Rancangan Penelitian Pembersihan Sampel dengan Energi Microwave

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Rancangan Penelitian

Rancangan penelitian yang dilakukan adalah eksperimental laboratoris. Kegiatan percobaan yang memiliki tujuan untuk mengungkapkan suatu pengaruh yang muncul sebagai akibat pemberian perlakuan tertentu.

3.2 Sampel dan Besar Sampel Penelitian

3.2.1 Sampel Penelitian

Sampel penelitian untuk kekerasan permukaan terhadap nilon termoplastik dan resin akrilik polimerisasi panas dengan bentuk batang berukuran 65 mm x 10 mm x 2,5 mm berdasarkan spesifikasi ISO 1567 Gambar 1. 12 65 mm 10 mm 2,5 mm Gambar 1. Bentuk dan ukuran sampel

3.2.2 Besar Sampel Penelitian

Jumlah sampel penelitian dihitung dengan menggunakan rumus berikut : t – 1 r – 1 ≥ 15 Keterangan : t : jumlah perlakuan r : jumlah ulangan Penelitian ini terdiri dari 4 kelompok sampel untuk pengujian terhadap kekerasan dan kekasaran permukaan, maka t = 4 dan jumlah sampel r setiap kelompok dapat ditentukan sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara 4 – 1 r – 1 ≥ 15 3 r - 1 ≥ 15 3r – 3 ≥ 15 3r ≥ 15 + 3 3r ≥ 18 r ≥ 183 r ≥ 6 ~ r = 6 Jumlah sampel yang dibutuhkan adalah 24, dengan perlakuan setiap kelompok adalah 6 sampel.

3.3 Variabel Penelitian

3.3.1 Klasifikasi Variabel

3.3.1.1 Variabel Bebas

a. Basis nilon termoplastik yang dibersihkan dengan energi microwave dengan daya 800 Watt dalam 3 menit dengan pengulangan 1 kali, 2 kali, dan 3 kali. b. Basis resin akrilik polimerisasi panas yang dibersihkan dengan energi microwave dengan daya 800 Watt dalam 3 menit dengan pengulangan 1 kali, 2 kali, dan 3 kali.

3.3.1.2 Variabel Terikat

a. Kekerasan permukaan basis nilon termoplastik dan basis resin akrilik polimerisasi panas

3.3.1.3 Variabel Terkendali

1. Nilon Termoplastik a. Ukuran sampel Universitas Sumatera Utara b. Perbandingan adonan gips keras c. Waktu pengadukan gips keras d. Suhu dan waktu pemanasan 2. Resin Akrilik Polimerisasi Panas a. Ukuran sampel b. Perbandingan adonan gips keras c. Waktu pengadukan gips keras d. Perbandingan polimer : monomer e. Tekanan pengepresan f. Suhu dan waktu kuring

3.3.2 Definisi Operasional

Tabel 1. Definisi Operasional Variabel Bebas Variabel Bebas Definisi Operasional Skala Ukur Alat Ukur Nilon termoplastik Bahan termoplastik golongan poliamida yang melunak jika dipanaskan dan diproses menjadi basis gigitiruan dengan sistem injeksi - - Resin akrilik polimerisasi panas Bahan resin akrilik yang terdiri atas bubuk dan cairan yang setelah pencampuran membentuk suatu bahan yang padat dan kaku - - Energi microwave Suatu alat yang menggunakan iradiasi gelombang mikro frekuensi 2450 Mhz untuk memanaskan suatu benda - - Daya microwave Jumlah kekuatan pada microwave sebesar 800 Watt diekspresikan dalam Watt - - Lama waktu dan pengulangan Waktu pembersihan basis gigitiruan nilon termoplastik dan resin akrilik polimerisasi panas dengan microwave yaitu 3 menit dengan pengulangan 1 kali, 2 kali, dan 3 kali. Satu pengulangan ke pengulangan berikutnya memiliki interval 24 jam sehingga dibutuhkan waktu 3 hari untuk mencapai pengulangan 3 kali. - - Universitas Sumatera Utara Tabel 2. Definisi Operasional Variabel Terikat Variabel Terikat Definisi Operasional Skala Ukur Alat Ukur Kekerasan permukaan Resistensi suatu bahan terhadap indentasi permanen atau penetrasi Skala rasio Vicker hardness tester Tabel 3. Definisi Operasional Variabel Terkendali Variabel Terkendali Definisi Operasional Skala Ukur Alat Ukur Ukuran sampel Ukuran sampel adalah 65 mm x 10 mm x 25 mm berbentuk batang uji untuk variabel kekerasan permukaan - Penggaris besi Perbandingan adonan gips keras Perbandingan jumlah gips keras : air yang digunakan untuk menanam sampel dalam kuvet, yaitu 300 gr gips keras : 90 ml air - Gelas ukur dan wadah air Waktu pengadukan gips keras Waktu yang dibutuhkan untuk mengaduk gips selama 15 detik - Stopwatch Tekanan pengeprsesan Tekanan yang digunakan untuk mengepres kuvet yang telah berisi resin akrilik polimerisasi panas yaitu 1000 psi untuk pengepresan pertama dan 2200 psi untuk pengepresan kedua - - Suhu dan waktu kuring Proses kuring dilakukan dengan air yang dipanaskan dengan menggunakan waterbath untuk proses polimerisasi resin akrilik polimerisasi panas yaitu fase 1 70 C selama 90 menit dan fase II 100 C selama 30 menit, lalu kuvet didinginkan dalam suhu kamar - - Suhu dan waktu pemanasan Suhu yang digunakan untuk melunakkan bahan nilon pada alat furnace adalah 248,8 – 265,5 C dengan waktu pemanasan bahan nilon pada furnace selama 10 menit - - Perbandingan monomer dan polimer Perbandingan monomer : polimer yang digunakan adalah 2 : 1 = 3 gr : 1,5 gr untuk satu buah sampel resin akrilik polimerisasi panas. Total berat monomer dan polimer adalah 4,5 gr. - Sendok takar dan wadah air Universitas Sumatera Utara

