Perbedaan Kekuatan Kompresi Gips Tipe III Pabrikan dan Daur Ulang untuk Pembuatan Model Kerja
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gipsum merupakan mineral yang ditambang dari berbagai belahan dunia dan
sudah digunakan di bidang kedokteran gigi sejak tahun 1756. Gipsum yang digunakan
dalam kedokteran gigi berasal dari kalsium sulfat dihidrat murni (CaSO4.2H2O) yang
dipanaskan sehingga terbentuk kalsium sulfat hemihidrat (CaSO4.½H2O). Dalam
kedokteran gigi, produk gipsum biasa disebut gips dan banyak digunakan untuk
membuat model duplikat dari rongga mulut serta struktur jaringan sekitarnya dan
sebagai bahan penting untuk pekerjaan laboratorium kedokteran gigi yang melibatkan
pembuatan protesa.1,2,3
Menurut Spesifikasi American Dental Association (ADA) No. 25, gips dapat
dibagi menjadi lima tipe yakni tipe I (Impression Plaster), tipe II (Laboratory or Model
Plaster), tipe III (Dental Stone), tipe IV (Dental Stone, High Strength), tipe V (HighStrength, High-Expansion Dental Stone).4-5 Mineral gipsum yang dipanaskan di ketel
terbuka pada suhu 110o-120oC akan menghasilkan plaster dimana produk hemihidrat
yang dibentuk ialah β-kalsium sulfat hemihidrat, memiliki bentuk partikel yang tidak
teratur dan poreus serta digunakan untuk menghasilkan Impression Plaster (tipe I) dan
Laboratory or Model Plaster (tipe II).3,5 Apabila gipsum dipanaskan di autoklaf di
bawah tekanan uap air pada suhu sekitar 120oC-130oC akan membentuk hidrokal
dimana bentuk partikelnya lebih teratur dan lebih padat daripada plaster, produk
hemidrat yang dihasilkan ialah α-kalsium sulfat hemihidrat. Hidrokal digunakan untuk
membentuk dental stone kekuatan rendah- sedang (tipe III). Gips tipe IV dan V yang
memiliki kekuatan tinggi diproduksi dari material yang memiliki kepadatan tinggi
(densit). Variasi tipe ini dihasilkan dari memanaskan mineral gipsum dalam larutan
kalsium klorida 30% yang kemudian dicuci dengan air panas (100oC) dan dihancurkan
sampai tingkat kehalusan yang diinginkan. Gips tipe IV memiliki kandungan garam
Universitas Sumatera Utara
2
yang lebih banyak daripada tipe V untuk mengurangi ekspansi pengerasannya sehingga
disebut High Strength, Low Expansion Dental stone.4 Pada dasarnya semua jenis gips
yang digunakan memiliki senyawa dasar yang sama yaitu kalsium sulfat hemihidrat
(CaSO4.½ H2O) yang membedakannya adalah metode yang dilakukan untuk mengubah
ukuran dan bentuk partikel gips. Perbedaan ukuran dan bentuk partikel tersebut akan
mempengaruhi jumlah air yang dibutuhkan untuk mengubah kristalisasi kalsium sulfat
hemihidrat menjadi dihidrat sehingga mengakibatkan perbedaan kekuatan kompresi dari
masing-masing gips.2,6
Kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O) pada saat dipanaskan pada suhu < 200oC
akan kehilangan 1,5 gr mol dari 2 gr mol H2O dan diubah menjadi kalsium sulfat
hemihidrat (CaSO4.½ H2O). Jika kalsium sulfat hemihidrat dicampur dengan air, reaksi
sebaliknya yang akan terjadi dan kalsium sulfat hemihidrat diubah kembali menjadi
kalsium sulfat dihidrat. Oleh karena itu, dehidrasi parsial dari batu gipsum dan rehidrasi
dari kalsium sulfat hemihidrat merupakan reaksi reversibel. Secara kimiawi, reaksi yang
terjadi dinyatakan seperti di bawah ini.7,13
CaSO4 . ½ H2O + 1½ H2O
Kalsium sulfat hemihidrat
Air
CaSO4 . 2H2O + 3900 kal/g mol
Kalsium sulfat dihidrat
Sifat reversibel dari reaksi tersebut memungkinkan untuk dilakukannya proses daur
ulang pada gips yang telah mengalami setting menjadi sebuah model. Ibrahim RM,
