BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Resin Akrilik
2.1.1 Pengertian
Resin akrilik adalah bahan termoplastik yang padat, keras, dan transparan. Resin akrilik merupakan bahan yang mengandung resin poli (metil metakrilat).1,4 Pada tahun 1937, resin akrilik dengan cepat menggantikan bahan basis gigitiruan sebelumnya yang terbuat dari vulkanit, nitroselulosa, fenol formaldehid, dan porselen.1
2.1.2 Jenis Resin Akrilik
Menurut Combe (1992) dan Philips (2003), resin akrilik dapat dibedakan atas
tiga jenis, yaitu resin akrilik swapolimerisasi, resin akrilik polimerisasi panas, dan resin akrilik polimerisasi sinar.4,10
Resin akrilik swapolimerisasi (resin akrilik cold curing atau self curing autopolymeryzing) adalah resin akrilik yang mengandung aminetersier atau
dimetil-para-toluidin di dalam monomernya sebagai akselerator kimiawi dalam proses
polimerisasi. Bila dibandingkan dengan resin akrilik polimerisasi panas, resin akrilik swapolimerisasi memiliki lebih banyak porositas dan monomer sisa, kekuatan transversal yang lebih rendah, stabilitas dimensi yang kurang baik dan stabilitas warna yang buruk.4,6,10
akrilik polimerisasi sinar memiliki kekuatan yang lebih rendah dan permukaan yang lebih kasar.4,6,10
Resin akrilik polimerisasi panas (heat cured resin acrylic) adalah resin akrilik yang menggunakan proses pemanasan untuk polimerisasi.4,6,10
2.2 Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Resin akrilik polimerisasi panas adalah salah satu bahan basis gigitiruan polimer yang paling banyak digunakan saat ini dan proses polimerisasinya dengan pengaplikasian panas. Energi termal (panas) yang diperlukan untuk polimerisasi bahan tersebut dengan menggunakan pemanasan air di dalam waterbath atau dapat juga menggunakan pemanasan dalam oven gelombang mikro.4,5
2.2.1 Komposisi
Resin akrilik polimerisasi panas tersedia dalam bentuk bubuk dan cairan.
Unsur-unsur yang terkandung dalam resin akrilik polimerisasi panas antara lain:1,3,5,10,24
a. Bubuk
Polimer : butiran atau granul polimetil metakrilat Inisiator : benzoyl peroxide
Pigmen/pewarna : garam cadmium atau besi atau pigmen organik b. Cairan
Monomer : metil metakrilat
Cross-linking agent : ethyleneglycol dimethylacrylate
Inhibitor : hydroquinone
2.2.2 Manipulasi
a) Perbandingan bubuk dan cairan
Pencampuran bubuk dan cairan menggunakan perbandingan volume 3 : 1 atau perbandingan berat 2 : 1.3,25
b) Proses pencampuran bubuk dan cairan
Bubuk dan cairan dalam perbandingan yang benar dicampur di dalam tempat yang tertutup lalu dibiarkan hingga mencapai dough stage.5,10 Pada saat pencampuran ada lima stages yang terjadi yaitu:5,10,26
1. Wet sand stage
Polimer secara bertahap bercampur dengan monomer membentuk endapan. 2. Sticky stage
Monomer berpenetrasi ke dalam polimer dan membentuk massa yang lengket dan berserat ketika disentuh atau ditarik.
3. Dough atau gel stage
Setelah monomer berdifusi ke dalam polimer, terbentuk massa yang halus dan
seperti adonan. Massa ini homogen dan tidak melekat pada dinding wadah sehingga dapat dimasukkan ke dalam mold.
4. Rubbery stage
Monomer sudah tidak terdapat lagi dalam tahapan ini karena telah menyatu seluruhnya dengan polimer atau mengalami evaporasi. Massa yang terbentuk pada tahap ini berbentuk seperti plastik dan tidak dapat lagi dimasukkan ke dalam mold.
