Rancangan Penelitian Tempat Penelitian Diagram Alir Densitas Density

BAB III METODOLOGI PERCOBAAN

3.1. Rancangan Penelitian

Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental laboratories.

3.2. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Uji Dental Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara dan Laboratorium Penelitian FMIPA Universitas Sumatera Utara.

3.3 Variabel Penelitian

3.3.1 Klasifikasi Variabel 3.3.1.1 Variabel Bebas Resin akrilik polimerisasi panas tanpa penambahn serat kaca control dan resin akrilik polimerisasi panas dengan penambahan serat kaca ukuran 4 mm, 6 mm, dan 8 mm yang terlihat pada grafik 4.1densitas, 4.2porositas, 4.3kuat tekan, 4.4kekerasan Vickers dan 4.5kuat tarik.

3.3.1.2 Variabel Terikat

Variabel terikat adalah densitas, porositas, kekuatan tekan, kekuatan tarik, dan kekerasan. Universitas Sumatera Utara

3.3.2 Definisi operasional

1. Resin Akrilik Polimerisasi panas adalah bahan resin akrilik yang memerlukan energi panas untuk polimerisasi. Jenis resin yang digunakan adalah GC AMERICA INC NO.3 yang proses pengadonan dan kuring dilakukan sesuai petunjuk pabrik. 2. Serat kaca adalah material yang berbentuk serabut-serabut yang halus yang mengandung bahan kaca. Jenis serat kaca yang digunakan pada penelitian ini adalah serat kaca potongan kecil Taiwan, Glass Taiwan. 3. Bentuk serat kaca yang digunakan pada penelitian ini adalah serat kaca dengan ukuran panjang 4 mm, 6 mm dan 8 mm. Sedangkan massa serat kaca yang digunakan adalah sebanyak 0,13 gr. 4. Densitas adalah ukuran kepadatan dari suatu material atau sering didefinisikan sebagai perbandingan antara massa m dengan volume v. 5. Porositas atau fraksi void adalah ukuran kekosongan yaitu, “kosong” spasi dalam suatu material, dan merupakan sebagian kecil dari volume void atas volume total, antara 0-1, atau sebagai persentase antara 0- 100. 6. Kekuatan tekan adalah besarnya beban per satuan luas, yang menyebabkan benda uji hancur bila dibebani dengan gaya tekan tertentu yang dihasilkan oleh mesin tekan. 7. Kekerasan Vickers adalah ukuran dari kekerasan material, dihitung dari ukuran kesan yang dihasilkan di bawah beban indentor berbentuk piramida. 8. Kekuatan tarik yaitu ukuran yang digunakan untuk mengetahui sampel akan hancur apabila diberi beban dengan cara menarik kedua sisi sampel dengan alat yang tersedia. Universitas Sumatera Utara

3.4 Peralatan dan Bahan – Bahan

3.4.1. Alat Penelitian 3.4.1.1 Alat yang digunakan untuk pembuatan sampel 1. Model induk dari logam stainless steel dengan ukuran 80 mm x 10 mm x 4 mm : sebagai cetakan sampel 2. Kuvet besar Smith, China : untuk menanam model induk 3. Mangkuk karet dan Spatula : untuk mengaduk tepung gips 4. Alat pengaduk resin aklirik dan wadah mengaduk resin aklirik dari porselen 5. Beaker glass : untuk mengukur banyaknya air yang digunakan 6. Neraca digital : untuk menimbang tepung gips dan resin akrilik 7. Masker : untuk melindungi wajah 8. Sarung tangan : untuk melindungi tangan 9. Unit kuring Filli Manfredi, Italia : Untuk melakukan proses kuring 10. Press hidraulik OL 57 Manfredi, Italia : untuk mem-press sampel 11. Press Manual : untuk mem-press ketika sampel dikuring 12. Vibrator : untuk mengaduk tepung gips agar tercampur rata 13. Plastik selopan : untuk menutup sampel ketika akan di press

3.4.1.2 Alat yang digunakan untuk mengukur Densitas

1. Oven : untuk mengeringkan sampel 2. Neraca digital : untuk menimbang massa sampel 3. Beaker glass : untuk mengukur volume air

3.4.1.3 Alat yang digunakan untuk mengukur Porositas

1. Oven : untuk mengeringkan sampel 2. Wadah : sebagai tempat sampel 3. Kawatstatif : untuk menggantungkan sampel 4. Beaker glass : tempat merendam sampel saat digantung 5. Neraca digital : untuk menimbang massa sampel dalam air