Seniour SH, Sheehab GI (1995) menyatakan bahwa kalsium sulfat hemihidrat dapat
direproduksi dari model dengan pemanasan dalam autoklaf.8 Abidoye LK dan RA Bello
(2010) melakukan penelitian tentang proses daur ulang bahan papan gipsum dengan
cara pemanasan limbah papan gipsum pada suhu yang berbeda-beda untuk memperoleh
kekuatan kompresi yang lebih baik. Penurunan kekuatan kompresi pada papan gipsum
daur ulang tersebut terjadi akibat masih terdapat sisa air yang terperangkap pada kisi
kristal gipsum.9
Adapun karakteristik gips meliputi setting time, perubahan dimensi, setting
ekspansi dan kekuatan kompresi.1-2,10-11 Setting time dipengaruhi oleh waktu dan
kecepatan pengadukan, rasio air bubuk, aselerator dan retarder, suhu dan tekanan
atmosfer, dan kemurnian bubuk gipsum.2,6 Perubahan dimensi dipengaruhi oleh setting
Universitas Sumatera Utara
3
ekspansi dan ekspansi higroskopis.2,6,11 Ekspansi massa gips yang terjadi di udara
dikenal sebagai normal setting ekspansi. Jika gips pada initial setting ditempatkan
dalam air akan menyebabkan ekspansi yang lebih besar dan disebut ekspansi
higroskopis. Setting ekspansi gips dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu rasio air
bubuk, lama pengadukan (mixing time), penambahan akselerator dan retarder serta lama
penyimpanan.2,6 Kekuatan kompresi merupakan kemampuan bahan untuk menahan
fraktur. Kekuatan kompresi dipengaruhi oleh pengadukan, rasio air bubuk, penambahan
zat akselerator dan retarder, penyimpanan dan kontaminasi, suhu dan tekanan
atmosfer.2,6,10,13
Dalam praktik kedokteran gigi sehari- hari, bahan gips sangat banyak digunakan,
misalnya untuk membuat model studi maupun model kerja pada pembuatan gigitiruan.5
Salah satu hal yang perlu diperhatikan pada pembuatan gigitiruan ialah pembuatan
model kerja yang umumnya menggunakan bahan gips tipe III. Limbah model kerja
cukup banyak dan akan dibuang apabila tidak digunakan lagi sehingga apabila dibiarkan
dan terus berlanjut, maka zat yang terkandung dalam gips tersebut akan menyebabkan
masalah pencemaran lingkungan. Menurut Abdelfatah and Tabsh (2008), limbah
gipsum yang sangat banyak ini sesuai ketentuan dibuang di TPA (Tempat Pembuangan
Akhir). Hal tersebut akan menyebabkan masalah pencemaran lingkungan sebab limbah
tersebut tidak dapat dengan mudah diuraikan.9
1.2 Permasalahan
Dalam bidang kedokteran gigi, khususnya bagian Prostodonsia, gips mempunyai
banyak kegunaan. Salah satu dari kegunaan gips adalah sebagai bahan untuk pembuatan
model atau replika dari keadaan rongga mulut pasien sehingga proses pembuatan
gigitiruan dapat dilakukan tanpa kehadiran pasien dan rencana perawatan dapat
dijelaskan kepada pasien melalui model tersebut.5,10,12 Model tersebut umumnya berasal
dari gips tipe III yang memiliki kekuatan kompresi yang baik sehingga model yang
dihasilkan lebih tahan terhadap fraktur dan abrasi. Kekuatan kompresi gips yang tinggi
diperlukan dalam kegunaan laboratoris seperti pada pembuatan gigitiruan mahkota dan
jembatan yang menggunakan instrumen tajam. Bila model kerja yang digunakan tidak
Universitas Sumatera Utara
4
memiliki kekuatan kompresi yang cukup tinggi untuk tahan terhadap goresan dan abrasi
dari instrumen tajam, maka akan mempengaruhi bentuk dan ukuran dari mahkota yang
dihasilkan.13-4 Akan tetapi, ketika gigitiruan selesai dikerjakan, model tersebut tidak
berguna lagi dan dibuang begitu saja sehingga sebagian besar limbah tersebut berasal
dari gips tipe III.
