BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Basis Gigitiruan
2.1.1 Pengertian
Basis gigitiruan adalah bagian dari gigitiruan yang berada di antara gigi dan rahang serta merupakan tempat melekatnya anasir gigitiruan sehingga berhubungan dengan kekuatan pengunyahan di dalam mulut. Basis gigitiruan memperoleh dukungan melalui kontak yang rapat dengan jaringan mulut dibawahnya. Meskipun basis gigitiruan dapat dibuat dari logam atau campuran logam, kebanyakan basis gigitiruan dibuat menggunakan bahan polimer yang dipilih berdasarkan stabilitas dimensi, warna, dan biokompatibel dengan jaringan mulut.1
Syarat- syarat bahan yang dapat digunakan pembuatan basis gigitiruan, yaitu sifat termal yang baik, stabilitas dimensi, stabilitas kimia, daya untuk bertahan terhadap kelarutan dan penyerapan yang rendah terhadap cairan mulut, tidak berasa dan berbau, biokompatibel, terlihat alami, stabilitas warna baik, kemudahan manipulasi dan perbaikan, biaya yang terjangkau dan bebas dari porositas.2,3
2.1.2 Bahan Basis Gigitiruan
Bahan yang digunakan dalam pembuatan basis gigitiruan dibagi ke dalam dua kelompok, yaitu logam dan non logam.2
2.1.2.1 Logam
2.1.2.2 Non-Logam
Bahan berbasis non logam merupakan jenis bahan yang paling sering digunakan dalam kedokteran gigi karena memiliki sifat yang lebih baik apabila dibandingkan dengan bahan berbasis logam. Bahan basis non logam umumnya terbuat dari bahan polimer. Bahan non logam terbagi menjadi dua jenis berdasarkan sifat termalnya yaitu termoset dan termoplastik.2
2.1.2.2.1 Termoset
Termoset atau nama lain dari thermo-hardening polimer adalah jenis resin yang proses polimerisasinya mengalami perubahan kimia. Polimer termoset adalah jenis polimer yang akan menjadi keras secara permanen pada saat pembuatannya dan tidak akan melunak ketika dipanaskan kembali. Contohnya adalah cross-linked polimetil metakrilat, fenol-formaldehid, vulkanit, dan resin akrilik.2
2.1.2.2.2 Termoplastik
Termoplastik adalah bahan yang tidak mengalami perubahan struktur kimia sewaktu pembentukan yang hasil akhirnya sama dengan materil asli kecuali bentuknya. Polimer termoplastik adalah jenis polimer yang akan melunak ketika dipanaskan dan mengeras kembali saat didinginkan secara reversibel. Degradasi irreversibel akan terjadi apabila pemanasan dilakukan pada temperatur yang melewati batas ambang. Termoplastik dapat dibagi beberapa jenis menurut bahan dasarnya, yaitu resin termoplastik asetal, resin termoplastik poliester dan resin termoplastik poliamida (nilon).2,9 Nilon adalah salah satu termoplastik yang sering digunakan di bidang kedokteran gigi.2
2.2 Nilon Termoplastik
bersifat fleksibel dan dapat dibentuk kembali.7,35 Penggunaan nilon pertama kali di kedokteran gigi tidak begitu memuaskan oleh karena sifat penyerapan air yang tinggi. Namun bahan ini mempunyai fleksibilitas yang tinggi sehingga dapat meneruskan tekanan yang diterima. 6.7
2.2.1 Komposisi
Nilon termoplastik merupakan turunan polimer yang dihasilkan oleh reaksi kondensasi monomer diamin dan dibasic acid dimana sifat fisis dan mekanisnya tergantung pada ikatan antara asam dan amida. Terdapat perbedaan utama dalam hal sifat antara resin akrilik dan nilon, yaitu nilon merupakan polimer crystalline sedangkan resin akrilik merupakan polimer amorphous.6 Sifat crystalline ini mengakibatkan nilon memiliki sifat yang tidak dapat larut dalam pelarut, ketahanan panas dan kekuatan yang tinggi serta kekuatan tensil yang baik.7,10
Penamaan bahan nilon termoplastik pertama ditulis jumlah karbon kelompok amina diikuti jumlah karbon asam. Misalnya, nilon 6,12 mengandung 6 karbon kelompok amina (heksametilediamin) dan 12 karbon asam (asam adipat) dalam ikatan polimer tersebut. 39
Gambar 1. Struktur kimia bahan nilon termoplastik 39
2.2.2 Manipulasi
