SKRIPSI “KARAKTERISASI XRD, FTIR, BIODEGRADASI, DAN PENGAMATAN SEM MATERIAL BIOKOMPOSIT BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA) SHELLAC TEPUNG TAPIOKA”

  

SKRIPSI

“KARAKTERISASI XRD, FTIR, BIODEGRADASI, DAN PENGAMATAN

SEM MATERIAL BIOKOMPOSIT BOVINE HYDROXYAPATITE (BHA) /

  SHELLAC / TEPUNG TAPIOKA ”

Dosen Pembimbing I : Dr. Joko Triyono, S.T.,M.T.

  

Dosen Pembimbing II : Dr. Abu Masykur, S.Si., M.Si.

  

Disusun Oleh:

BHORIN TANTOMO CHRISTIAWAN

I0413012

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

  

2017

  48 MOTTO

Belajar unutk mengalah adalah langkah pertama untuk menjadi pemenang dan

belajarlah mengalah hingga tidak ada seorangpun yang dapat mengalahkanmu.

Jangan minta kepada Tuhan apa yang menurutmu baik, tetapi mintalah apa yang

menurut Tuhan baik bagimu.

  

Banyaklah rancangan di hati manusia, tetapi keputusan Tuhanlah yang

terlaksana (Amsal 19 : 21).

Kita dilahirkan mungkin bukan menjadi pemenang tapi kita tidak diijinkan untuk

menyerah, karena sejak kita dilahirkan kita adalah pemenangnya.

Janganlah takut, sebab Aku menyertai engkau, janganlah bimbang sebab Aku ini

Allahmu; Aku akan meneguhkan, bahkan memegang engkau dengan tangan

kananKu yang membawa kemenangan (Yesaya 41 : 10).

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS

  Dengan ini saya menyatakan dengan sesungguhnya dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi dan sepengetahuan saya juga terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Jika terdapat hal

• – hal yang tidak sesuai dengan ini, maka saya bersedia dikenai sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku.

  Surakarta, Oktober 2017 Bhorin Tantomo Christiawan

  48 HALAMAN PERSEMBAHAN

  Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan puji syukur kehadiran Tuhan Yang Maha Esa , penulis mempersembahkan tulisan ini kepada: 1.

  Tuhan Yang Maha Esa sang pencipta alam semesta dan seisinya terima kasih telah membantu dalam proses pengerjaan skripsi.

  2. Kedua orang tuaku, kakakku, 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 Abu Masykur S.Si., M.Si.,.

  4. Seluruh Dosen dan Asisten Laboratorium Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret yang telah memberikan ilmunya dan menuntun saya menjadi sarjana.

  5. Teman-teman seperjuangan, Fathan, Widy, Chamel, Affif, Platino, Rizky, Dicky, Bobby, Ridho, Dimas, Mas Taufik, dan Mas Budzar.

  6. PT Arena Argo Andalan yang telah menyumbangkan tepung tapioka.

  7. Teman-teman mahasisawa Teknik Mesin 2013.

  8. Sally Rosita Sugiarto dan keluarga yang telah memberikan semangat dan dukungan.

  9. Teman – teman BAL : Lolly, Andre (kodok), dan Andreas (john).

  10. Kakak – kakak IRA 1 kids impact one GBI Keluarga Allah.

  11. Seluruh guru – guru dari SD Kristen Manahan, SMP Widya Wacana, SMA Regina Pacis.

  12. Seluruh karyawan, dan mahasiswa Teknik Mesin UNS.

  13. Semua pembaca skripsi ini.

  

vi

  

CHARACTERISTICATION OF XRD, FTIR, AND BIODEGRADATION

EXAMINATION AND SEM OBSERVATION ON BOVINE

HYDROXYAPATITE (BHA) / SHELLAC / TAPIOCA FLOUR AS

BIOCOMPOSITE MATERIAL

  

