7
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Basis Gigitiruan
2.1.1 Pengertian Basis gigitiruan merupakan bagian gigitiruan yang bersandar pada jaringan lunak mulut, terutama pada daerah kehilangan gigi. Basis gigitiruan mendapatkan dukungan dari mukosa rongga mulut pada daerah tidak bergigi. Basis berfungsi sebagai tempat melekatnya anasir gigitiruan yang akan mengembalikan fungsi pengunyahan.2 Pada awalnya, bahan-bahan seperti kayu, tulang, gading, keramik, logam, aloi, dan beberapa jenis polimer digunakan sebagai basis gigitiruan. Selanjutnya, digunakan bahan lain sebagai basis gigitiruan, antara lain vulkanit, nitroselulosa, dan fenol-formaldehid, tetapi bahan-bahan tersebut mempunyai banyak kelemahan, seperti vulkanit yang memiliki sifat tidak toksik, tidak mengiritasi, dan mempunyai sifat mekanis yang baik, namun bahan ini dapat menyerap saliva, susah dibersihkan, kurang estetis, dan mudah terjadi perubahan dimensi, selain itu fenol-formaldehid sulit dibuat dan terjadi perubahan warna di dalam rongga mulut.5,9
2.1.2 Persyaratan Bahan basis gigitiruan yang baik harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:5-10 a) Biokompatibel, tidak toksik, dan tidak mengiritasi b) Tidak berbau dan tidak berasa c) Kekuatan impak dan transversal tinggi d) Tahan terhadap abrasi e) Konduktivitas termal tinggi
8
f) Dimensi stabil dan akurat g) Estetis dan stabilitas warna baik h) Permukaan halus i) Tidak menyerap cairan j) Ringan k) Mudah direparasi apabila fraktur l) Mudah dibuat dan ekonomis
2.1.3 Bahan Bahan yang digunakan sebagai basis gigitiruan dibagi menjadi dua kelompok yaitu logam dan non-logam.24,25
2.1.3.1 Logam Bahan logam biasanya keras, mempunyai kekuatan yang tinggi, berkilat, radiopak, padat, serta penghantar listrik dan panas yang baik. Beberapa jenis logam yang dapat digunakan sebagai bahan basis gigitiruan, antara lain kobal kromium, aloi emas, alumunium, dan stainless steel.5,9,25 Kelebihan logam sebagai bahan basis gigitiruan, antara lain:26 a) Bahan logam memiliki kekuatan yang tinggi sehingga basis gigitiruan dapat dibuat lebih tipis. Hal ini memungkinkan ruang gerak lidah relatif lebih luas. b) Bahan logam tahan abrasi karena memiliki permukaan yang licin dan mengkilat, serta tidak menyerap cairan mulut sehingga deposit makanan dan kalkulus sulit melekat. c) Bahan logam merupakan penghantar panas yang baik. Setiap perubahan suhu akan dihantarkan ke jaringan lunak di bawahnya sehingga akan memberikan rangsangan dan mempertahankan kesehatan jaringan rongga mulut. d) Basis logam memiliki stabilitas dimensi yang baik sehingga tidak terjadi perubahan bentuk selama pemakaian gigitiruan. Hal ini menciptakan kontak yang baik dengan jaringan mulut di bawahnya sehingga meningkatkan retensi gigitiruan, yang disebut dengan interfacial surface tension.
9
Di samping beberapa kelebihan yang dimilikinya, basis logam juga mempunyai beberapa kelemahan, antara lain:26 a) Basis logam tidak mungkin dilapis atau direparasi kembali. b) Warna basis logam tidak estetis. c) Relatif lebih berat. d) Perluasan basis logam sampai ke lipatan bukal maupun pengembalian kontur pipi dan bibir sulit dilakukan dengan basis logam. e) Pembuatan basis gigitiruan dengan bahan logam lebih rumit dan mahal. Indikasi pemakaian basis logam:26 a) Penderita hipersensitif terhadap resin b) Penderita dengan gaya kunyah abnormal c) Ruang intermaksilar kecil d) Kasus basis dukungan gigi dengan desain unilateral e) Pertimbangan
khusus,
misalnya
atas
permintaan
pasien,
pasien
mempunyai kebiasaan menyikat gigi secara berlebihan atau kasus dengan tulang pendukung yang stabil.