3.4.1.4 Alat yang digunakan untuk mengukur Kekuatan Tekan

1. America Standard Testing Machine ASTM-638 : menguji kuat tekan sampel Universitas Sumatera Utara

3.4.1.5 Alat yang digunakan untuk mengukur Kekuatan Tarik

1. America Standard Testing Machine ASTM-638 : menguji kuat tarik sampel

3.4.1.6 Alat yang digunakan untuk mengukur Kekerasan Vickers

1. Microhardness Tester tipe MXT - 50 Matsuzawa : menguji kekerasan vickers sampel

3.4.2. Bahan – Bahan Penelitian

1. Tepung Putih No.3 Resin Akrilik Polimerisasi Panas, GC,AMERICA INC 2. Minyak gigi Heat – cure acrylic 3. Tepung Gips putih Moldano 4. Serat kaca potongan kecil ukuran panjang 4 mm, 6 mm, dan 8 mm Taiwan, Glass Taiwan 5. Air 6. Kertas pasir waterproff Global. No 300 dan 600 7. Vaselin 8. Cold Mould Seal GC,AMERICA INC 3.5 Tempat dan Waktu Penelitian 3.5.1 Tempat Pembuatan sampel Tempat pembuatan sampel dilakukan di Laboratorium UJI Dental Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Sumatera Utara.

3.5.2 Tempat Pengujian Sampel

Tempat pengujian sampel dilakukan di Laboratorium Penelitian Fakulatas MIPA, Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Kimia Polimer Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara dan dan Laboratorium Penelitian di Tanjung Morawa.

3.5.3 Waktu Penelitian Penelitian dimulai pada bulan April-Juni 2012.

Universitas Sumatera Utara

3.6 Diagram Alir

… Gipps + Air 200 gr : 70 mL Pengadukan dengan spatula agar tercampur dengan rata Variasi panjang serat kaca 4 mm; 6 mm dan 8 mm 0,13 gr Pencetakkan mould Penanaman model induk Pelepasan model induk sampel yang akan dibuat Pencampuran resin akriliktepung gigi + minyak gigi 10 gr : 4,5 mL tanpa serat Pengadukan dengan mixer Pencetakan ke dalam gipps mould Penekanan press hidrolik I sebesar 500 psi selama 5 menit II sebesar 1000 psi selama 5 menit Penghalusan dengan kertas pasir Universitas Sumatera Utara Kuring dengan air pada suhu 100 C selama 60 menit Perendaman dalam air selama 48 jam untuk mengoptimalkan keadan sampel Analisis Uji Fisis Uji Mekanik Densitas ISO 1183 Porositas ASTM C 373 Kuat Tekan ASTM D-638 Kekerasan ASTM E18-20 Kuat Tarik ASTM D-638 Pengamatan Pengumpulan Data Pengolahan Data Kesimpulan Universitas Sumatera Utara 3.7 Prosedur Penelitian 3.7.1 Pembuatan

3.7.1.1 Pembuatan Mould

1. Gips keras dicampur air dalam mangkok karet dengan perbandingan 200 gram : 70 ml. 2. Adonan gips keras diaduk dengan spatula selama 15 detik, dilanjutkan dengan vibrator selama 30 detik. 3. Adonan dituang ke dalam kuvet bawah yang telah disiapkan di atas vibrator 4. Model induk dari logam ukuran 80 mm x 10 mm x 4 mm dibenamkan setinggi permukaan adonan gips keras yang telah diolesi dengan vaselin, satu kuvet berisi 3 buah model induk. 5. Setelah mengering gips didiamkan 60 menit. 6. Permukaan gips keras diolesi vaselin dan kuvet atas disatukan dan diisi adonan gips keras dengan perbandingan 200 gram : 70 ml air di atas vibrator. 7. Ditutup kuvet atas dengan penutupnya, kemudian di press secara manual dan ditunggu hingga 60 menit. 8. Dilepaskan press manual dan model induk dikeluarkan dari dalam kuvet. 9. Mould disiram dengan air panas sampai bersih untuk membuang sisa vaselin kemudian dikeringkan. Setelah kering permukaan gips keras diolesi dengan could mould seal, dan dibiarkan selama 20 menit.

