Kekuatan Impak Resin Akrilik Polimerisasi Panas dengan Penambahan 0,3% , 0,6% dan 0,9% Serat Polietilen
5
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Resin Akrilik
2.1.1 Pengertian
Resin akrilik adalah bahan termoplastik yang padat, keras, dan transparan.
Resin akrilik merupakan bahan yang mengandung resin poli (metil metakrilat).1,4
Pada tahun 1937, resin akrilik dengan cepat menggantikan bahan basis gigitiruan
sebelumnya yang terbuat dari vulkanit, nitroselulosa, fenol formaldehid, dan
porselen.1
2.1.2 Jenis Resin Akrilik
Menurut Combe (1992) dan Philips (2003), resin akrilik dapat dibedakan atas
tiga jenis, yaitu resin akrilik swapolimerisasi, resin akrilik polimerisasi panas, dan
resin akrilik polimerisasi sinar.4,10
Resin akrilik swapolimerisasi (resin akrilik cold curing atau self curing
autopolymeryzing) adalah resin akrilik yang mengandung aminetersier atau dimetilpara-toluidin di dalam monomernya sebagai akselerator kimiawi dalam proses
polimerisasi. Bila dibandingkan dengan resin akrilik polimerisasi panas, resin akrilik
swapolimerisasi memiliki lebih banyak porositas dan monomer sisa, kekuatan
transversal yang lebih rendah, stabilitas dimensi yang kurang baik dan stabilitas
warna yang buruk.4,6,10
Resin akrilik polimerisasi sinar (light cured resin ) adalah resin akrilik dalam
bentuk lembaran dan benang atau pasta yang dibungkus dalam wadah kedap cahaya
dan sebagai inisiator polimerisasi ditambah camphoroquinone. Penyinaran resin ini
dilakukan selama 5 menit dengan gelombang cahaya sebesar 400-500 nm sehingga
memerlukan unit kuring khusus yang menggunakan empat buah lampu halogen
tungtens/ultraviolet. Bila dibandingkan dengan resin akrilik polimerisasi panas, resin
Universitas Sumatera Utara
6
akrilik polimerisasi sinar memiliki kekuatan yang lebih rendah dan permukaan
yang lebih kasar.4,6,10
Resin akrilik polimerisasi panas (heat cured resin acrylic) adalah resin akrilik
yang menggunakan proses pemanasan untuk polimerisasi.4,6,10
2.2 Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Resin akrilik polimerisasi panas adalah salah satu bahan basis gigitiruan
polimer yang paling banyak digunakan saat ini dan proses polimerisasinya dengan
pengaplikasian panas. Energi termal (panas) yang diperlukan untuk polimerisasi
bahan tersebut dengan menggunakan pemanasan air di dalam waterbath atau dapat
juga menggunakan pemanasan dalam oven gelombang mikro.4,5
2.2.1 Komposisi
Resin akrilik polimerisasi panas tersedia dalam bentuk bubuk dan cairan.
Unsur-unsur yang terkandung dalam resin akrilik polimerisasi panas antara
lain:1,3,5,10,24
a. Bubuk
Polimer : butiran atau granul polimetil metakrilat
Inisiator : benzoyl peroxide
Pigmen/pewarna : garam cadmium atau besi atau pigmen organik
b. Cairan
Monomer : metil metakrilat
Cross-linking agent : ethyleneglycol dimethylacrylate
Inhibitor : hydroquinone
2.2.2 Manipulasi
Beberapa hal yang perlu diperhatikan saat manipulasi resin akrilik
polimerisasi panas yaitu:5,10
Universitas Sumatera Utara
7
a) Perbandingan bubuk dan cairan
Pencampuran bubuk dan cairan menggunakan perbandingan volume 3 : 1
atau perbandingan berat 2 : 1.3,25
b) Proses pencampuran bubuk dan cairan
Bubuk dan cairan dalam perbandingan yang benar dicampur di dalam tempat
yang tertutup lalu dibiarkan hingga mencapai dough stage.5,10 Pada saat pencampuran
ada lima stages yang terjadi yaitu:5,10,26
1. Wet sand stage
Polimer secara bertahap bercampur dengan monomer membentuk endapan.
2. Sticky stage
Monomer berpenetrasi ke dalam polimer dan membentuk massa yang lengket
dan berserat ketika disentuh atau ditarik.
3. Dough atau gel stage
Setelah monomer berdifusi ke dalam polimer, terbentuk massa yang halus dan
seperti adonan. Massa ini homogen dan tidak melekat pada dinding wadah sehingga
dapat dimasukkan ke dalam mold.
4. Rubbery stage
Monomer sudah tidak terdapat lagi dalam tahapan ini karena telah menyatu
seluruhnya dengan polimer atau mengalami evaporasi. Massa yang terbentuk pada
tahap ini berbentuk seperti plastik dan tidak dapat lagi dimasukkan ke dalam mold.
5. Stiff stage
Pada tahap ini massa sudah kaku.