2.1.3.2 Non-Logam Berdasarkan sifat termalnya, bahan non-logam dibagi menjadi dua kelompok, yaitu termoplastik dan termoset.8,10,24 1) Termoplastik Bahan termoplastik adalah bahan yang tidak mengalami perubahan kimia selama proses pembuatannya dimana produk yang terbentuk sama dengan bahan awalnya, kecuali dalam hal bentuk. Bahan ini dapat dilunakkan melalui proses pemanasan dan mengeras saat didinginkan, serta dapat dibentuk menjadi bentuk lain. Saat peningkatan temperatur, gaya ikatan rantai hilang. Sementara saat temperatur diturunkan, ikatan rantai terbentuk kembali dan polimer akan mengeras. Contoh bahan termoplastik yang pernah digunakan sebagai basis gigitiruan adalah polistiren, seluloid, nitrat selulosa, resin vinil, nilon, dan resin akrilik.8,10,24
10
2) Termoset Bahan termoset adalah bahan yang mengalami perubahan kimia selama proses pembuatannya dimana produk yang terbentuk berbeda dari bahan awalnya. Setelah proses pembuatan selesai, bahan termoset tidak dapat menjadi lunak oleh pemanasan. Polimer bahan ini mempunyai cross-linked kovalen di antara rantai polimer yang berdekatan. Pada saat peningkatan temperatur, ikatan ini mengikat rantai polimer untuk menahan gerakan vibrasi dan rotasi rantai sehingga menyebabkan bahan ini tidak melunak pada saat terjadi penurunan temperatur. Contoh bahan termoset adalah vulkanit, fenol-formaldehid, dan resin akrilik.8,10,24
2.2 Resin Akrilik
2.2.1 Pengertian Resin akrilik merupakan bahan yang terdiri dari bubuk dan cairan. Bahan ini mulai digunakan sejak diperkenalkan oleh Dr. Walter Wright pada tahun 1937 sebagai bahan basis gigitiruan.11,12 Resin akrilik dapat diaktivasi dengan panas, cahaya, atau secara kimiawi (swapolimerisasi) sehingga molekul-molekul monomer akan bergabung membentuk molekul yang lebih besar (polimer) yang dikenal dengan polimetil metakrilat. Konsistensi bahan resin akrilik tergantung pada suhu, bentuk dan ukuran partikel polimer, jumlah plasticizer dalam polimer, derajat polimerisasi, dan rasio polimer monomer selama proses pengadukan.24
2.2.2 Jenis Resin akrilik dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu resin akrilik polimerisasi sinar, resin akrilik swapolimerisasi, dan resin akrilik polimerisasi panas.5,8 Resin akrilik polimerisasi sinar terdiri dari matriks uretan dimetakrilat, microfine silica, dan camphorquinone
yang
berperan
sebagai
inisiator.
Proses
polimerisasinya
menggunakan unit kuring khusus dengan sinar tampak sebagai aktivator dengan panjang gelombang 400-500 nm selama kira-kira 10 menit. Bahan resin akrilik
11
polimerisasi sinar memiliki kekuatan yang lebih rendah dan permukaan yang lebih kasar.5,7,8,12 Resin akrilik swapolimerisasi merupakan resin akrilik yang mengalami polimerisasi pada suhu kamar. Resin akrilik swapolimerisasi mengandung aktivator kimia yang berfungsi untuk mengaktifkan benzoil peroksida yang terdapat di dalam polimer sehingga dapat terjadi proses polimerisasi. Aktivator kimia yang biasanya digunakan adalah amina tersier, contohnya adalah dimetil paratoluidin. Kekuatan resin akrilik swapolimerisasi cukup rendah, stabilitas warna dan stabilitas dimensi kurang baik, jumlah monomer sisa yang dihasilkan lebih banyak daripada monomer sisa yang dihasilkan oleh resin akrilik polimerisasi panas.5,8,12,24 Resin akrilik polimerisasi panas terdiri dari bubuk dan cairan dimana setelah mengalami proses pencampuran dan pemanasan akan membentuk suatu bahan yang kaku.8 Resin akrilik polimerisasi panas digunakan untuk hampir semua basis gigitiruan. Bahan basis gigitiruan ini memerlukan energi panas untuk proses polimerisasi, yaitu dengan menggunakan waterbath.12
