gentian selulosa.

Lignin yang mengikat sel-sel tumbuhan, Proses kimia pulpa membebaskan

gentian dan menghasilkan pulpa. Pulpa mesti diluntur supaya menghasilkan

kertas putih untuk cetakan, lukisan dan penulisan. Proses pulps kimia

34

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

memerlukan kos lebih daripada proses mekanikal pulpa kerana hasil yang

rendah iaitu 40-50% daripada kayu asal. Oleh kerana proses kimia memelihara

panjang gentian, ia digunakan untuk membuat kertas yang lebih kukuh. Satu lagi

kelebihan proses kimia pulpa ialah kebanyakan haba dan elektrik yang

diperlukan untuk menjalankan proses yang dihasilkan oleh membakar lignin

dalam proses kimia pulpa.

Proses Mekanikal Pulpa

Terdapat dua proses utama iaitu, proses termomekanikal pulpa (RMT) dan

proses mekanikal pulpa. Yang terakhir ini dikenali di Amerika Syarikat sebagai

pulpa “groundwood”

Dalam proses RMT, kayu diracik dan kemudian dimasukkan ke dalam pemanas

berlapis stim yang besar di mana lapisan kayu diperah dan dihancur antara dua

cakera keluli. Dalam proses “groundwood”, batang tanpa kulit dimasukkan ke

dalam pengisar di mana ia ditekan dan dihancur dengan batuan berputar. Proses

mekanikal pulpa tidak menyingkirkan lignin supaya memperolehi hasil yang

sangat tinggi iaitu lebih daripada 95%, tetapi juga menyebabkan kertas yang

dibuat daripada pulpa ini rapuh dan kuning apabila sudah lama disimpan. Pulpa

mekanikal mempunyai panjang gentian yang agak pendek dan menghasilkan

kertas yang lemah. Walaupun jumlah tenaga elektrik yang besar diperlukan

untuk menghasilkan pulpa mekanikal, kos kurang daripada pulpa kimia.

Aditif

Selain daripada gentian, pulpa mungkin mengandungi kandungan seperti kapur

atau tanah liat, yang akan memperbaiki ciri-ciri kertas untuk mencetak atau

menulis. Bahan-bahan tambahan boleh dicampur ke dalam pulpa dan / atau

digunakan kepada web kertas kemudian dalam proses pembuatan. Tujuannya

adalah mewujudkan permukaan yang sesuai untuk menyerap dakwat atau cat.

Pengeringan

Selepas web kertas dihasilkan, air mesti dikeluarkan daripada kertas untuk

35

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

mencipta produk yang boleh diguna. Ini dapat dicapai dengan menekan dan

pengeringan. Kaedah-kaedah untuk berbuat sedemikian berbeza-beza.

Walaupun proses yang berbeza-beza digunakan untuk membuat kertas,

konsepnya tetap sama. Menekan helaian untuk membuang air dengan

menggunakan kekerasan. Sebaik sahaja air dipaksa dari helaian, satu lagi bahan

penyerap mesti digunakan untuk mengumpul air ini.  Apabila membuat kertas

dengan tangan, penyerap air digunakan. Pengeringan melibatkan penggunaan

haba dan udara untuk membuang air dari helaian kertas.

Pada zaman dulu, penghasilan kertas dilakukan dengan memyidai helaian kertas

seperti menyidai baju. Pada zaman yang lebih moden, pelbagai mekanisme

pengeringan telah digunakan. Yang paling biasa adalah pengering pemanas

stim. Pengering ini menghasilkan suhu melebihi 200 ° F (93 ° C) dan digunakan

dalam urutan panjang lebih 40 buah bekas. Haba yang dihasilkan oleh

pengering dapat dengan mudah mengurangkan kandungan kelembapan kertas

sehingga kurang daripada 6%.

Proses Akhir

Kertas kemudian boleh diubahsuai saiznya mengikut sifat-sifat fizikal yang

sesuai untuk digunakan dalam pelbagai aplikasi. Kertas pada takat ini adalah

tidak bersalut. Kertas bersalut mempunyai lapisan nipis bahan seperti lapisan

tanah liat pada satu atau kedua-dua permukaan supaya mewujudkan permukaan

yang lebih sesuai untuk skrin beresolusi tinggi skrin. Kertas bersalut atau tidak

bersalut mungkin mempunyai permukaan yang digilap oleh “calendaring”. Kertas

bersalut dibahagikan kepada matt, semi-matt atau sutera, dan kilat/”gloss”.

