BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Telaah Pustaka 1. Resin komposit a. Pengertian Resin Komposit Istilah komposit dapat didefinisikan sebagai pencampuran dua atau lebih bahan (Bayne & Thompson, 2011). Bahan-bahan yang dicampurkan tersebut bertujuan untuk mecapai sifat komposit yang diinginkan. Resin komposit tradisional merupakan penggabungan partikel kaca silica dengan monomer akrilik yang dipolimerisasi selama aplikasi. Bahan komposit alamiah adalah dentin dan gigi. Komponen enamelin pada mewakili matriks organik, sementara dalam dentin, matriks terdiri atas kolagen (Anusavice, 2003). b. Komposisi resin komposit Bahan resin komposit terdiri dari tiga komponen utama. Tiga komponen utama dari resin komposit adalah partikel pengisi (filler), resin matriks, dan coupling agent. Partikel pengisi merupakan penentu sifat mekanis dari resin komposit. Penentu sifat fisik dari resin komposit adalah matriks resin. Coupling agent adalah bahan untuk memberikan ikatan antar partikel pengisi. Selain tiga komponen utama diatas, resin komposit juga terdiri atas aktivator-inisiator, inhibitor, penyerap ultraviolet, pigmen dan pembuat radiopak (Anusavice, 2003). 7

2 8 1) Partikel pengisi (filler) Partikel pengisi (filler) berperan dalam sifat mekanis resin komposit. Prosentase filler mempengaruhi sifat mekanis resin komposit. Semakin besar prosentasi filler, maka semakin besar pula kekuatan mekanisnya (Thomaidis et al., 2013). Selain prosentase filler, ukuran filler juga berpengaruh terhadap sifat resin komposit. Bayne dan Thompson (2011) mengatakan bahwa partikel filler yang besar menghasilkan restorasi resin komposit dengan permukaan kasar, sedangkan resin komposit dengan partikel filler yang kecil mengasilkan restorasi resin komposit dengan permukaan halus. Komposisi filler dimodifikasi sedemikian rupa dengan ion lain untuk mencapai sifat yang diinginkan. Ion lithium dan aluminium memudahkan untuk menggilas silika menjadi partikel kecil. Ion barium, zinc, boron, zirconium, dan yttrium telah digunakan untuk menghasilkan warna radiopak (Bayne & Thompson, 2011). 2) Matriks Resin Matriks resin yang paling sering digunakan dalam komposit gigi adalah bis-gma, urethan dimetakrilat (UEDMA), dan trietilen glikol dimetakrilat (TEGDMA). Bis-GMA berperan dalam adhesi gigi dan mengurangi polimerisasi shrinkage tetapi bis-gma dapat meningkatkan viskositas resin. Oleh karena itu, matriks resin ditambahkan TEDGMA untuk mengurangi viskositas resin. Di lain sisi, TEDGMA meningkatkan polimerisasi shrinkage (Barszczewska-

3 9 rybarek & Jurczyk, 2015). Penggunaan dimetakrilat menghasilkan ikatan cross-linking secara rata sehingga meningkatkan kekuatan dan rigiditas dari polimer (Anusavice, 2003). Gambar 1. Struktur kimia UDMA (Barszczewska-rybarek and Jurczyk, 2015). Gambar 2. Struktur kimia Bis-GMA dan TEGDMA (Barszczewska-rybarek and Jurczyk, 2015). 3) Coupling Agent Anusavice (2003) mengemukakan bahwa coupling agent berperan untuk menggabungkan antara partikel pengisi dan matriks resin. Hal ini, memungkinkan matriks resin lebih fleksibel dalam meneruskan tekanan ke partikel pengisi yang lebih kaku. Aplikasi bahan coupling agent yang tepat dapat memperkuat bahan tambal dan mencegah air menembus sepanjang antar-muka bahan pengisi dan