2.3 Resin Akrilik Polimerisasi Panas
2.3.1 Komposisi Komposisi resin akrilik polimerisasi panas dan fungsinya, yaitu:8 a. Bubuk -
Polimetil metakrilat : polimer
-
Benzoil peroksida : inisiator
-
Titanium oksida : opacifier
-
Dibutil pthalate : plasticizer
-
Pigmen : pewarna
-
Nilon/akrilik : serat sintetis
12
b. Cairan - Metil metakrilat : monomer - Hidroquinone : inhibitor untuk mencegah polimerisasi selama penyimpanan - Etilen glikol dimetakrilat : ikatan silang
2.3.2 Manipulasi Dilakukan penyiapan mold dalam kuvet.12 Selanjutnya lakukan pengadukan polimer dan monomer dengan perbandingan volume 3 : 1 atau perbandingan berat 2,5 : 1. Apabila jumlah polimer terlalu banyak, maka tidak semua polimer terbasahi oleh monomer sehingga mengakibatkan resin akrilik bergranul, sedangkan apabila jumlah polimer terlalu sedikit, maka dapat terjadi penyusutan yang besar.9 Adonan polimer dan monomer akan melalui empat tahapan, yaitu:9,12 1) Sandy stage, konsistensi seperti cairan berpasir. Hanya sedikit atau tidak terjadi interaksi tingkat molekuler. 2) Stringy stage, dikarakteristikkan dengan adonan berserat ketika disentuh atau ditarik. Polimer mulai larut dengan monomer. 3) Dough stage, adonan lembut dan tidak lengket pada dinding pot pengaduk resin akrilik. Merupakan tahapan yang tepat untuk memasukkannya ke dalam mold. 4) Rubbery / elastic stage, terjadi apabila adonan dibiarkan terlalu lama. Adonan menjadi terlalu kaku seperti karet dan tidak dapat lagi dimasukkan ke dalam mold. Selanjutnya dilakukan mould lining untuk mencegah monomer berpenetrasi ke dalam bahan mold dan berpolimerisasi di dalamnya. Selain itu, proses ini berguna untuk mencegah cairan dari mold masuk ke dalam resin akrilik.9 Kemudian resin akrilik dimasukkan ke dalam mold. Apabila resin akrilik yang dimasukkan terlalu banyak, dapat menyebabkan basis gigitiruan menjadi terlalu tebal dan mengakibatkan malposisi dari anasir gigitiruan. Apabila resin akrilik yang dimasukkan terlalu sedikit, dapat menimbulkan porositas pada bagian basis gigitiruan.12
13
Resin akrilik yang berlebihan dibuang. Lakukan pengepresan kembali sampai tidak ada lagi resin akrilik yang berlebihan. Kemudian kuvet dimasukkan ke dalam oven ataupun waterbath pada suhu 70oC selama 90 menit dan ditingkatkan menjadi 100oC selama 30 menit. Suhu tidak boleh terlalu rendah karena dapat meningkatkan jumlah monomer sisa. Suhu pemanasan juga tidak boleh terlalu tinggi karena dapat menyebabkan terjadinya internal porositas.9,27 Setelah proses kuring selesai, kuvet dikeluarkan dan dibiarkan sampai mencapai suhu kamar. Kuvet dipisahkan dan resin akrilik dikeluarkan, dilakukan penyelesaian akhir, dan pemolesan.9,27
2.3.3 Kelebihan dan Kelemahan Kelebihan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas adalah:5,7-9 1.
Tidak larut dalam cairan rongga mulut
2.
Temperatur pelunakan lebih tinggi daripada suhu makanan dan
minuman 3.
Koefisien termal ekspansi tinggi
4.
Ikatan yang baik antara basis dengan anasir gigitiruan resin akrilik
5.
Tidak toksik
6.
Tidak mengiritasi
7.
Tidak berbau dan berasa
8.
Estetis
9.
Pembuatan dan pemolesan mudah
10. Murah dan mudah direparasi apabila terjadi fraktur Kelemahan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas adalah:
8,9,26
1.
Ketahanan terhadap fraktur rendah
2.
Ketahanan terhadap abrasi rendah
3.
Konduktivitas termal rendah
4.
Adanya monomer sisa yang dapat mengakibatkan reaksi alergi
5.
Dapat menyerap cairan
14
6.
Dapat terjadi perubahan dimensi
7.