c) Pengisian
Sebelum pengisian, dinding mold diberi bahan separator (Cold Mould Seal)
untuk mencegah merembesnya adonan akrilik ke dinding mold sehingga
menghasilkan permukaan yang kasar, merekat dengan bahan tanam (gips) dan
mencegah air dari gips masuk ke dalam resin akrilik.7
Mold dalam kuvet harus diisi dengan cepat pada saat polimerisasi. Untuk
mencegah kelebihan dan kekurangan pengisian, mold diisi secara bertahap. Setelah
pengisian adonan dilakukan tekanan sehingga besi kuvet atas dan bawah bertemu
Universitas Sumatera Utara
8
agar mold terisi dengan padat. Kuvet dilepaskan dari alat tekan dan dibuka agar
kelebihan resin dapat dibuang kemudian dilakukan tekanan terakhir sampai kuvet
atas dan bawah bertemu, lalu kuvet dikunci.27
d) Kuring
Kuvet dimasukkan ke dalam waterbath yang berisi air dan dipanaskan dari
suhu kamar sampai suhu mencapai 70°C dan dibiarkan selama 90 menit lalu suhu
dinaikkan sampai 100°C dan dibiarkan selama 30 menit.28
e) Pendinginan
Setelah pemanasan, kuvet dibiarkan di dalam waterbath selama 30 menit
untuk proses pendinginan. Setelah itu kuvet dialiri air selama 15 menit dan dibiarkan
dingin hingga mencapai suhu kamar.5,10
2.2.3 Sifat Resin Akrilik Polimerisasi Panas
2.2.3.1 Sifat Fisis
Resin akrilik polimerisasi panas memiliki sifat fisis seperti konduktivitas
termal sebesar 6 x 10-4 cal/sec/cm2 dan koefisien termal ekspansi sebesar 80
ppm/°C.3,7
2.2.3.2 Sifat Kemis
Sifat kemis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah
penyerapan air sebesar 0,69 mg/cm2.5
2.2.3.3 Sifat Biologis
Sifat biologis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah
biokompatibel yaitu bahan basis gigitiruan resin akrilik panas dapat beradaptasi
dengan baik dengan mukosa rongga mulut, tidak beracun dan tidak larut dalam
saliva. Spesifikasi ADA No. 12 menyatakan bahwa kelarutan bahan basis resin
akrilik tidak boleh melebihi 0,04 mg/cm2.3,5
Universitas Sumatera Utara
9
2.2.3.4 Sifat Mekanis
Sifat mekanis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah:4
2.2.3.4.1 Kekuatan Fatique
Kekuatan fatique adalah ukuran kekuatan suatu bahan yang mengalami stress
berulang di atas batas proporsional yang menyebabkan terjadinya patah pada bahan
tersebut.4
2.2.3.4.2 Kekuatan Transversal
Kekuatan transversal atau fleksural adalah beban yang diberikan pada sebuah
benda berbentuk batang yang bertumpu pada kedua ujungnya dan beban tersebut
diberikan ditengah-tengahnya, selama batang ditekan maka beban akan meningkat
secara beraturan dan berhenti ketika batang uji patah. Hasil diperoleh akan
dimasukkan dalam rumus kekuatan transversal. Kekuatan transversal resin akrilik
polimerisasi panas sebesar 85,47 Mpa.4,29
2.2.3.4.3 Kekuatan Impak
Kekuatan impak adalah ukuran energi yang diabsorpsi sebuah benda ketika
benda tersebut patah atau pecah akibat adanya tekanan secara tiba-tiba.1,3,4 Terdapat
dua tipe alat pengujian kekuatan impak yaitu uji Izod dan uji Charpy. Pada alat
penguji Izod sampel dijepit secara vertikal pada salah satu ujungnya, sedangkan pada
alat penguji Charpy kedua ujung sampel diletakkan pada posisi horizontal.10,20
Kekuatan impak yang diperlukan bahan resin akrilik polimerisasi panas
berdasarkan ISO 1567:1999 adalah 2 x 10-3 J/mm2.26 Hasil penelitian Mowade TK,
dkk (2012) menyatakan bahwa nilai kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas
(Trevalon, Dentsply, Germany) adalah 4,24 x 10-3 J/mm2.2 Prasad H, dkk (2011)
dalam penelitiannya menyatakan bahwa nilai kekuatan impak resin akrilik
polimerisasi panas (Trevalon, Dentsply, Germany) adalah 7,52 x 10-3 J/mm2.21
Goguta L, dkk (2006) dalam penelitiannya menyatakan bahwa nilai kekuatan impak
resin akrilik polimerisasi panas (Meliodent, Heraeus Kulzer GmbH & Co. Wehrheim,
Universitas Sumatera Utara
10
Germany) adalah 4,73 x 10-3 J/mm2.20 Souza F, dkk (2009) menyatakan bahwa nilai
kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas (Lucitone-550, Dentsply, RJ, Brazil)
adalah 2,88 x 10-3 J/mm2.29 Faot F (2009) menyatakan bahwa kekuatan impak resin
akrilik polimerisasi panas (QC-20,Dentsply Internasional Inc.,Chicago,USA) sebesar
5,0 x 10-3 J/mm2.30
Kekuatan impak menggunakan sampel dengan ukuran tertentu yang
diletakkan pada alat penguji dengan lengan pemukul yang dapat diayun. Pemukul
tersebut kemudian diayun dan membentur sampel hingga patah selanjutnya energi
(E) yang tertera pada alat penguji dibaca dan dicatat lalu dilakukan perhitungan
kekuatan impak.1,3-4
Rumus kekuatan impak:2,30,31
Keterangan :
I = Kekuatan Impak (J/mm2)
E = Energi (Joule)
b = Lebar batang uji (mm)
d = Tebal batang uji (mm)
2.2.4 Keuntungan
Keuntungan bahan resin akrilik polimerisasi panas adalah:3,8,27
1. Harga relatif murah
2. Tidak beracun
3. Tidak larut dalam saliva
4. Estetik baik
5. Stabilitas warna baik
6. Mudah dimanipulasi
7. Mudah dipoles
8. Mudah diperbaiki
Universitas Sumatera Utara
11
2.2.5 Kerugian
Kerugian bahan resin akrilik polimerisasi panas adalah:3,8,27
1. Tidak tahan terhadap abrasi
2. Konduktivitas termal rendah
3. Monomer sisa dapat menyebabkan reaksi alergi
4. Kekuatan impak (resistensi terhadap benturan) rendah
2.3 Penguatan Resin Akrilik
Resin akrilik polimerisasi panas merupakan bahan yang paling sering
digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan karena memiliki banyak kelebihan.
