Pengaruh Penambahan Nilon Murni Pada Nilon Daur Ulang Terhadap Kekerasan Permukaan Basis Gigi Tiruan Nilon Termoplastik
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Basis Gigi Tiruan
2.1.1 Pengertian
Basis gigi tiruan telah mengalami perkembangan yaitu dimulai dari kayu, kulit
kerang, tulang paus, gading selanjutnya berkembang dari logam pada tahun 1851
hingga saat ini menggunakan bahan seperti polimer.Perkembangan basis gigi tiruan
diikuti dengan peningkatan dari kualitas serta kuantitas dari bahan basis gigi
tiruan.23,24
Basis gigi tiruan merupakan bagian dari gigi tiruan yang berhadapan pada
jaringan lunak rongga mulut, sekaligus sebagai tempat melekatnya anasir gigi
tiruan.24 Basis gigi tiruan memiliki tujuan primer yaitu berhubungan dengan sistem
pengunyahan,
selain
itu
juga
berfungsi
sebagai
pendukung
anasir
gigi
tiruan,menyalurkan gaya-gaya pengunyahan ke struktur pendukung rongga mulut,
menggantikan tulang alveolar yang telah hilang, dan mengembalikan estetis wajah.25
2.1.2 Persyaratan
Persyaratan yang ideal untuk bahan basis gigi tiruan adalah sebagai
berikut:6,26-27
1. Biokompatibilitas: tidak beracun dan menimbulkan iritan
2. Memiliki penampilan yang sesuai dengan jaringan di sekitarnya
3. Stabilitas dimensi baik
4. Penghantar termal yang baik
5. Radiopak
6. Permukaannya keras, sehingga tidak mudah tergores atau aus serta halus
dan mengkilat
7. Memiliki modulus elastisitas, flexural strength, kekuatan impak, fatique
yang tinggi dan ketahanan terhadap abrasi.
Universitas Sumatera Utara
8. Stabilitas warna baik
9. Tidak larut dan menyerap cairan
10. Tidak toksik dan tidak bersifat iritan
11. Mudah dimanipulasi
12. Mudah diperbaiki apabila terjadi fraktur
13. Mudah dibersihkan
14. Bebas dari porositas
15. Harga ekonomis
Namun, sampai saat ini belum ada bahan basis gigi tiruan yang memenuhi
semua persyaratan di atas.6
2.1.3 Bahan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan basis gigi tiruan dibagi menjadi dua
kelompok yaitu logam dan non logam.6
2.1.3.1Logam
Dalam kedokteran gigi, beberapa bahan logam seperti metal alloy, nickel
cromium, cobalt cromium dan titanium telah banyak digunakan sebagai bahan basis
gigi tiruan. Logam memiliki beberapa keunggulan seperti akurasi yang baik tanpa
terjadi perubahan bentuk dalam rongga mulut, dapat memberikan stimulasi ke
jaringan di bawahnya dan mencegah terjadinya atropi pada tulang alveolar sehingga
dapat mempertahankan kesehatan jaringan yang berkontak dengan basis gigi tiruan.
Logam juga memiliki beberapa kekurangan seperti pembuatan yang rumit, sulit
dimanipulasi, dan tidak dapat digunakan pada pasien yang alergi terhadap
logam.25,27Indikasi dalam penggunaan logam sebagai bahan basis gigi tiruan:27
1. Gigitan yang dalam (Deep Bite)
2. Pasien alergi terhadap akrilik
3. Pasien dengan intermaksila kecil
4. Untuk kasus yang tidak mementingkan estetis
2.1.3.2Non Logam
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan reaksi termalnya, basis non logam dibagi menjadi 2, yaitu
termoset dan termoplastik.6
2.1.3.2.1 Termoset
Termoset merupakan bahan yang hanya dapat dibentuk satu kali dengan
adanya pemanasan. Contoh bahan termoset adalah vulkanit.6Vulkanit diperkenalkan
oleh Nelson Goodyear. Vulkanit memiliki estetik dan stabilitas dimensi yang rendah.
Pada tahun 1851 PMMA atau resin akrilik menggantikan vulkanit sebagai bahan
basis gigi tiruan yang baru. Resin akrilik banyak digunakan karena memiliki banyak
kelebihan, yaitu mudah dimanipulasi dan harga relatif murah. Beberapa kekurangan
resin akrilik yaitu dapat menimbulkan reaksi alergi terhadap monomer sisa yang
dihasilkan resin akrilik.14
2.1.3.2.1 Termoplastik
Termoplastik merupakan bahan yang dapat dilunakkan dan dibentuk berulang
kali dengan suhu dan tekanan yang tinggi tanpa terjadi perubahan kimia.
Termoplastik merupakan gigi tiruan dengan cangkolan non metal (NMCDs).28
Contoh bahan termoplastik yaitu asetal, polikarbonat, resin akrilik termoplastik dan
nilon.5 Beberapa keuntungan dari termoplastik yaitu : 29,30
1. Sangat stabil
2. Memiliki sifat fatigue yang tinggi
3. Fleksible dan ringan
4. Memiliki ketahanan yang baik dalam jangka waktu yang lama
5. Alternatif
gigi tiruan bagi pasien yang memiliki sensitivitas
terhadap monomer metilmetakrilat ataupun logam
6. Stabilitas dimensi dan stabilitas warna yang baik
7. Dapat di lakukan relining
a) Asetal Termoplastik
Universitas Sumatera Utara
Asetal termoplastik pertama kali dikenalkan sebagai resin termoplastik pada
tahun 1971. Asetal termoplastik adalah bahan berbasis apoly-oxy-metilen. Asetal
termoplastik merupakan bahan homo-polimer yang baik digunakan jangka pendek,
tetapi sebagai co-polimer baik digunakan dalam jangka panjang. Salah satu
keuntungan asetal adalah kuat, tahan terhadap fraktur, fleksibel dan hypoallergenic
(bebas dari monomer sisa). Asetal termoplastik dapat digunakan sebagai bahan gigi
tiruan
sebagian,
jembatan
sementara,
splint
oklusal
dan
cocok
untuk
mempertahankan dimensi vertikal selama terapi restoratif provisional. Namun, asetal
termoplastik tidak dapat digunakan pada gigi bagian anterior karena memiliki warna
yang kurang translusen.29-31
b) Polikarbonat Termoplastik
Polikarbonat termoplastik merupakan rantai polimer yang tersusun
bisphenol-A carbonate. Sama seperti asetal, polikarbonat sangat kuat, resisten terhdap
fraktur dan fleksibel. Polikarbonat termoplastik tidak menggunakan monomer dan
katalis dalam proses pembuatannya. Polikarbonat termoplastik idealnya digunakan
pada mahkota sementara juga jembatan tetapi tidak dapat digunakan pada GTSL.
Polikarbonat termoplastik sangat translusensi
dan sangat estetis. Pasien dengan
temporer dan provisional restorasi menggunakan polikarbonat
termoplastik
memberikan keunggulan yang baik pada fungsi dan estetis dengan pemakaian singkat
atau jangka menengah. Polikarbonat termoplastik memperlihatkan penyerapan air
yang rendah sehingga tidak mudah menyerap saliva dan sangat baik untuk digunakan
serta tidak mengiritasi membran mukosa oral. Polikarbonat termoplastik memiliki
derajat adhesi dan kohesi yang baik terhadap membran mukosa. Kekurangan bahan
ini pada saat proses pembuatan dengan temperatur yang tinggi saat moulding terjadi
distorsi yang besar serta kekerasan yang rendah.29-31
c) Akrilik Termoplastik
Universitas Sumatera Utara
Akrilik termoplastik lebih dikenal dengan nama polimetil metakrilat
(PMMA). Akrilik termoplastik memiliki kekuatan tensil dan fleksural yang tinggi,
namun memilikikekuatan impak yang rendah, porositas yang tinggi, penyerapan air
yang tinggi dan memiliki monomer sisa. Akrilik termoplastik memiliki warna yang
dapat disesuaikan dengan gigi dan jaringan gingiva. Namun, akrilik tidak sebaik
asetal yang dapat digunakan dengan baik pada saat tekanan oklusal oleh sebab itu
tidak dapat mempertahankan vertikal dimensi dengan periode waktu yang lama.