Dapat terjadi distorsi
2.3.4 Sifat
2.3.4.1 Mekanis a) Kekuatan Impak Bila dibandingkan dengan bahan logam, resin akrilik dapat digolongkan sebagai bahan basis gigitiruan yang lemah. Bahan resin akrilik mempunyai kekuatan impak yang rendah, yaitu sekitar 4,73 J/mm2.28 Nilai kekuatan impak ini jauh lebih rendah jika dibandingkan dengan resin akrilik polimerisasi panas yang ditambahkan dengan serat karbon, yaitu 13,20 J/mm2 ataupun yang ditambahkan dengan serat polietilen, yaitu 19,92 J/mm2.29 Hal ini mengakibatkan apabila gigitiruan terjatuh pada permukaan yang keras, maka kemungkinan besar akan mengalami fraktur. b) Kekuatan Transversal Resin akrilik polimerisasi panas juga mempunyai kekuatan transversal yang rendah apabila dibandingkan dengan resin akrilik high impact yang mempunyai kekuatan transversal sebesar 132,8 MPa.30 Gigitiruan sering mengalami fraktur apabila menerima tekanan pengunyahan yang besar. Hal ini dapat disebabkan oleh desain gigitiruan yang tidak baik mengakibatkan gigitiruan melengkung setiap menerima tekanan pengunyahan.3,27
2.3.4.2 Fisis a) Konduktivitas Termal Konduktivitas termal resin akrilik polimerisasi panas kira-kira sebesar 6 x -4
10
cal/gram.cm2. Konduktivitas termal ini cukup rendah sehingga dapat
mengakibatkan masalah selama proses pembuatan gigitiruan.8 Sifat brittle resin akrilik polimerisasi panas dapat meningkat melalui adanya pemanasan. Hal ini mengakibatkan gigitiruan menjadi rapuh sehingga mudah terjadi fraktur.31
15
b) Porositas Basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas dapat terjadi porositas, baik pada bagian permukaan maupun di dalam resin akrilik, biasanya cenderung terjadi pada bagian basis gigitiruan yang lebih tebal. Porositas dapat mengakibatkan kekuatan basis gigitiruan menjadi lebih rendah. Selain itu, pembersihan gigitiruan menjadi tidak efektif sehingga gigitiruan menjadi tidak bersih dan penampilan gigitiruan pun menjadi berkurang.5,9,12 c) Kekasaran Permukaan Beberapa peneliti menyatakan bahwa resin akrilik polimerisasi panas memiliki permukaan yang halus dan mampu mempertahankan pemolesan yang baik selama jangka waktu pemakaian yang panjang. Kekasaran permukaan terjadi dalam beberapa bulan setelah pemakaian gigitiruan yang merupakan awal dari perlekatan sisa makanan. Gigitiruan dengan permukaan yang kasar dapat menyebabkan perlekatan plak bakteri.5,12,19
2.3.4.3 Biologis a) Biokompatibilitas Syarat
utama
bagi
seluruh
bahan
kedokteran
gigi
adalah
tidak
membahayakan pasien.3 Resin akrilik yang telah mengalami polimerisasi harus biokompatibel dengan jaringan di sekitar rongga mulut. Reaksi alergi terhadap resin akrilik dapat terjadi, akan tetapi dalam jumlah yang kecil. Hal ini disebabkan oleh adanya monomer sisa, yang berkisar 0,4% dari gigitiruan. Batas maksimal konsentrasi monomer sisa untuk resin akrilik polimerisasi panas menurut ISO adalah 2,2%.24 b) Kolonisasi Bakteri Kemampuan basis gigitiruan dalam menyerap cairan berhubungan dengan kemampuan mikroorganisme untuk mengkolonisasi permukaan gigitiruan, misalnya Candida albicans, terutama pada pasien dengan kebersihan rongga mulut yang buruk.3,7
16
2.3.4.4 Kemis a) Stabilitas Warna Yu-lin Lai dkk. (2003) mempelajari stabilitas warna dan ketahanan terhadap stain dari nilon, silikon, serta dua jenis resin akrilik dan menemukan bahwa resin akrilik menunjukkan nilai diskolorasi yang paling rendah setelah direndam dalam larutan kopi. Beberapa penulis juga menyatakan bahwa resin akrilik polimerisasi panas memiliki stabilitas warna yang baik.5 b) Penyerapan Air Resin akrilik menyerap air secara perlahan melalu proses difusi dan mencapai titik keseimbangan sekitar 2% setelah periode beberapa hari atau minggu tergantung pada ketebalan gigitiruan. Difusi adalah berpindahnya suatu substansi melalui rongga yang menyebabkan ekspansi pada resin atau melalui substansi yang dapat mempengaruhi kekuatan rantai polimer. Dari hasil klinikal menunjukkan bahwa penyerapan air yang berlebihan dapat menyebabkan diskolorasi dan perubahan dimensi pada basis gigitiruan.5,12
