I. PENGANTAR 1. Pendahuluan Dokter gigi mempunyai tugas memberikan pelayanan di bidang kesehatan gigi,
yang
bertujuan
untuk
memperbaiki
kualitas
hidup
pasien.
Adapun
pelaksanaannya antara lain adalah mencegah timbulnya penyakit, mengurangi rasa sakit, meningkatkan efisiiensi pengunyahan/ mastikasi, meningkatkan kemampuan bicara, dan memperbaiki penampilan. Dokter
gigi
dalam
melaksanakan
tugasnya
memerlukan
peralatan,
ketrampilan dan ilmu pengetahuan. Pada setiap perawatan memerlukan obatobatan maupun material. Oleh karena itu perlu dipahami bahwa material juga mempunyai peran dalam menentukan keberhasilan suatu tindakan medis. 2. Pengertian biomaterial Kata biomaterial menurut definisi Clemson Advisory Board for biomaterials adalah: substansi inert (tidak mempengaruhi dan tidak dipengaruhi) secara sistematis dan farmakologis yang didesain untuk ditanamkan di dalam atau digabungkan dengan sistem atau jaringan hidup. Material : sesuatu yang mempunyai massa, menempati ruang serta mempunyai sifat tertentu dan energi. Energi : sebagai kemampuan untuk melakukan keija atau usaha ILMU BIOMATERIAL KG: Yaitu ilmu yang mempelajari tentang struktur, komposisi, sifat, manipulasi material yang berkontak dengan jaringan keras/ Iunak tubuh manusia yang berinteraksi dengan sistem biologis untuk mengembalikan fungsi dan estetis dalam sistem stomatognatik Biomaterials Three interactive components should be considered: The chemical nature of the surface The mediating pellicle layer Microbial and host response Ruang lingkup pemakaian biomaterial adalah: 1. Material restorasi gigi, misalnya logam dan komposit untuk material tumpatan, aloi cor dan keramik untuk protesa gigi lepasan maupun cekat. 2. Material implan, misalnya implan oral dan maxillo facial
3. Impian kardiovaskuler, misalnya kateter, protesa katub jantung dan pembuluh darah serta membran dialysis dan oksigenator. Teknologi material, berkaitan dengan sintesa dan memanfaatkan pengetahuan dasar maupun empiris untuk mengembangkan, mempersiapkan, mengolah dan menggunakan material untuk tujuan tertentu. Technology of materials concerns with the structure, properties, production, application and handling of materials such as metals, polymers, ceramics, glass and composites materials, also other industrial chemical which are essential for social welfare 3. Sejarah material kedokteran gigi Kejadian - kejadian penting dalam sejarah kedokteran gigi adalah sebagai berikut : 600 SM
Pada orang Etruscan (nenek moyang orang Romawi) ditemukan memakai jembatan gigi emas
1480
Sumber otentik pertama tentang tumpatan gigi dan emas oleh Johannes Arculanus, Universitas Bologna.
1500
Gigi tiruan dan gading yang diukir dan model malam.
1728
Fauchard mengusulkan penggunaan porselin sebagai pengganti gading untuk gigi tiruan.
1744
Duchateau pertama kali membuat catatan gigi tiruan porselin.
1800
drg James Gardette dan Philadelphia membuat satu set gigi tiruan dan gading.
1826
Taveau dan Paris menyerankan penggunaan perak dan air raksa untuk membuat pasta sebagai tumpatan gigi.
1839
Jurnal dental yang pertama diterbitkan bernama : American Journal of Dental Science
1840
Perang amalgam, penggunaan amalgam perak dilarang
1844
drg. Horace Wells menemukan obat pati rasa nitrous oksida yang lebih dikenal dengan gas ketawa digunakan untuk pencabutan gigi.
1850
Charles
Goodyear
menemukan
vulkanit-sulfur
encer
untuk
memperkeras karet. 1879
Semen pertama yang setting dalam mulut, diperkenalkan, yaitu zink fosfat semen.
1880
Semen silikat berkembang.
1895
G.V. Black menerbitkan studi tentang sifat material amalgam secara detail.
1907
W.H. Taggart dan Chicago menemukan metode praktis tentang inlai coran emas
1950
Pengenalan resin akrilik untuk tumpatan dan gigi tiruan.
1955
Buanacore menemukan teknik etsa asam untuk mengikat email.
1970
Resin komposit mulai mengganti semen silikat.
1976
Semen ionomer kaca diketemukan oleh A. Wilson.
1978
Resin komposit dengan aktivasi sinar muncul dipasaran.
1985
Perkembangan agen pengikat dentin.
4. Syarat material kedokteran gigi 1. Apa pengaruh material terhadap lingkungan ? sangatlah penting bahwa material kedokteran gigi tidak mempunyai efek yang berbahaya di dalam rongga mulut atau tubuh. Hal mi berhubungan dengan sifat biologis. 2. Bagaimana sifat antar muka/interface antara material dari jaringan rongga mulut? Hal ini berhubungan dengan sifat adhesi. 3. Bagaimana pengaruh lingkungan rongga mulut terhadap material? Hal ini ditunjukkan oleh sifat kimiawi dan mekanis material. Material tidak larut oleh saliva atau cairan yang secara normal masuk ke dalam rongga mulut. Material harus memiliki kekuatan yang sesuai, kekerasan permukaan, dan rigidly. 4. Apakah sifat estetis menjadi pertimbangan penting? Penampilan material waktu diaplikasikan dalam rongga mulut atau setelah periode waktu tertentu perlu dipertimbangkan. 5. Sifat fisik lain yang diperlukan antara lain adalah densitas dan sifat thermal. 6. Apakah material mudah dan nyaman digunakan? Misalnya sifat reologis material
saat
masih
dalam
kemasan,
setelah
pencampuran,
selama
pengerasan, dan setelah mengeras. 5. Proses pemilihan material Proses pemilihan material secara ideal meliputi: 1. Analisis masalah : Analisis masalah yang dihadapi oleh dokter gigi merupakan hal penting. Analisis yang kurang baik akan menghasilkan keputusan yang titik tepat, sehingga dapat menyebabkan kegagalan perawatan. Contoh, bila akan memilih material tumpatan maka perlu dianalisis apakah material tersebut
digunakan pada gigi anterior atau posterior? Apakah material restorasi ditempatkan pada daerah dengan tekanan tinggi ? Apakah kavitasnya dalam atau dangkal? 2. Mempertimbangkan persyaratan yang diperlukan : setelah situasi yang dihadapi dianalisis secara menyeluruh, perlu dibuat daftar persyaratan material yang memenuhi kebutuhan yang ada. Misalnya, untuk tumpatan gigi anterior diperlukan material sewarna gigi 3. Mempertimbangkan material yang tersedia dan sifat-sifatnya : Pertimbangan atas
material
yang
tersedia,
sifat-sifat
yang
dimilikinya,
dan
membandingkannya dengan persyaratan yang diperlukan dapat dilakukan dalam dua tahap: Pertama, dokter gigi memilih material yang ada dan telah biasa digunakan Kedua, dokter gigi dapat mempertimbangkan penggunaan material alternatif atau produk baru yang dapat memenuhi persyaratan yang dibutuhkan. 4. Pemilihan material : setelah membandingkan antara sifat-sifat material yang ada dan persyaratan yang diperlukan, maka dokter gigi dapat mempersempit pilihan pada kelompok produk material. Pilihan akhir pada satu merk produk dapat dipengaruhi faktor-faktor seperti kemudahan penanganan, ketersedian dan harganya. 6. Cara evaluasi material Dilakukan dengan cara: 1. SPESIFIKASI STANDAR. Material dievaluasi menggunakan spesifikasi standar yang ada, baik yang dibuat oleh organisasi standar nasional maupun internasional. 2. EVALUASI LABORATORIS. Uji laboratoris seperti yang dilakukan pada spesifikasi standar dapat digunakan untuk mengiundikasikan kecocokan suatu material. Jenis uji disesuaikan dengan keadaan klinis. 3. UJI KLINIS. Uji laboratoris dapat memberikan data penting dan bermanfaat tentang material. Uji paling baik adalah uji klinis yang terkontrol dan keputusan praktisi setelah pemakaian dalam jangka waktu tertentu di tempat praktek. Organisasi internasional yang menangani spesifikasi dan standar material kedokteran gigi yaitu: FDI (Federation Dentaire internationale) dan ISO (international Organization for standardization. Organisasi nasional antara lain adalah ADA (American Dental
Association ) CEN (Comite Europeen de Normalisation), SIl (Standar Industri Indonesia.) II. STRUKTUR 1. Pendahuluan Material dibentuk dari atom dan molekul, sehingga terdapat hubungan antara basis atom dan sifatnya. Dalam hal ini yang penting adalah sifat dasar dan cara atom-atom tersusun. Kombinasi susunan atom menentukan struktur mikro benda padat, sehingga menentukan sifatnya. Semua logam, sebagian besar keramik dan beberapa polimer jika membeku akan membentuk kristal, yang atom-atomnya mengatur diri secara teratur dan berulang dalam pola tiga dimensi. Misanya kristal kuarsa (Si02). Memahami sifat bahan padat yang dapat berubah bentuk kristalnya, sebagai akibat perubahan suhu danlatau tekanan, bahwa perubahan tersebut memerlukan pemutusan ikatan, pergerakan atom dan pembentukan ikatan barn yang memerhikan alat transformasi. 2. Struktur kristal Susunan atom paling sederhana adalah Kubus. Atom-atomnya menduduki delapan sudut. Dengan menggunaan model tersebut, maka susunan atom beserta masingmasing bola saling bersentuhan, sehingga panjang sisi dan kubus itu sama dengan diameter atom. Maka akan diperoleh sel struktural. Dengan menyusun sel-sel struktural, yaitu satu atom diletakkan diatas atom yang lain, maka terbentuklah bangunan tiga dimensi benda padat. 3. Ikatan atom. Ikatan primer : jika 2 atom membuat ikatan akan membentuk sebuah molekul. Kondisi pada 2 atom yang akan saling berikatan tergantung pada konfigurasi elektron atomnya yang akan menentukan reaksi kimia. Tipe-2 ikatan primer: 1. Ikatan lonik. 2. Ikatan Kovalen. 3. Ikatan Logam Ikatan lonik Merupakan bentuk ikatan kimia yang paling sederhana. Dibentuk dengan pemindahan electron dari 1 atom ke atom lainnya. Ikatan kimia ini tidak langsung namun kuat.
