Rancangan Penelitian Kerangka Operasional Penelitian Analisis Data

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 pada penelitian ini adalah nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca sebagai kelompok kontrol dan nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5, 1, dan 1,5. Uji kekasaran permukaan dan penyerapan air menggunakan sampel yang berasal dari model induk yang terbuat dari logam berbentuk silindris dengan ukuran diameter 15 + 1 mm dan ketebalan 0,5 + 0,1 mm International Standarts Organization 4049. 37,57 Gambar 5. Bentuk dan ukuran sampel untuk uji kekasaran permukaan dan penyerapan air 37

3.2.2 Besar Sampel Penelitian

Besar sampel pada penelitian ini dihitung berdasarkan rumus: 58 15 mm 0,5 mm t – 1 r – 1 ≥ 15 Keterangan: t: jumlah perlakuan r: jumlah ulangan Pada penelitian ini terdapat empat perlakuan, yaitu nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca, nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca konsentrasi 0,5, 1, dan 1,5. Jumlah r tiap kelompok dapat ditentukan sebagai berikut: t-1 r-1 ≥ 15 4-1 r-1 ≥ 15 3r-1 ≥ 15 3r-3 ≥ 15 3r ≥ 15 + 3 r ≥ 183 r ≥ 6 Dari hasil diatas, jumlah sampel minimal untuk tiap kelompok adalah sebanyak 6 sampel dan pada penelitian ini diambil 8 sampel untuk masing-masing perlakuan, maka jumlah sampel untuk empat kelompok adalah 32 sampel. 3.3 Variabel Penelitian 3.3.1 Klasifikasi Variabel Penelitian

3.3.1.1 Variabel Bebas

Nilon termoplastik: 1. Tanpa penambahan serat kaca 2. Penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm yang telah disilanisasi dengan konsentrasi 0,5, 1, dan 1,5.

3.3.1.2 Variabel Terikat

1. Kekasaran permukaan 2. Penyerapan air

3.3.1.3 Variabel Terkendali 1. Ukuran sampel

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 perendaman sampel 10. Waktu perendaman sampel 11. Bentuk, ukuran, dan jumlah serat kaca 12. Teknik pencampuran serat kaca dan nilon termoplastik

3.3.2 Definisi Operasional

Tabel 1. Definisi operasional variabel bebas Variabel Bebas Definisi Operasional Skala Ukur Alat Ukur Nilon termoplastik Bahan termoplastik yang melunak bila dipanaskan dan diproses menjadi basis gigitiruan dengan sistem injeksi. - - Serat kaca yang disilanisasi Material berbentuk serabut - serabut yang sangat halus mengandung bahan kaca yang dicampur dengan silane coupling agent gamma methacryloxypropyltrimethoxysilane 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 - - Tabel 2. Definisi operasional variabel terikat Variabel Terikat Definisi Operasional Skala Ukur Alat Ukur Kekasaran permukaan Ukuran ketidakteraturan dari permukaan yang telah diproses akhir dan dipoles, dan diukur dengan satuan mikrometer µm Rasio Profile meter Penyerapan air Proses masuknya molekul air secara difusi di antara rantai polimer yang akan mempengaruhi struktur kimia dari nilon termoplastik µgmm 3 Rasio Timbangan digital Tabel 3. Definisi operasional variabel terkendali Variabel Terkendali Definisi Operasional Skala ukur Alat ukur Ukuran sampel Sampel dengan ukuran diameter 15 + 1 mm dan ketebalan 0,5 + 0,1 mm berbentuk silindris - Travelling microscope Jenis bahan nilon termoplastik Bioplast poliamida 6 dengan berat 1,5 gr untuk 1 sampel - Timbangan digital Gips keras Bahan yang digunakan untuk penanaman model induk dalam pembentukan mold. Gips keras yang digunakan pada penelitian ini adalah merk Moldano. - - Perbandingan adonan gips keras 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. - - Waktu pemanasan nilon termoplastik Lamanya pemanasan bahan nilon pada alat furnace, yaitu 10 menit - Stopwatch 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. Suhu perendaman sampel Suhu yang digunakan untuk merendam sampel ke dalam akuades, yaitu 37°C. - - Waktu perendaman sampel Waktu yang digunakan untuk merendam sampel ke dalam akuades, yaitu selama 7 hari. - - 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: a. Kelompok tanpa penambahan serat kaca: nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca b. Kelompok dengan penambahan serat kaca 0,5: nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 0,5 0,5 x 1,5 gr = 0,0075 gr c. Kelompok dengan penambahan serat kaca 1: nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1 1 x 1,5 gr = 0,015 gr d. Kelompok dengan penambahan serat kaca 1,5: nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1,5 1,5 x 1,5 gr = 0,0225 gr - Timbangan digital Teknik pencampuran 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. - - 3.4 Tempat dan Waktu Penelitian 3.4.1 Tempat Penelitian

