BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.5 Serat Kaca
Serat kaca adalah material berbentuk serabut-serabut yang sangat halus yang mengandung bahan kaca.30 Bahan ini sering digunakan karena merupakan material dengan ketahanan terhadap bahan kimia yang kuat, kekuatan dan fleksibilitas yang baik, ringan serta mudah dimanipulasi.5,10,19,21,29,31-34
Ada beberapa macam jenis serat kaca, antara lain serat kaca jenis E-glass, S- glass, R-glass, V-glass, dan Cemfil.10,31,32 Serat kaca E-glass adalah jenis serat yang
paling banyak digunakan, karena transparansinya yang sangat baik bila dibandingkan dengan serat lain dan dapat dengan mudah disesuaikan dengan bentuk dan ukuran yang diperlukan.10,32
2.5.2 Komposisi
Serat kaca umumnya mengandung komposisi sebagai berikut:26,53 1. SiO2 = 53-55% 2. CaO = 20-24% 3. Al2O3= 14-16% 4. B2O3 = 6-9% 5. MgO = 3,3% 6. Na2O = 0.3% 7. K2O = 0,2%
8. Fe2O3 = 0,3% 9. F2 = 0,3%
Silikon dioksida (SiO2) atau silika merupakan komponen utama dalam serat kaca yang merupakan gabungan dari polimer (SiO2)n. Komponen ini memiliki titik leleh yang tinggi yaitu sekitar 20000 C dan kekakuan serta kekuatan yang tinggi, sehingga serat kaca banyak digunakan sebagai bahan penguat.53
2.5.3 Bentuk
Bentuk serat kaca yang dapat ditambahkan ke dalam resin akrilik sebagai penguat adalah bentuk batang, anyaman dan potongan kecil.30
2.5.3.1 Bentuk Batang
Serat kaca berbentuk batang terbuat dari serat kaca continous undirectional
yang terdiri atas 1.000-200.000 serabut serat kaca yang diameternya adalah 3-25 µm. Serat kaca berbentuk batang dapat ditambahkan ke dalam resin akrilik polimerisasi panas sebagai penguat karena posisi serat yang perpendikular dan disusun sepanjang basis gigitiruan. Posisi serat yang sedemikian rupa akan meningkatkan kekuatan basis gigitiruan.54
Penggunaan serat berbentuk batang sebagai penguat mempunyai kerugian yaitu ikatan adhesi antara serat kaca terhadap bahan basis gigitiruan tidak kuat. Hal ini telah dibuktikan secara mikroskopik dari gambaran mikroskop. Secara mikroskopik akan terlihat adanya celah atau void antara serat kaca dengan resin akrilik yang membuktikan bahwa ikatan antara serat kaca dan bahan basis gigitiruan tidak adekuat serta sulitnya pendistribusian serat berbentuk batang pada bagian yang lemah pada gigitiruan.5,55
Gambar 2. Serat kaca bentuk
batang
2.5.3.2 Bentuk Anyaman
Penggunaan serat kaca dengan bentuk anyaman dapat meningkatkan kekuatan bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Peningkatan kekuatan bahan basis yang diperkuat serat kaca bentuk anyaman bukan disebabkan oleh kekuatan dari serat kaca itu sendiri saja, tetapi peningkatan kekuatan tersebut berasal dari besarnya kuantitas dan diameter dari bentuk anyaman serat kaca. Serat kaca berbentuk anyaman mempunyai kekuatan yang lebih rendah dari serat berbentuk batang serta serat ini dapat keluar pada permukaan basis gigitiruan dan menyebabkan iritasi pada jaringan mukosa rongga mulut.56
2.5.3.3 Bentuk Potongan Kecil
Serat kaca bentuk potongan kecil merupakan bentuk serat yang paling sering digunakan sebagai penguat bahan basis gigitiruan. Hal ini disebabkan karena serat kaca potongan kecil memiliki ikatan adhesi yang yang baik dengan matriks polimer. Serat kaca potongan kecil juga dapat tersebar secara merata dalam bahan basis gigitiruan.5
Gambar 4. Serat kaca bentuk potongan kecil
2.5.4 Manipulasi dan Mekanisme
