BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Resin Akrilik Resin akrilik merupakan turunan etilen dan mengandung gugus vinil dalam rumus strukturalnya. Resin akrilik yang digunakan dalam kedokteran gigi adalah ester dari asam akrilat (CH 2 = CHCHOOH) dan asam methacrylalic (CH 2 = C(CH 3 )COOH). Resin akrilik banyak digunakan dalam kedokteran gigi untuk berbagai kebutuhan, baik untuk pembuatan basis gigitiruan, peralatan ortodonsia dan pedodonsia serta peralatan maksilofasial. Resin akrilik ini memiliki beberapa keunggulan yaitu estesis, warna dan tekstur mirip gingiva sehingga estetik di dalam mulut, daya serap air relatif rendah dan perubahan dimensi kecil, dan dalam proses manipulasinya mudah dilakukan karena tidak memerlukan peralatan rumit. 1,22 Resin akrilik yang digunakan sebagai basis gigitiruan terdiri atas tiga tipe yaitu, resin akrilik aktivasi panas (heat cured), resin akrilik aktivasi kimia (self cured), dan resin akrilik aktivasi sinar (light cured). Resin akrilik yang paling sering digunakan dalam pembuatan basis protesa adalah reasin akrilik yang diaktivasi oleh panas. 1 2.2 Resin Akrilik Heat Cured Resin akrilik polimerisasi panas adalah resin akrilik jenis poli(metil) metakrilat yang memerlukan panas untuk polimerisasi bahan-bahannya dengan menggunakan pemanasan air di dalam waterbath atau menggunakan oven gelombang mikro. 1 Beberapa sifat resin akrilik polimerisasi panas sebagai basis gigitiruan antara lain: 1. Konduktivitas Termal Konduktivitas termal merupakan pengukuran termofisika untuk mengetahui seberapa baik panas disalurkan dari suatu bahan ke bahan lain atau jaringan. PMMA mempunyai konduktivitas termal yang sangat rendah yaitu sekitar 6 x 10-4 cal.g -1.cm -2, sehingga bahan ini baik digunakan sebagai basis gigitiruan. 23
2. Pengerutan Polimerisasi Selama polimerisasi monomer metil metakrilat membentuk poli(metil metakrilat), kepadatan massa bahan berubah dari 0.94 menjadi 1.19 g/cm 3. Akibatnya terjadi penyusutan atau pengerutan volumetrik dari adonan polimer monomer. Namun jika bahan dimanipulasi dengan tepat, maka pengerutan akan terdistribusi secara menyeluruh ke semua permukaan sehingga tidak mempengaruhi kecekatan pada pembuatan basis gigitiruan. 1 3. Penyerapan Air Poli(metil metakrilat) mampu menyerap air sebesar 0.69 mg/cm 2 dan dapat menimbulkan efek yang nyata pada sifat mekanis dan dimensi polimer. Akibat penyerapan air, resin akrilik mengalami ekspansi linier sebesar 0.23% setiap 1-2 % kenaikan berat air yang direabsorbsi. 1,23 4. Solubilitas Solubilitas merupakan kelarutan suatu bahan pada suatu cairan, demikian juga resin akrilik akan larut dalam berbagai pelarut dan sejumlah kecil monomer dilepaskan, namun tidak larut dalam air dan cairan rongga mulut. 1,23 5. Porositas Porositas ditandai dengan adanya gelembung-gelembung kecil atau poreus pada permukaan dan dibawah permukaan akrilik yang dapat mempengaruhi sifat fisik, estetik, dan kebersihan protesa sehingga rentan terhadap mikroorganisme rongga mulut. Porositas terjadi akibat beberapa hal diantaranya pengadukan yang tidak tepat antara komponen bubuk dan cairan, penguapan monomer yang tidak bereaksi dan polimer berat molekulnya rendah, bila temperatur resin mencapai atau melebihi titik didih bahan tersebut. Timbulnya porositas dapat diminimalkan dengan cara melakukan perbandingan polimer dengan monomer yang tepat dan dengan pengadukan yang optimal, sehingga homogenitas adonan dapat dicapai dan konsistensinya baik. 1,23 6. Crazing Crazing merupakan goresan atau retakan mikro yang terlihat menimbul pada permukaan basis protesa. Crazing pada resin transparan menimbulkan penampilan
