Gipsum Kekuatan Kompresi Gipsum Kedokteran Gigi

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Gipsum

Gipsum merupakan mineral yang berasal dari alam yang telah dikenal selama berabad-abad. Gipsum terbentuk secara alamiah dari hasil penguapan air di pedalaman perairan kuno yang mengendap. 16 Gipsum atau kalsium sulfat dihidrat yang murni berwarna putih transparan, namun terkadang dapat berwarna abu-abu, coklat atau merah muda dan memiliki struktur kimia CaSO 4 .2H 2 O. Ketika dipanaskan, gipsum kehilangan sekitar tiga perempat kadar air dan menjadi gipsum hemihidrat CaSO 4 .½H 2 O, yang lembut dan dapat dengan mudah dihancurkan yang disebut plaster of paris. 1 Kegunaan gipsum secara umum dapat dijadikan sebagai bahan bangunan, selain itu dapat juga digunakan di bidang kedokteran dan kedokteran gigi.

2.2 Gipsum Kedokteran Gigi

Produk gipsum merupakan salah satu bahan yang paling memadai dalam membantu profesi kedokteran gigi dibandingkan bahan-bahan lain. Gipsum di kedokteran gigi paling banyak digunakan untuk pembuatan model studi atau model kerja dan sebagai bahan pengisian kuvet atau biasa disebut dengan bahan tanam. Model studi digunakan untuk membantu menegakkan diagnosis dan rencana perawatan, sedangkan model kerja digunakan sebagai media untuk mendesain gigitiruan. Gipsum banyak dipakai di bidang kedokteran gigi karena memiliki sifat mudah untuk dimanipulasi, dimensi yang stabil dan kompatibilitas dengan bahan- bahan lainnya. 17

2.2.1 Klasifikasi Gipsum Kedokteran Gigi

Gipsum di bidang kedokteran gigi terdiri dari beberapa tipe. American Dental Association ADA No.25 membagi gipsum menjadi lima tipe. 13 Masing – Universitas Sumatera Utara masing tipe memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda, hal ini disesuaikan untuk kegunaannya. 1. Tipe I Impression Plaster Gipsum tipe I digunakan untuk mencetak pasien yang telah kehilangan gigi, hal ini disebabkan sifatnya yang tidak elastis dan mudah patah. Apabila gipsum tipe ini digunakan untuk mencetak pada pasien yang memiliki gigi, maka undercut gigi tidak dapat tercetak dengan baik. Gipsum tipe ini memiliki karakteristik waktu pengerasan setting time yang pendek, ekspansi yang kecil sekitar 0,13, wp ratio yang tinggi dan kekuatan kompresi yang rendah. 11 2. Tipe II Laboratory or Model Plaster Pada dasarnya gipsum tipe II merupakan plaster of Paris, gipsum ini digunakan sebagai model studi dan sebagai bahan pengikat model kerja ke artikulator. Gipsum tipe II memiliki karakteristik wp ratio yang rendah, ekspansi yang lebih tinggi dibandingkan gipsum tipe I, setting time yang pendek dan kekuatan kompresi yang lebih tinggi daripada gipsum tipe I. 1 3. Tipe III Dental Stone Dental stone umumnya digunakan sebagai bahan pembuatan model kerja. Gipsum tipe III memiliki karakteristik lebih keras dan lebih kuat dibandingkan gipsum tipe II sehingga lebih tahan lama. Dental stone memiliki wp ratio yang lebih rendah dibandingkan gipsum tipe II, ekspansi sebesar 0,15-0,2 dan kekuatan kompresi sebesar 20,7–34,5 MPa. 2,13 4. Tipe IV Dental Stone, High Strength Gipsum tipe IV atau biasa disebut dengan die stone digunakan untuk media pembuatan dai. Gipsum ini memiliki ketahanan terhadap abrasi yang cukup baik untuk menghindari perubahan bentuk gipsum saat mengukir wax, wp ratio yang rendah dan kekuatannya dua kali lipat dari gipsum tipe III. 2 5. Tipe V High-Strength, High Expansion Dental Stone Gipsum tipe V memiliki kekuatan kompresi dan ekspansi yang lebih tinggi dibandingkan gipsum tipe IV, hal ini diperoleh dari pengurangan perbandingan air Universitas Sumatera Utara dan bubuk wp ratio. Gipsum tipe ini digunakan sebagai model kerja dalam pembuatan gigitiruan berbasis logam. 13