penekanan 5 Barr. Teknik injection molding ini memerlukan peralatan yang khusus. Ruangan pada mold diisi dengan resin (nilon termoplastik) di bawah tekanan menggunakan injektor. Pemasangan spru dilakukan dengan cara memasukkan spru dari bagian belakang kuvet ke bagian posterior dari malam pada kedua sisi model, nilon dibentuk di dalam mold gips.40-42
2.2.3 Sifat-Sifat
A.Sifat Fisis
Sifat-sifat fisis basis gigitiruan nilon termoplastik adalah: i. Penyerapan Air
Penyerapan air yang tinggi merupakan kekurangan dari nilon. Hal ini karena nilon termoplastik mempunyai serat yang menyerap air. Nilon termoplastik juga memiliki sifat hidrofilik yaitu kemampuan suatu zat untuk menyerap molekul air dari lingkungannya. Hasil penelitian Ariyani (2013) menyatakan bahwa nilai penyerapan air tanpa penambahan fiber glass reinforced adalah 20,3 g/mm3.34
ii. Porositas
Nilon hampir tidak memiliki porositas. Porositas pada nilon disebabkan masuknya udara selama proses injection moulding. Bila udara ini tidak dikeluarkan, gelembung-gelembung besar dapat terbentuk pada basis gigitiruan. 42
iii. Stabilitas Warna
Stabilitas warna adalah kemampuan dari suatu lapiasan permukaan atau pigmen untuk bertahan dari degradasi yang disebabkan pemaparan dari lingkungan. Bahan nilon termoplastik memiliki stabilitas warna yang rendah karena penyerapan air yang tinggi. Penyerapan air menyebabkan cairan difusi ke dalam matriks dan mengisi ruang antara matriks sehingga menyebabkan perubahan warna.42
B. Sifat Kemis dan Biologis
Sifat biologis merupakan syarat utama dari seluruh material yang digunakan dalam bidang kedokteran gigi. Idealnya, suatu material yang layak dimasukkan ke dalam rongga mulut haruslah tidak toksik, tidak mengiritasi, tidak bersifat karsinogenik ataupun dapat menimbulkan reaksi alergi. Nilon termoplastik adalah basis gigitiruan yang bebas monomer, bersifat hipoalergenik sehingga dapat menjadi alternatif bagi pasien yang sensitif terhadap resin akrilik polimerisasi panas, nikel atau kobalt kromium.2,3
C. Sifat Mekanis
Sifat-sifat mekanis basis gigitiruan nilon termoplastik adalah: i. Kekuatan Transversal
Kekuatan transversal merupakan kombinasi dari kekuatan tarik dan kekuatan geser. Hasil penelitian Kohli (2013) menunjukkan kekuatan transversal pada bahan Valplast adalah 77,28 MPa. 6
ii. Modulus Elastisitas
Nilon termoplastik mempunyai modulus elastisitas yang rendah sehingga bersifat fleksibel. Hasil penelitian Kohli (2013) menunjukkan modulus elastisitas pada bahan Valplast adalah 1211,09 MPa.6
iii. Kekuatan Lentur
Kekuatan lentur merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur dari basis gigitiruan. Nilon termoplastik mempunyai kekuatan lentur yang tinggi yaitu sebesar 110 MPa sehingga ketahanan terhadap fraktur juga menjadi tinggi.42
iv. Kekuatan Impak
v. Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik merupakan salah satu sifat yang mempengaruhi ketahanan terhadap fraktur. Kekuatan tarik dari nilon termoplastik adalah 76 Mpa.42
vi. Kekuatan Fatigue
Nilon termoplastik mempunyai daya tahan terhadap fatigue serta dapat meneruskan tekanan yang diterima. Hal tersebut merupakan salah satu keunggulan dari nilon termoplastik sehingga memiliki ketahanan yang tinggi terhadap fraktur. 42
2.2.4 Keuntungan dan Kerugian
Keuntungan bahan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:42 a. Stabilitas dimensi
b. Bebas monomer sisa
c. Mempunyai kekuatan impak yang tinggi d. Estetis
e. Tipis dan ringan tetapi sangat kuat f. Tidak menggunakan cangkolan logam g. Hampir tidak memiliki porositas h. Tidak dapat mengalami crazing i. Tahan terhadap bahan kimia
Meskipun nilon termoplastik banyak digunakan karena dianggap material yang ideal dalam beberapa aspek, namun memiliki beberapa kerugian, yaitu:42,43
a. Memerlukan peralatan yang mahal dan kuvet khusus b. Kesulitan dalam pembuatan mold
c. Sulit diperbaiki bila terjadi kerusakan
d.Terjadi peningkatan kekasaran serta perlekatan sisa makanan setelah beberapa bulan pemakaian.
