LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL I Topik
: Setting Time Bahan Cetak Alginat berdasarkan Variasi Suhu Air
Kelompok
: A6a
Tgl. Praktikum : 17 Maret 2014 Pembimbing
: Asti Meizarini, drg,MS
Penyusun : 1. Tiara Meilena
021311133051
2. Zhafirah Imanina
021311133052
3. Dinna Fitria Greisya
021311133053
4. Beshlina Fitri W R P
021311133054
5. Reniati Cempakasari
021311133055
DEPARTEMEN MATERIAL KEDOKTERAN GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2014
1.
TUJUAN Setiap mahasiswa mampu memanipulasi dengan tepat material cetak alginat
serta membedakan pengaruh suhu terhadap waktu setting.
2.
CARA KERJA 2.1 Bahan yang digunakan a. Bubuk Alginat (Regular Set) b. Air
Gambar 1. Bubuk alginat dengan merk Jeltrate (Regular Set) 2.2
Alat yang diperlukan a. Mangkuk karet b. Spatula c. Gelas ukur d. Stopwatch e. Timbangan analitik / digital f. Cetakan bentuk cincin dari paralon dalam diameter 3 cm, tinggi 16 mm g. Alat uji waktu settingberupa batang akrilik diameter 6 mm, panjang 10 cm h. Lempeng kaca i. Termometer digital
Gambar 2. Alat yang diperlukan
2.3
Cara kerja a. Cetakan bentuk cincin diletakkan diatas lempeng kaca. b. Air suhu kamar diukur sebanyak 19 ml (satu tanda batas gelas ukur sesuai petunjuk pabrik), suhu air diukur dan dicatat.
Gambar 3. Pengukuran suhu air
c. Bubuk alginat ditimbang sebanyak 7 gram (satu sendok takar sesuai petunjuk pabrik). d. Air dengan suhu kamar yang telah diukur, dituang ke dalam mangkuk karet, selanjutnya ditambahkan bubuk alginat yang telah ditimbang. e. Cairan air dan bubuk alginat diaduk menggunakan spatula dengan gerakan angka 8, membentuk putaran 180° intermitten. Pengadukan dilakukan sambil menekan adonan alginat pada dinding mangkuk
karet sampai halus dan homogen selama 45 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 halus.
Gambar 4. Pengadukan alginat
f. Adonan alginat yang telah homogen dimasukkan kedalam cetakan bentuk cincin hingga berlebih. Adonan alginat diratakan menggunakan spatula.
Gambar 5. Adonan alginat dimasukkan kemudian diratakan dalam cetakan bentuk cincin
g. Ujung alat uji waktu setting disentuhkan pada permukaan adonan alginat, kemudian tarik ddengan 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. h. Waktu setting dihitung dari awal pencampuran bubuk alginat dan air, hingga adonan alginat tidak ada bekas tekanan dari ujung alat uji waktu setting menggunakan stopwatch dalam satuan detik. i. Tahap pekerjaan diulang menggunakan air suhu lebih dingin. j. Tahap pekerjaan diulang dengan menggunakan air suhu lebih panas. k. Hasil waktu setting dibedakan dengan variasi suhu.
3.
HASIL PRAKTIKUM Pada percobaan ini, digunakan alginat tipe regular set, yang memiliki waktu
setting 0,75-1 menit dengan rasio W/P yang sama di setiap percobaan yaitu: 19:7 ml/gr.
Suhu Air Percobaan
(⁰ C)
W/P (ml/gr)
Working Time (minutes)
Final
Initial
Setting
Setting
Time
Time
(minutes)
(minutes)
1
13,5⁰ C
19 : 7
0.75
1.45
1.15
2
16,5⁰ C
19 : 7
0.75
2.35
2.05
3
28,8⁰ C
19 : 7
0.75
2.15
1.55
4
31,4⁰ C
19 : 7
0.75
1.35
1.20
5
41,5⁰ C
19 : 7
0.75
1.30
1.12
Tabel 1. Hasil percobaan setting time alginat dengan variasi suhu air
5 4.5 4
(minutes)
3.5 3 Final Setting Time (minutes)
2.5 2
Initial Setting Time (minutes)
1.5 1 0.5 0 13.5
16.5
28.8
31.4
41.5
(⁰ C)
Grafik 1. Hasil Percobaan setting time alginat dengan variasi suhu air
4.
