BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Basis Gigi Tiruan Pengertian Berdasarkan The Glossary of Prosthodontic Terms (GPT) edisi 8 (2005), basis gigitiruan adalah bagian dari suatu gigi tiruan yang bersandar pada jaringan pendukung dan tempat anasir gigi tiruan dilekatkan dan bahan basis gigi tiruan adalah suatu bahan yang dapat digunakan untuk pembuatan basis gigi tiruan. Daya tahan, penampilan dan sifat sifat dari suatu basis gigi tiruan sangat dipengaruhi oleh bahan basis tersebut. Berbagai bahan telah digunakan untuk membuat gigi tiruan, namun belum ada bahan yang dapat memenuhi semua persyaratan bahan basis gigi tiruan. (RG Craig,2000) Persyaratan Berdasarkan International Organization for Standardization (ISO), syarat-syarat bahan basis gigi tiruan yang ideal adalah: a. Biokompatibel : tidak toksik dan non-iritan b. Karakteristik permukaan : permukaan halus, keras dan kilat c. Warna : translusen dan warna merata, bila perlu, mengandung serat secara merata d. Stabilitas warna : tidak boleh menunjukkan lebih dari sedikit perubahan dalam warna, yang hanya dapat dilihat bila diperhatikan e. Translusensi: dapat dilihat dari sisi lawan lempeng uji spesimen f. Bebas dari porositas : tidak boleh menunjukkan rongga kosong

2 g. Kekuatan lentur : tidak kurang dari MPa h. Modulus elastisitas : paling sedikit 2000 MPa untuk polimer yang dipolimerisasi dengan panas dan paling sedikit 1500 MPa untuk polimer swapolimerisasi i. Tidak ada monomer sisa j. Tidak menyerap cairan k. Tidak dapat larut Sampai saat ini belum ada satu pun bahan yang mampu memenuhi semua kriteria tersebut di atas. ( Combe. EC,1986) Bahan Basis Gigi Tiruan Berbagai bahan telah digunakan dalam pembuatan basis gigi tiruan. Kayu, tulang, ivory, keramik, logam, logam aloi dan berbagai polimer telah diaplikasikan untuk basis gigitiruan. Perkembangan yang pesat dalam bahan basis gigi tiruan menyebabkan terjadinya peralihan dari penggunaan bahan alami menjadi penggunaan resin sintetis dalam pembuatan basis gigi tiruan. (AB. Car, 2005 ; J Kenneth Anusavice, 2003). Ada dua kelompok resin akrilik dalam kedokteran gigi. Satu kelompok adalah turunan asam akrilik, CH=CHCOOH dan kelompok lain dari asam metakrilik CH2=C(CH3)COOH. Setiap molekul metil metakrilat dianggap sebagai mer. Pada keadaan yang sesuai, molekul metil metakrilat akan menyambung membentuk suatu rantai poli (metilmetakrilat). Gambar 2.1 Basis gigi tiruan berbahan resin akrilik (Oleh Endang Dwiyana Label: bahan kuliah)

3 Secara garis besar, resin aklirik yang digunakan di kedokteran dapat dibedakan atas 3 jenis, yaitu resin akrilik swapolimerisasi (resin akrilik cold curing atau self curing autopolimeryzing), resin aklirik polimerisasi sinar (light cured resin), dan resin aklirik polimerisasi panas (heat cured resin acrylic). Resin akrilik swapolimerisasi (resin akrilik cold curing atau self curing autopolimeryzing) yaitu resin aklirik yang ditambahkan activator kimia yaitu dimeti-para-toluidin karena memerlukan aktivasi secara kimia dalam proses polimerisasi selama 5 menit. Resin ini jarang digunakan sebagai bahan pembuat basis gigi tiruan karena kekuatan dan stabilitas warnanya tidak sebaik resin aklirik polimerisasi panas, selain itu jumlah monomer sisa pada resin akrilik swapolimerisasi lebih tinggi dibanding pada resin akrilik polimerisasi panas. Resin aklirik polimerisasi sinar (light cured resin) adalah resin aklirik dalam bentuk lembaran dan benang serta dibungkus dengan kantung kedap cahaya atau dalam bentuk pasta dan sebagai inisiator polimerisasi ditambah camphoroquinone. Penyinaran selama 5 menit memerlukan gelombang cahaya sebesar nm sehingga memerlukan unit kuring khusus dengan menggunakan empat buah lampu ultraviolet. Bahan ini juga jarang dipakai karena disamping memerlukan unit kuring khusus, bahan ini juga memiliki kekuatan perlekatan yang rendah terhadap anasir gigi tiruan berbahan resin jika dibandingkan dengan resin aklirik polimerisasi panas.(sk Khindria, 2009 ; J Kenneth Anusavice,2003 ; I Nirwana,2005) Resin akrilik polimerisasi panas (heat cured resin acrylic) adalah resin aklirik yang polimerisasinya dengan pemanasan. Energi termal yang diperlukan untuk polimerisasi dapat diperoleh dengan menggunakan pemanasan air atau oven gelombang mikro. 2.2 Resin Akrilik Polimerisasi Panas Resin akrilik telah digunakan sebagai basis gigi tiruan selama lebih dari 60 tahun dan saat ini merupakan bahan yang paling umum digunakan untuk pembuatan basis gigi tiruan. Resin akrilik polimerisasi panas merupakan polimer yang paling banyak digunakan saat ini dalam pembuatan basis gig tiruan karena bernilai estetis dan ekonomi, memiliki sifat fisis dan mekanis yang cukup baik, serta mudah dimanipulasi dengan peralatan yang sederhana.( RG Craig, 2000 ; AWG Walls, 2008) Walaupun