Na. + .Cl
Na : Cl
Suatu atom seperti Sodium akan lebih mudah melepaskan satu elektron valensinya, dan akan memberikan konvigurasi yang serupa dengan neon. Jika atom sodium dan atom khlor berinteraksi, maka akan terjadi transfer elektron valensi secara sempurna dan atom sodium ke atom khlorina. Keduanya mendapatkan struktur gas mulia dengan sodium mempunyai muatan positip, karena melepaskan elektron negatipnya, dan khlonna bermuatan negatip karena menerima elektron yang lebih. Kedua elektron ini akan saling tarik menarik, karena muatan listriknya saling berlawanan, dan ada pengurangan energi total pada pasangan tersebut ketika saling mendekat. Perbedaan penting antara ikatan kovalen dan ikatan ionik adalah, bahwa ikatan ionik tidak langsung, oleh karena merupakan hasil dan medan elektrostatik yang mengelilingi ion-ion itu. Medan tersebut akan berinteraksi dengan ion-2 lain disekitarnya, merupakan ikatan yang paling sederhana dan paling kuat. Ikatan Kovalen Terjadi bila atom-2 saling memberikan elektronnya, sehingga masingmasing kulit elektron dapat mencapai struktur gas mulia. Sifat ikatan ini adalah langsung dan tithk larut dalam air. Contoh : 2 atom H bergabung melalui ilatan kovalen membentuk gas hidrogen. Ketika 2 atom saling mendekati satu dengan yang lainnya, dan orbit elektronelektronnya mulai menutupi sebagian, maka orbit molekulnya terbentuk. Kedua elektron tadi saling memberi diantara kedua inti atom. Ikatan metalik Adalah iatan pada logam. Dihasilkan dari penisian atom positip dengan pemberian awan electron bebas. Ikatan sekunder Yaitu gaya antar molekul yang disebut gaya van der waals. Molekul : sekelompok atom yang terikat dengan kuat dengan ikatan antar kelompok atom sejenis yang relatip lekah. 1. Gaya di pol 2. Gaya induksi
3. Gaya dispersi 4. Ikatan Hidrogen = jembatan hydrogen III. KLASIFIKASI BIOMATERIAL A. Berdasarkan struktur atomnya, biomaterial dibedakan menjadi 4 macam, yaitu: 1. Polimer molekul rantai panjang yang terdin dan banyak monomer. Molekul padat berdasarkan ikatan kovalen dan ikatan sekunder. Macam polimer :
Alami
:
Sintetis :
misal protein, agar, alginat. misal nilon, polikarbonat, poliester, silikon, polistiren, polimetil metaknilat / resin akrilik.
2. Keramik: Substansi yang merupakan kombinasi elemen logam dan non logam Beradasrkan katan ionic, yang mempunyai kristal dan bentuk amorphous. Misal : porselin, semen, kaca /glass. 3. Logam : mumi dan campuran (alloy) Berdasrkan ikatan logam. Mumi : emas, platina Campuran : amalgam, Ni Cr, silver-paladium. 4. Komposit: merupakan gabungan lebih dari satu macam material. Misal gabungan antara polimer dengan keramik yaitu resin komposit. Alami
:
Tulang dan dentin adalah komposit yang komplek, kandungan utamanya adalah kolagen (merupakan polimer), dan apatit (merupakan keramik)
Sintesis
: Mengandung serat kaca, polimer, dan polimer berisi partikel keramik. Contoh material tumpatan resin komposit
B. Berdasarkan sifatnya Beberapa faktor harus diperhatikan ketika mempertimbangkan sifat-sifat yang relevan untuk berhasilnya penampilan material yang digunakan untuk perawatan. Beberapa material tersedia dalam dua komponen atau lebih, jika dicampur akan mengalami reaksi kimia. Pada saat itu sifat mekanis maupun fisis dapat mengalami perubahan. Misalnya material cetak tersedia dalam bentuk dua pasta cair yang akan mengeras jika dicampur. Material set dapat berupa padatan tegar atau karet fleksibel tergantung dan susunan kimianya.
SIFAT - SIFAT MATERIAL 1. Selama penyimpanan a. Sebelum dipakai 2. Selama pencampuran a. Metoda penakaran. b. Waktu pencampuran. c. Viskositas. 3. Selama setting a. Kecepatan set. b. Waktu kerja. c. Waktu setting. d. Kenaikkan suhu saat seting. e. Perubahan dimensi. 4. Material set a. Sifat mekanis : kekuatan b. Sifat fisis : warna, Sifat termal : konduktivitas termal c. Sifat kimia : kelarutan d. Sifat biologi : toksisitas Sifat material selama pencampuran, manipulasi dan setting. Melibatkan sifat reologi dan cara perubahannya sebagai fungsi waktu selama setting. Pencampuran tergantung pada faktor afinitas komponen kimiawi, viskositas, suhu kamar, metode penakaran dan metode pencampuran. Pencampuran pada dua pasta yang telah merata ditandai dengan adanya warna yang homogen. Komponen dicampur dalam waktu yang dianjurkan dan atau tercapainya konsistensi yang dianjurkan. Pemakaian material yang dicampur secara mekanis memberikan dua keuntungan, yaitu pencampuran lebih mudah dan proporsi komponen telah ditetapkan dalam kapsul. Waktu kerja : adalah waktu yang tersedia untuk mencampur dan memanipulasi material. Waktu setting: adalah waktu yang diperlukan material untuk mencapai tingkat ketegaran atau elastisitas tertentu. Sifat-sifat material material yang telah mengeras Material yang telah terbentuk memiliki seperangkat sifat mekanis, fisik, termal, kimiawi, biologis. Pada umumnya sifat-sifat yang relevan tergantung
pada aplikasinya. Jika dalam penggunaannya mengalami perubahan struktur, maka sifat dan perilakunya akan berubah pula. SIFAT MEKANIS Material harus cukup kuat untuk menahan gaya pengunyahan Tanpa mengalami fraktur. Cukup tegar untuk mempertahankan bentuknya terhadap beban yang diterima. Sifat ter sebut dicirikan dengan hubungan teganganregangan (stress-strain relation-ship) TEGANGAN (STREES): Jika aplikasi gaya eksternal pada spesimen material yang diuji, gaya internal yang sama besar tetapi berlawanan arah timbul dalam benda uji. Tegangan: gaya per unit luas penampang, yang bereaksi pada suatu material. Unit tegangan adalah pascal (Pa). Tegangan yang dihasilkan dari gaya 1 Newton yang beraksi pada permukaan satu meter persegi. Tegangan = F/A F : Force: gaya yang diaplikasikan A: Area : daerah potongan melintang Merupakan persamaan dan kompresi (compression) atau tegangan (tension) sederhana. Batang material diberi tekanan dengan gaya tank atau pembebanan, maka batang akan memanjang. Batang yang dikenai gaya tarikan F pada arah panjang, maka tegangan adalah:
F Nm - 2 (Newton/m2 ) A Tegangan didapatkan dengan pembebanan yang diberikan dari axial (sepanjang batang). Pada prakteknya, suatu tekanan dapat dibenkan dari segala arah dan lebih dari satu beban yang terlibat. Beban tersebut memberikan pola tekanan secara kompleks dalam strukturnya. Tipe tegangan: a. Tegangan tarik (tensile stress) b. Tegangan kompresi (comprerssion stress) : adalah tegangan yang menahan gaya kompresi. c. Tegangan geser (shear strees) : adalah tegangan yang menahan gaya tarik.