PEMBAHASAN 4.1 Komposisi Bahan Cetak Alginat Alginat berasal dari ekstrak lendir alga coklat yang disebut asam alginat.
Asam alginat adalah kopolimer linier dari β-D-mannuronic acid dan β-Dguluronic acid . Alginat sebagai bahan cetakirreversible hydrocolloidyang memiliki komponen utama berupa garam alginat larut air, yiatu natrium, kalium dan alginat trietanolamin akan lebih banyak kandungan mannuronic acid-nya agar mudah digunakan untuk menghasilkan bentuk negatif akibat sifatnya yang elastis (Anusavice, Shen, & Rawls 2013: 171).
Gambar 6. Rumus Struktur dari Asam Alginat (Anusavice, Shen, & Rawls, 2013: 171)
Alginat yang berupa bubuk apabila dicampur dengan air, maka akan menjadi suatu sistem koloidal. Garam alginat larut air sebagai komponen aktif utama apabila bercampur dengan air akan membentuk sol. Sol akan berubah menjadi gel karena reaksi kimia tertentu yang terjadi selama proses gelasi (Karni, 2011).
Komponen
Fungsi
Persentase berat
Kalium alginat
Agar alginat larut dalam air
15
Kalsium sulfat
Reaktor
16
Oksida seng
Partikel pengisi
4
Kalium titanium
Pemercepat proses gelasi dan
3
fluorid
pengeras gipsum
Tanah diatoma
Partikel pengisi
60
Natrium fosfat
Retarder
2
Tabel 2. Komposisi Bubuk Bahan Cetak Alginat (Anusavice, Shen, & Rawls, 2013: 172)
Bubuk alginat yang diproduksi pabrik mengandung sejumlah komponen. Menurut Anusavice et al. (2013: 103) asam alginat serta kebanyakan garam anorganik tidak larut dalam air, tetapi garam yang diperoleh dengan natrium, kalium, dan amonium larut dalam air. Kalsium sulfat dapat digunakan sebagai reaktor. Tanah diatoma dan oksida seng adalah untuk berfungsi sebagai pengisi. Bahan pengisi yang ditambahkan dengan jumlah yang tepat akan meningkatkan kekuatan dan kekerasan gel alginat,mempengaruhi waktu pengerasan gel, menjamin permukaan gel padat, dan menghasilkan tekstur yang halus. Kalium titanium fluorid ditambahkan pada alginat sebagai bahan mempercepat pengerasan dental stone untuk mendapat permukaan model stone yang keras dan padat setelah keluar dari cetakan alginat (Karni, 2011). Natrium fosfat ditambahkan untuk memperlambat laju reaksi pembentukan gel (setting) agar mudah dilakukan manipulasi.
4.2 Proses Gelasi Reaksi sol menjadi gel antara alginat larut air dengan ion kalsium dari kalsium sulfat. Kalsium sulfat bereaksi dengan cepat untuk membentuk kalsium alginat tidak larut dari kalium atau natrium alginat. Proses yang berlangsung cepat ini tidak menyediakan waktu kerja yang cukup. Di dalam kemasan pabrik bubuk alginat mengandung retarder berupa trinatrium fosfat yang akan memeperlambat laju reaksi pembentukan kalsium alginat. (Anusavice, Shen, & Rawls, 2013: 172173) 2Na3PO4 + 3 CaSO4 → Ca3(PO)4 + 3 Na2SO4
Bila pasokan trinatrium fosfat menipis, ion kalsium mulai bereaksi dengan kalium alginat untuk membuat kalsium alginat dan terjadi initial setting lalu final setting seperti berikut: (Anusavice, Shen, & Rawls, 2013: 172) K2nAlg + nCaSO4 → nK2SO4 + CanAlg Selain melalui kandungan bahan retarder pada bubuk, kontrol setting time dapat dilakukan melalui pengaturan variasi suhu air,kecepatan pengadukan, dan rasio w/p.