berkabut atau tidak terang dan pada resin berwarna, crazing menimbulkan gambaran putih. Crazing ini merupakan predisposisi terhadap patahnya basis protesa. Beberapa hal yang menyebabkan terjadinya crazing antara lain kelarutan resin yang kurang homogen sehingga terjadi pemisahan mekanik dari rantai-rantai polimernya pada saat ada tekanan tarik atau tensile stress. Penyebab lain terjadi akibat hasil aksi pelarut, umumnya berasal dari kontak dengan cairan seperti etil alkohol atau bahan yang mengandung asam asetat dalam waktu yang lama. 1,24 2.3 Komposisi Resin Akrilik Heat cured Resin akrilik polimerisasi panas terdiri dari likuid (monomer) dan bubuk (polimer) yaitu, sebagai berikut : 22,23 a. Likuid (monomer) - Metil metakrilat sebagai polimer plasticizes - Dibutil phatalat sebagai plasticizer - Glikol dimetakrilat (1-2%) sebagai agen cross linking atau memacu ikatan silang penting pada sifat fisik polimer sehingga lebih keras dan tahan terhadap pelarut. - Hydroquinon (0.006%) sebagai Inhibitor preventing setting atau penstabil untuk mencegah terjadinya proses polimerisasi selama penyimpanan. b. Bubuk (Polimer) - Poli(metil metakrilat) dan co-polimer 5% - Benzoil peroksida sebagai initiator - Gabungan merkuri sulfit dan cadmium sulfit sebagai pigmen - Zink atau titanium oxide sebagai Opacifiers atau bahan membuat terlihat padat - Dibutil pthalat sebagai plasticizer - Partikel organik dan inorganik, seperti serat kaca, zirkonium silikat sebagai estetik untuk resin akrilik heat cured.
2.4 Sifat Mekanik Sifat mekanik adalah salah satu sifat terpenting, karena sifat mekanik menyatakan kemampuan suatu bahan untuk menerima beban tanpa menimbulkan kerusakan pada bahan tersebut. Sifat-sifat mekanik tersebut yaitu, kekuatan (strength), kekerasan (hardness), kekakuan (stifness), dan kelelahan (fatique). 25 Kekuatan (strength) menyatakan kemampuan bahan untuk menerima beban tanpa menyebabkan bahan menjadi patah. Kekuatan ada beberapa macam yaitu kekuatan tarik ditentukan dengan menggunakan bahan dengan uji kekuatan tarik satu sumbu. Kekuatan fatik merupakan patahnya bahan yang disebabkan beban berulang melebihi ambang batas bahan. Kekuatan impak merupakan energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan dengan gaya bentur. Kekuatan transversal merupakan kekuatan bahan terhadap beban, tekanan, dorongan secara beraturan dan berhenti ketika bahan patah. 1,14,25 2.5 Proses Polimerisasi Resin Akrilik Heat Cured Polimerisasi adalah proses bereaksinya molekul monomer bersama dalam reaksi kimia untuk membentuk rantai polimer, resin akrilik ketika berpolimerisasi akan menjadi padat. Polimerisasi heat cured umumnya mengandung benzoil peroksida, bila dipanaskan diatas 60 0 C maka molekul-molekul benzoil peroksida terpisah-pisah untuk menghasilkan spesies dengan muatan listrik netral dan mengandung elektron tidak berpasangan atau radikal bebas. Masing-masing radikal bebas dengan cepat bereaksi dengan molekul monomer yang ada untuk merangsang polimerisasi rantai bertumbuh. Karena produk reaksi juga memiliki elektron tidak berpasangan, molekul tersebut tetap aktif secara kimia. Sebagai akibatnya, molekul monomer tambahan menjadi terikat dengan rantai polimer individualnya. Proses ini terjadi dengan cepat dan diakhiri oleh penyatuan dua rantai bertumbuh atau disebut dengan kombinasi dan perpindahan satu ion hidrogen dari satu rantai ke rantai yang lain disebut ketidakseimbangan. 2,21 Reaksi polimerisasi aktivasi panas sebagai berikut. 22