Namun resin akrilik polimerisasi panas memiliki kekurangan yaitu mudah patah. Hal
ini berhubungan dengan rendahnya kekuatan impak dan kekuatan transversal yang
dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas. Kekuatan impak resin akrilik
polimerisasi panas hanya sekitar 0,26 (charpy, Nm). Salah satu usaha yang dapat
dilakukan untuk mencegah kepatahan dan meningkatkan kekuatan basis gigitiruan
adalah dengan penambahan serat.3,14,20 Penambahan serat dapat dilakukan dengan
penambahan :
2.3.1 Serat Kaca
Serat kaca adalah bahan anorganik yang dapat ditambahkan ke dalam bahan
basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Serat kaca merupakan material yang
terbuat dari serabut-serabut yang halus dari kaca. Komposisi utama serat kaca adalah
silikon dioksida (SiO2) yang memiliki sifat kaku sehingga dapat berfungsi sebagai
penguat dan digolongkan ke dalam serat penguat yang dominan karena memiliki sifat
mekanis yang baik, tahan terhadap bahan kimia dan memiliki titik leleh yang tinggi.
Namun, serat kaca merupakan bahan yang hidrofobik secara alami dan
memiliki energi permukaan yang relatif rendah. Hal ini menyebabkan serat kaca sulit
beradhesi dengan matriks polimer karena serat kaca sulit menyerap monomer resin
akrilik polimerisasi panas.18
Universitas Sumatera Utara
12
2.3.2 Serat Carbon
Serat carbon dapat memperkuat resin akrilik polimerisasi panas, tetapi saat
ini sudah jarang digunakan karena serat carbon sulit untuk dipolis, estetik yang tidak
baik karena seratnya berwarna hitam dan bersifat toksik.18
2.3.3 Serat Aramid
Nama lain dari serat aramid adalah Kevlar. Serat aramid dapat memperkuat
modulus elastisitas pada bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Serat
aramid sudah jarang digunakan, karena mempunyai permukaan yang kasar sehingga
sulit untuk di polish, adhesi yang kurang baik antara serat dengan resin akrilik.18
2.3.4 Serat Nilon
Serat nilon terbentuk melalui reaksi polimerisasi molekul-molekul kecil
sehingga terbentuk molekul yang besar atau disebut makromolekul, hal tersebut
menyebabkan bahan ini mempunyai berat molekul yang tinggi. Penggunaan serat
nilon pertama kali di kedokteran gigi tidak begitu memuaskan oleh karena memiliki
sifat penyerapan air yang tinggi.
Namun, bahan ini mempunyai fleksibilitas yang tinggi sehingga dapat
meneruskan tekanan yang diterima. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan
dari serat nilon sehingga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap fraktur.18
2.3.5 Serat Polietilen
Serat polietilen adalah bahan termoplastik yang kuat dan memiliki banyak
kelebihan yaitu mempunyai gaya intramolekul yang kuat, kekuatan mekanis yang
tinggi, temperatur lebur yang tinggi 280°C - 320°C, tahan terhadap bahan kimia serta
penyerapan air yang rendah.2,16,32-35
Selama dua dekade terakhir serat polietilen yang memiliki warna yang alami
dan biokompatibilitas yang tinggi, digunakan sebagai penguatan di basis gigitiruan
resin akrilik polimerisasi panas.3 Berdasarkan kepadatannya dan percabangan
molekulnya, serat polietilen dibagi menjadi lima jenis:36,37
Universitas Sumatera Utara
13
a. High density / HDPE (Polietilen berdensitas tinggi) yaitu polietilen dengan
densitas yang melebihi atau sama dengan 0,94 – 0,965 g/cm3. Polietilen jenis ini
memiliki sedikit percabangan dalam struktur molekulnya.
b. Low density / LDPE (Polietilen berdensitas rendah) yaitu polietilen dengan
densitas 0,915 – 0,935 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan pada
struktur molekulnya dan memiliki kekuatan yang rendah.
c. Linear low density / LLDPE (Polietilen linear berdensitas rendah) yaitu
polietilen dengan densitas 0,91 – 0,94 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak
percabangan namun memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari LDPE.
d. Very low density / VLDPE (Polietilen berdensitas sangat rendah) yaitu
polietilen dengan densitas 0,88 – 0,89 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak
percabangan dan memiliki kekuatan yang sangat rendah.
e. Ultra high molecular weight / UHMWPE (Polietilen bermassa molekul
sangat tinggi) yaitu polietilen dengan massa molekul sangat tinggi yaitu 50.000300.000 g/mol. Tingginya massa molekul membuat polietilen jenis ini sangat kuat
dan memiliki aplikasi yang luas.
2.3.5.1 Komposisi
Serat polietilen merupakan bahan termoplastik yang terbuat dari polimerisasi
gas etilen yang dapat diperoleh dengan memberi hidrogen gas petroleum pada
pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Serat polietilen tidak mengandung
gugus kimia seperti ester, amida maupun hidroksil namun mengandung unsur
organik seperti karbon dan hidrogen, yang rumus strukturnya terlihat dalam gambar
1.36 Sifat mekanis yang tinggi yang dimiliki oleh serat polietilen berasal dari gaya
intramolekulnya yang sangat kuat. Meskipun ikatan Van Der Wall intermolekul pada
serat polietilen relatif lemah namun rantai molekul-molekul pada serat polietilen
sangat panjang dan gaya intramolekulnya sangat kuat sehingga dapat menutupi
kelemahan ikatan intermolekul tersebut. Derajat kristalisasi pada polietilen bermassa
molekul sangat tinggi adalah sekitar 45-80%. Semakin tinggi derajat kristalisasi serat
polietilen maka semakin tinggi kekuatan mekanis yang dimilikinya.3,34,38
Universitas Sumatera Utara
14
Gambar 1. Stuktur kimia polietilen39
2.3.5.2 Bentuk
Serat polietilen yang sering digunakan memiliki tiga macam bentuk yaitu
batang, anyaman, dan potongan kecil.2,18,33 Serat polietilen bentuk batang, anyaman
dan potongan kecil merupakan tipe yang berbeda. Serat polietilen bentuk anyaman
dan potongan kecil, ukuran yang biasa digunakan ± 1 - 3 mm.