4 demikian, resin akrilik polimerisasi panas masih memiliki kekurangan yaitu mudah fraktur. ( G Uzun, 2001) Komposisi Resin akrilik polimerisasi panas terdiri dari : (SK Khindria,2009 ; K Kortrakuljig, 2008 ; F Foat,2009) A. Bubuk Polimer (poli metal metakrilat) Initiator : berupa 0,2 0,5 % benzoil peroksida Pigmen : merkuri sulfit atau cadmium sulfit Plasticizer : dibutil phthalate Opacifiers : seng atau Titanium oksida B. Cairan Monomer (metil metakrilat) Stabilizer : sekitar 0,006 % hidroquinon untuk mencegah berlangsungnya polimerisasi selama penyimpanan. Bahan untuk memacu ikatan silang, seperti etilen glikol dimetakrilat (1 2 %) Gambar 2.2 : Acron MC-GC America,Salah Satu Nama Dagang Resin Akrilik Polimerisasi Panas (Nirwana I, Soekartono RH. Sitotoksisitas resin akrilik hybrid setelah penambahan glass fiber dengan metode berbeda. J Dent 2005)

5 2.2.2 Manipulasi Beberapa hal yang perlu diperhatikan pada saat manipulasi resin akrilik polimerisasi panas yaitu: a. Perbandingan polimer dan monomer Perbandingan yang umum digunakan adalah 3,5 : 1 satuan volume atau 2,5 : 1 satuan berat. Bila monomer terlalu sedikit maka tidak semua polimer sanggup dibasahi oleh monomer akibatnya akrilik yang telah selesai berpolimerisasi akan bergranul. Sebaliknya, monomer juga tidak boleh terlalu banyak karena dapat menyebabkan terjadinya kontraksi pada adonan resin akrilik. (K Kortrakuljig, 2008) b. Pencampuran Polimer dan monomer dengan perbandingan yang benar dicampurkan dalam tempat yang tertutup lalu dibiarkan beberapa menit sampai mencapai fase dough.( SK Khindria,2009) Pada saat pencampuran ada empat tahapan yang terjadi, yaitu: 1. Sandy stage adalah terbentuknya campuran yang menyerupai pasir basah. 2. Sticky stage adalah saat bahan akan merekat ketika bubuk mulai larut dalam cairan dan berserat ketika ditarik. 3. Dough stage adalah saat konsistensi adonan mudah diangkat dan tidak melekat lagi, dimana tahap ini merupakan waktu yang tepat untuk memasukkan adonan ke dalam mould dan kebanyakan dicapai dalam waktu 10 menit. 4. Rubber hard stage adalah tahap seperti karet dan tidak dapat dibentuk dengan kompresi konvensional. c. Pengisian Sebelum pengisian, dinding mould diberi bahan separator untuk mencegah merembesnya cairan ke bahan mould dan berpolimerisasi sehingga menghasilkan permukaan yang kasar, merekat dengan bahan tanam gips dan mencegah air dari gipsmasuk ke dalam resin akrilik. (AWG Walls, 2008)

6 Pengisian adonan ke dalam mould harus diperhatikan agar terisi penuh dan saat dipres terdapat tekanan yang cukup pada mould. Setelah pengisian adonan ke dalam mould penuh kemudian dilakukan pres pertama sebesar 1000 psi ditunggu selama 5 menit agar mould terisi padat dan kelebihan resin dibuang, kemudian dilakukan pres terakhir dengan tekanan 2200 psi ditunggu selama 5 menit. Selanjutnya kuvet dipasang mur dan dilakukan proses kuring.(k Kortrakuljig : 2008; R Arudanti,2008) Namun untuk pengisian adonan dengan cara klasik, tidak perlu dilakukan proses kuring karena menggunakan resin swapolimerisasi (self curing). d. Kuring Kuvet dibiarkan pada temperatur kamar kemudian dipanaskan pada suhu 70 dibiarkan selama 30 menit, dan selanjutnya 100 dibiarkan selama 90 menit. (G Uzun, 2001) Proses kuring resin akrilik dilakukan dengan cara mengaplikasikan panas pada resin dengan merendam kuvet dalam air yang dipanaskan hingga mencapai suhu 70 o C selama 30 menit kemudian dilanjutkan selama 90 menit pada suhu 100 o C. Pengaplikasian panas harus teratur karena reaksi kimia antara monomer dan polimer bersifat eksotermis. Bila polimerisasi telah dimulai maka suhu resin akrilik akan jauh lebih tinggi dari airnya dan monomer akan mendidih pada temperatur 212 o F atau 100 o C, oleh karena itu pada tahap awal proses kuring, suhu air harus dijaga jangan terlalu tinggi. Setelah proses polimerisasi selesai kemudian kuvet dibiarkan dingin secara perlahan hingga sama dengan suhu ruangan. Bahan resin yang telah selesai berpolimerisasi dikeluarkan dari bahan mold. Selanjutnya dilakukan pemolesan resin akrilik untuk mendapatkan permukaan yang halus dan mengkilap Keuntungan dan Kerugian Sebagai bahan pembuat gigi tiruan, resin akrilik polimerisasi panas menunjukkan beberapa keuntungan: (AB Carr, 2005 ; G Uzun,2001) a. Warnanya harmonis dengan jaringan sekitarnya, sehingga memenuhi faktor estetik b. Dapat dilapis dan dicekatkan kembali c. Relatif lebih ringan

7 d. Teknik pembuatan dan pemolesannya mudah e. Biaya murah Di samping keuntungan tersebut, resin juga memiliki beberapa kerugian: a. Penghantar suhu yang buruk b. Dimensinya tidak stabil baik pada waktu pembuatan, pemakaian dan reparasi c. Mudah terjadi abrasi pada saat pembersihan atau pemakaian d. Walaupun dalam derajat kecil, resin menyerap cairan mulut sehingga mempengaruhi stabilitas warna. 2.3 Resin Akrilik Swapolimerisasi Akrilik ini terdiri dari 2 bagian yaitu bubuk polimer dan cairan monomer. Komposisi bubuk polimer adalah poli( metil metakrilat ), organic peroxide initiator, agen titanium dioksida dan pigmen inorganik ( untuk warna ).(JM Powers,2008 ; KJ Anusavice, 2003 ; DB Barbosa, 2007) Komposisi Bubuk polimer yaitu poli( metil metakrilat ) adalah resin transparan yang dapat menyalurkan cahaya dalam range ultraviolet hingga yang mempunyai wavelength 250nm. Ia mempunyai kekerasan dari 18 hingga 20 Knoop Number. Kekuatan tensilnya dianggarkan dalam 60 Mpa, ketumpatannya adalah 1.19 g/cm 2 dan modulus elasticity dianggarkan 2.4 Gpa (2400 Mpa). (JM Powers,2008 ; KJ Anusavice, 2003 ; DB Barbosa, 2007) Polimer ini sangat stabil. Ia tidak mengalami diskolorisasi dalam cahaya ultraviolet, secara kimiawi stabil dalam panas dan melembut pada 125 C dan dapat dibentuk seperti bahan termoplastik. Depolimerisasi terjadi pada suhu di antara 125 C dan 200 C. Sekitar suhu 450 C, 90% polimer telah terdepolimerisasi membentuk monomer. (JM Powers,2008 ; KJ Anusavice, 2003 ; DB Barbosa, 2007). Poli (metil metakrilat) mempunyai kecenderungan untuk meresap air melalui proses imbibisi. Ini karena, struktur non-kristalinnya mempunyai tenaga internal yang tinggi. Jadi, diffusi molekul dapat terjadi dengan mudah karena tidak memerlukan tenaga aktivasi yang banyak. Disebabkan poli (metil metakrilat) adalah polimer yang linear seperti yang

