BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Resin Akrilik
Akrilik merupakan derivat dari etilen dan mengandung grup vinyl (-C=C-) dalam formula strukturalnya2,5,6. Akrilik resin atau resin akrilik telah tersedia di beberapa variasi dan bentuk yang terbagi atas 3 yaitu2 :
1. Powder-Liquid. 2. Gels
3. Sheet
Penggunaan powder liquid dalam bentuk bubuk atau cairan pada saat ini merupakan tipe yang paling popular8. Ini karena penggunaannya cukup sederhana dalam hal prosedur maupun prosesnya, dan suatu basis gigi tiruan selesai diproses didalam dental laboratorium dengan menggunakan peralatan yang sederhana. Bubuk polimer dilarutkan di dalam cairan monomer untuk membentuk suatu dough lalu dibentuk sesuai kegunaannya sebelum polimerisasi selesai. 9
Resin akrilik yang digunakan sebagai basis gigi tiruan diklasifikasi menurut spesifikasi American Dental Association No. 12 (ISO 1567) untuk Resin Basis Gigi Tiruan. Pada umumnya plastik yang dilapisi oleh beberapa spesifikasi termasuk asetil, akrilik, karbonat, ester asam dimetakrilat, styrene, sulfonat dan vinil polimer. Atau bisa juga terbentuk dari pencampuran beberapa polimer menjadi kopolimer. 5
Terdapat lima jenis resin basis gigi tiruan berdasarkan cara polimerisasinya yaitu2,5:
1) Tipe I : Heat-polymerizable polymers / Heat Cured Acrylic (Class 1, Powder dan Liquid ; Class 2, Plastic Cake)
2) Tipe II : Autopolymerizable polymers / Self Cured Acrylic (Class 1, Powder dan Liquid ; Class 2, Powder dan Liquid pour- tipe resin)
3) Tipe III : Thermoplastic blank or powder
4) Tipe IV : Light activated materials / Visible Light Cured 5) Tipe V : Microwave-cured materials
2.2 Komposisi Akrilik Self Cure
Akrilik ini terdiri dari 2 bagian yaitu bubuk polimer dan cairan monomer. Komposisi bubuk polimer adalah poli( metil metakrilat ), organic peroxide initiator, agen titanium dioksida dan pigmen inorganik ( untuk warna ). 2,5,6
Bubuk polimer yaitu poli( metil metakrilat ) adalah resin transparan yang dapat menyalurkan cahaya dalam range ultraviolet hingga yang mempunyai wavelength 250nm. Ia mempunyai kekerasan dari 18 hingga 20 Knoop Number. Kekuatan tensilnya dianggarkan dalam 60 Mpa, ketumpatannya adalah 1.19 g/cm2 dan modulus elasticity dianggarkan 2.4 Gpa (2400 Mpa). 2,5,6
Polimer ini sangat stabil. Ia tidak mengalami diskolorisasi dalam cahaya ultraviolet, secara kimiawi stabil dalam panas dan melembut pada 125°C dan dapat dibentuk seperti bahan termoplastik. Depolimerisasi terjadi pada suhu di antara
125°C dan 200°C. Sekitar suhu 450°C, 90% polimer telah terdepolimerisasi membentuk monomer. 2,5,6
Poli (metil metakrilat) mempunyai kecenderungan untuk meresap air melalui proses imbibisi. Ini karena, struktur non-kristalinnya mempunyai tenaga internal yang tinggi. Jadi, diffusi molekul dapat terjadi dengan mudah karena tidak memerlukan tenaga aktivasi yang banyak. Disebabkan poli (metil metakrilat) adalah polimer yang linear seperti yang ditunjukkan oleh gambar 1, ia dapat larut dalam beberapa pelarut organik seperti kloroform dan aseton. 2,5,6
Gambar 1 : Gambaran struktur kimia metil metakrilat dan poli(metil metakrilat). (From : Craig RG, Powers JM. Restorative Dental Materials. 11th
Ed.Missouri : Mosby Inc 2002 : 272)
Komposisi cairan monomer adalah metil metakrilat, hidroquinon inhibitor untuk mencegah polimerisasi spontan, dimethacrylate atau agen cross linked, organic
amine accelerator dan dyed synthetic fibers ( untuk estetik). Agen cross linked
ditambahkan pada monomer agar terjadi ikatan kovalen antara 2 rantai ketika berlakunya polimerisasi5.