2.2.2 Proses Pembuatan Gipsum Kedokteran Gigi

Gipsum kedokteran gigi diproduksi dengan cara mengkalsinasi kalsium sulfat dihidrat. Kalsinasi merupakan proses pemanasan gipsum untuk mengeluarkan air dan mengubah kalsium sulfat dihidrat menjadi kalsium sulfat hemihidrat. Berdasarkan metode kalsinasi, berbagai bentuk hemihidrat dapat diperoleh. Bentuk-bentuk yang dapat diperoleh antara lain α-hemihidrat, α-hemihidrat modifikasi dan β-hemihidrat. Perbedaan antara α- dan β-hemihidrat yaitu ukuran partikel kristal hemihidrat dan luas permukaan. β-hemihidrat atau dental plaster tipe I dan II diperoleh dari proses pemanasan di ketel terbuka dengan suhu 110 °-120°C, partikel yang dihasilkan berukuran besar, berbentuk ireguler dan spongious, sementara α-hemihidrat diperoleh dari proses pemanasan di autoklaf dengan tekanan uap 120 °-130°C memiliki partikel berukuran lebih kecil dan berbentuk batang atau prisma yang teratur. α-hemihidrat modifikasi diperoleh dari proses pendidihan gipsum di dalam 30 larutan kalsium klorida dan magnesium klorida. Proses ini menghasilkan partikel hemihidrat yang paling halus, berbentuk kuboid dan lebih padat sehingga digunakan sebagai dai. α- hemihidrat modifikasi lebih dikenal sebagai die stone atau gipsum tipe IV. 7,13 Gambar 1 Universitas Sumatera Utara Gambar 1. Diagram pembentukan gipsum kedokteran gigi 7

2.2.3 Karakteristik Gipsum Kedokteran Gigi

Gipsum kedokteran gigi mempunyai beberapa karakteristik yaitu : 1. Setting time Setting time atau waktu pengerasan merupakan waktu yang dibutuhkan bubuk gipsum dan air untuk bereaksi sempurna yang dihitung saat dimulai pengadukan sampai campuran gipsum mengeras. Reaksi pengerasan yang terjadi adalah sebagai berikut : a. Ketika bubuk hemihidrat gipsum dicampurkan dengan air, terbentuk suatu suspensi cair dan dapat dimanipulasi b. Bubuk hemihidrat terlarut sampai terbentuk larutan jenuh c. Larutan jenuh ini sangat penuh dengan dihidrat sehingga dihidrat mengendap Universitas Sumatera Utara d. Ketika dihidrat mengendap, larutan sudah tidak lagi jenuh dengan hemihidrat, maka hemihidrat akan terus terlarut. Kemudian proses berlanjut 1,3 2. Setting expansion Setting expansion merupakan hasil dari pertumbuhan kristal dari nukleus yang saling berikatan satu dengan lainnya dan menyebabkan suatu tekanan atau dorongan keluar yang terjadi pada semua kristal gipsum. Hal ini juga yang memengaruhi perubahan dimensi dari suatu hasil cetakan. Setiap tipe gipsum memiliki ekspansi massa yang berbeda-beda yang dapat diamati pada saat perubahan partikel hemihidrat menjadi dihidrat, berdasarkan komposisi produk gipsum ekspansi linier yang dapat diamati sekitar 0,06 - 0,5. 1,3 3. Wp ratio Wp ratio atau perbandingan air dan bubuk gipsum merupakan faktor penting dalam menentukan sifat fisik dan kimia dari produk akhir gipsum. Semakin banyak air yang digunakan untuk pengadukan maka akan semakin sedikit jumlah nukleus pada unit volume, misalnya semakin tinggi perbandingan air dan bubuk gipsum akan menyebabkan semakin lama waktu pengerasan yang dibutuhkan dan semakin lemah kekuatannya. Setiap tipe gipsum memiliki wp ratio yang berbeda, namun secara umum gipsum tipe I memiliki wp ratio 50-75 ml air : 100 gram bubuk gipsum, gipsum tipe II memiliki wp ratio 45-50 ml air : 100 gram bubuk gipsum, gipsum tipe III memiliki wp ratio 28-30 ml air : 100 gram bubuk gipsum, gipsum tipe IV memiliki wp ratio 22-24 ml air : 100 gram bubuk gipsum dan gipsum tipe V memiliki wp ratio 18-22 ml air : 100 gram bubuk gipsum. 1,3 4. Kekuatan kompresi Kekuatan produk gipsum umumnya dinyatakan dalam istilah kekuatan kompresi. Berdasarkan teori pengerasan, maka suatu produk gipsum akan memiliki kekuatan yang meningkat pada saat bahan mulai mengeras. Kekuatan kompresi gipsum berbeda setiap tipenya, gipsum tipe I memiliki kekuatan kompresi 4 MPa atau sekitar 580 psi, gipsum tipe II memiliki kekuatan kompresi 9 MPa atau sekitar 1300 psi, gipsum tipe III memiliki kekuatan kompresi 20,7 MPa atau sekitar 3000 psi, Universitas Sumatera Utara gipsum tipe IV memiliki kekuatan kompresi 34,5 MPa atau sekitar 5000 psi dan gipsum tipe V memiliki kekuatan kompresi 48,3 MPa atau sekitar 7000 psi. 1,3 5. Perubahan dimensi Idealnya sebuah bahan untuk pembuatan model gigi harus memiliki sifat kestabilan dimensi yang baik, sehingga ukuran struktur rongga mulut dapat tercetak secara akurat. Namun, bahan gipsum mengalami sedikit perubahan dimensi pada saat pengerasan. Perubahan dimensi dapat dipengaruhi oleh perbandingan air dan bubuk gipsum, perbandingan air dan bubuk yang tinggi akan menyebabkan ekspansi yang lebih sedikit. Sementara itu, penambahan air pada saat pengadukan awal dapat meningkatkan ekspansi pada saat pengerasan. Jenis ekpansi ini disebut ekspansi higroskopis. Ekspansi higroskopis dapat meningkat secara signifikan, pada gipsum tipe IV, ekspansi higroskopis dapat meningkat dari 0,05 tanpa penambahan air menjadi 0,1 setelah penambahan air. 3