8 ditunjukkan oleh Gambar 2.3, ia dapat larut dalam beberapa pelarut organik seperti kloroform dan aseton. Gambar 2.3 : Gambaran struktur kimia metil metakrilat dan poli(metil metakrilat). (From : Craig RG, Powers JM. Restorative Dental Materials. 11 th Ed.Missouri : Mosby Inc 2002 : 272) Komposisi cairan monomer adalah metil metakrilat, hidroquinon inhibitor untuk mencegah polimerisasi spontan, dimethacrylate atau agen cross linked, organic amine accelerator dan dyed synthetic fibers ( untuk estetik). Agen cross linked ditambahkan pada monomer agar terjadi ikatan kovalen antara 2 rantai ketika berlakunya polimerisasi. Cross linked polimer akrilik adalah lebih kaku, lebih tahan terhadap perubahan suhu dan lebih tahan larut dibandingkan dengan polimer yang non cross linked. Cross linked polimer juga lebih tahan terhadap surface cracking atau crazing didalam mulut dan tahan terhadap keterlarutan dalam pelarut organik seperti etanol. Ia juga lebih mudah digrind dan dipolish. Cairan monomer adalah metil metakrilat yaitu suatu cairan bening pada suhu ruangan yang mempunyai sifat fisikal berikut: a. Berat molekul : 100 u b. Suhu lebur : - 48 C c. Suhu didih : C d. Ketumpatan : g/ml pada 20 C e. Tenaga polimerisasi : 12.9 kcal/mol Metil metakrilat menunjukkan tekanan uap yang tinggi dan merupakan pelarut organik yang baik. Struktur molekul metil metakrilat ditunjukkan oleh Gambar 2.4.

9 Gambar 2.4 : Gambaran struktur kimia metil metakrilat. (From : Powers JM, Wataha JC. Dental Materials Properties and Manipulation. 9th Ed. Missouri: Mosby Elsevier 2008 : 290) Self cure resin akrilik diaktivasi oleh bahan kimia penurun (reducing agent) yang disebut initiator yang ditambahkan pada cairan monomer. Bahan kimia ini yang selalu digunakan adalah tertiary aromatic anime. Reducing agent ini bereaksi dengan benzoyl peroxide pada suhu kamar untuk menghasilkan radikal bebas peroksida, yang akan menginisiasi proses polimerisasi monomer. Cara inisiasi radikal bebas untuk ketiga tiga jenis resin akrilik ditunjukkan oleh Gambar 2.5. Gambar 2.5 : Cara inisiasi radikal bebas untuk induksi polimerisasi resin akrilik. (From: Powers JM, Wataha JC. Dental Materials Properties and Manipulation. 9th Ed. Missouri : Mosby Elsevier 2008 : 292) Perbedaan paling jelas antara self cure dan heat cure akrilik adalah pada proses aktivasi (induksi) polimerisasi. Heat cure diaktivasi oleh panas, sedangkan self cure diaktivasi oleh bahan kimia.

10 2.4 Penguat Beberapa pendekatan untuk memperkuat resin akrilik diantaranya dengan modifikasi secara kimia, penambahan penguat logam dan penambahan serat ke dalam polimetil metakrilat. (I Nirwana, 2005) Gigi tiruan berbasis resin akrilik dapat dimodifikasi secara kimia dengan penggabungan butadiene-styrene rubber dengan metal metakrilat. Modifikasi ini meningkatkan kekuatan mekanik terutama kekuatan impak sehingga sering disebut resin high impact.( AWG Walls, 2008) Penambahan penguat logam pada basis gigi tiruan dapat mempengaruhi daya tahan resin akrilik terhadap fraktur. Jenis penguat ini jarang digunakan karena kurang estetis, mudah korosi dan adhesi yang kurang bagus terhadap matriks polimer.( I Nirwana, 2005) Faktor yang paling penting dalam kekuatan resin adalah derajat polimerisasi yang ditunjukkan oleh akrilik tersebut. Lebih tinggi derajat polimerisasi, lebih tinggi kekuatan akrilik. Self cure akrilik biasanya menunjukkan kekuatan yang kurang dibandingkan dengan heat cure akrilik karena ia mempunyai level residual monomer yang lebih tinggi. (Wataha Powers JM,2008; Anusavice KJ, 2003; Dhuru VB ) Penguat Serat Penambahan bahan penguat serat telah diakui dapat meningkatkan sifat mekanis resin akrilik terutama untuk memperkuat basis gigi tiruan resin akrilik, namun penggunaannya belum umum di bidang kedokteran gigi. Penambahan serat pada basis gigitiruan dapat mempengaruhi kekuatan impak, kekuatan transversal (Rohani, 2011) modulus elastisitas dan daya tahan terhadap fraktur basis gigitiruan resin akrilik.( (24 Mei 2012) Terdapat bebebrapa jenis penguat serat yaitu aramid, karbom, polieter, dan serat kaca.( G Uzun, 2001 ; D Jagger, 1999)