Cross linked polimer akrilik adalah lebih kaku, lebih tahan terhadap
perubahan suhu dan lebih tahan larut dibandingkan dengan polimer yang non cross
linked. Cross linked polimer juga lebih tahan terhadap surface cracking atau crazing
didalam mulut dan tahan terhadap keterlarutan dalam pelarut organik seperti etanol10. Ia juga lebih mudah digrind dan dipolish2.
Cairan monomer adalah metil metakrilat yaitu suatu cairan bening pada suhu ruangan yang mempunyai sifat fisikal berikut2,5,6 :
a. Berat molekul : 100 u b. Suhu lebur : - 48°C c. Suhu didih : 100.8°C
d. Ketumpatan : 0.945 g/mL pada 20°C e. Tenaga polimerisasi : 12.9 kcal/mol
Metil metakrilat menunjukkan tekanan uap yang tinggi dan merupakan pelarut organik yang baik2,5,6. Struktur molekul metil metakrilat ditunjukkan oleh gambar 2.
Gambar 2 : Gambaran struktur kimia metil metakrilat. (From : Powers JM, Wataha JC. Dental Materials Properties and Manipulation. 9th Ed. Missouri : Mosby Elsevier 2008 : 290)
2.3 Proses Polimerisasi Akrilik
Resin akrilik berpolimerisasi melalui reaksi polimerisasi tambahan. Pada reaksi ini, tidak terjadi perubahan komposisi tetapi menghasilkan molekul raksasa dalam ukuran yang hampir tidak terbatas. Proses polimerisasi jenis ini terdiri dari 4 tahap seperti yang dapat dilihat pada gambar 3 yaitu2,5,6,9,10:
a) Aktivasi (Induksi) : Untuk memulai proses polimerisasi tambahan, haruslah terdapat radikal bebas. Radikal bebas dapat dihasilkan dengan mengaktifkan molekul monomer dengan sinar UV, sinar biasa, panas, atau pengalihan energi dan komposisi lain yang bertindak sebagai radikal bebas. b) Inisiasi (Penyebaran) : Reaksi rantai harus berlanjut dengan terbentuknya panas, sampai semua monomer telah diubah menjadi polimer. Meskipun demikian, reaksi polimerisasi tidak pernah sempurna.
c) Propagasi (Pengalihan rantai) : Reaksi rantai dapat diakhiri dengan baik dengan cara penggabungan langsung atau pertukaran atom hidrogen dari satu rantai yang tumbuh ke rantai yang lain.
d) Terminasi (Pengakhiran) : Keadaan aktif diubah dari satu radikal aktif menjadi suatu molekul tidak aktif, dan tercipta molekul baru untuk pertumbuhan selanjutnya.
Masa yang diperlukan untuk campuran resin akrilik mencapai konsistensi
dough-like dinamakan dough forming time.Spesifikasi American Dental Association
No.12 menyatakan bahwa konsistensi ini harus dicapai kurang dari 40 menit setelah pengadukan. Dalam penggunaan klinik, biasanya hanya mengambil masa kurang dari
10 menit. Minimum masa yang diambil untuk resin akrilik self cure berpolimerisasi adalah 30 menit. 5
Gambar 3 : Reaksi polimerisasi resin akrilik. (From: Powers JM, Wataha JC. Dental
Materials Properties and Manipulation. 9th Ed. Missouri : Mosby Elsevier 2008 : 291)
Terdapat beberapa sifat fisik polimer yang dapat dipengaruhi oleh perubahan dalam temperatur dan lingkungan serta komposisi, struktur, dan berat molekul suatu polimer5 :
1. Makin tinggi temperatur, polimer makin lunak dan lemah
2. Makin tinggi berat molekul, makin tinggi sifat fisikomekanik suatu polimer
Self cure resin akrilik diaktivasi oleh bahan kimia penurun (reducing agent)
yang disebut initiator yang ditambahkan pada cairan monomer. Bahan kimia ini yang selalu digunakan adalah tertiary aromatic anime.5 Reducing agent ini bereaksi dengan benzoyl peroxide pada suhu kamar untuk menghasilkan radikal bebas peroksida, yang akan menginisiasi proses polimerisasi monomer5. Cara inisiasi radikal bebas untuk ketiga – tiga jenis resin akrilik ditunjukkan oleh gambar 4.
