Rancangan penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah eksperimental laboratoris. Dalam penelitian eksperimental laboratoris, peneliti melakukan suatu kegiatan percobaan yang bertujuan untuk mengungkap pengaruh atau suatu gejala yang timbul akibat manipulasi tertentu.42 Penelitian ini menyelidiki pengaruh dari suatu perlakuan terhadap gejala suatu kelompok tertentu dibandingkan dengan kelompok lain yang menggunakan perlakuan berbeda.
5.1 Kekerasan Permukaan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik yang Dibersihkan dengan Energi Microwave Berdaya 800 Watt dalam 3 Menit dengan
Pengulangan 1 Kali, 2 Kali, dan 3 Kali
Tabel 4 menunjukkan bahwa kekerasan permukaan nilon termoplastik terbesar pada kelompok A1 adalah 8,1 VHN, dan terkecil adalah 6,5 VHN, nilai terbesar pada kelompok A2 adalah 7,7 VHN dan terkecil adalah 6,7 VHN, nilai terbesar pada kelompok A3 adalah 8,3 VHN dan terkecil adalah 5,7 VHN, nilai terbesar pada kelompok A4 adalah 6,9 VHN dan terkecil adalah 4,7 VHN. Kekerasan permukaan terbesar terdapat pada sampel 6 kelompok A3 dan terkecil pada sampel 1 kelompok A4. Nilai rerata kekerasan permukaan dan standar deviasi nilon termoplastik kelompok A1 adalah 7,150 ± 0,629 , kelompok A2 adalah 7,233 ± 0,367, kelompok A3 adalah 6,567 ± 1,023, dan kelompok A4 adalah 5,833 ± 0,774. Nilai rerata kekerasan permukaan kelompok A2 lebih besar dibandingkan nilai rerata kelompok A1, A3 dan A4. Kekerasan permukaan nilon termoplastik yang normal adalah 14,5 VHN.24 Kekerasan permukaan nilon termoplastik (Bioplast) terbesar pada penelitian ini hanya mencapai 8,3 VHN yang terdapat pada sampel 6 kelompok A3. Penelitian Gladstone (2012) yang mendapatkan kekerasan permukaan nilon termoplastik
(Lucitone FRS) memiliki rentang sekitar 7,67-8,45 VHN menyatakan bahwa nilon
kekerasan permukaan nilon termoplastik (Valplast) adalah 10,2 VHN.18,39 Adanya perbedaan merek menyebabkan perbedaan kekerasan permukaan nilon termoplastik. Hal ini kemungkinan karena setiap merek nilon termoplastik memiliki jumlah ikatan amida yang berbeda. Ikatan amida mempengaruhi kekerasan permukaan karena adanya kecenderungan ikatan tersebut untuk mengkristal dan diperkuat dengan pembentukan ikatan hidrogen antara atom oksigen dan nitrogen dari dua kelompok amida.40 Nilon termoplastik memiliki kekerasan permukaan yang rendah karena nilon termoplastik merupakan polimer kristalin yang simetri dan memiliki ikatan linier yang menjadikan nilon termoplastik fleksibel.32,44 Kekerasan permukaan yang rendah menunjukkan bahan yang lembut dan begitu sebaliknya.19 Nilai rerata kekerasan permukaan nilon termoplastik pada tabel 4 menunjukkan bahwa pembersihan dengan energi microwave 800 Watt dalam 3 menit dengan 1 kali pengulangan menyebabkan kenaikan kekerasan permukaan pada nilon termoplastik jika dibandingkan dengan kontrol, hal ini mungkin terjadi karena adanya proses polimerisasi lanjutan akibat terpapar panas yang dihasilkan energi microwave, hal ini sesuai dengan penelitian Al-Muthaffer (2012) yang menemukan adanya kenaikan kekerasan permukaan nilon termoplastik setelah dilakukan thermal cycling dengan suhu 5oC dan 55oC.50 Pembersihan energi microwave 800 Watt dalam 3 menit dengan 2 kali dan 3 kali pengulangan menyebabkan penurunan kekerasan permukaan jika dibandingkan terhadap kelompok kontrol. Penurunan kekerasan permukaan nilon termoplastik mungkin terjadi karena adanya sifat penyerapan air yang tinggi dan pengaruh suhu dari energi
microwave yang meningkatkan penyerapan air.4,31,50 Air yang terserap juga bertindak
sebagai plasticizer sehingga menyebabkan perubahan kekerasan permukaan dari nilon termoplastik dan resin akrilik polimerisasi panas.11,16,22