3.4 Tempat dan Waktu penelitian

3.4.1 Tempat Pembuatan Sampel

1. Unit UJI Laboratorium Dental FKG USU 2. Laboraturium Terpadu Fakultas Kedokteran USU

3.4.2 Tempat Pengujian Sampel

1. Laboraturium Teknik Mesin Unimed

3.4.3 Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan pada bulan Maret 2015

3.5 Alat dan Bahan penelitian

3.5.1 Alat Penelitian

3.5.1.1 Alat yang Digunakan untuk Mengahasilkan sampel

1. Nilon Termoplastik  Injection flask  Rubber bowl dan spatula  Model induk terbuat dari logam berbentuk batang uji dengan ukuran 65mm x 10 mm x 25 mm  Lekron  Timbangan digital Kris Chef, China  Vibrator Pulsar 2 Filli Manfredi, Italy  Cartridge  Plugger  Furnace Universitas Sumatera Utara  Injektor  Portable dental EngineStrong, Korea  Straight handpiece Strong, Korea  Bur Fraser  Rotary grinder M2V Filli Manfredi, Italy  Brush Scotch- Brite  Stopwatch 2. Resin akrilik polimerisasi panas  Kuvet besar untuk menanam model  Rubber bowl dan spatula  Model induk terbuat dari logam berbentuk batang uji dengan ukuran 65 mm x 10 mm x 2,5 mm  Lekron  Spatula semen  Pot pengaduk dari porselen  Timbangan digital Kris Chef, China  Vibrator Pulsar 2 Filli Manfredi, Italy  Pres hidrolik  Vacuum Mixer  Portable dental engine Strong, Korea  Straight handpiece Strong, Korea  Mata bur fraser  Unit kuring  Brush Scotch-Brite  Kertas Pasir 3.5.1.2 Alat yang Digunakan untuk Perlakuan dan Menguji Sampel  Microwave dengan daya 800 Watt Samsung, Malaysia Universitas Sumatera Utara  Beaker glass  Vicker Hardness Tester Future-Tech, Japan

3.5.2 Bahan Penelitian

 Nilon termoplastik Bioplast, Japan  Resin akrilik polimerisasi panas Acron, Japan  Could mould seal Acron, Japan  Gips keras  Akuades  Air  Vaselin  Malam spru  Tinfoil  Cincin plastik  Plastik selopan  Kertas pasir  Coarse pumice

3.6 Cara Penelitian

3.6.1 Persiapan Pembuatan Sampel Penelitian

Sampel dibuat dari nilon termoplastik dan resin akrilik polimerisasi panas, diperoleh dari model induk yang terbuat dari logam berbentuk batang ukuran 65 mm x 10 mm x 2,5 mm. 12