3.7.1.2 Proses Pembuatan Gigi

3.7.1.2.1 Tanpa Serat kaca kontrol = komposisi 1

1. Dimasukkan tepung gigi dan minyak gigi ke dalam wadah porselen dengan perbandingan 10 gr : 4,5 mL 2. Dicampurkan adonan tersebut hingga tercampur dengan rata. 3. Setelah adonan tercampur dengan rata, ditunggu adonan sampai mencapai fase dough maka dimasukkan ke dalam cetakan gipps mould yang telah kering. 4. Diratakan adonan yang sudah masuk ke dalam cetakan gipps. 5. Ditutup adonan dengan plastik selopan, kemudian kuvet atas dipasangkan, dan dipress hidrolik mencapai tekanan 500 psi selama 5 menit, lalu dibuka, adonan yang berlebihan dipotong. Universitas Sumatera Utara 6. Ditutup kembali adonan dengan kuvet atas, dan di press hidrolik kembali dengan tekanan 1000 psi selama 5 menit. 7. Dikeluarkan kuvet dari press hidrolik, dan dimasukkan ke dalam press manual.

3.7.1.2.2 Serat kaca 4 mm komposisi 2

1. Dipotong-potong serat kaca dengan ukuran 4 mm. Direndam ke dalam 2 mL monomer selama 1 menit, lalu ditiriskan. 2. Dicampur ke dalam adonan tepung gigi dan minyak gigi yang telah disiapkan di wadah porselen lalu diaduk perlahan-lahan. 3. Setelah adonan telah mencapai fase dough kemudian dimasukkan ke dalam cetakan gigi mould. 4. Ditutup adonan dengan plastik selopan, kemudian kuvet atas dipasang, dan ditekan secara perlahan-lahan dengan press hidrolik mencapai tekanan 500 psi selama 5 menit, lalu dibuka. Dipotong adonan yang berlebih. 5. Dipasang kembali kuvet atas, dan dilakukan press hidrolik kembali dengan tekanan 1000 psi selama 5 menit. 6. Dikeluarkan kuvet dari press hidrolik, dan dimasukkan ke dalam press manual.

3.7.1.2.3 Serat kaca dengan panjang 6 mm dan 8 mm

Prosedur pengisian adonan pada mould untuk komposisi 3 dan 4 sama dengan prosedur pengisian akrilik pada komposisi 2. Pada masing-masing komposisi ini serat kaca yang digunakan adalah serat kaca ukuran panjang 6 mm dan 8 mm. Universitas Sumatera Utara

3.7.1.2.4 Kuring Proses PemasakanPerebusan

1. Dimasukkan air ke dalam panci sebanyak 5 liter. 2. Dimasukkan kuvet yang berada pada press manual. 3. Dimasak diatas kompor sampai mendidih. 4. Pada saat mendidih, dimasak selama 60 menit. 5. Setelah 60 menit, dimatikan kompor dan ditunggu sampai dingin. 6. Dikeluarkan press manual dari panci, dan direndam ke dalam air selama 48 jam. 3.7.1.2.5 Penyelesaian Dikeluarkan sampel dari kuvet, lalu kelebihan akrilik dirapikan dengan bor khusus untuk menghilangkan bagian yang tajam dan dihaluskan dengan kertas pasir nomor 300 dan 600

3.7.2 Pengujian

3.7.2.1 Densitas Density

Pengukuran densitas yang dilakukan adalah untuk mendapatkan hasil resin akrilik polimerisasi panas yang memiliki densitas 0,9975 gcm 3 ISO 1183. Pengukuran densitas pada resin akrilik polimerisasi panas dilakukan dengan menggunakan prinsip Archimedes. Pengukuran densitas : 1. Disiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan. 2. Sampel yang akan diuji, dikeringkan di dalam oven dengan suhu 100 o C selama 1 jam. 3. Sampel yang telah dikeringkan kemudian ditimbang massanya dengan menggunakan neraca digital m. 4. Diisi air sebanyak 15 mL v ke dalam gelas ukur 25 mL. 5. Dimasukkan sampel ke dalam gelas ukur yang telah diisi air. 6. Diukur pertambahan volume air pada gelas ukur. Universitas Sumatera Utara Dengan mengetahui besaran-besaran tersebut, maka densitas dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.5.