Powder (Polimer) + Liquid (monomer) + Heat (eksternal) Polimer + Heat (reaksi) Pada hasil siklus polimerisasi yang baik mencakup pemprosesan resin 70 o C selama 2 jam dan kemudian meningkat temperatur air rendaman sampai 100 o C dan diproses selama 30 menit lebih. 3,5,26 Setelah siklus polimerisasi yang dilakukan selesai, kuvet harus didinginkan perlahan dengan cara mengangkat kuvet dari rendaman air dan dibiarkan mendingin sampai mencapai temperatur ruang atau selama 30 menit. 22 2.6 Resin Akrilik Heat Cured dengan Penambahan Penguat Polimetilmetakrilat (PMMA) merupakan komponen yang sering digunakan sebagai basis gigi tiruan karena memiliki keuntungan dari segi perbaikannya yang mudah, biaya yang relatif terjangkau, memiliki konduktivitas termal yang baik, mudah di proses dan stabil pada lingkungan rongga mulut. 16,20 Namun material ini sering terjadi fraktur karena kelelahan atau terjadi karena adanya creck maupun akibat kontak dengan bahan lain. 20 Beberapa tahun belakangan ini produk resin akrilik telah berkembang sehingga masalah tersebut dapat diatasi dengan cara memodifikasi resin akrilik. 2,12 Metode yang dapat memperkuat PMMA yaitu dengan menambahkan berbagai penguat, dengan penambahan penguat logam atau dengan penambahan serat ke dalam polimetil metakrilat. 2,12,23 2.6.1 Penambahan Penguat Logam Penggunaan logam untuk ditambahkan ke dalam basis gigitiruan telah dilaporkan dapat mempengaruhi daya tahan resin akrilik terhadap fraktur. Beberapa bentuk logam yang dapat ditambahkan yaitu antara lain bentuk kawat, batang, lembaran dan plat. Sifat 26, 27 penguatan oleh logam dipengaruhi oleh ketebalan dan posisinya pada resin. 2.6.2 Penambahan Serat Penelitian mengenai pengaruh bahan penguat serat terhadap sifat mekanis polimer telah dilakukan. Dari beberapa hasil penelitian telah menyatakan bahwa dengan
penambahan serat dapat meningkatkan sifat mekanis resin akrilik basis gigitiruan. 12,14 Beberapa serat yang dapat ditambahkan untuk memperkuat polimer basis gigitiruan yaitu serat nilon, serat karbon, serat aramid, serat ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWP) dan serat kaca. 2,12,23 Bahan-bahan penguat yang ditambahkan pada resin akrilik umumnya mempunyai kelemahan masing-masing, namun yang diterima secara klinis yaitu penambahan serat kaca atau glass fiber. Bahan penguat serat kaca ini memiliki ikatan yang baik dengan resin akrilik dan estetik juga baik. 18,26,27 2.6.2.1 Serat Kaca Serat kaca (glass fiber) merupakan material berbentuk serabut-serabut yang sangat halus yang mengandung bahan kaca. Sediaan serat kaca dapat berupa potongan kecil, batang, dan anyaman dan masing-masing serat kaca tersebut menghasilkan kekuatan mekanis yang berbeda-beda terhadap resin akrilik. 14 2.6.2.2 Bentuk Serat Kaca A. Bentuk Batang Serat kaca bentuk batang terbuat dari serat kaca continous unidirectional yang memiliki diameter 3-25 μm. Serat kaca batang yang ditambahkan ke dalam resin akrilik polimerisasi panas dapat menyebabkan perubahan dimensi yang signifikan karena penyerapan serat dengan resin yang tidak adekuat. 14
Gambar 1: Serat kaca bentuk batang 28 B. Bentuk Anyaman Serat kaca bentuk anyaman atau woven memiliki ketebalan 0,005 mm dan setelah dilebur dalam polimer ketebalan menjadi 0,006 mm. Daya serap serat kaca bentuk anyaman terhadap akrilik sangat baik sehingga sangat memperkuat resin akrilik polimerisasi panas. 12,27 Gambar 2: Serat kaca bentuk anyaman 29 C. Bentuk Potongan Kecil Serat kaca potongan kecil sudah banyak digunakan dalam bidang kedokteran gigi sebagai bahan penguat resin akrilik. Serat kaca potongan kecil ini memiliki beberapa
kelebihan dari serat bentuk lain yaitu mudah untuk dimanipulasi dalam memasukkan ke dalam adonan akrilik, kemudahan penggunaannya dalam klinik, dan mudah untuk dipoles. Serat kaca ini dapat dipotong-potong dengan berbagai ukuran antara lain 3 mm, 4 mm, 6mm dan 8 mm. 12,27,30 Pada hasil penelitian Kanie dkk (2000) semakin kecil potongan serat kaca maka semakin merata penyebaran serat kaca pada plat resin akrilik dan kekuatan impak semakin meningkat. 