5.2 Kekerasan Permukaan Basis Gigitiruan Resin Akrilik Polimerisasi Panas yang Dibersihkan dengan Energi Microwave Berdaya 800 Watt dalam 3 Menit
dengan Pengulangan 1 Kali, 2 Kali, dan 3 Kali
Tabel 5 menunjukkan bahwa kekerasan permukaan resin akrilik polimerisasi panas terbesar pada kelompok B1 adalah 17,4 VHN, dan terkecil adalah 16,2 VHN, terbesar pada kelompok B2 adalah 17,7 VHN dan terkecil adalah 16,3 VHN, terbesar pada kelompok B3 adalah 17,2 VHN dan terkecil adalah 16,4 VHN, terbesar pada kelompok B4 adalah 16,7 VHN dan terkecil adalah 16,2 VHN. Kekerasan permukaan terbesar terdapat pada sampel 2 kelompok B2 dan terkecil terdapat pada sampel 5 kelompok B1 dan pada sampel 3 dan sampel 6 kelompok B4. Nilai rerata kekerasan permukaan dan standar deviasi resin akrilik polimerisasi panas kelompok B1 adalah 16,733 ± 0,408, kelompok B2 adalah 16,983 ± 0,512, kelompok B3 adalah 16,800 ± 0,352, dan kelompok B4 adalah 16,450 ± 0,217. Nilai rerata kekerasan permukaan kelompok B2 lebih besar dibandingkan nilai rerata kelompok B1, B3 dan B4. Kekerasan permukaan terbesar resin akrilik polimerisasi panas mencapai 17,7 VHN yang terdapat pada kelompok B2 dan terkecil mencapai 16,2 VHN yang terdapat pada kelompok B1 dan B4. Nilai terbesar sampai terkecil dari penelitian ini masih sesuai dengan Hatrick (2011) yang menyatakan bahwa kekerasan permukaan resin akrilik polimerisasi panas berkisar 15-18 VHN.10 Kekerasan permukaan resin akrilik polimerisasi panas jauh lebih tinggi jika dibandingkan dengan nilon termoplastik. Hal ini terjadi karena resin akrilik polimerisasi panas merupakan polimer amorphous yang saling berbelit dan memiliki ikatan silang yang menjadikan bahan menjadi kaku.32,42 Kekerasan permukaan merupakan hasil interaksi dari beberapa sifat seperti keelastisan, kelenturan, dan ketahanan terhadap fraktur.21 Kekerasan permukaan berhubungan dengan seberapa besar kemampuan bahan untuk menahan goresan, abrasi, keausan dan perubahan bentuk.5,17 Sifat kekerasan permukaan sangat penting untuk diperhatikan karena dapat mempengaruhi karakteristik permukaan basis gigitiruan.16-7 Nilai rerata kekerasan permukaan resin akrilik polimerisasi panas pada tabel 5 menunjukkan bahwa pembersihan dengan energi microwave 800 Watt dalam 3 menit dengan 1 kali pengulangan menyebabkan kenaikan kekerasan permukaan pada resin akrilik polimerisasi panas, akan tetapi pembersihan dengan energi microwave
800 Watt dalam 3 menit dengan 2 kali dan 3 kali pengulangan menyebabkan penurunan kekerasan permukaan jika dibandingkan dengan kelompok kontrol. Kekerasan permukaan suatu bahan dipengaruhi oleh berat molekul polimer, rasio dari monomer sisa, porositas internal dari matriks polimer, berkontak dengan bahan kimia, kehilangan komponen pelarut, penyerapan air, ketegangan dan perubahan suhu.23 Kenaikan kekerasan permukaan pada resin akrilik polimerisasi panas mungkin terjadi karena adanya proses polimerisasi lanjutan dan larutnya monomer serta komponen larut lainnya seperti plasticizer secara difusi dari polimer akibat terpapar panas yang dihasilkan energi microwave, sementara itu penurunan kekerasan permukaan mungkin terjadi karena adanya proses penyerapan air pada saat dilakukan pembersihan dengan energi microwave.49,50 Energi microwave menyebabkan molekul air bergetar dua sampai tiga milyar kali per detik, sehingga menghasilkan gesekan yang menimbulkan panas. Panas yang dihasilkan meningkatkan rasio penyerapan air.32
5.3 Pengaruh Pembersihan dengan Energi Microwave 800 Watt dalam 3 menit
dengan Pengulangan 1 Kali, 2 Kali, dan 3 Kali terhadap Kekerasan Permukaan Basis Gigitiruan Nilon Termoplastik
Tabel 6 menunjukkan bahwa terdapat pengaruh pembersihan dengan energi
