Pengaruh Penambahan Pengisi Nanopartikel Cangkang Telur Ayam Terhadap Sifat-Sifat Mekanik Komposit Resin Akrilik Pada Basis Gigi Tiruan

BAB I
PENDAHULUAN
1.1

LATAR BELAKANG
Gigi mempunyai peranan penting pada tubuh manusia diantaranya berfungsi

untuk pengunyahan, estetik dan berbicara. Kehilangan gigi dapat disebabkan oleh
beberapa hal, antara lain, trauma, karies, penyakit periodontal. Selain itu, kehilangan
gigi juga mengakibatkan berkurangnya kemampuan untuk melakukan aktivitas
pengunyahan dan berbicara serta dapat mempengaruhi estetis [1].
Persentase penduduk yang mempunyai masalah gigi dan mulut menurut Riset
Kesehatan Dasar (RISKESDAS) tahun 2007 dan 2013 meningkat dari 23,2%
menjadi 25,9%. Dari penduduk yang mempunyai masalah dengan kesehatan gigi dan
mulut, persentase penduduk yang menerima perawatan medis gigi meningkat dari
29,7% tahun 2007 menjadi 31,1%pada tahun 2013. [2]. Tingginya indeks DMF-T
(Decay Missing Filled-Teeth) di Indonesia mengakibatkan kebutuhan akan gigi
tiruan semakin meningkat setiap tahunnya.
Bukti kerusakan gigi telah ditemukan di gigi dari tengkorak purbakala yang
berusia 25.000 tahun dan arkeolog memiliki bukti dari tambalan gigi pertama di gigi
dari orang-orang yang hidup sekitar 8000 SM [3]. Mesir adalah pusat medis dunia

kuno. Prostesis gigi pertama diyakini telah digunakan di Mesir sekitar 2500 SM [4].
Pada tahun 1901 Otto Röhm mengembangkan polimetil metakrilat (PMMA). Karena
transparansi, kekuatan, dan stabilitas dari polimetil metakrilat [6]. Resin akrilik
adalah bahan polimer yang paling umum digunakan pada gigitiruan di kedokteran
gigi [7]. Gigi-tiruan lepasan dapat terbuat dari bahan akrilik atau metal, bahan yang
masih sering dipakai sampai saat ini adalah resin akrilik polimetil metakrilat
(PMMA) [5].
Resin thermosetting biasanya memiliki viskositas rendah atau padatan dengan
berat molekul rendah yang diformulasikan dengan aditif yang cocok untuk
meningkatkan sifat serta stabilitas termal bahan tersebut biasa dikenal dengan
sebutan pengisi [9]. Pengisi mineral anorganik seperti kalsium karbonat, silika, dan
bedak telah menarik minat sebagai pengisi yang murah untuk dijadikan sebagai

1
Universitas Sumatera Utara

pengisi pada termoplastik. Pengisi seperti ini memiliki keunggulan yang lebih baik
dikarenakan dapat mengurangi biaya dan memudahkan pemrosesan [12].
Kulit telur terdiri dari sekitar 94% sampai 97% kalsium karbonat (CaCO3) dan
3% lainnya adalah bahan organik serta pigmen kulit telur [10]. Struktur kuat dari

kulit telur yang dikombinasikan dengan ketersediaan yang cukup besar membuat
kulit telur berpotensi menjadi sumber bio-pengisi yang dapat digunakan secara
efisien untuk nanocomposites polimer [11]. Data yang diperoleh dari Badan
Ketahanan Pangan, Kementerian Pertanian tahun 2015 menunjukkan produksi telur
mengalami peningkatan. Dimana rataan persentase pertumbuhan produksinya
sebesar 6,62% pada setiap tahunnya [13].
Campuran antara pengisi berukuran nano dengan termoplastik atau polimer
thermoset biasa disebut dengan nanocomposites [8]. Sintesis nanopartikel telah
dikembangkan dengan berbagai metode. Salah satu metode sederhana yang efektif
dan efisien adalah dengan metode sonikasi. Prinsipnya adalah memanfaatkan
gelombang ultrasonik dengan frekuensi tinggi yang diradiasikan dalam larutan,
sehingga terjadi tumbukan antar partikel dengan tekanan yang tinggi [81]
Berdasarkan uraian di atas, maka cangkang kulit telur sesuai digunakan sebagai
salah satu pengisi anorganik pada bahan komposit karena memiliki sifat yang kuat,
ramah lingkungan serta berasal dari pemanfaatan limbah buangan cangkang telur.
Pengaplikasian partikel pengisi komposit berukuran nanometer juga diharapkan
dapat memberi perbedaan kekuatan mekanik pada bahan basis gigi tiruan, sehingga
dapat menghasilkan produk yang lebih baik dan unggul dari produk pada umumnya.
Tarig A Hassan, dkk (2011), melakukan penelitian mengenai “Pengaruh
Penambahan Pengisi Nanopartikel CaCO3 Terhadap Sifat Mekanik Polylite” dengan variasi

% berat pengisi 1%, 2% dan 3% dengan hasil terbaik adalah 2%. Terjadi peningkatan sifat
mekanik dari

polylite sebesar 14% untuk kekuatan tekan dan 27% pada kekuatan tarik,

dengan penambahan nanopartikel CaCO3 sebanyak 2%.

