Pemilihan resin komposit dan fiber untuk meningkatkan kekuatan fleksural Fiber Reinforced Composite (FRC)

29

Vol. 59, No. 1, Januari 2010, hal. 29-34| ISSN 0024-9548

Pemilihan resin komposit dan fiber untuk
meningkatkan kekuatan fleksural
Fiber Reinforced Composite (FRC)
(Selection of resin composite and fiber to increase flexural strength of fiber
reinforced composite)

Martha Mozartha*, Ellyza Herda,** Andi Soufyan**
*Peserta Program Magister Ilmu Kedokteran Gigi Dasar
**Departemen Ilmu Material Kedokteran Gigi
Fakultas Kedokteran Gigi, Universitas Indonesia
Jl. Salemba Raya No.4 Jakarta Pusat 10430

Abstract
Background: Fiber reinforced composite (FRC) offer a conservative alternative for single tooth replacement. Ultra high molecular
weight polyethylene (UHMWPE) fiber are commercially available for dental applications. The longevity of FRC for permanent
restorations is still being questioned. Purpose: The aim of this study was to identify the best combination of resin composite
commercially available and UHMWPE fiber to increase flexural strength of FRC. Materials and method:Sixty specimens

were prepared using stainless mold (2x2x25mm), divided into 6 groups (n=10). Each group was made of two resin composites
(nanofilled/microhybrid) reinforced with two different fiber (braided/leno-weave). Control specimens did not contain fiber
reinforcement. All groups were subjected to 3-point bending test. Result: Statistical analysis shows a significance difference
between specimens with and without fiber reinforcement. Nanofilled composite reinforced with braided fiber (115.87±28.62
MPa) exhibited the statistically sinificant higher flexural strength compared to leno-weave group (89.02±14.25 MPa). However,
microhybrid composite showed contrary results, wherein leno-weave fiber reinforcement (110.87±15.35 MPa) exhibited statistically
higher strength compare to braided fiber (92.74±17.87 MPa). Conclusion: Fiber reinforcement increased flexural strength of
resin composite. The combination of type of resin composite and fiber influenced the flexural strength of composite tested.
Keywords: polyethylene fiber, resin composite, flexural strength
Correspondence: Martha Mozartha, Ellyza Herda, Andi Soufyan, Departemen Ilmu Material Kedokteran Gigi Fakultas
Kedokteran Gigi, Universitas Indonesia, Jl. Salemba Raya No.4 Jakarta Pusat 10430

PENDAHULUAN
Protesa yang terbuat dari material komposit
dapat menjadi pilihan perawatan yang lebih
konservatif untuk mengganti satu gigi yang
hilang, dengan hasil estetik yang memuaskan.
Komposit resin dengan penguatan fiber (fiber
reinforced composite resin/FRC) mulai banyak
digunakan oleh para praktisi di bidang kedokteran

gigi sebagai alternatif yang potensial dari gigi
tiruan jembatan (GTJ) konvensional ataupun
implant untuk mengganti satu gigi yang hilang
baik di anterior maupun posterior. Selain itu, FRC

juga telah digunakan untuk perawatan splinting
pada pasien periodontik1, protesa cekat sementara
pada bekas pencabutan, dan sebagai alternatif
protesa lepasan untuk pasien yang kesulitan
finansial atau memiliki penyakit sistemik.2,3 Chan
dkk melaporkan penggunaan fiber secara direk dan
indirek sebagai perawatan sementara pada dua
orang pasien dengan 2 jenis penguatan fiber.4 Fiber
yang lazim digunakan di kedokteran gigi di
antaranya glass fiber, aramid fiber, carbon/graphite fiber
dan ultra high molecular weight polyethylene fiber
(UHMWPE). Kelebihan yang ditawarkan oleh

Mozartha et.al.:Pemilihan Resin Komposit dan Fiber untuk meningkatkan kekuatan fleksural
Jurnal PDGI 59 (1) hal 29-34 © 2009


