LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL ITopik : Setting expansion gypsum tipe III dan bahan tanam gypsumbonded berdasarkan perbandingan air dan bubukKelompok : B11Tgl. Praktikum : 12 Mei 2015Pembimbing : Dr. Elly Munadziroh, drg.,Msi.

NIMNamaNo.

021411131112Intan Safira1

021411131113Hasna Shabrina2

021411131114Leviena Merlynike Leo3

021411131115Aufalia Rosyida M.4

021411131116Anggun Citra R.5

DEPARTEMEN MATERIAL KEDOKTERAN GIGIFAKULTAS KEDOKTERAN GIGIUNIVERSITAS AIRLANGGA2015 I. TUJUAN PRAKTIKUM1.Melakukan manipulasi gypsum tipe III dan bahan tanam tuang serta dapat mengukur dan mengamati perubahan setting expansion dengan tepat.2.Mengukur dan mengamati perubahan setting expansion dengan variasi perubahan rasio perbandingan air dan bubuk dengan tepat. II. ALAT DAN BAHAN1. Bahana. Gypsum tipe IIIb. Bahan tanam tuang gypsum bondedc. Air PAMd. Vaselin2. Alata. Mangkuk karetb. Spatulac. Gelas ukurd. Stopwatche. Timbangan analitikf. Vibratorg. Ekstensometerh. Dial indicatori. Pisau modelj. Pisau malam III. CARA KERJA1. Persiapan alata.Alat dan bahan yang akan digunakan untuk praktikum dipersiapkan terlebih dahulu.b. Bagian dalam cetakan ekstensomer diulasi dengan vaselin secara merata.c.Alat uji ekstensometer disiapkan, kemudian dial indicator dipasang pada posisi yang tepat dengan jarum menunjukan angka nol.2. Mencampur gypsum tipe IIIa.Bubuk gypsum tipe III ditimbang sebanyak 50 gram. Air diambil sebanyak 14 ml diukur dengan gelas ukur.b.Air yang telah diukur dimasukkan ke dalam mangkuk karet terlebih dahulu, kemudian bubuk gypsum dimasukkan sedikit demi sedikit ke dalam mangkuk karet dan dibiarkan mengendap selama 30 detik untuk menghilangkan gelembung udara.c.Air dan gypsum dicampur dalam mangkuk karet dan diaduk hingga homogen menggunakan spatula dengan gerakan memutar searah dengan jarum jam, sebanyak 120 putaran permenit, bersamaan dengan itu mangkuk karet diputar berlawanan dengan jarum jam secara perlahan-lahan, kemudian ditaruh diatas vibrator dengan kecepatan rendah.d.Adonan gypsum dituangkan ke dalam cetakan pada alat ekstensometer diatas vibrator dan vibrator dihidupkan dengan kecepatan rendah untuk menghilangkan udara yang terjebak, kemudian permukaan cetakan pada ekstensometer yang terisi adonan gypsum diratakan dan dirapikan (sisa-sisa gypsum dibersihkan).e.Praktikum diulangi dengan mengurangi dan menambah berat gypsum sebesar 5 gram dari yang dianjurkan dan volume air tetap.

3. Mengukur setting expansiona.Adonan gypsum dituangkan ke dalam cetakan ekstensometer tanpa merubah posisi cetakan pada jarum dial indicator, kemudian ratakan permukaan menggunakan spatula gip.b.Perubahan panjang cetakan gypsum pada alat ekstensometer diukur setiap 10 menit, amati dan catat ekspansi yang terjadi pada petunjuk micrometer di dial indicator selama 50 menit.

4. Mencampur bahan tanam tuanga. Bubuk bahan tanam tuang ditimbang seberat 29 gr, dan disiapkan air 14 ml.b.Air dituangkan ke dalam mangkuk karet, selanjutnya bubuk bahan tanam dimasukkan sedikit demi sedikit dan dibiarkan mengendap selama 30 detik untuk menghilangkan gelembung udara.c. Adonan bahan tanam tuang dan air diaduk sampai homogen selama 1 menit / 120 putaran, bersamaan dengan itu mangkuk karet diputar perlahan-lahan kemudian ditaruh diatas vibrator dengan kecepatan rendah.d.Adonan gypsum dituangkan ke dalam cetakan pada alat ekstensometer diatas vibrator dan vibrator dihidupkan dengan kecepatan rendah untuk menghilangkan udara yang terjebak, kemudian permukaan cetakan pada ekstensometer yang terisi adonan gypsum diratakan dan dirapikan (sisa-sisa gypsum dibersihkan).e.Praktikum diulangi dengan mengurangi dan menambah volume air sebesar 2 ml dari yang dianjurkan dan berat bahan tanam tetap.f.Terjadinya ekspansi bahan tanam diamati pada dial indikator dan dicatat pada menit ke 30 dan menit ke 60.