Unit tegangan adalah Pa (Pascal), yaitu tegangan yang dihasilan dan gaya 1 N (Newton) n) yang beraksi pada permukaan 1 m2 REGANGAN Yaitu pemberian gaya eksternal eksternal pada benda uji, menghasilkan perubahan dimensi. Merupakan perubahan kecil dalam dimensi akibat suatu suatu gaya. Bila gaya diberikan, panjang batang batang berubah dari panjang asli L0 menjadi L1 (tidak berdimensi)
Regangan =
perubahan panjang panjang awal
Gaya yang diberikan dihilangkan, kemungkinan yang terjadi adalah: 1. Material kembali ke panjang semula. 2. Material kembali sebagian ke panjang semua. 3. Material tidak dapat kembali ke panjang semula./berubah bentuk. HUBUNGAN TEGANGAN DAN REGANGAN Tegangan-regangan regangan merupakan hubungan sebab dan akibat. Tegangan dan regangan bukan sifat material, tetapi merupakan batasan angka dan sifat mekanis yang tidak ak dapat didefinisikan didefinisikan dengan kebalikannya. Hubungan antara tegangan dan regangan digunakan untuk menggolongkan sifat-sifat sifat sifat mekanis material. Aplikasi gaya eksternal akan menghasilkan suatu tegangan, perubahan dimensi atau regangan. OP : -
garis lurus merupakan hubungan linier antara
tegangan
dan
kelenturan
limer
regangan -
Daerah ah
menunjukkan : perubahan elastis. Jika regangan dihilangkan, material kembali
kebentuk
aslinya.
Jadi
merupakan tegangan maksimum dan material. dapat
Regangan bertahan
material rial
tanpa
deformasi permanen.
u untuk
menga mengalami
Hubungan antara tegangan regangan berupa garis linier sampai pada titik P. Peningkatan besar tegangan sampai material patah pada titik T. Tegangan yang diberikan pada titik T merupakan tegangan patah. Nilai tegangan yang berhubungan dengan batas proporsional (P) disebut BATAS PROPORSIONAL (proportional limit) Titik E adalah batas ELASTIK (elastic limit), terjadi karena tegangan berlebihan, Sehingga regangan maksimum, tanpa mengalami deformasi permanen. MODULUS ELASTISITAS = Modulus Youngs=modulus of elasticity Kemiringan garis lurus yang terbentuk pada grafik tegangan-regangan memberikan indikasi tentang ketegaran (rigidity). Jika kemiringan tajam, nilai modulus tinggi, berarti material bersifat tegar mis. Material tumpatan. Keminngan tidak tajam, nilai modulus rendah, berarti material bersifat fleksibel. Mis. material cetak. Modulud Youngs = E =
Tegangan GPA (Giga Pascal) Regangan
Pada peningkatan tegangan yang lebih besar, kurva mulai menyimpang dari garis Iinier, sehingga berubah bentuk secara tetap, Jika regangan dihilangkan, tidak akan mengembalikan material kebentuk aslinya, ini disebut: perubahan plastis. Jika tegangan ditingkatkan terus maka sampai pada titik x, material patah. Jadi tegangan yang diberikan pada titik x merupakan tegangan patah. Pada uji tarik hal tersebut merupakan nilai kekuatan tarik. Jika pada uji kompresi didapatkan nilai kekuatan kompresi, nilai tegangan yang berhubungan dengan batas proposional disebut: batas proposional = proposional limit Daerah dibawah grafik tegangan-regangan dapat digunakan untuk menghitung: 1. Kekenyalan resilience 2. Ketangguhan toughness
OPB OXD
Nilai regangan antara titik P dan X mengindikasikan tingkat perubahan bentuk permanen. sampai dengan titik patah. Pada uji tarik mengindikasikan keuletan (ductilitly), Mis. Aloi untuk kawat mempunyai keuletan tinggi karena akan diperpanjang selama proses produksi dan sebagai klammer gigi tiruan dibentuk dengan dibengkokkan. Keuletan logam, mis. baja lunak, berperilaku pada daerah elastisitas linier, yield point dan derajad keuletan.
Gip plaster adalah zat padat keras dan getas, menunjukkan therah elastisitas linier dan kemudian patah, tanpa perubahan plastis. Material plastik , yaitu polimetilmetakrilat, adalah getas. Material cetak, misal elastomer, tithk menunjukkan therah elastisitas linier & therah patalinya elastisitas sangat besar. Hasil uji tank bermanfaat thiam mendesain struktur, karena pengetahuan tentang
karakteristik
perubahan
elastisitas
material
diperlukan
untuk
memprediksi perolehan olehan struktur, bila diberi d beban. Uji tekan Terutama untuk material mat getas, uji tarikkk sulit dilaksanakan. Untuk uji yang sebanding adalah kekuatan tarik diametral. Uji pelentukan tiga titik (three (three-point point bending test)/uji transversal. Pelentukan balok memberikan tegangan ta tarik dan kompresi. Jika gaya eksternal diaplikasikan pada titik tengah balok uji maka :
stress =
3FL 2bD 2
L
: Jarak antara penyangga
B
: Lebar spesimen
D : kedalaman Uji
tarikk
kompresi
diametral
((diametral
compressive tensile test), ), digunakan jika material yang diuji getas. Jika silinder material yang getas ditekan sepanjang diametemya.
Tegangan = F
2F DT
: gaya
D : diameter silinder T
: panjang silinder
untuk uji kompresi menunjukkan ketertempaan (malleabilitty). ( ). Material yang ulet (ductile)) dapat dibengkokkan atau diregangkan tanpa terjadi patah. Material malleable dapat ditempa menjadi lembaran tipis. Sifat yang digunakan untuk keuletan adalah perpanjangan sampai saat patah (elongation (elongation offracture offracture)
KEKENYALAN (RESILIENCE) Adalah energi yang diserap oleh material saat mengalami perubahan bentuk elastik. sampai dengan batas elastis Nilai kekenyalan berada didaerah dibawa kurva sampai batas elastis. Nilai kekenyalan yang tinggi diperlukan oleh material elastomer. KETANGGUHAN (TOUGHNESS) Adalah jumlah total energi yang diserap oleh material sampai mencapai titik patah. Daerah keseluruhan dibawah grafik adalah tegangan regangan Lawan ketangguhan adalah kegetasan Uji DAMPAK (impct strength) Untuk menguji daya tahan suatu material terhadap pembenan beban secara tiba-tiba. Terjadi bila tegangan ditambah dengan cepat. Alat uji dengan pendulum berayun
charpy impact tester.
Posisi yang dicapai oleh pendulum setelah mematahkan spesimen tersebut akan memberikan pengukuran pada energi yang diserap oleh spesimen selama pematahan. Kekuatan dampak merupakan sifat penting untuk material plat dasar gigi tiruan resin akrilik yang mempunyai kecenderungan patah jika tanpa sengaja jatuh kepermukaan yang keras. KELELAHAN (fatique strength) Adalah material jika terkena tegangan yang berubah-ubah, akumulasi gradual regangan plastis dengan jumlah sedikit-sedikit yang dihasilkan masing-masing siklik dan regangan yang fluktuasi. Kelelahan dapat mengakibatkan patah. Material yang digunakan untuk restorasi maupun protesa gigi terkena tegangan berkala dalam periode waktu yang lama, sehingga terjadi kepatahan. Kegagalan tersebut Sebagai akibat dan proses kelelahan. Kegagalan merupakan retak kecil yang mungkin terjadi karena pemusatan tegangan pada permukaan yang cekat atau karena pembentukan restorasi atau protesa. Retak tersebut secara perlahan merambat sampai terjadi patah. Walaupun tegangan kecil sebagai penyebab patah pada material jika diuji tarik atau transversal, namun kemungkinan pada waktu yang lama dapat terjadi patah oleh karena proses kelelahan. Kegagalan meliputi pembentukan retak kecil (microcrack) akibat pemusatan tegangan permukaan restorasi atau protesa. Secara perlahan retak tersebut merambat sampai terja-di patah. Patah akhir sering
muncul pada tegangan yang sangat kecil. Pasien mengatakan bahwa gigi tiruannya patah ketika menggigit makanan yang lunak. KETAHAN terhadap ABRASI (abrasion resistance) Wear dapat terjadi karena mekanis atau kimiawi. 1. Abrasive wear adalah : Wear karena identasi dan goresan pada permukaan oleh pasta gigi atau makanan yang abrasif.Kekerasan suatu material digunakan untuk memberikan indikasi tentang ketahanan terhadap tipe abrasi ini. 2. Fatique wear adalah :Wear karena adanya tegangan yang sebentarsebentar. Contoh kontak antara gigi dengan restorasi, goresannya minimal. Umur lelah dan batas lelah pada bagian sebelumnya merupakan dua hal yang memberikan petunjuk terhadap fatique wear resistance. Wear pada material tertentu sering dihubungkan dengan degradasi kimia. Proses itu mengacu proses erosi, untuk membedakannya dengan degradasi mekanik yang melibatkan abrasif wear atau fatique wear. UJI KEKERASAN Yaitu mengukur daya tahan material terhadap alat indentor. Kekerasan memberikan indikasi terhadap penetrasi diindentasi oleh benda yang keras. Digunakan sebagai indikasi tentang kemampuan untuk menahan goresan, dan ketahanan abrasi suatu material. Nilai kekerasan disebut angka kekerasan. Metode untuk menilai kekerasan adalah: 1.
Brinell, menggunakan indentor bola baja , yang menghasilkan indentasi lingkaran Penilaian kekerasan diambil dan diameter lingkaran
2.