microwave 800 Watt dalam 3 menit dengan pengulangan 1 kali, 2 kali, 3 kali terhadap
kekerasan permukaan basis gigitiruan nilon termoplastik dengan nilai p = 0,013 (p<0,05). Hal ini mungkin dipengaruhi oleh sifat bahan nilon termoplastik yang higroskopik, memiliki kerentanan terhadap kenaikan suhu dan penyerapan air yang tinggi oleh karena ikatan amida yang bersifat hidrofilik membentuk rantai utama resin poliamida.3,40,49 Penelitian Takabayashi (2010) yang membandingkan nilai penyerapan air antara rantai poliamida, polikarbonat, dan polietilen terephthalat, hasilnya menunjukkan terdapat perbedaan signifikan nilai penyerapan air dari 3 bahan tersebut. Poliamida memiliki derajat hidrofilik yang tertinggi.41 Penyerapan air yang tinggi disebabkan nilon termoplastik memiliki ikatan linier yang tidak mampu menolak air dan memiliki jarak rantai polimer yang lebih besar pada matriks polimer dibandingkan ukuran molekul air yang kurang dari
0,28 nm sehingga molekul air dapat masuk, hal ini menyebabkan jarak rantai menjadi lebih jauh sehingga menyebabkan terjadinya ekspansi, mempengaruhi kekuatan, stabilitas warna, stabilitas sifat fisis, dan mekanis seperti kekerasan permukaan bahan.8,32 Pengaruh pembersihan dengan energi microwave menyebabkan penurunan kekerasan permukaan yang signifikan pada pengulangan 2 kali dan 3 kali. Hal ini kemungkinan terjadi karena pengulangan pembersihan dengan energi microwave mengakibatkan semakin sering basis gigitiruan nilon termoplastik terpapar dengan suhu dan air yang menyebabkan penyerapan air meningkat. Nilon termoplastik memiliki sifat higroskopik dan penyerapan air yang tinggi kemungkinan juga menyebabkan adanya penyerapan air selama basis gigitiruan nilon termoplastik tidak diberikan perlakuan, karena basis tersebut direndam dalam air sebagai simulasi rongga mulut, selain itu kemungkinan adanya permukaan yang kasar akibat nilon termopastik yang sulit untuk dipoles menyebabkan penyerapan air yang tinggi, seperti yang dilaporkan oleh Rahal dkk (2004) menyatakan kekasaran permukaan berhubungan dengan penyerapan air karena air masuk melalui porositas permukaan.4,8 Hasil penelitian ini tidak sesuai dengan penelitian Ammar dkk (2012) yang melaporkan tidak ada perbedaan yang signifikan kekerasan permukaan nilon termpolastik yang dibersihkan dengan microwave 650 Watt selama 6 menit berdasarkan interval waktu (2 hari, 1 minggu, 1 bulan, dan 2 bulan).11 Hasil penelitian ini juga berbeda dengan Ali dkk. (2011) menyatakan bahwa pengulangan pembersihan energi microwave 680 Watt selama 3 menit dengan pengulangan 1 kali, 3 kali, dan 7 kali menyebabkan penurunan yang tidak signifikan kekerasan dan kekasaran permukaan pada nilon termoplastik dan resin akrilik polimerisasi panas.12 Ketidaksesuaian ini mungkin dipengaruhi oleh perbedaan dari merek bahan dan metodologi penelitian antara lain daya dan waktu serta jumlah pengulangan yang digunakan pada penelitian Ammar yaitu 650 Watt dalam 6 menit pengulangan 2 hari, 1 minggu, 1 bulan, dan 2 bulan, pada penelitian Ali 680 Watt dalam 3 menit dengan pengulangan 1 kali, 3 kali, dan 7 kali, seperti menurut Hamid dkk. (2013) yang menyatakan jenis bahan, metode pembersihan, dan interaksinya mempengaruhi secara signifikan terhadap hasil kekerasan permukaan.33
5.4 Pengaruh Pembersihan dengan Energi Microwave 800 Watt dalam 3 menit