4.3 Kontrol Setting Time Setting time adalah waktu yang diukur dari mulai pengadukan hingga terjadinya gelasi (setting). Setting time harus menyediakan waktu yang cukup untuk dokter gigi melakukan pengadukan, mengisi ke sendok cetak, dan mencetak ke mulut pasien. (Anusavice et al., 2013: 106). Ada beberapa tipe alginat menurut setting time-nya, yaitu (1) Regular set, mengeras dalam waktu 2-4,5 menit dan digunakan untuk pemakaian rutin (2) Fast set, mengeras dalam waktu 1-2 menit dan digunakan untuk mencetak rahang anak-anak atau pasien yang mudah mengalami mual (Annusavice et al., 2013: 106). Pada percobaan ini, bubuk yang digunakan adalah tipe regular set dengan waktu pengadukan selama 45 detik. Beberapa cara untuk melakukan kontrol setting time ini : 1. Variasi suhu air Percobaan ini lebih menekankan pada penggunaan variasi suhu air untuk mengatur setting time. Menurut Ferracane dalam bukunya tahun 2001 (dikutip dalam Irnawati & Sunarintyas, 2009: 138) suhu normal air untuk alginat antara 200 C dan 22,20 C. Menurut tabel di bawah ini semakin tinggi temperatur, semakin pendek waktu setting. Sedangkan pada suhu yang rendah, waktu setting berlangsung cukup lama. Pada cuaca panas, pengadukan harus menggunakan air dingin agar gelasi prematur tidak terjadi ((Anusavice, Shen, & Rawls, 2013: 173)
Gambar 7. Efek temperatur air terhadap setting time bahan cetak alginat (Anusavice, Shen, & Rawls, 2013: 173)
Kenaikan suhu yang terjadi mengakibatkan energi kinetik partikel bahan cetak alginat menjadi besar. Frekuensi tumbukan yang besar akan memperbesar terjadinya tumbukan efektif. Energi kinetik inilah yang diperlukan dalam suatu reaksi kimia agar mudah melampaui energi aktivasi. Hal ini yang mengakibatkan semakin tinggi suhu air, maka alginat akan lebih cepat setting dan sebaliknya. Pada percobaan ini didapatkan hasil yang benar pada tabel 1 pada nomor 4 dan 5. Sedangkan pada nomor 1 dan 2 terjadi perbedaan dengan teori yang seharusnya proses setting lebih lama pada nomor 1 dibanding nomor 2. Hal ini dapat disebabkan perbedaan pengadukan oleh operator yang berbeda yang berhubungan dengan kecepatan pengadukan.
2. Kecepatan Pengadukan Pengadukan mengakibatkan terjadinya tumbukan antar partikel terdispersi. Pengadukan dengan kecepatan tinggi akan memberikan energi kinetik yang dapat menggerakkan cairan sehingga dapat mendispersikan fase terdispersi ke dalam medium dispersinya (Kurniasari & Fithri Nurul, 2010). Pengadukan merupakan salah satu faktor yang mempercepat terjadinya reaksi kimia. Hal itu dikarenakan pengadukan memperbesar peluang terjadinya
tumbukan antar partikel. Dengan frekuensi tumbukan yang semakinbesar, maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif yang mampumenghasilkan reaksi juga semakin besar. - Semakin cepat pengadukan, yaitu semakin banyak jumlah pengadukan dalam satu menit, maka mempercepat setting time. - Semakin
lambat
pengadukan,
yaitu
semakin
sedikit
jumlah
pengadukandalam satu menit, maka memperlambat setting time (McCabe and Wall, 2008). Berdasar percobaan yang telah dilakukan terdapat perbedaan dengan teori yang ada. Pada tabel 1 nomor 1 suhu yang dipakai adalah 13,50 C dan pada nomor 2 16,50 C. Menurut teori yang telah disitasi dari berbagai sumber suhu yang rendah akan memperlambat laju reaksi gelasi, namun pada nomor 1 proses gelasi atau setting terjadi lebih cepat dibanding nomor 2. Hal ini dapat terjadi karena kecepatan pengadukan yang dilakukan oleh operator. Semakin cepat pengadukan yang dilakukan oleh operator, maka pratikel terdispersi akan mengalami persentase tumbukan yang meningkat sehingga dapat mempercepat laju reaksi gelasi.
