KARAKTERISASI MATERIAL BIOKOMPOSIT BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA)/SHELLAC/TEPUNG TERIGU

Transkripsi

1 KARAKTERISASI MATERIAL BIOKOMPOSIT BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA)/SHELLAC/TEPUNG TERIGU SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik Disusun Oleh : AFIF SANDY IRAWAN NIM: I PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2017

2 48 MOTTO Berangkat dengan penuh keyakinan, berjalan dengan penuh keikhlasan dan istiqomah dalam menghadapi cobaan. Selalu berpikir besar dan bertindak mulai dari sekarang Kerjakanlah, Wujudkanlah, Raihlah cita-citamu, Dengan memulainya, Bukan hanya menjadi beban didalam impianmu ingatlah bahwa kesuksesan selalu disertai dengan kegagalan. Bismillah Bismillah Bismillah. iv

3 48 HALAMAN PERSEMBAHAN Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan piji syukur kehadiran Allah SWT, penulis mempersembahkan tulisan ini kepada: 1. Allah SWT sang pencipta alam semesta dan seisinya terima kasih telah membantu dalam proses pengerjaan skripsi. 2. Kedua orang tuaku, adik, dan seluruh keluarga besar yang telah mendampingi dan selalu memberi dukungan dalam perjalanan menempuh skripsi. 3. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T. dan Bapak Teguh Triyono, S.T., M.Eng. 4. Teman-teman seperjuangan, Andhika, Junaidi, Hendra, Ari, Yudha, Alpriza, Taufan, Afrizal, Didit, Rizha, Alfan. 5. Teman-teman mahasisawa Teknik Mesin Non Reguler Teman-teman Ngemper. 7. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS. 8. Semua pembaca skripsi ini v

4 CHARACTERIZATION OF MATERIAL BIOCOMPOSITE BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA)/ SHELLAC/ FLOUR Afif Sandy Irawan Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty of Sebelas Maret University, Surakarta Indonesia Abstract Applications and usage of Hydroxyapatite (HA) particles to repair damaged bones and teeth have potentially very promising. Various methods have been developed for the manufacturing of bio-ceramics hydroxyapatite powders and the most commonly used wet method swhich divided into three parts: deposition method, hydrothermal methods, and hydrolysis methods. In this research bovine bone was prepared to become BHH/shellac/flour as the main material. Bovine bone powder already gained from the crusher process and meshing into size of 100μm. In this process was divided into three parts, first homogenization, then forming process, and it calcination with an increase of 10 C/min. Testing phase in this BHA/shellac/flour research includes XRD (X-Ray Diffraction), SEM (Scanning Electron Microscopy), hardness and compressive strength test. The test results of X-Ray Diffraction (XRD) showed diffraction peaks BHA/shellac/flour with value2θ: º, º, º. The lowest hardness values of BHA/shellac/flour is 6.74 VHN and highest hardness value is 8.24 VHN, as well as the lowest compressive strength of BHA/shellac/flour is 0189 MPa and highest compressive strength value is MPa. The observations of porous with SEM on BHA/shellac/powder samples size and the number of samples contained in the porous BHA / shellac / flour 50-50% wt. Keywords:Hydroxyapatite, BHA, XRD, SEM, Hardness Vickers Number (VHN). vi

