ANALISA SIFAT MEKANIK BIOKOMPOSIT
HIDROKSIAPATIT VARIASI PUTARAN DENGAN
TEKANAN TETAP 50 KG / CM
2Agus Riyanto1,Burmawi2, Mulyanef3, 1,2,3
Jurusan Teknik Mesin – Fakultas Teknologi Industri Universitas Bung Hatta
Kampus III Jl. Gajah Mada Gunung Pangilun Telp. (0751) 51257 Padang Email : riyantoagus746@yahoo.com, Burmawi_koto@yahoo.com
ABSTRACT
The Composites matrial was demanded because it has some benefits if we compare with banother anorganic material. With using the waste of cow bone which have been treated to be the powder of hydroxyapatite as a filler and borosilicate as a matric, with a round variation 910 Rpm, 1330 Rpm, 2000 Rpm, do it to get the value of mechanic character which better that consist of violence valve and power pressure. From the hydroxyapatite biocomposites Silica, and borak material there are violence value of thenbest Shore Seleroscope on the biocomposites specimens with the round variation 1330 Rpm, With value 15,83 SHN and the highest power pressure value on the specimens with the round variation 1330 Rpm, With value 6,33 N/mm2, From the result of the test above, we can see that is the lab variation take effect so much for violence value and power pressure.
Keywords: Keywords: biocomposites, hydroxyapatite powder, powder Borosilika, Hardness Value, Strength Press.
ABSTRAK
Material komposit mulai dilirik karena memiliki beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan material anorganik lainnya, dengan memanfaatkan limbah tulang sapi yang diolah menjadi serbuk Hidroksiapatit sebagai filler dan Borosilikat sebagai matriks, dengan Variasi Putaran 910 Rpm, 1330 Rpm, 2000 Rpm, dilakukan untuk mendapatkan nilai sifat mekanik yang lebih baik diantaranya nilai kekerasan dan kekuatan tekan. Dari material biokomposit hidroksiapatit, Silika, dan Borak didapatkan nilai kekerasan Shore Scleroscope terbaik pada spesimen biokomposit dengan variasi putaran 1330 Rpm, dengan nilai 15,83 SHN, dan nilai kekuatan tekan tertinggi pada spesimen dengan variasi putaran 1330 Rpm, dengan nilai 6,33 N/mm2. Dari hasil uji diatas terlihat variasi putaran sangat berpengaruh terhadap nilai kekerasan dan kekuatan tekan .
Kata Kunci: Biokomposit, Serbuk Hidroksiapatit, Serbuk Borosilika, Nilai Kekerasan, Kekuatan Tekan.
PENDAHULUAN
Penggunaan material komposit dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang semakin meningkat menjadi sebuah tantangan dalam ilmu material untuk mencari dan mendapatkan material baru yang memiliki nilai guna lebih serta memiliki dampak yang positif bagi lingkungan hidup.
Material komposit mulai dilirik karena memiliki beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan material anorganik lainnya, diantaranya adalah massanya yang lebih ringan, kekuatan yang lebih tinggi dan juga ketahanan terhadap korosi yang lebih baik. Atas dasar tersebut material organik kini hadir dan mulai menggantikan material anorganik yang telah lama dipakai oleh dunia.
Perkembangan ilmu pengetahuan yang berkembang pesat saat ini, muncul ilmu-ilmu baru yang memadukan beberapa ilmu yang sudah ada. Seperti saat ini yang banyak berkembang adalah perpaduan antara ilmu kedokteran dengan ilmu teknik yang disebut dengan biomaterial. Salah satu fungsinya yaitu untuk material inplant. Pada skripsi ini penulis akan mencoba menganalisa sifat mekanik biokomposit hidrosiapatit.Bahan dasarnya berasal dari tulang sapi dengan di tambah material borosilika, Teknik pembentukan material biokomposit menggunakan metode putaran maka dari itu penulis mencoba membuat limbah tulang sapi ini menjadi lebih bermanfaat bagi kebutuhan manusia yang mengalami patah tulang. Berdasarkan data di Asia, Indonesia adalah negara dengan jumlah penderita patah tulang tertinggi. Diantaranya ada sebanyak 300-400 kasus opera si bedah tulang per bulan di RS. Dr. Soetomo Surabaya (Miranda ZawaziIchsan dkk).
Hidroksiapatit yang berasal dari bahan natural jarang dipelajari, dan hal ini sangat menarik dilihat dari material pembentuk akan menghasilkan perbedaan
pada sifat mekanik, fisika dan kimia dari hidroksiapatit tersebut. Penggunaan hidoksiapatit dari biowaste adalah ekonomis dan lebih ramah lingkungan. Dengan keuntungan utama mempunyai biokompabilitas, biodegradasi yang rendah, kemampuan osteokonduktivitas yang bagus.
Untuk mengatasi kekurangan material ini perlu ditambahkan material aditif salah satunya borosilika, agar dapat memperbaiki sifat mekanis biokomposit hidroksiapatit.
