Ekstruksi dan karakterisasi filamen komposit Polylactid Acid (PLA) / Carbon Nano Tube (CNT)

https://doi.org/10.22146/jmtp.70481

Dicky Oktavian(1), Muslim Mahardika(2*), Budi Arifvianto(3)

(1) Departemen Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
(2) Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada; Centre for Innovation of Medical Equipment and Devices (CIMEDs) Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
(3) Departemen Teknik Mesin dan Industri Universitas Gadjah Mada; Centre for Innovation of Medical Equipment and Devices (CIMEDs) Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada
(*) Corresponding Author

Abstract


Dewasa ini teknologi additive manufacturing (AM) mengalami perkembangan yang pesat. Salah satu metode additive manufacturing yang saat ini populer di berbagai belahan dunia adalah metode fused deposition modelling. Prinsip kerja metode ini adalah dengan cara mengekstrusi material filamen polimer yang meleleh dan sudah melewati temperatur rekristalisasinya melalui sebuah nozzle, kemudian produk akan terbentuk secara lapis demi lapis yang dibentuk melalui gerakan relatif dari meja mesin. Dalam pengaplikasiannya, material filamen dapat dibuat dalam bentuk komposit sehingga diperoleh sifat-sifat unik tertentu sehingga dapat digunakan pada bidang-bidang tertentu. Salah satunya adalah pada bidang kesehatan, sebagai pembuatan implan atau jaringan tubuh dengan memiliki kekuatan yang tinggi dan bersifat biodegradable. Pada penelitian ini, dilakukan pembuatan filamen komposit PLA-CNT dengan metode ekstrusi. Proses ekstrusi dilakukan dengan variasi temperatur 143, 145, dan 147ºC dengan memberi tambahan polyethylene glycol (PEG) sebagai plasticizer untuk meningkatkan fleksibilitas dan workability. Hasil pengamatan dengan scanning electron microscope (SEM) mengindikasikan bahwa proses ekstrusi berjalan kurang stabil karena terdapat tekstur permukaan yang bergelombang. Dari pengujian karakterisasi differential scanning calorimetry (DSC), derajat kristalinitas pada variasi ekstrusi filamen PLA-CNT mengalami peningkatan seiring meningkatnya temperatur ekstrusi. Pada pengujian karakterisasi fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) terdapat perubahan komposisi kimia pada filamen yang signifikan, yang juga sejalan dengan degradasi sifat mekanis. Variasi filamen dengan temperatur ekstrusi 147ºC memiliki nilai kekerasan paling tinggi yaitu sebesar 40,50 MPa.

Keywords


PLA, Filamen, carbon nano tube, ekstrusi, polyethylene glycol

Full Text:

PDF


References

[1] Shahrubudin, N., Lee, T. C. and Ramlan, R. (2019) ‘An overview on 3D printing technology: Technological, materials, and applications’, Procedia Manufacturing, 35, pp. 1286–1296. doi: 10.1016/j.promfg.2019.06.089.

[2] Wang, L., Qiu, J., Sakai, E., & Wei, X. (2016). The relationship between microstructure and mechanical properties of carbon nanotubes/polylactic acid nanocomposites prepared by twin-screw extrusion. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing.https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2015.12.016

[3] Solechan, S. R. (2016). Karakteristik filamen biodegradasi print 3d untuk implan plate an sekrup tulang femur dengan metode screw extrusion dari material pcl, pla pati ketela dan hydroxyapatite bovine. Prosiding SNATIF, 3. [4] Liu, W., Wu, N. and Pochiraju, K. (2018) ‘Shape recovery characteristics of SiC/C/PLA composite filaments and 3D printed parts’, Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 108(February), pp. 1–11. doi: 10.1016/j.compositesa.2018.02.017.