11 2.4.2 Serat Kaca Pengertian Serat kaca (fiberglass) adalah kaca cair yang ditarik menjadi serat tipis dengan garis tengah sekitar 0,005 mm 0,01 mm. Serat kaca merupakan material yang terbuat dari serabut-serabut yang sangat halus dari kaca. Serat kaca dapat beradhesi dengan matriks polimer didalam resin akrilik sehingga memiliki kekuatan ikatan yang baik dengan resin akrilik, oleh karena itu serta kaca menjadi pilihan untuk ditambahkan ke dalam resin akrilik sebagai bahan penguat. Efektivitas dari serat kaca tergantung dari material yang digunakan, kuantitas serat dengan matrik polimer, orientasi dari serat, diameter, panjang, adhesi serat terhadap matriks polimer dan sifat sifat serat dan polimer.(si Lee,2001) Komposisi Serat kaca mengandung beberapa bahan kimia sebagai komposisinya yaitu : SiO2 : 55,2 % Al2O3 : 14,8 % B2O3 : 7,3 % MgO : 3,3 % CaO : 18,7% K2O : 0,2 % Na2O3, Fe2O3, F2: 0,3% (HM. Hyer,1998) ditambahkan pada resin akrilik dapat mempengaruhi kekuatan resin akrilik. Stipho, dkk (1998) menyimpulkan bahwa penambahan serat kaca pada bahan basis gigi tiruan sebesar 1% dapat meningkatkan kekuatan transversal basis gigi tiruan tetapi bila

12 konsentrasi yang diberikan lebih dari 1% dapat melemahkan kekuatan transversal basis gigi tiruan Bentuk-bentuk Serat kaca mempunyai beberapa bentuk diantaranya adalah bentuk batang, anyaman dan potongan kecil Batang Serat kaca berbentuk batang terbuat dari serat kaca continuous unidirectional yang terdiri atas serabut serat kaca dan diameternya adalah 3 25 μm (gambar 1). Beberapa penelitian menyatakan bahwa penggabungan serat kaca pada bahan basis gigi tiruan resin akrilik akan meningkatkan kekuatan basis gigi tiruan, tetapi terdapat beberapa kekurangan yaitu penanganan yang lebih sulit dan penyerapan serat dengan resin akrilik tidak adekuat.(lee dkk,2001 ; L. Goguta dkk, 2006 ; M.Obukuro dkk,2008) Gambar 2.6 Serat kaca berbentuk batang (Lee SI, Kim CW, Kim YS. Effect of chopped glass fiber on the strength of heat-cured PMMA resin. J Korean Acad Prosthodont 2001)

13 Anyaman Serat kaca bentuk anyaman dapat digunakan untuk mereparasi basis gigi tiruan. Serat kaca bentuk anyaman memiliki ketebalan 0,005 mm (gambar 2). Uzun, dkk (1999) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk anyaman yang ditambahkan pada bahan basis gigi tiruan dapat meningkatkan kekuatan impak dan kekuatan transversal. (Uzun G, 1999) Gambar 2.7 Serat Kaca Bentuk Anyaman (Lee SI, Kim CW, Kim YS. Effect of chopped glass fiber on the strength of heat-cured PMMA resin. J Korean Acad Prosthodont 2001) Potongan Kecil Pemakaian serat kaca berbentuk potongan kecil telah banyak dilakukan dalam beberapa penelitian. Kelebihan serat kaca berbentuk potongan kecil yaitu lebih praktis dan lebih tersebar merata pada resin akrilik (gambar 2.3) (Uzun G,1999 ; Lee dkk 2001). Keuntungan menggunakan serat kaca potongan kecil yaitu lebih mudah menempatkannya pada resin akrilik dan dianggap lebih mewakili ukuran yang cocok pada saat manipulasi resin akrilik sehingga bentuk ini lebih praktis digunakan. Lee, dkk (2007) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil berukuran 3 mm yang ditambahkan pada bahan basis gigi tiruan resin akrilik dapat meningkatkan kekuatan transversal (Lee,2007). Tacir, dkk (2006) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil 2% yang ditambahkan pada bahan basis gigi

14 tiruan dapat meningkatkan kekuatan impak dan menurunkan kekuatan transversal (IH Tacir dkk, 2006). Valittu (1994) menyatakan bahwa gabungan serat dengan material resin akrilik akan meningkatkan ketahanan bahan resin akrilik terhadap fraktur dan kekuatan serat kaca adalah sifat yang penting untuk meningkatkan kekuatan impak terhadap bahan yang rapuh seperti resin akrilik.(hd Stipho, 1998 ; R Mahalistiyani,2006). Uzun (1999) menyatakan bahwa dengan menggunakan resin akrilik polimerisasi panas yang ditambahkan serat kaca akan meningkatkan kekuatan impak. (D Jagger, 1999) Kanie (2000) menyatakan bahwa kekuatan impak basis gigi tiruan polimer dengan penambahan serat kaca berbagai betuk lebih besar dari pada basis gigi tiruan polimer yang tidak ditambahkan serat kaca.goguta. L (2006) menyatakan bahwa serat kaca yang ditambahkan pada basis gigitiruan resin akrilik dapat meningkatkan kekuatan impak. Tacir dkk (2006) menyatakan bahwa penambahan serat kaca potongan kecil pada resin aklirik dapat meningkatkan kekuatan impak dan menurunkan kekuatan transversalnya.(ih Tachir, 2006) Penambahan serat kaca ke dalam resin akrilik dapat menimbulkan kesulitan dalam penyatuan serat kaca ke dalam matriks polimer, tetapi masalah ini dapat diatasi dengan mengubah viskositas campuran antara resin akrilik dan serat kaca dengan cara merendam serat kaca yang akan digunakan ke dalam sejumlah monomer selama beberapa menit lalu ditiriskan sehingga serat kaca lebih mudah meresap ke dalam resin akrilik.(soekartono, 2005 ; IH Tacir dkk, 2006)