Penambahan serat kaca pada basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan impak, kekuatan transversal, modulus elastisitas, daya tahan terhadap fraktur dan kekasaran permukaan.19,21,29,36 Serat kaca memiliki beberapa keuntungan seperti mudah dimanipulasi, biokompatibel, tidak bersifat karsinogenik, memiliki estetis yang baik, dan memiliki modulus elastisitas yang tinggi serta dapat berikatan baik dengan matriks polimer. Serat kaca merupakan bahan yang paling cocok untuk digunakan pada kedokteran gigi karena estetisnya baik.5,10,19,21,29,31-34
Hasil adhesi yang optimal antara serat kaca dan matriks polimer dapat dicapai dengan menambahkan silane coupling agent yang secara kimia mengikat serat kaca
dan matriks polimer menjadi lebih kuat sehingga tercapai densitas yang optimal.5,21,26- 28,34-36 Bahan
silane coupling agent yang paling sering digunakan adalah organosilanes [3-methacryloxypropyltrimethoxysilane (γ- MPS)] sebagai bahan
adhesif untuk meningkatkan interaksi antar molekul pada matriks polimer. Kegunannya adalah untuk meningkatkan sifat mekanis dan sifat fisis resin, serta untuk menyingkirkan air pada permukaan serat kaca. Ketika serat kaca dilapisi silane coupling agent dan dikeringkan, air disingkirkan sehingga terbentuk siloxane bridge
dan terjadi reaksi kondensasi antara silanol dan permukaan serat kaca. Tanpa lapisan
silane ikatan tersebut akan rusak disebabkan air masuk ke dalam resin dan akan
terjadi proses readsorpsi pada permukaan serat kaca.28,36,37
Gurbuz dkk. (2005) yang mengutip pendapat Ladizesky dkk. bahwa kandungan serat yang tinggi akan mengurangi nilai penyerapan air sebesar 25%.27 Hasil penelitian Sitorus Z (2012) menunjukkan bahwa nilai penyerapan air yang terendah terdapat pada resin akrilik polimerisasi panas (RAPP) dengan penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 6 mm sedangkan nilai penyerapan air yang tertinggi terdapat pada RAPP tanpa penambahan serat kaca.30 Gurbuz dkk. (2005) meneliti penyerapan air pada bahan resin akrilik yang ditambahkan serat kaca yang disilanisasi dan yang tidak disilanisasi dengan konsentrasi serat kaca 5%, 10%, 15% dan 20%. Hasil penelitian menunjukkan terdapat perbedaan yang signifikan antara kelompok yang disilanisasi dan yang tidak disilanisasi.27 Ariyani (2013) menemukan bahwa nilai penyerapan air yang terendah terdapat pada nilon termoplastik dengan penambahan serat kaca 1,5% sedangkan nilai penyerapan air yang tertinggi terdapat pada nilon termoplastik tanpa penambahan serat kaca. Hal ini menunjukkan semakin besar konsentrasi serat kaca yang ditambahkan maka nilai penyerapan air akan semakin kecil.37
Lee SI dkk. (2001) menemukan bahwa RAPP yang ditambahkan serat kaca akan menyebabkan ekstrusinya serat-serat tersebut di atas permukaan basis gigitiruan.36 Lee SI dkk. (2007) menemukan bahwa RAPP dengan penambahan serat kaca tidak menyebabkan ekstrusinya serat kaca diatas permukaan basis gigitiruan dan adanya kontak yang rapat antara RAPP dan serat kaca yang diobservasi melalui SEM, akan tetapi pada beberapa kasus ditemukan adanya celah antara RAPP dan serat kaca. Penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 9% akan menyebabkan kekasaran permukaan RAPP meningkat secara signifikan, menurut Lee
SI karena sulitnya pencampuran RAPP dengan serat kaca sehingga meningkatkan kekasaran permukaan.21 Zortuk M. (2008) menemukan bahwa penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi lebih dari 2% akan meningkatkan kekasaran permukaan RAPP sedangkan tidak terdapat perbedaan yang signifikan kekasaran permukaan RAPP pada penambahan serat kaca potongan kecil ukuran 3 mm dengan konsentrasi 0,5% dan 1%.19 Peningkatan kekasaran permukaan pada bahan basis gigitiruan dipengaruhi oleh konsentrasi serat kaca yang ditambahkan dan ikatan kimia antara serat kaca dan matriks polimer.19,21