Gips memiliki sifat kimia yang reversibel sehingga dapat dilakukan upaya untuk
mengolah limbah gips kembali. Pada reaksi pembentukan gips tipe III dilakukan proses
pemanasan mineral gipsum pada suhu 120oC – 130oC.6-7 Berdasarkan penelitian
Abidoye LK dan RA Bello (2010) sebelumnya dinyatakan bahwa limbah papan gipsum
dapat didaur ulang dan didapatkan kekuatan kompresi yang tertinggi pada suhu
pemanasan 160oC selama 40 menit.9 Peneliti melakukan penelitian pendahuluan
mengenai kadar air yang terkandung pada limbah gips tipe III dan gips tipe III pabrikan
dan didapatkan hasil bahwa kadar air yang terdapat pada limbah gips tipe III (8,88%)
lebih tinggi dari gips tipe III pabrikan (0,57%). Kandungan air yang tinggi akan
menurunkan kekuatan kompresi.3 Tujuan pemanasan adalah untuk mengurangi kadar air
yang terdapat pada limbah gips tipe III sampai mendekati 0,57%.
Dari uraian di atas maka timbul permasalahan apakah ada perbedaan kekuatan
kompresi gips tipe III pabrikan dengan gips tipe III daur ulang yang dipanaskan pada
suhu 130oC dan 160oC untuk pembuatan model kerja.
1.3 Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1. Apakah ada perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips tipe
III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 130oC?
2. Apakah ada perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips tipe
III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 160oC?
3. Apakah ada perbedaan antara kekuatan kompresi gips tipe III daur ulang pada
suhu pemanasan 130oC dan 160oC?
Universitas Sumatera Utara
5
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips
tipe III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 130oC.
2. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips
tipe III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 160oC.
3. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III daur ulang pada
suhu pemanasan 130oC dan 160oC.
1.5 Manfaat Penelitian
1.5.1 Manfaat Teoritis
a. Penelitian ini diharapkan memberikan sumbangan atau kontribusi bagi
pengembangan ilmu pengetahuan dan penerapannya, khususnya di bidang Prostodonsia.
b. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai bahan referensi untuk
penelitian lebih lanjut.
1.5.2 Manfaat Praktis
a. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan oleh dokter gigi sebagai
pertimbangan pemanfaatan limbah gips untuk didaur ulang.
b. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi masukan dan memberi informasi bagi
masyarakat untuk memanfaatkan limbah gips yang menumpuk dengan melakukan daur
ulang.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Gipsum merupakan mineral yang ditambang dari berbagai belahan dunia dan
sudah digunakan di bidang kedokteran gigi sejak tahun 1756. Gipsum yang digunakan
dalam kedokteran gigi berasal dari kalsium sulfat dihidrat murni (CaSO4.2H2O) yang
dipanaskan sehingga terbentuk kalsium sulfat hemihidrat (CaSO4.½H2O). Dalam
kedokteran gigi, produk gipsum biasa disebut gips dan banyak digunakan untuk
membuat model duplikat dari rongga mulut serta struktur jaringan sekitarnya dan
sebagai bahan penting untuk pekerjaan laboratorium kedokteran gigi yang melibatkan
pembuatan protesa.1,2,3
Menurut Spesifikasi American Dental Association (ADA) No. 25, gips dapat
dibagi menjadi lima tipe yakni tipe I (Impression Plaster), tipe II (Laboratory or Model
Plaster), tipe III (Dental Stone), tipe IV (Dental Stone, High Strength), tipe V (HighStrength, High-Expansion Dental Stone).4-5 Mineral gipsum yang dipanaskan di ketel
terbuka pada suhu 110o-120oC akan menghasilkan plaster dimana produk hemihidrat
yang dibentuk ialah β-kalsium sulfat hemihidrat, memiliki bentuk partikel yang tidak
teratur dan poreus serta digunakan untuk menghasilkan Impression Plaster (tipe I) dan
Laboratory or Model Plaster (tipe II).3,5 Apabila gipsum dipanaskan di autoklaf di
bawah tekanan uap air pada suhu sekitar 120oC-130oC akan membentuk hidrokal
dimana bentuk partikelnya lebih teratur dan lebih padat daripada plaster, produk