Akrilik termoplastik memiliki kekerasan permukaan 50-65 dan sangat sering
digunakan pada pasien dengan kondisi bruxism.29-31
d) Nilon Termoplastik
Nilon termoplastik merupakan polimer kristalin yang memiliki sifat tidak
dapat larut dalam pelarut, ketahanan panas yang tinggi dan memiliki kekuatan yang
tinggi serta kekuatan tensil yang baik.Pada beberapa dekade belakangan ini,
penggunaan nilon termoplastik semakin meningkat sebagai bahan basis alternatif
untuk menggantikan bahan metal dan resin akrilik.
Sebagai bahan basis gigitiruan, nilon termoplastik memiliki beberapa kelebihan,
antara lain :29-32
1. Semitranslusen dan estetis lebih baik
2. Fleksibel
3. Tidak terdapat monomer sisa yang dapat menyebabkan alergi pada
pemakai gigitiruan karena penggunaan injection moulding.
2.2 Basis Gigi Tiruan Nilon Termoplastik
Nilon termoplastik mulai diperkenalkan sebagai basis gigi tiruan pada tahun
1950-an. Nilon menggunakan sistem rapid injection yang diperkenalkan pada tahun
1962 oleh The Flexite Company.Penggunaan bahan nilon seperti untuk pembuatan
peralatan gigi telah dilihat sebagai suatu kemajuan dalam bahan basis gigi
Universitas Sumatera Utara
tiruan.Nilon merupakan nama generik salah satu jenis bahan basis gigi tiruan yang
termasuk dalam kelas poliamida. 29-32
Nilon dihasilkan dari reaksi kondensasi antara diamine NH 2 H-(CH 2 ) 6 -NH 2
dan dibasic acid CO2H-(CH 2 ) 4 -COOH. Unsur-unsur kimia nilon termoplastik adalah
karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen.33
Reaksi polimerisasi kimianya adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Reaksi polimerisasi nilon termoplastik 34
Nilon termoplastik memiliki warna yang mengikuti jaringan asli dan tidak
menggunakan cangkolan sehingga terlihat lebih estetis, memiliki sisa monomer yang
sedikit sehingga cocok digunakan bagi pasien dengan kondisi alergi, sangat stabil,
fleksibel, dan dapat dilakukan relining.29-32
2.2.1 Indikasi dan Kontra Indikasi
2.2.1.1 Indikasi
Indikasi pemakaian gigi tiruan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:33,34
1. Pasien yang alergi terhadap monomer akrilik. Nilon termoplastik hampir
tidak memiliki monomer sisa
2. Pasien dengan gigi yang tilting
3. Pasien dengan penyakit sistemik yang tidak sengaja mematahkan gigi tiruan
2.2.1.2 Kontra Indikasi
Kontra indikasi pemakaian basis gigi tiruan nilon termoplastik adalah sebagai
berikut:34
1. Deep overbite (lebih dari 4 mm)
2. Gigi yang tersisa sedikit dengan daerah gerong yang minimal untuk retensi
3. Daerah interoklusal yang lebih kecil dari 4 mm
Universitas Sumatera Utara
4. Bilateral free-end dengan linggir berbentuk knife-edge atau datar
2.2.2 Keuntungan dan Kerugian
2.2.2.1 Keuntungan
Keuntungan dari basis gigi tiruan nilon termoplastik :8,31,34
1. Lebih estetis karena tidak menggunakan kawat retensi
2. Memiliki sifat yang fleksibel dan lentur
3. Tipis dan ringan, tetapi memiliki sifat yang sangat kuat sehingga tidak
mudah patah dan rusak
4. Memiliki sifat fisis yang baik, resisten terhadap panas dan bahan kimia
5. Bersifat biokompatibel karena tidak mengandung monomer sisa sehingga
aman
6. Digunakan pada pasien yang alergi terhadap metil metakrilat
7. Dapat disesuaikan dengan bentuk dan gerakan mulut sehingga lebih nyaman
2.2.2.2 Kerugian
Kerugian dari basis gigi tiruan nilon termoplastik yaitu :8,31,34
1. Pasien tidak dapat merasakan sensasi makanan panas dan dingin karena
nilon termoplastik merupakan konduktor yang buruk
2. Proses pembuatannya lebih mahal
3. Proses pembuatannya memerlukan peralatan khusus
4. Sulit dipoles dan disesuaikan
5. Penyerapan air yang tinggi
6. Stabilitas warna rendah
7. Sangat sulit untuk diperbaiki jika terjadi fraktur
2.2.3 Manipulasi
Manipulasi nilon termoplastik dilakukan dengan cara injection moulding.
o
Nilon dimasukkan dalam satu cartridge dan dilelehkan pada suhu 210 C dengan
furnace. Selanjutnya nilon yang telah meleleh ditekan ke dalam kuvet oleh plugger di
Universitas Sumatera Utara
bawah tekanan yang diberikan oleh pres hidrolik atau manual sebesar 3000 PSI.
Tekanan injection moulding dilakukan pada tekanan 720-750 kPa pada suhu 225ᵒC
selanjutnya di tunggu selama 15 menit kemudian kuvet beserta cartridge segera
dilepaskan. Kuvet kemudian dibiarkan dingin pada suhu kamar selama 30 menit
sebelum dibuka. Setelah kuvet dilepaskan, spru dibuang menggunakan bur pemotong.
Setelah seluruh nilon dipreparasi, seluruh bagian yang masih tersisa dibersihkan
dengan tungsten carbide bur kemudian di polis.16,17
2.3 Sifat – Sifat Nilon Termoplastik
2.3.1 Sifat Mekanis
a. Tensil
Tensil nilon termoplastik adalah65 Mpa, sedangkan tensil resin akrilik
sebesar 100 Mpa.35
b. Impak
Impak adalah suatu ukuran
jumlah energi yang diperlukan untuk
mematahkan suatu bahan. Impak juga didefenisikan sebagai suatu ketahanan bahan
terhadap tekanan secara tidak sengaja jatuh pada permukaan yang keras. Nilai impak
nilon termoplastik adalah 0,76 ±0,03 kN. 36-38
C. Flexural
Flexural merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan beban dari
tekanan pengunyahan. Menurut Wang dkk (2003) flexural yang tinggi dibutuhkan
oleh suatu material untuk tahan terhadap tekanan pengunyahan yang dapat
mengakibatkan deformasi permanen.9Yunus dkk (2005) menyatakan bahwa nilon
memiliki flexural 1714 Mpa.10
d. Kekerasan Permukaan
Kekerasan didefenisikan sebagai ketahanan sebuah benda terhadap penetrasi
yaitu daya tembus dari bahan lain yang lebih keras atau adanya indentasi
(penekanan).10,39Kekerasan permukaan
sangat penting karena dapat berpengaruh
pada lamanya pemakaian dari basis gigi tiruan.5 Kekerasan permukaan dipengaruhi
oleh beberapa faktor yaitu kehalusan permukaan, porositas dan penyerapan
Universitas Sumatera Utara
air.10Kehalusan permukaan, dalam hal ini dapat dipengaruhi oleh tekanan yang
diberikan selama proses injection mouldingyang mengakibatkan perubahan pada
mold. Porositas dapat disebabkan oleh udara yang kemungkinan masih terperangkap
didalam mold pada saat proses injection moulding. Selain itu, porositas juga dapat
ditimbulkan oleh adanya benda asing yang masih terperangkap seperti gips.
