LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL I Topik
: Setting Time Bahan Cetak Alginat Berdasarkan Variasi Suhu Air
Kelompok
: A5a
Tgl. Praktikum
: 5 Maret 2103
Pembimbing
: Asti Meizarini, drg., MS.
Penyusun : No
Nama
Nim
1
Rega Maurischa
021211131057
2
Setian Fitri Sayekti
021211131058
3
Viviana Saputra
021211131059
4
Risky Anita Oktaviani
021211131060
5
Cyntia Nur Malikfa N
021211131061
6
Ardista Rani Lestari
021211131062
7
Belgiz Anasis
021211131063
DEPARTEMEN MATERIAL KEDOKTERAN GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2013
1. TUJUAN Praktikum Setting Time Bahan Cetak Alginat Berdasarkan Variasi Suhu Air bertujuan : 1.1 Mahasiswa mampu menjelaskan kegunaan material cetak alginat. 1.2 Mahasiswa mampu memanipulasi dengan tepat material cetak alginat. 1.3 Mahasiswa mampu menjelaskan proses setting time material cetak alginat. 1.4 Mahasiswa mampu membedakan pengaruh suhu air terhadap waktu setting bahan cetak alginat.
2.
BAHAN DAN ALAT 2.1 Bahan
Bubuk alginat
Gambar 1. Alginat
Air pada suhu kamar
Air panas
Air dingin
2.2 Alat
Mangkuk karet (Bowl)
Gambar 2. Bowl 2
Spatula
Gambar 3. Spatula
Gelas Ukur
Gambar 4. Gelas Ukur
Stopwatch
Timbangan analitik / digital
Gambar 5. Timbangan analitik
Cetakan bentuk cincin paralon diameter dalam 3 cm, tinggi 16 mm
Lempeng kaca
Gambar 6. Cetakan dan Lempeng Kaca 3
Alat uji waktu setting berupa batang akrilik diameter 6 mm, panjang 10 cm
Gambar 7. Batang Akrilik
3.
Termometer digital
CARA KERJA
a. Menyiapkan alat dan bahan. b. Cetakan bentuk cincin diletakkan di atas lempeng kaca. c. Air suhu kamar diukur sebanyak 19 ml (satu tanda batas gelas ukur sesuai petunjuk pabrik), suhu air diukur dan dicatat. d. Mengukur bubuk alginat menggunakan sendok takar kemudian ditimbang dengan menggunakan analitical balance sebanyak 7 gr (sesuai petunjuk pabrik). e. Air dengan suhu kamar yang telah diukur, dituang ke dalam mangkuk karet, selanjutnya ditambahkan bubuk alginat yang telah ditimbang, dan stopwatch dinyalakan. f. Campuran air dan bubuk alginat diaduk menggunakan spatula dengan gerakan membentuk angka 8, membentuk putaran 180o intermitten. Pengadukan dilakukan sambil menekan adonan alginat pada dinding mangkuk karet sampai halus, creamy dan homogen selama 40 detik (aturan pabrik). Dapat juga air dan bubuk alginat diaduk menggunakan spatula dengan cara menekan spatula pada dinding mangkuk karet dengan cepat dan memutar perlahan mangkuk karet hingga adonan menjadi creamy dan halus. g. Adonan alginat yang telah homogen dimasukkan kedalam cetakan bentuk cincin hingga berlebih. Adonan alginat diratakan menggunakan spatula.
4
h. Ujung alat uji waktu setting (batang akrilik) disentuhkan pada permukaan adonan alginat, kemudian tarik dengan cepat. Ujung alat uji tersebut dikeringkan dengan kertas tissue. Tahap tersebut diulang dengan interval 5 detik, hingga tidak ada bekas tekanan dari ujung alat uji. Perhitungan stopwatch dihentikan. i. Waktu setting dihitung dari awal pencampuran bubuk alginat dan air, hingga adonan alginat tidak ada bekas tekanan dari ujung alat ujung alat uji waktu setting menggunakan stopwatch dalam satuan detik. j. Tahap pekerjaan diulang menggunakan air suhu lebih dingin. k. Tahap pekerjaan diulang menggunakan air suhu lebih panas. l.
Hasil waktu setting dibedakan dengan variasi suhu.
Gambar 8. Cara kerja praktikum “Setting Time Bahan Cetak Alginat berdasarkan Variasi Suhu Air”
5
4.