30

FRC sebagai GTJ adalah gigi penyangga tidak
perlu diasah terlalu banyak sehingga jauh lebih
konservatif.5 Proses pembuatannya di laboratorium
lebih sederhana karena tidak membutuhkan proses
casting, sehingga biayanya juga lebih murah. 2
Restorasi ini juga dapat dibuat secara langsung oleh
dokter gigi, sehingga perawatan dapat diselesaikan
dalam waktu yang lebih singkat. Namun
ketahanan jangka panjang FRC sebagai material
untuk restorasi permanen pada gigi posterior masih
diperdebatkan, dan masih belum banyak penelitian
tentang sifat mekanisnya.
Kekuatan FRC kemungkinan dipengaruhi oleh
kekuatan komposit yang melapisi fiber dan adhesi
antara komposit dengan fiber.6 Penelitian Pereira
dkk membandingkan kekuatan fleksural komposit
hybrid, microfill dan kombinasi komposit hybrid

dengan fiber. Dari penelitian tersebut, komposit
hybrid yang diperkuat fiber ternyata tidak
menghasilkan kekuatan fleksural yang lebih tinggi
daripada komposit hybrid saja.7 Sifat mekanis resin
komposit sangat dipengaruhi oleh konsentrasi dan
ukuran partikel filler, serta komposisi monomernya.
Yap dan Teoh membandingkan beberapa jenis
komposit dan menemukan bahwa komposit microfill
dengan persentase kandungan filler paling rendah
menunjukkan kekuatan fleksural terendah.8 Salah
satu kemajuan penting dalam upaya untuk
mengembangkan material resin komposit adalah
aplikasi nanoteknologi. Ukuran partikel filler pada
komposit hybrid sekitar 8-30 µm dan 0.7-3.6 µm
pada microhybrid, dan kini telah dikembangkan
resin komposit dengan ukuran filler berkisar 5-100
nm.9 Dengan dimensi partikel yang semakin kecil
dan distribusi yang luas, kandungan filler dapat
ditingkatkan sehingga mengurangi penyusutan


Tabel 1.

polimerisasi dan meningkatkan sifat mekanis resin
komposit.9
Aspek lain yang berperan kritis terhadap
penguatan fiber adalah ketebalan dan bentuk fiber.
Bentuk polietilen fiber dapat berupa unidirectional
seperti helai benang (strands) atau multidirectional
seperti woven dan braided di mana serat-serat dijalin
seperti kepang atau anyaman. 10 Sejauh ini belum
banyak penelitian yang menguji kekuatan fleksural
FRC yang mengkombinasikan resin komposit
dengan berbagai jenis filler dengan UHMWPE fiber.
Penelitian ini dilakukan untuk mengidentifikasi
kombinasi UHMPE fiber dan resin komposit yang
dapat meningkatkan kekuatan fleksural FRC.

BAHAN DAN METODE
Material yang digunakan dalam penelitian ini
dideskripsikan dalam tabel 1. Sebanyak 60 spesimen

dibuat dengan menggunakan split stainless steel mold
berukuran 2x2x25 mm (sesuai ISO 4049)11, dibagi
menjadi 6 kelompok (masing-masing terdiri dari
10 spesimen) untuk pengujian fleksural. Kelompok
tersebut dibedakan berdasarkan jenis komposit dan
jenis fiber, serta kelompok kontrol yaitu spesimen
resin komposit tanpa penguatan fiber. Deskripsi
lengkap mengenai pembagian kelompok spesimen
dalam penelitian ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Fiber yang digunakan sebagai sampel penelitian
berukuran lebar 2 mm dan digunting dengan
menggunakan gunting khusus sesuai dengan
ukuran spesimen. Fiber lalu ditimbang untuk
standarisasi, begitu juga resin komposit yang
dibutuhkan untuk membuat satu spesimen. Selapis
resin komposit diletakkan dengan ketebalan sekitar
0.5 mm di dasar split stainless steel mold berukuran
2´2´25 mm. Fiber (braided/leno-weave) dibasahi dengan

Informasi produk yang digunakan dalam penelitian


Material

Manufaktur

Klasifikasi

Komposisi Umum

Supreme XT (SU)

3M ESPE

Nanofilled composite

Matriks:Bis-GMA,Bis-EMA, UDMA, TEGDMA; Filler: Zr dan Si
78.5wt% (cluster partikel 0.6-1.4 µm terdiri dari partikel
5-20nm) 12

Filtek Z250 (FZ)


3M ESPE

Microhybrid composite

Matriks:Bis-GMA, UDMA, Bis-EMA; Filler: Zr dan Si 60 vol%
(rata-rata 0.19-3.3µm) 12

Kerr

Braided UHMWPE fiber

Fiber difabrikasi dengan gas plasma dingin, disilanisasi
resin tanpa filler

Leno-weave UHMWPE fiber

Fiber difabrikasi dengan plasma, ketebalan 0.18 mm
dengan pola anyaman “lock-stitch”


Filled adhesive

BisGMA, HEMA, dimetakrilat,ethanol, air, silika nanofiller

Construct
Ribbond THM

Ribbond,Inc

Adper Single
Bond Plus

3M ESPE

Mozartha et.al.:Pemilihan Resin Komposit dan Fiber untuk meningkatkan kekuatan fleksural
Jurnal PDGI 59 (1) hal 29-34 © 2009

Tabel 2.