2.3.5 Kekasaran Permukaan Kekasaran permukaan merupakan ukuran ketidakteraturan permukaan yang telah dipoles dan diukur dengan satuan micrometer (µm).19 Permukaan yang kasar pada basis gigitiruan akrilik dapat mempermudah perlekatan kolonisasi bakteri dan mengakibatkan terbentuknya plak gigi. Kekasaran permukaan dari bahan kedokteran gigi yang dipertimbangkan ideal oleh Quirynen dkk. dan Bollen dkk. adalah mendekati 0,2 µm atau kurang. Untuk resin akrilik, sedikit perbedaan dari 0,2 µm dapat diabaikan.19 Kekasaran permukaan dapat diukur dengan dua metode, yaitu metode tanpa sentuhan dan metode sentuhan. Metode tanpa sentuhan dapat diukur dengan menggunakan interferometry, confocal microscop, variasi fokus, cahaya terstruktur, electrical capacitanc, mikroskop elektron dan photogrametry. Alat pengukuran metode tanpa sentuhan ini memiliki keterbatasan, yaitu alat pengukuran yang mengandalkan penggunaan optik tidak dapat mengukur kekasaran yang lebih kecil
17
dari frekuensi panjang gelombang yang digunakan alat tersebut. Keterbatasan ini dapat menyulitkan untuk mengukur kekasaran dengan akurat bahkan pada benda yang umum, karena kekasaran benda yang diukur mungkin lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya. 32 Metode sentuhan dapat dilakukan pada pengukuran dua dan tiga dimensi. Pada pengukuran dua dimensi, stylus biasanya mengikuti suatu garis lurus di atas suatu permukaan yang rata atau suatu garis lengkung mengelilingi suatu permukaan silindris. Panjang perjalanan stylus disebut panjang pengukuran (measurement length), sedangkan pengukuran tiga dimensi, stylus diaplikasikan untuk meneliti (scan) suatu daerah dua dimensi di atas suatu permukaan. Dalam beberapa kasus, masalah utama pengukuran metode sentuhan adalah sifat fisis dari profile meter yang dapat mempengaruhi data hasil pengukuran. Stylus yang terlalu tumpul dapat menggores permukaan yang halus, membentuk lekukan yang dalam dan dapat membulatkan permukaan yang tajam. . 32
2.3.6 Penyerapan Air Polimetil metakrilat dapat menyerap air, nilai penyerapannya adalah sebesar 0,69 mg/cm2. Penyerapan air dipengaruhi oleh polaritas molekul polimetil metakrilat dan mekanisme difusi. Koefisien difusi resin akrilik polimerisasi panas adalah sebesar 0,011 x 10-6 cm2/detik pada suhu 37oC. Molekul air berpenetrasi ke dalam resin akrilik dan menempati posisi di antara rantai polimer sehingga memisahkan ikatan rantainya. Hal ini mengakibatkan terjadinya ekspansi dan mengganggu ikatan rantai polimer yang berakibat pada penurunan kekuatan gigitiruan. Molekul air dapat berdifusi diantara makromolekul resin karena diameter molekul air kurang dari 0,28 nm, yang lebih kecil daripada jarak antara satu makromolekul dengan makromolekul lainnya.8,12,16 Penyerapan air lebih besar terjadi pada resin akrilik dengan permukaan yang lebih kasar.33 Nilai penyerapan air resin akrilik polimerisasi panas yang diperbolehkan menurut spesifikasi ISO 1567 : 1999 harus lebih kecil daripada 32 µg/mm3.23
18
Berdasarkan hasil penelitian terbaru diperoleh nilai penyerapan air resin akrilik dari jenis yang berbeda berkisar 10-25 µg/mm3.23,34,50 Daya serap air pada basis gigitiruan dapat diukur dengan menggunakan timbangan digital. Prosedur standart ISO 1567 : 1999 untuk mengukur besarnya nilai penyerapan air, basis gigitiruan didesikasi dengan menggunakan alat desikator selama 24 jam. Desikasi adalah pengeringan suatu bahan atau benda dengan menggunakan alat desikator sehingga bahan atau benda yang didesikasi akan mengalami pengurangan berat dan diperoleh berat bahan atau benda yang sebenarnya. Kemudian basis gigitiruan ditimbang dengan timbangan digital diperoleh berat sebelum perendaman (M1), basis direndam dalam larutan akuades selama 7 hari dengan suhu 37°C dan ditimbang kembali sehingga diperoleh berat sesudah perendaman (M2). Basis yang sudah direndam dikeringkan lalu ditimbang (M3). Penyerapan air dihitung berdasarkan volumenya dengan menggunakan rumus ISO, yaitu: . 34
