BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Pada tahun 1937, resin akrilik terutama poli metil metakrilat (PMMA) telah diperkenalkan dan dengan cepat menggantikan bahan sebelumnya dalam pembuatan bahan gingiva. Resin akrilik memiliki sifat yang menguntungkan yaitu estetis, warna dan tekstur mirip dengan gingiva asli sehingga estetik di dalam mulut baik, daya serap air relatif rendah dan perubahan dimensi kecil.
(Malcolm, P.S, 2001)
Poli metil metakrilat (PMMA) adalah bahan yang sangat luas penggunaannya untuk di luar maupun di dalam ruangan, karena tahan terhadap cuaca luar. Pembuatan poli metil metakrilat (PMMA) berlangsung secara radikal bebas dengan kondisi suspensi. Poli metil metakrilat merupakan hasil polimerisasi monomer metakrilat (MMA). Monomer ini adalah bahan plastis dan polimer ini dicampur untuk mendapatkan konsistensi yang lebih mudah. Reaksinya berjalan secara berantai.
Jenis – jenis resin akrilik adalah : 1. Akrilik (dough – type)
Bahan ini merupakan bahan gingiva tiruan yang paling sering digunakan karena diperoleh dari penyatuan dari liquid dengan powder. Dengan nama lain adalah poli metil metakrilat.
2. Akrilik (gel – type)
Bahan ini merupakan hasil uraian unsur berbentuk gel yang dihasilkan dengan cara mencampur liquid dengan powder.
3. Akrilik (puor – type)
Bahan ini terbentuk dari liquid dengan powder saja. 4. Akrilik (high – impact strenght)
Bahan ini memiliki kekuatan tekan pada bahan yang dihasilkan dengan cara menguraikan cabang rubber – like polimer butadiena – styrene menjadi molekul akrilik.
5. Akrilik (rapid heat – polymerized)
Bahan ini hampir sama dengan tipe dough hanya bebeda pada proses modifikasi saja. Terkhusus pada proses polimerisasi hibridnya yaitu dengan panas dan kimia.
6. Polyrethane resins
Bahan ini memiliki polimerisasi dari resin dengan proses memancarkan spektrum cahaya pada daerah biru dengan panjang gelombang antara 450 – 490 nm.
(Anion. J, 1993)
2.2.1 Reaksi Polimerisasi
Sembarang zat dapat dikonversi menjadi suatu polimer. Pada contoh penelitian ini adalah Poli Metil Metakrilat (PMMA). Poli Metil Metakrilat (PMMA) adalah bahan yang sangat luas penggunaanya untuk di luar maupun di dalam ruangan, karena tahan terhadap cuaca luar. Bahan ini digunakan antara lain dalam industri otomotiv, monitor, filing listrik, bahan pelapis untuk material pada pesawat terbang dan juga pada bahan gingiva tiruan pada bidang kedokteran gigi.
Poli metil metakrilat (PMMA) merupakan hasil polimerisasi monomer metil metakrilat (MMA). Reaksi polimerisasi dari poli metil metakrilat adalah :
Gambar 2.4 Reaksi polimerisasi Polimetil metakrilat
(From: Powers JM, Wataha JC. DentalMaterials Properties and Manipulation. 9th Ed. Missouri : Mosby Elsevier 2008 : 291)
2.2.2 Komposisi
Resin akrilik polimerisasi panas tersedia dalam bentuk bubuk dan cairan. 1. Bubuknya mengandung komposisi – komposisi :
a. Polimetil metakrilat sebagai polimer
b. Benzoil peroksida sebagai inisiator untuk mengaktifkan reaksi polimerisasi c. Merkuri sulfit atau cadmium sulfit sebagai zat pigmen yang tercampur di
dalam partikel polimer
d. Dibutil pthalat sebagai plasticizer
2. Cairannya mengandung komposisi – komposisi : a. Metil metakrilat sebagai monomer
b. Hydroqinone sebagai inhibitor atau stabilizer untuk mencegah polimerisasi selama penyimpanan
c. Dibutil pthalat sebagai platcizer untuk meningkatkan kelunakan/flexibelitasnya
d. Glikol dimetakrilat sebagai bahan memicu ikatan silang (Manappallil, 1998)
2.2.3 Manipulasi
1. Perbandingan bubuk dan cairan
Perbandingan yang umum digunakan adalah 3,5 : 1 satuan volume atau 2,5 : 1 satuan berat. Bila cairan terlalu sedikit maka tidak semua bubuk sanggup dibasahi oleh cairan akibatnya akrilik yang telah selesai berpolimerisasi akan bergranul dan adonan tidak akan mengalir saat dipress ke dalam mold. Sebaliknya, cairan juga tidak boleh terlalu banyak karena dapat menyebabkan terjadinya kontraksi pada adonan akrilik, maka pengerutan selama polimerisasi akan lebih besar ( dari 7% menjadi 21% satuan volume) dan membutuhkan waktu yang lebih lama untuk mencapai konsistensi dough dan dapat menimbulkan porositas pada bahan gingiva tiruan.