(a)
(b)
Gambar 2. (a)Serat polietilen bentuk anyaman. (b)Serat polietilen bentuk potongan
kecil40
2.3.5.2.1 Anyaman
Serat polietilen bentuk anyaman sesuai sebagai bahan penguat karena
memiliki berbagai macam ukuran. Selain itu, serat polietilen bentuk anyaman dapat
meningkatkan kekuatan resin akrilik polimerisasi panas. Uzun, dkk (1999) dalam
penelitiannya menyatakan bahwa pada resin akrilik polimerisasi panas (Trevalon,
Dentsply Ltd, Weybridge, U.K.) yang ditambah dengan serat polietilen (Dyneema,
DSM High Performance Fiber BV, Heerlen, Holland) bentuk anyaman terjadi
Universitas Sumatera Utara
15
peningkatan kekuatan impak.12 Narva, dkk (2005) dalam penelitiannya menyatakan
bahwa pada kelompok resin akrilik swapolimerisasi (Palapress, Heraeus Kulzer
GmbH & Co. KG, Wehrheim, Germany) yang ditambah serat polietilen (Ribbond
Inc., Seattle, USA) bentuk anyaman terjadi peningkatan kekuatan transversal
dibandingkan kelompok kontrol.41 Rahamneh A (2009) dalam penelitiannya
menyatakan bahwa pada kelompok resin akrilik polimerisasi panas (Minacryl,
Minerva Dental Ltd, Cardif, England) yang ditambah dengan serat polietilen
(Connect, SdsKerr, Peterborough UK) bentuk anyaman terjadi peningkatan kekuatan
impak dibandingkan kelompok kontrol.42
2.3.5.2.2 Potongan Kecil
Penggunaan serat polietilen bentuk potongan kecil telah banyak dilakukan
dalam penelitian. Serat polietilen bentuk potongan kecil lebih mudah untuk
dimanipulasi dan dicampur ke dalam adonan resin akrilik polimerisasi panas
dibandingkan dengan bentuk anyaman. Ji-myung Bae, dkk (2012) menyimpulkan
bahwa penambahan serat polietilen (PE; P.E., Dong Yang Rope Mfg., Co., Ltd,
Busan, Korea ) berbentuk potongan kecil pada bahan basis gigitiruan resin akrilik
polimerisasi panas (Vertex RS, Dentimax, Zeist, Netherlands) sebesar 5,3% dan 7,9%
dapat meningkatkan kekuatan transversal dan flexural modulus, sementara
penambahan serat polietilen 5,3% menunjukkan kekuatan yang tertinggi. 17 Kamble,
dkk (2012) dalam penelitiannya menyatakan adanya peningkatan kekuatan
transversal pada kelompok resin akrilik polimerisasi panas (DPI Heat cure, Mumbai,
Maharashtra, India ) yang ditambahkan dengan serat polietilen (Lotus Polytwist,
Daman, India ) bentuk potongan kecil dibandingkan dengan kelompok kontrol.37
Penelitian yang dilakukan oleh Mowade, dkk (2012) menunjukkan bahwa
resin akrilik polimerisasi panas (Trevalon, Dentsply, Germany) yang ditambahkan
dengan serat polietilen (Lotus Polytwist P Ltd, Daman, India ) bentuk potongan kecil
sebanyak 2% terjadi peningkatan kekuatan impak yang signifikan bila dibandingkan
dengan kelompok kontrol. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa penambahan
serat penguat ke dalam bahan resin akrilik polimerisasi panas tidak boleh melebihi
Universitas Sumatera Utara
16
konsentrasi 2% karena akan menurunkan kemampuan pembasahan serat penguat oleh
monomer sehingga mempengaruhi kekuatan yang dihasilkan.2 Soekobagiono, dkk
(2012) dalam penelitiannya menyatakan bahwa ada peningkatan signifikan terhadap
kekuatan transversa resin akrilik polimerisasi panas (Vertex Basiq-20, Belanda )
dengan penambahan serat polietilen (UHMWPE, Biodental Tech, Australian) bentuk
potongan kecil sebesar 6%, namun kurang signifikan terhadap penambahan serat
polietilen bentuk potongan kecil sebesar 3% dan 9%.16 Alla, dkk (2013) menyatakan
bahwa resin akrilik yang ditambah dengan serat polietilen sebesar 1% dapat
meningkatkan kekuatan impak tetapi bila konsentrasi yang diberikan lebih dari 3%
pencampuran resin akrilik dengan serat tidak dapat bekerja dengan baik.18
Berdasarkan penelitian tersebut maka penelitian ini menggunakan serat polietilen
bentuk potongan kecil.
Universitas Sumatera Utara
17
2.4 Kerangka Teori
KEKUATAN IMPAK RESIN AKRILIK POLIMERISASI PANAS DENGAN PENAMBAHAN 0,3% , 0,6% DAN
0,9% SERAT POLIETILEN
Resin Akrilik
Penguatan
Serat
Resin Akrilik
Swapolimerisasi
Komposisi
Sifat Biologis
Resin Akrilik
Polimerisasi Sinar
Resin Akrilik
Polimerisasi Panas
Manipulasi
Sifat Kimia
Sifat-sifat
Keuntungan
Sifat Mekanis
Kekuatan
Fatique
Karbon
Kerugian
Aramid
Nilon
Pengertian
Kaca
Bentuk
Komposisi
Batang
Sifat Fisis
Kekuatan
Transversal
Polietilen
0,3% , 0,6% dan
0,9% Polietilen
Kekuatan
Impak
Potongan kecil
Anyaman
Uji Kekuatan Impak
Universitas Sumatera Utara
18
2.5 Kerangka Konsep
KEKUATAN IMPAK RESIN AKRILIK POLIMERISASI PANAS DENGAN
PENAMBAHAN 0,3% , 0,6% DAN 0,9% SERAT POLIETILEN
Resin Akrilik
Polimerisasi Panas
Serat Polietilen 0,3% ,
0,6% dan 0,9%
Penguatan Sifat
Mekanis
Kekuatan Impak
Universitas Sumatera Utara
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Resin Akrilik
2.1.1 Pengertian
Resin akrilik adalah bahan termoplastik yang padat, keras, dan transparan.
