BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan teknologi material dalam berbagai industri semakin meningkat salah satunya industri biomedis. Hal ini menuntut industri tersebut untuk berinovasi membuat sebuah produk baru dengan kualitas yang baik, ramah lingkungan serta memiliki nilai ekonomis. Serat alam sebagai penguat material komposit sudah mulai dikembangkan, mengingat persediaan logam dan paduan yang perlahanlahan menipis dimasa yang akan datang (Surata dkk., 2016). Komposit serat alam dapat menjadi alternatif karena memiliki kekuatan spesifik dari material teknik pada umumnya (Rahman & Sosiati, 2020). Selain itu, serat alam juga mudah didapat, harganya terjangkau dan mudah diurai oleh lingkungan dibandingkan serat sintetis. Indonesia merupakan negara yang memiliki potensi hayati berupa tanaman penghasil serat seperti rami, abaka, dan sisal (Murdiyanto, 2017). Produksi serat rami di Indonesia mencapai rata-rata 100 ribu ton, serat abaka 70 ribu ton, dan serat sisal 500 ton setiap tahunnya (Suparno, 2020). Namun penggunaan serat alam di Indonesia masih terbatas pada bidang industri tekstil berupa bahan pembuatan kain dan benang. Salah satu jenis serat alam yang memiliki potensi untuk dikembangkan adalah serat sisal. Serat sisal terdiri dari 67-78% selulosa, 10-14,2% hemiselulosa, 8-10% lignin, 1% ash dan 1% air yang membuat sifat mekanik dan sifat fisik lebih unggul dibandingkan serat rami (Li & Shen, 2015). Serat sisal juga dapat menekan pertumbuhan mikroba secara efektif (Sosiati dkk., 2020) sehingga mempunyai kelebihan jika digunakan sebagai bahan biomedis terutama bahan komposit gigi tiruan. Bahan matriks polymethyl methacrylate atau PMMA merupakan polimer yang umum digunakan sebagai bahan gigi tiruan. Polimer ini memiliki kelebihan sifat mekanis dibandingkan jenis polimer lainnya seperti kekuatan tinggi, modulus elastisitas tinggi, perpanjangan putus rendah dan stabilitas dimensi yang baik, tetapi memiliki kekuatan impak rendah dan kekuatan lelah rendah. Selain itu, alasan 1

2 2 PMMA banyak digunakan karena memiliki kelembapan rendah, penyerapan air rendah dan high glass transition temperature (Oleiwi & Hamad, 2018), namun terdapat porositas dan mudah terjadi abrasi saat pembersihan (Rahmawati dkk., 2021). Oleh karena itu, perlu adanya penambahan bahan reinforcement untuk meningkatkan sifat mekanis dan sifat fisis dari matriks PMMA. Microcrystalline Cellulose (MCC) adalah zat alam yang diperoleh dari selulosa yang dimurnikan dan sebagian didepolimerisasi. Dalam skala industri, MCC diproduksi melalui hidrolisis kapas dan selulosa kayu menggunakan asam mineral. Namun, seiring dengan kurangnya ketersediaan kayu dan kapas sehingga bahan baku digantikan dengan selulosa non-kayu seperti tanaman herbal dan rumput. Karakteristik seperti ringan, kuat, berserat, tidak beracun, biodegradabilitas dan terbarukan membuat MCC lebih menarik untuk digunakan diberbagai bidang industri (Trache dkk., 2016). Penggunaan MCC sebagai bahan biometerial merupakan hal yang menarik untuk dikembangkan. Penelitian tentang pengaruh penambahan partikel nano-zirconia dan partikel mikro-lignin pada resin PMMA terhadap sifat mekanis sebagai bahan gigi tiruan telah dilakukan oleh Oleiwi & Hamad, (2018). Penelitian ini menggunakan variasi fraksi volume 0,5%, 1%, 1,5% dan 2%. Hasil uji impact menunjukkan bahwa nilai ketangguhan impact menurun seiring dengan bertambahnya fraksi volume partikel, namun nilai ketangguhan impact partikel mikro lebih tinggi dibandingkan dengan partikel nano. Dewanti dkk., (2016) meneliti pengaruh penambahan mikro sisal dengan ukuran 0, µm pada resin akrilik terhadap kekuatan flexural. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa kekuatan flexural komposit sisal/resin akrilik menurun setelah dilakukan penambahan mikro sisal. Pengaruh penambahan fraksi volume serat sisal pada resin basis gigi tiruan terhadap kuat bending telah diteliti oleh Xu dkk., (2011), dimana serat sisal untreatment (UT) dan silane treatment (ST) digunakan. Hasil pengujian menunjukkan bahwa kuat bending dan modulus bending meningkat seiring bertambanhnya fraksi volume serat sisal. Penelitian tentang sifat bending dan sifat water absoprtion komposit PMMA/mikrokitosan telah dilakukan Zamora Lagos dkk., (2020) dengan variasi