Selanjutnya penyerapan air, dapat disebabkan oleh proses selama pengolahan bahan
seperti pembersihan dengan air dan pemanasan yang menghasilkan uap air selama
injection moulding. Menurut penelitian Duymus dkk (2016) dari pengujian empat
jenis bahan basis gigi tiruan yang berbeda nilai dari kekerasan nilon 9,62 HV lebih
rendah dibanding akrilik yaitu 18,57 HV.15 Sementara itu nilai kekerasan permukaan
nilon yang masih dapat ditoleransi adalah sebesar 14,5 HVN.13
2.3.2 Sifat Biologis
a. Pembentukan Koloni Bakteri
Pembentukan koloni bakteri pada permukaan gigi tiruan dipengaruhi oleh
penyerapan air, kekerasan permukaan dan kekasaran permukaan.Pertumbuhan dari
spesies Candidaalbicans ditemukan lebih banyak pada nilon termoplastik jika
dibandingkan dengan dengan resin akrilik polimerisasi panas. Beberapa penelitian
menyatakan bahwa permukaan yang halus dapat mengurangi kemungkinan
perlekatan bakteri.40,41
b. Biokompatibilitas
Biokompatibilitas nilon termoplastik sangat baik. Nilon termoplastik tahan
terhadap pelarut dan bahan kimia. Nilon termoplastik tidak memiliki monomer sisa
dan hampir tidak memiliki porositas sehingga aman untuk pasien yang alergi terhadap
logam dan monomer resin.35
2.3.3 Sifat Fisis
a. Stabilitas dimensi
Perubahan stabilitas dimensi dari nilon berhubungan dengan saat pemrosesan.
Menurut penelitian Parvizi dkk (2004) membuktikan perubahan stabilitas dimensi
dari nilon lebih besar dari resin akrilik sebanyak 2,5%. 8
Universitas Sumatera Utara
b.Penyerapan Air
Penyerapan air dimungkinkan akibat adanya polaritas dari molekul,
umumnya mekanisme yang terjadi adalah difusi. Difusi adalah berpindahnya suatu
substansi melalui rongga.42Penyerapan air yang tinggi merupakan kekurangan utama
dari nilon.5 Adanya molekul air akan menempati posisi antara rantai polimer. Sebagai
akibatnya, rantai polimer yang terganggu dipaksa memisah. Nilai maksimum
penyerapan air untuk bahan dasar gigi tiruan menurut ADA adalah 32 μg / mm2.8
b. Porositas
Porositas adalah adanya gelembung permukaan dibawah permukaan yang
dapat mempengaruhi sifat fisik, estetika dan kebersihan basis gigi tiruan. Pororsitas
cenderung terjadi pada bagian basis protesa yang lebih tebal. Bila udara ini tidak
dikeluarkan, gelembung-gelembung besar dapat terbentuk pada basis gigi tiruan. 42
c. Solubilitas
Spesifikasi ADA No 12 merumuskan pengujian kelarutan yaitu dilakukan
dengan prosedur kelanjutan uji penyerapan air. Setelah direndam dalam air,
selanjutnya bahan dikeringkan kemudian ditimbang ulang untuk menentukan
kehilangan berat. Menurut spesifikasi, kehilangan berat harus tidak melebihi 0,04
mg/cm2 dari luas permukaan bahan.42Akrilik dan nilon termoplastik masing-masing
memiliki nilai solubilitas/kelarutan dengan rata-rata 0,24 (0,03) dan 0,02 (0,003)
mg/mm2. Akrilik polimerisasi panas menunjukkan nilai kelarutan yang lebih tinggi
dari nilon termoplastik. Nilai maksimum kelarutan air untuk bahan dasar gigi tiruan
menurut ADA adalah 1,6 mg / mm2.38
d. Kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan basis gigi tiruan merupakan faktor utama terjadinya
pembentukan plak, diskolorasi, dan abrasi. Kekasaran permukaan terbentuk oleh
adanya porositas dan ketidakteraturan permukaan yang dapat menjadi tempat untuk
retensi plak dan stain.Permukaan nilon yang kasar telah dipengaruhi oleh kondisi
permukaan cetakan yang dipanaskan sampai suhu yang tinggi atau karena tekanan
selama proses injection moulding. Terdapat perbedaan nilai-nilai kekasaran
Universitas Sumatera Utara
permukaan dari akrilik dan nilon setelah pemolisan. Hal ini dapat terjadi karena
perbedaan sifat fisik bahan. Nilon sulit pada proses manipulasi dan pemolesannya
karena memiliki titik leleh yang rendah.8,43
2.4 Kekerasan Permukaan
Kekerasan merupakan ukuran ketahanan material terhadap deformasi tekan.
Deformasi yang terjadi dapat berupa kombinasi elastis dan plastis. Pada dua
permukaan dari dua komponen yang saling bersinggungan dan bergerak satu terhadap
lainnya akan menjadi deformasi elastis maupun plastis. Deformasi elastis akan terjadi
pada bahan yang keras sementara deformasi plastis akan terjadi pada bahan yang
lebih lunak.Kekerasan juga didefenisikan sebagai resistensi suatu bahan terhadap
indentasi permanen atau penetrasi.Kekerasan permukaan berhubungan dengan
seberapa besar kemampuan bahan untuk menahan goresan, abrasi, keausan dan
perubahan
bentuk.5,10
Kekerasan
permukaan
sangat
penting
karena
dapat
mempengaruhi lamanya pemakaian dari suatu bahan.Umumnya, nilai kekerasan yang
rendah menunjukkan bahan yang lembut dan begitu juga sebaliknya.5
Pengujian kekerasan permukaan didefenisikan sebagai suatu tehnik untuk
menilai kekuatan mekanik dari suatu bahan. Pengujian kekerasan ada beberapa cara
diantaranya uji kekerasan gores tergantung pada kemampuan gores material terhadap
material lainnya. Uji kekerasan pantul mencakup deformasi dinamis dari permukaan
material. Uji kekerasan indentasi berupa penjejakan oleh sebuah indentor yang keras
ditekankan ke permukaan yang diuji.10Pengujian kekerasan permukaan pada nilon
dapat menggunakan vicker’s hardness test Future-Tech FM-800 (Japan). Pemberian
tekanan akan diaplikasikan melalui indentor yang berbentuk berlian yang selanjutnya
akan menghasilkan retakan berbentuk diagonal dengan pembebanan 200 gf selama 15
detik yang kemudian akan dievaluasi.15 Panjang diagonal retakan yang diukur pada
arah horizontal ditandai dengan d-1 dan panjang diagonal jejakan pada arah vertikal
ditandai dengan d-2, lalu dihitung d-rerata sebagai panjang diagonal retakan.