( Combe, 1992) 2. Pencampuran
Setelah perbandingannya tepat, maka bubuk dan cairan dicampur dalam tempat yang tertutup lalu dibiarkan beberapa menit hingga mencapai fase dough. Adonan atau campuran akrilik ini akan mengalami empat fase, yaitu :
a. Sandy stage
Mula – mula terbentuk campuran yang menyerupai pasir basah. b. Sticky stage
Bahan menjadi merekat ketika bubuk mulai larut dalam cairan. c. Dough stage
Terbentuknya adonan yang halus, homogen dan konsistensinya tidak melekat lagi dan mudah diangkat, dimana tahap ini merupakan saat yang tepat untuk memasukkan adonan ke dalam mold dalam waktu 10 menit.
d. Rubbery – hard stage
Bila adonan dibiarkan terlalu lama, maka akan terbentuk adonan menyerupai karet dan menjadi kaku (rubbery – hard) sehingga tidak dapat dimasukkan ke dalam mold.
(Anusavice, 2003) 3. Pengisian
Sebelum pengisian, dinding mould diberi bahan separator untuk mencegah merembesnya cairan ke bahan mould dan berpolimerisasi sehingga
menghasilkan permukaan yang kasar, merekatnya dengan bahan tanam gips dan mencegah air dari gips masuk ke dalam resin akrilik.
Pengisian adonan ke dalam mould harus diperhatikan agar terisi penuh dan saat di press terdapat tekanan yang cukup pada mould. Setelah pengisian adonan ke dalam mould penuh kemudian dilakukan press pertama sebesar 1000 psi ditunggu selama 5 menit agar mould terisi padat dan kelebihan resin dibuang kemudian dilakukan press terakhir dengan tekanan 2200 psi ditunggu selama 5 menit. Selanjutnya kuvet dipasang mur dan dilakukan proses kuring.
(Craigh, 2000) 4. Kuring
Salah satu teknik kuring mencakup proses pembuatan bahan gingiva tiruan dalam water bath bertemperatur konstan yaitu 700C selama 8 jam atau dengan cara dipanaskan pada suhu 700C selama 1 jam 30 menit kemudian meningkatkan temperatur smapai 1000C dipertahankan selama 1 jam.
(Anusavice, 2003)
Pemanasan pada suhu 1000C penting dilakukan untuk mendapatkan kekuatan dan derajat polimerisasi resin akrilik yang tinggi dan juga akan mengurangi sisa monomer yang tertinggal.
(Toeti. MWG, 1981)
Kuvet yang di dalamnya terdapat mold yang telah diisi resin akrilik kemudian dipanaskan di dalam water bath. Suhu dan lamanya pemanasan harus dikontrol. Beberapa hal yang perlu diperhatikan selama proses kuring, yaitu :
a. Bila bahan mengalami kuring yang tidak sempurna, gingiva tiruan kemungkinan mengandung monomer sisa yang tinggi.
b. Kecepatan peningkatan suhu tidak boleh terlalu besar. Monomer mendidih pada suhu 100,30C. Resin hendaknya tidak mencapai suhu ini sewaktu masih terdapat sejumlah bagian monomer yang belum bereaksi. Reaksi polimerisasi adalah bersifat eksotermis. Maka apabila sejumlah besar massa akrilik yang belum dikuring tiba – tiba dimasukkan ke dalam air mendidih, suhu resin bisa naik di atas 100,30C sehingga menyebabkan monomer menguap. Hal ini menyebabkan gaseous porosity.