5. Stiff stage
Pada tahap ini massa sudah kaku. c) Pengisian
Sebelum pengisian, dinding mold diberi bahan separator (Cold Mould Seal) untuk mencegah merembesnya adonan akrilik ke dinding mold sehingga menghasilkan permukaan yang kasar, merekat dengan bahan tanam (gips) dan mencegah air dari gips masuk ke dalam resin akrilik.7
agar mold terisi dengan padat. Kuvet dilepaskan dari alat tekan dan dibuka agar kelebihan resin dapat dibuang kemudian dilakukan tekanan terakhir sampai kuvet atas dan bawah bertemu, lalu kuvet dikunci.27
d) Kuring
Kuvet dimasukkan ke dalam waterbath yang berisi air dan dipanaskan dari suhu kamar sampai suhu mencapai 70°C dan dibiarkan selama 90 menit lalu suhu dinaikkan sampai 100°C dan dibiarkan selama 30 menit.28
e) Pendinginan
Setelah pemanasan, kuvet dibiarkan di dalam waterbath selama 30 menit untuk proses pendinginan. Setelah itu kuvet dialiri air selama 15 menit dan dibiarkan dingin hingga mencapai suhu kamar.5,10
2.2.3 Sifat Resin Akrilik Polimerisasi Panas
2.2.3.1Sifat Fisis
Resin akrilik polimerisasi panas memiliki sifat fisis seperti konduktivitas
termal sebesar 6 x 10-4 cal/sec/cm2 dan koefisien termal ekspansi sebesar 80 ppm/°C.3,7
2.2.3.2Sifat Kemis
Sifat kemis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah penyerapan air sebesar 0,69 mg/cm2.5
2.2.3.3Sifat Biologis
2.2.3.4Sifat Mekanis
Sifat mekanis yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas adalah:4
2.2.3.4.1 Kekuatan Fatique
Kekuatan fatique adalah ukuran kekuatan suatu bahan yang mengalami stress berulang di atas batas proporsional yang menyebabkan terjadinya patah pada bahan tersebut.4
2.2.3.4.2 Kekuatan Transversal
Kekuatan transversal atau fleksural adalah beban yang diberikan pada sebuah benda berbentuk batang yang bertumpu pada kedua ujungnya dan beban tersebut diberikan ditengah-tengahnya, selama batang ditekan maka beban akan meningkat secara beraturan dan berhenti ketika batang uji patah. Hasil diperoleh akan dimasukkan dalam rumus kekuatan transversal. Kekuatan transversal resin akrilik
polimerisasi panas sebesar 85,47 Mpa.4,29
2.2.3.4.3 Kekuatan Impak
Kekuatan impak adalah ukuran energi yang diabsorpsi sebuah benda ketika benda tersebut patah atau pecah akibat adanya tekanan secara tiba-tiba.1,3,4 Terdapat dua tipe alat pengujian kekuatan impak yaitu uji Izod dan uji Charpy. Pada alat penguji Izod sampel dijepit secara vertikal pada salah satu ujungnya, sedangkan pada alat penguji Charpy kedua ujung sampel diletakkan pada posisi horizontal.10,20
Germany) adalah 4,73 x 10-3 J/mm2.20 Souza F, dkk (2009) menyatakan bahwa nilai kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas (Lucitone-550, Dentsply, RJ, Brazil) adalah 2,88 x 10-3 J/mm2.29 Faot F (2009) menyatakan bahwa kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas (QC-20,Dentsply Internasional Inc.,Chicago,USA) sebesar 5,0 x 10-3 J/mm2.30
Kekuatan impak menggunakan sampel dengan ukuran tertentu yang diletakkan pada alat penguji dengan lengan pemukul yang dapat diayun. Pemukul tersebut kemudian diayun dan membentur sampel hingga patah selanjutnya energi (E) yang tertera pada alat penguji dibaca dan dicatat lalu dilakukan perhitungan kekuatan impak.1,3-4
Rumus kekuatan impak:2,30,31
Keterangan :
I = Kekuatan Impak (J/mm2) E = Energi (Joule)
b = Lebar batang uji (mm) d = Tebal batang uji (mm)
2.2.4 Keuntungan
Keuntungan bahan resin akrilik polimerisasi panas adalah:3,8,27 1. Harga relatif murah
2. Tidak beracun
3. Tidak larut dalam saliva 4. Estetik baik
2.2.5 Kerugian
Kerugian bahan resin akrilik polimerisasi panas adalah:3,8,27 1. Tidak tahan terhadap abrasi
2. Konduktivitas termal rendah
3. Monomer sisa dapat menyebabkan reaksi alergi 4. Kekuatan impak (resistensi terhadap benturan) rendah
2.3 Penguatan Resin Akrilik