3.7.2.2 Porositas Porosity

Tujuan dari pengukuran porositas adalah untuk mengetahui apakah resin akrilik polimerisasi panas memiliki porositas sesuai dengan yang diharapkan dan pengujian porositas mengacu pada standart ASTM C 373. 1. Disiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan. 2. Sampel yang akan diuji , dikeringkan di dalam oven dengan suhu 100 o C selama 1 jam. 3. Sampel yang telah dikeringkan kemudian ditimbang massanya dengan menggunakan neraca digital m k . 4. Sampel yang telah ditimbang kemudian direndam di dalam air selama 24 jam, bertujuan untuk mengoptimalkan penetrasi air terhadap sampel uji. 5. Sampel yang telah direndam air selama 24 jam tersebut di lap terlebih dahulu dengan kain halus tissue. 6. sampel yang telah di lap kemudian ditimbang massanya dengan menggunakan neraca digital m b . 7. Ditimbang massa kawat penggantung. 8. Sampel yang telah di lap kemudian digantung di dalam air menggunakan kawat dan statif kemudian ditimbang massanya menggunakan neraca digital m g . Dengan mengetahui besaran-besaran tersebut, maka porositas dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan: � = � �− � � � � −� � −� � �100 3.1 Universitas Sumatera Utara

3.7.2.3 Kuat Tekan Compressive Strength

Pengujian kekuatan tekan adalah mengukur kekuatan tekan bahan sampel uji terhadap tekanan mekanisnya. Alat yang digunakan untuk menguji kuat tekan adalah Universal Testing Machines UTM yang mengacu pada standard ASTM D 638. 1. Sampel yang akan diuji diukur luas penampangnya. 2. sampel diletakkan diantara tumpuan lempengan penekan. 3. Sebelum pengujian berlangsung, alat terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada angka nol. 4. Dihidupkan alat, kemudian dicatat angka yang ditunjukkan oleh pengukuran pada alat sebagai nilai F setelah sampel menjadi hancur. Dengan mengetahui besaran tersebut, maka nilai kekuatan tekan dapat ditentukan dengan menggunakan Persamaan 2.6.

3.7.2.4 Kuat Tarik Tensile Strength

Pengujian kekuatan tarik adalah mengukur kekuatan tarik bahan sampel uji terhadap tekanan mekanisnya. Alat yang digunakan untuk menguji kuat tarik adalah Universal Testing Machines UTM yang mengacu pada standard ASTM D 638. 1. Sampel yang akan diuji diukur luas penampangnya. 2. sampel diletakkan diantara tumpuan lempengan penarik. 3. Sebelum pengujian berlangsung, alat terlebih dahulu dikalibrasi dengan jarum penunjuk tepat pada angka nol. 4. Dihidupkan alat, kemudian dicatat angka yang ditunjukkan oleh pengukuran pada alat sebagai nilai F setelah sampel menjadi hancur. Dengan mengetahui besaran tersebut, maka nilai kekuatan tarik dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 2.1. Universitas Sumatera Utara

3.7.2.5 Kekerasan Hardness Vickers

Pengujian kekerasan adalah mengukur kekerasan suatu material dengan mengalami tekanan standard. Alat yang digunakan adalah Microhardness Tester Matsuzawa MXT– 50, dengan penumpu berupa diamond pyramid dan pengujian ini mengacu pada standard ASTM E18 – 20. Prosedur uji kekerasan ini sebagai berikut : 1. Pastikan permukaan benda uji benar-benar halus dan rata. 2. Atur posisi pembebanan yang diinginkan 100 kgf dan set waktu identifikasi secukupnya 5 detik. 3. Pilih permukaan yang akan diamati, permkaan yang benar-benar datar dan dalam kondisi fokus. Dalam pengujian ini dilakukan sebanyak 2 kali. 4. Ukur panjang masing-masing diagonal dari hasil penekanan tersebut berbentuk diamond, sehingga nilai kekerasan yang terukur dapat dibaca di salam monitor microhardness tester. Dengan mengetahui besaran tersebut, maka nilai kekerasan dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan 2.3. Universitas Sumatera Utara BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Densitas Density