Vickers atau Knoop, menggunakan indentor intan berbentuk piramida. Metode Vickers piramida memiliki dasar persegi empat. Salah satu garis tengah piramida lebih panjang an pada yang lain Pada Vickers dan Knoop penilaian diambil dan jarak lintang aksis diagonal
3.
Rockwell menggunakan indentor intan berbentuk kerucut. Pada Rockwell, dilakukan pengukuran Iangsung pada kedalam penetrasi indentor yang berupa intan kerncut. Indentor ditekankan pada permukaan material selama waktu tertentu, menunjukkan cetakan indentor, yang biasanya
tergantung pada kekerasan material. Kekerasan digunakan sebagai indikasi tentang: 1. Kemampuan untuk menahan goresan. 2. Ketahan abrasi suatu material. Material akrillik mudah tergores. karena relatif lunak. Material aloi Co/Cr tidak mudah tergores karena relatif keras. Akibatnya material yang lebih keras sulit untuk dipoles dengan alat mekanis. RELAKSASI TEGANGAN (STRESS RELAXATION) Adalah ukuran penurunan tegangan pada regangan yang konstan. Melibatkan penerapan dengan regangan yang konstan.
SIFAT FISIK Penggunaan material kedokteran gigi sebagian besar memerlukan beberapa bentuk proses sampai material tersebut mengeras. Proses ini sering melibatkan pencampuran material dengan yang lain untuk menghasilkan suatu campuran yang apat ditempatkan dan dibentuk sesuai dengan kebutuhan pasien SWAT REOLOGI Reologi adalah studi tentang aliran atau deformasi suatu material. Merupakan pemahaman bagaimana material itu mengalir pada saat dicampur, dituangkan atau dicetak. Untuk cairan aliran, diukur dengan viskositas. Untuk padatan, harus memahami tentang creep dan viskoelastisitas. Faktor lain yang ikut menentukan reologi antara lain adalah laju geser dan waktu (working time dan setting time) Diterapkan pada material padat atau cair serta pada kondisi padat atau elastomer menyangkut penggunaan teori elastisitas dan viskoelastisitas dan variasi faktor yang ikut menentukannya seperti laju geser dan waktu. VISKOSITAS Yaitu suatu zat mengalir karena pengaruh kekuatan ekstemal(mis. gaya gravitasi), molekul atau atom saling berekatan dan berkontak dengan atomatom sekelilingnya. Ikatan antara atom tersebut putus dan tersusun lagi, sehingga menaikkan daya tahannya untuk mengalir. Misalnya:
Air, kekuatan ikat molekul-molekulnya sangat lemah dan mudah berpencar, sehingga air mengalir cukup mudah dan mempunyai daya viskositas yang rendah. Cairan sirup, molekulnya besar, daya tank intermolekul kuat. Molekul-molekul tersebut dapat terikat satu sama lain dan menaikkan daya viskositas yang sangat tinggi. Hal tersebut terjadi pada polimer dengan BM tinggi. Bila mengaduk cairan, sebenarnya memberikan tegangan geser dan derajad kekuatan saat mengaduk dapat dihitung dengan laju geser. Jadi viskositas ditentukan dan tegangan geser dan laju geser pada perioda waktu tertentu. Material
dengan
viskositas
rendah
memerlukan
tekanan
kecil
untuk
menghasilkan laju aliran yang tinggi. Sedang material yang lebih kental memerlukan tekanan besar untuk menghasilkan kecepatan aliran relatif kecil. Tegangan geser
Tegangan geser = ns =
Laju geser Laju geser
Laju geser = e =
F: A
v d
Tegangan geser dan laju geser cairan Newtonian: Kemungkinan kurva adalah viskositasnya. Sehingga definisi dan viskositas adalah: U
Tegangan geser Pa-S (Pascal detik) Laju geser
Karakteristik sifat reologis material: Tegangan geser = K (laju geser) n K dan n adalah tetap. Konstanta. n indeks alir(flow index). Pada keadaan n1, tegangan geser berbanding langsung dengan laju geser dan viskositas material konstan, tidak tergantung pada laju geser. Material yang bersifat demiklan disebut sebagai cairan Newtonian (Newtonian fluids) Material Pseudoplastik: Adalah nilai indeks aliran lebih kecil dibanding dengan satuan maka kenaikan laju geser menghasilkan kenaikkan tegangan geser yang lebih kecil dan proporsional. Viskositas material menurun clengan peningkatan laju geser.
Pada beberapa macam cairan, pertambahan laju geser tidak menambah tegangan geser. Berarti cairan menjadi lebih mudah bercampur pada laju geser yang lebih tinggi dan pada Newtonian atau cairan dilatan. Hal itu merupakan keistimewaan cairan, dikenal sebagai geseran encer (shear thinning) Contoh di kg adalah pengaruh material cetakan silikon, geseran encer membuat aliran cairan dan syringe lebih mudah dibandingkan dengan yang lain. Material dilatan: Bila nilai indeks aliran lebih besar dan satuan maka peningkatan laju geser menghasilkan kenaikan tegangan geser yang lebih tinggi dari proporsional, sehingga meningkatkan viskositas secara efektif. mi berarti bahwa makin cepat cairan dicampur, makin sulit cairan itu bercampur. Perilaku Newtonian dan pseudoplastik senng dijumpai pada material kedokteran gigi, sedang dilatan jarang dijumpai.Nilai viskositas material tergantung pada suhu. Kenaikan suhu dapat menyebabkan penurunan viskositas. Untuk beberapa zat, viskositas akan berubah geser pada laju geser tertentu. Jika diplotkan antakan antara tegangan antara tegangan geser dengan laju geser untuk suatu macam cairan akan didapatkan basil sebagai berikut: Pada keadaaan tersebut, viskositas untuk Regangan geser menaikkan laju geser berbeda dengan viskositas untuk menuninkan laju geser. Hal tersebut merupakan contoh 1 HISTERISIS, yaitu viskositas cairan tergantung pada perubahan awal cairan. Ketergantungan viskositas-waktu (waktu kerja dan waktu setting) Material yang terdiri dua komponen, pada pencampuran terjadi inisiasi reaksi kimiawi yang menyebabkan perubahan material dari cair ke padat-tegar atau elastomer. Manipulasi material menjadi tidak mungkin lagi bila kenaikan viskositas melewati titik tertentu. Waktu yang dipenlukan untuk mencapai titik tersebut merupakan waktu kerja. Waktu setting, adalah waktu yang diperlukan material untuk mencapai keadaan mengeras final atau menimbulkan sifat-sifat yang dipertimbangkan cukup untuk aplikasi.
Salah satu metode untuk pengukuran karakteristik setting adalah ketahanan terhadap penetrasi. Material dianggap mengeras bila mampu menahan penetrasi jarum yang berat dan diameter ujungnya diketahui (jarum Gilmore) ELASTISITAS dan VISKOELASTISITAS Batas elastik adalah nilai tegangan saat material tersebut berubah secara permanen, yaitu regangan tidak pulih secara keseluruhan setelah beban yang diberikan dihilangkan. Sifat elastik merupakan kemampuan suatu material untuk mengalami pemulihan elastik. Jika material mengalami pemulihan elastik secara sempuma setelah beban yang diberikan dihilangkan, maka material disebut elastik. Jika pemulihan terjadi lambat atau jika tetap ada deformasi permanen maka material dikatakan mempunyai sifat viskoelastik. UJI PERAMBATAN (CREEP TESI) Merupakan pertambahan regangan secara perlahan di bawah beban yang diaplikasikan secara konstan. Dengan pengaruh tegangan yang tetap, material dapat mengalami perubahan tetap jika tekanan diberikan dalam waktu lama. Perubahan material yang tergantung waktu disebut Creep. Lama kelamaan akan mengakibatkan patah. Nilai creep sangat penting untuk material amalgam. Diperkirakan bahwa creep merupakan pencetus adanya keretakan pada pinggir tumpatan dan hal inimerupakan kegagalan. SIFAT TERMOPHISIK / THERMOPHYSICAL PROPERTIES Suhu/ temperatur, adalah level aktivitas termal Kandungan kalor adalah energi tennal. Suhu dan kandungan kalor berkaitan dengan kapsitas kalor. Fluktuasi suhu terjadi dalam rongga mulut, karena makanan atau minuman panas dan dingin. Pulpa gigi sangat sensitif terhadap perubahan suhu. Email dan dentin merupakan isolator termal yang baik.Material untuk restorasi harus dapat memberikan isolasi serupa gigi dan tidak mengalami kenaikkan suhu yang besar saat setting in situ. Material pada umumnya jika dipanaskan akan mengalami ekspansi dan terjadi kontraksi jika didinginkan. Perubahan suhu dapat menyebabkan
terjadinya perubahan dimensi, dan dapat menyebabkan masalah untuk material tumpatan terutama di therah antar muka gigi dan restorasi. Konduktor termal adalah material yang cepat mengalirkan panas. Insulator tennal adalah material yang menahan aliran panas. 1. KONDUKSIVITAS TERMAL (THERMAL CONDUCTIHTY) = K Adalah satu factor yang menentukan mudahnya panas ditransfer melalui suatu material. K didifinisikan sebagai laju panas yang mengalir per satuan gradien suhu. Satuannya: Cal. Cm—i. Sec.-l OC-i Material dengan sifat konduktor yang baik mempunyai nilai konduktivitas tinggi. Panas dikonduksi melalui logam dan aloi lebih mudah dari pada melalui resin akrilik. Nilai konduktivitas pada amalgam relatif tinggi. Hal itu menunjukkan material tidak dapat memberikan isolasi terhadap pulpa, sehingga dalam praktek digunakan semen dasar kavitas, yang mempunyai nilai konduktivitas termal lebih rendah. Panas Spesifik =Cp Kenaikkan suhu tergantung panas spesifik material yang ditentukan dengan energi panas ang dibutuhkan untuk menaikkan suhu dalam volume dengan satu derajad Celcius. Jadi merupakan perbandingan antara kapasitas kalor dan maten dengan kapasitas kalor air. Satuannya: cal.gm-10C-i Panas peleburan (heat offusion) dan panas penguapan (head of vaporization) Yaitu kalor yang diperlukan untuk mencairkan atau menguapkan material. Melibatkan perubahan struktur atom atau molekul. Muai panasThermal expansion Pemuaian material yang dipanaskan, ditimbulkan oleh peningkatan getaran termal atau atom-atom. L/L =XI T Pertambahan panjang sebanding dengan naikknya suhu XI = koefisien muai linier.