Bhorin Tantomo Christiawan

  Mechanical Engineering Department, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University, Surakarta 57126, Indonesia

  Email:

  

Abstract

  Observation done by RISKESDAS assert that increasing of bone fracture cases was caused by traffic accident, slipped, and blunt injury. One of solutions is inserting the bonefiller material into bone which is made by hydroxyapatite as basic component. Aim of this experiment is knowing whether tapioca flour and shellac will evaporate after sintering, then knowing the effect of tapioca flour on porusity forming and degradation on BHA biocompocyte material. This experiment was done by calcination method to evaporate organic substance in bovine powder, compaction method to make BHA/Shellac/Tapioca biocompocite tablet, and sintering method to sublimate porusity on the tablet. Analysis of the result shows that SEM was more effective to show porusity on the speciment. Observation of difractogram XRD pattern shows its value on 2 θ the same as the value of standard difractogram pattern HA JCPDS 9-432. Observation of FTIR spectrum shows three main peak point in form of functional group phosphat

• - ( ), carbonate ( ), dan hydroxyl (OH ). Those three observation proofed that tapioca flour and shellac substances were all evaporating on synthering process, then leaving BHA as residue, thus the more tapioca added, and higher porusity amount that fasten degradation.

  Keywords: Hydrroxyapatite, FTIR, SEM, XRD, Biodegradation.

vii

  KARAKTERISTISASI

XRD, FTIR, BIODEGRADASI, DAN

  

PENGAMATAN SEM MATERIAL BIOKOMPOSIT BOVINE

HYDROXYAPATITE (BHA)/SHELLAC/TEPUNG TAPIOKA

Bhorin Tantomo Christiawan

  Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia

  Email:

  

Abstrak

  Hasil RISKESDAS menyatakan kasus patah tulang di Indonesia cukup tinggi untuk setiap tahunnya akibat dari kecelakan, jatuh, dan trauma benda tumpul. Salah satu metode penyelesaian dari patah tulang adalah dengan melakukan implan material bone filler dengan komponen dasarnya adalah hidroksiapatit. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui apakah tepung tapioka dan shellac akan hilang setelah proses sintering, dan mengetahui pengaruh tepung tapioka pada pembentukan porusitas dan degradasi pada material biokomposit BHA. Penelitian ini menggunakan metode kalsinasi untuk menghilangkan zat organik pada serbuk tulang sapi, kompaksi untuk membentuk sebuah tablet biokomposit BHA/Shellac/Tapioka, dan proses sintering untuk menghasilkan porusitas pada tablet spesimen uji. Berdasarkan hasil analisis data uji yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa pengamatan SEM memperlihatkan porusitas yang terjadi pada spesimen uji. Pengamatan pola difraktogram XRD menunjukkan 2θ nilai sampel sesuai dengan pola difraktogram standar HA JCPDS 9-432. Pengamatan spektrum FTIR menunjukkan adanya tiga titik puncak utama

• yang berupa gugus fungsi fosfat ( ), karbonat ( ) dan hidroksil (OH ). Dari ketiga pengamatan tersebut menunjukkan bahwa kandungan tapioka dan shellac telah hilang sepenuhnya saat proses sintering dan hanya menyisakan kandungan BHA dan semakin banyak campuran tapioka yang digunakan akan mempercepat laju degradasi.

  Kata Kunci : Hidroksiapatit, FTIR, SEM, XRD, Biodegradasi.

viii

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat karunianya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini dengan judul

KARAKTERISTISASI PENGUJIAN SEM,

  

BIODEGRADASI MATERIAL BIOKOMPOSIT BOVINE

HYDROXYAPATITE (BHA)/SHELLAC/TEPUNG TAPIOKA. 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.

  Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan rahmat serta kuasa-Nya saya dapat melaksanakan skripsi dengan baik dan lancar.

  2. Ayah, Ibu, dan kakak yang telah memberikan doa dan dorongan serta motivasi baik moral maupun material sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.