METODOLOGI PENELITIAN
Diagram Alir Penelitian
Proses pembuatan komposit dilakukan sebagai berikut :
1. Menyiapkan bahan-bahan dan peralatan yang akan diperlukan dalam pengerjaan pembuatan material komposithidroksiapatit tulang sapi.
2. Proses pemilihan tulang sapi dan dibersihkan dengan cara mencuci agar kotoran-kotoran yang menempel pada tulang dapat terbuang.
3. Proses pengecilan dimensi tulang sapi yaitu memotong tulang dengan gergaji tangan.
4. Proses penghilangan kadar lemak yang terkandung dalam tulang sapi dengan cara melakukan pemanasan dengan merebus tulang pada panci presto.
5. Selanjutnya proses penghilangan kadar air yang terkandung dalam tulang dengan cara melakukan penjemuran dibawah terik matahari selama 2 hari.
6. Setelah itu dilakukan pengerjaan merubah tulang menjadi serbuk tulang dengan cara proses penggilingan tulang sapi di mesin penggiling.
7. Proses selanjutnya pengayakan serbuk tulang yang bertujuan memisahkan serbuk tulang yang masih kasar dengan yang halus. 8. Selanjutnya proses menghilangkan
unsur-unsur lain yang masih terkandung didalam serbuk tulang seperti: kadar air, lemak, bakteri, dan lain-lain yaitu dengan proses kalsinasi serbuk tulang sapi di dalam furnace pada temperatur 1000oC dalam rentan waktu 3 jam.
9. Proses selanjutnya setelah pengerjaan pembuatan serbuk kedua bahan selesai dilakukan pembagian komposisi serbuk hidroksiapatit dan serbuk titanium, dengan serbuk tulang berbanding titanium sebagai berikut: 70:30.
10.Proses pencampuran serbuk tulang sapi dan serbuk borosilika pada mortir dan stamper sampai kedua
bahan tercampur secara merata, kemudian tambahkan borosilikat ke dalam campuran serbuk tulang sampai semuanya teraduk secara sempurna.
11.Proses pencetakan komposit, yaitu masukkan adonan campuran tersebut kedalam cetakan, dan melakukan proses penekanan terhadap adonan sampai pada ukuran 50 psi.
12.Setelah spesimen ditekan, Selanjutnya cetakan di jepit dengan cekam mesin bubut, Setelah itu cetakan di putar dengan kecpatan 910 rpm,1330 rpm, 2000 rpm.
13.Setelah cetakan diputar maka kluarkan spesimen dari cetakan. 14.Selanjutnya masukan spesimen
kedalam furnace, atur suhu furnace dengan suhu 900oC selama 2 jam. 15.Setelah 2 jam keluarkan spesimen
dari furnace dan tunggu beberapa menit sampai spesimen dinggin. 16.Jika langkah-langkah pembuatan
komposit diatas telah selesai dilakukan spesimen uji kekerasan dan uji tekan akan mendapatkan nilai kekuatan mekanik spesimen tersebut.
Dalam pembuatan komposit ini diperlukan alat, bahan dan cara pembuatan komposit diantaranya:
Peralatan: 1. Presto
digunakan untuk memanaskan tulang sapi
2. Mesin Penggiling
alat penghancur tulang sapi 3. Furnace
untuk memanaskan spesimen 4. Timbangan Massa
untuk mengukur massa suatu benda 5. Mortir dan Stamper
untuk menghaluskan dan menggiling dua variasi serbuk
untuk membentuk spesimen sesuai dengan ukuran
7. Alat Tekan
untuk membentuk spesimen 8. Mesin Bubut
untuk memutar spesimen dengan cara menjepitkan cetakan
9. Mesin Poles
untuk menghaluskan permukaan 10. Alat Uji Kekerasan
untuk menentukan nilai kekerasan 11. Alat Uji Tekan
untuk mengukur nilai kekuatan tekan Bahan :
1. Serbuk Hidroksiapatit 2. Serbuk Silika
3. Serbuk Borak
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Hasil pengujian kekerasan dan tekan dapat dilihat seperti pada grafik, tabel berikut :
1. Tabel dan Grafik Perbandingan Antara Kekerasan Rata-Rata Spesimen dengan Variasi Putaran
Gerafik Perbandingan variasi putaran terhadap nilai kekerasan SHN (Shore Hardnes namber).
Grafik 4.1 Grafik perbandingan variasi putran terhadap nilai kekerasan.
Pada grafik 4.1 diatas dapat dilihat bahwa perbedaan variasi putaran sangat berpengaruh terhadap tingkat kekerasannya. Kekerasan shore rata-rata tertinggi yaitu pada spesimen B1.Putaran 1330 rpm dengan nilai 15,83 SHN, untuk spesimen A1 putaran 910 rpm dengan nilai 14,67 SHN, dan untuk spesimen C1 putaran 2000 rpm dengan nilai 13,17 SHN. Dapat disimpulkan, kekerasan tertinggi didapat pada putaran 1330 rpm.
2. Tabel dan Grafik Perbandingan Kekuatan Tekan dengan Variasi Putaran.
a. Grafik Perbandingan Variasi Putaran Terhadap σ (N/mm2 ).