5 KARAKTERISASI MATERIAL BIOKOMPOSIT BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA)/SHELLAC/TEPUNG TERIGU Afif Sandy Irawan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia Abstrak Aplikasi dan penggunaan Hydroxyapatite (HA) berukuran partikel untuk perbaikan tulang dan gigi rusak memiliki potensi yang sangat menjanjikan. Berbagai metode telah banyak dikembangkan untuk pembuatan serbuk biokeramik hidroksiapatit dan yang paling banyak dipakai adalah metode basah yang dibagi dalam tiga bagian yakni, metode pengendapan, metode panas hidro, dan metode hidrolisis. Pada penelitian ini disiapkan tulang sapi untuk dijadikan BHA/shellac/tepung sebagai bahan utama. Serbuk tulang sapi yang sudah didapat dari proses crusher kemudian di mesh sampai ukuran 100μm. Pada proses ini dibagi menjadi tiga bagian, pertama homogenisasi, selanjutnya proses pembentukan, dan kalsinasi dengan kenaikan 10 o C/menit. Tahap pengujian dalam penelitian BHA/shellac/tepung meliputi XRD (X-Ray Diffraction), SEM(Scanning Electron Microscopy), uji kekerasan, dan uji kuat tekan. Hasil pengujian X-Ray Diffraction (XRD) ditunjukkannya puncak difraksi BHA/shellac/tepung dengan nilai2θ: º, º, º. Nilai kekerasan BHA/shellac/tepung terendah adalah 6.74 VHN dan nilai kekerasan tertinggi adalah 8.24 VHN, serta nilai kuat tekan BHA/shellac/tepung terendah adalah MPa dan nilai kuat tekan tertinggi adalah MPa. Pengamatan porus dengan SEM terhadap sampel BHA/shellac/tepung ukuran dan banyaknya porus terdapat pada sampel BHA/shellac/tepung 50:50 % wt. Kata Kunci : Hydroxyapatite, BHA, XRD, SEM, Hardness Vickers Number (VHN). vii

6 KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul Karakterisasi material biokomposit bovine hydroxyapatite (BHA)/Shellac/tepung terigu. Skripsi ini disusun untuk melengkapi salah satu mata kuliah dan sebagai syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam menyusun skripsi ini penulis banyak memperoleh bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Allah SWT, karena dengan rahmat serta hidayah-nya saya dapat melaksanakan skripsi dengan baik dan lancar. 2. Ayah dan Ibu yang telah memberikan doa dan dorongan serta motivasi baik moral maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. 3. Kedua adik yang selalu memberi semangat. 4. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku kepala program studi Teknik Mesin 5. Bapak Agung Tri Wijayanta, M.eng., Ph.D. selaku dosen pembimbing akademik 6. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I yang senantiasa memberikan nasehat, arahan, dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. 7. Bapak Teguh Triyono, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing II yang turut serta memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini. 8. Bapak Heru Sukanto, S.T.,M.T., selaku kepala laboratorium proses produksi Teknik Mesin FT UNS. 9. Bapak Dr. Tech. Suyitno. Selaku kepala laboratorium biofuel Teknik Mesin FT UNS. viii

7 10. Dr. Budi Kristiawan. Selaku kepala laboratorium perpindahan panas dan thermodinamika Teknik Mesin FT UNS. 11. Bapak Dr. Nurul Muhayat S.T., M.T., selaku koordinator TA yang telah membantu kelancaran dalam menyelesaikan skripsi ini. 12. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta yang turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S Arifin dan Hendri, sebagai laboran dan instruktur laboratorium proses produksi Teknik Mesin FT UNS. 14. Bambang, Sebagai laboran laboratorium biofuel Teknik Mesin FT UNS. 15. Solikhin sebagai laboran laboratorium perpindahan panas dan termodinamika Teknik Mesin FT UNS. 16. Purnadityanto selaku ketua laboratorium biomaterial. 17. Andhika Andjarwadi, Junaidi Rasid, Antonius Adi Hendra, Rizha Yushak selaku rekan Tugas akhir. 18. Teman satu kontrakan Alpriza, Taufan, Yoga, dan kontrakan pandawa, kontrakan rangers, kontrakan pak tarjo yang selalu memberi dukungan. 19. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin (Transfer) 2014 yang telah banyak membantu dan memberi dorongan moril, fasilitas serta motifasi sehingga terselesainya penulisan skripsi ini. 20. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telahmembantu selama penyusunan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi masih terdapat kekurangan. Kritik dan saran dari berbagai pihak akademis maupun umum selalu penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga skipsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khusunya. Surakarta, Januari 2017 Penulis ix

8 DAFTAR ISI Halaman Halaman Judul... i Halaman Motto... iv Halaman Persembahan... v Abstrak (Inggris)... vi Abstrak (Indonesia)... vii Daftar isi... viii Daftar tabel... ix Daftar gambar... x Daftar lampiran... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penelitian... 3 BAB II DASAR TEORI Tinjauan Pustaka Dasar Teori Tulang Sapi Tepung Shellac Hidrosiapatit Sifat Mekanik Biokompabilitas Fabrikasi Biomaterial Biokeramik x