HASIL PRAKTIKUM Praktikum dilakukan dengan menggunakan air yang berbeda temperaturnya, yaitu air dingin, air biasa, dan air panas. Rasio water and powder pada praktikum ini adalah 19 ml : 7 gram. Dari praktikum yang kami lakukan dengan tujuh kali percobaan kami dapatkan variasi data sebagai berukut
No.
Rasio bubuk alginat
Rasio air
Suhu
Lama pengadukan
Setting time
1 2 3 4 5 6 7
7 gr 7 gr 7 gr 7 gr 7 gr 7 gr 7 gr
19 ml 19 ml 19 ml 19 ml 19 ml 19 ml 19 ml
13,9oC 15,5oC 18,5oC 29,2oC 29,8oC 42,3oC 43,8oC
00:40:01 00:40:34 00:40:30 00:41:00 00:40:33 00:40:32 00:40:10
03:23:30 02:45:23 02:40:57 02:01:73 02:07:21 01:32:57 01:30:15
Tabel 1. Hasil percobaan setting time alginat berdasarkan variasi suhu air
5.
PEMBAHASAN
5.1 Alginat Alginat (hidrokoloid ireversibel) adalah bahan cetak yang mengandung air, digunakan untuk mencetak detail minimal, seperti yang diperlukan untuk membuat model studi. Alginat merupakan polisakarida linier yang disusun oleh residu asam β-Dmanuronat dan α-L-guluronat yang dihubungkan melalui ikatan 1,4. Alginat menampilkan afinitas terhadap kation multivalen seperti Ca2+ dan mampu mengikat ion selektif dan kooperatif, sebuah proses yang mengarah ke pembentukan secara ionik (fisik) gel alginat yang terkait secara silang.
6
Gambar 9. Struktur kimia dari asam alginat (Philips, 2003, hal. 240) Alginat berasal dari alga coklat yang merupakan tumbuhan laut. Alginat juga merupakan turunan rumput laut, tetapi diedarkan dalam bentuk bubuk. Alginat ini didasarkan pada asam alginat, yang berasal dari tanaman laut. Struktur dari asam alginat cukup kompleks. Beberapa molekul hidrogen pada gugus karboksil diganti dengan natrium, sehingga membentuk suatu garam larut dalam air, dengan berat molekul dari 20000-200000. Garam asam alginat (diperoleh dari rumput laut) jika dicampur dengan air dalam proporsinya yang tepat akan membentuk hidrokoloid ireversibel, suatu gel yang dipergunakan dalam pencetakan gigi geligi. Cetakan alginat harus dibuang dalam waktu 15– 30 menit, karena selama penyimpanan lebih lanjut cetakan pasti menyusut karena penguapan air dari gel alginat.
Bahan cetak dibagi menjadi kelompok non-elastik dan elastik. Bahan elastik ini terdiri atas jenis hidrokoloid dan elastomer. Salah satu bahan cetak hidrokoloid yang sampai saat ini masih banyak digunakan adalah alginat. Dari beberapa sifat alginat yang menguntungkan adalah sifat elastiknya yang baik. Bahan cetak alginat mudah digunakan. Bahan ini bersifat hidrofilik, sehingga permukaan jaringan yang lembab bukanlah kendala. Umumnya, alginat digunakan sebagai cetakan awal untuk membuat model studi yang membantu dalam pembuatan rencana perawatan dan diskusi dengan pasien. Tidak seperti banyak bahan cetak lainnya, alginat tidak mempunyai kisaran kekentalan yang jauh berbeda.
7
Komponen aktif utama dari bahan cetak hidrokoloid ireversibel adalah salah satu alginat yang larut air, seperti natrium, kalium, atau alginat trietanolamin. Proporsi yang tepat dari masing-masing bahan kimia yang digunakan bervariasi sesuai dengan jenis bahan mentah yang digunakan. Bila bahan pengisi ditambahkan dengan jumlah yang tepat, akan dapat meningkatkan kekuatan dan kekerasan gel alginat, menghasilkan tekstur yang halus, dan menjamin permukaan gel padat, yang tidak bergelombang.