2. DIFUSITAS TERMAL/THERMAL DIFFUSIVITY
D=
K Cp X p
D
:
Difusitas Termal
K
:
konduktivitas termal
Cp :
kapasitas panas
p
densitas
:
Jika meminum minuman dingin, pengaruh pada gigi atau permukaan restorasi hanya selama 1 atau 2 detik, difusitas memberikan hitungan perubahan suhu pada pulpa gigi Tabel nilai konduktivitas termal Material Email Dentin Resin akrilik Amalgam Semen zink fosfat Semen zink oksid /eugenol Silikat Porselen Emas
Konduktivitas termal (Wm C) 0,92 0,63 0,21 23,02 1,17 0,46 0,75 1,05 291,70
REAKSI EKSOTERMIS Beberapa material terdiri dan dua atau Iebih komponen yang dicampur dan diikuti proses setting. Proses setting terjadi in situ dan senng terjadi reaksi kimiawi. 3. KOEFFISIEN EKSPANSI TERMAL Adalah pertambahan panjang material untuk setiap kenaikan suhu per derajat Celcius. Sifat ini penting terutama untuk material tumpatan. Bila pasien minum dingin, material tumpatan dan substansi gigi berkontraksi, jumlah kontraksi tergantung pada nilai masing masing. Jika mlai material> substansi gigi, maka cairan akan terjadi celah kecil kearah bawah, sehingga cairan yang berisi bakteri akan berpenetrasi. Koefisien ekspansi termal merupakan sifat keseimbangan dan ekspansi atau kontraksi akibat rangsang sementara, merupakan fungsi dan ekspansi
termal dan koefisien difusitas termal. Untuk material tumpatan, kombinasi yang paling ideal dan sifat-sifat tersebut adalah nilai difusitas yang rendah dikombinasi dengan koefisien ekspansi terma! yang nilainya mirip substansi gigi. Tabel nilai koefisien ekspansi termal Material
koefisien ekspansi termal ( ppm C)
Email Dentin Resin akrilik Porselen Amalgam Resin komposit Semen silikat
11,4 8,0 90 4 25 25-60 10
PERUBAHAN DIMENSI Ketepatan dimensi syarat penting untuk material. Keberhasilan restorasi tergantung pada perubahan dimensi yang terjadi selama pencetakan, pengerasan aloi atau selama pengerasan material restorasi langsung. Pencampuran komponen material diikuti reaksi kimiawi yang menghasilkan pengerasan material. Reaksi kimiawi kebanyakan menghasilkan perubahan dimensi. Misalnya pada reaksi polimerisasi resin aknuik umumnya terjadi kontraksi sedangkan jems lainnya menyebabkan ekspansi. Suatu kemungkinan pada satu tahap ekspansi yang terjadi dapat digunakan sebagai imbangan dan kontraksi yang terjadi pada tahap lain Pada restorasi yang memerlukan beberapa tahapan, kemungkinan: 1. Terjadi perubahan dimensi pada tiap tahap 2. Jika teijadi ekspansi pada suatu tahap thpat dibagi imbangan dan kontruksi yang terjadi pada tahapan lain. Contohnya pada pembuatan restorasi coran logam, ekspansi setting dan material tanam sebagian dapat mengkompensasi pengkerutan dan coran aloi. DENSITAS Merupakan sifat yang berpengaruh pada aspek desain alat kedokteran gigi. Misal pada pembuatan protesa gigi rahang atas adalah menggunakan aloi dengan densitas rendah dan ketebalannya semimmal mungkin. Hal itu untuk mengurangi daya destabilisasi dan untuk mendapatkan retensi.
SIFAT OPTIK Persepsi
warna
merupakan
respon
fisiologi
terhadap
stimulus
fisik.Cahaya adalah radiasi elektromagnetik yang dapat dideteksi mata. Sifat
radiasi
elektromagnetik,
yaitu
sifat
gelombang
radiasi
elektromagnetik. Muatan listrik dan kutub magnit menimbulkan gaya pada ruang sekelilingnya Pengertian wama menurut Anusavice (2003) adalah pancaran cahaya yang dapat menentukan sifat-sifat tertentu yang merupakan kombinasi inensitas suatu panjang gelombang. Cahaya merupakan suatu sinar elektromagnetik yang dapat dideteksi oleh mata manusia. Mata manusia sensitive terhadap panjang gelombang antara 400 nm(violet) sampai 700 nm(merah tua). Persepsi wama sangat subyektif karena merupakan respon fisiologi terhadap stimulus fisik. Salah satu syarat yang diperlukan material restorasi gigi adalah hams sesuai dengan penampilan sifat alamiah janngan lunak dan keras. Wama dideskripsikan secara kuantitatif dalam istilah kartu wama tiga dimensi. Tiga parameter independen dalam diagram sebagai berikut: 1. Panjang gelombang dominan atau HUE, digambarkan dengan posisi melingkar. Meggambarkan warna dominan sebuah obyek, misal merah, hijau, biru. 2. Intensitas warna atau CHR OMA , digambarkan denganjarak radial dari pusat ke gans lingkaran. 3. Kecerahan atau BRIGHTNESS digambarkan dengan kolom vertikal. Hue dan chroma merupakan sifat bawaan material. Brightness dapat dipengamhi factor luar. Alat pengukur wama adalah: analisis kolorimeter, system koordinat wama Munsell Perubahan merupakan kegagalan terbesar pada tumpatan gigi, antara lain disebabkan oleh pewarnaan pada permukaan tumpatan, kebocoran tepi tumpatan, perubahan bentuk permukaan akibat pemakaian, adanya sifat yang kurang baik pada material turnpatan SIFAT KIMIAWI Salah satu faktor utama yang menentukan keawetan material yang digunakan adalah stabilitas kimiawi. Sifat tersebut adalah : material tidak larut,
erosi atau korosi maupun melepas unsur penting dan material ke dalam cairan mulut. KELARUTAN DAN EROSI Kelarutan merupakan ukuran banyaknya material terlarut dalam saliva.. Erosi : merupakan kombinasi proses disolusi kimiawi dengan aksi mekanis ringan. Lapisan permukaan material lunak oleh karena disolusi, lapisan akan terlepas seluruhnya oleh karena abrasi ringan. PH cairan mulut adalah 4 s/d 8,5 sedikit asam s/d basa. Minuman ringan dengan keasaman tinggi dan pasta gigi yang mengandung kapur, akan meluaskan rentang dan PH 2-11.Material akan stabil pada PH netral. Pada keadaan asam atau basa yang ekstrem, material akan tererosi. Uji kelarutan dilakukan dengan merendam spesimen material bentuk cakram dalam air untuk periode waktu tertentu. Hasil dalam persentase. PELEPASAN KOMPONEN Beberapa material yang ditempatkan dalam lingkungan air akan menyerap air dengan proses difusi. Komponen material mungkin hilang dan masuk dalam cairan mulut dengan proses difusi dan dikenal sebagai leaching. Pelepasan thpat berakibat serius jika material yang terlepas bersifat toksis dan iritan. Tetapi dapat juga menguntungkan, seperti semen yang mengandung kalsium hidroksida, pelepasan lambat mengakibatkan lingkungan thsar kavitas yang thlam menjath alkalis. Hal tersebut bermanfaat ganth yaitu antibakterial dan mendorong pembentukan dentin sekunder. Polimer akrilik lunak yang digunakan sebagai bantalan fitting surface protesa gigi mengandalkan pada jumlah pemlastis/plasticizer. Terlepasnya pemlastis secara perlahan mengakibatkan resin menjadi keras dan tidak efektif sebagai bantalan. Material yang direnthm thiam air suling, akan mengalami: 1. Degradasi 2. Dissolusi. 3. Desintegrasi. 4. Erosi. Erosi total = dissolusi + disintegrasi. Dissolusi adalah jumlah baham yang terlepas ke dalam cairan dalam benntuk terlarut (soluble) Disintegrasi adalahjumlah bahan yang tidak terlarut (insoluble) dihasilkan akibat hancurnya material.