3.4.1.1 Tempat Pembuatan Sampel

1. Unit UJI Laboratorium Dental Fakultas Kedokteran Gigi USU

3.4.1.2 Tempat Pengujian Sampel

1. Laboratorium Computer Numerically Controlled CNC Teknik Mesin Politeknik Medan 2. Laboratorium Mikrobiologi Farmasi USU

3.4.2 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 silindris dengan diameter 15 mm dengan ketebalan 0,5 mm 2. Injection flask 3. Mangkuk karet dan spatula 4. Lekron 5. Timbangan digital 6. Gelas ukur 7. Unit ultrasonik 8. Oven pemanas 9. Vibrator Pulsar 2 Filli Manfredi, Italy 10. Cartridge 11. Plugger 12. Furnace 13. Injector 14. Rotary grinder Metaserv, England Gambar 6. Rotary grinder 15. Scotch-Brite brush 16. Portable Dental Engine Olympia, Japan 17. Straight handpiece 18. Mata bur fraser 19. Disc pemotong 20. Alat uji kekasaran permukaan Profile meter 21. Desikator Duran, Germany Gambar 7. Desikator

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. Akuades 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 Sampel Penelitian Sampel yang dibuat untuk uji kekasaran permukaan dan penyerapan air terdiri dari empat kelompok yaitu: - Nilon termoplastik yang tidak ditambah serat kaca sebagai kontrol kelompok A - Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 0,5 kelompok B - Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1 kelompok C - Nilon termoplastik yang ditambah serat kaca 1,5 kelompok D

3.6.1.1 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 dimana satu kuvet berisi delapan model induk Gambar 8

f. Diamkan selama 20 menit hingga gips mengeras

Gambar 8. Penanaman model induk pada kuvet bawah 2. Pemasangan spru dan pengisian kuvet atas a. Setelah gips mengeras, spru sebagai jalan masuk bahan dilekatkan pada tepi model induk dengan menggunakan malam Gambar 9 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 diatas 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. Pemasangan malam spru 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 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 Gambar 10 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 Gambar 11 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 diinjeksikan ke dalam kuvet Gambar 12 h. Biarkan di bawah tekanan selama 3 menit, lepaskan dari alat injector dan biarkan selama 30 menit hingga mengeras Gambar 10. Nilon termoplastik di dalam cartridge 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 Gambar 13 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 Gambar 13. Sampel dikeluarkan dari kuvet

3.6.1.2 Pembuatan Sampel Nilon Termoplastik dengan Penambahan Serat Kaca 0,5, 1, dan 1,5

Tahap pembuatan kelompok serat kaca 0,5, 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 0,5, 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 0,5 dari berat nilon termoplastik 0,0075 gr untuk kelompok dengan penambahan serat kaca 0,5 dan 1 0,015 gr dari berat nilon termoplastik untuk kelompok dengan penambahan serat kaca 1 serta 1,5 0,0225 gr dari berat nilon termoplastik untuk kelompok dengan penambahan serat kaca 1,5 b. Serat kaca dimasukkan dalam cairan silane coupling agent Gamma – methacrylopropytrimethoxysilane MPS Gambar 14. Silane coupling agent 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 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 cartridge dengan cincin plastik dan tempatkan pada cartridge i. Cartridge berisi bahan nilon termoplastik yang telah dipanaskan diatas kuvet dan kuvet dipasangkan pada alat injector j. Bahan nilon termoplastik diinjeksikan 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. Gambar 15. Sampel nilon termoplastik setelah penyelesaian akhir dan pemolesan

3.6.2 Pengukuran Kekasaran Permukaan

1. Alat profile meter dikalibrasi 2. Sampel diletakkan di atas meja sejajar alat profile meter dan alat profile meter dijalankan 3. Pengukuran dilakukan sebanyak dua kali pada permukaan sampel yang dipoles. Pengukuran pertama dimulai dari salah satu tepi permukaan sampel yang telah ditandai dengan spidol, kemudian alat dijalankan dan membentuk suatu garis lurus melewati titik tengah sampel. Setelah hasil pengukuran pertama dicatat, sampel diputar 90° dan alat dijalankan sehingga garis pengukuran kedua tegak lurus dengan garis pengukuran pertama. Hasil pengukuran kedua dicatat dan rata-rata dari kedua hasil pengukuran dihitung dan dicatat dengan satuan µm. Gambar 16. Proses pengukuran kekasaran permukaan