Adapun komposisi dan fungsi dari masing2 bahan yang terkandung dalam alginat adalah sebagai berikut Komposisi
Berat(%)
Potassium alginate
18
Fungsi Untuk larut dalam air dan bereaksi dengan ion kalsium
Calcium sulfate dihydrate
14
Untuk bereaksi dengan potassium alginat membentuk suatu bentukan “insoluble calcium alginate gel”
Sodium phosphate
2
Bereaksi khusus dengan ion kalsium untuk memberikan working time sebelum gelasi
Diatomaceous earth or
56
silicate
Mengontrol konsistensi dari campuran alginat dan flexibilitas bubuk dari cetakan
Organic glycols
Kecil
Membuat bubuk tak berdebu
Wintergreen, peppermint,
Trace
Menghasikan rasa yang
anise
bersahabat
Pigments
Trace
Desinfectants
1-2
Memberi warna Membantu membunuh organism
Tabel 2. Formulasi komponen bubuk dari bahan cetak alginate 8
5.2 Setting Time Setting time adalah periode waktu yang diukur dari mulainya pencampuran bahan sampai bahan mengeras. Waktu gelasi dapat diperpanjang dengan menggunakan air dingin atau diperpendek dengan menggunakan air hangat. Penyesuaian bubuk dengan rasio air dapat mempengaruhi pengerasan tetapi juga merugikan karena mempengaruhi sifat fisik oleh karena itu tidak dianjurkan. Ada dua macam alginat atau irreversible hydrocolloid, yang dibagi berdasarkan waktu pengerasannya: 1. Fast set type, yang mengeras dalam waktu 1 - 2 menit dan digunakan untuk mencetak rahang anak-anak atau penderita yang mudah mual. 2. Regular set type, yang mengeras dalam waktu 2 – 4,5 menit dan dipakai untuk pemakaian rutin. Type
Mixing time
Working time
Setting time
Fast Set
45
1,2 – 1,5
1,5 - 3
Regular Set
60
1-2
3 – 4,5
Tabel 3. Sifat tipe fast set dan regular set dari bahan cetak alginat (M.S.Koudi dan Sanjayagouda B. Patil, 2007, hal. 33)
Setting reaksi alginat secara sederhana dapat dituliskan sebagai berikut. Alginat (larut dalam air) + kalsium sulfat → kalsium alginat (tidak larut) Alginat dapat berupa kalium atau natrium. Alginat bereaksi cepat dengan kalsium sulfat menjadi kalsium alginat. Produksi kalsium alginat ini sangat cepat sehingga tidak cukup waktu kerja, maka ditambah garam yang larut dalam air, misalnya trinatrium fosfat (Na3PO4) untuk memperpanjang waktu kerja. Reaksi yang terjadi bila sejumlah kalsium sulfat, kalium alginat, dan trinatrium fosfat dicampur dan sebagian atau seluruhnya dilarutkan dalam air dengan proporsi yang tepat, yaitu sebagai berikut.
2 Na3PO4 + 3 CaSO4
Ca3(PO4)2 + 3 Na2SO4
9
Bila pasokan trinatrium fosfat menipis, ion kalsium mulai bereaksi dengan kalium alginat, membentuk kalsium alginat. Setelah itu, mulailah terjadi inisial setting time, yang diikuti dengan final setting time dan peningkatan viskositas materialsecara cepat. K2nAlg + nCaSO4 → nK2SO4 + CanAlg
Garam yang ditambahkan sebagai penghambat yaitu trisodium fosfat, Na/K fosfat,K oksalat atau K karbonat. Pada umumnya, rata-rata 16 gram bubuk dicampur dengan 38 mL air, proses gelasi akan terjadi antara 3-4 menit pada suhu ruang. Setting time dari alginat harus cukup bagi dokter gigi untuk mencampur material, memindahkan pada sendok cetak, dan mencetakkannya pada mulut pasien. (Philips, 2003, hal. 241)
Dalam praktek dokter gigi, ada kecenderungan untuk mengubah setting time dari alginat. Salah satu alasannya karena seringkali ada pasien yang gampang merasa mual saat alginat dimasukkan ke dalam mulut, sehingga dokter gigi harus megetahui cara untuk mempercepat setting time dari alginat tersebut.
Dalam percobaan ini ada beberapa faktor-faktor yang mempengaruhi setting time alginat yaitu :
1. Rasio W/P Seperti reaksi kimia pada umumnya, reaksi akan berlangsung lebih cepat jika konsentrasi pereaksi diperbesar. Zat yang konsentrasinya besar mengandung jumlah partikel yang lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun lebih rapat dibandingkan zat yang konsentrasinya rendah. Partikel yang sususannya lebih rapat, akan lebih sering bertumbukan dibandingkan dengan partikel yang susunannya renggang sehingga kemungkinan terjadinya reaksi makin besar. Hal itu yang menyebabkan : -
Semakin besar rasio W/P, maka akan semakin memperlambat setting time.