IV. HASIL PRAKTIKUMPada praktikum digunakan bahan berupa gipsum tipe III dan bahan tanam gypsum bonded dengan variasi W:P yang berbeda-beda (pada masing-masing bahan digunakan 3 W:P). Untuk gipsum tipe III jumlah air yang digunakan pada ketiga percobaan sama, sedangkan untuk gypsum bonded yang tetap jumlahnya pada ketiga percobaan adalah jumlah bubuk. Dilakukan masing-masing 3 kali percobaan dengan W:P yang berbeda pada kedua bahan untuk mengukur setting expansion-nya. Hasil praktikum dapat dilihat pada tabel 4.1 dan 4.2.

Tabel 4.1 Hasil pengukuran setting expansion gipsum tipe III dengan variasi W:P rasioWaktuSetting Expansion

Percobaan 1Percobaan 2Percobaan 3

45 gram14 ml50 gram14 ml55 gram14 ml

10 menit0 mm0 mm0 mm

20 menit0.01 mm0.05 mm0.03 mm

30 menit0.075 mm 0.095 mm0.09 mm

40 menit0.1 mm0.12 mm0.115 mm

50 menit0.125 mm0.13 mm0.13 mm

Tabel 4.2 Hasil pengukuran setting expansion gypsum bonded dengan variasi W:P rasioWaktuSetting Expansion

Percobaan 1Percobaan 2Percobaan 3

29 gram12 ml29 gram14 ml29 gram16 ml

10 menit0 mm0 mm0 mm

20 menit0.02 mm0.13 mm0.01 mm

30 menit0.12 mm0.14 mm0.07 mm

40 menit0.21 mm0.21 mm0.09 mm

50 menit0.27 mm0.395 mm0.1 mm

V. PEMBAHASAN5.1 Gipsum Tipe IIIGipsum (CaSO4.2H2O; kalsium sulfat dihidrat) adalah mineral yang ditambang di berbagai belahan dunia, tetapi juga diproduksi sebagai produk sampingan dari desulfurisasi gas buang di beberapa pembangkit listrik batu bara. Berbagai bentuk kristal gipsum, seperti selenite dan alabaster, ada di alam. Produk Gypsum disediakan sebagai hemihydrate baik bubuk yang diproduksi dengan memanaskan partikel tanah gypsum. Setelah pencampuran dengan air, campuran kembali menjadi gipsum. Properti ini unik dari produk gypsum telah menyebabkan berbagai aplikasi melalui sejarah. Campuran plester (gipsum produk), kapur, dan air yang digunakan dalam bergabung dengan blok batu piramida Mesir kuno. Gipsum dan gipsum produk yang digunakan saat ini untuk banyak aplikasi termasuk konstruksi bangunan, penyejuk tanah, aditif makanan, obat-obatan, medis perangkat, dan aplikasi gigi. (Anusavice 2003,p.182)Menurut ADA Keterangan Nomor 25 mengklasifikasikan lima jenis produk gipsum, seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut, dengan persyaratan properti untuk setiap jenis: (Anusavice 2003, p.190)Tabel 5.1 Klasifikasi 5 jenis produk gipsum TypeW/P RatioSetting Time (min)Two-hourSettingExpansion (%)One-HourCompressive Strength (MPa)

MinMax

IPlaster, impression0.500.754 10.000.154.0

IIPlaster, model0.450.5012 40.000.309.0

IIIDental stone0.280.3012 40.000.2020.7

IVDental stone, high strength0.220.2412 40.000.1034.5

VDental stone, high strength expansion0.180.2212 40.100.3048.3

Produk gipsum digunakan dalam kedokteran gigi dibentuk oleh bagian dari air kristal dari gypsum untuk membentuk kalsium sulfat hemihydrate.Gypsum Gypsum produk + air2CASO4 2H2O (CaSO4) 2 H2O + 3H2OKalsium sulfat Kalsium sulfat dihidrat hemihydrateAplikasi produk gipsum dalam kedokteran gigi melibatkan kebalikan dari reaksi di atas. Hemihydrate yang dicampur dengan air dan bereaksi untuk membentuk dihidrat. (McCabe dan Walls 2008, p.33)Jenis gipsum tipe III memiliki 1 jam kuat tekan minimal 20,7 MPa (3000 psi), tetapi tidak melebihi 34,5 MPa (5000 psi). Hal ini dimaksudkan untuk konstruksi gips dalam pembuatan full dentures untuk menyesuaikan dengan jaringan lunak. Untuk aplikasi ini, ekspansi pengaturan sedikit dapat ditoleransi di gips yang mereproduksi jaringan lunak, tetapi tidak ketika gigi yang terlibat. Jenis gypsum tipe III lebih disukai untuk gips digunakan untuk memproses gigi palsu karena gipsum tersebut memiliki kekuatan yang cukup untuk tujuan ini dan gigi tiruan yang lebih mudah untuk dilepas setelah pengolahan. (Anusavice 2003, p.190)