Grafik 4.2 Grafik Perbandingan Variasi Putaran Terhadap Tegangan σ (N/Mm2).
Pada grafik 4.2 dapat disimpulkan bahwa kekuatan tekan yang tertinggi ada pada putaran 1330 rpm yaitu sebesar 6,33 N/mm2.
b. Grafik perbandingan variasi Putaran terhadap Regangan ԑ (%).
Grafik 4.3 Grafik perbandingan variasi putaran terhadap Regangan ԑ (%).
Berdasarkan Grafik 4.3 diatas regangan tertinggi yaitu pada spesimen dengan variasi komposisi 70:30 dengan nilai 1,19, untuk spesimen 80:20 dengan nilai 0,67, dan untuk spesimen variasi komposisi 90:10 dengan nilai regangan 0,59. Berdasarkan Grafik 4.4 diatas regangan tertinggi yaitu pada variasi putaran 910 rpm dan 1330 rpm sedangakan putaran 2000 rpm mengalami penurunan.Dapat disimpulkan, Regangan tertinggi didapat pada putaran 910 rpm, dengan nilai 4%.
KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang meliputi pengujian dan analisa terhadap sifat mekanis biokomposit dengan variasi Putaran didapatkan nilai kekerasan tertinggi yaitu pada variasi putaran 1330 dengan nilai 15,83 SHN, dan nilai kekuatan tekan yang tertinggi ada pada putaran 1330 rpm yaitu sebesar 6,33 N/mm2. Dari pegujian yang dilakukan didapat hasil kekerasan yang paling baik pada putaran 1330 rpm.
SARAN
1. Untuk penelitian selanjutnya, diharapkan menggunakan Pegujian Impact dan struktur micro.
2. Dalam melakukan pegambilan data kita harus teliti sehingga data yang didapat tidak mengalami kesalahan.
DAFTAR PUSTAKA Ichan., M.Z., Siswanto., Hikmawati, D.,Sintesis komposit Sintesis Komposit Kolagen-Hidroksiapatit Sebaagai Kandidat Bone Graft., Fakultas Sain dan Teknologi Universitas Air Langga.
Barakat, N.A.M., Khil, M.S., Sheikh, F.A., Omran, A.M., Kim, H.Y. (2009) Extraction of pure natural hydroxcapatite from the bovine bone bio waste by three different methods. Material
Technology.209,3408-3415. Ferraz, M., Mantero, F.J., Manuel,
C.M. (2004).
Hydroxyapatite
nanoparticles a review of preparation methodologies.
J.App. Biomat. Biomech. 2, 74-80.
Kusrini, E., Sontang, M. (2012). Characterizingof X-Ray Diffraction And Electron Spin Resonance: Effects Of Sintering Time And Temperature On Bovine Hydroxyapatite. Rad Phsical and Chem. 81, 118-125.
Pelin, I.M, Maier, S.S, Chitanu, G.C., Bulacovsschi, v. (2009). Preparation and characterization of hydroxyapatite-collagen composite as component for injectable bone subtitute. Materials science and enginering. C29, 2188-2194.
Rachmania P, Aida. 2012. Preparasi Hidroksiapatit Dari Tulang Sapi Dengan Metode Kombinasi Ultrasonik Dan Spray Drying. Jakarta.
Said, Muhammad Irfan. (2014) Pemanfaatan Limbah Tulang. UNHAS.
Setiawau, Duyeh.(2010). Sintesis dan Karakterisasi 188
Re_Hidroksiapatit Untuk Tujuan Radioterapi Kanker. Pusat Teknologi Nukllr Bahan Dan Radiometri Solechan, Saifudin Alie Anwar
(2014). Karakterisasi Scaffold Bovine Hydroxyapatite Dari Tulang Sapi Limbah Bakso Balungan Untuk Aplikasi Implan Tulang Mandibula Menggunakan Metode Kalsinasi. Universitas Muhammadiyah Semarang Sontang, M., (2000) Optimasi
Hydroxyapatite Dalam Tulang Sapi Melalui Proses
Sintering. Tesis, Universitas Indonesia.
Suka,I. G. Simanjuntak. W. Simon .S. Evi .T. (2010). Karakteristik Silika Sekam Padi Dari Provinsi Lampung Yang Diperoleh Dengan Metode Ekstraksi. Universitas Lampung. Yang, P., Quan, Z., Li, C., Kang,
X., Lian, H., Lin, J. (2008) Bioaktive, luminescent and mesoporous europium-doped hydroxyapatite as a drug carier. Biomaterial. 29, 4341-4347.
Zhou, H., Lee, J. (2011). Nanoscale hydroxyapatite particles for bone tissue enginering. Acta biomaterial. 7, 2769-2781. Sulastri., S., Kristianingrum., S.,
Berbagi Macam Senyawa Silika : Sintesis, Karakterisasi Dan Pemanfaatan. Fakultas MIPA, Universitas Negeri Yogyakarta, 15 Mei 2010.