-
Semakin kecil rasio W/P, maka akan semakin mempercepat setting time.
(Philips, 2003, hal.242)
10
Dalam praktikum ini, tidak dilakukan percobaan untuk menguji pengaruh perbedaan rasio W/P terhadap setting time alginat, sehingga digunakan rasio W/P yang sama di setiap perobaan sesuai dengan aturan pabrik, yaitu 7 gram bubuk alginat untuk 19 ml air. 2. Temperatur air Dengan menaikkan temperatur akan mengakibatkan energi kinetik partikel bertambah, sehingga tumbukan sering terjadi. Selain itu dengan adanya kenaikan temperatur akan memperbesar energi potensial sehingga ketika bertumbukan akan menghasilkan reaksi. Hal inilah yang menyebabkan: - Semakin tinggi suhu air, semakin cepat setting-nya. - Semakin rendah suhu air, semakin lambat waktu setting-nya. (John F. McCabe and Angus Wall, 2008, hal. 159) Hasil praktikum sesuai dengan teori tersebut. Terbukti dalam tabel hasil percobaan pada nomor 1 dengan suhu 13,9°C, nomor 4 dengan suhu 29,2°C, dan nomor 6 dengan suhu 42,3°C. Dengan rasio W/P yang sama yaitu 7 gram pada masing-masing percobaan didapatkan hasil bahwa semakin tinggi suhu air maka semakin cepat pula waktu settingnya. 3. Cara Pengadukan Pengadukan adalah salah satu faktor mempercepat terjadinya reaksi kimia,karena pengadukan memperbesar peluang terjadinya tumbukan antar partikel. Dengan frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif maka mampu menghasilkan reaksi yang semakin besar. -
Semakin cepat pengadukan, yaitu semakin banyak jumlah pengadukan dalam 1 menit, maka semakin cepat waktu settingnya.
-
Semakin lambat pengadukan, semakin sedikit jumlah pengadukan dalam 1 menit maka semakin lama waktu settingnya.
(John F. McCabe and Angus Wall, 2008)
11
4. Waktu pengadukan. Waktu pengadukan amatlah penting. Kekuatan gel dapat berkurang sampai 50% bila pengadukan tidak sempurna. Waktu pengadukan 40 detik sampai 1 menit umumnya sudah cukup, bergantung pada merek dan jenis alginat : -
Semakin besar intensitas pengadukan dalam satu menit, maka semakin cepat waktu setting-nya.
-
Semakin sedikit intensitas pengadukan dalam satu menit, makasemakin lambat waktu setting-nya
5. Sterilisasi peralatan Peralatan yang bersih adalah penting karena banyak masalah dan kegagalan yang disebabkan oleh alat pengaduk yang kotor atau terkontaminasi. Kontaminasi selama pengadukan dapat membuat bahan mengeras terlalu cepat, kekentalannya tidak sempurna, atau rentan terjadi robeknya cetakan ketika dikeluarkan dari mulut. Sebagai contoh, sepotong kecil gipsum yang tersisa pada mangkuk dari adukan plaster atau stone sebelumnya, dapat mengkontaminasi bahan cetak dan mempercepat pengerasan. Sebaiknya digunakan mangkuk terpisah untuk mengaduk alginat dan stone.(J.anusavice & Kenneth.2004, pg. 103)
5.3 Kesalahan Praktikum Banyak aspek yang dapat mempengaruhi terjadinya kesalahan dalam praktikum Setting Time Bahan Cetak Alginat Berdasarkan Variasi Suhu Air. Kesalahankesalahan tersebut dalam menyebabkan terjadinya kegagalan dalam pencetakan. Dalam praktikum ini, juga terjadi beberapa kesalahan yang menyebabkan terjadinya kegagalan alginat seperti bubuk alginat yang masih belum larut teraduk. Berikut ini adalah beberapa bentuk kegagalan dalam membuat bahan cetak alginat (Anusavice’s 2003, hal. 249), diantaranya adalah:
12
Bentuk Kegagalan Bahan kasar
Penyebab Pengadukan terlalu lama, pengadukannya tidak benar, terlalu banyak gelasi, wp ratio terlalu rendah
Pecah atau sobek
Bahannya kurang, kontaminasi kelembaban, terlalu lama mengaduk, material cetak dilepas dari mulut sebelum waktunya. Selain itu, campuran tipis lebih rentan terhadap untuk robek dibandingkan dengan W / P rasio yang rendah. Adanya undercut juga dapat menghasilkan robek.