Water sorption = Keterangan : Water sorption : nilai penyerapan air (µg/mm3) M2
: berat sampel sesudah perendaman (µg)
M3
: berat
sampel
sesudah
perendaman
dan
sesudah
dikeringkan dengan desiccator vacuum (µg) V
:
volume (mm3), yaitu πr2 x t
2.4 Bahan Penguat Resin akrilik polimerisasi panas memiliki kekuatan impak dan kekuatan transversal yang rendah, dimana keduanya mempengaruhi ketahanan gigitiruan terhadap fraktur. Beberapa cara digunakan untuk menambah kekuatan gigitiruan, antara lain penambahan serat, penguat logam, maupun penambahan bahan kimiawi ke dalam resin akrilik polimerisasi panas.11
19
2.4.1 Logam Penambahan logam dapat meningkatkan kekuatan impak dan transversal basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Bahan penguat dapat berupa kawat kobal-kromium, kawat metal, filler perak, alumunium, maupun keramik. Penambahan bahan logam juga dapat meningkatkan konduktivitas termal dan mengurangi pengerutan saat kuring dan penyerapan air. Akan tetapi bahan ini memiliki estetik yang buruk, ikatan adhesi antara logam dan resin akrilik yang tidak baik, dan dapat terjadi korosi pada bahan logam.14,35-7
2.4.2 Kimia Peningkatan kekuatan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas dapat diperoleh dengan penambahan cross-linking agent ke dalam monomer resin akrilik. Penambahan cross-linking agent dapat menambahan ikatan kovalen sehingga dapat meningkatkan sifat mekanis resin akrilik polimerisasi panas. Bahan kimia lainnnya yang dapat digunakan sebagai bahan penguat adalah butadiene styrene rubber yang dapat meningkatkan kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas.15
2.4.3 Serat Bahan penguat serat digunakan untuk meningkatkan kekuatan impak dan transversal bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Kemampuan serat dalam menguatkan basis gigitiruan bergantung kepada sifat serat dan matriks resin, penyatuan serat dengan resin, adhesi serat terhadap matriks, jumlah serat, orientasi serat, dan lokasi serat pada gigitiruan.14
2.4.3.1 Serat Alami Pada umumnya, serat dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu serat alami dan buatan. Serat alami dapat berasal dari tumbuhan, hewan, dan mineral. Contoh serat alami yang berasal dari tumbuhan, yaitu kapas dan rami. Contoh serat alami yang
20
berasal dari hewan adalah wol dan sutera. Contoh serat yang berasal dari mineral adalah asbes.15 2.4.3.2 Serat Buatan Serat buatan dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu serat yang berasal dari alam, namun kemudian mengalami proses polimerisasi lanjutan seperti asetat, serat yang berasal dari proses polimerisasi seperti serat polietilen, rayon, dan nilon, dan serat buatan yang berbahan dasar anorganik seperti serat kaca dan karbon.15 Serat nilon merupakan serat poliamida. Keuntungan utama bahan serat nilon terletak pada ketahanannya terhadap shock dan stress. Akan tetapi, serat nilon memiliki sifat penyerapan air yang tinggi sehingga dapat mempengaruhi sifat mekanis dan stabilitas dimensi basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas.11,34 Serat karbon sebagai bahan penguat basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas diperkenalkan oleh Larson dkk (1991). Serat karbon dapat meningkatkan kekuatan impak dan transversal, tetapi serat karbon sudah jarang digunakan karena serat ini sukar dipoles, warna hitam yang tidak estetis, dan bersifat toksik.11,36 Serat kaca merupakan substansi anorganik yang telah dibekukan menjadi bentuk yang kaku tanpa melalui proses kristalisasi. Serat kaca memiliki modulus elastisitas yang sangat tinggi, sehingga kebanyakan stress dapat diterima tanpa menimbulkan deformasi, tetapi serat kaca memiliki warna putih yang kurang alami.11,36 Serat Kevlar merupakan nama komersial dari serat aramid. Serat ini merupakan bahan organik seperti polypara-phenylene terephthalamide dengan rumus kimia (-CO-C6H4-CO-NH-C6H4-NH-)n. Serat ini tahan terhadap abrasi kemis serta memiliki sifat mekanis dan titik leleh yang tinggi, tetapi kekuatan transversal dan kompresi bahan ini kurang. Selain itu, serat Kevlar memiliki permukaan yang kasar sehingga sukar dipoles dan kurang estetis.11,36
