LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL I Topik : Setting Time Gipsum Tipe II Berdasarkan W : P Ratio Grup : B - 3A Tgl. Praktikum : 5 April 2012 Pembimbing : Devi Rianti, drg., M.Kes Penyusun : 1. Ratih Ayu Maheswari 021111029 2. Nadya Soraya Auliyah 021111064 3. Bima Baskara 021111129 4. Afin Aslihatul Ummah 021111130 5. Hayumas Nurlita Firda Khoironi 021111131 6. Dalhar Hakiki 021111132 7. Nila Sari 021111133 8. Dhany Marsa Winda 021111134 9. Haura Nadya Amalia 021111135 DEPARTEMEN MATERIAL KEDOKTERAN GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2012
Praktikum : I Topik : Setting Time Gipsum Tipe II Berdasarkan W : P Ratio Tempat : Ruang Praktikum B, Fak.Kedokteran Gigi, UNAIR Hari/Tgl. Praktikum : Kamis/5 April 2012 Alat dan Bahan : ALAT BAHAN Gambar 1. 3 buah Mangkuk Karet dan 1 buah Spatula Gambar 2. Bubuk Gipsum Plaster Air PDAM Gambar 3. Lempeng Kaca ( Glass Lab ) Vaselin Gambar 4. Stopwatch pada HP Gambar 5. Timbangan Analitik 1
Gambar 6. 3 buah Cetakan Bentuk Cincin Gambar 7. Vibrator Gambar 8. Jarum Gillmore Gambar 9. Termometer Digital Gelas Ukur Kertas Tisu I. Tujuan Praktikum - Untuk dapat mengetahui cara : a. Melakukan manipulasi gipsum plaster dengan tepat b. Mengukur initial setting time dengan tepat berdasarkan variasi perubahan rasio w : p c. Mengukur final setting time dengan tepat berdasarkan variasi perubahan rasio w : p 2
II. Cara Kerja 2.1 Pencampuran Gipsum - Menyiapkan bahan dan peralatan yang diperlukan di atas meja praktikum. - Mengukur suhu ruangan dan suhu air dengan termometer. - Menimbang bubuk gipsum plaster sebanyak 50 gram dan mengukur air PDAM sebanyak 30 ml. Gambar 10. Bubuk gipsum dan air telah diukur terlebih dahulu sesuai ketentuan - Memasukkan air yang telah diukur ke dalam mangkuk karet terlebih dahulu, kemudian memasukkan bubuk gipsum sedikit demi sedikit ke dalam mangkuk karet dan membiarkannya mengendap selama 30 detik untuk menghilangkan gelembung udara. Gambar 11. (dari kiri ke kanan) Bubuk gipsum ditimbang dengan timbangan analitik guna didapat hasil yang aurat. Air PAM tidak lupa diukur suhunya. Gambar berikutnya menunjukkan bahwa sebelum mencampur bubuk dan air, sebaiknya air dimasukkan terlebih dahulu. - Menyalakan stopwatch pada saat mulai pencampuran antara bubuk gipsum dan air dan pada saat itu mulai menghitung setting time. - Mengaduk bubuk gipsum dan air sampai homogen menggunakan spatula dengan gerakan memutar selama 1 menit sebanyak 120 3
putaran, bersamaan dengan itu memutar mangkuk karet secara perlahan lahan. Gambar 12. Pengadukan bubuk dengan air - Mengolesi cetakan yang diletakkan di atas lempeng kaca dengan vaselin. - Meletakkan mangkuk karet yang berisi adonan gipsum di atas vibrator dengan kecepatan rendah selama 30 detik untuk menghilangkan gelembung udara. - Memindahkan mangkuk karet dari atas vibrator, kemudian menuangkan adonan gipsum ke dalam cetakan bentuk cincin di atas vibrator yang sudah dihidupkan dengan kecepatan rendah untuk menghilangkan udara yang terjebak, lalu meratakan permukaan cetakan. Gambar 13. Adonan dicetak di atas vibrator 2.2 Pengukuran Pengerasan Awal ( Initial Setting ) - Menyalakan stopwatch dan memulai pengukuran pada saat adonan dituang ke dalam cetakan, lalu meletakkan cetakan di bawah jarum 4
