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

Termometer digital

3. 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

alginatRasio air Suhu

Lama pengadukan

Setting time

1 7 gr 19 ml 13,9oC 00:40:01 03:23:30

2 7 gr 19 ml 15,5oC 00:40:34 02:45:23

3 7 gr 19 ml 18,5oC 00:40:30 02:40:574 7 gr 19 ml 29,2oC 00:41:00 02:01:735 7 gr 19 ml 29,8oC 00:40:33 02:07:216 7 gr 19 ml 42,3oC 00:40:32 01:32:57

7 7 gr 19 ml 43,8oC 00:40:10 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-D-

manuronat 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

8

Komposisi Berat(%) Fungsi

Potassium alginate 18 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

silicate

56 Mengontrol konsistensi

dari campuran alginat

dan flexibilitas bubuk

dari cetakan

Organic glycols Kecil Membuat bubuk tak

berdebu

Wintergreen,

peppermint, anise

Trace Menghasikan rasa yang

bersahabat

Pigments Trace Memberi warna

Desinfectants 1-2 Membantu membunuh

organism

Tabel 2. Formulasi komponen bubuk dari bahan cetak alginate

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. Kesalahan-

kesalahan 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 Penyebab

Bahan kasar 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