21
2.5 Serat Polietilen
2.5.1 Pengertian Serat polietilen pertama kali disintesa secara tidak disengaja oleh Hans von Pechmann pada saat memanaskan diazometana pada tahun 1898. Serat ini merupakan bahan termoplastik yang kuat dan memiliki gaya intramolekul yang kuat, kekuatan mekanis yang tinggi, temperatur lebur yang tinggi (280oC-320oC), tahan terhadap bahan kimia, dan penyerapan air yang rendah yang disebabkan oleh karena serat ini memiliki sifat hidrofobik yang akan meningkatkan penolakan air. Selain itu, bahan ini memiliki biokompatibilitas yang baik, dapat meningkatkan modulus elastisitas bahan resin akrilik polimerisasi panas, dan serat ini hampir tidak terlihat di dalam basis gigitiruan sehingga lebih estetis.11,14,38-43 Berdasarkan kepadatan, tipe percabangan, dan berat molekulnya, serat polietilen dikelompokkan menjadi lima kelompok, yaitu:41 1) Polietilen bermasa molekul sangat tinggi (UHMWPE / ultra high molecular weight polyethylene), dengan densitas lebih dari atau sama dengan 0,960 g/cm3. 2) Polietilen berdensitas tinggi (HDPE / high density polyethylene), dengan densitas 0,940-0,959 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki sedikit percabangan dalam struktur molekulnya. 3) Polietilen berdensitas rendah (LDPE / low density polyethylene), dengan densitas 0,926-0,940 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan pada struktur molekulnya dan memiliki kekuatan yang rendah. 4) Polietilen linier berdensitas rendah (LLDPE / liniar low density polyethylene), dengan densitas 0,910-0,925 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan namum memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari LDPE.
22
5) Polietilen berdensitas sangat rendah (VLDPE / very low density Polyethylene), dengan densitas 0,880-0,890 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan dan memiliki kekuatan yang sangat rendah.
2.5.2 Komposisi Serat polietilen terbuat dari polimerisasi gas etilen yang dapat diperoleh dengan pemberian hidrogen gas petroleum pada nafta, gas alam, ataupun asetilen. Serat polietilen tidak memiliki gugus kimia seperti ester, amida, maupun hidroksil, namun memiliki unsur organik seperti karbon dan hidrogen.38 Sifat mekanis yang tinggi yang dimiliki oleh serat polietilen berasal dari gaya intramolekulnya yang sangat kuat. Ikatan Van Der Wall intermolekulnya relatif lemah, namun rantai molekul pada serat polietilen sangat panjang dan gaya intramolekulnya sangat kuat sehingga dapat menutupi kelemahan ikatan intermolekul tersebut.8,40,41 Derajat kristalisasi serat polietilen bermasa molekul sangat tinggi adalah sekitar 70 - 80% dan kepadatan 0,96 g/cm3. Ada hubungan linear antara kepadatan dan derajat kristalisasi polietilen. Sebuah kristal polietilen 100% akan memiliki kepadatan teoritis, berdasarkan sel unit orthorhombik, sekitar 1 g/cm3. Polietilen amorf yang sebenarnya (0% kristalisasi) akan memiliki kepadatan sekitar 0,85 g/cm3. Khosravi dkk. (1995) menggunakan asam nitrat pada serat polietilen yang dipintal gel untuk mengamati ketidaksempurnaan struktural seperti lipatan, kekakuan molekul dan daerah yang tidak terkristalisasi. Spektroskopi Raman telah digunakan untuk mempelajari perilaku deformasi serat polietilen. Teknik ini memberikan puncak untuk kondisi kristal dan amorf polietilen.42,43 Semakin tinggi derajat kristalisasi serat polietilen, maka semakin tinggi kekuatan mekanis yang dimilikinya.8,40,41-3
23
Gambar 1. Struktur kimia polietilen