3 3 fraksi volume mikrokitosan 7% dan 17%. Hasil dari pengujian menunjukkan bahwa nilai kuat bending dan modulus bending menurun seiring bertambahnya fraksi volume mikrokitosan, sedangkan daya serap air meningkat seiring bertambahnya fraksi volume mikrokitosan. Sosiati dkk., (2022) meneliti tentang pengaruh penambahan nano-kitosan dan mikro-kitosan pada komposit hibrid kenaf/karbon/pmma terhadap sifat lentur, kompresi dan penyerapan air. Penelitian ini menggunakan fraksi volume matriks PMMA 70%, rasio kenaf/karbon 2:1 dan variasi partikel kitosan 1, 3, dan 5% volume. Hasil pengujian menunjukkan bahwa penambahan nano-kitosan menurunkan kuat bending sedangkan penambahan mikro-kitosan meningkatkan kuat bending pada komposit kenaf/karbon/pmma seiring bertambahnya fraksi volume partikel. Tetapi daya serap air meningkat seiring bertambahnya fraksi volume partikel. Wahyudi, (2021) meneliti pengaruh penambahan mikrokitosan pada komposit sisal/pmma terhadap sifat bending dan water absorption dengan variasi mikrokitosan 1%, 2% dan 3%. Dari penelitian ini didapatkan bahwa kuat bending menurun sedangkan daya serap air meningkat seiring bertambahnya fraksi volume mikrokitosan. Berdasarkan hasil penelitian tentang bahan gigi tiruan yang telah dilaporkan, belum ada penelitian tentang karakterisasi komposit dengan bahan penguat serat sisal dan MCC menggunakan matriks polimer PMMA untuk bahan gigi tiruan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kuat impact, bending, water absorption serta karakterisasi permukaaan patahan setelah pengujian impact komposit hibrid sisal/mcc/pmma dengan variasi penambahan MCC (1, 2, 3 dan 5%). Pembuatan material komposit dilakukan dengan fraksi volume antara filler dan matriks 20:80% dan panjang serat ± 4 mm yang akan difabrikasi menggunakan metode hot press molding.

4 4 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan penjelasan latar belakang di atas, didapatkan rumusan masalah sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh variasi MCC terhadap kekuatan impak dan bending komposit hibrid sisal/mcc/pmma? 2. Bagaimana pengaruh MCC terhadap daya serap air komposit hibrid sisal/mcc/pmma? 3. Bagaimana korelasi struktur patahan uji impak komposit hibrid sisal/mcc/pmma dengan hasil uji impak? 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah yang diterapkan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Serat sisal dan MCC digunakan sebagai penguat bahan matriks polimer PMMA dengan rasio 20 : 80 (% volume) 2. Uji mekanik komposit hanya dilakukan untuk uji impak dan bending, sedangkan uji sifat fisis adalah serapan air dan struktur mikro patahan impak. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Mengetahui pengaruh variasi MCC terhadap kekuatan impak dan bending komposit hibrid sisal/mcc/pmma. 2. Mengetahui pengaruh MCC terhadap daya serap air komposit hibrid sisal/mcc/pmma. 3. Mengetahui korelasi struktur patahan uji impak komposit hibrid sisal/mcc/pmma dengan hasil uji impak. 1.5 Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Memberikan variasi yang optimal untuk komposit hibrid sisal/mcc/pmma terhadap uji bending, impak dan uji daya serap air. 2. Mendapatkan hasil material komposit yang optimal untuk diaplikasikan pada bidang biomedis.

5 5 3. Hasil penelitian dapat dijadikan acuan untuk penelitian selanjutnya supaya mendapatkan hasil yang lebih optimal. 1.6 Sistematika Penulisan Penyusunan keseluruhan laporan tugas akhir ini menggunakan sistematika sebagai berikut : BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini berisi penjelasan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Pada bab ini berisi penjelasan tentang tinjauan pustaka dan dasar teori. Tinjauan pustaka merupakan uraian secara sistematis mengenai hasil penelitian orang lain yang berkaitan dengan penelitian ini. Dasar teori merupakan uraian teori mengenai permasalahan pada penelitian ini. BAB III METODE PENELITIAN Pada bab ini berisi penjelasan tentang diagram alir penelitian, alat dan bahan yang digunakan, proses penelitian dan proses pengujian spesimen material komposit hibrid sisal/mcc/pmma. BAB IV PEMBAHASAN Pada bab ini berisi penjelasan tentang hasil pengujian yang dilakukan dengan pembahasan dan analisa pengamatan. BAB V PENUTUP Pada bab ini berisi tentang kesimpulan dan saran dari penelitian yang telah dilakukan. DAFTAR PUSTAKA Pada bab ini berisi informasi referensi yang digunakan dalam penelitian ini. LAMPIRAN Pada bab ini berisi dokumen penelitian ini sebagai informasi tambahan.