15 Gambar 2.8 Serat Kaca Bentuk Potongan Kecil (Lee SI, Kim CW, Kim YS. Effect of chopped glass fiber on the strength of heat-cured PMMA resin. J Korean Acad Prosthodont 2001) 2.5 Sifat Fisis Sifat fisis adalah sifat suatu bahan yang diukur tanpa diberikan tekanan atau gaya dan tidak mengubah sifat kimia dari bahan tersebut. Sifat fisis terdiri atas massa jenis, ekspansi termal, porositas,kekasaran permukaan,dan densitas. (GA Zarb, 2004) a. Massa Jenis Resin akrilik memiliki massa jenis yang relatif rendah yaitu sekitar 1,2 g/cm 3. Hal ini disebabkan resin akrilik terdiri dari kumpulan atom-atom ringan, seperti karbon, oksigen dan hidrogen. (GA Zarb, 2004) b. Ekspansi Termal Koefisien ekspansi termal resin akrilik polimerisasi panas adalah sekitar 80 ppm/ o C. Nilai ini merupakan angka yang cukup tinggi dari kelompok resin. Umumnya hal ini tidak menimbulkan masalah, namun terdapat kemungkinan bahwa anasir gigi tiruan porselen yang tersusun pada basis gigi tiruan dapat menjadi longgar dan lepas akibat perbedaan ekspansi dan kontraksi. (SK Khindria, 2009) c. Porositas Adanya gelembung atau porositas di permukaan dan di bawah permukaan dapat mempengaruhi sifat fisis, estetik dan kebersihan basis gigi tiruan. (Gambar 2.9) Porositas cenderung terjadi pada bagian basis gigi tiruan yang lebih tebal. Porositas polimer yang rendah, disertai temperatur resin akrilik selama kuring mencapai atau melebihi titik didih bahan tersebut. (D. Jagger, 1999)

16 a b c d Gambar 2.9 : Porositas di permukaan dan di dalam basis gigitiruan (IH Tachir, 2006) a: porositas di permukaan basis gigitiruan b: porositas di permukaan basis gigitiruan dilihat dengan mikroskop elektron c: porositas di dalam basis gigitiruan d: porositas di dalam basis gigitiruan dilihat dengan mikroskope elektron Porositas juga dapat berasal dari pengadukan komponen bubuk dan cairan yang tidak tepat. Timbulnya porositas dapat diminimalkan dengan adonan resin akrilik yang homogen, penggunaan perbandingan polimer dan monomer yang tepat, prosedur pengadukan yang terkontrol dengan baik, serta waktu pengisian bahan ke dalam mould yang tepat.(d. Jagger, 1999) Porositas dinyatakan dalam persen (%) rongga fraksi volume dari suatu rongga yang ada. Besarnya porositas pada suatu material bervariasi mulai dari 0% sampai 90% tergantung dari jenis dan aplikasinya. Porositas suatu bahan dinyatakan dengan persamaan: (2.1) Dengan : P = porositas (%) = massa awal sampel setelah dikeringkan di dalam oven (g) = massa setelah direbus dalam air (g) = massa sampel ketika digantung dalam air (g) = massa kawat penggantung sampel (g) (ASTM C 373) d. Kekasaran Permukaan

17 Beberapa peneliti menyatakan bahwa resin akrilik polimerisasi panas memiliki permukaan yang halus dan mampu mempertahankan pemolesan yang baik selama jangka waktu pemakaian yang panjang. (PK Vallitu, 1994) Kekasaran permukaan dari bahan kedokteran gigi yang dipertimbangkan ideal oleh Quirynen dkk. dan Bollen dkk. adalah mendekati 0,2 μm atau kurang. Untuk resin akrilik, sedikit perbedaan dari 0,2 μm dapat diabaikan. Hal ini disebabkan resin akrilik mengandung monomer sisa yang memiliki efek sitotoksik terhadap sejumlah bakteri sehingga dapat mengurangi perlekatan bakteri pada permukaan resin akrilik.(si Lee, 2007) Pemolesan gigi tiruan akrilik dapat dilakukan dengan pemolesan mekanis, atau dengan pemolesan kemis merendam akrilik dalam larutan pemolesan kemis yang telah dipanaskan. Pemolesan kemis memiliki keuntungan yaitu waktu yang dibutuhkan lebih singkat. Selain pemolesan mekanis dan kemis, juga dapat digunakan sealant yang diaktivasi dengan sinar ultraviolet untuk pemolesan. Sofou dkk. (2001) menyatakan bahwa kekasaran permukaan yang dihasilkan dengan bahan ini sama dengan yang dihasilkan oleh pemolesan mekanis. Cara ini juga cukup hemat waktu seperti pemolesan kemis dan Valittu (1996) menemukan bahwa sealant ini menurunkan tingkat monomer sisa.(anonymous, 2008) Pfeiffer dan Rosenbauer (2004) serta Valittu (1996) menyatakan bahwa resin akrilik yang dipoles dengan baik menunjukkan penurunan pelepasan monomer yang signifikan dibandingkan dengan yang tidak dipoles.(m. Ferbiani, 2003). e. Densitas ( Density) Resin akrilik memiliki massa jenis yaitu sekitar 1,2 g/cm 3. Hal ini disebabkan resin terdiri dari kumpulan atom atom ringan, seperti karbon, oksigen, dan hydrogen. (Polat TN, 2003) Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material atau sering didefinisikan sebagai perbandingan antara massa (m) dengan volume (v) dalam hbungannya dapat dituliskan sebagai berikut: (2.2) Dengan : = densitas (g/ cm 3 )

18 ( MM. Ristic, 1979) m = massa sampel (g) v = volume sampel (cm 3 ) f. Monomer sisa Monomer sisa berpengaruh pada berat molekul rata-rata. Polimerisasi pada suhu yang terlalu rendah dan dalam waktu singkat menghasilkan monomer sisa lebih tinggi. Monomer sisa yang tinggi berpotensi untuk menyebabkan iritasi jaringan mulut, inflamasi dan alergi, selain itu juga dapat mempengaruhi sifat fisik resin akrilik yang dihasilkan karena monomer sisa akan bertindak sebagai plasticizer yang menyebabkan resin akrilik menjadi fleksibel dan kekuatannya menurun. Pada akrilik yang telah berpolimerisasi secara benar, masih terdapat monomer sisa sebesar 0.2 sampai 0.5%.12 Proses kuring yang adekuat pada temperatur tinggi sangat direkomendasikan untuk mengurangi ketidaknyamanan pasien yang diketahui memiliki riwayat alergi terhadap MMA (Metil Metakrilat). g. Absorbsi air Resin akrilik polimerisasi panas relatif menyerap air lebih sedikit pada lingkungan yang basah. Nilai absorbsi air oleh resin akrilik yaitu 0.69%mg/cm2. Absorbsi air oleh resin akrilik terjadi akibat proses difusi, dimana molekul air dapat diadsorbsi pada permukaan polimer yang padat dan beberapa lagi dapat menempati posisi di antara rantai polimer. Hal inilah yang menyebabkan rantai polimer mengalami ekspansi.12,13 Setiap kenaikan berat akrilik sebesar 1% yang disebabkan oleh absorbsi air menyebabkan terjadinya ekspansi linear sebesar 0.23%. Sebaliknya pengeringan bahan ini akan disertai oleh timbulnya kontraksi. h. Retak Pada permukaan resin akrilik dapat terjadi retak. Hal ini diduga karena adanya tekanan tarik (tensile stress) yang menyebabkan terpisahnya molekul-molekul polimer. Keretakan seperti ini dapat terjadi oleh karena stress mekanik, stress akibat perbedaan ekspansi termis dan kerja bahan pelarut. Adanya crazing (retak kecil) dapat memperlemah gigi tiruan.