[5] Arifvianto, B., Leeflang, M. A., & Zhou, J. (2017). Diametral compression behavior of biomedical titanium scaffolds with open, interconnected pores prepared with the space holder method. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials, 68(December 2016), 144–154. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2017.01.046

[6] Zhou, Y., Lei, L., Yang, B., Li, J., & Ren, J. (2018). Preparation and characterization of polylactic acid (PLA) carbon nanotube nanocomposites. Polymer Testing.https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2018.03.044

[7] Balani, K., Verma, V., Agarwal, A., & Narayan, R. (2015). BIOSURFACES: A Materials Science and Engineering Perspective. Hoboken, New Jersey.: John Wiley & Sons, Inc.

[8] Wisam H. Hoidy, Mansor B. Ahmad, Emad A. Jaffar Al-Mulla and Nor Azowa Bt Ibrahim, 2010. Preparation and Characterization of Polylactic Acid/Polycaprolactone Clay Nanocomposites. Journal of Applied Sciences, 10: 97-106. doi: 10.3923/jas.2010.97.106

[9] Eliyana, A., & Winata, T. (2017). Karakterisasi FTIR pada Studi Awal Penumbuhan CNT dengan Prekursor Nanokatalis Ag dengan Metode HWC-VHF-PECVD. Jurnal Fisika Dan Aplikasinya, 13(2), 39. https://doi.org/10.12962/j24604682.v13i2.2155

[10] Asadi, H., Rostamizadeh, K., Salari, D., & Hamidi, M. (2011). Preparation of biodegradable nanoparticles of tri-block PLA-PEG-PLA copolymer and determination of factors controlling the particle size using artificial neural network. Journal of Microencapsulation, 28(5), 406–416. https://doi.org/10.3109/02652048.2011.576784

[11] Li, W., Li, R., Li, C., Chen, Z.-R., & Zhang, L. (2015). Mechanical Properties of Surface-Modified Ultra-High Molecular Weight Polyethylene Fiber Reinforced Natural Rubber Composites. Polymer Composites. https://doi.org/10.1002/pc.23685

[12] Yuniarto, K., Purwanto, Y. A., Purwanto, S., Welt, B. A., Purwadaria, H. K., & Sunarti, T. C. (2016). Infrared and Raman studies on polylactide acid and polyethylene glycol-400 blend. AIP Conference Proceedings,1725. https://doi.org/10.1063/1.4945555

[13] Calleja FJB (1985) Microhardness relating to crystalline polymers. Adv Polym Sci. https ://doi.org/10.1007/3-540-13779 -3_19

[14] de Carvalho, J. G., Zanini, N. C., Claro, A. M., do Amaral, N. C., Barud, H. S., & Mulinari, D. R. (2021). Composite filaments OF PHBV reinforced with ZrO2·nH2O particles for 3D printing. Polymer Bulletin,(0123456789).https://doi.org/10.1007/s00289-021-03610-3

[15] Bijarimi, M., Ahmad, S., Rasid, R., Khushairi, M. A., & Zakir, M. (2016). Poly(lactic acid)/Poly(ethylene glycol) blends: Mechanical, thermal and morphological properties. AIP Conference Proceedings,1727(April 2016). https://doi.org/10.1063/1.4945957.

[16] Ramrakhiani M, Pal D, Murty TS (1979) Micro-identation hardness studies on human bones. Cell Tissues Organs 103:358–362.



DOI: https://doi.org/10.22146/jmtp.70481

Article Metrics

Abstract views : 3004 | views : 5799

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


Copyright (c) 2021 Jurnal Material Teknologi Proses: Warta Kemajuan Bidang Material Teknik Teknologi Proses

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Jurnal Material dan Teknologi Proses (ISSN 2477 - 2135) diterbitkan oleh Departemen Teknik Mesin, Sekolah Vokasi, Universitas Gadjah Mada yang beralamatkan di Jalan Yacaranda, Sekip, Unit IV, Yogyakarta 55281. Konten situs web ini dilisensikan di bawah Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.