Gillmore dengan berat beban ¼ pound dan penampang jarum 1/12 inch. - Menusuk permukaan adonan gipsum dengan gerakan cepat, mengangkat jarum kembali dan membersihkan ujung jarum dengan kertas tisu. Gambar14. Pengecekan kekerasan dengan menggunakan jarum Gillmore - Mengulangi penusukan pada permukaan adonan setiap 30 detik sambil memutar cetakan untuk mendapatkan daerah tusukan yang berbeda. - Mengulangi gerakan ini sampai jarum tidak dapat menusuk permukaan adonan gipsum, pada saat itu stopwatch dimatikan dan mencatat waktunya. 2.3 Pengukuran Pengerasan Akhir ( Final Setting ) - Setelah jarum Gillmore dengan ukuran 1/12 inch tidak dapat menusuk permukaan adonan gipsum lagi, kemudian memindahkan cetakan gipsum ke bawah jarum berukuran 1/24 inch dengan beban 1 pound. - Menyalakan stopwatch pada saat menusuk permukaan adonan gipsum dengan cara seperti pada pengukuran initial setting sampai jarum tidak dapat menusuk permukaan adonan gipsum. Pada saat itu mematikan stopwatch dan mencatat waktu final setting. Gambar 15. Hasil akhir Catatan : - Percobaan di atas diulangi dengan rasio bubuk gipsum sebanyak 40 gram dan 30 ml air. 5
- Percobaan di atas diulangi lagi dengan rasio bubuk gipsum sebanyak 50 gram dan 35 ml air. - Mencatat hasil praktikum dan menghitung hasil akhir. III. Hasil Praktikum No. 1 2 3 Percobaan W/P Ratio 30 ml/50 gr W/P Ratio 30 ml/40gr W/P Ratio 35 ml/50 gr Tabel 1. Initial Setting dan Final Setting kelompok B3a Jumlah Pengadukan Waktu Mulai (menit:detik) Initial setting (menit:detik) Final setting (menit:detik) Pinggir Tengah Pinggir Tengah Suhu 113 02:45 24:45 25:45 36:45 37:45 28 o C Jumlah Tusukan 44 46 22 24 70 128 03:00 32:30 35:30 39:00 42:30 28 o C Jumlah Tusukan 58 64 7 14 78 115 02:30 28:00 31:30 36:30 39:00 28 o C Jumlah Tusukan 49 56 10 15 71 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 30/50 30/40 35/50 Komposisi initial setting time (tepi) initial setting time (tengah) Final setting time (tepi) final setting time (tengah) Grafik 1. Initial Setting dan Final Setting kelompok B3a Tabel hasil pengamatan menunjukkan gipsum dengan W/P rasio 30 ml/ 50 gr Memiliki initial setting time 24 menit 45 detik pada bagian tepi dan 25 menit 6
45 detik pada bagian tengah. Sedangkan final setting time bagian tepi 36 menit 45 detik dan bagian tengah 37 menit 45 detik. Pada gipsum dengan W/P rasio 30 ml/ 40 gr memiliki initial setting timepada tepi 32 menit 30 detik dan tengah 35 menit dan 30 detik. Final setting bagian tepi membutuhkan waktu 39 menit dan bagian tengah 42 menit 30 detik. Untuk W/P rasio 35 ml/ 50 gr initial setting time bagian tepi 28 menit dan tengah 31 menit 30 detik. Final setting time 36 menit 30 detik pada bagian tepi dan 39 menit pada bagian tengah. Tabel 2. Initial Setting dan Final Setting kelompok B3b NO. Percobaan Jumlah Pengadukan Initial setting (menit:detik) Final setting (menit:detik) Pinggir Tengah Pinggir Tengah Suhu 1 2 3 W/P Ratio 30 ml/50 gr W/P Ratio 30 ml/40gr W/P Ratio 35 ml/50 gr 127 20:25 20:55 35:01 35:33 28 o C 110 33:30 34:00 41:00 42:30 28 o C 127 33:00 35:30 44:00 45:30 28 o C IV. Pembahasan 4.1 Landasan Teori Gipsum adalah mineral alami dengan nama kimia kalsium sulfat dihidrat (CaSO 4. 2H 2 O). Gipsum yang digunakan dalam kedokteran gigi berbahan dasar kalsium sulfat hemihidrat (CaSO 4 ) 2. H 2 O. Standart ISO mengidentifikasi 5 jenis bahan gipsum sebagai berikut : - Tipe 1 Dental plaster, impression - Tipe 2 Dental plaster, model - Tipe 3 Dental stone, die, model - Tipe 4 Dental stone, die, high strength, low expansion - Tipe 5 Dental stone, die, high strength, high expansion ( McCabe dan Walls 2008, hal.32 ) 7