Setelah proses kuring, kuvet dibiarkan dingin secara perlahan. Pendinginan dilakukan hingga suhu mencapai suhu kamar. Selama proses ini, harus dihindari pendinginan secara tiba – tiba karea selaman pendinginan terdapat perbedaan kontrasi antara gips dan akrilik yang menyebabkan timbulnya stress di dalam polimer. Bila pendinginan dilakukan secara perlahan, maka stress diberi kesempatan keluar akrilik oleh karena plastic deformation. Selanjutnya resin dikeluarkan dari cetakan dengan hati – hati untuk mencegah patahnya gingiva tiruan, kemudian dilakukan pemolesan resin akrilik.
(Mc Cabe JF, 1985)
2.2.4 Sifat – sifat
Beberapa sifat resin akrilik polimerisasi panas antara lain : 1. Kekuatan tensil (Tensile strength)
Kekuatan tensil resin akrilik polimerisasi panas adalah 55 Mpa. Kekuatan tensil yang rendah ini merupakan salah satu kekurangan utama resin akrilik.
(Polyzois GL, 1996)
(2.1)
Dengan : = kekuatan tensil (Mpa)
F = gaya / beban (N)
l = lebar batang uji (mm) t = tebal batang uji (mm) 2. Kekuatan impak (Impac strength)
Kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas adalah 1 cm kg/cm. Resin akrilik memiliki kekuatan impak yang relatif rendah dan apabila gingiva tiruan akrilik jatuh ke atas permukaan yang keras kemungkinan besar akan terjadi fraktur.
(El Sheikh AM, 2006)
Kekuatan impak didapat menggunakan sampel dengan ukuran tertentu diletakkan pada alat penguji kekuatan impak dengan lengan pemukul yang dapat diayun. Perhitungan kekuatan impak menggunakan rumus :
Kekuatan impak = (2.2) Dengan : E = energi (J)
b = lebar batang uji (mm) d = tebal batang uji (mm) 3. Kekerasan (Hardness vickers)
Nilai kekerasan resin akrilik polimerisasi panas adalah 20 VHN atau 15 kg/mm2. Nilai kekerasan tersebut menunjukkan bahwa resin akrilik relatif lunak dan mengakibatkan resin akrilik cenderung menipis. Penipisan tersebut disebabkan makanan yang abrasif dan terutama pasta gigi pembersih yang abrasif. Kekerasan suatu bahan dinyatakan dengan persamaan :
(2.3) Dengan : HV = kekerasan (kg/mm2) F = gaya (kgf) d1= panjang diagonal 1 (mm) d2= panjang diagonal 2 (mm) (Norman E, 1999) 4. Monomer sisa
Meskipun proses kuring akrilik sudah dilakukan secara benar, masih terdapat monomer sisa sebesar 0,2 sampai 0,5 %. Hal ini mempengaruhi berat molekul rata – rata resin akrilik. Kuring pada suhu yang terlalu rendah dan dalam waktu singkat akan menghasilkan monomer sisa yang lebih besar. Monomer sisa dapat menyebabkan iritasi jaringan mulut serta menyebabkan sifat – sifat resin akrilik seperti lebih fleksibel dan kekuatannya menurun.
(Craig RG, 2000)
5. Porositas (Porosity)
Porositas terjadi akibat penguapan monomer yang tidak bereaksi serta polimer berberat molekul rendah bila temperatur resin mencapai atau melebihi titik didih bahan tersebut. Hal ini mengakibatkan timbulnya gelembung permukaan dan di bawah permukaan yang dapat mempengaruhi sifat dan kebersihan gingiva tiruan.
