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: I1414004
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
48
iv 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.
48
v
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 2014.
6. Teman-teman Ngemper.
7. Seluruh dosen, karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.
vi
CHARACTERIZATION OF MATERIAL BIOCOMPOSITE BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA)/ SHELLAC/ FLOUR
Afif Sandy Irawan
Mechanical Engineering Department, Engineering Faculty of Sebelas Maret University, Surakarta Indonesia
Email: afifend@rocketmail.com
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: 31.6493º, 32.7725º, 32.0926º. 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 0.461 MP a. The
observations of porous with SEM on BHA/shellac/powder samples size and the
number of samples conta ined in the porous BHA / shellac / flour 50-50% wt.
vii
KARAKTERISASI MATERIAL BIOKOMPOSIT
BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA)/SHELLAC/TEPUNG TERIGU
Afif Sandy Irawan
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
Email: afifend@rocketmail.com
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 oC/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: 31.6493º, 32.7725º, 32.0926º. 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 0.189 MPa dan nilai kuat tekan tertinggi adalah 0.461 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
viii
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
ix
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 S1.
13.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
x
1.6 Sistematika Penelitian ... 3
xi
2.2.10 Uji Karakteristik Material ... 19
2.2.11 Uji Kekerasan Vickers (VHN) ... 19
2.2.12 Uji Kuat Tekan ... 20
2.2.13 Uji XRD (X-Ray Diffraction) ... 21
2.2.14 Hipotesis ... 21
3.3.2 Perendaman HA dengan Shellac ... 24
3.3.3 Proses Homogenisasi ... 24
3.7 Perencanaan Penelitian ... 28
3.8 Diagram Alir ... 30
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 31
4.1 Pengaruh Suhu Kalsinasi terhadap Serbuk Tulang Sapi ` ... 31
4.2 Hasil Kalsinasi Bovine Hydroxyapatite (BHA/Shellac/tepung) berbagai variasi campuran ... 33
4.3 Analisa Fasa Hydroxyapatite dengan XRD (X-Ray Diffraction) ... 36
4.4 Analisa Uji Kekerasan Vickers (Vickers Hardness Tester) ... 39
4.5 Analisa Uji Kuat Tekan (Diametral Tensile Strength) ... 41
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 45
5.1 Kesimpulan ... 45
5.2 Saran ... 42
DAFTAR PUSTAKA ... 46
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 1.2 Sifat mekanis dari variasi ukuran partikel hidroksiapatit ` ... 15
Tabel 3.1 Variasi rasio perbandingan campuran HA dengan tepung ... 26
Tabel 4.1 Bovine Hydroxyapatite (BHA)/shellac/tepung dengan variasi campuran
... 33
Tabel 4.2 Ukuran sampel uji BHA/shellac/tepung berbagai variasi campuran ... 35
Tabel 4.3 Maksimum pola difraksi sinar X sampel BHA dan BHA/shellac setelah
kalsinasi ... 38
Tabel 4.4 Maksimum pola difraksi sinar X sampel BHA dan BHA/shellac tepung
setelah kalsinasi ... 38
Tabel 4.5 Maksimum pola difraksi sinar X sampel BHA/shellac dan
BHA/shellac/tepung setelah kalsinasi ... 38
Tabel 4.6 Nilai kekerasan dari BHA/shellac dan BHA/shellac/tepung ` ... 39
xiv
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 ... 10
Gambar 2.5 Struktur kimia asam aleuritik dan asam jalarik ... 11
Gambar 2.6 Radiologi dari HA ... 16
Gambar 2.7 Ilustrasi pengukuran vickers dan dimensi lekukan ... 20
Gambar 2.8 Ilustrasi uji tekan menggunakan Universal Testing Machine ... 21
Gambar 3.1 Proses pengerjaan penelitian ... 23
Gambar 3.2 Magnetic Stir ... 24
Gambar 3.3 Alat Cetak ... 25
Gambar 3.4 Mesin Press ... 25
Gambar 3.5 Dapur pemanas (furnace) ... 25
Gambar 3.6 XRD (X-Ray Diffraction) ... 26
Gambar 3.7 SEM (Scanning Electron Microshopy) ... 27
Gambar 3.8 Mesin Uji Kekerasan (VHN) ... 27
Gambar 3.9 Universal Testing Machine ( UTM) ... 28
Gambar 4.1 Warna serbuk tulang sapi (a) sebelum kalsinasi (b) setelah kalsinasi .. ... 31
Gambar 4.2 Warna serbuk BHA/shellac (a) sebelum kalsinasi (b) setelah kalsinasi ... 32
Gambar 4.2 Warna serbuk BHA/shellac/tepung (a) sebelum kalsinasi (b) setelah kalsinasi ... 32
Gambar 4.3 a Pola difraksi XRD bovine hydroxyapatite (BHA). ... 37
Gambar 4.3 b Pola difraksi XRD bovine hydroxyapatite (BHA)/shellac ... 37
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 ... 49
Pola difraksi XRD BHA/Shellac ... 49
Pola difraksi XRD BHA/Shellac/Tepung ... 53
Lampiran 2 ... 58
Kekerasan (hardness)... 58
Lampiran 3 ... 60
Kuat Tekan (Diametral Tensile Strengh) ... 60
Lampiran 4 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac ... 64
Lampiran 5 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac ... 65
Lampiran 6 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac ... 66
Lampiran 7 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (60:40) ... 67
Lampiran 8 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (60:40) ... 68
Lampiran 9 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (60:40) ... 69
Lampiran 10 Pola grafik kuat tekan BHA/shellac/tepung (70:30) ... 70