Gambar 4 : Cara inisiasi radikal bebas untuk induksi polimerisasi resin akrilik. (From: Powers JM, Wataha JC. Dental Materials Properties and
Perbedaan paling jelas antara self cure dan heat cure akrilik adalah pada proses aktivasi (induksi) polimerisasi. Heat cure diaktivasi oleh panas, sedangkan
self cure diaktivasi oleh bahan kimia5.
2.4 Kekuatan Transversal
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. 10
Uji kekuatan transversal dapat memberikan gambaran tentang ketahanan benda dalam menerima beban pada waktu pengunyahan. Sifat fisik dan mekanik bahan mempengaruhi kenyamanan pemakai gigi tiruan dan alat piranti ortodonsia pada saat pengunyahan. Uji kekuatan transversal lebih banyak digunakan daripada uji kekuatan tarik, karena uji kekuatan transversal dapat mewakili tipe – tipe kekuatan yang diterima alat dalam mulut selama pengunyahan.10
Pengukuran kekuatan transversal ini merupakan sekumpulan pengukuran tekanan tarik, kompresi dan geseran secara simultan. Bila beban diberikan, bahan akan melengkung. Regangan yang dihasilkan diwakili oleh berkurangnya panjang permukaan atas ( regangan kompresi) dari batangan contoh ( penurunan diameter lempeng) dan kenaikan panjang atau diameter permukaan bawah ( regangan tarik ). Akibatnya, tekanan utama pada permukaan atas adalah kompresi, sedangkan pada permukaan bawah adalah tarikan11.
Kekuatan transversal dari resin akrilik dipengaruhi oleh berbagai faktor seperti berat molekul, ukuran partikel polimer, residual monomer, komposisi
plasticizer, jumlah dari cross-linking agent, porositas dan ketebalan dari bahan12. Suatu basis gigi tiruan haruslah mempunyai kekuatan transversal yang cukup adekuat untuk menahan tekanan mastikasi dan tekanan lain dari dalam rongga mulut. Akan tetapi, basis juga haruslah dapat dibuat setipis mungkin untuk memberi kenyamanan dan estetik pada pasien.12
Terdapat 2 jenis penyebab fraktur prostesa yaitu 1,4,6:
1. Dari luar mulut : disebabkan daya impak ( high stress rate)
2. Dari dalam mulut : akibat fungsi ( fenomena fatigue : stress yang rendah tetapi berterusan)
Faktor yang paling penting dalam kekuatan resin adalah derajat polimerisasi yang ditunjukkan oleh akrilik tersebut. Lebih tinggi derajat polimerisasi, lebih tinggi kekuatan akrilik2,5,9. Self cure akrilik biasanya menunjukkan kekuatan yang kurang dibandingkan dengan heat cure akrilik karena ia mempunyai level residual monomer yang lebih tinggi2,5,9.
Kekuatan transversal ditentukan melalui formula : S = 3Wl/2bd2 ,dimana13 : W = fracture load
l = jarak antara 2 penyokong b = lebar sampel
d = ketebalan sampel
Nilai yang diperoleh dalam kg/mm2 ditukarkan ke megapascals (MPa) melalui perkalian dengan 9.813.
BAB 3
METODE PENELITIAN
1. Rancangan Penelitian
1.1 Jenis Penelitian : Eksperimental Laboratorium
1.2 Desain Penelitian : Post test Only Kontrol Group Desain
2. Tempat Penelitian
2.1 Tempat Penelitian : Penelitian dilakukan di Department Ilmu Material dan Teknologi Fakultas Kedokteran Gigi USU dan Laboratorium Penelitian Fakultas Ilmu Matematika Dasar.
3. Sampel dan besar sampel
3.1 Sampel : Plat akrilik yang tidak direndam dalam air selama proses polimerisasi berlangsung dan plat akrilik yang direndam dalam air selama proses polimerisasi berlangsung dengan ukuran 65mm x 10 mm x 3 mm (American Dental Association No 12)14
3.2 Besar Sampel : Sampel yang dibuat sebesar 20 buah untuk setiap pelakuan.
4. Variabel Penelitian. 4.1 Variabel bebas :
- Perendaman plat akrilik di dalam air 4.2 Variabel Tergantung
- Kekuatan transversal plat akrilik yang direndam dalam air selama proses polimerisasi berlangsung.
- Kekuatan transversal plat akrilik yang tidak direndam dalam air selama proses polimerisasi berlangsung.
