OPTIMASI KOMPOSISI CAMPURAN HIDROKSIAPATIT, BIOPLASTIK, DAN CAMPHORQUINONE UNTUK MEMPEROLEH DIAMETRAL TENSILE STRENGTH DAN LAJU SOLIDIFIKASI TERBAIK

IRFAN SHAFIQY DWI, Ir. Alva Edy Tontowi, M.Sc., Ph.D.

2014 | Skripsi | S1 TEKNIK INDUSTRI

HA sebagai material utama pada campuran bone substitute memiliki sifat getas dan rapuh. Maka perlu bahan lain untuk mengurangi sifat tersebut dalam campuran bone substitute. Polimer sering digunakan dalam campuran tersebut bersama Hidroksiapatit, namun polimer tidak sepenuhnya membantu karena harga bahan tersebut terpaut mahal. Ketersedian bioplastik yang murah dan mudah didapatkan bisa menggantikan polimer dalam campuran bone substitute bersama HA. Bioplastik yang digunakan adalah sari pati singkong (cassava starch). Selain itu, pembuatan bahan campuran bone substitute butuh waktu pengeringan yang lama. Maka dari itu terdapat bahan tambahan, Camphorquinone, sebagai photoinitiator. Namun dari semua bahan penyusun tersebut dibutuhkan komposisi optimal agar memiliki kuat mekanik yang baik serta mampu mengering dengan cepat. Komposisi HA:bioplastik terdapat pada rentang 20:80 hingga 80:20. Komposisi tersebut akan dipadu dengan CQ pada rentang 1-3% dari massa total campuran. Pada pengukuran laju solidifikasi, dilakukan perbandingan tebal layer pengeringan yang digunakan pada 0,5 mm; 0,25 mm; 0,15 mm. Cetakan menggunakan standar internasional ASTM F 451 dan dengan paparan sinar biru (UV light) berpanjang gelombang 420-480 nm. Pencarian komposisi optimal menggunakan metode Response Surface Method. Selama penelitian terdapat 13 spesimen uji untuk memenuhi data sehingga data tersebut mencukupi dalam pembuatan taksiran model. Hasil olah data menunjukan komposisi optimal pada HA:bioplastik 47,86 : 52,14. Serta dengan jumlah CQ sebesar 2,76%. Komposisi optimal tersebut menghasilkan kuat mekanik Diametral Tensile Strength (DTS) maksimum pada angka 2573,74 KPa dan dengan laju solidifikasi 408 detik per tebal layer 0,5 mm. Menyangkut tebal layer pengeringan, hasil analisis regresi dari perbandingan tebal layer 0,5 mm; 0,25 mm; 0,15 mm; menyatakan semakin tipis layer yang digunakan, maka akan meningkatkan laju solidifikasi. Hasil ekstrapolasi dari regresi tersebut memiliki batas 0,05 mm sebagai tebal layer pengeringan tertipis yang akan memberikan laju solidifikasi pada angka 21 detik dengan komposisi HA:bioplastik optimal.

Hydroxyapatite as a main material in bone substitute is very brittle and porous. Because of that, the compound of bone substitute needs other material to maintain its nasty character. Bioplastic has capability to replace polymer for maintain mechanical strength of bone substitute. Also, bioplastic is really reachable in even traditional market, then its price so cheap away instead of polymer. Other purpose in manufacturing production is to reduce makespan, so the specimen of bone substitute qualified for mass production. To obtain that purpose, the mixture was added with Camphorquinone as a photoinitiator. All of that material should have optimal composition that consider for good quality in mechanical strength and also good in solidification rate. The ratio of HA:bioplastic was ranged from 20:80 till 80:20. Then that composition was added with Camphorquinone ranged 1-3% of total mass solution. Measuring in solidification rate used 3 different layer thickness. That are 0.5 mm; 0.25 mm; and 0.15 mm. The mixture was positioned in dies that obey ASTM F 451. Process on photopolymerization used blue light which has lambda 420-480 nm. All of experiment was designed by Response Surface Method to achieve optimal solution effectively. This research had total 13 combination experiment to made data fit with appraisal model. The result of processed data pointed out the optimal ratio of HA:bioplastic in 47.86 : 52.14. Also the optimal composition of Camphorquinone was 2.76% of total mass solution. That optimal ratio and composition resulted a specimen with 2573.74 KPa in Diametral Tensile Strength (mechanical strength) and 21 seconds in solidification rate. Its optimal response was measured by using 0.5 mm of layer thickness. Then about 3 different layer thickness, the result of regression analysis asserted that the thinner layer thickness will give the better solidification rate. Then the extrapolation from its regression equality resulted that the thinnest layer was taken by 0.05 mm with solidification rate at 21 seconds. Based on regression analysis in the effect of amount of HA on its solidification rate and mechanical strength (DTS), asserted that the less amount of HA will give the better solidification rate. But the effect on its mechanical strength precisely different. The optimal composition of HA (47.86%) gave the best mechanical strength. Less or more amount than that will decrease its strength.

Kata Kunci : Hydroxiapatite, cassava starch, Camphorquinone, Solidification rate, Diametral Tensile Strength, Response Surface Method