Gipsum memiliki waktu setting. Proses setting dimulai tepat setelah air dan bubuk selesai dicampur. Tahap pertama dalam proses setting adalah bersatunya air dengan hemihidrat. Hemihidrat yang telah larut secara cepat berubah menjadi dihidrat yang mempunyai kelarutan lebih rendah. Kelarutan yang telah melebihi batas menyebabkan larutan memadat. Proses terus berlanjut sampai seluruh hemihidrat berubah menjadi dihidrat. Setting time dapat diidentifikasi melalui dua tahap. Tahap pertama, dimana material berkembang menjadi padat namun lemah,dan flow kurang. Tahap ini dikenal sebagai tahap initial setting. Saat material telah mempunyai kekuatan dan kekerasan yang cukup untuk dilakukan pengerjaan, tahap ini disebut final setting. Ciri-ciri tahap setting dari gipsum dapat diukur dengan menggunakan tekanan dari jarum. Jarum yang lebih berat memiliki diameter ujung yang lebih kecil sehingga menghasilkan gaya tekan yang lebih besar. Initial setting dapat didefinisikan saat gipsum dapat menyangga jarum yang ringan. ( McCabe dan Walls 2008, hal.34-35 ) Gambar 16. Jarum Gillmore Menurut teori, setting timegypsum dapat dikontrol dengan beberapa cara yakni pengaturan water powder (W/P) rasio, pengaturan suhu air yang akan dipakai serta suhu ruangan. Penambahan W/P rasio memperlambat setting 8
dengan mengurangi konsentrasi dari pengkristalan nuklei. ( McCabe dan Walls 2008, hal 37). Jumlah air dan hemihidrat yang digunakan secara akurat diukur melalui berat. Rasio penggunaan air dan hemihidrat disebut dengan W/P ratio. W/P ratio adalah faktor yang penting dalam menentukan sifat fisik dan kimia dari hasil final produk gipsum, sebagai contoh apabila W/P ratio bertambah makasetting timebertambah, kekuatan dari gypsum menurun, serta setting expansion menurun. ( Annusavice 2003, hal 261 ). Proses pencampuran atau disebut spatulation juga memiliki pengaruh pada setting time dan setting expansion suatu material. Peningkatan jumlah pengadukan(baik kecepatan atau lama waktu pengadukan maupun keduanya) akan memperpendek setting time. Saat bubuk dimasukkan ke dalam air, reaksi kimia dimulai, dan kalsium sulfat dihidrat mulai terbentuk. Saat pengadukan, kalsium sulfat dihidrat baru yang terbentuk memecahkan kristal kecil dan memulai nukleasi baru disekitar kalsium sulfat dihidrat yang dapat diendapkan. Penambahan jumlah pengadukan menyebabkan nukleasi terbentuk dan perubahan kalsium sulfat hemihidrat menjadi dihidrat membutuhkan waktu yang lebih sedikit.( Craig dan Powers 2002,hal.395-396 ). Saat gipsum dicampur dengan air, pencampuran harus dilakukan dengan benar untuk mendapatkan campuran yang halus. Air dituangkan ke dalam mangkuk pencampuran yang memiliki desain dan ukuran yang sesuai. Serbuk ditambahkan dan dibiarkan di dalam air selama sekitar 30 detik. Teknik ini akan mengurangi jumlah udara yang masuk ke dalam campuran selama pengadukan awal.( Craig and Powers, 2002 hal.404 ). Serbuk ini diaduk selama kurang lebih 15 dengan menggunakan spatula, selanjutnya dilakukan pengadukan bersama vibrator selama 20 sampai 30 detik ( Annusavice 2003 hal.277 ). 4.2 Analisis dan Implikasi Berdasarkan data yang diperoleh, hasil menunjukkan bahwa perbedaan W/P rasio memiliki pengaruh pada setting time. Percobaan ini dilakukan dalam suhu air dan suhu ruang yang sama dengan mengganti-ganti W/P (water / powder) 9
rasio. Jumlah pengadukan yang dianjurkan dalam praktikum ini adalah 120 putaran/menit, akan tetapi pada praktiknya jumlah pengadukan berbeda-beda pada tiap pengadukan. Dalam percobaan kali ini, setting time yang diperlukan untuk posisi tepi dan tengah pada medan gipsum berbeda - beda. Setting time dibedakan menjadi dua tahap, yaitu tahap initial setting dan tahap final setting. Pada tabel hasil pengamatan didapatkan bahan gipsum dengan perbandingan W/P sejumlah 30 ml/ 50 gr Membutuhkan waktu 24 menit 45 detik pada bagian tepi dan 25 menit 45 detik pada bagian tengah untuk mencapai initial setting