LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL I
Topik
: Setting Time Bahan Cetak Alginat Berdasarkan Variasi Suhu Air
Grup
: A5a
Tgl. Praktikum
: 13 Maret 2012
Pembimbing
: drg. Asti Meizarini
Penyusun: 1. Lia Ismatul
021111074
2. Diah Ariesa
021111075
3. Fiesta Devy
021111076
4. Dina Puspitasari
021111077
5. Joseph Leonardo
021111078
6. Cornelia Melinda
021111079
7. Nayu Nur Annisa
021111080
8. Nabila Vidyazti
021111082
DEPARTEMEN ILMU MATERIAL KEDOKTERAN GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2012 i
1. TUJUAN Mampu memanipulasi dengan tepat material cetak alginat serta membedakan perbedaan waktu setting alginat berdasarkan variasi suhu air.
2. BAHAN DAN ALAT 2.1 BAHAN
Alginat
Gambar 1. Alginat.
Air pada suhu kamar
Air panas
Air dingin
2.2 ALAT
Bowl (mangkuk karet)
Spatula
Gambar 2. Bowl dan Spatula.
1
Gelas ukur
Stopwatch
Termometer digital
Gambar 3. Termometer digital
Timbangan analitik / digital
Gambar 4. Timbangan Analitik
Lempeng Kaca
Cetakan bentuk cincin dari paralon diameter 3 cm, tinggi 16 mm
Alat uji waktu setting berupa batang akrilik diameter 6 mm, panjang 10 cm
3. CARA KERJA 1. Menyiapkan alat dan bahan. 2. Cetakan berbentuk cincin diletakkan di atas lempeng kaca. 3. Air suhu kamar diukur sebanyak 19 mL
2
4. Menimbang bubuk alginat sesuai takaran pabrik yakni sekitar 7-8 gram untuk 19 mL air. 5. Mengukur temperatur air, lalu menuangkannya ke dalam bowl terlebih dahulu. Selanjutnya, ditambahkan bubuk alginat yang telah ditimbang sebelumnya. Stopwatch dinyalakan secara bersamaan ketika bubuk mulai dicampurkan dengan air. 6. Mengaduk alginat dan air menggunakan spatula dengan gerakan angka 8, membentuk putaran 180° intermitten sambil menekan adonan alginat pada dinding bowl sampai halus dan homogen. Pengadukan juga dilakukan dengan cara menekan spatula pada dinding bowl dengan cepat dan memutar perlahan mangkuk karet hingga adonan menjadi halus.
Gambar 5. Hand-mixing alginat
7. Setelah 45 detik, pengadukan dihentikan, alginat yang sudah berbentuk cream dan homogen dimasukkan ke dalam cetakan bentuk cincin hingga berlebih. Adonan diratakan dengan spatula.
Gambar 6. Campuran halus, homogen, dan creamy dari adonan alginat
3
8. Dengan interval setiap 5 detik, batang akrilik disentuhkan pada permukaan adonan alginat, kemudian ditarik dengan cepat. Ujung alat uji tersebut dikeringkan dengan tissue. Tahap tersebut di ulang hingga tidak ada bekas adonan yg menempel pada batang akrilik (initial setting) dan dilanjutkan hingga tidak ada bekas tekanan dari ujung alat uji (final setting). 9. Tahap pengerjaan di atas diulang menggunakan suhu air yang lebih dingin. 10. Tahap pengerjaan di atas diulang menggunakan suhu air yang lebih panas. 11. Hasil waktu setting dibedakan dengan variasi suhu dalam bentuk tabel.