9 Uji Karakteristik Material Uji Kekerasan Vickers (VHN) Uji Kuat Tekan Uji XRD (X-Ray Diffraction) Hipotesis BAB III METODELOGI PENELITIAN Tempat Penelitian ` Alat dan Bahan Alat Bahan Prosedur Penelitian Persiapan Perendaman HA dengan Shellac Proses Homogenisasi Proses Kalsinasi Proses Pembentukan Variabel Penelitian Tahap Pengujian Tahap Analisa Perencanaan Penelitian Diagram Alir BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Suhu Kalsinasi terhadap Serbuk Tulang Sapi ` Hasil Kalsinasi Bovine Hydroxyapatite (BHA/Shellac/tepung) berbagai variasi campuran Analisa Fasa Hydroxyapatite dengan XRD (X-Ray Diffraction) Analisa Uji Kekerasan Vickers (Vickers Hardness Tester) Analisa Uji Kuat Tekan (Diametral Tensile Strength) Pengamatan Scanning Electron Microschopy (SEM) xi

10 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xii

11 DAFTAR TABEL Tabel 1.2 Sifat mekanis dari variasi ukuran partikel hidroksiapatit ` Tabel 3.1 Variasi rasio perbandingan campuran HA dengan tepung Tabel 4.1 Bovine Hydroxyapatite (BHA)/shellac/tepung dengan variasi campuran Tabel 4.2 Ukuran sampel uji BHA/shellac/tepung berbagai variasi campuran Tabel 4.3 Maksimum pola difraksi sinar X sampel BHA dan BHA/shellac setelah kalsinasi Tabel 4.4 Maksimum pola difraksi sinar X sampel BHA dan BHA/shellac tepung setelah kalsinasi Tabel 4.5 Maksimum pola difraksi sinar X sampel BHA/shellac dan BHA/shellac/tepung setelah kalsinasi Tabel 4.6 Nilai kekerasan dari BHA/shellac dan BHA/shellac/tepung ` Tabel 4.7 Hasil pengujian Diametral Tensile Strength (DTS) xiii

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Anatomi kerangka tulang sapi `... 7 Gambar 2.2 Tulang paha... 8 Gambar 2.3 Tepung terigu... 9 Gambar 2.4 Glutenin dan Gladin Gambar 2.5 Struktur kimia asam aleuritik dan asam jalarik Gambar 2.6 Radiologi dari HA Gambar 2.7 Ilustrasi pengukuran vickers dan dimensi lekukan Gambar 2.8 Ilustrasi uji tekan menggunakan Universal Testing Machine Gambar 3.1 Proses pengerjaan penelitian Gambar 3.2 Magnetic Stir Gambar 3.3 Alat Cetak Gambar 3.4 Mesin Press Gambar 3.5 Dapur pemanas (furnace) Gambar 3.6 XRD (X-Ray Diffraction) Gambar 3.7 SEM (Scanning Electron Microshopy) Gambar 3.8 Mesin Uji Kekerasan (VHN) Gambar 3.9 Universal Testing Machine ( UTM) Gambar 4.1 Warna serbuk tulang sapi (a) sebelum kalsinasi (b) setelah kalsinasi Gambar 4.2 Warna serbuk BHA/shellac (a) sebelum kalsinasi (b) setelah kalsinasi Gambar 4.2 Warna serbuk BHA/shellac/tepung (a) sebelum kalsinasi (b) setelah kalsinasi Gambar 4.3 a Pola difraksi XRD bovine hydroxyapatite (BHA) Gambar 4.3 b Pola difraksi XRD bovine hydroxyapatite (BHA)/shellac Gambar 4.3 c Pola difraksi XRD bovine hydroxyapatite (BHA)/shellac/tepung xiv

13 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Pola difraksi XRD BHA/Shellac Pola difraksi XRD BHA/Shellac/Tepung Lampiran Kekerasan (hardness) Lampiran Kuat Tekan (Diametral Tensile Strengh) Lampiran 4 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac Lampiran 5 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac Lampiran 6 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac Lampiran 7 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (60:40) Lampiran 8 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (60:40) Lampiran 9 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (60:40) Lampiran 10 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (70:30) Lampiran 11 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (70:30) xv