BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Basis Gigitiruan
2.1.1 Pengertian Basis gigitiruan adalah bagian dari gigitiruan yang bersandar pada jaringan lunak dan merupakan tempat melekatnya anasir gigitiruan.1 Berbagai macam bahan telah digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan seperti kayu, tulang, keramik, logam, logam aloi dan beberapa jenis polimer.16
2.1.2 Bahan Basis Gigitiruan Bahan yang digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan dibagi ke dalam dua kelompok, yaitu logam dan non logam.2,3 a. Logam Bahan logam yang digunakan sebagai basis gigitiruan pada umumnya berupa aluminium kobalt, logam emas, aluminium dan stainless steel.3 Meskipun bahan logam memiliki kekuatan yang baik, tahan terhadap fraktur dan abrasi, tetapi bahan ini mempunyai kelemahan seperti pembuatannya memerlukan biaya yang mahal serta estetis yang kurang.17 b. Non-Logam Basis non logam dapat dibagi lagi menjadi dua jenis, yaitu : 2,3 1. Thermo-hardening 2. Thermo-plastic
Universitas Sumatera Utara
2.1.2.1 Thermo-hardening Bahan basis thermo-hardening adalah bahan basis yang mengalami perubahan kimia dalam proses dan pembentukan. Hasil dari produk tersebut berbeda dari bahan dasar setelah selesai diproses, bahan ini tidak dapat dilunakkan dengan panas ataupun dibentuk ulang. Contoh bahan thermo-hardening adalah fenol-formaldehid, vulkanit, dan resin akrilik.2,3 Bahan fenol-formaldehid lebih dikenal dengan Bakelite, awalnya ditemukan pada penggunaan di bidang perindustrian. Pada tahun 1924, bahan ini mulai diperkenalkan sebagai salah satu bahan pembuatan basis gigitiruan, namun mempunyai beberapa kelemahan seperti dapat terjadi perubahan warna, estetis yang kurang, sulit direparasi, memiliki kekuatan impak yang rendah, serta lebih sulit dalam pembuatannya.2,3,18 Vulkanit merupakan bahan pertama yang paling banyak digunakan untuk memproduksi basis gigitiruan. Bahan ini terbuat dari karet yang mengandung 32% sulfur dan oksida logam untuk memberikan warna.3 Akan tetapi, bahan ini mempunyai kekurangan dalam hal estetis, mengabsorpsi saliva serta dapat menyebabkan stomatitis.9,18,19 Resin akrilik (polimetil metakrilat) adalah rantai polimer yang terdiri dari unit-unit metil metakrilat yang berulang.10 Menurut American Dental Association (1974), resin akrilik dibedakan menjadi dua yaitu : 4,10 1. Resin akrilik polimerisasi panas ; resin yang polimerisasinya dengan bantuan pemanasan. Pada umumnya disediakan dalam bentuk bubuk dan cairan
Universitas Sumatera Utara
2. Resin akrilik swapolimerisasi ; komposisi resin ini sama dengan polimerisasi
panas
kecuali
cairannya
mengandung
bahan
aktivator
yang
polimerisasinya dapat berlangsung pada suhu kamar. Resin ini disebut juga self cured autopolimeryzing, atau bahan yang diaktivasi secara kimia Thermo-hardening resin akrilik memiliki sifat porositas dan penyerapan air yang tinggi, perubahan volumetrik, mudah fraktur serta mempunyai kandungan sisa monomer.20
2.1.2.2 Thermo-plastic Bahan thermo-plastic adalah bahan yang tidak mengalami perubahan kimia dalam proses pembentukannya. Produk yang dihasilkan serupa dengan bahan dasar, hanya saja terjadi perubahan dalam bentuknya. Bahan ini dapat dilunakkan dengan panas dan dibentuk menjadi bentuk yang lain. Jenis bahan dari kelompok ini yang digunakan sebagai bahan basis gigitiruan antar lain : seluloid, selulosa nitrat, resin vinil, nilon, polikarbonat, dan resin akrilik.2,3 Seluloid mulai diperkenalkan pada tahun 1869. Pada awal penggunaan, bahan ini mempunyai sifat estetis yang baik. Namun seiring berlalunya waktu, bahan ini kurang diminati karena terjadinya perubahan warna, serta mudah menimbulkan stain karena sifat porositas yang dimiliki.18 Bahan vinil diperkenalkan sebagai bahan basis gigitiruan pada tahun 1932. Sifat umum resin ini memenuhi syarat basis gigitiruan, tetapi ketahanan yang rendah terhadap fatik, sering menyebabkan masalah fraktur beberapa waktu setelah pemakaian. Menjelang akhir tahun 1960an, mulailah dikembangkan bahan vinil-