2.2.5 Indikasi dan Kontraindikasi
Indikasi bahan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:44 a. Pada kasus single denture
b. Pasien yang memilih untuk tidak menggunakan gigitiruan cekat c. Pada kasus yang sulit seperti pasien anak-anak
d. Pasien yang alergi terhadap akrilik
e. Pasien yang memiliki riwayat GTSL patah berulang
Kontraindikasi bahan nilon termoplastik adalah sebagai berikut:44 a. Deepbite (4 mm atau lebih)
b. Sedikit gigi yang tersisa dengan gerong yang minimal untuk retensi c. Jarak inter oklusal pada daerah posterior kurang dari 4 mm
d. Bilateral free end perluasan distal dengan linggir tajam atau torus lingual pada rahang bawah
e. Bilateral free end perluasan distal pada rahang atas dengan linggir alveolar yang mengalami atrofi parah
2.3 Penyerapan Air
2.3.1 Pengertian
Penyerapan air yang tinggi merupakan kekurangan utama dari nilon. Hal ini karena nilon memiliki sifat hidrofilik yaitu kemampuan suatu zat untuk menyerap molekul air dari lingkungannya.8 Molekul air dapat menyebar ke matriks polimer karena ukuran molekul air yang kecil yaitu kurang dari 0,28 nm, lebih kecil di banding jarak rantai polimer pada matriks polimer.34 Cairan yang terabsorpsi melalui proses difusi molekul air ke dalam rantai poliamida akan memutuskan rantai panjang poliamida serta ikatan antara molekul sehingga mengakibatkan kekuatan mekanis menurun dan stabilitas warna rendah.16,23
adalah 20,3 g/mm3
, namun dengan penambahan fiber glass reinforced 1 % dan 1,5% adalah 15,3 g/mm3 dan 13,4 g/mm3
.34
2.3.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran
Penyerapan air diukur dengan menggunakan alat timbangan digital. Alat yang digunakan untuk menimbang berat bahan yang telah di rendam di dalam air untuk mendapatkan nilai penyerapan air adalah timbangan digital. Sampel yang telah dipoles disimpan dalam sebuah desikator pada suhu 370C selama 24 jam untuk tujuan desikasi dan menghindari sampel berkontak dengan kelembaban luar. Setelah itu, sampel dikeluarkan dan ditimbang pada timbangan digital untuk mengetahui berat sampel sebelum direndam (m1).34
Sampel dari bahan basis gigitiruan nilon termoplastik direndam dalam aquades dan disimpan dalam inkubator selama 7 hari pada suhu 370C. Setelah direndam 7 hari, sampel dikeluarkan dari air dan dibersihkan dengan kain bersih dan kering, kemudian sampel dibiarkan di udara terbuka selama 15 detik. Timbang kembali berat sampel setelah 1 menit dikeluarkan dari air (m2). Sampel dimasukkan kembali ke dalam desikator sampai dicapai berat sampel yang konstant. Setelah berat sampel konstant maka sampel ditimbang kembali (m3).34
Nilai penyerapan air didapat dengan menggunakan rumus ISO, yaitu :
Water sorption = mass after immersion(m2)( g)-conditioned mass (m3)( g) Volume (mm3)
Keterangan :
Water sorption = nilai penyerapan air (g/mm3)
Mass after immersion (m2) = berat sampel setelah perendaman (g)
Conditioned mass (m1) =berat sampel setelah perendaman dan dikeringkan dengan desikator (g)
2.4 Kekuatan Transversal
2.4.1 Pengertian
Kekuatan transversal adalah beban yang diberikan pada sebuah benda berbentuk batang yang terdukung pada kedua ujungnya dan beban tersebut diberikan ditengah-tengahnya, selama batang ditekan maka beban akan meningkat secara beraturan dan berhenti ketika batang uji patah. Kekuatan transversal juga merupakan kombinasi dari kekuatan tarik dan kekuatan geser dimana uji kekuatan transversal sering dilakukan untuk mengukur sifat mekanis dari suatu basis gigitiruan karena cukup mewakili tipe-tipe gaya yang terjadi selama proses pengunyahan. 45