Gelembung di luar
Masuknya udara pada saat mengaduk, gelasi yang mencegah flow
Bentuk tidak teratur
Kelembaban pada jaringan, material cetak mungkin telah dilepas dari mulut jauh sebelum waktunya.
Model stone kasar
Pembersihan cetakan kurang, terlalu banyak air yang tertinggal di cetakan, model tertinggal di cetakan terlalu lama, pelepasan cetakan yang terlalu cepat
Distorsi
Cetakan tidak cepat dituang, pergerakan tempat pada saat gelasi, pelepasan dari mulut terlalu cepat, pelepasan dari mulut tidak benar
Porositas
Adanya udara yang terjebak selama pengadukan. Setelah bubuk alginat dimasukkan dalam mangkuk karet yang sudah berisi air, maka pencampuran harus langsung dilakukan dengan menekan spatula 13
dan sisi mangkuk karet. Pencampuran harus dilakukan dengan benar agar tidak ada udara tang terjebak
Konsistensi
Jika campuran tidak memiliki konsistensi yang tepat ( terlalu tebal atau tipis), berarti rasio W / P tidak benar. Pengadukan yang kuat dan pencampuran pencampuran yang tepat sangat disarankan untuk menghindari masalah konsistensi
Perubahan Dimensi
Jika perubahan dimensi adalah masalah, keterlambatan dalam menuangkan material cetak mungkin menjadi penyebabnya. Penundaan tersebut akan menghasilkan perubahan dimensi.
Tabel 4. Tipe kegagalan alginat
14
6. SIMPULAN
Berdasarkan praktikum ini, kami dapat menyimpulkan bahwa ada beberapa faktor yang mempengaruhi setting time alginat. Faktor utamanya adalah variasi temperatur air yang digunakan sebagai medium pendispersi alginat. Semakin tinggi suhu airnya, maka semakin cepat waktu setting-nya. Sebaliknya, semakin rendah suhu air, maka semakin lambat waktu setting-nya. Selain itu, dalam praktikum ini terjadi perbedaan antara teori dengan hasil praktikum yang disebabkan oleh faktor cara dan kekuatan pengadukan. Setting time pada tabel hasil percobaan nomor 5 seharusnya lebih cepat daripada nomor 4 dikarenakan adanya peningkatan suhu. Hal ini disebabkan adanya faktor kesalahan pada manusia dalam melakukan percobaan. Penggunaan interval waktu 5 detik dalam menyentuh ujung alat uji akrilik ke permukaan adonan alginat diperkirakan tidak dapat tercatat secara akurat sehingga mempengaruhi ketepatan setting time. Selain itu besar tekanan yang diberikan pada saat ujung alat uji akrilik menyentuh permukaan adonan dan kekuatan pengadukan juga ikut mempengaruhi. Hal ini disebabkan karena pengujian dilakukan oleh orang yang berbeda dan sehingga tekanan dan kekuatan yang diberikan juga berbeda. Sehingga terjadi perbedaan antara final setting yang sebenarnya dengan yang kami catat.
15
7. DAFTAR PUSTAKA 1. Anusavice, KJ, 2003, Philips’ Science of Dental Materials, 11th ed. St Louis: Saunders Elsevier Ltd. 2. Bhat VS and Nandish BT. 2006. Science of Dental Materials (Clinical Application). 1th ed. New Delhi. CBS Publisher & Distributors PVT LTD. p. 94-6, 102-9. 3. Koudi, MS and Sanjayagouda B. Patil 2007, Dental Materials: Prep Manual for Undergraduates, Kundli: Elsevier 4. Mc Cabe JF and Walls AWG. 2008. Applied Dental Material. 9th ed. Blackwell Science Publ. p. 13-4, 154, 158-162. 5. Oseana, 2005 ‘Volume XXX’, Nomor 1, 9-14 http://www.oseanografi.lipi.go.id/sites/default/files/oseana_xxx(1)9-14.pdf
16