Universitas Sumatera Utara
akrilik. Kelebihan dari bahan ini yaitu sedikit penyerapan air, sehingga meningkatkan ketahanan terhadap fatik dan impak. Namun, kekurangan yang dimiliki, yaitu modulus elastisitas yang rendah serta penghantar panas yang rendah.2,18 Polikarbonat adalah rantai polimer dari bisphenol-A carbonat. Bahan ini cukup populer dan banyak digunakan dalam kedokteran gigi sejak dahulu sebagai mahkota sementara. Bahan ini cukup kuat, tahan terhadap fraktur dan fleksibel. Tetapi, polikarbonat tidak dapat menahan tekanan oklusal sehingga tidak dapat mempertahankan dimensi vertikal dalam jangka waktu yang lama.18 Thermo-plastic akrilik mempunyai ketahanan terhadap fraktur, kekuatan tekan, fleksibilitas yang baik, serta sedikit kandungan sisa monomer. Tetapi bahan ini tidak dapat mempertahankan dimensi vertikal dalam waktu yang lama. Contoh dari thermo-plastic akrilik adalah Flexite M.P. yang diperoleh dari campuran khusus polimer dan mempunyai kekuatan impak tertinggi dibandingkan bahan jenis akrilik lainnya.6,20,21 Nilon adalah nama generik dari termoplastik polimer, dan pertama kali digunakan sebagai basis gigitiruan pada tahun 1950an. Bahan ini mempunyai ketahanan impak yang tinggi, akan tetapi bahan ini memiliki kelemahan yaitu dapat terjadi perubahan warna serta dapat menyerap air.19
2.2
Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Resin akrilik polimerisasi panas adalah polimer yang paling banyak digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan karena selain bernilai estetis, juga lebih ekonomis.11 Namun kekurangan dari resin akrilik polimerisasi panas adalah mudah
Universitas Sumatera Utara
fraktur.6 Resin akrilik tersusun dari berat molekul yang rendah, hal tersebut menjadi salah satu penyebab bahan ini mempunyai kekuatan impak yang rendah.18,20 Metode polimerisasi bahan resin akrilik polimerisasi panas dapat diproses dengan beberapa cara diantaranya dengan pemanasan air dan gelombang mikro (Combe,1992).10
2.2.1 Komposisi Komposisi resin akrilik polimerisasi panas terdiri dari : 9,16,18,22 A. Bubuk 1. Polimer (polimetil metakrilat); baik serbuk yang diperoleh dari polimerisasi metil metakrilat dalam air, maupun partikel dengan bentuk tidak teratur yang diperoleh dari menggerinda batangan polimer 2. Inisiator Peroksida : berupa 0.2 – 0.5 % benzoil peroksida 3. Pigmen: sekitar 1 % tercampur dalam partikel polimer
B. Cairan 1. Monomer; metil metakrilat 2. Stabilisator;
sekitar
0.006%
hydroquinone
untuk
mencegah
berlangsungnya polimerisasi selama penyimpanan 3. Kadang-kadang terdapat bahan untuk memacu cross link seperti etilen glikol dimetakrilat
Universitas Sumatera Utara
2.2.2 Manipulasi a) Perbandingan bubuk dan cairan Perbandingan yang umum digunakan adalah 3.5 : 1 satuan volume atau 2.5 : 1 satuan berat. Jika cairan terlalu sedikit maka tidak semua bubuk dapat dibasahi oleh cairan akibatnya akrilik yang telah selesai berpolimerisasi akan bergranul, tetapi cairan juga tidak boleh terlalu banyak karena dapat menyebabkan terjadinya kontraksi pada adonan resin akrilik.9,16 b) Pencampuran Bubuk dan cairan dalam perbandingan yang benar dicampur di dalam tempat yang tertutup lalu dibiarkan hingga mencapai dough stage.5 Pada saat pencampuran ada empat stages yang terjadi yaitu : 5,9 1. Sandy stage adalah terbentuknya campuran yang menyerupai pasir basah 2. Sticky stage adalah saat bahan akan merekat ketika bubuk mulai larut dalam cairan dan berserat ketika ditarik. 3. Dough stage adalah stage dengan konsistensi adonan mudah diangkat dan tidak melekat lagi, serta merupakan waktu yang tepat memasukkan adonan ke dalam mould dan kebanyakan dicapai dalam waktu 10 menit. 4. Rubber hard stage adalah berwujud seperti karet dan tidak dapat dibentuk dengan kompresi konvensional. c) Pengisian Sebelum pengisian, dinding mould diberi bahan separator untuk mencegah merembesnya cairan ke bahan mould dan berpolimerisasi sehingga menghasilkan