  3. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T., selaku kepala program studi Teknik Mesin 4. Bapak Agung Tri Wijayanta, M.eng., Ph.D. selaku dosen pembimbing akademik

  5. Bapak Dr. Joko Triyono, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing I yang senantiasa memberikan nasehat, arahan, dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.

  6. Bapak Abu Masykur S.Si., M.Si., selaku dosen pembimbing II yang turut serta memberikan arahan dan bimbingan dalam menyelesaikan skripsi ini.

  7. Bapak Heru Sukanto, S.T.,M.T., selaku kepala laboratorium proses produksi Teknik Mesin FT UNS.

  8. Bapak Dr. Tech. Suyitno. Selaku kepala laboratorium biofuel Teknik Mesin FT UNS. x 9. Dr. Budi Kristiawan. Selaku kepala laboratorium perpindahan panas dan thermodinamika Teknik Mesin FT UNS.

  10. Bapak Dr. Nurul Muhayat S.T., M.T., selaku koordinator TA yang telah membantu kelancaran dalam menyelesaikan skripsi ini.

  11. Bapak serta Ibu dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta yang turut serta mendidik penulis hingga menyelesaikan studi S1.

  12. Arifin dan Hendri, sebagai laboran dan instruktur laboratorium proses produksi Teknik Mesin FT UNS.

  13. Bambang, Sebagai laboran laboratorium biofuel Teknik Mesin FT UNS.

  14. Solikhin sebagai laboran laboratorium perpindahan panas dan termodinamika Teknik Mesin FT UNS.

  15. Affif, Platino, dan Rizky selaku rekan Tugas akhir.

  16. Teman-teman mahasiswa Teknik Mesin 2013 yang telah banyak membantu dan memberi dorongan moril, fasilitas serta motifasi sehingga terselesainya penulisan skripsi ini.

  17. Sally Rosita Sugiarto dan keluarga yang telah memberi dukungan dan semangat.

  18. Teman – teman BAL : Lolly, Andre, Jon yang selalu menghibur.

  19. Kakak – kakak IRA 1 Kids impact yang selalu menghibur 20.

  Seluruh guru – guru dari SD Kristen Manahan, SMP Widya Wacana, SMA Regina Pacis yang telah membimbing dan mencerdaskan.

  21. 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, Agustus 2017 Penulis

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i

HALAMAN SURAT PENUGASAN TUGAS AKHIR ......................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................. iii

PERNYATAAN INTEGRITAS PENULIS ........................................................... iv

HALAMAN MOTTO .............................................................................................. v

HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................................. vi

ABSTRAK (INGGRIS) ........................................................................................... vii

ABSTRAK (INDONESIA) ..................................................................................... viii

KATA PENGANTAR ............................................................................................. ix

DAFTAR ISI ........................................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... xiv

DAFTAR RUMUS .................................................................................................. xv

DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................... xvi

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang Masalah ................................................................................. 1

  1.2 Perumusan Masalah ................................................................................ 3

  1.3 Batasan Masalah ...................................................................................... 3

  1.4 Tujuan Penelitian .................................................................................... 3

  1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................. 4

  1.6 Sistematika Penelitian ............................................................................. 4

  

BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 5

  2.1 Tinjauan Pustaka .......................................................................................... 5

  2.2 Dasar Teori ................................................................................................... 6

  2.2.1 Tulang Sapi ................................................................................ 6

  2.2.2 Hidrosiapatit ................................................................................ 8

  2.2.3 Shellac ......................................................................................... 9

  2.2.4 Tapioka ....................................................................................... 10

  2.2.5 Kalsinasi ...................................................................................... 11

  2.2.6 Proses Sintering ......................................................................... 12

  2.2.7 Karakterisasi Material Hidroksiapatit ........................................ 14

  2.3 Hipotesis ...................................................................................................... 17

  