Diagonal retakan panjang pada suatu material memberikan pengertian bahwa nilai
kekerasan material rendah, sebaliknya diagonal jejakan yang lebih pendek
Universitas Sumatera Utara
memberikan pengertian bahwa nilai kekerasan material tinggi. Makin besar beban
diagonal indentasi makin besar pula retakan.10
Gambar 2. Tekanan yang diberikan indentor43
Gambar 3. Diagonal yang terbentuk43
Rumus untuk menghitung kekerasan permukaan:43
HVN (Vickers Hardness Number) = 1,854 × F
d2
HVN
F
= Kekerasan sampel
= Beban yang diberikan
d
= Aritmatik yang merupakan dua diagonal yaitu d1 dan d2
2.5 Nilon Daur Ulang
Nilon daur ulang adalah nilon hasil injection moulding berbentuk spru yang
telah melalui proses daur ulang sebelum dimanipulasi kembali. Manipulasi nilon
sebagai bahan basis gigi tiruan di kedokteran gigi menggunakan teknik injection
moulding. Saat proses manipulasi, nilon cair dialirkan ke mold melalui spru. Spru ini
Universitas Sumatera Utara
akan membentuk nilon spru.16 Nilon spru yang dihasilkan dapat mencemari
lingkungan dan dapat menganggu kesehatan.18,45
Beberapa keuntungan dalam mendaur ulang: 46
a. Menghemat bahan utama
b. Penggunaan bahan yang di daur ulang sebagai suatu alternatif
c. Mengurangi peningkatan bahan yang terbuang
d. Produk baru yang dihasilkan dari daur ulang
e. Konservasi materi
Secara umum ada empat metode daur ulang yang dapat dilakukan pada limbah
polimer, yaitu daur ulang primer, daur ulang sekunder, daur ulang tersier dan daur
ulang kuartener. Keempat metode ini cenderung digunakan peneliti untuk melakukan
daur ulang pada limbah polimer.19,47-49
2.5.1
Daur Ulang Primer
Metode ini disebut juga metode in-plant yaitu mendaur ulang secara
sederhana limbah yang belum terkontaminasi. Metode ini mudah karena sederhana
dan murah.
2.5.2
Daur Ulang Sekunder
Metode ini disebut juga dengan mechanical recycling, metode ini dilakukan
dengan memilih dan memisahkan bahan polimer kemudian dipisahkan dari
kontaminan untuk selanjutnya dapat dengan mudah diolah menjadi butiran yang
dapat meleleh melalui proses ekstrusi konvensional. Metode daur ulang mekanik
terdiri dari empat tahap, yaitu tahap pertama mengumpulkan material yang telah
dipilih. Tahap kedua material akan dipotong lalu dicuci dan dikeringkan selanjutnya
pada tahap ketiga, kemudian material akan dicairkan dan diproses kembali menjadi
bentuk butiran atau langsung dibentuk menjadi produk baru.49Kekurangan utama dari
proses ini adalah penurunan kualitas bahan setiap dilakukan pemrosesan. Hal ini
Universitas Sumatera Utara
terjadi karena berat molekul berkurang akibat pemutusan rantai oleh air saat
dilakukan pencucian. Penanganan penurunan kualitas dari bahan polimer dapat
dilakukan dengan pengeringan yang lebih intensif.
2.5.3 Daur Ulang Tersier
Metode ini disebut juga chemical recycling.Metode ini dilakukan dengan cara
mengubah molekul bahan menjadi lebih kecil. Proses ini melalui depolimerisasi,
ammonolysis dan hydrolisis. Depolimerisasi akan megubah ikatan polimer sehingga
berubah menjadi monomer dengan proses reaksi kimia. Penggunaan
proses
depolimerisasi diharapkan dapat memberikan keuntungan dan peningkatan kulalitas
produk serta mengurangi bahan limbah.
2.5.4 Daur Ulang Kuartener
Metode ini desebut juga energy recovery. Metode ini melalui proses
pembakaran yang bertujuan untuk mengurangi volume limbah. Metode ini dapat
menimbulkan pencemaran ekologis karena menghasilkan zat beracun dan dapat
menggangu kesehatan manusia yang dihasilkan dari udara
2.6 Metode Daur Ulang Sekunder
Tahapan daur ulang pada daur ulang sekunder adalah sebagai berikut: 49-51
1. Proses pencucian (washing)
Proses pencucian dapat dilakukan dengan cara manual atau mekanikal. Proses
pencucian manual dilakukan menggunakan air yang bersih, selain itu penambahan zat
kimia seperti surfaktan dapat digunakan namun hanya dilakukan apabila bahan yang
didaur ulang terkontaminasi bahan tertentu.
2. Tahap pemotongan (cutting)
Bahan yang akan didaur ulang dipotong dengan pisau cutter atau gunting
menjadi bentuk serpihan dibentuk menjadi bagian-bagian yang kecil.
3. Tahap pemisahan dengan bahan terkontaminasi (contaminant separation)
Bahan-bahan asing yang dapat mengontaminasi disingkirkan dan dipisahkan
dari bahan yang akan didaur ulang.
Universitas Sumatera Utara
4. Separator drum
Fungsi separator drum adalah untuk menyeleksi bahan yang akan didaur ulang
berdasarkan ukuran partikel.
5. Proses pengeringan (drying)
Nilon sisa yang sudah dicuci dikeringkan di dalam desikator selama 24 jam
dengan suhu 37oC.Pengeringan yang dilakukan minimal harus 6 jam untuk
mendapatkan hasil nilon yang lebih baik.
2.7 Kombinasi Nilon Murni dengan Nilon Daur Ulang
Resin termoplastik dapat dibagi dalam bentuk amorphous ataupun
crystalline. Pada keadaan amorphous, resin memiliki ikatan rantai molekul yang tidak
teratur, sedangkan pada keadaan crystalline, ikatan molekulnya lebih teratur. Bahan
termoplastik merupakan semi-crystalline yaitu struktur kimia yang memiliki bentuk
amorphous dan crystalline. Dalam keadaan amorphous, resin termoplastik memiliki
sifat glass transition temperature(Tg), sedangkan pada keadaan semi-crystalline resin
termoplastik memiliki glass transition temperature (Tg) dan meltingtemperature
(Tm).53
Nilon termoplastik memiliki ikatan amida yang berasal dari atom oksigen
dan hidrogen yang dapat mengakibatkan atom-atom mengkristal sehingga membuat
ikatan hidrogen antar molekul menjadi kuat dan dapat meningkatkan kekerasan
permukaan.38,54 Pada proses daur ulang nilon sisa, ikatan C-C yang dimiliki nilon
akan terdegradasi sehingga meningkatka CH3 dan menurunkan CH2 yang berdampak
pada rantai kimia yang menjadi tidak teratur sehingga bentuk kristal mengecil juga
terjadi kecepatan kristalisasi yang meningkat sehingga kristal tidak terbentuk
sempurna. Kondisi tersebut mengakibatkan kristalitas yang menurun yang dapat
berdampak pada penurunan kekerasan permukaan dari nilon.55,56
Universitas Sumatera Utara
2. 8 Kerangka Teori
Basis Gigi Tiruan
Pengelolaan Bahan sisa
Non Logam
Termoset
Logam
Penggunaan
kembali
Termoplastik
Pengurangan
Daur Ulang
Nilon Sisa
Asetal
Polikarbonat
Indikasi dan
Kontra Indikasi
Nilon
Keuntungan dan
kerugian
Resin Akrilik
Termoplastik
Sifat
Primer
Manipulasi
Sekunder
Tersier
Kuartener
Injection Molding
Mekanis
Biologis
Nilon daur
ulang
Fisis
Nilon daur ulang
+ Nilon murni
Basis Gigi Tiruan
Kekuatan Tensil
Kekuatan Impak
Flexural
Kekerasan Permukaan
Basis Nilon
Termoplastik
Nilon Sisa
60 % Nilon murni : 40 %
nilon daur ulang
Universitas Sumatera Utara
2.9 KerangkaKonsep
Nilon Termoplastik
murni
Ikatan amida -> Ikatan hidrogen
-> atom oksigen dan nitrogen ->
Mengkristal
Kombinasi nilon murni 60%
+ nilon daur ulang 40 %
Nilon
Termoplastik Sisa
Degradasi Ikatan C-C
Nilon murni + Nilon daur ulang
-> struktur nilon >>
Nilon daur ulang < Nilon murni
CH3 CH2
Kristalitas
Rantai kimia tidak teratur Kristal kecil
Kristalitas
Kekerasan permukaan>>
Kecepatan Kristalisasi >>
terbentuk sempurna
Kristal tidak
Kristalitas
Kekerasan
permukaan>>
Kekerasan permukaan
2.1 Basis Gigi Tiruan
2.1.1 Pengertian
Basis gigi tiruan telah mengalami perkembangan yaitu dimulai dari kayu, kulit
kerang, tulang paus, gading selanjutnya berkembang dari logam pada tahun 1851
hingga saat ini menggunakan bahan seperti polimer.Perkembangan basis gigi tiruan
diikuti dengan peningkatan dari kualitas serta kuantitas dari bahan basis gigi
tiruan.23,24
Basis gigi tiruan merupakan bagian dari gigi tiruan yang berhadapan pada
jaringan lunak rongga mulut, sekaligus sebagai tempat melekatnya anasir gigi
tiruan.24 Basis gigi tiruan memiliki tujuan primer yaitu berhubungan dengan sistem
pengunyahan,
selain
itu
juga
berfungsi
sebagai
pendukung
anasir
gigi
tiruan,menyalurkan gaya-gaya pengunyahan ke struktur pendukung rongga mulut,
menggantikan tulang alveolar yang telah hilang, dan mengembalikan estetis wajah.25
2.1.2 Persyaratan
Persyaratan yang ideal untuk bahan basis gigi tiruan adalah sebagai
berikut:6,26-27
1. Biokompatibilitas: tidak beracun dan menimbulkan iritan
2. Memiliki penampilan yang sesuai dengan jaringan di sekitarnya
3. Stabilitas dimensi baik
4. Penghantar termal yang baik
5. Radiopak
6. Permukaannya keras, sehingga tidak mudah tergores atau aus serta halus
dan mengkilat
7. Memiliki modulus elastisitas, flexural strength, kekuatan impak, fatique
yang tinggi dan ketahanan terhadap abrasi.