3.6.1.1 Pembuatan Sampel Nilon Termoplastik

1. Penanaman Model Induk pada Kuvet Bawah - Siapkan kuvet khusus untuk injection moulding injection flask dan diolesi dengan bahan separasi vaselin. Universitas Sumatera Utara - Membuat adonan gips, dengan perbandingan 300 gram gips : 90 ml air. Adonan diaduk dalam mangkok karet dengan spatula hingga homogen. - Adonan dituang kedalam kuvet bawah yang telah disiapkan di atas vibrator - Model induk diletakkan pada adonan dalam kuvet bawah, satu buah kuvet berisi 4 model induk Gambar 2. Gambar 2. Penanaman model induk - Diamkan sampai gips mengeras selama 20 menit. 2. Pemasangan Spru - Setelah gips mengeras, malam spru sebagai jalan masuk bahan diletakkan pada tepi model induk dengan menggunakan malam Gambar 3. Gambar 3. Pemasangan spru - Spru yang berlebihan dibuang dengan lekron. 3. Pengisian Kuvet Atas Universitas Sumatera Utara - Setelah semua model induk dipasang spru, olesi permukaan gips keras, model induk dan kuvet atas dengan vaselin - Kuvet atas dipasangangkan di atas kuvet bawah dan dikunci hingga rapat - Membuat adonan gips dengan perbandingan 300 gram : 90 ml air. Adonan diaduk didalam rubber bowl dengan spatula hingga homogen - Adonan gips dituangkan kedalam kuvet atas yang berada di atas vibrator - Diamkan selama 60 menit hingga gips keras 4. Pengangkatan Model Induk dan Pembuangan Spru - Setelah gips mengeras, kuvet dibuka, model induk diangkat dengan menggunakan lekron - Kuvet dipasang kembali, kemudian dipanaskan dalam air mendidih selama 15 menit untuk membuang spru - Kuvet dibuka dan disiram dengan air mendidih hingga tidak ada lagi sisa spru pada gips keras 5. Injeksi Bahan Nilon Termoplastik ke dalam Mold - Kuvet dipasang kembali dan dikunci - Cartridge untuk injeksi disiapkan, kemudian letakkan tinfoil yang telah dipotong bentuk lingkaran pada dasar cartridge - Bahan nilon termoplastik ditimbang sebanyak 15 gram dengan menggunakan timbangan digital dan dimasukkan kedalam cartridge Gambar 4. Gambar 4. Cartridge berisi nilon termoplastik Universitas Sumatera Utara - Cartridge berisi bahan nilon ditempatkan dalam furnace untuk melunakkan bahan nilon dengan panas pada suhu 248,8 – 265,5 C selama 10 menit Gambar 5. Gambar 5. Furnace - Setelah bahan nilon termoplastik meleleh seluruhnya, lapisi plugger penutup cartridge dengan cincin plastik dan tempatkan pada cartridge - Cartridge berisi nilon termoplastik yang sudah dipanaskan dipasangkan di atas kuvet dan kuvet ditempatkan pada alat injektor Gambar 6. Gambar 6. Alat injektor - Bahan nilon termoplastik diinjeksikan ke dalam kuvet - Biarkan di bawah tekanan selama 3 menit, lepaskan dari alat injektor dan biarkan selama 30 menit hingga mengeras. 6. Proses Akhir dan Pemolesan - Sampel dikeluarkan dari mold dan spru dibuang menggunakan disk pemotong. Kemudian sampel dirapikan dengan menggunakan bur fraser hingga permukaannya rata Universitas Sumatera Utara - Salah satu permukaan sampel dihaluskan dengan kertas pasir waterproof ukuran 800, 1000, 1200 yang dipasangkan pada rotary grinder dengan air mengalir masing – masing selama 5 menit dengan kecepatan 500 rpm, kemudian dilanjutkan dengan scotch- brite brush yang dipasangkan pada polishing motor dengan kecepatan 500 rpm dan menggunakan coarse pumice selama 5 menit hingga mengkilat.