1.2

PERUMUSAN MASALAH
Adapun perumusan masalah yang terdapat dalam penelitian ini adalah:
1. Pengaruh variasi konsentrasi pengisi cangkang telur ayam terbaik terhadap
kekuatan mekanik basis gigi tiruan resin akrilik.

2
Universitas Sumatera Utara

2. Pengaruh ukuran bahan pengisi berukuran nanometer terhadap kekuatan
mekanik basis gigi tiruan resin akrilik.
3. Pengaruh penambahan senyawa mineral yang terkandung dalam bahan

pengisi cangkang telur ayam kedalam matriks resin akrilik pada basis gigi
tiruan.

1.3

TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dilakukannya penelitian ini bertujuan sebagai berikut :
1.

Mengetahui perbandingan konsentrasi antara matriks komposit resin akrilik
dan pengisi cangkang telur ayam yang terbaik terhadap kekuatan mekanik dan
karakteristik produk basis gigi tiruan.

2.

Mengetahui pengaruh penambahan partikel pengisi berukuran nanometer
terhadap kekuatan mekanik dan karakteristik produk basis gigi tiruan.

3.

Mengetahui kekuatan mekanik dan karakterisasi basis gigi tiruan dengan
penambahan bahan pengisi dari limbah cangkang telur ayam.

1.4

MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut :
1. Memberikan informasi tambahan bagi dunia kedokteran gigi tentang
pemanfaatan lanjutan limbah padat cangkang telur ayam sebagai pengisi.
2. Memberikan informasi terutama dalam bidang rekayasa teknologi tentang
pengaruh pengisi berukuran nano pada produk basis gigi tiruan sehingga dapat
diketahui ukuran partikel pengisi yang terbaik terhadap kekuatan mekanik.
3. Menekan biaya instalasi gigi tiruan dengan pemanfaatan limbah cangkang telur
ayam sebagai bahan pengisi pada basis gigi tiruan.

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini akan dilaksanakan di Laboratorium Penelitian, Departemen

Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Laboratorium Penelitian Fakultas Farmasi dan
Laboratorium Kimia Fisika, FMIPA Universitas Sumatera Utara, Medan.

3
Universitas Sumatera Utara

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan basis gigi tiruan
Resin Akrilik sebagai matriks dan nanopartikel cangkang telur ayam yang di peroleh
dari limbah rumah tangga sebagai pengisi.
Variabel yang terdapat pada penelitian ini adalah sebagai :


Perbandingan komposisi matriks polimetil metakrilat dan pengisi nanopartikel
cangkang telur ayam (matriks : pengisi) (%berat) = 100% : 0%, 90% : 10%,
80%:20%, 70%:30%.



Perbandingan berat bahan basis gigi tiruan powder polimer dengan liquid
monomer (powder : liquid) = 2 : 1.



Waktu penggilingan bahan baku cangkang telur ayam menggunakan high
energy ball mill = 240 menit.



Waktu ultrasonikasi partikel pengisi cangkang telur ayam = 45 menit.



Suhu polimerisasi basis gigi tiruan resin akrilik = 90 menit; dan 30 menit.

Uji-uji yang dilakukan dalam penelitian ini adalah :
1. Uji kekuatan bentur (Impact Strenght) dengan menggunakan standar ISO 1791:2000 di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
2. Uji keteguhan patah (MOR) dan modulus elastisitas (MOE) dengan
menggunakan standar ISO 178:2001 di Laboratorium Penelitian, Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

3. Analisa Transmission Electron

Microscope (TEM) di Unit Layanan TEM

Departemen Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Universitas Gadjah Mada.
4. Analisa Scanning Electron Microscopy (SEM) di Laboratorium Fisika,
Universitas Negri Medan.
5. Karakteriisasi X-Ray Diffraction (XRD) di Laboratorium Fisika, Universitas
Negri Medan.
6. Karakterisasi Fourier Transform Infra Red (FTIR) di Laboratorium Penelitian,
Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara.

4
Universitas Sumatera Utara