Universitas Sumatera Utara
8. Stabilitas warna baik
9. Tidak larut dan menyerap cairan
10. Tidak toksik dan tidak bersifat iritan
11. Mudah dimanipulasi
12. Mudah diperbaiki apabila terjadi fraktur
13. Mudah dibersihkan
14. Bebas dari porositas
15. Harga ekonomis
Namun, sampai saat ini belum ada bahan basis gigi tiruan yang memenuhi
semua persyaratan di atas.6
2.1.3 Bahan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan basis gigi tiruan dibagi menjadi dua
kelompok yaitu logam dan non logam.6
2.1.3.1Logam
Dalam kedokteran gigi, beberapa bahan logam seperti metal alloy, nickel
cromium, cobalt cromium dan titanium telah banyak digunakan sebagai bahan basis
gigi tiruan. Logam memiliki beberapa keunggulan seperti akurasi yang baik tanpa
terjadi perubahan bentuk dalam rongga mulut, dapat memberikan stimulasi ke
jaringan di bawahnya dan mencegah terjadinya atropi pada tulang alveolar sehingga
dapat mempertahankan kesehatan jaringan yang berkontak dengan basis gigi tiruan.
Logam juga memiliki beberapa kekurangan seperti pembuatan yang rumit, sulit
dimanipulasi, dan tidak dapat digunakan pada pasien yang alergi terhadap
logam.25,27Indikasi dalam penggunaan logam sebagai bahan basis gigi tiruan:27
1. Gigitan yang dalam (Deep Bite)
2. Pasien alergi terhadap akrilik
3. Pasien dengan intermaksila kecil
4. Untuk kasus yang tidak mementingkan estetis
2.1.3.2Non Logam
Universitas Sumatera Utara
Berdasarkan reaksi termalnya, basis non logam dibagi menjadi 2, yaitu
termoset dan termoplastik.6
2.1.3.2.1 Termoset
Termoset merupakan bahan yang hanya dapat dibentuk satu kali dengan
adanya pemanasan. Contoh bahan termoset adalah vulkanit.6Vulkanit diperkenalkan
oleh Nelson Goodyear. Vulkanit memiliki estetik dan stabilitas dimensi yang rendah.
Pada tahun 1851 PMMA atau resin akrilik menggantikan vulkanit sebagai bahan
basis gigi tiruan yang baru. Resin akrilik banyak digunakan karena memiliki banyak
kelebihan, yaitu mudah dimanipulasi dan harga relatif murah. Beberapa kekurangan
resin akrilik yaitu dapat menimbulkan reaksi alergi terhadap monomer sisa yang
dihasilkan resin akrilik.14
2.1.3.2.1 Termoplastik
Termoplastik merupakan bahan yang dapat dilunakkan dan dibentuk berulang
kali dengan suhu dan tekanan yang tinggi tanpa terjadi perubahan kimia.
Termoplastik merupakan gigi tiruan dengan cangkolan non metal (NMCDs).28
Contoh bahan termoplastik yaitu asetal, polikarbonat, resin akrilik termoplastik dan
nilon.5 Beberapa keuntungan dari termoplastik yaitu : 29,30
1. Sangat stabil
2. Memiliki sifat fatigue yang tinggi
3. Fleksible dan ringan
4. Memiliki ketahanan yang baik dalam jangka waktu yang lama
5. Alternatif
gigi tiruan bagi pasien yang memiliki sensitivitas
terhadap monomer metilmetakrilat ataupun logam
6. Stabilitas dimensi dan stabilitas warna yang baik
7. Dapat di lakukan relining
a) Asetal Termoplastik
Universitas Sumatera Utara
Asetal termoplastik pertama kali dikenalkan sebagai resin termoplastik pada
tahun 1971. Asetal termoplastik adalah bahan berbasis apoly-oxy-metilen. Asetal
termoplastik merupakan bahan homo-polimer yang baik digunakan jangka pendek,
tetapi sebagai co-polimer baik digunakan dalam jangka panjang. Salah satu
keuntungan asetal adalah kuat, tahan terhadap fraktur, fleksibel dan hypoallergenic
(bebas dari monomer sisa). Asetal termoplastik dapat digunakan sebagai bahan gigi
tiruan
sebagian,
jembatan
sementara,
splint
oklusal
dan
cocok
untuk
mempertahankan dimensi vertikal selama terapi restoratif provisional. Namun, asetal
termoplastik tidak dapat digunakan pada gigi bagian anterior karena memiliki warna
yang kurang translusen.29-31
b) Polikarbonat Termoplastik
Polikarbonat termoplastik merupakan rantai polimer yang tersusun
bisphenol-A carbonate. Sama seperti asetal, polikarbonat sangat kuat, resisten terhdap
fraktur dan fleksibel. Polikarbonat termoplastik tidak menggunakan monomer dan
katalis dalam proses pembuatannya. Polikarbonat termoplastik idealnya digunakan
pada mahkota sementara juga jembatan tetapi tidak dapat digunakan pada GTSL.
Polikarbonat termoplastik sangat translusensi
dan sangat estetis. Pasien dengan
temporer dan provisional restorasi menggunakan polikarbonat
termoplastik
memberikan keunggulan yang baik pada fungsi dan estetis dengan pemakaian singkat
atau jangka menengah. Polikarbonat termoplastik memperlihatkan penyerapan air
yang rendah sehingga tidak mudah menyerap saliva dan sangat baik untuk digunakan
serta tidak mengiritasi membran mukosa oral. Polikarbonat termoplastik memiliki
derajat adhesi dan kohesi yang baik terhadap membran mukosa. Kekurangan bahan
ini pada saat proses pembuatan dengan temperatur yang tinggi saat moulding terjadi
distorsi yang besar serta kekerasan yang rendah.29-31
c) Akrilik Termoplastik
Universitas Sumatera Utara
Akrilik termoplastik lebih dikenal dengan nama polimetil metakrilat
(PMMA). Akrilik termoplastik memiliki kekuatan tensil dan fleksural yang tinggi,
namun memilikikekuatan impak yang rendah, porositas yang tinggi, penyerapan air
yang tinggi dan memiliki monomer sisa. Akrilik termoplastik memiliki warna yang
dapat disesuaikan dengan gigi dan jaringan gingiva. Namun, akrilik tidak sebaik
asetal yang dapat digunakan dengan baik pada saat tekanan oklusal oleh sebab itu
tidak dapat mempertahankan vertikal dimensi dengan periode waktu yang lama.