4 10 resin. Jenis coupling agent yang dapat berikatan baik dengan partikel silika adalah silane. c. Sifat resin komposit Resin komposit memiliki beberapa sifat yang menguntungkan sekaligus merugikan. Jika dibandingkan dengan amalgam, resin komposit memiliki sifat yang lebih estetis. Namun, amalgam memiliki sifat manipulasi mudah, memiliki sifat mekanik baik, tahan terhadap kehausan, dan kebocoran tepi rendah (Anusavice, 2003). Meskipun demikian, resin komposit digunakan secara luas karena sifat estetisnya, penghantar panas yang rendah, relatif mudah dimanipulasi, tahan lama untuk gigi anterior dan tidak larut dalam cairan mulut. Resin komposit memiliki sifat penyusutan/shrinkage. Penyusutan disebabkan karena berat molekuler matriks resin yang rendah. Salah satu matriks resin yang memiliki berat molekuler rendah adalah TEDGMA. Matriks resin tersebut memiliki berat molekuler 286,3 g/mol (Barszczewska-rybarek & Jurczyk, 2015). d. Klasifikasi resin komposit Bayne & Thompson (2011) mengklasifikasikan resin komposit menurut viskositas, polimerisasi, dan komposisi ukuran partikel filler. Viskositas resin komposit diklasifikasikan menjadi dua yaitu resin komposit packable dan flowable. Resin komposit jenis flowable memiliki viskositas yang lebih rendah dibandingkan resin komposit packable. Polimerisasi resin komposit dapat digolongkan menjadi resin

5 11 komposit self-cure, light-cure, light-curing sinar tampak, dual-curing, dan staged-curing. Resin komposit light-cure memerlukan bantuan sinar UV selama polimerisasi, sedangkan resin komposit self-cure tidak memerlukan sinar UV selama polimerisasi. Lain hal dengan dual-cure, resin komposit jenis ini dapat terpolimerisasi dengan sendirinya atau menggunakan sinar UV. Light-cure sinar tampak memerlukan panjang gelombang sinar tampak selama polimerisasi sedangkan staged-cure memerlukan polimerisasi secara bertahap. Klasifikasi yang ketiga adalah menurut ukuran komposisi partikel filler. Secara garis besar, klasifikasi menurut komposisi ukuran partikel adalah sebagai berikut: 1) Homogen Istilah homogen digunakan jika resin komposit terdiri dari material matriks uncured dan hanya satu ukuran utama partikel pengisi saja. Ukuran partikel pengisi dibagi menjadi megafill, macrofill, midifill, minifiller, microfill, dan nanofill. Suatu partikel disebut dengan macrofiller jika memiliki ukuran µm, midifiller 1-10 µm, minifiller 0,1-1 µm, microfiller 0,01-0,1 µm, dan nanofiller 0,001-0,01 µm. Suatu partikel digolongkan menjadi megafill jika partikel tersebut mempunyai ukuran yang sangat besar per partikelnya.

6 12 2) Hibrid Resin komposit hybrid memiliki berbagai macam ukuran partikel pengisi. Partikel dengan ukuran terbesar digunakan untuk menentukan tipe hibrid. Tipe hibrid minifill memiliki partikel mini sebagai partikel pengisi terbesar karena pada umumnya perbandingan komposisi microfill lebih kecil pada campuran (Bayne & Thompson, 2011). 3) Heterogen Bayne & Thompson (2011) mengatakan bahwa suatu komposit dikatakan heterogen jika terdiri dari precured komposit dan partikel pengisi tidak umum. 2. Sisal a. Pengertian sisal Sisal (Agave sisalana) merupakan tanaman yang hanya tumbuh di daerah tropis dan subtropis (Subyakto et al. 2009). Satu tanaman sisal memproduksi sekitar daun, setiap satu daun terdiri dari bundel serat. Serat sisal adalah serat keras yang diekstraksi dari tanaman sisal (Agave sisalana). Tanaman sisal memiliki ketersediaan melimpah, mudah dibudidayakan serta murah, dan memiliki sifat fisik dan mekanis yang baik (Ahmad, 2011). Sisal merupakan serat alam. Serat alam adalah material berserat yang berbentuk filament. Daun nanas dan jerami merupakan sisal yang baik karena melimpah, proses