Erosi adalah terlepasnya material yang mengalami degradasi dalam cairan. Degradasi terjadi oleh karena dissolusi. Kelarutan material dipengaruhi PH, suhu, macam tekanan, volume dan tegangan permukaan larutan padat. Kelarutan merupakan gabungan jumlah bahan yang dilpaskan ke dalam larutan atau dissolusi ditambah dengan adanyajumlah bentuk yang dihasilkan akibat hancurnya bahan atau disintegrasi.
GIPS 1. PENDAHULUAN: Gip adalah mineral serbuk yang berwama putih yang terdapat di alam.Nama kimia yang sering
digunakan adalah
kalsium sulfat dihidrat
(CaSO4.2H20). Kegunaan di Kedokteran gigi adalah untuk mengecor atau membuat model, die dan material tanam (investment). Banyak restorasi gigi ataupun alat lain seperti alat orthodonsi dan gigi tiruan dibuat diluar mulut pasien, dengan menggunakan model atau die yang hams meniru secara akuratjaringan keras dan lunak pasien. Model umumnya diguiiakan untuk menerangkan replika dan beberapa gigi dan jaringan lunaknya atau rahang tanpa gigi. Istilah Die digunakan untuk replika satu gigi. Morfologi jaringan keras atau lunak dicatat dalam cetakan dan model serta die disiapkan menggunakan material yang mula-mula cair dan dapat dituang ke dalam cetakan kemudian mengeras untuk membentuk replika yang tegar. 2. PERSYARATAN MATERIAL GIPS DI KG Beberapa kualitas material dibutuhkan untuk membuat model atau die. Diantaranya adalah ketepatan dimensi, stabilitas dimensi, mainpu meniru detail yang halus, kuat dan tahan abrasi, mudah beradaptasi dengan cetakan, wama kontras dengan cetakan, aman, murah serta mudah digunakan. Selanjutnya persyaratan tersebut tergantung pada kebutuhan dokter gigi. Contohnya : Dokter gigi tidak terlalu membutuhkan ketepatan dimensi jika model digunakan untuk studi, lain halnya apabila digunakan untuk membuat mahkota, maka presisi hams akurat. Diantara persyaratan tersebut di atas maka ketepatan dimensi dan stabilitas dimensi sangat diutamakan oleh karena model atau die hams menggambarkan struktur dalam mulut secara akurat dan hams selalu dalam ukuran yang sama. Kekuatan dan ketahanan abrasi penting karena pada waktu membuat pola malam jangan sampai peralatan yang digunakan merusak permukaan gip. Wama hams kontras dengan material cetak agar mudah dibedakan. Namun demikian tidak ada material yang sempuma, oleh karenanya dibutuhkan pemilihan material sesuai dengan kebutuhan.
3. KOMPOSISI Produk gips yang digunakan di KG dibentuk dengan menghilangkan sebagian kristal air dari gips untuk membentuk kalsium sulfat hemihidrat. Secara fisik berbeda tetapi kimiawinya sama yaitu kalsium sulfat hemihidrat ( CaSo4. 1/2 H20). Gips
produk gips
+ air
2CaSO4.2H20
(CaSO4)2.H20
+3H2O
Kalsium sulfat
kalsium sulfat hemihidrat
dihidrat Aplikasi produk gips dalam Kedokteran Gigi melibatkan kebalikan reaksi di atas. Hemihidrat dicampur air akan membentuk dihidrat. (CaSO4)2 + 3H20
2CaSO4.2H20
Berbagai tipe produk gips yang digunakan di KG secara kimia identik, yaitu berisi kalsium sulfat hemihidrat, tetapi berbeda dalam bentuk fisiknya, tergantung metode yang digunakan dalam pembuatannya. CARA PEMBUATAN Mineral gipsum dipanaskan
Plaster/stone/die stone
Ketel terbuka 11O°C-120°C
Kalsium sulfat β hemihidrat
Ketel tertutup 120°C-130°C
Kalsium sulfat α hemihidrat
Gip putih (Dental plaster /Plaster of Paris) : Dibuat dengan proses kalsinasi. Gips dipanaskan pada suhu 120°C untuk menghilangkan sebagian kristal air menghasilkan partikel irreguler, porus, yang kadang-kadang disebut betha hemihidrat. Pemanasan berlebih akan menyebabkan kehilangan air yang berlanjut membentuk kalsium sulfat anhidrat (CaSO4), sedangkan pemanasan yang kurang akan menghasilkan sisa dihidrat yang nyata. Gips keras (Dental stone) Dapat dihasilkan dengan salah satu dan dua cam. Jika gips dipanaskan pada sekitar 120°C di bawah tekanan dalam autokiaf maka terbentuk hemihidrat yang reguler dan kurang porus, sering disebut alfa hemihidrat. Altematif lain direbus dalam larutan garam seperti CaCI2.menghasilkan material yang sama dengan yang dibuat dengan autokiaf. Pabrik biasanya memberikan zat wama pada gips keras untuk membedakan dengan gips putih.
JENIS GIPS Menurut Iso 1996 jems gips ada 5 yaitu: 1. Tipe 1
:
Impression plaster
2. Tipe 2
:
Plaster/gips lunak
3. Tipe 3
:
Dental stone ( gips keras)
4. Tipe 4
:
High strength low expanssion
5. Tipe 5
:
High strength high expanssion
W.P ratio: Sejumlah harus ditakar secara tepat sesuai dengan perbandingan serbuk dan air dari masing-masingjenis gips, sering digambarkan sebagai W.P ratio. Sebagai contoh jika 100 gm serbuk plaster dicampur dengan 60 ml air maka W.P ratio menjadi 0,6. Jika 100 gm dental stone dicampur dengan 28 ml air maka W.P nya akan menjadi 0,28. Setting time: Waktu yang dibutuhkan dari mulai mencampurkan serbuk gips dan air sampai material gips menjadi keras disebut sebagai setting time (gips). Biasanya diukur dengan menggunakan alat penetrasi (tes) Normal setting time untuk gips sekitar 10-15 menit, yang dibedakan menjadi initial setting time dan final setting time. Hal- hal yang mempengaruhi setting time: 1. Perbandingan air dan serbuk: Semakin banyak air yang digunakan maka nukleus dalam volume yang terjadi semakin kecil/sedikit sehingga setting timenya menjadi panjang. 2. Kontaminasi : Apabila kalsinasi tidak komplit sehingga terdapat partikel gypsum atau pabrik memang menambahkan partikel gipsum maka setting timenya akan diperpendek oleh karena potensial nukleus untuk kristalisasi meningkat 3. Bahan tambahan: Metode paling praktis dan efektif dalam mengontrol setting time adalah dengan menambahkan berbagai material kimia pada pencampuran plaster atau stone. Apabila material tambahan memperpendek setting time dinamakan accelerator, sedangkan untuk memperpanjang setting time dinamakan retarder. Retarder biasanya berefek dengan membentuk lapisan permukaan pada hemihidrat sehingga kelarutamiya menumn dan pada kristal gipsum untuk
menghambat pertumbuhan kristal. contohnya: gelatin, lem, garam. sitrat, asetat dan borat. Accelerator mempengaruhi kelarutan hemihidrat. Garam dalam konsentrasi kecil at mempercepat setting time tetapi apabila konsentrasinya besar menjadi retarder. Contoh material accelerator : Potassium sulfat dipakai dengan konsentrasi lebih dan 2 atau 3 persen. 4. Waktu pengadukan : Semakin lama dan semakin cepat plaster tercampur maka setting time akan semakin pendek. Beberapa material gips akan membentuk kristal secara cepat saat serbuk berkontak dengan air. Dalam pengadukan : terbentuk kristal, dan pada waktu yang bersamaan terjadi pemecahan kristal oleh karena spatulasi sehingga pembentukan nukleus kristal semakin meningkat, dan setting time akan menjadi pendek 5. Temperatur Walaupun secara umum kenaikan temperatur akan mempercepat reaksi tetapi pada pencampuran gip temperatur akan memberikan efek yang berbeth. Apabila temperatur air Oo sampai dibawah 50 oC maka akan sedikit mempercepat setting time. tetapi apabila temperatur air lebih dan 50 oC akan berlaku sebagai redarder. Apabila temperatur mendekati 100 °C maka tidak akan ada reaksi yang terjadi. Setting ekspansi: Selama terjadi perubahan dan hemihidrat menjadi dihidrat akan terjadi perubahan volume. Besarnya tergantung dari komposisi gipsum produk, Paling kecil 0,06 persen limer dan tertinggi 0,5 persen. Hal-hal yang mempengaruhi besarnya setting ekspansi adalah : W.P ratio dan adanya material retarder ataupun accelerator. Setting ekspansi higroskopis Material gips akan mengeras di udara. Apabila pengerasan terjadi di dalam air maka setting ekspansi bisa menjadi 2 kalinya. Alasan kenaikan ekspansi ini adalah saat hemihidrat bereaksi dalam air maka terjadi penambahan pertumbuhan kristal. Secara reaksi kimiawinya sama tetapi fisiknya yang berbeda.