Akrilik termoplastik memiliki kekerasan permukaan 50-65 dan sangat sering
digunakan pada pasien dengan kondisi bruxism.29-31
d) Nilon Termoplastik
Nilon termoplastik merupakan polimer kristalin yang memiliki sifat tidak
dapat larut dalam pelarut, ketahanan panas yang tinggi dan memiliki kekuatan yang
tinggi serta kekuatan tensil yang baik.Pada beberapa dekade belakangan ini,
penggunaan nilon termoplastik semakin meningkat sebagai bahan basis alternatif
untuk menggantikan bahan metal dan resin akrilik.
Sebagai bahan basis gigitiruan, nilon termoplastik memiliki beberapa kelebihan,
antara lain :29-32
1. Semitranslusen dan estetis lebih baik
2. Fleksibel
3. Tidak terdapat monomer sisa yang dapat menyebabkan alergi pada
pemakai gigitiruan karena penggunaan injection moulding.
2.2 Basis Gigi Tiruan Nilon Termoplastik
Nilon termoplastik mulai diperkenalkan sebagai basis gigi tiruan pada tahun
1950-an. Nilon menggunakan sistem rapid injection yang diperkenalkan pada tahun
1962 oleh The Flexite Company.Penggunaan bahan nilon seperti untuk pembuatan
peralatan gigi telah dilihat sebagai suatu kemajuan dalam bahan basis gigi
Universitas Sumatera Utara
tiruan.Nilon merupakan nama generik salah satu jenis bahan basis gigi tiruan yang
termasuk dalam kelas poliamida. 29-32
Nilon dihasilkan dari reaksi kondensasi antara diamine NH 2 H-(CH 2 ) 6 -NH 2
dan dibasic acid CO2H-(CH 2 ) 4 -COOH. Unsur-unsur kimia nilon termoplastik adalah
karbon, hidrogen, nitrogen dan oksigen.33
Reaksi polimerisasi kimianya adalah sebagai berikut:
Gambar 1. Reaksi polimerisasi nilon termoplastik 34
Nilon termoplastik memiliki warna yang mengikuti jaringan asli dan tidak
menggunakan cangkolan sehingga terlihat lebih estetis, memiliki sisa monomer yang
sedikit sehingga cocok digunakan bagi pasien dengan kondisi alergi, sangat stabil,
fleksibel, dan dapat dilakukan relining.29-32
2.2.1 Indikasi dan Kontra Indikasi
2.2.1.1 Indikasi
Indikasi pemakaian gigi tiruan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:33,34
1. Pasien yang alergi terhadap monomer akrilik. Nilon termoplastik hampir
tidak memiliki monomer sisa
2. Pasien dengan gigi yang tilting
3. Pasien dengan penyakit sistemik yang tidak sengaja mematahkan gigi tiruan
2.2.1.2 Kontra Indikasi
Kontra indikasi pemakaian basis gigi tiruan nilon termoplastik adalah sebagai
berikut:34
1. Deep overbite (lebih dari 4 mm)
2. Gigi yang tersisa sedikit dengan daerah gerong yang minimal untuk retensi
3. Daerah interoklusal yang lebih kecil dari 4 mm
Universitas Sumatera Utara
4. Bilateral free-end dengan linggir berbentuk knife-edge atau datar
2.2.2 Keuntungan dan Kerugian
2.2.2.1 Keuntungan
Keuntungan dari basis gigi tiruan nilon termoplastik :8,31,34
1. Lebih estetis karena tidak menggunakan kawat retensi
2. Memiliki sifat yang fleksibel dan lentur
3. Tipis dan ringan, tetapi memiliki sifat yang sangat kuat sehingga tidak
mudah patah dan rusak
4. Memiliki sifat fisis yang baik, resisten terhadap panas dan bahan kimia
5. Bersifat biokompatibel karena tidak mengandung monomer sisa sehingga
aman
6. Digunakan pada pasien yang alergi terhadap metil metakrilat
7. Dapat disesuaikan dengan bentuk dan gerakan mulut sehingga lebih nyaman
2.2.2.2 Kerugian
Kerugian dari basis gigi tiruan nilon termoplastik yaitu :8,31,34
1. Pasien tidak dapat merasakan sensasi makanan panas dan dingin karena
nilon termoplastik merupakan konduktor yang buruk
2. Proses pembuatannya lebih mahal
3. Proses pembuatannya memerlukan peralatan khusus
4. Sulit dipoles dan disesuaikan
5. Penyerapan air yang tinggi
6. Stabilitas warna rendah
7. Sangat sulit untuk diperbaiki jika terjadi fraktur
2.2.3 Manipulasi
Manipulasi nilon termoplastik dilakukan dengan cara injection moulding.
o
Nilon dimasukkan dalam satu cartridge dan dilelehkan pada suhu 210 C dengan
furnace. Selanjutnya nilon yang telah meleleh ditekan ke dalam kuvet oleh plugger di
Universitas Sumatera Utara
bawah tekanan yang diberikan oleh pres hidrolik atau manual sebesar 3000 PSI.
Tekanan injection moulding dilakukan pada tekanan 720-750 kPa pada suhu 225ᵒC
selanjutnya di tunggu selama 15 menit kemudian kuvet beserta cartridge segera
dilepaskan. Kuvet kemudian dibiarkan dingin pada suhu kamar selama 30 menit
sebelum dibuka. Setelah kuvet dilepaskan, spru dibuang menggunakan bur pemotong.
Setelah seluruh nilon dipreparasi, seluruh bagian yang masih tersisa dibersihkan
dengan tungsten carbide bur kemudian di polis.16,17
2.3 Sifat – Sifat Nilon Termoplastik
2.3.1 Sifat Mekanis
a. Tensil
Tensil nilon termoplastik adalah65 Mpa, sedangkan tensil resin akrilik
sebesar 100 Mpa.35
b. Impak
Impak adalah suatu ukuran
jumlah energi yang diperlukan untuk
mematahkan suatu bahan. Impak juga didefenisikan sebagai suatu ketahanan bahan
terhadap tekanan secara tidak sengaja jatuh pada permukaan yang keras. Nilai impak
nilon termoplastik adalah 0,76 ±0,03 kN. 36-38
C. Flexural
Flexural merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan beban dari
tekanan pengunyahan. Menurut Wang dkk (2003) flexural yang tinggi dibutuhkan
oleh suatu material untuk tahan terhadap tekanan pengunyahan yang dapat
mengakibatkan deformasi permanen.9Yunus dkk (2005) menyatakan bahwa nilon
memiliki flexural 1714 Mpa.10
d. Kekerasan Permukaan
Kekerasan didefenisikan sebagai ketahanan sebuah benda terhadap penetrasi
yaitu daya tembus dari bahan lain yang lebih keras atau adanya indentasi
(penekanan).10,39Kekerasan permukaan
sangat penting karena dapat berpengaruh
pada lamanya pemakaian dari basis gigi tiruan.5 Kekerasan permukaan dipengaruhi
oleh beberapa faktor yaitu kehalusan permukaan, porositas dan penyerapan
Universitas Sumatera Utara
air.10Kehalusan permukaan, dalam hal ini dapat dipengaruhi oleh tekanan yang
diberikan selama proses injection mouldingyang mengakibatkan perubahan pada
mold. Porositas dapat disebabkan oleh udara yang kemungkinan masih terperangkap
didalam mold pada saat proses injection moulding. Selain itu, porositas juga dapat
ditimbulkan oleh adanya benda asing yang masih terperangkap seperti gips.