7 13 pembuatannya murah, dan mengandung selulosa yang tinggi 60-70% (Rojas et al., 2015). b. Komposisi sisal Satu tanaman sisal menghasilkan daun dan setiap daun mengandung kumpulan serat yang terdiri dari 4% serat, 0,75% kutikula, 8% material kering, dan 87,25% air (Ahmad, 2011) Sisal tersusun dari unit dasar yang disebut dengan elementary fibril/nanofiber. Nanofiber memiliki diameter 2-20 nm. Setiap nanofiber tersusun dari rantai selulosa. Daerah diantara nanofiber terdapat rantai tersusun secara teratur (crystalline) dan juga terdapat rantai yang tersusun tidak teratur (amorphous). Mikrofibril adalah kumpulan dari beberapa nanofiber. Setiap mikrofibril terdiri dari selulosa nanocrystal yang bertautan dengan selulosa nanofiber. Struktur selulosa nanofiber berbentuk seperti jaring dan rasio panjang dengan diameternya sangat tinggi. Sedangkan selulosa nanocrystal digambarkan seperti area kristal yang berbaris dan berbentuk seperti batang (Rojas et al., 2015). Beberapa tahun ini, serat alam mulai dimanfaatkan sebagai alternatif bahan pengisi resin komposit untuk berbagai komposit polimer karena keunggulannya dibanding serat sintetis. Pemanfaatan sisal sebagai filler komposit telah digunakan dalam bidang otomotif dan konstruksi. Pemanfaatan tidak terbatas pada bidang tersebut saja

8 14 tetapi sisal juga digunakan sebagai tali, benang, karpet, dan kerajinan (Kusumastuti, 2009). Sisal diolah melalui beberapa proses. Proses pertama adalah pemotongan sisal menjadi bagian-bagian kecil. Kemudian potongan sisal tersebut dilakukan alkalisasi dengan larutan NaOH 6% (b/b%) dan dipanaskan pada suhu 100 C sambil diaduk menggunakan magneric stirrer selama 3 jam. Selanjutnya dilakukan proses scouring penambahan larutan NaOH 6% sampai batas 60ml, serat kemudian dicuci menggunakan aquades sampai ph netral. Setelah itu dilakukan bleaching dengan larutan NaoH 1% (b/b%) dengan tambahan H2O2 3% (V/V). Kemudian dilakukan ultrasonografi untuk memperoleh sisal dengan ukuran nano dalam bentuk cairan atau hidrofilik. Selanjutnya, nanosisal bentuk cairan dimasukkan dalam freezer drier, sehingga diperoleh nanosisal dalam bentuk semi padat (Ahmad, 2011). 3. Mekanisme Adhesi antara Nanosisal dengan Matriks Resin Matriks resin adalah bagian penting dari komposit berbasis serat. Matriks resin melindungi permukaan serat sisal dari abrasi mekanik dan mendistribusikan tekanan ke serat-serat sisal. Matriks resin yang paling banyak digunakan dalam komposit serat alami adalah polymeric yang mempunyai masa ringan dan dapat diproses dalam temperatur rendah. Termoplastik dan termoset polimer telah digunakan sebagai matriks resin dalam serat alami. Epoxy resin merupakan matriks termoset yang paling sering digunakan (Pickering et al., 2016).

9 15 Polimer epoxy, bis-gma, merupakan bahan organik. Nanosisal juga merupakan material organik. Kedua material tersebut dapat berikatan dengan baik karena keduanya merupakan material organik. Jenis ikatan antara dua material organik adalah ikatan hidrogen dan gaya van der Waals. Ikatan hidrogen adalah ikatan yang terbentuk oleh atom hidrogen yang berdekatan dengan dua atom berelektronegatif (Daniel et al., 2013). Sebuah atom hidrogen dapat ditransfer dari atom hidrogen pendonor ke atom hidrogen penerima. Ikatan yang terjadi disebabkan oleh pertukaran ion hidrokgen pada kedua rantai senyawa. (a) (b) Gambar 3. (a) Struktur molekul bis GMA (Bradna, 2012),, (b) Struktur molekul nanosisal/cellulose whisker(granström, 2009). 4. Ketangguhan retak Ketangguhan retak adalah sifat yang menggambarkan kemampuan suatu material yang mengandung retak untuk menahan patah. Jika suatu material memiliki harga ketangguhan retak yang besar maka patah ulet berpeluang terjadi pada material tersebut. Ketangguhan retak merupakan