12,30 Gambar 3: Serat kaca bentuk potongan kecil 31 2.7 Kekuatan Impak Kekuatan impak merupakan energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan dengan gaya benturan, sehingga resin akrilik sebagai basis protesa harus memiliki kekuatan impak yang tinggi untuk mencegah terjadinya patahan. 25 Penambahan plasticizer dapat meningkatkan kekuatan impak, namun beberapa penambahan tersebut dapat penurunkan sifat kekerasan, proporsional limit, modulus elastis dan compressive strength. Idealnya kekuatan impak harus cukup tinggi dan tidak mengorbankan sifatsifat lainnya. Kekuatan impak yang direkomendasikan untuk resin basis protesa berkisar 0,98 sampai 1,27 J. 1 Kekuatan impak didapat menggunakan sampel dengan ukuran tertentu diletakkan pada alat penguji kekuatan impak dengan lengan pemukul yang dapat diayun. Pemukul tersebut kemudian diayun dan membentur sampel hingga patah, selanjutnya energi yang diserap akan tertera pada alat penguji sehingga dapat dicatat dan dilakukan perhitungan
kekuatan impak sampel tersebut. Perhitungan kekuatan impak ini menggunakan rumus energi serap yaitu. 25 K = J / A Keterangan : K = Kekuatan Impak (J/mm 2 ) J = Energi yang diserap (Joule) A = Luas penampang batang uji (mm 2 ) Pada pengujian kekuatan impak ada dua cara pengujian yang dapat digunakan yaitu metode charpy dan metode izod. Pada metode izod sampel dijepit secara vertikal pada salah satu ujungnya, kemudian pemukul diayunkan dari ketinggian tertentu dan akan memukul ujung yang lain. Sedangkan pada metode charpy sampel diletakkan dengan posisi horizontal dan ujung-ujungnya ditahan oleh penahan yang bergerak 40 mm, Pemukul diayunkan dari arah belakang. Untuk penelitian ini metode yang digunakan adalah charpy impact test dengan alat Amslerotto Walpret Werke GMBH Germany. 25 2.8 Saus Tomat Saus tomat adalah salah satu bentuk olahan yang dihasilkan dari campuran bubur tomat atau pasta tomat atau padatan tomat yang diperoleh dari tomat yang masak dan sering dipergunakan sebagai bahan penyedap makanan. Saus tomat telah berkembang luas di Indonesia baik yang bermerek terkenal atau yang tidak jelas mereknya. 8 2.8.1 Komposisi Saus Tomat Saus tomat diolah dengan berbagai campuran bumbu-bumbu, dengan atau tanpa penambahan bahan lain dan bahan tambahan pangan yang diijinkan. 8
Komposisi saus tomat antara lain 8,32,33 - Tomat yang sudah masak merupakan bahan utama dalam pembuatan saus tomat - Bumbu-bumbu yang terdiri dari (merica, bawang putih, kayu manis, bunga pala, garam dan gula) sebagai pemantap cita rasa dari saus tomat - Bahan pengental merupakan bahan yang diperlukan untuk membuat sari buah tomat menjadi kental pada saat pemanasan. Bahan pengental terdiri dari pengental alami seperti buah pepaya ataupun gelatin dan pengental buatan yaitu CMC (Carboxy methyl Cellulosa). - Bahan tambahan lain atau pengawet seperti asam benzoat (C6H5COOH) yaitu garamnya natrium benzoat (C6H5CO2) sebagai penghambat pertumbuhan bakteri dan asam sorbat sebagai penghambat jamur. - Pengatur Keasaman yaitu asam asetat berfungsi untuk memberikan rasa asam, mengintensifkan penerimaan rasa-rasa lain dan juga menjaga agar ph saus tomat menjadi tetap. Pada pembuatan saus tomat untuk bahan-bahan alaminya seperti tomat, merica, cengkeh, bawang putih, kayu manis, dan garam jumlah dalam pencampuran disesuaikan seberapa besar hasil yang diinginkan, akan tetapi untuk bahan-bahan tambahan seperti asam asetat, natrium benzoat, asam sorbat, dan carboxil celulosa harus sesusai dengan standar ADI (Assceptable Daily Intake) yang diatur oleh Menteri Kesehatan republik Indonesia No. 722/Menkes/Per/IX/88, ini merupakan batasan agar tidak menimbulkan resiko. 32,34 Berdasarkan FPO syarat standar saus tomat yaitu 25% dari total bahan padatnya atau campuran bahan alaminya, 1% dari asam asetat dan 600-750 mg/kg asam benzoat. 34 2.8.1.1 Asam Benzoat Asam benzoat (C 6 H 5 CO2) adalah padatan kristal berwarna putih dan merupakan asam karboksilat aromatik yang paling sederhana. Asam benzoat bersifat mudah menguap pada suhu hangat dan mudah menguap dalam uap air. Sukar larut dalam air, mudah larut dalam etanol dan dalam eter. Asam benzoat merupakan asam lemah yang