3. Rasio W/P Dalam keadaan klinis, seringkali ada kecenderungan untuk mengubah setting time dengan mengganti rasio W/P atau waktu pengadukan. Modifikasi kecil ini dapat mempunyai efek yang nyata pada sifat gel, mempengaruhi kekuatan terhadap robekan dan elastisitas. Jadi,setting time lebih baik diatur oleh jumlah retarder yang ditambahkan selama proses pembuatan di pabrik. (Anusavice, 2003) Jumlah relatif air dan bubuk mempengaruhi fleksibilitas alginat. Campuran yang lebih tebal menghasilkan penurunan fleksibilitas. (Powers, 2008) Zat yang memiliki konsentrasi besarmengandung jumlah partikel yang lebih banyak, sehingga partikel-partikelnya tersusun lebih rapat dan mudah berikatan dibandingkan zat yang konsentrasinya rendah.Partikel yang susunannya lebih rapat, akan lebih sering bertumbukandibandingkan dengan partikel yang susunannya renggang sehinggakemungkinan terjadinya reaksi semakin besar.Hal tersebut menyebabkan:
-Semakin besar rasio W/P, maka akan memperlambat setting time. -Semakin kecil rasio W/P, maka akan mempercepat setting time. Pada praktikum ini, tidak dilakukan percobaan untuk mengujipengaruh perbedaan rasio W/P terhadap setting time alginat, sehinggadigunakan rasio W/P yang sama di setiap percobaan yaitu sesuai aturanpabrik 7 gram bubuk alginat untuk 19 mL air.
5.
KESIMPULAN Dengan diadakannya praktikum ini, dapat disimpulkan bahwa perbedaan
suhu air dan pengadukan ternyata mempengaruhi waktu setting alginat. Semakin rendah suhu air yang digunakan, maka semakin lama waktu setting dan sebaliknya untuk suhu air yang tinggi akan semakin cepat waktu setting. Selain itu, air dengan suhu rendah dapat setting jauh lebih cepat dari yang seharusnya karena adanyatumbukan patikel-partikel dengan frekuensi yang meningkat seiring meningkatnya kecepatan pengadukan yang dilakukan oleh operator. Pada proses manipulasi (working time) jumlah adukan dalam 45 detik tersebut juga dapat mempengaruhi waktu setting. Jadi, tidak hanya pengaruh suhu ruangan, rasio W/P, dan suhu air saja yang menjadi faktor yangmempengaruhi waktu setting, namun juga bagaimana working time-nya dalam proses pengadukan.
6.
DAFTAR PUSTAKA
Anusavice, KJ, 2003, Phillip’s science of dental material, 11th edn, Saunders Elsevier, Missouri, pp. 242-244. Anusavice, KJ, Shen, C & Rawls, HR, 2013, Phillip’s science of dental material, 12th edn, Saunders Elsevier, Missouri, pp. 171-173. Anusavice, KJ, 2013, Buku ajar ilmu bahan kedokteran gigi, trans. Budiman, JA & Parwoko, S, edk 10, EGC, Jakarta, h. 103, 106. Irnawati, D & Sunarintyas, S, 2009, ‘Functional relationship of room temperature and setting time of alginate impression material’, Journal Universitas Airlangga, vol. 42, no. 3, h.137-140, dilihat 18 Maret 2014,. Karni, RH, 2011, Penentuan waktu akhir sineresis pada beberapa bahan cetak alginat, skripsi S.KG, Universitas Sumatera Utara, dilihat 18 Maret 2014, USU Institutional Repository, . Kurniasari, K & Fithri Nurul, D.W, 2010, Optimasi penambahan alginat sebagai emulsifier pada susu kedelai dengan variasi kecepatan, waktu, dan suhu pengadukan, Universitas Diponegoro, Tembalang, h. 4. Powers, JM, 2008, Dental materials properties and manipulation, 9th edn, Mosby Elsevier, USA, p. 176. McCabe, JF & Wall, A, 2008, Applied dental materials, 9th edn, Blackwell, Victoria.