4. HASIL PERCOBAAN No
W/P
Suhu (°C )
(ml/gr)
Initial Setting
Final Setting
(minutes)
(minutes)
1
19 : 7,86
16,1
3:01
3:25
2
19 : 7,86
18,6
2:55
3:12
3
19 : 7,86
29,5
2:00
2:11
4
19 : 7,86
29,5
2:00
2:16
5
19 : 7,86
33,4
1:32
1:43
6
19 : 7,86
35,2
1:54
2:01
Tabel 1. Hasil percobaan setting time alginat berdasarkan variasi suhu air Pada percobaan ini, digunakan alginat tipe regular set, yang memiliki waktu setting 2-4,5 menit dengan rasio W/P yang sama di setiap percobaan, yaitu 19 : 7,86 ml/gr. 5. PEMBAHASAN Alginat diklasifikasikan sebagai bahan cetak hidrokoloid irreversible, sebab substansi dasarnya berupa koloid yang direaksikan dengan air sebagai medium pendispersi, serta tidak dapat kembali menjadi wujud dasarnya setelah bereaksi membentuk wujud sol. Alginat digunakan untuk mencetak detail
4
minimal, seperti yang diperlukan untuk membuat model studi. Bahan cetak Alginat umumnya digunakan untuk pekerjaan prostetik dan ortodontik. Alginat merupakan polimer dari anhidra 1-4-β-D mannuronat dan asam Lguluronat, berbahan dasar kelompok polisakarida alami yang diekstrak dari rumput laut coklat
Gambar 7. Struktur kimia dari asam alginat (Philips, 2003, hal. 240) Berikut adalah komposisi dari bahan cetak alginat beserta fungsi dari tiap-tiap komponennya. Komponen Kalium alginate
Presentase Berat
Fungsi
15
Sebagai pelarut di dalam air dan
bereaksi
dengan
ion
kalsium Kalsium sulfat
16
Reaktor;
bereaksi
dengan
kalium alginat membentuk gel kalsium alginat tidak larut air Oksida seng
4
Partikel pengisi
Kalium titanium fluorida
3
Accelerator
dalam
pengerasan stone Diatomaceous earth
60
Partikel pengisi
Natrium fosfat
2
Retarder; bereaksi khusus dengan ion kalsium untuk menyediakan
waktu
sebelum gelasi Tabel 2. Komposisi Alginat (Philips, 2003, hal. 240)
5
kerja
Berdasarkan waktu pengerasannya, bahan cetak Alginat diklasifikasikan ke dalam 2 tipe : 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
(seconds)
(minutes)
(minutes)
Fast set
45
1,2 – 1,5
1,5 - 30
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. 2Na3PO4 + 3CaSO4 Ca3 (PO4) 2 + 3Na2SO4 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 material secara cepat. K2nAlg + nCaSO4 nK2SO4 + CanAlg
6
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 praktikum ini digunakan alginate dengan tipe regular set type. Faktor – faktor yang mempengaruhi setting time alginate : 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 susunannya lebih rapat, akan lebih sering bertumbukan dibandingkan
dengan
partikel
yang
susunannya renggang
sehingga
kemungkinan terjadinya reaksi makin besar. Hal itulah 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) Perbedaan rasio W/P selain berdampak pada waktu setting, juga mempengaruhi karakteristik dari alginat itu sendiri. Rasio W/P yang rendah meningkatkan kekuatan, ketahanan sobek, konsistensi, dan menurunkan fleksibilitas. Sebaliknya, rasio W/P yang tinggi menurunkan kekuatan, ketahanan sobek, konsistensi, dan menurunkan fleksibilitas. (M.S. Koudi dan Sanjayagouda B. Patil, 2007, hal. 33) Pada praktikum ini, tidak dilakukan percobaan untuk menguji pengaruh perbedaan rasio W/P terhadap setting time alginate, sehingga digunakan rasio W/P yang sama di setiap percobaan yakni sesuai aturan pabrik, yaitu 7-8 gram bubuk alginat untuk 19 mL air.
7
2. Temperatur air Menaikkan temperatur akan mengakibatkan energi gerak atau energi kinetik partikel bertambah, sehingga tumbukan lebih sering terjadi. Dengan frekuensi
tumbukan
yang
semakin
besar,
maka
kemungkinan
terjadinya tumbukan efektif yang mampu menghasilkan reaksi juga semakin besar. Suhu atau temperatur ternyata juga memperbesar energi potensial suatu zat. Zat – zat yang energi potensialnya kecil, jika bertumbukan akan sukar menghasilkan tumbukan efektif. Hal ini terjadi karena zat – zat tersebut tidak mampu melampaui energi aktivasi. Dengan menaikkan suhu, maka hal ini 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)
Gambar 8. Pengaruh kenaikan suhu terhadap setting time alginat tiap kenaikan 10oC (Philips, 2003, hal. 242)
Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa teori yang disebutkan di atas adalah benar. Hal ini dibuktikan dari hasil percobaan pada tabel 1 nomor 1, 3, dan 5. Pada nomor 1, digunakan air dingin pada suhu 16,1oC sebagai medium pendispersi, nomor 3 digunakan air biasa dengan suhu 29,5oC, sedangkan pada
8
nomor 5 digunakan air panas dengan suhu 33,4oC. Dengan rasio w/p yang sama yaitu 7,86 gr pada masing-masing percobaan didapatkan hasil bahwa semakin tinggi suhu air, maka semakin cepat pula waktu setting-nya.