Resin akrilik merupakan bahan yang mengandung resin poli (metil metakrilat).1,4
Pada tahun 1937, resin akrilik dengan cepat menggantikan bahan basis gigitiruan
sebelumnya yang terbuat dari vulkanit, nitroselulosa, fenol formaldehid, dan
porselen.1
2.1.2 Jenis Resin Akrilik
Menurut Combe (1992) dan Philips (2003), resin akrilik dapat dibedakan atas
tiga jenis, yaitu resin akrilik swapolimerisasi, resin akrilik polimerisasi panas, dan
resin akrilik polimerisasi sinar.4,10
Resin akrilik swapolimerisasi (resin akrilik cold curing atau self curing
autopolymeryzing) adalah resin akrilik yang mengandung aminetersier atau dimetilpara-toluidin di dalam monomernya sebagai akselerator kimiawi dalam proses
polimerisasi. Bila dibandingkan dengan resin akrilik polimerisasi panas, resin akrilik
swapolimerisasi memiliki lebih banyak porositas dan monomer sisa, kekuatan
transversal yang lebih rendah, stabilitas dimensi yang kurang baik dan stabilitas
warna yang buruk.4,6,10
Resin akrilik polimerisasi sinar (light cured resin ) adalah resin akrilik dalam
bentuk lembaran dan benang atau pasta yang dibungkus dalam wadah kedap cahaya
dan sebagai inisiator polimerisasi ditambah camphoroquinone. Penyinaran resin ini
dilakukan selama 5 menit dengan gelombang cahaya sebesar 400-500 nm sehingga
memerlukan unit kuring khusus yang menggunakan empat buah lampu halogen
tungtens/ultraviolet. Bila dibandingkan dengan resin akrilik polimerisasi panas, resin
Universitas Sumatera Utara
6
akrilik polimerisasi sinar memiliki kekuatan yang lebih rendah dan permukaan
yang lebih kasar.4,6,10
Resin akrilik polimerisasi panas (heat cured resin acrylic) adalah resin akrilik
yang menggunakan proses pemanasan untuk polimerisasi.4,6,10
2.2 Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Resin akrilik polimerisasi panas adalah salah satu bahan basis gigitiruan
polimer yang paling banyak digunakan saat ini dan proses polimerisasinya dengan
pengaplikasian panas. Energi termal (panas) yang diperlukan untuk polimerisasi
bahan tersebut dengan menggunakan pemanasan air di dalam waterbath atau dapat
juga menggunakan pemanasan dalam oven gelombang mikro.4,5
2.2.1 Komposisi
Resin akrilik polimerisasi panas tersedia dalam bentuk bubuk dan cairan.
Unsur-unsur yang terkandung dalam resin akrilik polimerisasi panas antara
lain:1,3,5,10,24
a. Bubuk
Polimer : butiran atau granul polimetil metakrilat
Inisiator : benzoyl peroxide
Pigmen/pewarna : garam cadmium atau besi atau pigmen organik
b. Cairan
Monomer : metil metakrilat
Cross-linking agent : ethyleneglycol dimethylacrylate
Inhibitor : hydroquinone
2.2.2 Manipulasi
Beberapa hal yang perlu diperhatikan saat manipulasi resin akrilik
polimerisasi panas yaitu:5,10
Universitas Sumatera Utara
7
a) Perbandingan bubuk dan cairan
Pencampuran bubuk dan cairan menggunakan perbandingan volume 3 : 1
atau perbandingan berat 2 : 1.3,25
b) Proses pencampuran bubuk dan cairan
Bubuk dan cairan dalam perbandingan yang benar dicampur di dalam tempat
yang tertutup lalu dibiarkan hingga mencapai dough stage.5,10 Pada saat pencampuran
ada lima stages yang terjadi yaitu:5,10,26
1. Wet sand stage
Polimer secara bertahap bercampur dengan monomer membentuk endapan.
2. Sticky stage
Monomer berpenetrasi ke dalam polimer dan membentuk massa yang lengket
dan berserat ketika disentuh atau ditarik.
3. Dough atau gel stage
Setelah monomer berdifusi ke dalam polimer, terbentuk massa yang halus dan
seperti adonan. Massa ini homogen dan tidak melekat pada dinding wadah sehingga
dapat dimasukkan ke dalam mold.
4. Rubbery stage
Monomer sudah tidak terdapat lagi dalam tahapan ini karena telah menyatu
seluruhnya dengan polimer atau mengalami evaporasi. Massa yang terbentuk pada
tahap ini berbentuk seperti plastik dan tidak dapat lagi dimasukkan ke dalam mold.
5. Stiff stage
Pada tahap ini massa sudah kaku.