19 i. Ketepatan dimensional Beberapa hal yang dapat mempengaruhi ketepatan dimensional resin akrilik adalah ekspansi mold sewaktu pengisian resin akrilik, ekspansi termal resin akrilik, kontraksi sewaktu polimerisasi, kontraksi termis sewaktu pendinginan dan hilangnya stress yang terjadi sewaktu pemolesan basis gigi tiruan resin akrilik. j. Kestabilan dimensional Kestabilan dimensional berhubungan dengan absorbsi air oleh resin akrilik. Absorbsi air dapat menyebabkan ekspansi pada resin akrilik. Pada resin akrilik dapat terjadi hilangnya internal stress selama pemakaian gigi tiruan. Pengaruh ini sangat kecil dan secara klinis tidak bermakna. k. Resisten terhadap asam, basa, dan pelarut organic Resistensi resin akrilik terhadap larutan yang mengandung asam atau basa lemah adalah baik. Penggunaan alkohol dapat menyebabkan retaknya protesa. Ethanol juga berfungsi sebagai plasticizer dan dapat mengurangi temperatur transisi kaca. Oleh karena itu, larutan yang mengandung alkohol sebaiknya tidak digunakan untuk membersihkan protesa. 2.6 Analisa Mikrostruktur Scanning Electron Microscope (SEM) merupakan mikroskop electron yang banyak digunakan dalam ilmu pengetahuan material. SEM banyak digunakan kerena memiliki kombinasi yang unik, mulai dari persiapan spesimen yang simple dan mudah, kapabilitas tampilang yang bagus serta fleksibel.

20 Gambar 2.10 Tampilan hasil scanning SEM ( ch/sem.htm) Sem digunakan pada sampel yang tebal dan memungkinkan untuk analisis permukaan. Pancaran berkas yang jatuh pada sampel akan dipantulkan dan didifraksikan. Adanya elektron yang terdifraksi dapat diamati dalam bentuk pola pola difraksi. Pola pola difraksi yang tampak sangat bergantung pada bentuk dan ukuran sel satuan dari sampel. Sem juga dapat digunakan untuk menyimpulkan data data kristalografi, sehingga hal ini dapat dikembangkan untuk menentukan elemen atau senyawa. Gambar 2.11 Diagram SEM ( ch/sem.htm)

21 Prinsip kerja SEM dapat dilihat pada Gambar Dua sinar electron digunakan secara simultan. Satu strike specimen digunakan untuk menguji dan strike yang lain adalah CRT (Cathode Ray Tube) member tampilan yang dapat dilihat oleh operator. Akibat tumbukan pada spesimen dapat dihasilkan satu jenis elekron dan emisi foton. Sinyal yang terpilih dikoleksi, dideteksi dan dikuatkan untuk memodulasi tingkat keterangan dari sinar elektron yang kedua, maka sejumlah besar sinar akan menghasilkan bintik gelap. SEM menggunakan prinsip scanning, maksudnya berkas elektron diarahkan dari titik ke titik pada objek. Gerakan berkas elektron dari satu titik ke titik yang lain pada suatu daerah objek menyerupai gerakan membaca. Gerakan membaca ini disebut dengan scanning. Komponen utama SEM terdiri dari dua unit, elektron coloumb dan display console. Elektron Coloumb merupakan elektron beam scanning.sedangkan display console merupakan elektron sekunder yang didalamnnya terdapat CRT. Pancaran elektron energy tinggi dihasilkan oleh elektron gun yang kedua tipenya berdasar pada pemanfaaatan arus. Yang pertama pistol termionik dimana pancaran elektron tercapai dengan pemanasan tungseng atau filament katoda pada suhu 1500 K sampai 3000 K. Katoda merupakan kutub negative yang dibutuhkan untuk mempercepat tegangan E 0 ke anoda yang diground, sehingga elektron yang bermuatan negative dipercepat dari katoda dan meninggalkan anoda dengan energi E 0 kali elektron volt (KeV). pistol termionik sangat luas penggunaannya karena relative aman untuk digunakan dalam tabung vakum 10-9 Torr, atau lebih kecil dari pada itu. Sumber alternative lain dari pistol field emission dimana ujung kawat wolframtidak membutuhkan pemanasan yang dapat dilakukan pada suhu kamar, menuju tabung vakum yang dipercepat seperti pada pistol termionik kearah anoda. Pistol field emission terantung dari permukaan emitter yang secara otomatis bersih, sehingga harus bekerja pada operasi kevakuman yang ultra tinggi kira kira 10-9 Torr, namun jika lebih besar maka akan lebih baik. Jarak panjang dari emitter electron coloumb. Pemnacaran elektron dari elektron coloumb pada chamber harus dipompa cukup vakum menggunakan oil diffusion, turbo molecular, atau pompa ion. (Chan, 1993)

