Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Penyerapan Air Dan Kekuatan Transversal Serta Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

(1)

SERTA MODULUS ELASTISITAS

BAHAN BASIS GIGITIRUAN

NILON TERMOPLASTIK

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi tugas dan melengkapi syarat memperoleh gelar Sarjana Kedokteran Gigi

Oleh:

YOGES A/P VELLASAMY NIM : 110600179

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA


(2)

Departemen Prostodonsia Tahun 2015

Yoges A/P Vellasamy

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Penyerapan Air Dan Kekuatan Transversal Serta Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik xiii + 66 Halaman

Penggunaan nilon sebagai bahan basis gigitiruan telah dibahas pada literatur pada tahun 1950. Nilon tidak menggunakan cangkolan logam, bersifat ringan, memiliki estetik yang baik, bebas monomer dan bersifat hipoalergenik sehingga dapat menjadi alternatif bagi pasien yang sensitif terhadap resin akrilik konvensional, nikel atau kobalt kromium. Walaupun bahan basis gigitiruan nilon termoplastik memiliki kelebihan, namun bahan tersebut masih memiliki kekurangan seperti tingkat penyerapan air yang tinggi menyebabkan molekul air berdifusi ke dalam rantai poliamida dan memutuskan rantai panjang poliamida serta ikatan antar molekul sehingga mengakibatkan kekuatan mekanis menurun. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi penyerapan air adalah dengan penambahan serat kaca pada bahan basis gigitiruan. Penyatuan serat kaca ke dalam matriks poliamida membutuhkan bahan adhesif silane coupling agent. Dengan penambahan silane, serat kaca dapat mengisi rongga kosong pada matriks sehingga mengurangi penyerapan air dan menghindari terjadinya penurunan kekuatan transversal serta modulus elastisitas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca terhadap penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik. Rancangan penelitian ini adalah eksperimental laboratoris. Sampel pada penelitian ini adalah nilon termoplastik berukuran (15 ± 1) mm x (0,5 + 0,1) mm untuk sampel penyerapan air dan 64 mm x (10 ± 0,2) mm x (3,3 ± 0,2) mm untuk sampel kekuatan transversal dan modulus elastisitas. Jumlah sampel sebanyak 81 sampel untuk sembilan kelompok, terdiri dari tiga kelompok sampel untuk diuji


(3)

penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas, kemudian dianalisis dengan uji ANOVA untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca terhadap penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa terdapat pengaruh penambahan serat kaca terhadap penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik dengan nilai p = 0,0001 (p < 0,05), terhadap kekuatan transversal dengan nilai p = 0,0001 (p < 0,05) dan terhadap modulus elastisitas dengan nilai p = 0,003 (p < 0,05). Pada penelitian ini terlihat bahwa penambahan serat kaca 1% dan 1,5% pada bahan basis gigitiruan nilon termoplastik akan mengurangi nilai penyerapan air serta meningkatkan kekuatan transversal dan modulus elastisitas, namun ditemukan tidak ada perbedaan modulus elastisitas antara kelompok tanpa penambahan serat kaca dengan kelompok penambahan serat kaca 1%.


(4)

PERNYATAAN PERSETUJUAN

Skripsi ini telah disetujui untuk dipertahankan

di hadapan tim penguji skripsi

Medan, 19 Mei 2015

Pembimbing Tanda tangan

Ariyani, drg., MDSc ...


(5)

Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan tim penguji

pada tanggal 19 Mei 2015

TIM PENGUJI

KETUA : Dwi Tjahyaning Putranti, drg., MS

ANGGOTA : 1. Ariyani, drg., MDSc

2. Prof. Haslinda Z. Tamin, drg., M.Kes, Sp.Pros (K)


(6)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.

Rasa hormat dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta, yaitu Ayahanda (Vellasamy) dan Ibunda (Pushpa Devi) yang telah membesarkan, memberikan kasih sayang yang tidak terbalas, doa, nasehat, semangat, dan dukungan baik moril secara maupun materil kepada penulis, begitu juga kepada ketiga adik penulis Kayaethree, Yuvittha dan Selva Ganapathy atas doa, cinta kasih dan dukungan, serta pengorbanan demi kebaikan dan kebahagiaan penulis. Seluruh keluarga besar Nallamah, Paramasivam dan Palaniappan yang senantiasa memberikan semangat dan dukungan kepada penulis selama penulisan skripsi ini.

Dalam penulisan skripsi ini, penulis telah banyak mendapat bantuan, bimbingan, serta saran dari berbagai pihak. Penulis mengucapkan terima kasih serta penghargaan yang sebesar-besarnya kepada:

1. Ariyani, drg., MDSc selaku dosen pembimbing yang telah memberikan pengarahan, saran, nasehat, dorongan, serta meluangkan waktu, tenaga, pemikiran dan kesabaran kepada penulis selama penelitian dan penulisan sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

2. Prof. H. Nazruddin, drg., Ph.D., C.Ort, Sp.Ort selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.

3. Prof. Haslinda Z. Tamin, drg., M.Kes, Sp.Pros (K) selaku koordinator skripsi Departemen Prostodonsia dan anggota tim penguji yang telah meluangkan waktu untuk membimbing dan memberikan saran kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.


(7)

5. Dwi Tjahyaning Putranti, drg., MS selaku Pembantu Dekan II Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara dan selaku ketua tim penguji skripsi yang telah memberikan saran dan masukan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

6. Putri Welda Utami Ritonga, drg., MDSc selaku penasehat akademik dan anggota tim penguji yang telah memberikan saran dan motivasi selama masa pendidikan maupun selama penulisan skripsi kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.

7. Seluruh staf pengajar serta pegawai Departemen Prostodonsia Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara atas motivasi dan bantuan dalam menyelesaikan skripsi ini hingga selesai.

8. Muzakir dan Asnidar selaku laboran serta pimpinan dan seluruh karyawan Unit UJI Laboratorium Dental Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah membantu penulis dalam pembuatan sampel penelitian dan memberikan dukungan kepada penulis.

9. Prof. Dr. Harry Agusnar, MDSc., M. Phil selaku Kepala Laboratorium Pusat Penelitian FMIPA-USU dan Erly Sitompul, M.Si., Apt selaku Kepala Bagian Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas Sumatera Utara atas bantuan yang telah diberikan kepada penulis selama pelaksanaan penelitian skripsi ini.

10. Maya Fitria, SKM., M.Kes dari Fakultas Kesehatan Masyarakat Universitas Sumatera Utara yang telah meluangkan waktu untuk membantu penulis dalam analisis statistik.

11. Teman-teman seperjuangan yang melaksanakan penulisan skripsi di Departemen Prostodonsia Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara: Tiffany, Tineshraj, Jasmin Kaur, Lulu Fanty Caroline, Dytha Debrina, Vandersun Lestari, Michiko, Augina Era Pangestika, Yunishara Pratiwi, Maria Lisna Rawaty S, Yulindia Pitri, Citra Purnamasari, Oktia Kiki Triana, Ribka Julia, Grace Asima


(8)

Prostodonsia atas dukungan dan bantuannya selama penulisan skripsi.

12. Teman-teman terdekat terutama Witta Andriany, Ashvinaa Morgan, Nirosa S. Sankar, Rogini Parameswaran dan juga teman-teman angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu per satu atas segala bantuan, perhatian, dukungan, dan dorongan semangat yang diberikan dari awal hingga akhir penulisan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun dari berbagai pihak sangat diharapkan. Akhir kata, penulis mengharapkan agar skripsi ini dapat berguna bagi pengembangan disiplin ilmu Departemen Prostodonsia, Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara, dan bagi kita semua.

Medan, 19 Mei 2015 Penulis

(Yoges A/P Vellasamy) NIM : 110600179


(9)

Halaman

HALAMAN JUDUL ...

HALAMAN PERSETUJUAN ...

HALAMAN TIM PENGUJI SKRIPSI ...

KATA PENGANTAR ... iv

DAFTAR ISI ... vii

DAFTAR TABEL ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR LAMPIRAN ... xiii

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Permasalahan ... 3

1.3 Rumusan Masalah... 4

1.4 Tujuan Penelitian ... 5

1.5 Manfaat Penelitian ... 5

1.5.1 Manfaat Praktis... 5

1.5.2 Manfaat Teoritis ... 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Basis Gigitiruan ... 7

2.1.1 Pengertian ... 7

2.1.2 Bahan Basis Gigitiruan ... 7

2.1.2.1 Logam ... 7

2.1.2.2 Non-Logam ... 8

2.1.2.2.1 Termoset ... 8

2.1.2.2.2 Termoplastik ... 8

2.2 Nilon Termoplastik ... 8

2.2.1 Komposisi ... 9


(10)

2.2.4 Keuntungan dan Kerugian ... 12

2.2.5 Indikasi dan Kontraindikasi ... 13

2.3 Penyerapan Air ... 13

2.3.1 Pengertian ... 13

2.3.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran... 14

2.4 Kekuatan Transversal ... 15

2.4.1 Pengertian ... 15

2.4.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran... 15

2.5 Modulus Elastisitas ... 16

2.5.1 Pengertian ... 16

2.5.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran... 17

2.6 Serat Kaca ... 18

2.6.1 Pengertian ... 18

2.6.2 Komposisi ... 19

2.6.3 Bentuk ... 19

2.6.3.1 Batang ... 19

2.6.3.2 Anyaman ... 20

2.6.3.3 Potongan Kecil ... 20

2.6.4 Manipulasi dan Mekanisme ... 21

2.7 Landasan Teori ... 23

2.8 Kerangka Konsep ... 24

2.9 Hipotesis Penelitian ... 25

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian ... 26

3.2 Sampel dan Besar Sampel Penelitian ... 26

3.2 1 Sampel Penelitian ... 26

3.2.2 Besar Sampel ... 27

3.3 Variabel Penelitian ... 27

3.3.1 Klasifikasi Variabel Penelitian ... 27

3.3.1.1 Variabel Bebas ... 27

3.3.1.2 Variabel Terikat ... 28

3.3.1.3 Variabel Terkendali ... 28

3.3.2 Definisi Operasional ... 28

3.4 Tempat dan Waktu Penelitian ... 31

3.4.1 Tempat Pembuatan Sampel ... 31

3.4.2 Tempat Pengujian Sampel ... 31

3.4.3 Waktu Penelitian ... 31

3.5 Alat dan Bahan Penelitian ... 31

3.5.1 Alat Penelitian ... 31

3.5.2 Bahan Penelitian ... 32

3.6 Cara Penelitian ... 32


(11)

3.6.2.2 Pembuatan Sampel Nilon Termoplastik dengan

Penambahan Serat Kaca 1%, dan 1,5% ... 37

3.6.3 Pengukuran Nilai Penyerapan Air ... 38

3.6.4 Pengukuran Kekuatan Transversal ... 39

3.6.5 Pengukuran Modulus Elastisitas ... 40

3.7 Analisis Data ... 41

3.8 Kerangka Operasional ... 42

BAB 4 HASIL PENELITIAN 4.1 Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik tanpa dan dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% ... 43

4.2 Kekuatan Transversal Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik tanpa dan dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% ... 44

4.3 Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik tanpa dan dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% ... 45

4.4 Pengaruh Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik ... 46

4.5 Pengaruh Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap Kekuatan Transversal Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik ... 47

4.6 Pengaruh Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik ... 48

BAB 5 PEMBAHASAN 5.1 Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik ... tanpa dan dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil ... Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% ... 50

5.2 Kekuatan Transversal Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik tanpa dan dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan ... 1,5% ... 51

5.3 Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik tanpa dan dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil ... Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% ... 53


(12)

Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik ... 54 5.5 Pengaruh Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran

3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap Kekuatan ...

