BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Hidroksiapatit [Ca 10 (PO 4 ) 3 (OH)] merupakan material biokeramik yang banyak digunakan sebagai bahan pengganti tulang. Salah satu alasan penggunaan hidroksiapatit sebagai bahan pengganti tulang adalah karena komposisi kimianya yang mirip dengan fase mineral tulang manusia (Herliansyah dkk, 2011). Menurut Widyastuti dkk (2009) kandungan hidroksiapatit pada tulang manusia adalah sebesar 70%. Material hidroksiapatit merupakan keramik bioaktif yang memiliki sifat biokompabilitas dan bioaktifitas yang baik sehingga sangat baik digunakan untuk pertumbuhan tulang baru dan mampu mempercepat proses regenerasi tulang yang rusak. Hidroksiapatit bisa didapatkan dari sumber alami maupun sintesis. Para peneliti dan para ahli sendiri sudah banyak melakukan penelitian untuk dapat menghasilkan hidroksiapatit dari sumber alam yang lebih murah diantaranya tulang sapi, tulang ikan, gipsum, kalsit, cangkang kerang dan cangkang telur. Dari bahan-bahan alami tersebut salah satu yang sudah banyak diteliti adalah HA yang dibuat dari bovine bone (tulang sapi) atau yang biasa disebut bovine hidroksiapatit. Bovine bone (tulang sapi) merupakan komoditi yang bisa didapatkan secara mudah di Indonesia dan potensial untuk pembuatan bovine HA ini. Berdasarkan data yang didapat dari Badan Pusat Statistik (2013), populasi sapi potong di Indonesia mencapai angka 14 juta ekor sapi. Dengan ketersediaan bahan baku yang melimpah, produk bovine hidroksiapatit dapat untuk menggantikan hidroksiapatit impor dan diproduksi dalam jumlah besar sehingga kebutuhan hidroksiapatit bisa dipenuhi dengan produksi sendiri. Grafik populasi sapi potong di Indonesia dapat dilihat pada Gambar 1.1. Tingginya populasi sapi potong di Indonesia maka tulang sapi sebagai bahan baku untuk pembuatan bovine HA juga bisa didapatkan dengan mudah dalam jumlah besar. 1

2 2 16,00 14,00 12,00 Populasi 10,00 Sapi Potong 8,00 (juta) 6,00 4,00 2,00 0,00 Tahun Gambar 1.1. Populasi sapi potong di Indonesia (Badan Pusat Statistik, 2013) Hidroksiapatit dapat digunakan dalam bentuk serbuk maupun bentuk blok untuk mengganti cacat tulang atau rongga yang terjadi karena trauma atau kanker tulang. Hidroksiapati yang berasal dari pengolahan serbuk memiliki potensi yang besar sebagai pengganti tulang karena sifatnya yang mudah terserap oleh tulang dan dapat diterima oeh tubuh (Ooi dkk, 2006) Hidroksiapatit dengan ukuran mikron memiliki luas permukaan yang kecil dan memiliki ikatan kristal yang kuat sehingga mudah diserap oleh tubuh.. Menurut Fathi dkk (2007) hidroksiapatit dengan struktur nano memiliki kerapatan, kekuatan dan sifat bioaktif yang lebih baik. Menurut Groover (2007), serbuk merupakan partikel padat yang dibagi menjadi ukuran yang kecil dan halus. Dalam pembuatan serbuk, terdapat beberapa karakteristik yang mempengaruhi yaitu ukuran partikel dan distribusi, bentuk partikel dan struktur internal, area permukaan, gesekan antar partikel dan aliran karakteristik, densitas dan porositas. Ada beberapa metode utama yang digunakan untuk memproduksi serbuk, diantaranya adalah metode atomasi, metode reduksi, penguraian termal, metode elektrolisis dan metode mekanis (Groover, 2007). Metode mekanis yang sering digunakan untuk menghaluskan ukuran serbuk partikel adalah dengan proses ball milling. Balll milling adalah salah satu metode