Untuk membedakan setting gips yang terjadi di udara senng disebut sebagai Normal setting expansion, sedangkan bila setting gips terjadi dalam imersi air disebut sebagai Hygroscopic setting expansion. Penurunan W.P rasio akan menaikkan H. Setting Exp. Demikianjuga kenaikkan spatulasi akan menaikkan H. setting Exp. (gambar dalam kuliah) KEKUATAN GIPS Secara umum gips mempunyai sifat-sifat mekanik yang dipengaruhi oleh: 1. Material yang digunakan Contoh
:
Autoclaved/ kalsinasi Adanya material lain (tambahan)
2. W.P ratio 3. Kekeringan bahan : Keadaan ini akan terlihat sekali bedanya saat gips basah dengan setelah 16 jam,
Kekuatan mekanik gips diantaranya adalah: 1. Kekuatan kompresif Apabila pada waktu mencampur serbuk dan air tepat maka gips mempunyai kekuatan kompresif yang tinggi. Kandungan air yang tinggi akan menurunkan kekuatan kompresifnya. Pada waktu kering kekuatan kompresifgips kira-kira 2 kali pada waktu basah. Kekuatan mi sangat dipengaruhi oleh W.P ratio 2. Kekerasan Kekerasan
gip
berhubungan
dengan
kekuatan
kompresif
Kekerasan
permukaan tercapai lebih dahulu dibanding kekuatan kompresif oleh karena massa bagian permukaan lebih cepat kering dibanding massa bagian tengah. Untuk menaikkan kekerasan gips dilakukan impregnasi dengan monomer methyl methacrylate. 3. Kekuatan tank Untuk mengetahui kekuatan tank gips bisa dilakukan dengan tes kompresi diametral karena gip merupakan material yang bersifat brittle
JENIS GIPS Menurut Iso 1996 jems gips ada 5 yaitu: 1. Tipe 1
: Impression plaster
2. Tipe 2
: Plaster/ gips lunak ripe
3. Tipe 3
: Dental stone ( gips keras)
4. Tipe 4
: lonHigh strength low expanss
5. Tipe 5
: High strength high expansion
1. Tipe 1 (Bahan cetak), sekarang jarang dipergunakan lagi a. Keras dan brittle b. Setting time pendek yaitu 4-5 memt c. setting ekspansi rendah ( 0,13%) d. W.P=0,6 e. Kekuatan rendah yaitu 27,5 MPa (4000Psi)
2. Tipe 2: Model p1 aster a. Untuk model studi, artikulator mounting dan flask gigi tiruan! resin akrilik b. W.P = 0,5 sampai 0,6 c. Setting ekspansi 0,3% d. Lebih kuat dibandingkan tipe 1
3. Tipe 3: Stone a. Dipergunakan rencana perawatan dan untuk mengisi cetakan kerja b. Lebih kuat dan keras dibanding tipe 1 ataupun 2 c. W.P=0,28 -0,3 d. Setting ekspansi 0,15 sampai 0,2% e. Kekuatan 62 MPa ( 9000 Psi)
4. Tipe 4: Die Stone a. Kekerasan tinggi b. Kekauatan tinggi =79 MPa (11.500 Psi) c. Setting ekspansi rendah yaitu: 0,08% d. Dipergunakan untuk membuat die e. W.P 0,24
5. Tipe 5: High strength, high ekspansi a. Dipergunakan utuk pembuatan die yang akan dicor menggunakan pemanasan tinggi
b. Ekspansinya tinggi = 0,3% c. W.P=0,18 sampai0,22 d. Mempunyai kekuatan yang tinggi MANIPULASI MATERIAL GIPS 1. Penyimpanan : Hams tertutup rapat untuk menghindan kelembaban udara 2. Kontaminasi harus dihindarkan 3. Cara mencampur: Serbuk dimasukkan ke dalam air, kemudian diaduk sampai homogen, siap untuk dituang kedalam cetakan 4. Vibrasi: terutama pada model untuk casting atau membuat die. Vibrasi dimaksudkan untuk menghindari udara yang terperangkap saat menuang adononan gips 5. W.P ratio harus s benar 6. Separasi : diberikan sebelum dilakukan pola malam DISINFEKSI: Untuk menghindari adanya kontaminasi pada dokter gigi atapun laboran oleh mikroorganisme termasuk Hepatitis B dan HIV, maka dilakukan disinfeksi pada cetakan. Material yang dipakai dan caranya: Lodophor, odophor, glutaraldehyde atau phenol 1. Caranya disemprotkan pada permukaan, atau dimasukkan dalam plastik tertutup selama 10 menit 2. Dicampurkan dalam gip. : campurkan serbuk gips dengan air yang mengandung material disinfektan dengan konsentrasi rendah.
Gambar : a) Partikel kalsium sulfat 3 hemihidrat hemihidrat ;b) Partikel kalsium sulfat hemihidrat
MATERIAL TANAM/ INVESTMENT GIPS Pendahuluan: Dibuat pola malam (secara langsungltidak), kemudian dibentuk cetakan dengan menggunakan material tanam. Sprite dilekatkan pada pola malam dan dipasangkan pada tabung cor (gambarl). Material tanam dituangkan mengelilingi pola malam saat masih cair. Apabila material tanam sudah sudah mengeras, malam dan sprue diambil dengan pelunakan atau pembakaran untuk membuat rongga yang dapat diisi dengan aloi atau keramik, menggunakan teknik pengecoran.
Gambar 1: Diagram yang menggambarkan bagaimana rongga material tanam dibuat dan pola malam. Pada pembuatan gigitiruan akrilik., plat dasar malam ditanam ditanam dalam cetakan yang terdiri dari dua bagian terpisah menggunakan gips putih atau gips keras sebagai bahan tanam. Setelah penghilangan malam, rongga yang dihasilkan diisi dengan resin akrilik. Cetakan yang digunakan untuk pengecoran aloi dan keramik harus dibuat dan material yang tahan pada kondisi suhu pengecoran. Gips putih atau gips keras tidak tepat untuk pekerjaan ini. I.
Persyaratan material tanam 1. Material tanam harus mainpu meniru bentuk ukuran dan detil pola malam karena pengecoran dikerjakan pada suhu tinggi, sering lebih dari 1000 °C. Cetakan dari material harus mampu bertahan dalam bentuknya pada kenaikan suhu.
2. Material tanam harus cukup tinggi kekuatan kompresinya pada suhu pengecoran sehingga dapat menahan tegangan yang timbul saat logam leleh untuk masuk ke dalam rongga. 3. Harus cukup berekspansi. Aloi mengalami kontraksi pada saat pendinginan dan suhu pengecoran ke suhu kamar. Kontraksi ini thpat menyebabkan basil cor tidak tepat (contoh : inlai klas 1, kehilangan fitingnya sedangkan mahkota menjadi lebih kecil dan pendek pada tepinya). Salah satu fungsi cetakan material tanam adalah sebagai kompensasi pengerutan waktu pengecoran. Hal ini diperoleh dengan kombinasi ekspansi setting selama pengerasan cetakan material tanam dan ekspansi termal selama pemanasan cetakan pada suhu pengecoran. 4. Permukaan halus pada basil cor, untuk memuthhkan polishing. 5. Cukup porus. Agar udara dan rongga cetakan dapat keluar oleh desakan oloi yang masuk ke dalamnya maka material tanam harus cukup porus. 6. Setelah pengecoran mudah dipecah. Sewaktu pengambilan hasil cor, material tanam hams mudah dipecah. 7. Mudah dimanipulasi. Pada waktu pencampuran mudah dilakukan. Cepat membasabi pola malam dan keras dalam waktu yang relatif singkat. 8. Harganya murah. II.