c) Pengisian
Sebelum pengisian, dinding mold diberi bahan separator (Cold Mould Seal)
untuk mencegah merembesnya adonan akrilik ke dinding mold sehingga
menghasilkan permukaan yang kasar, merekat dengan bahan tanam (gips) dan
mencegah air dari gips masuk ke dalam resin akrilik.7
Mold dalam kuvet harus diisi dengan cepat pada saat polimerisasi. Untuk
mencegah kelebihan dan kekurangan pengisian, mold diisi secara bertahap. Setelah
pengisian adonan dilakukan tekanan sehingga besi kuvet atas dan bawah bertemu
Universitas Sumatera Utara
8
agar mold terisi dengan padat. Kuvet dilepaskan dari alat tekan dan dibuka agar
kelebihan resin dapat dibuang kemudian dilakukan tekanan terakhir sampai kuvet
atas dan bawah bertemu, lalu kuvet dikunci.27
d) Kuring
Kuvet dimasukkan ke dalam waterbath yang berisi air dan dipanaskan dari
suhu kamar sampai suhu mencapai 70°C dan dibiarkan selama 90 menit lalu suhu
dinaikkan sampai 100°C dan dibiarkan selama 30 menit.28
e) Pendinginan
Setelah pemanasan, kuvet dibiarkan di dalam waterbath selama 30 menit
untuk proses pendinginan. Setelah itu kuvet dialiri air selama 15 menit dan dibiarkan
dingin hingga mencapai suhu kamar.5,10
2.2.3 Sifat Resin Akrilik Polimerisasi Panas
2.2.3.1 Sifat Fisis
Resin akrilik polimerisasi panas memiliki sifat fisis seperti konduktivitas
termal sebesar 6 x 10-4 cal/sec/cm2 dan koefisien termal ekspansi sebesar 80
ppm/°C.3,7
2.2.3.2 Sifat Kemis
Sifat kemis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah
penyerapan air sebesar 0,69 mg/cm2.5
2.2.3.3 Sifat Biologis
Sifat biologis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah
biokompatibel yaitu bahan basis gigitiruan resin akrilik panas dapat beradaptasi
dengan baik dengan mukosa rongga mulut, tidak beracun dan tidak larut dalam
saliva. Spesifikasi ADA No. 12 menyatakan bahwa kelarutan bahan basis resin
akrilik tidak boleh melebihi 0,04 mg/cm2.3,5
Universitas Sumatera Utara
9
2.2.3.4 Sifat Mekanis
Sifat mekanis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah:4
2.2.3.4.1 Kekuatan Fatique
Kekuatan fatique adalah ukuran kekuatan suatu bahan yang mengalami stress
berulang di atas batas proporsional yang menyebabkan terjadinya patah pada bahan
tersebut.4
2.2.3.4.2 Kekuatan Transversal
Kekuatan transversal atau fleksural adalah beban yang diberikan pada sebuah
benda berbentuk batang yang bertumpu pada kedua ujungnya dan beban tersebut
diberikan ditengah-tengahnya, selama batang ditekan maka beban akan meningkat
secara beraturan dan berhenti ketika batang uji patah. Hasil diperoleh akan
dimasukkan dalam rumus kekuatan transversal. Kekuatan transversal resin akrilik
polimerisasi panas sebesar 85,47 Mpa.4,29
2.2.3.4.3 Kekuatan Impak
Kekuatan impak adalah ukuran energi yang diabsorpsi sebuah benda ketika
benda tersebut patah atau pecah akibat adanya tekanan secara tiba-tiba.1,3,4 Terdapat
dua tipe alat pengujian kekuatan impak yaitu uji Izod dan uji Charpy. Pada alat
penguji Izod sampel dijepit secara vertikal pada salah satu ujungnya, sedangkan pada
alat penguji Charpy kedua ujung sampel diletakkan pada posisi horizontal.10,20
Kekuatan impak yang diperlukan bahan resin akrilik polimerisasi panas
berdasarkan ISO 1567:1999 adalah 2 x 10-3 J/mm2.26 Hasil penelitian Mowade TK,
dkk (2012) menyatakan bahwa nilai kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas
(Trevalon, Dentsply, Germany) adalah 4,24 x 10-3 J/mm2.2 Prasad H, dkk (2011)
dalam penelitiannya menyatakan bahwa nilai kekuatan impak resin akrilik
polimerisasi panas (Trevalon, Dentsply, Germany) adalah 7,52 x 10-3 J/mm2.21
Goguta L, dkk (2006) dalam penelitiannya menyatakan bahwa nilai kekuatan impak
resin akrilik polimerisasi panas (Meliodent, Heraeus Kulzer GmbH & Co. Wehrheim,
Universitas Sumatera Utara
10
Germany) adalah 4,73 x 10-3 J/mm2.20 Souza F, dkk (2009) menyatakan bahwa nilai
kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas (Lucitone-550, Dentsply, RJ, Brazil)
adalah 2,88 x 10-3 J/mm2.29 Faot F (2009) menyatakan bahwa kekuatan impak resin
akrilik polimerisasi panas (QC-20,Dentsply Internasional Inc.,Chicago,USA) sebesar
5,0 x 10-3 J/mm2.30
Kekuatan impak menggunakan sampel dengan ukuran tertentu yang
diletakkan pada alat penguji dengan lengan pemukul yang dapat diayun. Pemukul
tersebut kemudian diayun dan membentur sampel hingga patah selanjutnya energi
(E) yang tertera pada alat penguji dibaca dan dicatat lalu dilakukan perhitungan
kekuatan impak.1,3-4
Rumus kekuatan impak:2,30,31
Keterangan :
I = Kekuatan Impak (J/mm2)
E = Energi (Joule)
b = Lebar batang uji (mm)
d = Tebal batang uji (mm)
2.2.4 Keuntungan
Keuntungan bahan resin akrilik polimerisasi panas adalah:3,8,27
1. Harga relatif murah
2. Tidak beracun
3. Tidak larut dalam saliva
4. Estetik baik
5. Stabilitas warna baik
6. Mudah dimanipulasi
7. Mudah dipoles
8. Mudah diperbaiki
Universitas Sumatera Utara
11
2.2.5 Kerugian
Kerugian bahan resin akrilik polimerisasi panas adalah:3,8,27
1. Tidak tahan terhadap abrasi
2. Konduktivitas termal rendah
3. Monomer sisa dapat menyebabkan reaksi alergi
4. Kekuatan impak (resistensi terhadap benturan) rendah
2.3 Penguatan Resin Akrilik
Resin akrilik polimerisasi panas merupakan bahan yang paling sering
digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan karena memiliki banyak kelebihan.