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, maka nilai densitas dapat ditentukan dengan persamaan 2.5. Nilai untuk komposisi 1 yaitu 1,155 grcm 3 , komposisi 2 yaitu 1,187 grcm 3 , komposisi 3 yaitu 1,226 grcm 3 dan komposisi 4 yaitu 1,208 grcm 3 . Densitas resin akrilik polimerisasi panas tanpa penambahan serat kaca sebagai kontrol komposisi 1, resin akrilik polimerisasi panas dengan penambahan serat kaca ukuran 4 mm komposisi 2, resin akrilik polimerisasi panas dengan penambahan serat kaca ukuran 6 mm komposisi 3 dan resin akrilik polimerisasi panas dengan penambahan serat kaca ukuran 8 mm komposisi 4 dapat dilihat pada Gambar 4.1. Gambar 4.1 Grafik hubungan densitas terhadap panjang serat yang ditambahkan ke dalam resin akrilik polimerisasi panas 1,155 1,187 1,226 1,208 1.150 1.160 1.170 1.180 1.190 1.200 1.210 1.220 1.230 2 4 6 8 10 D en si ta s g r cm 3 Panjang Serat mm Universitas Sumatera Utara Uji densitas dilakukan sebanyak tiga kali pengukuran pada masing-masing kelompok resin akrilik polimerisasi panas. Nilai rata-rata densitas resin akrilik polimerisasi panas berada pada interval 1,15 – 1,22 gcm 3 , hal ini terlihat pada gambar 4.1. Nilai densitas pada komposisi 1 adalah 1,155 gcm 3 , sedangkan komposisi 2 memiliki nilai densitas yang lebih besar dibandingkan komposisi 1, yaitu 1,187 gcm 3 . Hal ini disebabkan karena adanya penambahan serat kaca 0,13 gram dengan ukuran 4 mm, sehingga meningkatkan nilai densitas pada resin akrilik polimerisasi panas. Pada komposisi 4 memiliki nilai densitas yang lebih besar dari komposisi 1 dan 2, yaitu 1,208 gcm 3 . Hal ini bisa disebabkan karena adanya penambahan serat kaca dengan ukuran yang lebih besar dibandingkan dengan komposisi 2, sehingga tingkat densitasnya lebih tinggi. Sedangkan pada komposisi 3 memiliki nilai densitas maksimum dibandingkan komposisi yang lain, yaitu 1,2256 gcm 3 , meskipun ukuran seratnya lebih kecil dari komposisi 4. Hal ini terjadi karena pada penambahan serat kaca 0,13 gram dengan ukuran 6 mm pada komposisi 3 terjadi adhesi optimal yang baik antara serat kaca dengan matrik polimer dimana ikatan antaratom memiliki struktur yang rapat dan kuat sehingga komposisi 3 memiliki kerapatan yang tinggi, sehingga nilai densitasnya mencapai nilai maksimum dalam penelitian ini. Sehingga dapat dikatakan bahwa komposisi 3 merupakan keadaan optimum karena hasilnya paling tinggi diantara yang lain. Sedangkan penambahan serat kaca pada komposisi 4 sebanyak 0,13 gram dengan ukuran 8 mm, serat kaca tersebut sudah tidak lagi merekat secara sempurna pada matrik polimer, dikarenakan ukuran serat yang lebih besar mengakibatkan proses polimerisasi lebih lambat sehingga terbentuk kekosongan atau rongga dan proses adhesi tidak lagi optimal. Dari hasil pengujian dapat dinyatakan bahwa ukuran serat kaca sangat mempengaruhi densitas pada pencampuran bahan. Jika ukuran serat kaca semakin kecil maka kerapatan densitas akan semakin kecil dan jika ukuran serat kaca terlalu besar maka kerapatan densitas juga akan kecil. Hal ini disebabkan serat kaca tersebut tidak lagi merekat secara sempurna pada matriks polimer sebagaimana telah dijelaskan diatas. Dari penelitian ini diperoleh ukuran serat kaca optimum adalah 6 mm. Dari referensi ISO 1183, resin akrilik polimerisasi panas memiliki densitas yang relatif rendah, yaitu sekitar 0,9975 gcm 3 . Hal ini disebabkan resin akrilik polimerisasi panas terdiri dari kumpulan atom-atom ringan, seperti karbon, oksigen dan hidrogen. Universitas Sumatera Utara Dengan penambahan serat kaca yang nilai densitasnya 2,79 gcm 3 biasanya digunakan untuk memperkuat resin akrilik polimerisasi panas yang terdiri dari atom-atom yang ringan.

4.2 Porositas Porosity