2.3 Kekuatan Kompresi Gipsum Kedokteran Gigi

Dalam ilmu kekuatan bahan, kekuatan kompresi dapat diartikan sebagai kapasitas suatu bahan untuk menahan beban yang diberikan kepada bahan tersebut, dimana beban yang diberikan cenderung dapat menghancurkannya. Kekuatan kompresi dapat diukur dengan menghancurkan spesimen bahan berbentuk silindris pada alat uji tekan. Kekuatan kompresi dihitung dari kegagalan suatu bahan menerima tekanan dibagi dengan cross-sectional area beban yang dinyatakan dalam satuan per square inch psi atau megapascal MPa. 16 Kekuatan kompresi pada gipsum dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu kekuatan basah dan kekuatan kering. Kekuatan yang diperoleh pada saat kelebihan air yang dibutuhkan pada proses hidrasi hemihidrat tertinggal di dalam bahan disebut kekuatan basah, sedangkan kekuatan kering adalah kekuatan yang diperoleh apabila bahan atau gipsum dikeringkan dari kelebihan air. Kekuatan kering dinyatakan memiliki kekuatan yang lebih hingga dua kali lipat dari kekuatan basah. Apabila waktu pengeringan ditambah maka kekuatan kompresi gipsum dapat meningkat pula. Pada umumnya, produk gipsum atau model kerja mencapai kekuatan maksimum Universitas Sumatera Utara setelah mengalami pengeringan selama 24 jam. Hal ini disebabkan pada saat tetesan air yang terakhir keluar, kristal-kristal gipsum mengendap dan akan menjangkarkan kristal-kristal yang lebih besar berfungsi sebagai penguat ikatan antar kristal. 1,3 Kekuatan kompresi gipsum dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu : 1. Wp ratio Semakin banyak air yang digunakan, maka semakin sedikit jumlah nukleus per unit volume dan kristal-kristal gipsum yang kecil akan langsung terlarut sehingga penjangkaran antar kristal menghilang, hal ini menyebabkan semakin sedikit jumlah kristal per unit volume untuk berat hemihidrat tertentu. Keadaan ini disebut porositas, semakin besar porositas maka akan semakin kecil kekuatan kering yang dihasilkan dan semakin rendah kekuatan kompresinya. 1,3 2. Kecepatan dan waktu pengadukan Sebagian kristal gipsum langsung terbentuk pada saat bubuk gipsum berkontak dengan air, pada saat pengadukan dimulai pembentukan kristal meningkat, pada saat yang bersamaan ikatan kristal yang dibentuk diputuskan oleh spatula pengaduk dan didistribusikan secara merata sehingga nukleus kristal lebih banyak terbentuk. Waktu pengadukan juga berpengaruh terhadap kekuatan kompresi produk gipsum, umumnya dengan peningkatan waktu pengadukan kekuatan kompresi akan meningkat pula sampai batas optimalnya, namun apabila pengadukan terlalu lama, kristal-kristal gipsum yang sudah terbentuk akan pecah dan jumlah ikatan antar kristal sedikit, hal ini yang menyebabkan kekuatan kompresi dapat menurun. 1,3 3. Akselerator dan retarder Penambahan akselerator ataupun retarder dapat mengurangi kekuatan basah ataupun kekuatan kering dari produk gipsum. Hal ini disebabkan oleh penambahan garam yang dilakukan memengaruhi kemurnian serta mengurangi kohesi antar kristal gipsum. 1,3 4. Kemurnian bubuk gipsum Gipsum merupakan material yang higroskopis dapat menyerap air dari udara. Apabila bubuk gipsum dibiarkan di udara terbuka selama beberapa hari, maka bubuk gipsum tersebut akan menyerap air dari udara dan permukaan dari partikel Universitas Sumatera Utara hemihidrat akan berubah menjadi dihidrat. Efek yang ditimbulkan pada saat pengadukan yaitu penurunan waktu pengerasan karena rendahnya kelarutan dari partikel hemihidrat yang dapat menurunkan kekuatan kompresi. 1,3 5. Suhu dan kelembaban udara Gipsum hanya stabil apabila berada dibawah suhu 40 °C. Apabila pengeringan produk gipsum dilakukan pada suhu yang tinggi harus dapat dikontrol dengan baik. Kehilangan air akan sangat cepat terjadi apabila berada pada suhu diatas 100 °C dan dapat menyebabkan pengerutan dan penurunan kekuatan kompresi. 1,3

2.4 Daur Ulang