Resin akrilik polimerisasi panas merupakan bahan yang paling sering digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan karena memiliki banyak kelebihan. Namun resin akrilik polimerisasi panas memiliki kekurangan yaitu mudah patah. Hal ini berhubungan dengan rendahnya kekuatan impak dan kekuatan transversal yang dimiliki oleh resin akrilik polimerisasi panas. Kekuatan impak resin akrilik polimerisasi panas hanya sekitar 0,26 (charpy, Nm). Salah satu usaha yang dapat dilakukan untuk mencegah kepatahan dan meningkatkan kekuatan basis gigitiruan adalah dengan penambahan serat.3,14,20 Penambahan serat dapat dilakukan dengan
penambahan :
2.3.1 Serat Kaca
Serat kaca adalah bahan anorganik yang dapat ditambahkan ke dalam bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Serat kaca merupakan material yang terbuat dari serabut-serabut yang halus dari kaca. Komposisi utama serat kaca adalah silikon dioksida (SiO2) yang memiliki sifat kaku sehingga dapat berfungsi sebagai
penguat dan digolongkan ke dalam serat penguat yang dominan karena memiliki sifat mekanis yang baik, tahan terhadap bahan kimia dan memiliki titik leleh yang tinggi.
2.3.2 Serat Carbon
Serat carbon dapat memperkuat resin akrilik polimerisasi panas, tetapi saat ini sudah jarang digunakan karena serat carbon sulit untuk dipolis, estetik yang tidak baik karena seratnya berwarna hitam dan bersifat toksik.18
2.3.3 Serat Aramid
Nama lain dari serat aramid adalah Kevlar. Serat aramid dapat memperkuat modulus elastisitas pada bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas. Serat
aramid sudah jarang digunakan, karena mempunyai permukaan yang kasar sehingga
sulit untuk di polish, adhesi yang kurang baik antara serat dengan resin akrilik.18
2.3.4 Serat Nilon
Serat nilon terbentuk melalui reaksi polimerisasi molekul-molekul kecil sehingga terbentuk molekul yang besar atau disebut makromolekul, hal tersebut
menyebabkan bahan ini mempunyai berat molekul yang tinggi. Penggunaan serat nilon pertama kali di kedokteran gigi tidak begitu memuaskan oleh karena memiliki
sifat penyerapan air yang tinggi.
Namun, bahan ini mempunyai fleksibilitas yang tinggi sehingga dapat meneruskan tekanan yang diterima. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan dari serat nilon sehingga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap fraktur.18
2.3.5 Serat Polietilen
Serat polietilen adalah bahan termoplastik yang kuat dan memiliki banyak kelebihan yaitu mempunyai gaya intramolekul yang kuat, kekuatan mekanis yang tinggi, temperatur lebur yang tinggi 280°C - 320°C, tahan terhadap bahan kimia serta penyerapan air yang rendah.2,16,32-35
a. High density /HDPE (Polietilen berdensitas tinggi) yaitu polietilen dengan densitas yang melebihi atau sama dengan 0,94 – 0,965 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki sedikit percabangan dalam struktur molekulnya.
b. Low density /LDPE (Polietilen berdensitas rendah) yaitu polietilen dengan densitas 0,915 – 0,935 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan pada struktur molekulnya dan memiliki kekuatan yang rendah.
c. Linear low density / LLDPE (Polietilen linear berdensitas rendah) yaitu polietilen dengan densitas 0,91 – 0,94 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan namun memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari LDPE.
d. Very low density / VLDPE (Polietilen berdensitas sangat rendah) yaitu polietilen dengan densitas 0,88 – 0,89 g/cm3. Polietilen jenis ini memiliki banyak percabangan dan memiliki kekuatan yang sangat rendah.
e. Ultra high molecular weight / UHMWPE (Polietilen bermassa molekul sangat tinggi) yaitu polietilen dengan massa molekul sangat tinggi yaitu
50.000-300.000g/mol. Tingginya massa molekul membuat polietilen jenis ini sangat kuat dan memiliki aplikasi yang luas.