22 2.7 Analisa Struktur Atom Energi-dispersif spektroskopi sinar-x (EDS atau EDX) adalah sebuah teknik analisis yang digunakan untuk elemen analisis atau karakterisasi kimia sampel. Ini adalah salah satu varian dari fluoresensi sinar-x spektroskopi yang bergantung pada penyelidikan sampel melalui interaksi antara radiasi elektromagnetik dan materi, menganalisis sinar-x yang dipancarkan oleh materi dalam menanggapi pukulan dengan partikel bermuatan. Kemampuan karakterisasi karena sebagian besar prinsip dasar bahwa setiap elemen memiliki unit struktur atom yang memungkinkan sinar-x yang merupakan ciri khas dari struktur atom suatu unsure untuk didefinisikan secara unik dari satu sama lain. Untuk merangsang emisi sinar-x karakterisasi dari spesimen, sinar energi tinggi partikel bermuatan seperti elektron atau proton, atau sinar X, difokuskan ke dalam sampel yang sedang dipelajari. Pada saat istirahat, atom dalam sampel mengadung keadaaan dasar (atau tereksitasi) elektron ditingkat energi diskrit atau kulit elektron terikat inti. Balok insiden dapat meningkatkan sebuah elektron dalam shell batin, mengeluarkannya dari shell sementara menciptakan lubang elektron dimana elektron itu. Elektron dari luar, energi yang lebih tinggi shell kemudian mengisi lubang, dan perbedaan energi antara energi yang lebih tinggi shell dan shell energi yang lebih rendah mungkin akan dirilis dalam bentuk sinar X. Jumlah dan energi dari sinar X dipancarkan dari spesiment dapat diukur oleh spektrometer energi disperse. Sebagai energi dari sinar X karakteristik dari perbedaan energi antara dua cangkang, dan struktur atom unsure dari mana mereka dipancarkan, ini memungkinkan komposisi unsure dari specimen yang akan diukur. Ada empat komponen utama dari setup EDS yaitu sumber sinar, detector sinar X, prosesor pulsa, dan analisa. Mikroscope Electron Scanning dilengkapi dengan katoda dan magnetic lensa untuk membuat dan fokus sinar elektron, dan sejak 1960-an mereka telah dilengkapi dengan kemampuan analisis unsur. Sebuah detektor digunakan untuk mengkonversi sinar X energi ketegangan sinyal, informasi ini dikirim ke prosesor pulsa, yang mengukur sinyal dan melewati mereka ke sebuah analyzer untuk menampilkan data dan analisis. Akurasi dari EDS spectrum dapat dipengaruhi oleh banyak faktor. Jendela di depan detektor dapat menyerap energi

23 rendah sinar X ( yaitu EDS detektor tidak dapat mendeteksi unsur unsur dengan umur atom kurang dari 4, yaitu H, Dia, dan Li). Over voltage di EDS mengubah puncak ukuran meningkatkan over tegangan pada SEM peregeseran spektrum ke energi yang lebih besar, membuat energi yang lebih tinggi dan lebih rendah, lebih besar puncak puncak energi yang lebih kecil. Juga banyak unsur akan memiliki puncak yang tumpang tindih (misalnya, Ti K α β dan VK, Mn, dan Fe β K K α ). Keakuratan spektrum juga dapat dipengaruhi oleh sifat sampel. Sinar X dapat dihasilkan melalui setiap atom dalam sampel yang cukup gembira dengan berkas yang masuk. Sinar X dipancarkan ke segala arah sehingga mereka munkin tidak semua lolos sampel. Kemungkinan sinar X melarikan diri specimen, dan dengan demikian yang tersedia untuk mendeteksi dan mengukur, tergantung pada energi sinar X dan jumlah dan kepadatan bahan tersebut harus melewati. Hal ini dapat mengakibatkan akurasi berkurang dalam sampel homogen dan kasar. Dengan biaya-biaya dari Scanning Electron Microscopes (SEM) yang turun dalam beberapa tahun terakhir, SEM berubah melebihi pusat bursa yang berkisar pada pusat-pusat penelitian, universitas, pusat-pusat analisis, dan sebagainya menjadi suatu alat yang aplikasinya lebih luas yang mencakup sekolah-sekolah tinggi dan divisi pengendalian mutu dari banyak industri. Demikian juga dengan munculnya kebutuhan untuk memahami komposisi dan distribusi dari unsur-unsur disamping untuk mengamati bentuk material, sekarang telah lazim untuk bisnis dan organisasiorganisasi memperkenalkan alat analisa Energy Dispersive X-Ray (EDX). SEM dan EDX telah dirancang secara konvensional untuk penggunaannya oleh ahli teknologi analitis. Akan tetapi, dengan perkembangan bursa dari SEM/EDX yang cepat, dibutuhkan perkembangan untuk meningkatkan kemampuan dari alat-alat ini sehingga dapat digunakan dengan mudah oleh ahli mesin yang bekerja dalam pengendalian mutu. Juga dengan kemajuan dalam bidang elektronik, operasi SEM/EDX telah berubah dari analog menjadi operasi digital, dengan pengatur alat dan pengolahan data yang dilakukan oleh computer. Biasanya, suatu sistem operasi Windows TM dan aplikasi Windows digunakan, membuat lingkungan system yang hampir setiap orang dapat menggunakan dengan mudah.

24 Berdasarkan pada kebutuhan dan perubahan bursa dalam lingkungan teknologi, maka dibuatlah SEM-EDX yang merupakan suatu system analisis yang menggabungkan SEM dan EDX menjadi satu unit Prinsip Kerja SEM EDS SEM membentuk suatu gambar dengan menembakkan suatu sinar electron berenergi tinggi, biasanya dengan energi dari 1 hingga 20 kev, melewati sampel dan kemudian mendeteksi secondary electron dan backscattered electron yang dikeluarkan. Secondary electron berasal pada 5-15 nm dari permukaan sampel dan memberikan informasi topografi dan untuk tingkat yang kurang, pada variasi unsur dalam sampel. Backscattered electron terlepas dari daerah sampel yang lebih dalam dan memberikan informasi terutama pada jumlah atom rata-rata dari sampel. Peristiwa tumbukan berkas sinar electron, yaitu ketika memberikan energi pada sampel, dapat menyebabkan emisi dari sinar-x yang merupakan karakteristik dari atom-atom sampel. Energi dari sinar-x digolongkan dalam suatu tebaran energi spectrometer dan dapat digunakan untuk identifikasi unsur-unsur dalam sampel. Berkas elektron primer berinteraksi dengan sampel di sejumlah cara kunci: elektron primer menghasilkan elektron energi yang rendah sekunder, yang cenderung menekankan sifat topografi spesimen elektron primer dapat backscattered yang menghasilkan gambar dengan tingkat tinggi nomor atom kontras (Z) atom terionisasi dapat bersantai transisi elektron shell-ke-shell, yang mengakibatkan baik emisi X-ray atau elektron Auger ejeksi. Sinar-X dipancarkan merupakan karakteristik dari unsur-unsur dalam beberapa pm atas sampel ( Martinez, 2010 ). Insiden elektron sinar membangkitkan elektron dalam keadaan energi yang lebih rendah, mendorong ejeksi mereka dan mengakibatkan pembentukan lubang elektron dalam struktur elektronik atom.elektron dari kulit, energi luar yang lebih tinggi kemudian mengisi lubang, dan kelebihan energi elektron tersebut dilepaskan dalam bentuk foton sinar-x. Pelepasan ini sinar-x menciptakan garis spektrum yang