Transversal Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik ... 55 5.6 Pengaruh Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran

3 mm dengan Konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap Modulus

Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik ... 57

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan ... 59 6.2 Saran ... 60

DAFTAR PUSTAKA ... 61


(13)

1 Definisi operasional variabel bebas ... 28 2 Definisi operasional variabel terikat ... 29

3 Definisi operasional variabel terkendali ... 29

4 Penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan

konsentrasi 1% dan 1,5% ... 44

5 Kekuatan transversal bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm

dengan konsentrasi 1% dan 1,5% ... 45

6 Modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm

dengan konsentrasi 1% dan 1,5% ... 46

7 Pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap penyerapan air bahan

basis gigitiruan nilon termoplastik ... 47

8 Pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap kekuatan transversal

bahan basis gigitiruan nilon termoplastik ... 48

9 Pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap modulus elastisitas bahan

basis gigitiruan nilon termoplastik ... 49


(14)

Gambar Halaman

1 Struktur kimia bahan nilon termoplastik ... 9

2 Kekuatan transversal... 16

3 Grafik hubungan tegangan-regangan... 18

4 Serat kaca bentuk batang ... 19

5 Serat kaca bentuk anyaman ... 20

6 Serat kaca bentuk potongan kecil ... 21

7 Ukuran model induk silindris penyerapan air ... 26

8 Ukuran batang uji kekuatan transversal dan modulus elastisitas ... 26

9 Penanaman model induk dan pemasangan spru pada kuvet bawah 34

10 Nilon termoplastik di dalam cartridge ... 35

11 Cartridge dimasukkan ke dalam furnace ... 36

12 Nilon termoplastik diinjeksikan ke dalam kuvet ... 36


(15)

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran

1 Surat Keterangan Komisi Etik Penelitian

2 Surat Permohonan Izin Penelitian di Lab. UJI Dental FKG USU

3 Surat Permohonan Izin Penelitian di Lab. Mikrobiologi Fakultas Farmasi 4 Surat Permohonan Izin Penelitian di Lab. Penelitian FMIPA

5 Hasil Uji Statistik

6 Hasil Pengukuran Nilai Penyerapan Air


(16)

Departemen Prostodonsia Tahun 2015

Yoges A/P Vellasamy

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Penyerapan Air Dan Kekuatan Transversal Serta Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik xiii + 66 Halaman

Penggunaan nilon sebagai bahan basis gigitiruan telah dibahas pada literatur pada tahun 1950. Nilon tidak menggunakan cangkolan logam, bersifat ringan, memiliki estetik yang baik, bebas monomer dan bersifat hipoalergenik sehingga dapat menjadi alternatif bagi pasien yang sensitif terhadap resin akrilik konvensional, nikel atau kobalt kromium. Walaupun bahan basis gigitiruan nilon termoplastik memiliki kelebihan, namun bahan tersebut masih memiliki kekurangan seperti tingkat penyerapan air yang tinggi menyebabkan molekul air berdifusi ke dalam rantai poliamida dan memutuskan rantai panjang poliamida serta ikatan antar molekul sehingga mengakibatkan kekuatan mekanis menurun. Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi penyerapan air adalah dengan penambahan serat kaca pada bahan basis gigitiruan. Penyatuan serat kaca ke dalam matriks poliamida membutuhkan bahan adhesif silane coupling agent. Dengan penambahan silane, serat kaca dapat mengisi rongga kosong pada matriks sehingga mengurangi penyerapan air dan menghindari terjadinya penurunan kekuatan transversal serta modulus elastisitas. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca terhadap penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik. Rancangan penelitian ini adalah eksperimental laboratoris. Sampel pada penelitian ini adalah nilon termoplastik berukuran (15 ± 1) mm x (0,5 + 0,1) mm untuk sampel penyerapan air dan 64 mm x (10 ± 0,2) mm x (3,3 ± 0,2) mm untuk sampel kekuatan transversal dan modulus elastisitas. Jumlah sampel sebanyak 81 sampel untuk sembilan kelompok, terdiri dari tiga kelompok sampel untuk diuji


(17)

penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas, kemudian dianalisis dengan uji ANOVA untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca terhadap penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa terdapat pengaruh penambahan serat kaca terhadap penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik dengan nilai p = 0,0001 (p < 0,05), terhadap kekuatan transversal dengan nilai p = 0,0001 (p < 0,05) dan terhadap modulus elastisitas dengan nilai p = 0,003 (p < 0,05). Pada penelitian ini terlihat bahwa penambahan serat kaca 1% dan 1,5% pada bahan basis gigitiruan nilon termoplastik akan mengurangi nilai penyerapan air serta meningkatkan kekuatan transversal dan modulus elastisitas, namun ditemukan tidak ada perbedaan modulus elastisitas antara kelompok tanpa penambahan serat kaca dengan kelompok penambahan serat kaca 1%.


(18)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Basis gigitiruan adalah bagian dari gigitiruan yang bersandar pada jaringan pendukung dan tempat anasir gigitiruan dilekatkan.1 Syarat-syarat ideal dari suatu bahan basis gigitiruan antara lain biokompatibel, kaku, estestis, stabilitas warna yang baik, radiopak, mudah dimanipulasi, mudah diperbaiki jika rusak, mudah dibersihkan, sifat fisis dan mekanis yang baik.2,3 Berdasarkan International Standar Organization (ISO), syarat basis gigitiruan ideal adalah memiliki nilai penyerapan air tidak melebihi 32 g/mm3, kekuatan transversal tidak kurang dari 60-65 MPa dan memiliki modulus elastisitas paling sedikit 2000 MPa.4

Bahan yang dapat digunakan sebagai basis gigitiruan dibagi menjadi dua kelompok yaitu logam dan non-logam. Bahan basis gigitiruan logam adalah cobalt chromium, gold alloys, aluminium dan stainless steel, sedangkan bahan basis gigitiruan non-logam adalah termoset dan termoplastik. Bahan termoset merupakan material yang hanya dapat dibentuk sekali dan tidak dapat dilunakkan, contohnya yaitu vulkanit, fenol formaldehid, dan resin akrilik. Bahan termoplastik merupakan material yang dapat dilunakkan berulang kali dicetak pada suhu dan tekanan yang tinggi tanpa mengalami perubahan kimia, contohnya yaitu selulosa nitrat, resin vinil, polikarbonat, polystyrene , dan nilon.2

Penggunaan nilon sebagai bahan basis gigitiruan telah dibahas pada literatur pada tahun 1950. Bahan ini merupakan gugus dari polimer kondensasi yang berasal dari reaksi diacid dengan diamine dan merupakan sesuatu bahan berbasis polimer.2 Nilon tidak menggunakan cangkolan logam, bersifat ringan, memiliki estetik yang baik, bebas monomer dan bersifat hipoalergenik sehingga dapat menjadi alternatif bagi pasien yang sensitif terhadap resin akrilik konvensional, nikel atau kobalt kromium.5-8 Nilon termoplastik dimanipulasi dengan menggunakan teknik injeksi ke dalam mold menggunakan injektor.9


(19)

Sebagian besar klinisi menganggap bahwa basis gigitiruan harus kaku. Nilai modulus elastisitas yang tinggi dianggap menguntungkan karena tekanan yang terjadi ketika pengunyahan tidak menyebabkan deformasi permanen.10-14 Namun, penggunaan bahan nilon termoplastik sebagai basis gigitiruan diminati oleh pasien karena sifatnya yang fleksibel. Ini disebabkan oleh struktur kimia yang linear mengakibatkan kekuatan yang lemah pada ikatan sekunder (ikatan hidrogen).7,11,15

Nilon juga memiliki kekuatan transversal yang tinggi sehingga tidak mudah patah. Nilon merupakan polimer crystalline sedangkan resin akrilik merupakan polimer amorphous.6 Polimer crystalline ini mengakibatkan nilon memiliki ruang intermolekular yang padat sehingga menyebabkan kekuatan transversalnya tinggi .5,6,7 Nilon memiliki derajat hidrofilik yang tinggi.8,34 Oleh karena itu, tingkat penyerapan air yang tinggi menyebabkan molekul air berdifusi ke dalam rantai poliamida dan memutuskan rantai panjang poliamida serta ikatan antar molekul sehingga mengakibatkan stabilitas warna rendah dan kekuatan mekanis menurun.16-23 Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mengurangi penyerapan air adalah dengan penambahan serat kaca. 24-30

Serat kaca dibedakan menjadi tiga bentuk yaitu batang, anyaman dan potongan kecil. Berdasarkan jenisnya serat kaca terdiri serat E-glass, serat S-glass, serat R-glass dan serat V-glass. Jenis serat E-glass dengan bentuk potongan kecil 3 mm sering digunakan karena lebih terdistribusi merata.31 Serat kaca memiliki beberapa kelebihan yaitu dapat beradhesi dengan matriks poliamida, biokompatibel, tidak ada substansi karsinogenik, memiliki kualitas estetis yang baik serta dapat mengurangi penyerapan air sehingga mencegah penurunan kekuatan mekanis.28,29 Penyatuan serat kaca ke dalam matriks poliamida membutuhkan bahan adhesif silane coupling agent. Tanpa lapisan silane, tidak ada ikatan kimia yang terjadi antara serat kaca dan bahan nilon termoplastik.10,26,32,33 Dengan penambahan silane, serat kaca dapat mengisi rongga kosong pada matriks sehingga mengurangi penyerapan air dan menghindari terjadinya penurunan kekuatan transversal serta modulus elastisitas.21,26,33 Menurut Rahal dkk (2004), penyerapan air menyebabkan penurunan kekuatan mekanis.23 Vojvodic (2009) menyatakan bahwa dengan penambahan serat


(20)

kaca dapat mengurangi penyerapan air sehingga mencegah berkurangnya kekuatan transversal dan modulus elastisitas pada bahan yang berbasis polimer.21 Ariyani (2013) menemukan bahwa penambahan serat kaca dapat menurunkan nilai penyerapan air pada nilon.34