2.3.5.1Komposisi
2.3.5.2Bentuk
Serat polietilen yang sering digunakan memiliki tiga macam bentuk yaitu batang, anyaman, dan potongan kecil.2,18,33 Serat polietilen bentuk batang, anyaman dan potongan kecil merupakan tipe yang berbeda. Serat polietilen bentuk anyaman dan potongan kecil, ukuran yang biasa digunakan ± 1 - 3 mm.
2.3.5.2.1 Anyaman
Serat polietilen bentuk anyaman sesuai sebagai bahan penguat karena memiliki berbagai macam ukuran. Selain itu, serat polietilen bentuk anyaman dapat meningkatkan kekuatan resin akrilik polimerisasi panas. Uzun, dkk (1999) dalam penelitiannya menyatakan bahwa pada resin akrilik polimerisasi panas (Trevalon, Dentsply Ltd, Weybridge, U.K.) yang ditambah dengan serat polietilen (Dyneema,
DSM High Performance Fiber BV, Heerlen, Holland) bentuk anyaman terjadi
Gambar 1. Stuktur kimia polietilen39
(a)
(b)
peningkatan kekuatan impak.12 Narva, dkk (2005) dalam penelitiannya menyatakan bahwa pada kelompok resin akrilik swapolimerisasi (Palapress, Heraeus Kulzer GmbH & Co. KG, Wehrheim, Germany) yang ditambah serat polietilen (Ribbond Inc., Seattle, USA) bentuk anyaman terjadi peningkatan kekuatan transversal dibandingkan kelompok kontrol.41 Rahamneh A (2009) dalam penelitiannya menyatakan bahwa pada kelompok resin akrilik polimerisasi panas (Minacryl, Minerva Dental Ltd, Cardif, Engla nd) yang ditambah dengan serat polietilen (Connect, SdsKerr, Peterborough UK) bentuk anyaman terjadi peningkatan kekuatan impak dibandingkan kelompok kontrol.42
2.3.5.2.2Potongan Kecil
Penggunaan serat polietilen bentuk potongan kecil telah banyak dilakukan dalam penelitian. Serat polietilen bentuk potongan kecil lebih mudah untuk dimanipulasi dan dicampur ke dalam adonan resin akrilik polimerisasi panas
dibandingkan dengan bentuk anyaman. Ji-myung Bae, dkk (2012) menyimpulkan bahwa penambahan serat polietilen (PE; P.E., Dong Yang Rope Mfg., Co., Ltd, Busan, Korea) berbentuk potongan kecil pada bahan basis gigitiruan resin akrilik polimerisasi panas (Vertex RS, Dentimax, Zeist, Netherlands) sebesar 5,3% dan 7,9% dapat meningkatkan kekuatan transversal dan flexural modulus, sementara penambahan serat polietilen 5,3% menunjukkan kekuatan yang tertinggi.17 Kamble, dkk (2012) dalam penelitiannya menyatakan adanya peningkatan kekuatan transversal pada kelompok resin akrilik polimerisasi panas (DPI Heat cure, Mumbai, Maharashtra, India) yang ditambahkan dengan serat polietilen (Lotus Polytwist,
2.4 Kerangka Teori
KEKUATAN IMPAK RESIN AKRILIK POLIMERISASI PANAS DENGAN PENAMBAHAN 0,3% , 0,6% DAN 0,9% SERAT POLIETILEN
Komposisi Manipulasi Sifat-sifat Keuntungan Kerugian
2.5 Kerangka Konsep
KEKUATAN IMPAK RESIN AKRILIK POLIMERISASI PANAS DENGAN PENAMBAHAN 0,3% , 0,6% DAN 0,9% SERAT POLIETILEN
Resin Akrilik Polimerisasi Panas
Serat Polietilen 0,3% , 0,6% dan 0,9%
Penguatan Sifat Mekanis