mengalami disosiasi tergantung pada ph mediumnya. Molekul yang tidak terdisosiasi mempunyai efektivitas sebagai pengawet makanan. 33 Asam benzoat merupakan bahan tambahan pangan yang bertujuan untuk mencegah atau mengahambat fermentasi, pengasaman, penguraian dan perusakan lainnya terhadap pangan yang disebabkan oleh mikroorganisme. 8 Jenis asam benzoat yang digunakan dalam saus tomat adalah natrium benzoat, penggunaan natrium benzoat dalam saus untuk mencegah pertumbuhan khamir dan bakteri terutama untuk makanan yang telah dibuka dari kemasannya. 33 2.8.1.2 Asam Asetat Asam asetat atau asam cuka (CH 3 COOH) adalah senyawa kimia asam organik yang dikenal sebagai pemberi rasa asam dan aroma dalam makanan. Asam asetat merupakan salah satu asam karboksilat paling sederhana. Larutan asam asetat dalam air merupakan sebuah asam lemah yang hanya terdisosiasi sebagian menjadi ion H + dan CH3COO -. Asam asetat dalam industri makanan digunakan sebagai pengatur keasaman. 33 Asam asetat pekat bersifat korosif, korosif adalah sifat suatu substansi yang dapat menyebabkan benda lain hancur atau memperoleh dampak negatif. 31 Asam asetat encer tidak berbahaya, namun asam asetat melebihi batas yang ditetapkan oleh SNI 01-3546- 2004 tidak menimbulkan efek yaitu untuk saus tomat 0,8% 1% b/b. 8 2.8.2 Hubungan Saus Tomat Terhadap Prostodontik Bahan-bahan tambahan yang ada dalam saus tomat ditinjau dari segi prostodontiknya dapat mempengaruhi resin akrilik bagi pemakai gigitiruan. resin akrilik atau poli(metal metakrilat) dapat mengalami perubahan sifat mekanik dan dimensi polimernya. Perubahan tersebut terjadi disebabkan karena faktor intrinsik dan ekstrinsik, faktor intrinsik yaitu terjadinya polimerisasi yang kurang sempurna dan adanya sifat menyerap cairan. Faktor ektrinsik antara lain diet dan kebersihan rongga mulut. 5,1 Menurut Alrafidin (2008) resin akrilik di rendam dalam larutan asam asetat, asam sitrat, dan asam laktat menghasilkan perubahan warna. Hal ini terjadi akibat penyerapan akrilik terhadap larutan asam yang mempengaruhi degradasi polimetil metakrilat. 5
Selain mengalami perubahan warna akibat asam juga dapat mengurangi kekuatan impak resin akrilik. Asam asetat yang terkandung dalam saus tersebut mengandung ion [H3O - ] yang bersifat asam dan korosif, bila berkontak dangan resin akrilik akan bereaksi dengan gugus ester dari polimetil metakrilat resin akrilik. 6,33 Reaksi ini akan menyebabkan ikatan rantai polimer resin akrilik terganggu, terjadi pemisahan rantai resin akrilik dan akhirnya menimbulkan crazing atau retakan mikro, akibat reaksi tersebut sifat fisik resin akrilik menurun dan kekuatan impaknya berkurang. 1
2.9 Kerangka Teori Resin Akrilik Swapolimerisasi Polimerisasi Panas Polimerisasi Sinar Modifikasi untuk Menambah Kekuatan Karbon Penambahan Penguat Logam Penambahan Serat Aramid Polietilen Batang Perendaman Dalam Saus Tomat Resin Akrilik Polimerisasi Panas + Serat Kaca Potongan kecil Kaca Potongan Kecil Anyaman Asam Asetat dan Asam Benzoat Penyerapan Air dan Solubilitas Asam Asetat dan Asam Benzoat Bersifat Korosif dan Dapat Berikatan dengan Ester Resin Akrilik Sifat Mekanis Transversal Impak Fatik Tensile
2.10 Kerangka Konse Resin Akrilik Polimerisasi Panas Perendaman dalam Saus Tomat Resin Akrilik Polimerisasi Panas dengan Penambahan Serat Kaca Potongan Kecil Asam Asetat dan Asam Benzoat Sifat Penyerapan Air dan Solubilitas Asam Asetat dan Asam Benzoat Bersifat korosif dan Dapat Berikatan dengan Ester dari Resin Akrilik Kekuatan Impak