31


Deskripsi pembagian kelompok berdasarkan jenis fiber dan resin komposit
Kelompok

Jumlah spesimen

Deskripsi

S01

10

02

10

Microhybrid RK (FZ) + braided UHMWPE fiber (CU)
Microhybrid RK (FZ) + leno-weave UHMWPE fiber (RB)

03


10

Microhybrid RK (FZ) tanpa penguatan fiber

04

10

Nanofiller RK (SU) + braided UHMWPE fiber (CU)

05

10

Nanofiller RK (SU) + leno-weave UHMWPE fiber (RB)

06

10

Nanofiller RK (SU) tanpa penguatan fiber

*RK=Resin Komposit ; FZ=Filtek Z250 ; SU=Supreme XT ; CU=Construct ; RB=Ribbond

bahan adhesive (Adper Single Bond Plus Adhesive,
3M ESPE) menggunakan microbrush sebelum
diletakkan di dalam mold. Fiber dipegang
menggunakan pinset tidak dengan tangan untuk
menghindari kontaminasi. Fiber tersebut diletakkan
diatas lapisan resin komposit yang telah berada di
dalam mold (Gbr.1), kemudian dipolimerisasi
menggunakan LED light curing unit (Hilux
LEDmax) dengan penyinaran dibagi menjadi 3
bagian sepanjang spesimen, masing-masing selama
20 detik. Kemudian fiber dilapis dengan resin
komposit (nanofilled/microhybrid) hingga memenuhi
mold. Permukaan atas mold ditutup dengan glass
slide lalu ditekan dengan tekanan ringan dan dijepit
di tiap sisi utk menekan resin yg berlebih, diantara
glass slide dan mold letakkan matriks strip.
Kemudian dipolimerisasi menggunakan light curing
unit dengan langkah yang sama dengan lapisan
resin komposit pertama.
Spesimen dilepas dari mold dan disimpan di
dalam inkubator pada temperatur 37±1 °C selama
24 jam sebelum pengujian. Satu jam setelah
dikeluarkan dari inkubator, spesimen diuji 3-point
bending dengan menggunakan Universal Testing
Machine (Shimadzu) untuk menentukan beban
maksimum yang dibutuhkan hingga spesimen
fraktur. Spesimen diletakkan pada alat uji dengan
bending span 20 mm, loading piston tegak lurus

Gambar 1. Cara peletakan fiber di dalam mold dan arah
pemberian gaya

dengan lebar fiber. Beban akan jatuh pada lapisan
resin komposit (nanofilled/microhybrid) sedangkan
fiber berada di bagian dasar mendekati sisi yang
mengalami tensile stress. Pengujian dilakukan
dengan kecepatan cross head 0.5 mm/mnt dengan
beban maksimum 50 kgf hingga spesimen fraktur
atau hingga mencapai beban puncak. Hasil
tersebut kemudian dimasukkan ke dalam rumus
3FL/2BH 2 untuk mendapatkan nilai kekuatan
fleksural (Flexural strength) dimana F = beban
maksimum yang diberikan pada spesimen (kgf),
L = panjang span / support (mm), B= lebar spesimen
(mm), dan H= ketebalan spesimen (mm). Rerata
dan standar deviasi dari tiap kelompok
dibandingkan dan dianalisa dengan menggunakan
Independent-Samples t-test.

HASIL
Rata-rata nilai kekuatan fleksural dari masingmasing kelompok dengan dan tanpa penguatan
fiber diperlihatkan pada Tabel 3. Hasil analisa
statistik yang menggunakan Independent Sample
t-test didapat bahwa spesimen resin komposit baik
microhybrid (Filtek Z250) maupun nanofilled composite
(Filtek Supreme XT) tanpa penguatan fiber
menunjukkan nilai kekuatan fleksural yang
berbeda bermakna (p