Konsentrasi serat kaca yang ditambahkan dan ikatan kimia antara serat kaca dan matriks polimer akan mempengaruhi kekuatan mekanis.28,29,31 Stipho (1998) menyatakan bahwa penambahan serat kaca pada bahan basis gigitiruan sebesar 1% dapat meningkatkan kekuatan transversal basis gigitiruan tetapi bila konsentrasi yang diberikan lebih dari 1% dapat melemahkan kekuatan transversal basis gigitiruan.35,36 Uzun dan Keyf (2001) menyatakan bahwa kekuatan transversal dan modulus elastisitas meningkat pada resin akrilik dengan penambahan serat kaca sebesar 1%.12 Orsi IA, dkk. (2001) menyatakan bahwa penambahan serat kaca konsentrasi 10% dapat meningkatkan nilai modulus elastisitas.11 Semakin tinggi modulus elastisitas, maka bahan tersebut semakin kaku dan deformasi elastiknya semakin rendah.24

Pada penelitian Tacir (2006) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil sebanyak 2% yang ditambahkan pada bahan basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan impak dan menurunkan kekuatan transversal.37 Lee (2007) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil yang ditambahkan pada bahan basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan transversal.29 Unalan F, dkk. (2010) menyatakan bahwa serat kaca jenis E-glass bentuk potongan kecil dengan ukuran dan konsentrasi berbeda yang ditambahkan pada basis gigitiruan lebih efektif meningkatkan kekuatan transversal daripada bentuk lain.28

1.2 Permasalahan

Penggunaan nilon termoplastik lebih diminati pada saat ini karena memiliki estetik yang baik, bersifat ringan dan biokompatibel. Namun penggunaan nilon termoplastik sebagai bahan basis gigitiruan masih kontroversi karena nilon termoplastik memiliki sifat penyerapan air yang tinggi sehingga menyebabkan stabilitas warna dan kekuatan mekanis menurun. Salah satu metode untuk mengatasi permasalahan ini adalah dengan penambahan serat kaca pada bahan basis gigitiruan


(21)

nilon termoplastik. Ariyani (2013) menemukan bahwa penambahan serat kaca dapat menurunkan penyerapan air.

Penambahan serat kaca melalui penggunaan silane coupling agent sebagai bahan adhesif dapat mengurangi nilai penyerapan air sehingga meningkatkan stabilitas warna dan menghindari terjadinya penurunan kekuatan mekanis. Berdasarkan hal tersebut, peneliti merasa perlu dilakukan penelitian untuk mengevaluasi pengaruh penambahan serat kaca jenis E-glass potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.

1.3 Rumusan Masalah

1. Berapa nilai penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% ?

2. Berapa kekuatan transversal bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% ?

3. Berapa modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% ?

4. Apakah ada pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik?

5. Apakah ada pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap kekuatan transversal bahan basis gigitiruan nilon termoplastik?

6. Apakah ada pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik?


(22)

1.4 Tujuan Penelitian

1. Untuk mengetahui nilai penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5%.

2. Untuk mengetahui kekuatan transversal bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5%.

3. Untuk mengetahui modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5%.

4. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.

5. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap kekuatan transversal bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.

6. Untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca potongan kecil 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5% terhadap modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.

1.5 Manfaat Penelitian 1.5.1 Manfaat Praktis

1. Sebagai pedoman jumlah serat kaca yang ditambahkan pada basis gigitiruan nilon termoplastik untuk menanggulangi kekurangan bahan nilon termoplastik.

2. Sebagai salah satu usaha untuk memperbaiki kelemahan sifat fisis bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.


(23)

1.5.2 Manfaat Teoritis

1. Sebagai bahan kajian untuk mengembangkan ilmu pengetahuan dan teknologi material kedokteran gigi, khususnya yang digunakan dalam bidang prostodonsia.

2. Sebagai bahan referensi bagi peneliti lain yang ingin mengadakan penelitian lebih lanjut mengenai bahan basis nilon termoplastik.


(24)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Basis Gigitiruan 2.1.1 Pengertian

Basis gigitiruan adalah bagian dari gigitiruan yang berada di antara gigi dan rahang serta merupakan tempat melekatnya anasir gigitiruan sehingga berhubungan dengan kekuatan pengunyahan di dalam mulut. Basis gigitiruan memperoleh dukungan melalui kontak yang rapat dengan jaringan mulut dibawahnya. Meskipun basis gigitiruan dapat dibuat dari logam atau campuran logam, kebanyakan basis gigitiruan dibuat menggunakan bahan polimer yang dipilih berdasarkan stabilitas dimensi, warna, dan biokompatibel dengan jaringan mulut.1

Syarat- syarat bahan yang dapat digunakan pembuatan basis gigitiruan, yaitu sifat termal yang baik, stabilitas dimensi, stabilitas kimia, daya untuk bertahan terhadap kelarutan dan penyerapan yang rendah terhadap cairan mulut, tidak berasa dan berbau, biokompatibel, terlihat alami, stabilitas warna baik, kemudahan manipulasi dan perbaikan, biaya yang terjangkau dan bebas dari porositas.2,3

2.1.2 Bahan Basis Gigitiruan

Bahan yang digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan dibagi ke dalam dua kelompok, yaitu logam dan non logam.2

2.1.2.1 Logam

Bahan logam telah digunakan sebagai bahan basis gigitiruan pada abad ke-18 dan ke-20. Beberapa jenis logam yang digunakan pada umumnya berupa aluminium kobalt, logam emas, dan stainless steel. Meskipun bahan logam memiliki kekuatan yang baik, tahan terhadap fraktur dan abrasi, tetapi bahan ini mempunyai kelemahan yaitu memerlukan biaya yang mahal serta estetis yang kurang baik.2


(25)

2.1.2.2 Non-Logam

Bahan berbasis non logam merupakan jenis bahan yang paling sering digunakan dalam kedokteran gigi karena memiliki sifat yang lebih baik apabila dibandingkan dengan bahan berbasis logam. Bahan basis non logam umumnya terbuat dari bahan polimer. Bahan non logam terbagi menjadi dua jenis berdasarkan sifat termalnya yaitu termoset dan termoplastik.2

2.1.2.2.1 Termoset

Termoset atau nama lain dari thermo-hardening polimer adalah jenis resin yang proses polimerisasinya mengalami perubahan kimia. Polimer termoset adalah jenis polimer yang akan menjadi keras secara permanen pada saat pembuatannya dan tidak akan melunak ketika dipanaskan kembali. Contohnya adalah cross-linked polimetil metakrilat, fenol-formaldehid, vulkanit, dan resin akrilik.2

2.1.2.2.2 Termoplastik

Termoplastik adalah bahan yang tidak mengalami perubahan struktur kimia sewaktu pembentukan yang hasil akhirnya sama dengan materil asli kecuali bentuknya. Polimer termoplastik adalah jenis polimer yang akan melunak ketika dipanaskan dan mengeras kembali saat didinginkan secara reversibel. Degradasi irreversibel akan terjadi apabila pemanasan dilakukan pada temperatur yang melewati batas ambang. Termoplastik dapat dibagi beberapa jenis menurut bahan dasarnya, yaitu resin termoplastik asetal, resin termoplastik poliester dan resin termoplastik poliamida (nilon).2,9 Nilon adalah salah satu termoplastik yang sering digunakan di bidang kedokteran gigi.2

2.2 Nilon Termoplastik

Nilon termoplastik pertama digunakan sebagai basis gigitiruan pada awal tahun 1950an.10,38 Bahan ini merupakan gugus dari polimer kondensasi yang berasal dari reaksi diacid dengan diamine.5 Bahan ini tidak memiliki rantai kimia yang cross link seperti bahan termoset, tetapi memiliki rantai linier oleh karena itu bahan ini


(26)

bersifat fleksibel dan dapat dibentuk kembali.7,35 Penggunaan nilon pertama kali di kedokteran gigi tidak begitu memuaskan oleh karena sifat penyerapan air yang tinggi. Namun bahan ini mempunyai fleksibilitas yang tinggi sehingga dapat meneruskan tekanan yang diterima. 6.7

2.2.1 Komposisi

Nilon termoplastik merupakan turunan polimer yang dihasilkan oleh reaksi kondensasi monomer diamin dan dibasic acid dimana sifat fisis dan mekanisnya tergantung pada ikatan antara asam dan amida. Terdapat perbedaan utama dalam hal sifat antara resin akrilik dan nilon, yaitu nilon merupakan polimer crystalline sedangkan resin akrilik merupakan polimer amorphous.6 Sifat crystalline ini mengakibatkan nilon memiliki sifat yang tidak dapat larut dalam pelarut, ketahanan panas dan kekuatan yang tinggi serta kekuatan tensil yang baik.7,10

Penamaan bahan nilon termoplastik pertama ditulis jumlah karbon kelompok amina diikuti jumlah karbon asam. Misalnya, nilon 6,12 mengandung 6 karbon kelompok amina (heksametilediamin) dan 12 karbon asam (asam adipat) dalam ikatan polimer tersebut. 39

Gambar 1. Struktur kimia bahan nilon termoplastik 39

2.2.2 Manipulasi

Manipulasi nilon termoplastik memerlukan peralatan khusus energi termal dengan pemanasan cartridge dalam perangkat khusus mencapai suhu plasticizing 248,8 hingga 265,5°C, cartridge kemudian diatur dalam unit injeksi dengan


(27)

penekanan 5 Barr. Teknik injection molding ini memerlukan peralatan yang khusus. Ruangan pada mold diisi dengan resin (nilon termoplastik) di bawah tekanan menggunakan injektor. Pemasangan spru dilakukan dengan cara memasukkan spru dari bagian belakang kuvet ke bagian posterior dari malam pada kedua sisi model, nilon dibentuk di dalam mold gips.40-42

2.2.3 Sifat-Sifat A.Sifat Fisis

Sifat-sifat fisis basis gigitiruan nilon termoplastik adalah: i. Penyerapan Air

Penyerapan air yang tinggi merupakan kekurangan dari nilon. Hal ini karena nilon termoplastik mempunyai serat yang menyerap air. Nilon termoplastik juga memiliki sifat hidrofilik yaitu kemampuan suatu zat untuk menyerap molekul air dari lingkungannya. Hasil penelitian Ariyani (2013) menyatakan bahwa nilai penyerapan air tanpa penambahan fiber glass reinforced adalah 20,3 g/mm3.34

ii. Porositas

Nilon hampir tidak memiliki porositas. Porositas pada nilon disebabkan masuknya udara selama proses injection moulding. Bila udara ini tidak dikeluarkan, gelembung-gelembung besar dapat terbentuk pada basis gigitiruan. 42

iii. Stabilitas Warna

Stabilitas warna adalah kemampuan dari suatu lapiasan permukaan atau pigmen untuk bertahan dari degradasi yang disebabkan pemaparan dari lingkungan. Bahan nilon termoplastik memiliki stabilitas warna yang rendah karena penyerapan air yang tinggi. Penyerapan air menyebabkan cairan difusi ke dalam matriks dan mengisi ruang antara matriks sehingga menyebabkan perubahan warna.42