3.6.3 Pengukuran Penyerapan Air

1. Sampel yang telah dipoles disimpan dalam sebuah desikator pada suhu 37°C selama 24 jam untuk tujuan desikasi dan menghindari sampel berkontak dengan kelembaban luar 2. Proses desikasi diulang hingga sampel mengalami penurunan berat tidak melebihi 0,5 mg dalam periode 24 jam 3. Setelah itu, sampel dikeluarkan dan ditimbang pada timbangan digital untuk mengetahui berat sampel sebelum direndam M1 4. Sampel dari bahan basis gigitiruan nilon termoplastik direndam dalam akuades dan disimpan dalam inkubator selama 7 hari pada suhu 37°C 5. Setelah direndam selama 7 hari, sampel dikeluarkan dari air dan dibersihkan dengan kain bersih dan kering, kemudian sampel dibiarkan di udara terbuka selama 15 detik. Setelah 1 menit, sampel ditimbang kembali M2 6. Sampel dimasukkan kembali ke dalam desikator sampai dicatat berat yang konstan. Setelah berat sampel konstan maka sampel ditimbang kembali M3 7. Pengukuran nilai penyerapan air adalah berdasarkan rumus berikut: 25,37 Keterangan: Water sorption W sp = nilai penyerapan air µgmm 3 M2 = besar sampel setelah perendaman µg M3 = besar sampel setelah perendaman dan setelah dikeringkan dengan desikator µg V = volume sampel mm 3 Gambar 17. Pengukuran penyerapan air dengan menggunakan timbangan digital Water sorption W sp = M2 – M3

3.7 Kerangka Operasional Penelitian

Model induk dari logam Penanaman model induk pada kuvet bawah Pemasangan spru Kuvet atas dipasangkan dengan kuvet bawah dan dikunci dengan rapat Pengisian kuvet atas Pengangkatan model induk dan pembuangan spru Mold Cartridge berisi bahan nilon termoplastik dimasukkan ke furnace selama 10 menit pada suhu 248,8-265,5°C Injeksi bahan nilon termoplastik ke dalam mold Proses akhirpemolesan Pengukuran kekasaran permukaan Pengukuran penyerapan air Pengumpulan data Analisis data Hasil Serat kaca dimasukkan dalam cairan silane coupling agent lalu dikeringkan sebelum dimasukkan dalam nilon termoplastik Pencampuran serat kaca dengan nilon termoplastik pada cartridge Kelompok tanpa penambahan serat kaca Kelompok dengan penambahan serat kaca 0,5 Kelompok dengan penambahan serat kaca 1 Sampel nilon termoplastik Kelompok dengan penambahan serat kaca 1,5

3.8 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 kekasaran permukaan dan penyerapan air. 3. Uji LSD untuk mengetahui pasangan perlakuan mana yang bermakna antar kelompok yang diberi perlakuan.

BAB 4 HASIL PENELITIAN

4.1 Kekasaran Permukaan Bahan Basis Gigitiruan Nilon

Termoplastik tanpa dan dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Ukuran 3 mm dengan Konsentrasi 0,5, 1, dan 1,5 Nilai kekasaran permukaan bahan basis gigitiruan nilon termoplastik tanpa dan dengan penambahan serat kaca pada penelitian ini diperoleh dengan menggunakan alat profile meter. Hasil penelitian menunjukkan nilai kekasaran permukaan yang terkecil pada kelompok A adalah 0,355 µm dan nilai yang terbesar adalah 0,470 µm. Nilai kekasaran permukaan yang terkecil pada kelompok B adalah 0,660 µm dan nilai yang terbesar adalah 0,825 µm. Nilai kekasaran permukaan yang terkecil pada kelompok C adalah 0,770 µm dan nilai yang terbesar adalah 0,970 µm. Nilai kekasaran permukaan yang terkecil pada kelompok D adalah 1,135 µm dan nilai yang terbesar adalah 1,700 µm Tabel 4. Nilai rerata kekasaran permukaan dianalisis dengan uji Univarian. Nilai rerata kekasaran permukaan pada kelompok A adalah 0,407 µm dengan standar deviasi sebesar 0,040. Nilai rerata kekasaran permukaan pada kelompok B adalah 0,748 µm dengan standar deviasi sebesar 0,063. Nilai rerata kekasaran permukaan pada kelompok C adalah 0,851 µm dengan standar deviasi sebesar 0,068. Nilai rerata kekasaran permukaan pada kelompok D adalah 1,343 µm dengan standar deviasi sebesar 0,183 Tabel 4.