hemidrat yang dihasilkan ialah α-kalsium sulfat hemihidrat. Hidrokal digunakan untuk
membentuk dental stone kekuatan rendah- sedang (tipe III). Gips tipe IV dan V yang
memiliki kekuatan tinggi diproduksi dari material yang memiliki kepadatan tinggi
(densit). Variasi tipe ini dihasilkan dari memanaskan mineral gipsum dalam larutan
kalsium klorida 30% yang kemudian dicuci dengan air panas (100oC) dan dihancurkan
sampai tingkat kehalusan yang diinginkan. Gips tipe IV memiliki kandungan garam
Universitas Sumatera Utara
2
yang lebih banyak daripada tipe V untuk mengurangi ekspansi pengerasannya sehingga
disebut High Strength, Low Expansion Dental stone.4 Pada dasarnya semua jenis gips
yang digunakan memiliki senyawa dasar yang sama yaitu kalsium sulfat hemihidrat
(CaSO4.½ H2O) yang membedakannya adalah metode yang dilakukan untuk mengubah
ukuran dan bentuk partikel gips. Perbedaan ukuran dan bentuk partikel tersebut akan
mempengaruhi jumlah air yang dibutuhkan untuk mengubah kristalisasi kalsium sulfat
hemihidrat menjadi dihidrat sehingga mengakibatkan perbedaan kekuatan kompresi dari
masing-masing gips.2,6
Kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O) pada saat dipanaskan pada suhu < 200oC
akan kehilangan 1,5 gr mol dari 2 gr mol H2O dan diubah menjadi kalsium sulfat
hemihidrat (CaSO4.½ H2O). Jika kalsium sulfat hemihidrat dicampur dengan air, reaksi
sebaliknya yang akan terjadi dan kalsium sulfat hemihidrat diubah kembali menjadi
kalsium sulfat dihidrat. Oleh karena itu, dehidrasi parsial dari batu gipsum dan rehidrasi
dari kalsium sulfat hemihidrat merupakan reaksi reversibel. Secara kimiawi, reaksi yang
terjadi dinyatakan seperti di bawah ini.7,13
CaSO4 . ½ H2O + 1½ H2O
Kalsium sulfat hemihidrat
Air
CaSO4 . 2H2O + 3900 kal/g mol
Kalsium sulfat dihidrat
Sifat reversibel dari reaksi tersebut memungkinkan untuk dilakukannya proses daur
ulang pada gips yang telah mengalami setting menjadi sebuah model. Ibrahim RM,
Seniour SH, Sheehab GI (1995) menyatakan bahwa kalsium sulfat hemihidrat dapat
direproduksi dari model dengan pemanasan dalam autoklaf.8 Abidoye LK dan RA Bello
(2010) melakukan penelitian tentang proses daur ulang bahan papan gipsum dengan
cara pemanasan limbah papan gipsum pada suhu yang berbeda-beda untuk memperoleh
kekuatan kompresi yang lebih baik. Penurunan kekuatan kompresi pada papan gipsum
daur ulang tersebut terjadi akibat masih terdapat sisa air yang terperangkap pada kisi
kristal gipsum.9
Adapun karakteristik gips meliputi setting time, perubahan dimensi, setting
ekspansi dan kekuatan kompresi.1-2,10-11 Setting time dipengaruhi oleh waktu dan
kecepatan pengadukan, rasio air bubuk, aselerator dan retarder, suhu dan tekanan
atmosfer, dan kemurnian bubuk gipsum.2,6 Perubahan dimensi dipengaruhi oleh setting
Universitas Sumatera Utara
3
ekspansi dan ekspansi higroskopis.2,6,11 Ekspansi massa gips yang terjadi di udara
dikenal sebagai normal setting ekspansi. Jika gips pada initial setting ditempatkan
dalam air akan menyebabkan ekspansi yang lebih besar dan disebut ekspansi
higroskopis. Setting ekspansi gips dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu rasio air
bubuk, lama pengadukan (mixing time), penambahan akselerator dan retarder serta lama
penyimpanan.2,6 Kekuatan kompresi merupakan kemampuan bahan untuk menahan
fraktur. Kekuatan kompresi dipengaruhi oleh pengadukan, rasio air bubuk, penambahan
zat akselerator dan retarder, penyimpanan dan kontaminasi, suhu dan tekanan
atmosfer.2,6,10,13
Dalam praktik kedokteran gigi sehari- hari, bahan gips sangat banyak digunakan,
misalnya untuk membuat model studi maupun model kerja pada pembuatan gigitiruan.5
Salah satu hal yang perlu diperhatikan pada pembuatan gigitiruan ialah pembuatan
model kerja yang umumnya menggunakan bahan gips tipe III. Limbah model kerja
cukup banyak dan akan dibuang apabila tidak digunakan lagi sehingga apabila dibiarkan
dan terus berlanjut, maka zat yang terkandung dalam gips tersebut akan menyebabkan
masalah pencemaran lingkungan. Menurut Abdelfatah and Tabsh (2008), limbah