B. Sifat Kemis dan Biologis

Salah satu faktor penting yang menentukan daya tahan dari bahan di dalam rongga mulut adalah stabilitas kemis. Bahan basis gigitiruan yang baik seharusnya tidak larut dalam cairan rongga mulut, tidak mudah erosi, dan tahan terhadap korosi.2


(28)

Sifat biologis merupakan syarat utama dari seluruh material yang digunakan dalam bidang kedokteran gigi. Idealnya, suatu material yang layak dimasukkan ke dalam rongga mulut haruslah tidak toksik, tidak mengiritasi, tidak bersifat karsinogenik ataupun dapat menimbulkan reaksi alergi. Nilon termoplastik adalah basis gigitiruan yang bebas monomer, bersifat hipoalergenik sehingga dapat menjadi alternatif bagi pasien yang sensitif terhadap resin akrilik polimerisasi panas, nikel atau kobalt kromium.2,3

C. Sifat Mekanis

Sifat-sifat mekanis basis gigitiruan nilon termoplastik adalah: i. Kekuatan Transversal

Kekuatan transversal merupakan kombinasi dari kekuatan tarik dan kekuatan geser. Hasil penelitian Kohli (2013) menunjukkan kekuatan transversal pada bahan Valplast adalah 77,28 MPa. 6

ii. Modulus Elastisitas

Nilon termoplastik mempunyai modulus elastisitas yang rendah sehingga bersifat fleksibel. Hasil penelitian Kohli (2013) menunjukkan modulus elastisitas pada bahan Valplast adalah 1211,09 MPa.6

iii. Kekuatan Lentur

Kekuatan lentur merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur dari basis gigitiruan. Nilon termoplastik mempunyai kekuatan lentur yang tinggi yaitu sebesar 110 MPa sehingga ketahanan terhadap fraktur juga menjadi tinggi.42

iv. Kekuatan Impak

Salah satu kelebihan dari nilon termoplastik adalah mempunyai kekuatan impak yang tinggi. Hal tersebut menyebabkan bahan nilon termoplastik mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap fraktur. Nilai kekuatan impak nilon termoplastik adalah 120-150 kg/mm3.42


(29)

v. Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur. Kekuatan tarik dari nilon termoplastik adalah 76 Mpa.42

vi. Kekuatan Fatigue

Nilon termoplastik mempunyai daya tahan terhadap fatigue serta dapat meneruskan tekanan yang diterima. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan dari nilon termoplastik sehingga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap fraktur. 42

2.2.4 Keuntungan dan Kerugian

Keuntungan bahan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:42 a. Stabilitas dimensi

b. Bebas monomer sisa

c. Mempunyai kekuatan impak yang tinggi d. Estetis

e. Tipis dan ringan tetapi sangat kuat f. Tidak menggunakan cangkolan logam g. Hampir tidak memiliki porositas h. Tidak dapat mengalami crazing i. Tahan terhadap bahan kimia

Meskipun nilon termoplastik banyak digunakan karena dianggap material yang ideal dalam beberapa aspek, namun memiliki beberapa kerugian, yaitu:42,43

a. Memerlukan peralatan yang mahal dan kuvet khusus b. Kesulitan dalam pembuatan mold

c. Sulit diperbaiki bila terjadi kerusakan

d.Terjadi peningkatan kekasaran serta perlekatan sisa makanan setelah beberapa bulan pemakaian.

e. Penyerapan air yang tinggi f. Stabilitas warna rendah


(30)

2.2.5 Indikasi dan Kontraindikasi

Indikasi bahan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:44 a. Pada kasus single denture

b. Pasien yang memilih untuk tidak menggunakan gigitiruan cekat c. Pada kasus yang sulit seperti pasien anak-anak

d. Pasien yang alergi terhadap akrilik

e. Pasien yang memiliki riwayat GTSL patah berulang

Kontraindikasi bahan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:44 a. Deepbite (4 mm atau lebih)

b. Sedikit gigi yang tersisa dengan gerong yang minimal untuk retensi c. Jarak inter oklusal pada daerah posterior kurang dari 4 mm

d. Bilateral free end perluasan distal dengan linggir tajam atau torus lingual pada rahang bawah

e. Bilateral free end perluasan distal pada rahang atas dengan linggir alveolar yang mengalami atrofi parah

2.3 Penyerapan Air 2.3.1 Pengertian

Penyerapan air yang tinggi merupakan kekurangan utama dari nilon. Hal ini karena nilon memiliki sifat hidrofilik yaitu kemampuan suatu zat untuk menyerap molekul air dari lingkungannya.8 Molekul air dapat menyebar ke matriks polimer karena ukuran molekul air yang kecil yaitu kurang dari 0,28 nm, lebih kecil di banding jarak rantai polimer pada matriks polimer.34 Cairan yang terabsorpsi melalui proses difusi molekul air ke dalam rantai poliamida akan memutuskan rantai panjang poliamida serta ikatan antara molekul sehingga mengakibatkan kekuatan mekanis menurun dan stabilitas warna rendah.16,23

Menurut ISO 1567:1999, nilai penyerapan air untuk bahan heat-cured dan self-cured adalah tidak boleh melebihi 32 g/mm3. Penentuan nilai penyerapan air menurut ISO berdasarkan peningkatan berat sampel per satuan volume. Ariyani menyatakan bahwa nilai penyerapan air tanpa penambahan fiber glass reinforced


(31)

adalah 20,3 g/mm3, namun dengan penambahan fiber glass reinforced 1 % dan 1,5% adalah 15,3 g/mm3 dan 13,4 g/mm3.34

2.3.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran

Penyerapan air diukur dengan menggunakan alat timbangan digital. Alat yang digunakan untuk menimbang berat bahan yang telah di rendam di dalam air untuk mendapatkan nilai penyerapan air adalah timbangan digital. Sampel yang telah dipoles disimpan dalam sebuah desikator pada suhu 370C selama 24 jam untuk tujuan desikasi dan menghindari sampel berkontak dengan kelembaban luar. Setelah itu, sampel dikeluarkan dan ditimbang pada timbangan digital untuk mengetahui berat sampel sebelum direndam (m1).34

Sampel dari bahan basis gigitiruan nilon termoplastik direndam dalam aquades dan disimpan dalam inkubator selama 7 hari pada suhu 370C. Setelah direndam 7 hari, sampel dikeluarkan dari air dan dibersihkan dengan kain bersih dan kering, kemudian sampel dibiarkan di udara terbuka selama 15 detik. Timbang kembali berat sampel setelah 1 menit dikeluarkan dari air (m2). Sampel dimasukkan kembali ke dalam desikator sampai dicapai berat sampel yang konstant. Setelah berat sampel konstant maka sampel ditimbang kembali (m3).34

Nilai penyerapan air didapat dengan menggunakan rumus ISO, yaitu :

Water sorption = mass after immersion(m2)(g)-conditioned mass (m3)(g) Volume (mm3)

Keterangan :

Water sorption = nilai penyerapan air (g/mm3)

Mass after immersion (m2) = berat sampel setelah perendaman (g)

Conditioned mass (m1) =berat sampel setelah perendaman dan dikeringkan dengan desikator (g)


(32)

2.4 Kekuatan Transversal 2.4.1 Pengertian

Kekuatan transversal adalah beban yang diberikan pada sebuah benda berbentuk batang yang terdukung pada kedua ujungnya dan beban tersebut diberikan ditengah-tengahnya, selama batang ditekan maka beban akan meningkat secara beraturan dan berhenti ketika batang uji patah. Kekuatan transversal juga merupakan kombinasi dari kekuatan tarik dan kekuatan geser dimana uji kekuatan transversal sering dilakukan untuk mengukur sifat mekanis dari suatu basis gigitiruan karena cukup mewakili tipe-tipe gaya yang terjadi selama proses pengunyahan. 45

Kekuatan transversal dari nilon termoplastik dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti berat molekul, ukuran partikel polimer, monomer sisa, komposisi plasticizer, jumlah dari ikatan silang pada rantai molekul, porositas, dan ketebalan dari basis gigitiruan. Absorbsi air dengan cara berdifusi ke dalam matriks resin akan menurunkan kekuatan transversal karena peningkatan air akan menyebabkan bertambahnya jarak antara rantai molekuler yang bertindak sebagai plasticizer.46

Nilai kekuatan transversal minimal suatu bahan basis gigitiruan adalah sekitar 60-65 MPa.4 Menurut Putri (2014) menyatakan bahwa kekuatan transversal resin akrilik Lucitone FRS (resin injeksi termoplastik) adalah sebesar 50,25 MPa.42 Hasil penelitian Kohli (2013) menyatakan bahwa kekuatan transversal pada bahan Valplast adalah 77,28 MPa dan bahan Lucitone FRS adalah 73,78 MPa.6

2.4.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran

Kekuatan transversal dilakukan dengan pengujian menggunakan alat Torsee’s Electronic System Universal Testing Machine, Japan.45 Uji kekuatan ini lebih lanjut dijelaskan pada spesifikasi International Standard Organization (ISO 1567).4


(33)

Gambar 2. Kekuatan transversal

Perhitungan kekuatan transversal adalah sebagai berikut :4

σ = 3 FI

2��2 Keterangan:

σ = Kekuatan transversal (MPa) F = Beban maksimum diterapkan (N) I = Jarak antara kedua mendukung (mm) b = Lebar batang uji (mm)

d = Ketebalan spesimen (mm)

2.5 Modulus Elastisitas 2.5.1 Pengertian

Modulus elastisitas adalah sifat bahan yang memungkinkan untuk berubah bentuk jika diberi beban dan bila beban tersebut dihilangkan akan kembali ke bentuk semula. Modulus elastisitas merupakan kekakuan relatif atau rigiditas dari suatu bahan, yang diukur dengan kemiringan linear elastis dari grafik tegangan-regangan.