2.5.3 Manipulasi Ladizesky dkk. (1993) dalam penelitiannya menggunakan serat polietilan bentuk anyaman, yang kemudian dipotong menjadi bentuk potongan kecil berkuran 6 mm dengan menggunakan gunting keramik (Arston CS-15H, Ars Edge Co, Osaka, Japan). Sebelum dipotong, serat polietilen bentuk anyaman tersebut dibungkus dengan aluminuim foil untuk memudahkan pemotongan serat sehingga dihasilkan potongan serat yang memilki ujung bebas.17 Krishnarao T. dkk. (2012) dalam penelitiannya menggunakan monomer dalam pemanipulasian serat polietilen bentuk potongan kecil berukuran 3 mm yang ditambahkan ke dalam bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Serat polietilen tersebut dimasukkan ke dalam monomer selama 10 menit lalu dicampurkan ke dalam polimer resin akrilik polimerisasi panas. Hasilnya adalah terjadi peningkatan kekuatan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas.14
2.5.4 Bentuk
2.5.4.1 Anyaman Resin akrilik yang ditambah dengan serat polietilen berbentuk anyaman (Ribbond) dapat meningkatkan kekuatan transversal resin akrilik polimerisasi panas (Narva dkk. cit. Ferasima R., 2013). Penelitian yang dilakukan oleh Rahamneh (2013) menunjukkan bahwa serat polietilen berbentuk anyaman (Connect) dapat
24
meningkatkan kekuatan impak bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas.15,29
Gambar 2. Serat polietilen berbentuk anyaman 2.5.4.2 Potongan Kecil Berdasarkan penelitian yang dilakukan Gutteridge (cit. Karacaer O, 2003) dan Ferasima R. (2013), disimpulkan bahwa penambahan serat polietilen potongan kecil 1% dapat meningkatkan kekuatan impak dan transversal bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Pada penelitian tersebut, serat polietilen potongan kecil 1% dapat meningkatkan kekuatan impak dan transversal yang seimbang.15 Penambahan bahan serat penguat ke dalam bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas tidak boleh melebihi konsentrasi 2% karena akan menurunkan kemampuan pembasahan serat penguat sehingga mempengaruhi kekuatan yang dihasilkan (Krishnarao dkk. cit. Ferasima R., 2013).15 Alla, dkk. (2013) menyatakan bahwa resin akrilik yang ditambah dengan serat polietilen 1% dapat meningkatkan kekuatan impak, tetapi bila konsentrasinya lebih dari 3% mengakibatkan pencampuran resin akrilik dengan serat tidak dapat bekerja dengan baik. 36
Gambar 3. Serat polietilen berbentuk potongan kecil
25
26
27
2.6 Landasan Teori Basis Gigitiruan
Syarat
Bahan
Non-Logam Vulkanit
Resin akrilik Polimerisasi Sinar Komposisi
Swapolimerisasi
Manipulasi
Kelebihan
Logam Bahan Penguat
Polimerisasi Panas Kelemahan
Logam
Sifat
Serat alami Nilon
Mekanis
Fisis
Biologis
Serat
Karbon
Kimia Serat buatan Polietilen
Kaca
Kevlar
Kemis
Kekuatan impak
Porositas
Biokompatibilitas
Stabilitas warna
Kekuatan transversal
Kekasaran permukaan
Kolonisasi bakteri
Penyerapan air
Pengertian
Komposisi
Bentuk
Anyaman
Potongan kecil 3 mm
6 mm
Manipulasi
28
2.7 Kerangka Konsep Resin akrilik polimerisasi panas
Sifat mekanis rendah
Serat Penguat
Kelemahan
Serat Polietilen 1% 3 mm Gaya intramolekul kuat
Derajat kristalisasi tinggi
Adhesi antara serat polietilen dengan matriks polimer
Kekasaran permukaan
Kekuatan impak dan transversal tinggi
Penyerapan air
Tidak ada ekstrusi serat polietilen pada permukaan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas
Serat polietilen memiliki sifat hidrofobik yang akan mengurangi penyerapan air
RAPP tidak bertambah kasar
Penyerapan air menurun
Sifat fisis baik
Sifat mekanis ↑↑
Sifat kemis ↑↑
29
27
2.8 Hipotesis Penelitian Dari rumusan masalah tersebut, maka dapat disusun hipotesis penelitian sebagai berikut: 1.
Tidak ada pengaruh penambahan serat polietilen 1% terhadap kekasaran
permukaan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. 2.
Ada pengaruh penambahan serat polietilen 1% terhadap penyerapan air
bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. 3.
Ada korelasi antara kekasaran permukaan dan penyerapan air bahan
basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas dengan penambahan serat polietilen 1%.