5.2 Bahan Tanam Tuang Gypsum BondedBahan tanam tuang merupakan bahan yang digunakan untuk menanm model malam dan menghasil mould yang sesuai untuk dilakukan proses casting. Suatu bahan tanam tuang harus memiliki sifat-sifat berikut (Sakaguchi dan Powers, 2012, p.309).1. Mudah dimanipulasi.2. Cukup kuat dalam temperatur ruangan.3. Stabil pada temperatur yang tinggi.4. Memiliki kemampuan ekspansi yang cukup.5. Memiliki suhu yang baik (menguntungkan) untuk casting.6. Mempunyai porositas sebagai jalan udara atau gas lain agar dapat dengan mudah keluar dari mould selama proses casting.7. Mempunyai permukaan yang halus dan detail yang baik.8. Mudah dicabut/dibuang.9. Tidak mahal.Secara umum, bahan tanam tuang terdiri dari 3 tipe material, yaitu (1) refractory material, (2) binder material, (3) bahan kimia lainnya. Refractory material merupakan bahan tahan panas berbentuk silikon dioksida, seperti quartz, trdymite, atau cristobalite yang selalu ada dalam setiap bahan tanam. Binder mateial merupakan bahan yang bekerja bersama refractory material untuk membentuk massa padat, contohnya -calcium sulfate hemihydrate. Bahan kimia lainnya adalah bahan yang diperlukan untuk memperhaiki sifat fisik dari bahan tanam, contohnya sodium chloride, boric acid, potassium sulfate, graphite, copper powder, atau magnesium oxide (Sakaguchi dan Powers, 2012, p.310).

5.3 Setting Expansion5.3.1 Mekanisme Setting ExpansionTerlepas dari beberapa jenis produk gipsum yang digunakan, suatu ekspansi (perluasan massa) dapat dideteksi selama terjadi perubahan dari partikel hemihydrate menjadi partikel dihidrat. Berdasarkan komposisi produk gipsum, ekspansi linier yang diamati mungkin menjadi lebih rendah sebesar 0,6% atau lebih tinggi sebesai 0,5%. Di sisi lain, jika volume yang setara dari hemihydrate, air, dan reaksi produk (dihidrat) dibandingkan, volume dihidrat yang terbentuk akan kurang dari volume yang setara dengan hemihydrate dan air. Ini merupakan perubahan linier dalam objek gipsum sekitar 2,4%. Dengan demikian, menurut perhitungan, kontraksi volumetrik harus terjadi ketika reaksi setting. Fenomena ini bisa dirasionalisasi dan dijelaskan berdasarkan mekanisme kristalisasi. Proses kristalisasi dapat dilukiskan sebagai suatu pertumbuhan kristal-kristal dihidrat. Kristal dihidrat yang dasar (basic) dan sederhana. akan tumbuh dimulai dari nukleus yang saling berikatan satu dengan yang lain. Jika proses kristalisasi ini berulang ribuan kali, maka akan menyebabkan suatu stress yang lama kelamaan akan berkembang dan mengakibatkan terjadi ekspansi pada seluruh massa. Tumbukan dan perpindahan kristal-kristal tersebut menyebabkan terbentuknya mikroporus. Volume eksternal dari hasil reaksi gipsum tersebut jika lebih besar dari volume kristalin dapat menyebabkan terbentuknya porus. Struktur gipsum yang telah mengeras akan terdiri dari kristal-kristal tersebut yang saling terkait satu sama lain. Kristal-kristal dihidrat tersebut dapat berupa mikroporus dan porus yang di dalamnya mengandung air berlebih yang digunakan pada saat pengadukan. Ketika gipsum mengering, kelebihan air tersebut menghilang dan menyebabkan ruang kosong meningkat (Anusavice, 2003, hal. 266).Terkadang, suatu setting ekspansi dapat membawa keuntungan. Tetapi, setting ekspansi juga membawa kerugian karena dapat menjadi sumber ketidakakuratan. W/P ratio yang rendah dan lama pengadukan akan mempercepat terjadinya setting ekspansi. Hal itu disebabkan meningkatnya nuclei density. Namun, ketika W/P ratio tinggi, sedikit nuclei dari kristalisasi yang muncul. Setting ekspansi dapat diturunkan dengan menambah pottasium sulfate, sodium chloride, atau borax (Anusavice, 2003, hal. 267-268).