Kekuatan transversal dari nilon termoplastik dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti berat molekul, ukuran partikel polimer, monomer sisa, komposisi plasticizer, jumlah dari ikatan silang pada rantai molekul, porositas, dan ketebalan dari basis gigitiruan. Absorbsi air dengan cara berdifusi ke dalam matriks resin akan menurunkan kekuatan transversal karena peningkatan air akan menyebabkan bertambahnya jarak antara rantai molekuler yang bertindak sebagai plasticizer.46
Nilai kekuatan transversal minimal suatu bahan basis gigitiruan adalah sekitar 60-65 MPa.4 Menurut Putri (2014) menyatakan bahwa kekuatan transversal resin akrilik Lucitone FRS (resin injeksi termoplastik) adalah sebesar 50,25 MPa.42 Hasil penelitian Kohli (2013) menyatakan bahwa kekuatan transversal pada bahan Valplast adalah 77,28 MPa dan bahan Lucitone FRS adalah 73,78 MPa.6
2.4.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran
Gambar 2. Kekuatan transversal
Perhitungan kekuatan transversal adalah sebagai berikut :4
σ = 3 FI 2𝑏𝑑2
Keterangan:
σ = Kekuatan transversal (MPa) F = Beban maksimum diterapkan (N) I = Jarak antara kedua mendukung (mm) b = Lebar batang uji (mm)
d = Ketebalan spesimen (mm)
2.5 Modulus Elastisitas 2.5.1 Pengertian
Perbandingan antara tekanan (stress) dengan perubahan regangan (strain) yang diakibatkan adalah konstan.45
Hasil pengukuran modulus elastisitas menunjukkan tingkat elastisitas bahan.12 Berdasarkan Internasional Standard Organization (ISO), syarat basis gigitiruan ideal adalah yang memiliki modulus elastisitas minimal 2000 MPa.4 Namun, penggunaan bahan nilon termoplastik sebagai basis gigitiruan diminati oleh pasien karena sifatnya yang fleksibel. Hasil penelitian Kohli (2013) menyatakan bahwa kekuatan modulus elastisitas bahan Valplast adalah 1211,09 MPa dan Lucitone FRS adalah 1547,9 MPa.6
2.5.2 Alat Uji dan Cara Pengukuran
Modulus elastisitas diuji dengan menggunakan alat yang sama dengan pengujian kekuatan transversal, yaitu Universal Testing Machine.24 Sampel bahan nilon termoplastik diletakkan pada alat uji, diberi bantalan penekanan diatasnya, lalu pembebanan diberikan di tengah-tengah secara berkelanjutan sampai beban maksimum dan timbul keretakan. Besarnya defleksi atau lenturan yang terjadi pada saat pengujian dicatat pada setiap selang beban tertentu. Modulus elastisitas dapat ditulis dengan rumus berikut:45
Keterangan:
E : Modulus elastisitas (MPa) P : Gaya yang diberikan (N) ΔƖ : Peningkatan panjang Ɩₒ : Panjang awal
Gambar 3. Grafik hubungan tegangan-regangan 45
2.6 Serat Kaca
2.6.1 Pengertian
2.6.2 Komposisi
Serat kaca mengandung bahan kimia antara lain :51 - SiO2 55,2 %
- Al2O3 14,8% - B2O3 7,3% - MgO 3,3% - CaO 18,7% - K2O 0,2%
- Na2O3, Fe2O3 dan F2 masing-masing 0,3%
2.6.3 Bentuk
Serat kaca memiliki beberapa bentuk diantaranya bentuk batang, anyaman dan potongan kecil.45
2.6.3.1 Batang
Serat kaca bentuk batang terbuat dari serat kaca continuous unidirectional yang terdiri atas 1000-200000 serabut serat kaca. Diameternya berkisar antara 3-25 μm. Kekurangan dari serat bentuk batang ini adalah penanganan yang lebih sulit dan penyerapan serat dengan resin yang tidak adekuat.28
2.6.3.2 Anyaman