3. Cara pengadukan. Pengadukan merupakan salah satu faktor yang mempercepat terjadinya reaksi kimia. Hal itu dikarenakan pengadukan memperbesar peluang terjadinya tumbukan antar partikel. Dengan frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif yang mampu menghasilkan reaksi juga semakin besar. -
Semakin cepat pengadukan, yaitu semakin banyak jumlah pengadukan dalam satu menit, maka semakin cepat waktu setting-nya.
-
Semakin lambat pengadukan, yaitu semakin sedikit jumlah pengadukan dalam satu menit, maka semakin lama waktu setting-nya.
(John F. McCabe and Angus Wall, 2008) Faktor
cara pengadukan
inilah
yang diperkirakan menjadi
penyebabkan adanya perbedaan antara teori dan hasil praktikum. Pada percobaan nomor 1 , 5 dan 6 tidak sesuai dengan teori temperatur air yakni “Semakin tinggi
suhu air, maka akan semakin cepat waktu setting-nya.”
Ketikdaksesuaian itu kemungkinan disebabkan oleh faktor situasional, yaitu cara pengadukan yang berbeda. Pada tabel 1 nomor 6, seharusnya waktu setting-nya lebih cepat daripada tabel 1 nomor 5. Hal itu mungkin terjadi, karena pada praktikum ini digunakan operator ( pengaduk ) yang berbeda di setiap percobaan sehingga jumlah pengadukan tiap menit, pada tabel 1 nomor 5 lebih banyak dibandingkan dengan tabel 1 nomor 6.. Akibatnya, tumbukan antar partikel yang menghasilkan terjadinya reaksi, lebih banyak pada nomor 5 sehingga setting time-nya lebih cepat.
9
Faktor kesalahan manusia dalam melakukan percobaan (human error) juga diduga menjadi salah satu penyebab ketidak sesuaian hasil praktikum dengan teori sebelumnya. Saat menentuan initial setting dan final setting, penggunaan interval waktu 5 detik dalam menyentuhkan ujung alat uji akrilik ke permukaan adonan alginat diperkirakan tidak dapat mencatat secara akurat ketepatan setting time. Ketika adonan alginat telah mencapai initial setting, ujung alat uji akrilik belum disentuhkan ke permukaan adonan sehingga tidak diketahui bahwa sebenarnya adonan tersebut telah mencapai initial setting. Hal inilah yang membuat perbedaan antara waktu initial setting yang sebenarnya dengan waktu yang tercatat. Hal yang sama juga terjadi saat menentukan waktu final setting. Contoh human error lainnya, adalah besar tekanan yang diberikan pada saat ujung alat uji akrilik menyentuh permukaan adonan pada saat final setting. Hal ini disebabkan karena pengujian dilakukan oleh orang yang berbeda sehingga tekanan yang diberikan juga berbeda. Ketika adonan sudah memasuki tahap final setting ujung alat uji tidak akan memberikan bekas tekanan di permukaan adonan, namun jika tekanan yang diberikan terlalu besar, maka pada saat final setting pun masih tetap tampak bekas ujung alat uji akrilik. Hal itu yang menyebabkan perbedaan waktu final setting yang sebenarnya dengan waktu final setting yang kami catat.
6. SIMPULAN Berdasarkan praktikum ini, dapat disimpulkan 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, faktor yang mempengaruhi
adalah
kecepatan
pengadukan.
Semakin
banyak
jumlah
pengadukan dalam 1 menit, maka setting time-nya semakin cepat. Hal ini disebabkan karena pengadukan memperbesar peluang terjadinya tumbukan efektif antar partikel, yang menghasilkan terjadinya reaksi.
10
DAFTAR PUSTAKA Anusavice, Kenneth 2003, Phillips’ Science of Dental Material 11th ed, St. Louis: Saunders Elsevier Ltd. Koudi, MS and Sanjayagouda B. Patil 2007, Dental Materials: Prep Manual for Undergraduates, Kundli: Elsevier Nandini, V. Vidyashree, etc 2007, „Alginate impressions: A Practical Perspective‟, Journal of Conservative Dentistry. Retrieved March 15, 2012, from http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2813082/ McCabe, JF and Angus WG Walls 2008, Applied Dental Materials 9th ed., Victoria: Blackwell, Inc.
11