dengan Pengulangan 1 kali, 2 kali dan 3 kali terhadap Kekerasan Permukaan Basis Gigitiruan Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Tabel 7 menunjukkan bahwa tidak terdapat pengaruh dari pembersihan dengan energi microwave 800 Watt dalam 3 menit dengan pengulangan 1 kali, 2 kali, 3 kali terhadap kekerasan permukaan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas dengan nilai p = 0,152 (p<0,05). Nilai rerata kekerasan permukaan terendah basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas terlihat pada pembersihan dengan 3 kali pengulangan (B4), tetapi penurunan yang terjadi belum melewati rentang kekerasan permukaan yaitu 15-18 VHN.10 Hal ini mungkin dikarenakan resin akrilik polimerisasi panas memiliki sifat penyerapan air yang rendah disebabkan oleh ikatan silang resin akrilik polimerisasi panas yang sulit didegradasi oleh air dan memiliki jarak rantai polimer yang kecil pada matriks polimer.8,32 Penyerapan air yang rendah pada resin akrilik polimerisasi panas juga terjadi mungkin karena adanya perendaman sampel selama 2 hari sebelum dilakukan penelitian yang bertujuan untuk penjenuhan, karena resin akrilik polimerisasi panas menyerap air dengan sangat signifikan pada 24 jam sampai 50 jam pertama saat direndam dalam air, tetapi sesudahnya penyerapan air tidak terjadi dalam jumlah signifikan karena koefisien difusi yang rendah dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai kejenuhan bervariasi, tergantung pada ketebalan basis gigitiruan.45,46 Adanya permukaan yang halus pada sampel penelitian mungkin juga menyebabkan penyerapan air yang rendah pada resin akrilik polimerisasi panas, hal ini sesuai dengan penelitian Rahal dkk (2004) menyatakan kekasaran permukaan berhubungan dengan penyerapan air karena air masuk melalui porositas permukaan.8 Hasil penelitian ini sesuai dengan penelitian dari Seo dkk. (2007), Machado dkk. (2009) menerangkan bahwa tidak terdapat pengaruh terhadap kekerasan permukaan resin akrilik polimerisasi panas setelah dibersihkan dengan energi microwave 650 Watt dalam 6 menit.34,35 Penyerapan air pada basis gigitiruan dapat berpengaruh terhadap kekerasan permukaan dan perubahan dimensi. Adanya kemungkinan penyerapan air yang rendah pada resin akrilik polimerisasi panas tidak menyebabkan perubahan dimensi. Ahmad NS, Yusuf SN (2013) menyatakan bahwa maksimal pembersihan energi microwave 630 Watt selama
3 menit dengan pengulangan sebanyak 10 kali tidak menyebabkan perubahan dimensi yang signifikan dari basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas, sehingga tidak dianjurkan untuk melakukan pembersihan gigitiruan setiap hari atau setiap minggu karena akan memperpendek umur dari gigitiruan.36
Adanya kekurangan nilon termoplastik yaitu memiliki sifat penyerapan air yang tinggi menyebabkan gigitiruan nilon termoplastik tidak dianjurkan untuk dibersihkan dengan energi microwave 800 Watt dalam 3 menit oleh karena energi microwave dapat meningkatkan penyerapan air, hal ini mengakibatkan penurunan dari kekerasan permukaan nilon termoplastik sehingga bahan menjadi semakin lunak. Sementara itu, pembersihan dengan energi microwave 800 Watt dalam 3 menit terhadap gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas sehingga dapat dianjurkan untuk diaplikasikan secara klinis, karena memiliki sifat penyerapan air yang rendah.
Kelemahan penelitian ini adalah banyak hal yang tidak dapat dikendalikan peneliti antara lain kesulitan dalam mempertahankan sampel pada alat rotary grinder sehingga sampel memiliki kekasaran permukaan yang berbeda dan hasil pemolesan yang tidak sempurna juga menyebabkan sulitnya sampel yang mengakibatkan hasil indentasi dari alat uji kekerasan permukaan menjadi tidak sempurna. Khususnya sampel nilon termoplastik yang memiliki kekurangan sulit untuk dipoles. Alat pengukuran kekerasan permukaan yang digunakan Vickers Hardness Tester yang memiliki beberapa keterbatasan karena masih menggunakan mikroskop untuk pembacaan nilai kekerasan permukaan. Hal – hal tersebut tentunya berpengaruh terhadap hasil penelitian yang diperoleh.