Kertas ini kemudian dimasukkan ke gelendong jika ia digunakan untuk mesin

cetak , atau dipotong menjadi helaian untuk proses percetakan lain atau tujuan

lain. Gentian dalam kertas pada dasarnya mengikut arah pergerakan

mesin. Helaian ini biasanya dipotong secara memanjang, iaitu mengikut zarah-

36

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

zarah yang selari dengan dimensi yang lebih panjang. Semua kertas yang

dihasilkan oleh mesin jenis Fourdrinier ialah kertas jenis Wove, iaitu jejaring

kertas meninggalkan corak yang mempunyai ketumpatan yang sama sepanjang

zarah kertas dan seluruh zarah-zarah. Kertas Wove tidak mempamerkan

"laidlines", iaitu merupakan garisan kecil yang ditinggalkan di atas kertas buatan

tangan dengan acuan yang dibuat daripada wayar logam atau buluh. Kertas

buatan tangan yang sama mempamerkan "kesan pinggir kertas", atau sempadan

kasar.

15.4 Penggunaan Kertas

Kertas adalah bahan serba guna dengan banyak kegunaan. Kertas biasa

digunakan untuk penulisan dan percetakan. Ia juga digunakan secara meluas

sebagai bahan pembungkusan, dalam banyak produk pembersihan, dalam

beberapa proses industri dan pembinaan dan kadang-kadang sebagai

pembungkus makanan terutamanya dalam budaya Asia.

Kertas boleh digunakan berdasarkan kepada pelbagai cirinya bergantung

kepada tujuan pengunaannya, seperti:

• Untuk menulis atau mencetak: sehelai kertas boleh menjadi dokumen; ini

mungkin untuk menyimpan rekod (atau dalam keadaan mencetak dari

komputer atau menyalin dari kertas lain: sebagai rekod tambahan) dan untuk

komunikasi.

• Untuk mewakili nilai: wang kertas, nota bank, cek, baucar, tiket

• Untuk hiburan: buku, majalah, surat khabar, lukisan, seni

• Untuk pembungkusan: kotak beralur, beg kertas, sampul surat, tisu pembalut,

kertas dinding

• Untuk pembersihan: kertas tandas, sapu tangan, tuala kertas, tisu muka

• Untuk pembinaan: kertas “mache” (paper mache), origami, quiling, kertas

37

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

kejuruteraan, pakaian

• Lain-lain kegunaan: kertas pasir, kertas penyerap, kertas litmus, kertas

penunjuk universal, kertas kromatografi, kertas penebat elektrik, kertas turas

Rajah 15.4 Penggunaan kertas (Sumber: http://images.google.com)

Latihan (2 jam)

Akses internet untuk mengumpul maklumat dan membanding Bezakan ciri-ciri pelbagai jenis kertas dan kegunaannya dalam kehidupan seharian.

Berfikir (10 jam)

38

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

Kita boleh menggunakan semula kertas dengan mengitar semula. Kitarkan semula

kertas anda sendiri. Akses internet untuk mendapatkan cadangan-cadangan

tentang bagaimana untuk mengitar semula kertas. Laman web ini dapat

membantu. Http://www.recyclenow.com/why_recycling_matters/how_is_it_

recycled/paper/. 

Buat item yang berguna menggunakan kertas kitar semula yang anda telah buat. 

Anjurkan pameran sains mini untuk mempamerkan proses mengikitar semula

kertas dan produk yang dibuat daripada kertas kitar semula. Simpan jurnal gambar

pameran.

Pada akhir aktiviti, jawab soalan-soalan berikut:

Apa yang telah anda pelajari dari aktiviti ini?

Bahagian mana daripada kurikulum sains sekolah rendah mengajar topik tentang kertas?

Bincangkan bagaimana anda boleh menggunakan aktiviti ini dalam pengajaran dan pembelajaran anda .

Apakah peranan guru dalam aktiviti ini?

Rujukan

http://en.wikipedia.org/wiki/Paper

39

(SCE 3103 MENEROKA BAHAN)

(paper)

http://www.writersservices.com/wbs/care_history_paper.htm(History of paper making)

http://www.writersservices.com/wbs/care_storing_books.htm(how to store books)

http://www.biltpaper.com/atoz2.asp(properties of paper)

http://www.recyclenow.com/why_recycling_matters/how_is_it_recycled/paper/(recycling of paper)

http://www.paperonweb.com/pmake.htm (processing paper)

http://www.geocities.com/kirktayl/(how to organise a science exhibition)

http://www.paperonweb.com/density.htm (properties of paper)

40