(34)

Perbandingan antara tekanan (stress) dengan perubahan regangan (strain) yang diakibatkan adalah konstan.45

Hasil pengukuran modulus elastisitas menunjukkan tingkat elastisitas bahan.12 Berdasarkan Internasional Standard Organization (ISO), syarat basis gigitiruan ideal adalah yang memiliki modulus elastisitas minimal 2000 MPa.4 Namun, penggunaan bahan nilon termoplastik sebagai basis gigitiruan diminati oleh pasien karena sifatnya yang fleksibel. Hasil penelitian Kohli (2013) menyatakan bahwa kekuatan modulus elastisitas bahan Valplast adalah 1211,09 MPa dan Lucitone FRS adalah 1547,9 MPa.6

2.5.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran

Modulus elastisitas diuji dengan menggunakan alat yang sama dengan pengujian kekuatan transversal, yaitu Universal Testing Machine.24 Sampel bahan nilon termoplastik diletakkan pada alat uji, diberi bantalan penekanan diatasnya, lalu pembebanan diberikan di tengah-tengah secara berkelanjutan sampai beban maksimum dan timbul keretakan. Besarnya defleksi atau lenturan yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu. Modulus elastisitas dapat ditulis dengan rumus berikut:45

Tegangan (stress) = P/A= σ Regangan (strain) = ΔL/Ɩₒ = ɛ E = Tegangan = (P/A) Regangan ΔƖ/Ɩₒ


(35)

Keterangan:

E : Modulus elastisitas (MPa) P : Gaya yang diberikan (N)

ΔƖ : Peningkatan panjang

Ɩₒ : Panjang awal

Gambar 3. Grafik hubungan tegangan-regangan 45

2.6 Serat Kaca 2.6.1 Pengertian

Salah satu jenis serat yang dapat ditambahkan ke dalam bahan nilon termoplastik untuk memperbaiki sifat fisis dan mekanis adalah serat kaca atau disebut juga fiber glass. Serat kaca merupakan material yang terbuat dari serabut-serabut yang sangat halus dari kaca atau gelas. Serat kaca dapat beradhesi dengan matriks polimer di dalam bahan nilon termoplastik sehingga memiliki ikatan yang baik. Efektivitas dari serat kaca tergantung dari kuantitas serat dalam matriks polimer, orientasi dari serat, diameter, panjang, adhesi serat terhadap matriks polimer dan sifat-sifat serat dan polimer. Ada beberapa macam jenis serat kaca, antara lain serat kaca jenis E-glass, S-glass, R-glass dan V-glass. Serat kaca E-glass adalah serat yang sering digunakan karena lebih terdistribusi merata.47-50


(36)

2.6.2 Komposisi

Serat kaca mengandung bahan kimia antara lain :51 - SiO2 55,2 %

- Al2O3 14,8% - B2O3 7,3% - MgO 3,3% - CaO 18,7% - K2O 0,2%

- Na2O3, Fe2O3 dan F2 masing-masing 0,3%

2.6.3 Bentuk

Serat kaca memiliki beberapa bentuk diantaranya bentuk batang, anyaman dan potongan kecil.45

2.6.3.1 Batang

Serat kaca bentuk batang terbuat dari serat kaca continuous unidirectional yang terdiri atas 1000-200000 serabut serat kaca. Diameternya berkisar antara 3-25 μm. Kekurangan dari serat bentuk batang ini adalah penanganan yang lebih sulit dan penyerapan serat dengan resin yang tidak adekuat.28


(37)

2.6.3.2 Anyaman

Serat kaca bentuk anyaman biasanya digunakan untuk mereparasi basis gigitiruan, serat kaca bentuk anyaman jauh lebih baik dan mudah untuk dibasahi monomer. Serat kaca bentuk anyaman juga memiliki kekurangan yaitu penempatannya pada mold yang lebih sulit.28,29

Gambar 5. Serat kaca bentuk anyaman 45

2.6.3.3 Potongan Kecil

Penggunaan serat kaca potongan kecil telah banyak digunakan dibidang kedokteran gigi untuk memperkuat bahan resin akrilik. Serat kaca potongan kecil memiliki banyak kelebihan yaitu kemudahan menggunakannya di klinik, hal ini disebabkan karena proses pencampuran antara serat kaca dan resin akrilik yang lebih sederhana serta ukuran serat yang kecil memudahkan untuk manipulasi dan dimasukkan ke dalam adonan resin akrilik. Keuntungan menggunakan serat kaca potongan kecil lebih mudah menempatkannya pada bahan nilon termoplastik, praktis dan lebih tersebar merata.28-30


(38)

Gambar 6. Serat kaca bentuk potongan kecil 45

2.6.4 Manipulasi dan Mekanisme

Penambahan serat pada basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan transversal, kekuatan impak, dan modulus elastisitas. Serat kaca digunakan sebagai bahan penguat yang ideal karena kualitas estetiknya sangat baik. Silane coupling agent merupakan salah satu bahan yang adhesif antara bahan yang berbeda, yaitu bahan organik dan anorganik.6,10,32,33,52

Bahan yang paling sering digunakan adalah organosilanes methacryloxypropyitrimethoxy silane (MPS).53 Tanpa lapisan silane, tidak ada ikatan kimia yang terjadi antara serat kaca dan bahan nilon termoplastik sehingga terdapat rongga kosong pada matriks yang akan mengakibatkan pengurangan kekuatan.32,48 Penggabungan serat kaca ke dalam matriks polimer dapat mengurangi penyerapan air pada bahan basis gigitiruan nilon termoplastik. Berdasarkan penelitian sebelumnya penambahan serat kaca ke dalam basis gigitiruan dapat meningkatkan sifat mekanis basis gigitiruan.49,50

Peningkatan kualitas ikatan serat dan matriks disebabkan oleh perubahan sifat serat hidrofilik menjadi hidrofobik. Perubahan sifat permukaan serat menjadi hidrofobik mampu mencegah penyerapan air yang masuk ke dalam ikatan antara matriks dan serat sehingga penyatuan matriks pada permukaan serat menjadi lebih baik. Sifat mekanik bahan basis dapat diperkuat dengan serat kaca karena adanya adhesi yang baik antara serat kaca dan matriks polimer. 8,23


(39)

Serat kaca merupakan material yang efektif untuk mempertahankan kekuatan transversal dan modulus elastisitas. Adhesi terjadi antara serat kaca dengan matriks polimer dapat mempertahankan kekuatan transversal bahan nilon termoplastik. Peningkatan nilai kekuatan transversal dan modulus elastisitas disebabkan oleh ikatan kimia yang baik antara matriks polimer dan serat kaca.28,29,31

Ariyani (2013) menemukan bahwa penambahan serat kaca dapat menurunkan penyerapan air pada nilon.34 Vojvodic (2009) menyatakan bahwa dengan penambahan serat kaca dapat mengurangi penyerapan air sehingga mencegah berkurangnya kekuatan transversal dan modulus elastisitas.21 Stipho (1998) menyatakan bahwa penambahan serat kaca pada bahan basis gigitiruan sebesar 1% dapat meningkatkan kekuatan transversal basis gigitiruan tetapi bila konsentrasi yang diberikan lebih dari 1% dapat melemahkan kekuatan transversal basis gigitiruan.35,36 Lee (2007) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil yang ditambahkan pada bahan basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan transversal.29 Uzun dan Keyf (2001) menyatakan bahwa kekuatan transversal dan modulus elastisitas meningkat pada resin akrilik dengan penambahan serat kaca sebesar 1%.12

Tacir (2006) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil sebanyak 2% yang ditambahkan pada bahan basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan impak dan menurunkan kekuatan transversal.37 Lee (2001) menemukan bahwa penambahan serat kaca potongan kecil berukuran 3 mm pada basis gigitiruan resin akrilik polimerasi panas meningkatkan kekuatan transversal, semakin meningkat konsentrasi, semakin meningkat kekuatan transversal.48

Pada penelitian Unalan F, dkk. (2010) menyatakan bahwa serat kaca jenis E-glass bentuk potongan kecil dengan ukuran dan konsentrasi berbeda yang ditambahkan pada basis gigitiruan lebih efektif meningkatkan kekuatan transversal daripada bentuk lain.28 Orsi IA, dkk. (2001) menyatakan bahwa penambahan serat kaca konsentrasi 10% dapat meningkatkan nilai modulus elastisitas.11 Semakin tinggi modulus elastisitas, maka bahan tersebut semakin kaku dan deformasi elastiknya semakin rendah.24


(40)

2.7 Landasan Teori

BASIS GIGITIRUAN

BAHAN

LOGAM

TERMOPLASTIK TERMOSET

ACETAL RESIN AKRILIK POLIKARBONAT NILON

SIFAT-SIFAT

SIFAT MEKANIS SIFAT FISIS

MODULUS ELASTISITAS <

KEKUATAN TRANSVERSAL >

FLEKSIBEL

PENYERAPAN AIR ↑

BAHAN PENGUAT

SERAT KIMIA

LOGAM

KARBON POLIETILEN

ARAMID

KACA

BENTUK JENIS

MANIPULASI

SILANE COUPLING

AGENT

ANYAMAN BATANG

POTONGAN KECIL S-GLASS V-GLASS E-GLASS VOLUME UKURAN 9 mm 6 mm 1,5 % 1 % FUNGSI MENCEGAH PENURUNAN KEKUATAN MEKANIS MENGURANGI PENYERAPAN AIR KEKUATAN CRYSTALLINE KEKUATAN YANG LEMAH PADA IKATAN SEKUNDER RUANG INTERMOLEKULAR PADAT PEMUTUSAN RANTAI PANJANG POLIAMIDA HIDROFILIK KELEMAHAN NON LOGAM


(41)

2.8 Kerangka Konsep

NILON

PENYERAPAN AIR ↑

MOLEKUL AIR DIFFUSI KE DALAM

RANTAI POLIAMIDA PEMUTUSAN RANTAI PANJANG POLIAMIDA IKATAN ANTARA MOLEKUL MENURUN

SIFAT MEKANIS ↓

NILON + (SERAT KACA + SILANE

COUPLING AGENT)

SERAT KACA MENGISI RONGGA KOSONG SIFAT MEKANIS KEKUATAN TRANSVERSAL MODULUS ELASTISITAS ADHESI ANTARA SERAT KACA DENGAN MATRIKS POLIAMIDA DERAJAT KONVERSI MATRIKS POLIAMIDA AKAN BERUBAH DENSITAS SERAT KACA DAPAT MENGISI RONGGA KOSONG MEMPERTAHANKAN MODULUS ELASTISITAS BAHAN PENGUAT SERAT KACA

BENTUK VOLUME

POTONGAN KECIL 3mm 1% 1,5% DIPENGARUHI KONSENTRASI SERAT KACA & IKATAN KIMIA SIFAT

FISIS PENYERAPAN

AIR ↓ SIFAT FISIS

HIDROFILIK MENCEGAH

PENURUNAN KEKUATAN MEKANIS


(42)

2.9 Hipotesis Penelitian

1. Ada pengaruh penambahan serat kaca terhadap nilai penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.

2. Tidak ada pengaruh penambahan serat kaca terhadap kekuatan transversal bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.

3. Tidak ada pengaruh penambahan serat kaca terhadap modulus elastisitas bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.