Namun resin akrilik polimerisasi panas memiliki kekurangan yaitu mudah patah. Hal
ini berhubungan dengan rendahnya kekuatan impak dan kekuatan transversal yang
dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas. Kekuatan impak resin akrilik
polimerisasi panas hanya sekitar 0,26 (charpy, Nm). Salah satu usaha yang dapat
dilakukan untuk mencegah kepatahan dan meningkatkan kekuatan basis gigitiruan
adalah dengan penambahan serat.3,14,20 Penambahan serat dapat dilakukan dengan
penambahan :
2.3.1 Serat Kaca
Serat kaca adalah bahan anorganik yang dapat ditambahkan ke dalam bahan
basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Serat kaca merupakan material yang
terbuat dari serabut-serabut yang halus dari kaca. Komposisi utama serat kaca adalah
silikon dioksida (SiO2) yang memiliki sifat kaku sehingga dapat berfungsi sebagai
penguat dan digolongkan ke dalam serat penguat yang dominan karena memiliki sifat
mekanis yang baik, tahan terhadap bahan kimia dan memiliki titik leleh yang tinggi.
Namun, serat kaca merupakan bahan yang hidrofobik secara alami dan
memiliki energi permukaan yang relatif rendah. Hal ini menyebabkan serat kaca sulit
beradhesi dengan matriks polimer karena serat kaca sulit menyerap monomer resin
akrilik polimerisasi panas.18
Universitas Sumatera Utara
12
2.3.2 Serat Carbon
Serat carbon dapat memperkuat resin akrilik polimerisasi panas, tetapi saat
ini sudah jarang digunakan karena serat carbon sulit untuk dipolis, estetik yang tidak
baik karena seratnya berwarna hitam dan bersifat toksik.18
2.3.3 Serat Aramid
Nama lain dari serat aramid adalah Kevlar. Serat aramid dapat memperkuat
modulus elastisitas pada bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Serat
aramid sudah jarang digunakan, karena mempunyai permukaan yang kasar sehingga
sulit untuk di polish, adhesi yang kurang baik antara serat dengan resin akrilik.18
2.3.4 Serat Nilon
Serat nilon terbentuk melalui reaksi polimerisasi molekul-molekul kecil
sehingga terbentuk molekul yang besar atau disebut makromolekul, hal tersebut
menyebabkan bahan ini mempunyai berat molekul yang tinggi. Penggunaan serat
nilon pertama kali di kedokteran gigi tidak begitu memuaskan oleh karena memiliki
sifat penyerapan air yang tinggi.
Namun, bahan ini mempunyai fleksibilitas yang tinggi sehingga dapat
meneruskan tekanan yang diterima. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan
dari serat nilon sehingga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap fraktur.18
2.3.5 Serat Polietilen
Serat polietilen adalah bahan termoplastik yang kuat dan memiliki banyak
kelebihan yaitu mempunyai gaya intramolekul yang kuat, kekuatan mekanis yang
tinggi, temperatur lebur yang tinggi 280°C - 320°C, tahan terhadap bahan kimia serta
penyerapan air yang rendah.2,16,32-35
Selama dua dekade terakhir serat polietilen yang memiliki warna yang alami
dan biokompatibilitas yang tinggi, digunakan sebagai penguatan di basis gigitiruan
resin akrilik polimerisasi panas.3 Berdasarkan kepadatannya dan percabangan
molekulnya, serat polietilen dibagi menjadi lima jenis:36,37
Universitas Sumatera Utara
13
a. High density / HDPE (Polietilen berdensitas tinggi) yaitu polietilen dengan
densitas yang melebihi atau sama dengan 0,94 – 0,965 g/cm3. Polietilen jenis ini
memiliki sedikit percabangan dalam struktur molekulnya.
b. Low density / LDPE (Polietilen berdensitas rendah) yaitu polietilen dengan
densitas 0,915 – 0,935 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan pada
struktur molekulnya dan memiliki kekuatan yang rendah.
c. Linear low density / LLDPE (Polietilen linear berdensitas rendah) yaitu
polietilen dengan densitas 0,91 – 0,94 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak
percabangan namun memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari LDPE.
d. Very low density / VLDPE (Polietilen berdensitas sangat rendah) yaitu
polietilen dengan densitas 0,88 – 0,89 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak
percabangan dan memiliki kekuatan yang sangat rendah.
e. Ultra high molecular weight / UHMWPE (Polietilen bermassa molekul
sangat tinggi) yaitu polietilen dengan massa molekul sangat tinggi yaitu 50.000300.000 g/mol. Tingginya massa molekul membuat polietilen jenis ini sangat kuat
dan memiliki aplikasi yang luas.
2.3.5.1 Komposisi
Serat polietilen merupakan bahan termoplastik yang terbuat dari polimerisasi
gas etilen yang dapat diperoleh dengan memberi hidrogen gas petroleum pada
pemecahan minyak (nafta), gas alam atau asetilen. Serat polietilen tidak mengandung
gugus kimia seperti ester, amida maupun hidroksil namun mengandung unsur
organik seperti karbon dan hidrogen, yang rumus strukturnya terlihat dalam gambar
1.36 Sifat mekanis yang tinggi yang dimiliki oleh serat polietilen berasal dari gaya
intramolekulnya yang sangat kuat. Meskipun ikatan Van Der Wall intermolekul pada
serat polietilen relatif lemah namun rantai molekul-molekul pada serat polietilen
sangat panjang dan gaya intramolekulnya sangat kuat sehingga dapat menutupi
kelemahan ikatan intermolekul tersebut. Derajat kristalisasi pada polietilen bermassa
molekul sangat tinggi adalah sekitar 45-80%. Semakin tinggi derajat kristalisasi serat
polietilen maka semakin tinggi kekuatan mekanis yang dimilikinya.3,34,38
Universitas Sumatera Utara
14
Gambar 1. Stuktur kimia polietilen39
2.3.5.2 Bentuk
Serat polietilen yang sering digunakan memiliki tiga macam bentuk yaitu
batang, anyaman, dan potongan kecil.2,18,33 Serat polietilen bentuk batang, anyaman
dan potongan kecil merupakan tipe yang berbeda. Serat polietilen bentuk anyaman
dan potongan kecil, ukuran yang biasa digunakan ± 1 - 3 mm.