Universitas Sumatera Utara
permukaan yang kasar, merekat dengan bahan tanam (gips) dan mencegah air dari gips masuk ke dalam resin akrilik.11 Mould dalam kuvet harus diisi dengan tepat pada saat polimerisasi. Untuk mencegah kelebihan atau kekurangan pengisian, mould diisi secara bertahap. Setelah pengisian adonan penuh dilakukan tekanan pres pertama sebesar 1000 psi untuk mencapai mould terisi dengan padat dan kelebihan resin dibuang kemudian dilakukan tekanan pres terakhir mencapai 2200 psi. Kuvet ditutup dan dilakukan press pada kuvet kemudian dibaut, selanjutnya dilakukan proses kuring.9 d) Kuring Kuvet dibiarkan pada temperatur kamar kemudian kuvet dipanaskan pada suhu 70 ˚C dibiarkan selama 3 0 menit, dan selanjutnya 100 °C dibiarkan selama 90 menit.23
2.2.3 Sifat-Sifat Mekanis a. Kekuatan Tarik Kekuatan tarik termasuk salah satu sifat bahan yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur.5 Kekuatan tarik dari resin akrilik polimerisasi panas adalah 50 MPa.19 b. Fatik Salah satu kekurangan dari resin akrilik polimerisasi panas adalah mudah fraktur. Fraktur basis gigitiruan dapat terjadi di luar mulut maupun di dalam mulut. Fatik merupakan salah satu sifat yang menyebabkan fraktur basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas yang terjadi di dalam mulut.6
Universitas Sumatera Utara
c. Modulus Elastisitas Modulus elastisitas adalah ukuran dari kekakuan bahan serta merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi kekuatan impak. 5,9 Modulus elastisitas dari resin akrilik polimerisasi panas adalah 22000 MPa.13 d. Kekuatan Lentur Ketahanan terhadap fraktur dari bahan basis gigitiruan resin akrilik dipengaruhi oleh kekuatan impak dan kekuatan lentur. Kekuatan lentur resin akrilik polimerisasi panas adalah 67 MPa.12,16 e. Kekuatan Impak Kekuatan Impak merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur dari basis gigitiruan resin akrilik.12 Besarnya kekuatan impak dipengaruhi oleh kekuatan tarik dan modulus elastisitas.5 Sebanyak 30% perbaikan gigitiruan yang dilakukan oleh laboratorium dental di Amerika adalah fraktur midline yang prevalensi tertinggi dijumpai pada gigitiruan rahang atas. Kebanyakan fraktur dihubungkan dengan beberapa insiden traumatik pada gigitiruan, walaupun hal ini tidak mudah dikenali. Gigitiruan tidak mudah langsung fraktur ketika jatuh, akan tetapi kemungkinan akan terbentuk retakan yang akan bertambah tanpa disadari sampai gigitiruan tersebut menjadi fraktur. 19
2.2.4 Keuntungan dan Kerugian Keuntungan pemakaian bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas adalah sebagai berikut: 1,6 a. Harga relatif murah
Universitas Sumatera Utara
b. Proses pembuatan mudah c. Menggunakan peralatan sederhana d. Warna stabil e. Mudah dipoles Kerugian pemakaian bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas adalah sebagai berikut: 1,6,9 a. Mudah fraktur b. Tidak tahan abrasi c. Daya penghantar panas rendah
2.3
Termoplastik Nilon
Termoplastik nilon pertama digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan oleh Arpad dan Tibor Nagy pada awal tahun 1950an.16 Penggunaan nilon pertama kali di kedokteran gigi tidak begitu memuaskan oleh karena sifat penyerapan air yang tinggi.8 Namun bahan ini mempunyai fleksibilitas yang tinggi sehingga dapat meneruskan tekanan yang diterima. Termoplastik nilon terbentuk melalui reaksi polimerisasi molekul-molekul kecil sehingga terbentuk molekul yang besar atau disebut makromolekul, hal tersebut menyebabkan bahan ini mempunyai berat molekul yang tinggi sehingga mempunyai kekuatan impak yang tinggi pula.18