4.3 Variabel Terkendali
- Ratio monomer dan polimer semasa pengadukan - Besar plat
- Suhu air
- Lamanya perendaman 4.4 Variabel Tidak terkendali
- Peningkatan suhu air selama proses polimerisasi - Perubahan dimensi akrilik
- Keseragaman pengadukan polimer dan monomer - Porositas akrilik
5. Definisi Operasioanal
- Kekuatan transversal adalah kemampuan suatu bahan menahan beban yang diberikan secara axial sebelum patah.
- Perbandingan adonan gips : perbandingan adonan gips dan air pada kuvet bawah 200 gr : 100 ml dan kuvet atas atas 250 gr : 150 ml
- Perbandingan adonan resin akrilik self cure untuk setiap batang uji : perbandingan polimer dan monomer yang dipakai adalah 4 gr : 2 ml
- Ukuran batang uji : 65 mmx 10 mm x 3 mm
6. Alat dan bahan penelitian 6.1 Alat :
- Torsee’s Electronic System Universal Testing Machine (2tf ‘Senstar’,
SC-2-DE, Tokyo – Japan)
- Semen spatel
- Pot akrilik dan penutup - Kuvet
- Clamps
- Acuan plat yang diperbuat dari aluminium dengan ukuran 65 x 10 x 3 mm3 6.2 Bahan Penelitian :
- Resin akrilik self cure (powder dan liquid) [Vertex, Holland] - Gips
- Vaselin (sebagai separating medium) - Air PAM Tirtanadi
7. Prosedur Penelitian
Penelitian ini akan dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Dibuat master plat dari besi dengan panjang 65mm, lebar 10mm dan tinggi 3mm mengikut American Dental Association spesifikasi No 12 untuk pengujian resin akrilik basis denture.14
Gambar 5 : Master plat yang dibuat dari aluminium
2. Sampel yang dibuat terdiri dari 2 kelompok, yaitu kelompok sampel resin akrilik self cure yang tidak direndam didalam air selama polimerisasi (Kelompok A) dan sampel resin akrilik self cure yang direndam didalam air selama proses polimerisasi (Kelompok B).
3. Cara kerja pembuatan sampel Kelompok A
a. Kuvet diisi dengan gips lalu diletakkan master plat dari besi dan dibiarkan sampai dingin.
b. Setelah gips dingin, master plat dikeluarkan dari kuvet dan didapatkan mold.
Gambar 6 : Mold yang sudah tersedia
c. Mold diolesi dengan vaselin sebagai separating medium.
d. Monomer dan polimer resin akrilik diaduk didalam pot porcelain
Gambar 7 : Pengadukan monomer dan polimer resin akrilik didalam pot percelain e. Resin akrilik diisi didalam mold
Gambar 8 : Kuvet yang telah diisi dengan resin akrilik
f. Kuvet ditutup rapat dan ditekan dengan clamps selama 10 minit.
g. Setelah 10 menit, kuvet antagonis dibuka dan resin akrilik dibiarkan berpolimerisasi diudara selama 30 menit.5
h. Setelah itu, sampel dikeluarkan dari mold lalu diukur kekuatan transversalnya.
4. Cara kerja untuk pembuatan Kelompok B adalah sama dengan Kelompok A tapi bedanya adalah setelah kuvet antagonis dibuka, resin akrilik direndam didalam air selama 30 menit lalu dikeluarkan dari air dan dilakukan pengukuran kekuatan transversalnya.
5. Pengukuran kekuatan transversal dilakukan dengan menggunakan alat
Torsee’s Electronic System Universal Testing Machine (2tf ‘Senstar’,
SC-2-DE, Tokyo-Japan) dengan kelajuan tekan 1/10 mm per detik. Jarak antara kedua penyangga adalah 50 mm. Setiap batang uji diberi nomor dan dibuat garis tengah. Batang uji ditempatkan pada alat sehingga alat menekan batang uji tepat pada garis tengah hingga fraktur.(Gambar 10)
Kekuatan transversal ditentukan melalui formula13 : S = 3Wl
2bd2 Keterangan :
W = fracture load
l = jarak antara 2 penyokong b = lebar sampel
d = ketebalan sampel
Nilai yang diperoleh dalam kg/mm2 ditukarkan ke megapascals (MPa) melalui perkalian dengan 9.813.
8. Analisa data
Untuk membedakan kekuatan transversal antara plat akrilik yang direndam dalam air selama proses polimerisasi dengan yang plat akrilik tidak direndam dalam air selama polimerisasi berlaku, maka dilakukan uji data dengan uji t tidak berpasangan.