(a)
(b)
Gambar 2. (a)Serat polietilen bentuk anyaman. (b)Serat polietilen bentuk potongan
kecil40
2.3.5.2.1 Anyaman
Serat polietilen bentuk anyaman sesuai sebagai bahan penguat karena
memiliki berbagai macam ukuran. Selain itu, serat polietilen bentuk anyaman dapat
meningkatkan kekuatan resin akrilik polimerisasi panas. Uzun, dkk (1999) dalam
penelitiannya menyatakan bahwa pada resin akrilik polimerisasi panas (Trevalon,
Dentsply Ltd, Weybridge, U.K.) yang ditambah dengan serat polietilen (Dyneema,
DSM High Performance Fiber BV, Heerlen, Holland) bentuk anyaman terjadi
Universitas Sumatera Utara
15
peningkatan kekuatan impak.12 Narva, dkk (2005) dalam penelitiannya menyatakan
bahwa pada kelompok resin akrilik swapolimerisasi (Palapress, Heraeus Kulzer
GmbH & Co. KG, Wehrheim, Germany) yang ditambah serat polietilen (Ribbond
Inc., Seattle, USA) bentuk anyaman terjadi peningkatan kekuatan transversal
dibandingkan kelompok kontrol.41 Rahamneh A (2009) dalam penelitiannya
menyatakan bahwa pada kelompok resin akrilik polimerisasi panas (Minacryl,
Minerva Dental Ltd, Cardif, England) yang ditambah dengan serat polietilen
(Connect, SdsKerr, Peterborough UK) bentuk anyaman terjadi peningkatan kekuatan
impak dibandingkan kelompok kontrol.42
2.3.5.2.2 Potongan Kecil
Penggunaan serat polietilen bentuk potongan kecil telah banyak dilakukan
dalam penelitian. Serat polietilen bentuk potongan kecil lebih mudah untuk
dimanipulasi dan dicampur ke dalam adonan resin akrilik polimerisasi panas
dibandingkan dengan bentuk anyaman. Ji-myung Bae, dkk (2012) menyimpulkan
bahwa penambahan serat polietilen (PE; P.E., Dong Yang Rope Mfg., Co., Ltd,
Busan, Korea ) berbentuk potongan kecil pada bahan basis gigitiruan resin akrilik
polimerisasi panas (Vertex RS, Dentimax, Zeist, Netherlands) sebesar 5,3% dan 7,9%
dapat meningkatkan kekuatan transversal dan flexural modulus, sementara
penambahan serat polietilen 5,3% menunjukkan kekuatan yang tertinggi. 17 Kamble,
dkk (2012) dalam penelitiannya menyatakan adanya peningkatan kekuatan
transversal pada kelompok resin akrilik polimerisasi panas (DPI Heat cure, Mumbai,
Maharashtra, India ) yang ditambahkan dengan serat polietilen (Lotus Polytwist,
Daman, India ) bentuk potongan kecil dibandingkan dengan kelompok kontrol.37
Penelitian yang dilakukan oleh Mowade, dkk (2012) menunjukkan bahwa
resin akrilik polimerisasi panas (Trevalon, Dentsply, Germany) yang ditambahkan
dengan serat polietilen (Lotus Polytwist P Ltd, Daman, India ) bentuk potongan kecil
sebanyak 2% terjadi peningkatan kekuatan impak yang signifikan bila dibandingkan
dengan kelompok kontrol. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa penambahan
serat penguat ke dalam bahan resin akrilik polimerisasi panas tidak boleh melebihi
Universitas Sumatera Utara
16
konsentrasi 2% karena akan menurunkan kemampuan pembasahan serat penguat oleh
monomer sehingga mempengaruhi kekuatan yang dihasilkan.2 Soekobagiono, dkk
(2012) dalam penelitiannya menyatakan bahwa ada peningkatan signifikan terhadap
kekuatan transversa resin akrilik polimerisasi panas (Vertex Basiq-20, Belanda )
dengan penambahan serat polietilen (UHMWPE, Biodental Tech, Australian) bentuk
potongan kecil sebesar 6%, namun kurang signifikan terhadap penambahan serat
polietilen bentuk potongan kecil sebesar 3% dan 9%.16 Alla, dkk (2013) menyatakan
bahwa resin akrilik yang ditambah dengan serat polietilen sebesar 1% dapat
meningkatkan kekuatan impak tetapi bila konsentrasi yang diberikan lebih dari 3%
pencampuran resin akrilik dengan serat tidak dapat bekerja dengan baik.18
Berdasarkan penelitian tersebut maka penelitian ini menggunakan serat polietilen
bentuk potongan kecil.
Universitas Sumatera Utara
17
2.4 Kerangka Teori
KEKUATAN IMPAK RESIN AKRILIK POLIMERISASI PANAS DENGAN PENAMBAHAN 0,3% , 0,6% DAN
0,9% SERAT POLIETILEN
Resin Akrilik
Penguatan
Serat
Resin Akrilik
Swapolimerisasi
Komposisi
Sifat Biologis
Resin Akrilik
Polimerisasi Sinar
Resin Akrilik
Polimerisasi Panas
Manipulasi
Sifat Kimia
Sifat-sifat
Keuntungan
Sifat Mekanis
Kekuatan
Fatique
Karbon
Kerugian
Aramid
Nilon
Pengertian
Kaca
Bentuk
Komposisi
Batang
Sifat Fisis
Kekuatan
Transversal
Polietilen
0,3% , 0,6% dan
0,9% Polietilen
Kekuatan
Impak
Potongan kecil
Anyaman
Uji Kekuatan Impak
Universitas Sumatera Utara
18
2.5 Kerangka Konsep
KEKUATAN IMPAK RESIN AKRILIK POLIMERISASI PANAS DENGAN
PENAMBAHAN 0,3% , 0,6% DAN 0,9% SERAT POLIETILEN
Resin Akrilik
Polimerisasi Panas
Serat Polietilen 0,3% ,
0,6% dan 0,9%
Penguatan Sifat
Mekanis
Kekuatan Impak
Universitas Sumatera Utara