KOMPOSISI Material tanam terdiri dari campuran: a. Material tahan panas (refractory) biasanya silika. Bahan ini dapat bertahan pada suhu tinggi tanpa mengalami degradasi. b. Material pengikat (binder) yang mengikat partikel tahan panas. Sifat material pengikat memberi karakter material tanam. Contoh : Kalsium sulfat hemihidrat, sodium silikat, ethil silikat, ammonium sulfat. c. Bahan kimia lain Terdapat tiga kelompok utama material tanam yang sering digunakan di Kedokteran Gigi berdasarkan pada suhu yaitu: 1. Gypsum-bonded investment. Untuk aloi emas ( titik cair rendah) 2. Phosphate-bonded investment
Untuk aloi Cobalt-Cromium. Dapat dipanasi pada suhu tinggi 3. Silica-bonded investment Material altematif Phosphate-bonded 1. GYPSUM-BONDED-INVESTMENT Material ini tersedia dalam bentuk serbuk yang dicampur dengan air dan merupakan campuran dari : a. Silika (Si 02): tahan panas pengecoran. Tersedia dalam bentuk alotropik yaitu kuarsa, kristobalit dan tridimit. Secara kimiawi ketiganya identik tetapi sedikit berbeda dalam bentuk kristalnya. b. Kalsium sulfat hemihidrat (produk gips). Merupakan komponen utama karena reaksinya dengan air membentuk kalsium sulfat dihidrat yang mengikat silica. Ekspansi setting dan kalsium sulfat dihidrat bila dicampur dengan air untuk kompensasi Sebagian dan pengerutan aloi yang terjadi pada waktu pengecoran. Kompensasi Selanjutnya adalah ekspansi setting higroskopis yang terjadi apabila material tanani tempatkan dalam air pada tahap awal setting. Metode im dikenal dengan metode ekspansi higroskopik imersi air. Menghasilkan ekspansi 5x dan ekspansi normal. Metode lain adalah penambahan air (water added) yaitu menempatkan air dengan volume terukur pada permukaan atas material tanam dalam tabung cor. Metode ini menghasilkan ekspansi yang lebih terkontrol. Ekspansi selanjutnya dengan melapisi tabung cor menggunakan lapisan asbes lembab yang terdapat memberi air ke daerah permukaan yang luas dan cetakan material tanam. Teknik ini rutin digunakan bahkan tanpa ada usaha untuk menambah ekspansi higroskopis dengan merendam atau menambah air. Mekanisme ekspansi higroskopis terdapat digambarkan: air masuk diantara kristal melalui aksi kapiler dan adanya tambahan jarak partikel menyebabkan ekspansi. Besarnya ekspansi setting higroskopis yang terjadi dalam material tanam gypsum- bonded lebih besar daripada yang terjadi dalam material gips untuk model dan die. Gip tidak begitu memuaskan sebagai material tanam untuk pengecoran aloi, karena gips berkontraksi pada pemanasan akibat hilangnya air dan pecah sebelum suhu pengecoran tercapai. Besar kontraksi yang terjadi sangat cepat di alas suhu
320°C dan menurunkan secara bennakna dalam material tanam dengan tambahan natrium klorida dan asam borat. c. Reducing agent: Serbuk charcoal, untuk mengurangi oksida yang terbentuk pada hasil cor MANIPULASI a. Pencampuran sama dengan dental stone b. Pola malam dibasahi dengan detergent yang tidak berbusa. Hal im dilakukan untuk menghilangkan sisa minyak dan pola malam mudah terbasahi. c. Casting ring, biasanya dilapisi dengan asbes. d. Penanaman pola malam (investing) dapat dilakukan: 1.
Keadaan vakum, menggunakan alat khusus, untuk mengurangi adanya gelembung udara.
2.
Mengolesi pola malam dengan campuran invesment menggunakan kuas.
3.
Mould (ring yang berongga), sebelum dilakukan pengecoran dipanasi dulu sampai 150°C kemudian 700°C. 2. PHOSPHA TE-BONDED INVESTMENT
Terdiri dan serbuk yang menganclung silika, magnesium oksida dan amonium fosfat. Pada pencampuran dengan air atau larutan silika koloidal terjadi reaksi antara fosfat dan oksida membentuk magnesium amonium fosfat. Mg O + NH4 H2 P04
Mg. NH4. PO4.6H2O
Senyawa ini mengikat silika, membentuk cetakan material tanam yang keras. Pembentukan magnesium amonium fosfat melibatkan reaksi hidrasi diikuti oleh kristalisasi seperti pada pembentukan gips. Terjadi sedikit ekspansi sebagai hasil dan pertumbuhan kristal ke arah luar. Mengalami ekspansi higroskopis jika kontak dengan kelembaban selama pengerasan. Penggunaan larutan koloidal sebagai pengganti air untuk pencampuran dengan serbuk mempunyai 2 efek : menaikkan ekspansi setting dan menguatkan material yang telah mengeras. Saat pemanasan material sebelum pengecoran, terjadi pembesaran cetakan dengan ekspansi termal dan inversi silika. Ekspansi termal lebih besar pada material yang dicampur dengan silika koloidal dibanding material yang dicampur air.
Pada suhu yang lebih tinggi sisa fosfat bereaksi dengan silika membentuk kompleks silikofosfat. Hal ini menyebabkan peningkatan kekuatan material yang bermakna pada suhu pengecoran. 3. SILICA-BONDED INVESTMENT Berisi serbuk kuarsa atau kristobalit yang diikat bersama dengan gel silika. Pada pemanasan gel silika berubah menjadi silika sehingga cetakan dipadati oleh massa partikel silika. Larutan pengikat biasanya dibuat dengan mencampur etil silikat atau salah satu oligomemya dengan campuran asam hidrokiorit encer. Hidrolisis yang lambat dari etil silikat menghasilkan asam silikat bentuk sol dengan pelepasan etil alkohol sebagai hasil samping. Tahap I
:
hidrolisis
Si (OC2H3) 4 +4 H2O Tahap II :
Gelasi
Sol + kristobalit / quartz Tahap III :
Si(OH)4 + 4 C2HOH Gel
Pengeringan
Penghilangan alkohol dan air 4 partikel silika kompak Agar material mempunyai kekuatan yang cukup pada suhu pengecoran diperlukan penambahan sebanyak mungkin serbuk ke dalam larutan pengikat. Proses ini dibantu oleh gradasi ukuran partikel sehingga butir kecil mengisi ruang antara butir yang besar. Digunakan material tanam yang sangat kental, bahkan agak kering dan divibrasi untuk membantu pemadatan dan menghasilkan matanal tanam yang kuat. Bahan ini perlu adanya celah udara. III. SIFAT-SIFAT MATERIAL TANAM 1. Stabilitas termal. Salah satu syarat utama material tanam adalah hams dapat mempertahankan integntasnya pada suhu pengecoran dan mempunyai cukup kekuatan untuk menahan tegangan yang timbul saat aloi masuk ke dalam cetakan material tanam. Material tanam gipsum terurai di atas 1200 °C oleh interaksi silika dengan kalsium sulfat melepaskan gas sulfur tnoksida. CaSO4 + SiO2
CaSiO2 + SO3
Hal ini akan melemahkan material dan akan menyebabkan terjadi porositas pada hasil cor. Material gypsum-bonded umumnya dibatasai penggunaamiya path aloi yang di cor dibawah 1200 °C. Dalam hal ini termasuk mayoritas aloi emas dan beberapa material yang mempunyai titik lebur lebih rendah yaitu aloi logam tak mulia. Sebagian besar aloi logam tak mulia mempunyai suhu pengecoran yang Iebih tinggi dan membutuhkan pemakaian material silica-bonded atau phosphate-bonded. Reaksi lain yang terjadi path saat pemanasan material tanam gypsumbonded adalah antara kalsium sulfat dan karbon. CaSO4 + 4C
CaS + 4 CO
Karbon berasal dari sisa pembakaran pola malam atau ada sebagai granit dalam material tanam. Reaksi selanjutnya dapat terjadi pelepasan sulfur dioksida. 3CaSO4 + CaS
4 Ca O+4 SO2
Reaksi ini terjadi di atas 700 °C dan efeknya dapat diminimalkan dengan heat soaking cetakan material tanam path suhu pengecoran untuk membiarkan reaksi terjadi sempurna sebelum pengecoran. Material phosphate-bonded dan silica-bonded mempunyai kekuatan yang cukup pada suhu tinggi yang digunakan untuk pengecoran aloi logam tak mulia. Kekuatan phosphate bonded dibantu oleh terbentuknya silikofosfat saat pemanasan. Kekuatan kohesif dan material tanam fosfat menyebabkan material ini tidak memerlukan tabung cor logam. Material im umumnya dibiarkan mengeras dalam tabung plastik yang diambil sebelum pemanasan. 1. Porositas Material gypsum-bonded dan phosphate-bonded cukup porus untuk jalannya udara gas dan dalam cetakan selama pengecoran. Sebaliknya material silica-bonded sakompak sehingga tidak ada porositas dan ada bahaya timbulnya tekanan balik dan menyebabkan cetakan tidak terisi sempurna atau hasil cor porus. Problem ini dapat diatasi dengan pembuatan ventilasi dalam material tanam untuk mencegah kenaikan tekanan. 2. Ekspansi kompensasi Keakuratan hasil cor tergantung pada kemampuan material cetak mengkompensasi
pengkerutan
aloi
yang
terjadi
saat
pengecoran.
Besarnya pengkerutan sangat bervariasi tetapi kira-kira untuk sebagian besar aloi emas 1,4%, aloi NiCr 2,0% dan aloi Co/Cr 2,3% Ekspansi kompensasi diperoleh dati kombinasi ekspansi setting, ekspansi termal dan ekspansi yang terjadi pada saat silika mengalami inversi pada suhu yang dinaikkan. Ekspansi higroskopis dapat digunakan untuk tambahan ekspansi setting dan material gypsum-bonded. Hal ini juga mungkin untuk material phosphate bonded. Ekspansi setting material gypsum-bonded sekitar 0,3% yang dapat meningkat hingga sekitar 1,3% karena ekspansi higroskopis. IV. APLIKASI Tabel 1 : Aplikasi beberapa tipe material tanam Material tanam Gips putih, gips keras
Pemakaian Cetakan untuk gigi tiruan akrilik
Gypsum-bonded
Cetakan untuk aloi cor logam tak mulia
Phosphate-bonded
Cetakan untuk logam mulia & aloi cor Emas. Untuk keramik dan kaca
Silica-bonded
Cakan untuk logam tak mulia (jarang digunakan)