3.6.1.2 Pembuatan Sampel Resin Akrilik Polimerisasi Panas

1. Pembuatan Mold a. Membuat adonan gips, untuk kuvet atas = 200 gram gips : 100 ml air, kuvet bawah = 250 gram gips : 150 ml air b. Adonan diaduk dengan spatula selama 15 detik kemudian dilanjutkan dengan vacuum mixer selama 30 detik c. Seluruh bagian dalam kuvet diolesi dengan vaselin kemudian adonan dimasukkan ke dalam kuvet yang telah disiapkan di atas vibrator d. Model induk diletakkan pada adonan dalam kuvet bawah, satu buah kuvet berisi 4 buah model induk. e. Diamkan sampai gips mengeras. f. Permukaan gips diolesi vaselin dan kuvet atas diisi dengan adonan gips keras di atas vibrator. g. Setelah gips mengeras, kuvet dibuka, model induk diangkat, mold yang didapat dituangi air panas sampai bersih untuk membuang vaselin yang tersisa Gambar 7. Gambar 7. Mold pembuatan sampel h. Setelah kering diolesi dengan separator, tunggu selama 20 menit sesuai dengan petunjuk pabrik Universitas Sumatera Utara 2. Pengisian Resin Akrilik pada Mold a. Monomer dituang ke dalam pot porselen dan masukkan polimer dengan perbandingan 2 gram polimer : 1 ml monomer sampai semua monomer terserap oleh polimer sesuai petunjuk pabrik. Adonan diaduk dengan spatula stainless steel sampai monomer dan polimer terrcampur dengan baik dan homogen. Adonan didiamkan kira-kira selama waktu yang dianjurkan pabrik, sampai tidak lengket yaitu dough stage dan tidak menempel pada dinding pot porselen. b. Resin akrilik pada dough stage diletakkan pada mold yang permukaannya telah diolesi could mould seal. c. Letakkan plastik selopan di antara kuvet atas dan bawah, dan di pres perlahan dengan pres hidrolik dengan tekanan 1000 psi. Kuvet dibuka kembali dan akrilik yang berlebih dipotong menggunakan lekron. Kuvet atas ditutup, dilakukan pres kembali secara perlahan-lahan. Buka kuvet atas, plastik selopan dilepas dan akrilik yang berlebih dipotong menggunakan lekron. Kuvet atas ditutup lalu dilakukan penekanan akhir sampai 2200 psi. Baut kuvet dipasang untuk mempertahankan kuvet atas dan bawah rapat kemudian dibiarkan selama 15 menit. 3. Kuring Kuvet dimasukkan ke dalam water bath, mula-mula suhu dan waktu kuring diatur yaitu 70 o C dibiarkan selama 30 menit, kemudian suhu dan waktu kuring dinaikkan menjadi 100 o C dibiarkan selama 90 menit, setelah itu kuvet dibiarkan dingin sampai mencapai suhu kamar. 4. Penyelesaian akhir dan Pemolesan Sampel dikeluarkan dari kuvet, kemudian dirapikan untuk menghilangkan bagian yang tajam dengan menggunakan bur fraser kemudian sampel dihaluskan permukaannya dengan kertas pasir ukuran 400, 600, 800, 1000, 1200 yang dipasangkan pada rotary grinder dengan air mengalir selama 3 menit dengan kecepatan 500 rpm. Kemudian pemolesan dilakukan dengan menggunakan Scotch-Brite brush yang dipasangkan pada polishing motor dengan kecepatan 500 rpm selama 5 menit dan menggunakan coarse pumice hingga mengkilat. Universitas Sumatera Utara

3.7 Pembersihan Sampel dengan Energi Microwave

a. Semua spesimen dikondisikan dengan merendam ke dalam akuades untuk pengkondisian pada suhu 37 C selama 48 jam sebelum sampel diberikan perlakuan. b. Sampel dibagi atas 2 kelompok:  Kelompok A : Sampel berbahan nilon termoplastik Gambar 8.  Kelompok A1 : sampel yang tidak diberikan perlakuan kontrol.  Kelompok A2 : sampel yang dibersihkan selama 3 menit dalam microwave pengulangan 1 kali.  Kelompok A3 : sampel yang dibersihkan selama 3 menit dalam microwave pengulangan 2 kali.  Kelompok A4 : sampel yang dibersihkan selama 3 menit dalam microwave pengulangan 3 kali.  Kelompok B : sampel berbahan resin akrilik polimerisasi panas Gambar 9  Kelompok B1 : sampel yang tidak diberikan perlakuan kontrol  Kelompok B2 : sampel yang dibersihkan selama 3 menit dalam microwave dengan pengulangan 1 kali.  Kelompok B3 : sampel yang dibersihkan selama 3 menit dalam microwave dengan pengulangan 2 kali.  Kelompok B4 : sampel yang dibersihkan selama 3 menit dalam microwave dengan pengulangan 3 kali. Gambar 8. Sampel kelompok nilon termoplastik Gambar 9. Sampel kelompok resin akrilik polimerisasi panas Universitas Sumatera Utara c. Setiap sampel yang dibersihkan dengan microwave dimasukkan ke dalam gelas beker berisi 150 ml akuades dan ditempatkan ke dalam microwave selama 3 menit dengan daya microwave 800 Watt Gambar 10. d. Setelah itu gelas beker dikeluarkan dari microwave dan dibiarkan sampai dingin Gambar 11. e. Kemudian sampel dikeringkan sebelum dilakukan pengujian Gambar 12. Perlakuan dilakukan dengan pengulangan 1 kali, 2 kali, dan 3 kali dan hanya dilakukan 1 kali per hari sehingga dibutuhkan waktu 3 hari dalam penelitian ini. Pengulangan perlakuan dilakukan dengan sampel yang sama dan sampel direndam dalam gelas beker berisi akuades sampai perlakuan berikutnya dilakukan. Gambar 10. Sampel diberi perlakuan Gambar 12. Sampel diuji dengan alat vickers hardness tester Gambar 11. Sampel didinginkan Universitas Sumatera Utara

3.8 Pengukuran Kekerasan Permukaan