3 3 yang sederhana dan efisien untuk dapat menghasilkan parikel serbuk berukuran mikro atau nano (Zhang dkk, 2007). Proses ini biasa digunakan pada industri kimia, industri mineral dan tambang, industri material, industri bangunan dan lain sebagainya. Menurut Grover (2007), pada ball milling, material yang akan diproses menjadi serbuk dicampurkan dengan bola-bola pejal. Material tersebut akan berguling bersamaan dengan bola-bola keras di dalam wadah silinder yang berputar. Putaran tersebut menyebabkan material dan bola-bola pejal terbawa disekitar dinding wadah dan kemudian terjatuh akibat adanya gaya gravitasi sehingga terjadi proses penggilingan yang disebabkan dari tumbukan dan gesekan. Untuk dapat menghasilkan serbuk dengan kualitas terbaik, maka parameter pada proses permesinan menggunakan mesin ball mill harus diperhatikan dengan baik. Parameter yang perlu diperhatikan dari mesin ball mill tersebut meliputi kecepatan putar jar mill, arah putaran jar mill, volume jar mill, jumlah bola pejal, diameter bola pejal, jenis bahan bola pejal, waktu proses, jenis mesin ball mill yang digunakan, dan kekerasan benda yang dihancurkan. Parameter setting yang digunakan akan mempengaruhi kualitas dari serbuk yang dihasilkan. Penelitian terhadap sebagian dari parameter tersebut telah dilakukan oleh beberapa peneliti terdahulu diantaranya Puspitasari (2007) dan Novastyano (2011). Puspitasari (2007), melakukan penelitian dengan menggunakan tiga jenis mesin ball milling yaitu horizontal ball milling, vertikal ball milling dan horizontal ball milling dengan magnet, sedangkan Novastyano (2012) berfokus pada parameter lama waktu proses, diameter bola pejal, jumlah bola pejal dan besar input material. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Puspitasari (2007) dan Novastyano (2012), masih banyak parameter-parameter ball milling yang belum terdefinisi. Dengan kata lain, penelitian terhadap pengaruh parameter pada mesin ball milling masih terbuka lebar terutama untuk karakteristik material yang berbeda. Selain itu pada penelitian sebelumnya, metode penelitian juga masih bisa dikembangkan menggunakan metode design experiment lainnya.

4 4 Oleh karena itu pada penelitian ini akan dianalisis beberapa parameter pada proses ball milling untuk dapat menghasilkan serbuk bovine hidroksiapatit dengan kualitas serbuk yang baik sehingga bisa digunakan untuk aplikasi biomedis untuk kasus kerusakan tulang manusia. 1.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, penelitian ini akan difokuskan untuk mendapatkan setting parameter ball milling untuk mendapatkan hasil serbuk bovine hidroksiapatit dengan kriteria ukuran partikel yang paling kecil. 1.3 Asumsi dan Batasan Dalam penelitian ini, dibuat asumsi dan batasan agar penelitian yang dilakukan lebih fokus. Asumsi dan batasan yang digunakan antara lain: 1. Objek penelitian yang digunakan adalah serbuk bovine hidroksiapatit yang dibuat dari bahan baku tulang sapi. 2. Penelitian yang dilakukan berbasis eksperimen dengan menggunakan mesin ball mill yang ada di Laboratoriun Desain dan Pengembangan Produk, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. 3. Eksperimen dilakukan dengan menggunakan metode desain faktrial 2 k. 4. Parameter yang digunakan antara lain lama waktu penggilingan dan jumlah bola pejal. 5. Variabel respon yang digunakan pada penelitian ini adalah ukuran partikel dari serbuk bovine hidroksiapatit. 6. Serbuk bovine hidroksiapatit terlebih dahulu dihancurkan dengan menggunakan mesin crusher hingga mencapai ukuran serbuk bovine hidroksiapatit yang lolos screen mesh 20 atau 855 µm. 7. Interval waktu penggilingan ball milling dibuat 60 menit pada level rendah sampai 120 menit pada level tinggi dan interval jumlah bola pejal yang digunakan adalah 20 buah pada level rendah sampai 40 buah pada level tinggi.

5 5 8. Jumlah material bovine hidroksiapatit yang digunakan untuk sekali sampel eksperimen adalah 15 gram. 9. Serbuk bovine hidroksiapatit yang dianalisis adalah serbuk yang berada pada ukuran <100 mesh dan >230 mesh. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini antara lain: 1. Mendapatkan setting parameter yang optimal untuk menghasilkan respon terbaik yaitu serbuk dengan ukuran partikel terkecil. 2. Mengetahui parameter proses ball mill yang paling berkontribusi terhadap hasil serbuk. 3. Mendapatkan persamaan matematis dari daerah rancangan eksperimen yang dilakukan 1.5 Manfaat Penelitian Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat menjadi acuan dalam pengopersian mesin ball mill untuk dapat menghasilkan karakteristik serbuk (kasar atau halus) sesuai dengan yang dibutuhkan. Selain itu, serbuk bovine hidroksiapatit hasil penelitian ini bisa digunakan untuk aplikasi biomedis dalam memperbaiki dan mempercepat proses penyembuhan tulang manusia yang rusak.