Selanjutnya penyerapan air, dapat disebabkan oleh proses selama pengolahan bahan
seperti pembersihan dengan air dan pemanasan yang menghasilkan uap air selama
injection moulding. Menurut penelitian Duymus dkk (2016) dari pengujian empat
jenis bahan basis gigi tiruan yang berbeda nilai dari kekerasan nilon 9,62 HV lebih
rendah dibanding akrilik yaitu 18,57 HV.15 Sementara itu nilai kekerasan permukaan
nilon yang masih dapat ditoleransi adalah sebesar 14,5 HVN.13
2.3.2 Sifat Biologis
a. Pembentukan Koloni Bakteri
Pembentukan koloni bakteri pada permukaan gigi tiruan dipengaruhi oleh
penyerapan air, kekerasan permukaan dan kekasaran permukaan.Pertumbuhan dari
spesies Candidaalbicans ditemukan lebih banyak pada nilon termoplastik jika
dibandingkan dengan dengan resin akrilik polimerisasi panas. Beberapa penelitian
menyatakan bahwa permukaan yang halus dapat mengurangi kemungkinan
perlekatan bakteri.40,41
b. Biokompatibilitas
Biokompatibilitas nilon termoplastik sangat baik. Nilon termoplastik tahan
terhadap pelarut dan bahan kimia. Nilon termoplastik tidak memiliki monomer sisa
dan hampir tidak memiliki porositas sehingga aman untuk pasien yang alergi terhadap
logam dan monomer resin.35
2.3.3 Sifat Fisis
a. Stabilitas dimensi
Perubahan stabilitas dimensi dari nilon berhubungan dengan saat pemrosesan.
Menurut penelitian Parvizi dkk (2004) membuktikan perubahan stabilitas dimensi
dari nilon lebih besar dari resin akrilik sebanyak 2,5%. 8
Universitas Sumatera Utara
b.Penyerapan Air
Penyerapan air dimungkinkan akibat adanya polaritas dari molekul,
umumnya mekanisme yang terjadi adalah difusi. Difusi adalah berpindahnya suatu
substansi melalui rongga.42Penyerapan air yang tinggi merupakan kekurangan utama
dari nilon.5 Adanya molekul air akan menempati posisi antara rantai polimer. Sebagai
akibatnya, rantai polimer yang terganggu dipaksa memisah. Nilai maksimum
penyerapan air untuk bahan dasar gigi tiruan menurut ADA adalah 32 μg / mm2.8
b. Porositas
Porositas adalah adanya gelembung permukaan dibawah permukaan yang
dapat mempengaruhi sifat fisik, estetika dan kebersihan basis gigi tiruan. Pororsitas
cenderung terjadi pada bagian basis protesa yang lebih tebal. Bila udara ini tidak
dikeluarkan, gelembung-gelembung besar dapat terbentuk pada basis gigi tiruan. 42
c. Solubilitas
Spesifikasi ADA No 12 merumuskan pengujian kelarutan yaitu dilakukan
dengan prosedur kelanjutan uji penyerapan air. Setelah direndam dalam air,
selanjutnya bahan dikeringkan kemudian ditimbang ulang untuk menentukan
kehilangan berat. Menurut spesifikasi, kehilangan berat harus tidak melebihi 0,04
mg/cm2 dari luas permukaan bahan.42Akrilik dan nilon termoplastik masing-masing
memiliki nilai solubilitas/kelarutan dengan rata-rata 0,24 (0,03) dan 0,02 (0,003)
mg/mm2. Akrilik polimerisasi panas menunjukkan nilai kelarutan yang lebih tinggi
dari nilon termoplastik. Nilai maksimum kelarutan air untuk bahan dasar gigi tiruan
menurut ADA adalah 1,6 mg / mm2.38
d. Kekasaran Permukaan
Kekasaran permukaan basis gigi tiruan merupakan faktor utama terjadinya
pembentukan plak, diskolorasi, dan abrasi. Kekasaran permukaan terbentuk oleh
adanya porositas dan ketidakteraturan permukaan yang dapat menjadi tempat untuk
retensi plak dan stain.Permukaan nilon yang kasar telah dipengaruhi oleh kondisi
permukaan cetakan yang dipanaskan sampai suhu yang tinggi atau karena tekanan
selama proses injection moulding. Terdapat perbedaan nilai-nilai kekasaran
Universitas Sumatera Utara
permukaan dari akrilik dan nilon setelah pemolisan. Hal ini dapat terjadi karena
perbedaan sifat fisik bahan. Nilon sulit pada proses manipulasi dan pemolesannya
karena memiliki titik leleh yang rendah.8,43
2.4 Kekerasan Permukaan
Kekerasan merupakan ukuran ketahanan material terhadap deformasi tekan.
Deformasi yang terjadi dapat berupa kombinasi elastis dan plastis. Pada dua
permukaan dari dua komponen yang saling bersinggungan dan bergerak satu terhadap
lainnya akan menjadi deformasi elastis maupun plastis. Deformasi elastis akan terjadi
pada bahan yang keras sementara deformasi plastis akan terjadi pada bahan yang
lebih lunak.Kekerasan juga didefenisikan sebagai resistensi suatu bahan terhadap
indentasi permanen atau penetrasi.Kekerasan permukaan berhubungan dengan
seberapa besar kemampuan bahan untuk menahan goresan, abrasi, keausan dan
perubahan
bentuk.5,10
Kekerasan
permukaan
sangat
penting
karena
dapat
mempengaruhi lamanya pemakaian dari suatu bahan.Umumnya, nilai kekerasan yang
rendah menunjukkan bahan yang lembut dan begitu juga sebaliknya.5
Pengujian kekerasan permukaan didefenisikan sebagai suatu tehnik untuk
menilai kekuatan mekanik dari suatu bahan. Pengujian kekerasan ada beberapa cara
diantaranya uji kekerasan gores tergantung pada kemampuan gores material terhadap
material lainnya. Uji kekerasan pantul mencakup deformasi dinamis dari permukaan
material. Uji kekerasan indentasi berupa penjejakan oleh sebuah indentor yang keras
ditekankan ke permukaan yang diuji.10Pengujian kekerasan permukaan pada nilon
dapat menggunakan vicker’s hardness test Future-Tech FM-800 (Japan). Pemberian
tekanan akan diaplikasikan melalui indentor yang berbentuk berlian yang selanjutnya
akan menghasilkan retakan berbentuk diagonal dengan pembebanan 200 gf selama 15
detik yang kemudian akan dievaluasi.15 Panjang diagonal retakan yang diukur pada
arah horizontal ditandai dengan d-1 dan panjang diagonal jejakan pada arah vertikal
ditandai dengan d-2, lalu dihitung d-rerata sebagai panjang diagonal retakan.