dan untuk final setting bagian tepi membutuhkan waktu 36 menit 45 detik dan bagian tengah membutuhkan 37 menit 45 detik. Sedangkan pada gipsum dengan W/P rasio 30 ml/ 40 gr membutuhkan waktu pada tepi 32 menit 30 detik dan pada bagian tengah 35 menit dan 30 detik untuk mencapai initial setting dan untuk mencapai final setting bagian tepi membutuhkan waktu 39 menit dan bagian tengah 42 menit 30 detik. Untuk W/P rasio 35 ml/ 50 gr bagian tepi membutuhkan 28 menit dan tengah 31 menit 30 detik untuk mencapai tahap initial setting dan 36 menit 30 detik pada bagian tepi dan 39 menit pada bagian tengah untuk mencapai tahap final setting. Dari hasil praktikum tersebut dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi perbandingan W/P rasio, semakin panjang setting time, dengan kata lain semakin tinggi kadar air dalam campuran gipsum lama waktu yang diperlukan untuk setting time semakin panjang. Terlihat pada percobaan kedua yang perbandingan air nya lebih banyak maka setting time lebih panjang daripada dua percobaan lainnya yang memiliki perbandingan air lebih sedikit. Perbedaan setting time karena perbedaan W/P ratio ini kecepatan tumbukan antar partikel gipsum pada tiap percobaan berbeda. Semakin sedikit jumlah rasio bubuk dalam adonan, kecepatan tumbukan antar partikel akan semakin lambat. Kecepatan tumbukan akan berpengaruh pada energi yang dihasilkan. Energi itulah yang digunakan untuk melakukan reaksi setting. Semakin sedikit energi yang dihasilkan, reaksi yang terjadi akan semakin lambat, hingga akhirnya setting time yang dihasilkan semakin lambat. Perbedaan setting time juga dapat dipengaruhi oleh adanya perbedaan dalam proses pengadukan. Semakin cepat dan banyaknya pengadukan akan 10
berpengaruh pada semakin cepat setting time. Pengadukan yang dilakukan akan menghasilkan energi yang dapat mempercepat proses setting time. Setting time antara bagian tengah dan tepi terdapat perbedaan waktu. Reaksi yang terjadi pada gipsum adalah reaksi eksotermis. Pada bagian tepi, gipsum lebih mudah mengeluarkan panasnya dengan cara menyalurkan melalui ring sedangkan gipsum bagian tengah hanya lebih susah melepas panasnya. Oleh karena itu, gipsum pada bagian tepi memiliki setting time yang lebih pendek daripada gipsum pada bagian tengah. V. Kesimpulan Berdasarkan praktikum ini, dapat disimpulkan bahwa ada beberapa faktor yang mempengaruhi setting time gipsum tipe II, yaitu rasio W/P dan cara pengadukan. Pengaruh rasio W/P yaitu semakin besar rasio W/P, maka akan semakin memperlambat setting time. Sebaliknya, semakin kecil rasio W/P, maka akan semakin mempercepat setting time. Pengaruh yang kedua adalah pengadukan. Semakin lama pengadukan, maka akan mempercepat setting time. Begitu pula sebaliknya, semakin cepat pengadukan, maka akan memperpanjang setting time. Dari hasil percobaan dapat disimpulkan bahwa jika terdapat selisih 0,1 pada rasio w/p akan menambah waktu setting selama 5 menit, maka jika terdapat selisih rasio w/p 0,05 akan menambah waktu setting selama 2,5 menit. Akan tetapi pada percobaan 2 penambahan waktu setting hanya sekitar 2 menit dan pada percobaan 3 tidak terjadi penambahan waktu setting. Hal ini tentunya merupakan sebuah penyimpangan dan faktor yang mempengaruhi adalah rasio w:p, pengadukan dan suhu dan kelembapan ruangan. 11
VI. Daftar Pustaka Anusavice, K. J. 2003. Phillip s : Science of Dental Material. USA : WB Elsevier, Saunders Company. Craig, R. G. & Powers, John M. 2004. Restorative Dental Material. USA : Mosby Inc. McCabe, John F. & Walls, Angus W. G. 2008. Applied Dental Materials 9 th ed. UK : Blackwell Publishing. 12
LAMPIRAN 13