5.3.2 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Setting ExpansionSetting expansion dari dental gipsum harus sangat diperhatikan supaya menghasilkan model atau die yang akurat. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi setting expansion pada dental gipsum antara lain rasio W/P, suhu, pengadukan, dan penambahan akselerator atau retarder.1. Rasio W/PJumlah air dan hemihydrate harus diukur secara akurat. Rasio air dan bubuk hemihydrate biasanya dinyatakan sebagai rasio W/P, diperoleh ketika berat (atau volume) air dibagi dengan berat bubuk. Rasio W/P merupakan faktor penting dalam menentukan sifat fisik dan kimia dari produk akhir gipsum. Jika rasio W/P meningkat, setting time akan meningkat, kekuatan produk gipsum menurun, dan setting expansion menurun (Anusavice, 2003, p.261).Semakin banyak air yang digunakan untuk mencampur, semakin sedikit dihidrat kristal yang tersedia per satuan volume. Akibatnya, setting time menjadi lebih lama (Anusavice, 2003, p.265).2. SuhuEkspansi maksimum terjadi pada saat suhu meningkat dengan pesat. Apabila suhu menurun maka akan terjadi penurunan pula pada setting expansion (McCabe and Walls, 2008, p.36).3. PengadukanWaktu pengadukan didefinisikan sebagai waktu dari penambahan bubuk ke dalam air sampai pencampuran selesai. Pencampuran mekanik stones dan plasters biasanya selesai dalam 20 sampai 30 detik. Hand-spatulation umumnya memerlukan setidaknya satu menit untuk mendapatkan campuran yang halus. Jika diaduk berlebihan, kristal gipsum akan rusak dan produk akhir akan memiliki struktur kristal yang kurang bersambungan (Anusavice, 2003, p.261).4. Penambahan Akselerator dan RetarderPenambahan akselerator dan retarder dapat menurunkan nilai setting expansion dengan cara mengubah bentuk kristal dihidrat yang terbentuk. Oleh karena itu, akselerator dan retarder disebut juga sebagai antiexpansion agents. Bahan kimia yang biasanya digunakan sebagai akselerator adalah potassium sulfat, sedangkan yang digunakan sebagai retarder adalah boraks (McCabe and Walls, 2008, p.37).

5.4 Analisis Hasil Praktikum5.4.1 Praktikum Gipsum Tipe IIIPada praktikum ini dilakukan 3 kali percobaan dengan besar rasio air bubuk yang bervariasi. Pada perbandingan W:P sebesar 14ml:45g didapatkan setting expansion sebanyak 0.13 mm setelah 50 menit. Pada percobaan kedua dengan rasio W:P 14ml:50g didapatkan setting expansion sebanyak 0.1 mm setelah 50 menit. Percobaan ketiga dengan rasio W:P sebesar 14ml:55g menunjukkan setting expansion sebanyak 0.16 mm setelah 50 menit. Ketiga hasil tersebut sesuai dengan tabel 5.1 yang menunjukkan nilai setting expansion berkisar di antara 0-20%.

5.4.2 Praktikum Bahan Tanam Gypsum Bonded Pada praktikum dengan bahan gypsum bonded juga dilakukan 3 kali percobaan dengan rasio W:P yang berbeda-beda. Percobaan pertama dengan rasio W:P sebesar 12 ml:29 g menunjukkan 0.27 mm setting expansion setelah 50 menit. Pada percobaan kedua dengan perbandingan W:P 14 ml:29 g m didapatkan setting expansion sebesar 0.395 mm setelah 50 menit. Pada percobaan ketiga dengan rasio W:P 16 ml:29 g didapatkan setting expansion sebesar 0.1mm.

VI. SIMPULANBerdasarkan praktikum yang telah kami lakukan, dapat disimpulkan bahwa variasi dari W/P ratio dari gipsum tipe III dan bahan tanam tuang gypsum bonded akan memengaruhi besarnya setting expansion.

DAFTAR PUSTAKAAnusavice, KJ. 2003. Philips Science of Dental Materials. 11th ed. St. Louis: Elsevier Ltd. p.182, 190, 261, 265, 266-268.

Sakaguchi, RL and Power, JM. 2012. Craigs Dental Materials. 13th ed. United State of America: Elsevier Mosb. p.309-310

McCabe, JF and Walls, AWG. 2008. Applied Dental Materials. 9th ed. UK: Blackwell Publishing Ltd. p.33, 36-37.