Porositas juga dapat berasal dari pengadukan yang tidak tepat antara komponen bubuk dan cairan dan karena tekanan yang tidak cukup saat polimerisasi.
(Craig RG, 2000)
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 :
(2.4)
Dengan : P = porositas (%)
massa awal sampel setelah dikeringkan di dalam oven (g) massa setelah direbus dalam air (g)
massa digantung dalam air (g)
massa kawat penggantung sampel (g) (ASTM C 373)
6. Absorpsi air (Water absorption)
Resin akrilik menyerap air relatf kecil ketika ditempatkan ditempat pada lingkungan basah, namun air yang terserap ini menimbulkan efek yang nyata pada sifat mekanis dan dimensi polimer. Nilai penyerapan air sebesar 0,69 mg/cm2 atau sekitar 2 %. Umumnya mekanisme penyerapan air yang terjadi adalah difusi. Difusi adalah berpindahnya suatu substansi melalui rongga yang menyebabkan ekspansi pada resin yang mempengaruhi kekuatan rantai polimer. Absorpsi air suatu bahan dinyatakan dengan persamaan :
(2.5)
Dengan : WA = Water Absorption (%)
massa setelah direbus dalam air (g)
massa awal sampel setelah dikeringkan di dalam oven (g) (Polat TN, 2003)
Resin akrilik memiliki massa jenis yaitu sekitar 1,2 g/cm3. Hal ini disebabkan resin akrilik terdiri dari kumpulan atom – atom ringan, seperti karbon, oksigen dan hidrogen.
(Polat TN, 2003)
Densitas merupakan ukuran kepadatan dari suatu material atau sering didefenisikan sebagai perbandingan antara massa (m) dengan volume (v) dalam hubungannya dapat dituliskan sebagai berikut :
(2.6)
Dengan : densitas (g/cm3) massa sampel (g) v = volume sampel (cm3) (MM. Ristic, 1979)
8. Kekuatan tekan (Compressive strength)
Kuat tekan suatu material didefenisikan sebagai kemampuan material dalam menahan beban atau gaya mekanis sampai terjadinya kegagalan (failure). Resin ini memiliki sifat strenght yang khas. Compressive strenghtnya adalah 75 Mpa. Secara umum bahan resis ini memiliki strenght yang rendah. Efek yang mempengaruhi kekuatan antara lain : komposisi, teknik pemprosesan, absorsi air. Persamaan untuk pengujian kuat tekan dengan menggunakan Universal Testing Machine adalah sebagai berikut :
Τ = (2.7)
Dengan : F = beban maksimum (N)
A = luas bidang permukaan (mm2) (Norman E, 1999)
9. Kekuatan transversal (Transverse strength)
Kekuatan transversal atau flexural adalah beban yang diberikan pada sebuah benda berbentuk batang yang ditumpu pada kedua ujungnya dan beban tesebut diberikan di tengah-tengahnya, selama batang ditekan maka beban akan meningkat secara beraturan dan berenti ketika batang uji patah.
(2.8) Dengan : W = fracture load
l = jarak antara 2 penyokong
b = lebar sampel
d = ketebalan sampel 10.Stabilitas Warna
Stabilitas warna adalah kemampuan suatu bahan mempertahankan warna atau perubahan sedikit warna dari warna asalnya. Lebih sedikit perubahan terjadi pada suatu bahan maka semakin baik pula stabilitas warna bahan tersebut. Warna merupakan salah satu sifat bahan restorasi gigi yang cukup penting. Suatu basis gigitiruan yang ideal seharusnya memiliki warna yang mendekati warna alami jaringan lunak rongga mulut. Resin akrilik polimerisasi panas menunjukkan stabilitas warna yang baik. Dari ketiga bahan yaitu nilon, silikon serta resin akrilik, menunjukkan bahwa resin akrilik nilai yang paling rendah setelah direndam dalam larutan kopi.
Persamaa untuk pengujian analisa warna dengan menggunakan Color Difference Meter sebagai berikut :
(2.9a)
(2.9b)
(2.9c)
Dengan : x = ordinat Blue
y = ordinat Red
z = ordinat Green