(43)

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental laboratoris.

3.2 Sampel dan Besar Sampel Penelitian 3.2.1 Sampel Penelitian

Sampel yang digunakan dalam penelitian ini adalah nilon termoplastik tanpa serat kaca sebagai kelompok kontrol dan nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 1% dan 1,5%. Ukuran model induk dari logam yang akan digunakan untuk pembuatan sampel penyerapan air adalah (15 ± 1) mm x (0,5 ± 0,1) mm (Internasional Standards Organization No 4049), kekuatan transversal dan modulus elastisitas adalah 64 mm x (10 ± 0,2) mm x (3,3 ± 0,2) mm (Internasional Standards Organization No 1567). 4,40,54

Gambar 7. Ukuran model induk silindris penyerapan air

Gambar 8. Ukuran batang uji kekuatan transversal dan modulus elastisitas

64mm

10mm 3,3mm

15 mm


(44)

3.2.2 Besar Sampel

Besar sampel pada penelitian ini dihitung berdasarkan rumus Federer:55

Keterangan:

t = Jumlah perlakuan r = Jumlah replikasi

Pada penelitian ini terdapat tiga perlakuan, yaitu nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca, nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca konsentrasi 1% dan 1,5%. Jumlah (r) tiap kelompok dapat ditentukan sebagai berikut:

(t-1) (r-1) ≥ 15 (3-1) (r-1) ≥ 15 2 (r-1) ≥ 15 2r –2 ≥ 15

2r ≥15 + 2

r ≥ 17/2 r ≥ 8,5

Jumlah sampel untuk masing-masing kelompok adalah sembilan dan pada penelitian ini adalah 81 sampel yang digunakan untuk sembilan kelompok, terdiri dari tiga kelompok sampel untuk diuji penyerapan air, tiga kelompok sampel untuk uji kekuatan transversal dan tiga kelompok sampel untuk uji modulus elastisitas.

3.3 Variabel Penelitian

3.3.1 Klasifikasi Variabel Penelitian 3.3.1.1 Variabel Bebas

Bahan basis gigitiruan nilon termoplastik:

Penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm yang telah disilanisasi dengan konsentrasi 1% dan 1,5%


(45)

3.3.1.2 Variabel Terikat 1. Penyerapan air

2. Kekuatan transversal 3. Modulus elastisitas

3.3.1.3 Variabel Terkendali 1. Ukuran model induk logam

2. Jenis dan berat nilon termoplastik yang digunakan 3. Jenis gips keras

4.Perbandingan adonan gips keras 5. Waktu pengadukan gips keras 6. Suhu pemanasan nilon termoplastik 7. Waktu pemanasan nilon termoplastik 8. Teknik pemolesan

9. Suhu dan waktu perendaman sampel 10. Bentuk, ukuran dan konsentrasiserat kaca

11.Teknik penambahan serat kaca dan nilon termoplastik

3.3.2 Definisi Operasional

Tabel 1. Definisi operasional variabel bebas

Variabel Bebas Definisi Operasional Skala

ukur Alat ukur

Serat kaca yang

disilanisasi

Material berbentuk serabut-serabut yang sangat halus

mengandung bahan kaca yang dicampur dengan silane

coupling agent Gamma methacryloxypropyl

trimethoxysilane (MPS) sebelum ditambahkan pada bahan

nilon termoplastik. Jenis serat kaca yang digunakan pada

penelitian ini adalah E-glass (Cam Elyaf San A.S., Kocaeli,

Turkey) berukuran 3 mm.45


(46)

Tabel 2. Definisi operasional variabel terikat

Variabel Terikat Definisi Operasional Skala

ukur

Alat ukur

Penyerapan Air Proses masuknya molekul air secara difusi di

antara rantai polimer yang akan mempengaruhi struktur kimia dari nilon termoplastik .

Rasio Timbangan

digital

Kekuatan Transversal Kombinasi dari kekuatan tarik, dan kekuatan geser.

Batang uji nilon termoplastik yang terdukung pada kedua ujungnya diberi beban secara beraturan di tengahnya dan berhenti ketika batang uji patah.56

Rasio Universal

testing machine

Modulus Elastisitas Kekuatan relatif atau rigiditas dari suatu bahan,

yang diukur dengan kemiringan wilayah elastik dari grafik tegangan-regangan.

Rasio Universal

testing machine Tabel 3. Definisi operasional variabel terkendali

Variabel Terkendali Definisi Operasional Skala

ukur

Alat ukur Ukuran model induk

logam

Dibuat dari logam stainless steel dengan ukuran 15 mm x 0,5 mm untuk membuat mold sampel untuk uji penyerapan air dan batang uji ukuran 64 mm x 10 mm x 3,3 mm untuk membuat mold sampel untuk uji kekuatan transversal dan uji modulus elastisitas.

- Penggaris

besi

Jenis dan berat bahan nilon termoplastik

Bioplast (poliamida 6) dengan berat 1,5 gram untuk 1 sampel dengan ukuran 15 mm x 0,5 mm dan 4 gram untuk 1 sampel dengan ukuran 64 mm x 10 mm x 3,3 mm.

- Timbangan

digital

Gips keras Bahan yang digunakan untuk penanaman model

induk dalam pembentukan mold. Gips keras yang digunakan pada penelitian ini adalah merek Moldano.

- -

Perbandingan adonan gips keras

Proses pencampuran gips keras dan air yang dilakukan dalam mangkuk karet yang diaduk dengan spatula dan pengadukan dilakukan diatas vibrator Perbandingan antara jumlah gips keras dan air yang digunakan untuk menanam sampel dalam kuvet, yaitu 100 gram gips keras : 30 ml air.

- Gelas ukur

dan timbangan

Waktu pengadukan gips keras

Waktu yang dibutuhkan untuk mengaduk gips selama 15 detik.

- Stopwatch

Suhu pemanasan nilon termoplastik

Suhu yang digunakan untuk melunakkan bahan nilon termoplastik pada alat furnace, yaitu 248,8 – 265,5°C.41

- -

Waktu pemanasan nilon termoplastik

Lamanya pemanasan bahan nilon pada alat furnace, yaitu 10 menit.


(47)

Variabel Terkendali Definisi Operasional Skala ukur

Alat ukur

Teknik pemolesan Cara pemolesan sampel agar diperoleh permukaan

yang rata, halus, dan mengkilat. Teknik pemolesan yang digunakan pada penelitian ini adalah teknik pemolesan secara mekanis, yaitu dengan cara sebagai berikut: sampel pada seluruh kelompok dihaluskan dengan kertas pasir waterproof ukuran 800, 1000,

dan 1200 yang dipasangkan pada rotary grinder

dengan air mengalir masing-masing selama 3 menit dengan kecepatan 500 rpm, kemudian dilanjutkan

dengan Scotch-Brite brush yang dipasangkan pada

polishing motor dengan kecepatan 500 rpm dan

menggunakan coarse purnice hingga mengkilat

untuk sampel penyerapan air.4,41

- -

Suhu dan waktu perendaman sampel

Suhu dan waktu yang digunakan untuk merendam sampel yaitu 37°C dalam akuades selama 7 hari untuk uji penyerapan air dan 50 jam untuk uji kekuatan transversal dan modulus elastisitas.

- -

Bentuk, ukuran, dan jumlah serat kaca

Bentuk serat kaca yang digunakan pada penelitian ini adalah potongan kecil berukuran 3 mm.

Cara perhitungan berat serat kaca untuk sampel penyerapan air:

a. Kelompok tanpa penambahan serat kaca:

nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca

b. Kelompok dengan penambahan serat kaca

1%: nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1% ( 1% x 1,5 gram = 0,015 gram)

c. Kelompok dengan penambahan serat kaca

1,5%: nilon termoplastik dengan

penambahan serat kaca 1,5% ( 1,5% x 1,5 gram = 0,0225 gram)

Cara perhitungan berat serat kaca untuk sampel kekuatan transversal dan modulus elastisitas:

d. Kelompok tanpa penambahan serat kaca:

nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca

e. Kelompok dengan penambahan serat kaca

1%: nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1% ( 1% x 4 gram = 0,04 gram)

f. Kelompok dengan penambahan serat kaca

1,5%: nilon termoplastik dengan

penambahan serat kaca 1,5% ( 1,5% x 4 gram = 0,06 gram)

- Timbangan

digital

Teknik penambahan serat kaca

Mencampurkan serat kaca dengan nilon lapis demi lapis, berselang-seling antara serat kaca dengan nilon

pada cartridge sebelum dimasukkan ke dalam

furnace. Setelah nilon mencair maka dilakukan pengadukan sebanyak satu kali putaran searah jarum jam.40


(48)

3.4 Tempat dan Waktu Penelitian 3.4.1 Tempat Pembuatan Sampel

Unit UJI Laboratorium Dental Fakultas Kedokteran Gigi USU

3.4.2 Tempat Pengujian Sampel

1. Laboratorium Mikrobiologi Farmasi USU 2. Laboratorium Ilmu Dasar FMIPA USU

3.4.3 Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada bulan Januari - Februari 2015

3.5 Alat dan Bahan Penelitian 3.5.1 Alat Penelitian

1. Model induk dari logam berbentuk (15 mm x 0,5 mm) dan (64 mm x 10 mm x 3,3 mm)

2. Injection flask

3. Mangkuk karet dan spatula 4. Lekron

5. Gelas ukur 6. Unit ultrasonik 7. Oven pemanas

8. Vibrator (Pulsar 2 Filli Manfredi, Italy) 9. Cartridge

10. Plugger 11. Furnace 12. Injector

13. Polishing motor 14. Scotch-Brite brush

15. Portable Dental Engine (Olympia, Japan) 16. Straight handpiece


(49)

17. Mata bur fraser 18. Disc pemotong 19. Stopwatch

20. Alat uji kekuatan transversal ( Torsee’s Electronic System Universal Testing Machine, Japan)

21. Timbangan digital

22. Alat ukur ( rol meter, penggaris atau jangka sorong skala mm, alat ukur deformasi)

3.5.2 Bahan Penelitian

1. Nilon termoplastik (Bioplast, Japan)

2. Serat kaca jenis E-glass bentuk potongan kecil dengan ukuran 3 mm (Cam Elyaf San A.S., Kocaeli, Turkey)

3. Gips keras (Moldano, Germany) 4. Malam spru

5. Air

6. Vaselin sebagai bahan separasi 7. Tinfoil

8. Cincin plastik

9. Silane coupling agent (Ultradent)

10. Kertas pasir waterproof ukuran 800, 1000, 1200 11. Coarse purnice

3.6 Cara Penelitian

3.6.1 Pembuatan Model Induk

Model induk dibuat dari logam stainless steel dengan ukuran 15 mm x 0,5 mm untuk membuat mold sampel untuk uji penyerapan air dan batang uji 64 mm x 10 mm x 3,3 mm untuk uji kekuatan transversal dan uji modulus elastisitas.