Diagonal retakan panjang pada suatu material memberikan pengertian bahwa nilai
kekerasan material rendah, sebaliknya diagonal jejakan yang lebih pendek
Universitas Sumatera Utara
memberikan pengertian bahwa nilai kekerasan material tinggi. Makin besar beban
diagonal indentasi makin besar pula retakan.10
Gambar 2. Tekanan yang diberikan indentor43
Gambar 3. Diagonal yang terbentuk43
Rumus untuk menghitung kekerasan permukaan:43
HVN (Vickers Hardness Number) = 1,854 × F
d2
HVN
F
= Kekerasan sampel
= Beban yang diberikan
d
= Aritmatik yang merupakan dua diagonal yaitu d1 dan d2
2.5 Nilon Daur Ulang
Nilon daur ulang adalah nilon hasil injection moulding berbentuk spru yang
telah melalui proses daur ulang sebelum dimanipulasi kembali. Manipulasi nilon
sebagai bahan basis gigi tiruan di kedokteran gigi menggunakan teknik injection
moulding. Saat proses manipulasi, nilon cair dialirkan ke mold melalui spru. Spru ini
Universitas Sumatera Utara
akan membentuk nilon spru.16 Nilon spru yang dihasilkan dapat mencemari
lingkungan dan dapat menganggu kesehatan.18,45
Beberapa keuntungan dalam mendaur ulang: 46
a. Menghemat bahan utama
b. Penggunaan bahan yang di daur ulang sebagai suatu alternatif
c. Mengurangi peningkatan bahan yang terbuang
d. Produk baru yang dihasilkan dari daur ulang
e. Konservasi materi
Secara umum ada empat metode daur ulang yang dapat dilakukan pada limbah
polimer, yaitu daur ulang primer, daur ulang sekunder, daur ulang tersier dan daur
ulang kuartener. Keempat metode ini cenderung digunakan peneliti untuk melakukan
daur ulang pada limbah polimer.19,47-49
2.5.1
Daur Ulang Primer
Metode ini disebut juga metode in-plant yaitu mendaur ulang secara
sederhana limbah yang belum terkontaminasi. Metode ini mudah karena sederhana
dan murah.
2.5.2
Daur Ulang Sekunder
Metode ini disebut juga dengan mechanical recycling, metode ini dilakukan
dengan memilih dan memisahkan bahan polimer kemudian dipisahkan dari
kontaminan untuk selanjutnya dapat dengan mudah diolah menjadi butiran yang
dapat meleleh melalui proses ekstrusi konvensional. Metode daur ulang mekanik
terdiri dari empat tahap, yaitu tahap pertama mengumpulkan material yang telah
dipilih. Tahap kedua material akan dipotong lalu dicuci dan dikeringkan selanjutnya
pada tahap ketiga, kemudian material akan dicairkan dan diproses kembali menjadi
bentuk butiran atau langsung dibentuk menjadi produk baru.49Kekurangan utama dari
proses ini adalah penurunan kualitas bahan setiap dilakukan pemrosesan. Hal ini
Universitas Sumatera Utara
terjadi karena berat molekul berkurang akibat pemutusan rantai oleh air saat
dilakukan pencucian. Penanganan penurunan kualitas dari bahan polimer dapat
dilakukan dengan pengeringan yang lebih intensif.
2.5.3 Daur Ulang Tersier
Metode ini disebut juga chemical recycling.Metode ini dilakukan dengan cara
mengubah molekul bahan menjadi lebih kecil. Proses ini melalui depolimerisasi,
ammonolysis dan hydrolisis. Depolimerisasi akan megubah ikatan polimer sehingga
berubah menjadi monomer dengan proses reaksi kimia. Penggunaan
proses
depolimerisasi diharapkan dapat memberikan keuntungan dan peningkatan kulalitas
produk serta mengurangi bahan limbah.
2.5.4 Daur Ulang Kuartener
Metode ini desebut juga energy recovery. Metode ini melalui proses
pembakaran yang bertujuan untuk mengurangi volume limbah. Metode ini dapat
menimbulkan pencemaran ekologis karena menghasilkan zat beracun dan dapat
menggangu kesehatan manusia yang dihasilkan dari udara
2.6 Metode Daur Ulang Sekunder
Tahapan daur ulang pada daur ulang sekunder adalah sebagai berikut: 49-51
1. Proses pencucian (washing)
Proses pencucian dapat dilakukan dengan cara manual atau mekanikal. Proses
pencucian manual dilakukan menggunakan air yang bersih, selain itu penambahan zat
kimia seperti surfaktan dapat digunakan namun hanya dilakukan apabila bahan yang
didaur ulang terkontaminasi bahan tertentu.
2. Tahap pemotongan (cutting)
Bahan yang akan didaur ulang dipotong dengan pisau cutter atau gunting
menjadi bentuk serpihan dibentuk menjadi bagian-bagian yang kecil.
3. Tahap pemisahan dengan bahan terkontaminasi (contaminant separation)
Bahan-bahan asing yang dapat mengontaminasi disingkirkan dan dipisahkan
dari bahan yang akan didaur ulang.
Universitas Sumatera Utara
4. Separator drum
Fungsi separator drum adalah untuk menyeleksi bahan yang akan didaur ulang
berdasarkan ukuran partikel.
5. Proses pengeringan (drying)
Nilon sisa yang sudah dicuci dikeringkan di dalam desikator selama 24 jam
dengan suhu 37oC.Pengeringan yang dilakukan minimal harus 6 jam untuk
mendapatkan hasil nilon yang lebih baik.
2.7 Kombinasi Nilon Murni dengan Nilon Daur Ulang
Resin termoplastik dapat dibagi dalam bentuk amorphous ataupun
crystalline. Pada keadaan amorphous, resin memiliki ikatan rantai molekul yang tidak
teratur, sedangkan pada keadaan crystalline, ikatan molekulnya lebih teratur. Bahan
termoplastik merupakan semi-crystalline yaitu struktur kimia yang memiliki bentuk
amorphous dan crystalline. Dalam keadaan amorphous, resin termoplastik memiliki
sifat glass transition temperature(Tg), sedangkan pada keadaan semi-crystalline resin
termoplastik memiliki glass transition temperature (Tg) dan meltingtemperature
(Tm).53
Nilon termoplastik memiliki ikatan amida yang berasal dari atom oksigen
dan hidrogen yang dapat mengakibatkan atom-atom mengkristal sehingga membuat
ikatan hidrogen antar molekul menjadi kuat dan dapat meningkatkan kekerasan
permukaan.38,54 Pada proses daur ulang nilon sisa, ikatan C-C yang dimiliki nilon
akan terdegradasi sehingga meningkatka CH3 dan menurunkan CH2 yang berdampak
pada rantai kimia yang menjadi tidak teratur sehingga bentuk kristal mengecil juga
terjadi kecepatan kristalisasi yang meningkat sehingga kristal tidak terbentuk
sempurna. Kondisi tersebut mengakibatkan kristalitas yang menurun yang dapat
berdampak pada penurunan kekerasan permukaan dari nilon.55,56
Universitas Sumatera Utara
2. 8 Kerangka Teori
Basis Gigi Tiruan
Pengelolaan Bahan sisa
Non Logam
Termoset
Logam
Penggunaan
kembali
Termoplastik
Pengurangan
Daur Ulang
Nilon Sisa
Asetal
Polikarbonat
Indikasi dan
Kontra Indikasi
Nilon
Keuntungan dan
kerugian
Resin Akrilik
Termoplastik
Sifat
Primer
Manipulasi
Sekunder
Tersier
Kuartener
Injection Molding
Mekanis
Biologis
Nilon daur
ulang
Fisis
Nilon daur ulang
+ Nilon murni
Basis Gigi Tiruan
Kekuatan Tensil
Kekuatan Impak
Flexural
Kekerasan Permukaan
Basis Nilon
Termoplastik
Nilon Sisa
60 % Nilon murni : 40 %
nilon daur ulang
Universitas Sumatera Utara
2.9 KerangkaKonsep
Nilon Termoplastik
murni
Ikatan amida -> Ikatan hidrogen
-> atom oksigen dan nitrogen ->
Mengkristal
Kombinasi nilon murni 60%
+ nilon daur ulang 40 %
Nilon
Termoplastik Sisa
Degradasi Ikatan C-C
Nilon murni + Nilon daur ulang
-> struktur nilon >>
Nilon daur ulang < Nilon murni
CH3 CH2
Kristalitas
Rantai kimia tidak teratur Kristal kecil
Kristalitas
Kekerasan permukaan>>
Kecepatan Kristalisasi >>
terbentuk sempurna
Kristal tidak
Kristalitas
Kekerasan
permukaan>>
Kekerasan permukaan