gipsum yang sangat banyak ini sesuai ketentuan dibuang di TPA (Tempat Pembuangan
Akhir). Hal tersebut akan menyebabkan masalah pencemaran lingkungan sebab limbah
tersebut tidak dapat dengan mudah diuraikan.9
1.2 Permasalahan
Dalam bidang kedokteran gigi, khususnya bagian Prostodonsia, gips mempunyai
banyak kegunaan. Salah satu dari kegunaan gips adalah sebagai bahan untuk pembuatan
model atau replika dari keadaan rongga mulut pasien sehingga proses pembuatan
gigitiruan dapat dilakukan tanpa kehadiran pasien dan rencana perawatan dapat
dijelaskan kepada pasien melalui model tersebut.5,10,12 Model tersebut umumnya berasal
dari gips tipe III yang memiliki kekuatan kompresi yang baik sehingga model yang
dihasilkan lebih tahan terhadap fraktur dan abrasi. Kekuatan kompresi gips yang tinggi
diperlukan dalam kegunaan laboratoris seperti pada pembuatan gigitiruan mahkota dan
jembatan yang menggunakan instrumen tajam. Bila model kerja yang digunakan tidak
Universitas Sumatera Utara
4
memiliki kekuatan kompresi yang cukup tinggi untuk tahan terhadap goresan dan abrasi
dari instrumen tajam, maka akan mempengaruhi bentuk dan ukuran dari mahkota yang
dihasilkan.13-4 Akan tetapi, ketika gigitiruan selesai dikerjakan, model tersebut tidak
berguna lagi dan dibuang begitu saja sehingga sebagian besar limbah tersebut berasal
dari gips tipe III.
Gips memiliki sifat kimia yang reversibel sehingga dapat dilakukan upaya untuk
mengolah limbah gips kembali. Pada reaksi pembentukan gips tipe III dilakukan proses
pemanasan mineral gipsum pada suhu 120oC – 130oC.6-7 Berdasarkan penelitian
Abidoye LK dan RA Bello (2010) sebelumnya dinyatakan bahwa limbah papan gipsum
dapat didaur ulang dan didapatkan kekuatan kompresi yang tertinggi pada suhu
pemanasan 160oC selama 40 menit.9 Peneliti melakukan penelitian pendahuluan
mengenai kadar air yang terkandung pada limbah gips tipe III dan gips tipe III pabrikan
dan didapatkan hasil bahwa kadar air yang terdapat pada limbah gips tipe III (8,88%)
lebih tinggi dari gips tipe III pabrikan (0,57%). Kandungan air yang tinggi akan
menurunkan kekuatan kompresi.3 Tujuan pemanasan adalah untuk mengurangi kadar air
yang terdapat pada limbah gips tipe III sampai mendekati 0,57%.
Dari uraian di atas maka timbul permasalahan apakah ada perbedaan kekuatan
kompresi gips tipe III pabrikan dengan gips tipe III daur ulang yang dipanaskan pada
suhu 130oC dan 160oC untuk pembuatan model kerja.
1.3 Rumusan Masalah
Dalam penelitian ini dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1. Apakah ada perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips tipe
III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 130oC?
2. Apakah ada perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips tipe
III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 160oC?
3. Apakah ada perbedaan antara kekuatan kompresi gips tipe III daur ulang pada
suhu pemanasan 130oC dan 160oC?
Universitas Sumatera Utara
5
1.4 Tujuan Penelitian
Tujuan penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips
tipe III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 130oC.
2. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III pabrikan dan gips
tipe III daur ulang yang dipanaskan dengan suhu 160oC.
3. Untuk mengetahui perbedaan kekuatan kompresi gips tipe III daur ulang pada
suhu pemanasan 130oC dan 160oC.
1.5 Manfaat Penelitian
1.5.1 Manfaat Teoritis
a. Penelitian ini diharapkan memberikan sumbangan atau kontribusi bagi
pengembangan ilmu pengetahuan dan penerapannya, khususnya di bidang Prostodonsia.
b. Hasil penelitian ini diharapkan dapat dijadikan sebagai bahan referensi untuk
penelitian lebih lanjut.
1.5.2 Manfaat Praktis
a. Hasil penelitian ini diharapkan dapat digunakan oleh dokter gigi sebagai
pertimbangan pemanfaatan limbah gips untuk didaur ulang.
b. Hasil penelitian ini diharapkan menjadi masukan dan memberi informasi bagi
masyarakat untuk memanfaatkan limbah gips yang menumpuk dengan melakukan daur
ulang.
Universitas Sumatera Utara