(50)

3.6.2 Pembuatan Sampel

Sampel yang dibuat terdiri dari sembilan kelompok yaitu: 1. Kelompok sampel untuk uji penyerapan air

-Nilon termoplastik yang tidak ditambah serat kaca sebagai kontrol (kelompok A)

- Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1% (kelompok B) - Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1,5% (kelompok C) 2. Kelompok sampel untuk uji kekuatan transversal

-Nilon termoplastik yang tidak ditambah serat kaca sebagai kontrol (kelompok D)

- Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1% (kelompok E) - Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1,5% (kelompok F) 3. Kelompok sampel untuk uji modulus elastisitas

- Nilon termoplastik yang tidak ditambah serat kaca sebagai kontrol (kelompok G)

- Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1% (kelompok H) - Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1,5% (kelompok I)

3.6.2.1 Pembuatan Sampel Nilon Termoplastik (Kelompok tanpa Penambahan Serat Kaca)

1. Penanaman model induk pada kuvet bawah

a. Siapkan kuvet khusus untuk injection moulding. b. Kuvet diolesi dengan bahan separasi vaselin.

c. Membuat adonan gips dalam mangkuk karet dengan perbandingan 100 gram gips keras : 30 ml air.

d. Adonan diaduk dengan spatula hingga homogen dan dituang ke kuvet bawah yang telah disiapkan di atas vibrator.

e. Model induk diletakkan pada adonan gips yang mulai mengeras. f. Diamkan selama 20 menit hingga gips mengeras.


(51)

2. Pemasangan spru dan pengisian kuvet atas

a. Setelah gips mengeras, spru sebagai jalan masuk bahan dilekatkan pada tepi model dengan menggunakan malam.

b. Spru yang berlebihan dibuang dengan lekron.

c. Setelah model induk dipasang spru, oleskan vaselin pada permukaan gips, model induk, dan kuvet atas.

d. Kuvet atas dipasang di atas kuvet bawah dan dikunci hingga rapat. e. Membuat adonan gips dalam mangkuk karet dengan perbandingan 100 gram gips keras : 30 ml air.

f. Adonan di aduk dengan spatula hingga homogen.

g. Kuvet diletakkan di atas vibrator dengan posisi vertikal dan vibrator dijalankan.

h. Adonan gips dituang ke dalam kuvet melalui salah satu lubang pengisian pada kuvet hingga adonan keluar dari lubang lainnya.

i. Diamkan selama 60 menit hingga gips mengeras.

Gambar 9. Penanaman model induk dan pemasangan spru pada kuvet bawah

3.Pengangkatan model induk dan pembuangan spru a. Kunci kuvet dibuka dan kuvet dipisahkan.

b.Model induk diangkat dari gips dengan menggunakan lekron.

c.Kuvet dipasangkan kembali, kemudian dipanaskan dalam air mendidih selama 15 menit untuk membuang spru.


(52)

d.Kuvet dibuka dan disiram dengan air mendidih hingga tidak ada lagi sisa spru pada gips.

4. Injeksi bahan nilon termoplastik ke dalam mold a. Kuvet dipasangkan kembali dan dikunci.

b. Cartridge untuk injeksi disiapkan, kemudian letakkan tinfoil yang telah dipotong berbentuk lingkaran pada dasar cartridge.

c. Bahan nilon termoplastik ditimbang sebanyak 12 gram dengan menggunakan timbangan digital dan dimasukkan dalam cartridge.

d. Cartridge berisi bahan nilon termoplastik ditempatkan dalam furnace untuk melunakkan bahan nilon termoplastik dengan suhu 248,8-265,5°C selama 10 menit.

e.Setelah bahan nilon termoplastik meleleh seluruhnya, lapisi plugger penutup cartridge dengan cincin plastik dan tempatkan pada cartridge.

f. Cartridge berisi bahan nilon termoplastik yang telah dipanaskan dipasang di atas kuvet dan kuvet dipasang pada alat injector.

g. Bahan nilon termoplastik diinjeksi ke dalam kuvet.

h. Biarkan di bawah tekanan selama 3 menit, lepaskan dari alat injector dan biarkan selama 30 menit hingga mengeras.


(53)

Gambar 11. Cartridge dimasukkan ke dalam furnace

Gambar 12. Nilon termoplastik diinjeksikan ke dalam kuvet

5.Penyelesaian akhir dan pemolesan

a. Sampel dikeluarkan dari kuvet dan dirapikan dengan fraser bur untuk menghilangkan bagian yang tajam.

b. Permukaan sampel dihaluskan dengan kertas pasir waterproof ukuran 800, 1000, dan 1200 yang dipasangkan pada rotary grinder dengan air mengalir masing-masing selama 5 menit dengan kecepatan 500 rpm. Untuk mencegah terlepasnya sampel pada saat pemolesan maka sampel diletakkan pada pemegang sampel yang terbuat dari stainless steel.

c. Pemolesan dilanjutkan dengan scotch-brite brush yang dipasangkan pada polishing motor dengan kecepatan 500 rpm dan menggunakan coarse purnice hingga mengkilat untuk sampel penyerapan air.


(54)

Gambar 13. Sampel dikeluarkan dari kuvet

3.6.2.2 Pembuatan Sampel Nilon Termoplastik dengan Penambahan Serat Kaca 1%, dan 1,5%

Tahap pembuatan kelompok serat kaca 1%, dan 1,5% mulai dari penanaman model induk pada kuvet bawah sampai pengangkatan model induk dan pembuangan spru sama dengan kelompok tanpa penambahan serat kaca. Pada kelompok dengan penambahan serat kaca 1%, dan 1,5% dilanjutkan dengan tahap pencampuran serat kaca dengan nilon termoplastik. Teknik pencampuran serat kaca dengan nilon termoplastik adalah:

a. Serat kaca ditimbang sebanyak 1% dari berat nilon termoplastik iaitu 0,015 gram untuk sampel penyerapan air dan 0,04 gram untuk sampel kekuatan transversal dan modulus elastisitas dan untuk kelompok dengan penambahan serat kaca 1,5% adalah 0,0225 gram untuk penyerapan air dan 0,06 gram untuk kekuatan transversal dan modulus elastisitas.

b. Serat kaca dimasukkan dalam cairan silane coupling agent (Gamma – methacrylopropytrimethoxysilane / MPS).

c. Serat kaca dikeringkan dengan suhu kamar selama 40 menit dan kemudian dimasukkan ke dalam oven pemanas selama 1 jam pada suhu 115°C sebelum dimasukkan ke dalam nilon termoplastik.


(55)

d. Nilon termoplastik ditimbang dengan timbangan digital sebanyak 12 gram, kemudian dimasukkan ke dalam suatu wadah.

e. Nilon termoplastik dimasukkan ke dalam cartridge, kemudian masukkan sedikit serat kaca, setelah itu masukkan kembali nilon kemudian letakkan lagi serat kaca diatasnya, begitu seterusnya sampai bahan nilon dan serat kaca berada di dalam cartridge seluruhnya. Hal ini dilakukan dengan tujuan agar serat kaca tercampur merata pada bahan nilon termoplastik.

f. Cartridge berisi bahan nilon termoplastik ditempatkan dalam furnace untuk melunakkan bahan nilon termoplastik dengan suhu 248,8-265,5°C selama 10 menit.

g. Pada saat bahan nilon termoplastik mulai mencair dilakukan pengadukan sebanyak satu kali searah putaran jarum jam.

h. Setelah bahan nilon termoplastik meleleh seluruhnya, lapisi plugger penutup catridge dengan cincin plastik dan tempatkan pada cartridge.

i. Cartridge berisi bahan nilon termoplastik yang telah dipanaskan di atas kuvet dan kuvet dipasangkan pada alat injector.

j. Bahan nilon termoplastik diinjeksi ke dalam kuvet.

k. Biarkan di bawah tekanan selama 3 menit, lepaskan dari alat injector dan biarkan selama 30 menit hingga mengeras.

Selanjutnya sampel dilakukan penyelesaian akhir dan pemolesan sama seperti yang dilakukan pada kelompok tanpa penambahan serat kaca.

3.6.3 Pengukuran Nilai Penyerapan Air

a. Sampel yang telah dipoles disimpan dalam sebuah desikator pada suhu 370C selama 24 jam untuk tujuan desikasi dan menghindari sampel berkontak dengan kelembaban luar.

b. Proses desikasi diulang hingga sampel mengalami penurunan berat tidak melebihi 0,5 mg dalam periode 24 jam.

c. Setelah itu, sampel dikeluarkan dan ditimbang pada timbangan digital untuk mengetahui berat sampel sebelum direndam (m1).


(56)

d. Sampel dari bahan basis gigitiruan nilon termoplastik direndam dalam aquades dan disimpan dalam inkubator selama 7 hari pada suhu 370C.

e. Setelah direndam 7 hari, sampel dikeluarkan dari air dan dibersihkan dengan kain bersih dan kering, kemudian sampel dibiarkan di udara terbuka selama 15 detik.

f. Timbang kembali berat sampel setelah 1 menit dikeluarkan dari air (m2). g. Sampel dimasukkan kembali ke dalam desikator sampai dicapai berat sampel yang konstant. Setelah berat sampel konstant maka sampel ditimbang kembali (m3).

Pengukuran nilai penyerapan airadalah berdasarkan rumus berikut :

Water sorption = mass after immersion(m2)(g)-conditioned mass (m3)(g) Volume (mm3)

Keterangan :

Water sorption = nilai penyerapan air (g/mm3)

Mass after immersion (m2) = berat sampel setelah perendaman (g)

Conditioned mass (m3) =berat sampel setelah perendaman dan dikeringkan dengan desikator (g)

Volume = volume sampel (mm3)

3.6.4 Pengukuran Kekuatan Transversal

Pengukuran kekuatan transversal dilakukan dengan menggunakan alat

Torsee’s Electronic System Universal Testing Machine, Japan. Alat ini memiliki kelajuan tekan 1/10 mm per detik. Jarak antara kedua penyangga adalah 50 mm. batang uji nilon termoplastik diberi nomor pada kedua ujungnya dan garis pada bagian tengah, ditempatkan sedemikian rupa sehingga alat akan menekan batang uji tepat pada garis tengah tersebut hingga fraktur.


(57)

Perhitungan kekuatan transversal adalah sebagai berikut :4

σ = 3 FI 2��2 Keterangan:

σ = Kekuatan transversal (MPa) F = Beban maksimum diterapkan (N) I = Jarak antara kedua mendukung (mm) b = Lebar batang uji (mm)

d = Ketebalan spesimen (mm)

3.6.5 Pengukuran Modulus Elastisitas

Pengukuran modulus elastisitas dilakukan dengan menggunakan alat Torsee’s Electronic System Universal Testing Machine, Japan. Pengujian modulus elastisitas ini dilakukan untuk mengetahui lenturan yang akan terjadi dari pembebanan yang diberikan.