10 16 indikasi dari jumlah tegangan yang diperlukan untuk merambatkan cacat awal yang ada pada material (Rusnoto, 2014). Parameter yang disebut faktor intensitas tegangan (K) digunakan untuk menentukan ketangguhan retak pada kebanyakan material. Subscript angka Romawi menunjukkan mode perpindahan permukaan patah dan tiga mode tersebut diberikan seperti pada Gambar dibawah: Gambar 4. Tiga mode perpindahan permukaan patah. (a) mode I, mode buka; (b) Mode II, mode geser; dan (c) Mode III, mode sobek. Ketangguhan retak didapatkan dengan menggunakan rumus: Dengan Kc adalah ketangguhan retak (MPa.m ½ ), dan Y adalah faktor geometri yang bergantung pada dimensi retak dan spesimen, adalah tekanan saat retak, dan a adalah jarak patahan. B. Landasan Teori Resin komposit merupakan bahan restorasi yang memiliki sifat estetis. Sifat estetis ini ditandai dengan warna bahan tumpatan yang sama dengan warna gigi. Komponen utama resin komposit adalah matriks resin, coupling agent, filler anorganik serta beberapa bahan tambahan yang lain.

11 17 Partikel pengisi anorganik pada umumnya berasal dari glass. Pengolahan glass sebagai partikel pengisi mempunyai kelemahan. Proses pengolahan glass memerlukan bahan bakar fosil sehingga diikuti oleh konsumsi energi yang tinggi. Oleh karena itu, filler anorganik perlu diganti oleh filler organik. Filler organik merupakan suatu solusi untuk masalah ini. Filler organik merupak material yang pengolahannya membutuhkan konsumsi energi rendah. Selain itu, bahan filler anorganik tersedia dalam jumlah yang besar. Filler organik dapat berasal dari serat tumbuhan Agave sisalana. Kekuatan resin komposit nanosisal merupakan hal yang perlu diperhatikan. Prosentase filler nanosisal mempengaruhi kekuatan mekanis tersebut sehingga prosentase yang tepat diperlukan untuk mencapai kekuatan mekanis yang optimal. Resin komposit diklasifikasikan berdasarkan ukuran filler. Ukuran partikel pengisi dibagi menjadi megafill, macrofill, midifill, minifiller, microfill, dan nanofill. Ukuran filler resin komposit berpengaruh terhadap sifat fisik dan mekanis resin komposit. Ukuran partikel nanofiller berkisar dari µm. Ukuran filler tersebut merupakan ukuran yang ideal karena mempermudah pemolesan, tahan terhadap keausan, dan memiliki sifat mekanis yang ideal. Sisal dibuat berukuran nano seperti resin komposit nanofiller karena hasil pemolesan lebih halus, lebih mudah dalam tahap pemolesan, dan tahan terhadap keausan. Sifat-sifat menguntungkan tersebut membuat bahan restorasi lebih awet didalam gigi.

12 18 Gigi merupakan salah satu organ dalam sistem pengunyahan. Saat melakukan pengunyahan, gaya yang dominan adalah tarik, tekan, dan ketahanan fraktur. Oleh karena itu, ketahanan fraktur merupakan sifat mekanis yang perlu diperhatikan untuk menahan restorasi agar tidak fraktur. Uji ketahanan fraktur perlu dilakukan untuk mengetahui sejauh mana bahan dapat menahan retak. Kerangka Konsep Resin Komposit Daun Sisal Renewable, biodegradable, murah Coupling Agent Filler Anorganik Material resin ( material organik ) Selulosa Adhesi filler dan matriks Sifat Mekanis Sifat Fisik Nanosisal/ce llulose whiskser Filler organik Ukuran filler nano bersifat lebih estetik Nanosisal komposit Filler non renewable, pembuatan butuh energi Nano filler sintetis Ketahanan fraktur

13 19 C. Hipotesis Terdapat pengaruh persentase volume filler wt% terhadap ketahanan fraktur resin komposit nanosisal dan resin komposit nanofiller sintetis.