2.3.1 Komposisi Termoplastik Nilon merupakan turunan dari superpoliamida. Diperoleh melalui reaksi kondensasi antara diamin dan asam dibasic untuk memberikan variasi
Universitas Sumatera Utara
dari poliamida yang sifat fisik dan mekanisnya tergantung pada ikatan antara asam dan amida. 16,18
2.3.2 Manipulasi Proses injeksi memerlukan peralatan khusus. Pada dasarnya, cetakan diisi melalui injeksi di bawah tekanan. Lubang sprue dibuat di dalam cetakan gips. Termoplastik nilon dilunakkan pada suhu 230 - 240°C selama 11 menit, kemudian termoplastik nilon yang telah melunak diinjeksi ke dalam mould. Cetakan tersebut lalu diletakkan di bawah tekanan hingga mengeras selama 3 menit.23,24
2.3.3 Sifat-Sifat Mekanis a. Kekuatan Tarik Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur.5 Kekuatan tarik dari termoplastik nilon adalah 76 MPa.21 b. Fatik Termoplastik nilon mempunyai daya tahan terhadap fatik serta dapat meneruskan tekanan yang diterima.18 Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan dari termoplastik nilon sehingga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap fraktur.6,18 c. Modulus Elastisitas Termoplastik nilon mempunyai modulus elastisitas yang rendah sehingga bersifat fleksibel.9 Modulus elastisitas termoplastik nilon adalah 356 MPa.13 d. Kekuatan Lentur
Universitas Sumatera Utara
Kekuatan lentur merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur dari basis gigitiruan.12 Termoplastik nilon mempunyai kekuatan lentur yang tinggi yaitu sebesar 110 MPa sehingga ketahanan terhadap fraktur juga menjadi tinggi.3,18,21 e. Kekuatan Impak Salah satu kelebihan dari termoplastik nilon adalah mempunyai kekuatan impak yang tinggi.3,18 Hal tersebut menyebabkan bahan termoplastik nilon mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap fraktur.12 Ketertarikan nilon sebagai bahan basis gigitiruan dimulai pada tahun 1970an dengan pertimbangan penambahan serat kaca.8,16 Peneliti melakukan penelitian tentang sifat-sifat dari nilon yang diperkuat serat kaca dan menemukan bahwa bahan nilon ini masih dapat mempertahankan fleksibilitasnya sehingga mempunyai kekuatan impak yang tinggi, creep yang rendah, permukaan yang halus, serta kekuatan yang tinggi.16,18
2.3.4 Keuntungan dan Kerugian Keuntungan pemakaian bahan termoplastik nilon adalah sebagai berikut :3 a. Keakuratan dimensi b. Bebas dari monomer c. Mempunyai kekuatan impak yang baik Kerugian pemakaian bahan termoplastik nilon adalah sebagai berikut :3 a. Memerlukan peralatan yang mahal dan kuvet khusus b. Kesulitan dalam pembuatan mould
Universitas Sumatera Utara
c. Kurangnya ketahanan terhadap craze d. Kurangnya ketahanan terhadap creep 2.4
Kekuatan Impak
2.4.1 Pengertian Kekuatan impak adalah ukuran bagi kekuatan dari suatu bahan ketika bahan tersebut patah akibat benturan yang terjadi secara tiba-tiba dan dapat diestimasi menggunakan rumus : 12,25
Kekuatan impak =
E b x d
Keterangan : E = Energi ( joule ) b = Lebar batang uji ( mm ) d = Tebal batang uji ( mm )
2.4.2 Uji Impak Kekuatan impak didapat menggunakan sampel dengan ukuran tertentu diletakkan pada alat penguji kekuatan impak dengan lengan pemukul yang dapat diayun. Pemukul tersebut kemudian diayun dan membentur sampel hingga patah selanjutnya energi yang tertera pada alat penguji dibaca dan dicatat lalu dilakukan perhitungan kekuatan impak.9
Universitas Sumatera Utara
Terdapat dua tipe alat pengujian kekuatan impak yaitu Izod dan Charpy. Pada alat penguji Charpy kedua ujung sampel diletakkan pada posisi horizontal, sedangkan pada alat Izod sampel dijepit secara vertikal pada salah satu ujungnya.9
Universitas Sumatera Utara