BAB III METODELOGI PENELITIAN ............................................................. 18

  3.1 Tempat Penelitian ` ..................................................................................... 18

  3.2 Alat dan Bahan .......................................................................................... 18

  3.2.1 Alat .................................................................................................. 18

  3.2.2 Bahan ............................................................................................... 18

  3.3 Prosedur Penelitian .................................................................................... 19

  3.3.1 Persiapan .......................................................................................... 19

  3.3.2 Perendaman HA dengan shellac ...................................................... 20

  3.3.3 Proses Homogenisasi ....................................................................... 20

  3.3.4 Proses Kompaksi ............................................................................. 20

  3.3.5 Proses Sintering ............................................................................... 20

  3.4 Variabel Penelitian .................................................................................... 21

  3.5 Tahap Pengujian ........................................................................................ 21

  3.6 Tahap Analisa ........................................................................................... 23

  3.7 Perencanaan Penelitian .............................................................................. 23

  3.8 Diagram Alir .............................................................................................. 24

  

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................... 26

  4.1 Pengaruh Suhu Kalsinasi Terhadap Serbuk Tulang Sapi .......................... 26

  4.2 Hasil Proses Sintering Bovine Hidroksiapatit (BHA)/Shellac/ Tepung Tapioka Berbagai Variasi Campuran

  27

  4.3 Pengamatan Laju Degradasi ...................................................................... 29

  4.4 Analisa Fasa Hidroksiapatit dengan XRD ................................................ 31

  4.5 Analisa Gugus Fungsi dengan FTIR ......................................................... 34

  4.6 Hasil Pengamatan SEM Bovine Hydroxyapatite (BHA)/Shellac/Tapioka . 36

  

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................. 41

  5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 41

  5.2 Saran .......................................................................................................... 42

  

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 43

LAMPIRAN

  DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi kimia tepung tapioka ............................................................. 10Tabel 3.1 Variasi perbandingan campuran BHA/shellac/tapioka ............................ 21Tabel 4.1 BHA/shellac/tapioka dalam berbagai variasi campuran .......................... 27Tabel 4.2 Maksimum pola difraksi sinar X sampel bovine hydroxyapatite (BHA) dan hydroxyapatite (BHA)/shellac/tapioka setelah sintering .................. 33Tabel 4.3 Spektrum hasil uji FTIR dari sampel BHA murni dan

  BHA/shellac/tapioka ................................................................................ 35

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Anatomi kerangka tulang sapi ............................................................... 7Gambar 2.2 (a) tulang femur, (b) bagian dalam tulang femur .................................. 8Gambar 2.3 Diagram alir pembuatan tepung tapioka ............................................... 11Gambar 2.4 Proses sintering (a) point contact, (b) tahap awal, (c) tahap

  intermediate , (d) tahap akhir ................................................................ 13

Gambar 2.5 Skema difraksi hukum Bragg ................................................................ 17Gambar 3.1 Proses Pengerjaan................................................................................... 19Gambar 3.2 Mesin uji SEM ....................................................................................... 22Gambar 3.3 Mesin uji XRD ....................................................................................... 22Gambar 3.4 Mesin uji FTIR ....................................................................................... 23Gambar 3.5 Diagram alur penelitian .......................................................................... 24Gambar 4.1 Perubhan warna serbuk tulang sapi : (a) sebelum kalsinasi, (b) setelah kalsinasi ................................................................................... 26Gambar 4.2 Laju degradasi selama 8 minggu ............................................................ 30Gambar 4.3 Difraktogram dari BHA murni .............................................................. 31Gambar 4.4 Difraktogram dari BHA/shellac/tapioka ............................................... 32Gambar 4.5 Difraktogram XRD bovine hydroxyapatite (BHA) ............................... 32Gambar 4.6 Spektrum dan gugus fungsi BHA murni dan

  BHA/shellac/tapioka ............................................................................ 34