Serat kaca bentuk anyaman biasanya digunakan untuk mereparasi basis gigitiruan, serat kaca bentuk anyaman jauh lebih baik dan mudah untuk dibasahi monomer. Serat kaca bentuk anyaman juga memiliki kekurangan yaitu penempatannya pada mold yang lebih sulit.28,29
Gambar 5. Serat kaca bentuk anyaman 45
2.6.3.3 Potongan Kecil
Gambar 6. Serat kaca bentuk potongan kecil 45
2.6.4 Manipulasi dan Mekanisme
Penambahan serat pada basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan transversal, kekuatan impak, dan modulus elastisitas. Serat kaca digunakan sebagai bahan penguat yang ideal karena kualitas estetiknya sangat baik. Silane coupling agent merupakan salah satu bahan yang adhesif antara bahan yang berbeda, yaitu bahan organik dan anorganik.6,10,32,33,52
Bahan yang paling sering digunakan adalah organosilanes methacryloxypropyitrimethoxy silane (MPS).53 Tanpa lapisan silane, tidak ada ikatan kimia yang terjadi antara serat kaca dan bahan nilon termoplastik sehingga terdapat rongga kosong pada matriks yang akan mengakibatkan pengurangan kekuatan.32,48 Penggabungan serat kaca ke dalam matriks polimer dapat mengurangi penyerapan air pada bahan basis gigitiruan nilon termoplastik. Berdasarkan penelitian sebelumnya penambahan serat kaca ke dalam basis gigitiruan dapat meningkatkan sifat mekanis basis gigitiruan.49,50
Serat kaca merupakan material yang efektif untuk mempertahankan kekuatan transversal dan modulus elastisitas. Adhesi terjadi antara serat kaca dengan matriks polimer dapat mempertahankan kekuatan transversal bahan nilon termoplastik. Peningkatan nilai kekuatan transversal dan modulus elastisitas disebabkan oleh ikatan kimia yang baik antara matriks polimer dan serat kaca.28,29,31
Ariyani (2013) menemukan bahwa penambahan serat kaca dapat menurunkan penyerapan air pada nilon.34 Vojvodic (2009) menyatakan bahwa dengan penambahan serat kaca dapat mengurangi penyerapan air sehingga mencegah berkurangnya kekuatan transversal dan modulus elastisitas.21 Stipho (1998) menyatakan bahwa penambahan serat kaca pada bahan basis gigitiruan sebesar 1% dapat meningkatkan kekuatan transversal basis gigitiruan tetapi bila konsentrasi yang diberikan lebih dari 1% dapat melemahkan kekuatan transversal basis gigitiruan.35,36 Lee (2007) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil yang ditambahkan pada bahan basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan transversal.29 Uzun dan Keyf (2001) menyatakan bahwa kekuatan transversal dan modulus elastisitas meningkat pada resin akrilik dengan penambahan serat kaca sebesar 1%.12
Tacir (2006) menyatakan bahwa serat kaca berbentuk potongan kecil sebanyak 2% yang ditambahkan pada bahan basis gigitiruan dapat meningkatkan kekuatan impak dan menurunkan kekuatan transversal.37 Lee (2001) menemukan bahwa penambahan serat kaca potongan kecil berukuran 3 mm pada basis gigitiruan resin akrilik polimerasi panas meningkatkan kekuatan transversal, semakin meningkat konsentrasi, semakin meningkat kekuatan transversal.48
2.7 Landasan Teori
ACETAL RESIN AKRILIK POLIKARBONAT NILON
SIFAT-SIFAT
SIFAT MEKANIS SIFAT FISIS
2.9 Hipotesis Penelitian
1. Ada pengaruh penambahan serat kaca terhadap nilai penyerapan air bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.
2. Tidak ada pengaruh penambahan serat kaca terhadap kekuatan transversal bahan basis gigitiruan nilon termoplastik.