25 sangat spesifik untuk setiap elemen. Dengan cara ini data X-ray emisi dapat dianalisis untuk karakterisasi sampel di pertanyaan. Sebagai contoh, kehadiran tembaga ditunjukkan oleh dua K puncak disebut demikian (K dan K α β) pada sekitar 8,0 dan 8,9 kev dan puncak α L pada 0,85 ev. Dalam unsur-unsur berat seperti tungsten, sebuah ot transisi yang berbeda yang mungkin dan banyak puncak karena itu hadir( Irawan, 2010 ). Energy Dispersive X-ray (EDX) analisis adalah alat yang berharga untuk analisis kuantitatif dan kualitatif elemen. Metode ini memungkinkan cepat dan analisis kimia non-destruktif dengan resolusi spasial dalam rezim mikrometer. Hal ini didasarkan pada analisis spektral radiasi sinar-x karakteristik yang dipancarkan dari atom sampel pada iradiasi dengan berkas elektron difokuskan dari SEM. Dalam sistem kami spektroskopi dari foton sinar-x dipancarkan dilakukan oleh detektor-li Si dengan resolusi energi sekitar 150 ev pada 5 mm jarak kerja( Martinez, 2010 ) Aplikasi SEM-EDX adalah nama (dispersive X-ray spektroskopi) energi analisis yang dilakukan dengan menggunakan SEM. Alat dipakai umumnya untuk aplikasi yang cukup bervariasi pada permasalahan eksplorasi dan produksi migas, termasuk didalamnya: Evaluasi kualitas batuan reservoir melalui studi diagnosa yang meliputi identifikasi dan interpretasi keberadaan mineral dan distribusinya pada sistem porositas batuan. Investigasi permasalahan produksi migas seperti efek dari clay minerals, steamfloods dan chemical treatments yang terjadi pada peralatan pemboran, gravelpacks dan pada reservoir Identifikasi dari mikrofosil untuk penentuan umur dan lingkungan pengendapan ( Taufik, 2008 ). Instrumen ini sangat cocok untuk berbagai jenis investigasi. Hal ini mungkin untuk menyelidiki misalnya struktur serat kayu dan kertas, logam.permukaan fraktur, produksi cacat di karet dan plastic. Detail terkecil yang dapat dilihat pada gambar SEM adalah 4-5 nm (4-5 sepersejuta milimeter). Detail terkecil yang dapat dianalisis adalah pm 2-3 (2-3 seperseribu milimeter).

26 Hampir sama dengan SEM hanya saja pada SEM EDX merupakan dua perangkat analisis yang digabungkan menjadi satu panel analitis sehingga mempermudah proses analitis dan lebih efisien. Pada dasarnya SEM EDX merupakan pengembangan SEM. Analisa SEM EDX dilakukan untuk memproleh gambaran permukaan atau fitur material dengan resolusi yang sangat tinggi hingga memperoleh suatu tampilan dari permukaan sampel yang kemudian di komputasikan dengan software untuk menganalisis komponen materialnya baik dari kuantitatif mau pun dari kualitalitatifnya.daftar berikut ini merangkum fungsi yang berkontribusi pada operabilitas luar biasa dari SEM-EDX. 1. Menu Fungsi ini digunakan untuk mengatur secara bersamaan, menyimpan, dan mengingat parameter untuk analisis SEM dan EDX. 2. Kondisi pengukuran EDX dapat diatur dari Unit SEM (Spektral pengukuran, multi-titik pengukuran, pemetaan, tampilan menganalisis elemen pada SEM monitor). 3. Image data yang diperoleh dengan SEM dapat digunakan sebagai data dasar untuk EDX. 4. Menetapkan kondisi untuk unit SEM secara otomatis dipindahkan ke unit EDX( Rahmat, 2010 ). Gambar 2.12 Teknik EDS

27 Namun untuk mengenali jenis atom dipermukaan yang mengandung multi atom para peneliti lebih banyak mengunakan teknik EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). Sebagian besar alat SEM dilengkapi dengan kemampuan ini, namun tidak semua SEM punya fitur ini. EDS dihasilkan dari Sinar X karakteristik, yaitu dengan menembakkan sinar X pada posisi yang ingin kita ketahui komposisinya. Maka setelah ditembakkan pada posisi yang diinginkan maka akan muncul puncak puncak tertentu yang mewakili suatu unsur yang terkandung. Dengan EDS kita juga bisa membuat elemental mapping (pemetaan elemen) dengan memberikan warna berbeda beda dari masing masing elemen di permukaan bahan. EDS bisa digunakan untuk menganalisa secara kunatitatif dari persentase masing masing elemen. Contoh dari aplikasi EDS digambarkan pada diagram dibawah ini. (sumber: umich.edu) Gambar 2.13 Contoh dari aplikasi EDS pada masing masing persentase

28 Aplikasi dari teknik SEM EDS dirangkum sebagai berikut: 1. Topografi: Menganalisa permukaan dan teksture (kekerasan, reflektivitas dsb) 2. Morfologi: Menganalisa bentuk dan ukuran dari benda sampel 3. Komposisi: Menganalisa komposisi dari permukaan benda secara kuantitatif dan kualitatif. Sedangkan kelemahan dari teknik SEM antara lain: 1. Memerlukan kondisi vakum 2. Hanya menganalisa permukaan