Prosedur yang akan dilakukan adalah siapkan batang uji nilon termoplastik dengan ukuran yang sama dengan uji kekuatan transversal, beri nomor dan hitung jarak antara penampangnya, atur jarak tumpuan, lalu pasang batang uji. Pembebanan diberikan di tengah-tengah jarak sampel secara berkelanjutan sampai beban maksimum dan timbul keretakan. Besarnya defleksi atau lenturan yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu. Hitung nilai modulus elastisitas dan kuat lenturnya berdasarkan beban maksimum, jarak tumpuan dan penampangnya.

Modulus elastisitas dapat ditulis dengan rumus berikut:45 Tegangan (stress) = P/A= σ

Regangan (strain) = ΔL/Ɩₒ = ɛ E = Tegangan = (P/A)


(58)

Keterangan:

E : Modulus elastisitas (MPa) P : Gaya yang diberikan (N)

ΔƖ : Peningkatan panjang

Ɩₒ : Panjang awal

Data hasil pengukuran dicatat di dalam formulir penelitian, kemudian ditabulasi untuk dianalisis dengan program komputer. Selanjutnya dimasukkan ke dalam rumus formula dari komputer dengan keterangan sebagai berikut :

Fs : kekuatan transversal Fe : modulus elastisitas Pm: kekuatan maksimum l : jarak antara dua penyangga b : lebar batang uji

h : ketinggian batang uji d : nilai bending

3.7 Analisis Data

Data dianalisis secara statistik dengan menggunakan:

1.Analisis Univarian untuk mengetahui nilai rata-rata dan standar deviasi masing-masing kelompok.

2.Uji ANOVA satu arah untuk mengetahui pengaruh penambahan serat kaca pada bahan basis gigitiruan nilon termoplastik terhadap penyerapan air, kekuatan transversal dan modulus elastisitas.

3.Uji LSD untuk mengetahui pasangan perlakuan mana yang bermakna antara kelompok yang diberi perlakuan.


(59)

3.8 Kerangka Operasional Termopla

Pemasangan Model Induk dalam Kuvet Bawah

Pengisian Kuvet Atas

Penimbangan Serat Kaca (1% dan 1,5%) dan Bahan Nilon Termoplastik

Pencampuran Serat Kaca + Silane coupling agent

Pemanasan Serat Kaca pada Oven (1150C selama 60 menit)

Pengangkatan Model Induk dan Pembuangan Spru

Pemanasan Catridge pada Furnace

Injeksi Bahan Nilon Termoplastik ke dalam Mold

Penyelesaian Akhir dan Pemolesan

Pencampuran Serat Kaca dengan Nilon Termoplastik pada Catridge

Sampel Penelitian ( 81 Sampel )

Kekuatan Transversal (27 Sampel)

Analisis Data

Hasil Penyerapan Air (27 Sampel)

+ Serat Kaca 1% (Kelompok B )

+ Serat Kaca 1,5% (Kelompok C ) Tanpa Serat

Kaca (Kelompok A )

Tanpa Serat Kaca (Kelompok D )

+ Serat Kaca 1,5% (Kelompok F ) + Serat Kaca 1%

(Kelompok E )

Uji Penyerapan Air

Uji Kekuatan Transversal Nilon Termoplastik tanpa Serat Kaca

Nilon Termoplastik dengan Penambahan Serat Kaca 1% dan 1,5%

Pemasangan Spru

Modulus Elastisitas (27 Sampel)

+ Serat Kaca 1% (Kelompok H )

+ Serat Kaca 1,5% (Kelompok I ) Tanpa Serat

Kaca (Kelompok G )


(1)

Test of Homogeneity of Variances

Kekuatan Transversal

Levene Statistic df1 df2 Sig.

.114 2 24 .893

ANOVA

Kekuatan Transversal

Sum of Squares df Mean Square F Sig.

Between Groups 711.270 2 355.635 47.049 .000

Within Groups 181.411 24 7.559

Total 892.681 26

Post Hoc Tests

Multiple Comparisons

Kekuatan Transversal

LSD (I) kelompok

(J) kelompok

Mean Difference

(I-J) Std. Error Sig.

95% Confidence Interval Lower Bound Upper Bound Kontrol +1% -12.563111* 1.296044 .000 -15.23802 -9.88821

+1,5% -6.695222* 1.296044 .000 -9.37013 -4.02032 +1% Kontrol 12.563111* 1.296044 .000 9.88821 15.23802 +1,5% 5.867889* 1.296044 .000 3.19298 8.54279 +1,5% Kontrol 6.695222* 1.296044 .000 4.02032 9.37013 +1% -5.867889* 1.296044 .000 -8.54279 -3.19298 *. The mean difference is significant at the 0.05 level.

Tests of Normality

kelompok

Kolmogorov-Smirnova Shapiro-Wilk Statistic Df Sig. Statistic df Sig.


(2)

Tests of Normality

kelompok

Kolmogorov-Smirnova Shapiro-Wilk Statistic Df Sig. Statistic df Sig.

Modulus Kontrol .202 9 .200* .900 9 .255

+1% .115 9 .200* .962 9 .821

+1,5% .203 9 .200* .912 9 .333

*. This is a lower bound of the true significance.

Oneway

Descriptives

Modulus

N Mean Std. Deviation Std. Error

95% Confidence Interval for Mean

Minimum Maximum Lower Bound Upper Bound

Kontrol 9 1287.69 232.281415 77.42714 1109.14703 1466.24163 809.784 1524.319 +1% 9 1505.82 278.097138 92.69905 1292.05939 1719.58816 1091.175 1901.791 +1,5% 9 1818.14 362.367095 120.7890 1539.60133 2096.68134 1360.750 2315.772 Total 27 1537.22 360.571708 69.39206 1394.58240 1679.85723 809.784 2315.772

Test of Homogeneity of Variances

Modulus

Levene Statistic df1 df2 Sig.

1.931 2 24 .167

ANOVA

Modulus

Sum of Squares df Mean Square F Sig. Between Groups 1279490.190 2 639745.095 7.309 .003

Within Groups 2100820.685 24 87534.195

Total 3380310.875 26


(3)

Post Hoc Tests

Multiple Comparisons

Modulus

LSD (I) kelompok

(J) kelompok

Mean Difference

(I-J) Std. Error Sig.

95% Confidence Interval Lower Bound Upper Bound Kontrol +1% -218.129444 139.4706 .131 -505.98258 69.72369

+1,5% -530.447000* 139.4706 .001 -818.30013 -242.59387 +1% Kontrol 218.129444 139.4706 .131 -69.72369 505.98258 +1,5% -312.317556* 139.4706 .035 -600.17069 -24.46442 +1,5% Kontrol 530.447000* 139.4706 .001 242.59387 818.30013 +1% 312.317556* 139.4706 .035 24.46442 600.17069 *. The mean difference is significant at the 0.05 level.


(4)

Lampiran 6

UJI PENYERAPAN AIR PADA BAHAN BASIS GIGITIRUAN NILON

TERMOPLASTIK TANPA DAN DENGAN PENAMBAHAN SERAT KACA

No

NILON

TANPA SK

M2 (GRAM)

M3

(GRAM)

M2-M3

(MILIGRAM)

VOLUME

(mm

3

)

Wsp (µg/

mm

3

)

1

A1

0,1123

0,1101

2,2

88,3125

24,912

2

A2

0,1159

0,1142

1,7

88,3125

19,250

3

A3

0,1151

0,1131

2

88,3125

22,647

4

A4

0,1171

0,1160

1,6

88,3125

18,117

5

A5

0,1128

0,1109

1,9

88,3125

21,514

6

A6

0,1209

0,1196

1,3

88,3125

14,720

7

A7

0,1228

0,1207

2,1

88,3125

23,779

8

A8

0,1160

0,1145

1,5

88,3125

16,985

9

A9

0,1224

0,1229

1,5

88,3125

19,250


(5)

No

NILON +

SK 1%

M2 (GRAM)

M3

(GRAM)

M2-M3

(MILIGRAM)

VOLUME

(mm

3

)

Wsp (µg/

mm

3

)

1

B1

0,1144

0,1128

1,6

88,3125

18,117

2

B2

0,1121

0,1106

1,5

88,3125

16,985

3

B3

0,1172

0,1155

1,7

88,3125

19,250

4

B4

0,1252

0,1239

1,3

88,3125

14,720

5

B5

0,1282

0,1272

1,0

88,3125

11,323

6

B6

0,1256

0,1242

1,4

88,3125

15,853

7

B7

0,1135

0,1119

1,6

88,3125

18,117

8

B8

0,1224

0,1212

1,2

88,3125

13,589


(6)

No

NILON +

SK 1,5%

M2 (GRAM)

M3

(GRAM)

M2-M3

(MILIGRAM)

VOLUME

(mm

3

)

Wsp (µg/

mm

3

)

1

C1

0,1160

0,1148

1,2

88,3125

13,589

2

C2

0,1173

0,1160

1,3

88,3125

14,720

3

C3

0,1310

0,1295

1,5

88,3125

13,589

4

C4

0,1148

0,1134

1,4

88,3125

15,853

5

C5

0,1323

0,1312

1,1

88,3125

12,456

6

C6

0,1295

0,1286

0,9

88,3125

10,191

7

C7

0,1320

0,1306

1,4

88,3125

16,985

8

C8

0,1255

0,1243

1,2

88,3125

15,853

9

C9

0,1276

0,1268

0,8

88,3125

13,589


Dokumen yang terkait

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Kekasaran Permukaan Dan Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

7 69 96

Pengaruh Penambahan Serat Kaca pada Bahan Basis Gigitiruan Resin Akrilik Polimerisasi Panas terhadap Kekuatan Impak dan Transversal

9 81 84

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Pada Bahan Basis Gigitiruan Resin Akrilik Polimerisasi Panas Dengan Bentuk Reparasi Berbeda Terhadap Kekuatan Transversal

2 52 96

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Kekasaran Permukaan Dan Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

1 1 6

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Kekasaran Permukaan Dan Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

0 2 7

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Kekasaran Permukaan Dan Penyerapan Air Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

0 5 16

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Penyerapan Air Dan Kekuatan Transversal Serta Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

0 0 6

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Basis Gigitiruan 2.1.1 Pengertian - Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Penyerapan Air Dan Kekuatan Transversal Serta Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

0 2 19

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang - Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Penyerapan Air Dan Kekuatan Transversal Serta Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

0 0 6

Pengaruh Penambahan Serat Kaca Terhadap Penyerapan Air Dan Kekuatan Transversal Serta Modulus Elastisitas Bahan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik

0 0 15