1

LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL I

Topik : Setting Expansion Bahan Tanam Gypsum Bonded berdasarkan

Perbandingan Air dan Bubuk

Kelompok : B10

Tgl. Praktikum : 26 Mei 2015

Pembimbing : Soebagio, drg., M.Kes.

Penyusun:

No Nama NIM

1 Muhammad Akbar D 021411131107

2 Poppy Raissa H 021411131109

3 Putri Pramita Larasati 021411131110

4 Nadia Kurnia Hapsari 021411131111

DEPARTEMEN MATERIAL KEDOKTERAN GIGI

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2015

2

1. TUJUAN

Pada akhir praktikum, mahasiswa mampu:

a. memanipulasi bahan tanam tuang dengan cara yang tepat, dan

b. membedakan setting expansion bahan tanam tuang dengan variasi

perbandingan air dan bubuk.

2. CARA KERJA

2.1 Alat dan bahan yang diperlukan:

1. Bahan :

a. Bahan tanam tuang gypsum bonded

b. Air

c. Vaselin

2. Alat :

a. Mangkuk karet/rubber bowl

b. Spatula

c. Gelas ukur

d. Stopwatch

e. Timbangan analitik/digital

f. Vibrator

g. Ekstensometer

2.2 Cara Kerja:

1. Menyiapkan alat dan bahan

2. Melapisi bagian dalam cetakan ekstensometer dengan vaselin secara merata

3. Menyiapkan ekstensometer, dial indicator terpasang pada posisi tepat

dengan jarum menunjukkan angka nol.

4. Menimbang bahan tanam gypsum bonded sebanyak 29 gram. Mengukur air

sebanyak 11 ml.

5. Masukkan air kedalam mangkuk karet kemudian tuangkan bahan tanam

gypsum bonded 29 gram sedikit demi sedikit kedalam mangkuk karet dalam

waktu 15 detik lalu biarkan mengendap selama 30 detik.

3

6. Aduk menggunakan spatula sampai homogen dengan gerakan memutar

searah jarum jam sebanyak 120 putaran dalam 1 menit. Selagi mengaduk

putar mangkuk karet berlawanan arah jarum jam

7. Adonan gipsum dituangkan ke dalam cetakan pada alat ekstensometer di

atas vibrator yang hidup dengan kecepatan rendah tanpa merubah posisi

cetakan pada jarum dial indikator, kemudian ratakan dan rapikan

permukaan adonan pada cetakan dengan spatula gips / pisau malam.

8. Ulangi langkah 5-7 menggunakan bahan tanam gypsum bonded dengan

menggunakan ukuran bubuk yang sama dan air yang bervariasi yaitu 13 ml

dan 15 ml.

4

3. HASIL PRAKTIKUM

Tabel 3.1. Hasil pembacaan ekstensometer pada bahan gypsum bonded

Catatan :

D = Ekstensometer Digital

M = Ekstensometer Analog

4. PEMBAHASAN

4.1 Tinjauan Pustaka

Bahan tanam gypsum-bonded disediakan dalam bubuk yang dicampur

dengan air dan terdiri dari campuran silika ( SiO2 ) dan kalsium sulfat hemihidrat

(produk gipsum) bersama-sama dengan komponen kecil lainnya termasuk bubuk

grafit atau bubuk tembaga dan berbagai modifier untuk mengontrol setting. Silika

merupakan bahan tahan api dan tahan suhu sehingga digunakan selama

pengecoran. Tersedia dalam tiga bentuk: allotropic -quartz, kristobalit, dan tridimit

yang semuanya identik secara kimia tetapi sedikit berbeda dalam bentuk kristal.

Kuarsa dan kristobalit digunakan secara luas sebagai bahan tanam. Selain

menanamkan sifat tahan api yang diperlukan untuk bahan tanam, silika

Menit ke-

Setting Expansion

29 gram : 11 ml 29 gram : 13 ml 29 gram : 15 ml

D M D M D M

10 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

20 0.07 0.04 0.00 0.00 0.00 0.00

30 0.07 0.06 0.06 0.035 0.13 0.01

40 0.12 0.19 0.08 0.15 0.13 0.04

50 0.20 0.30 0.12 0.19 0.13 0.12

5

bertanggung jawab untuk memproduksi lebih dari ekspansi yang diperlukan untuk

mengkompensasi penyusutan pengecoran (McCabe & Walls, 2008).

Ekspansi ini dilakukan dengan kombinasi ekspansi termal sederhana

ditambah dengan inversi kristal yang menghasilkan ekspansi yang signifikan.

Kuarsa mengalami inversi pada suhu 575°C dari bentuk rendah atau alfa-kuarsa ke

yang tinggi disebut bentuk tinggi atau beta-kuarsa. Untuk kristobalit, konversi dari

rendah ke bentuk yang tinggi terjadi pada suhu yang lebih rendah sekitar 210°C.

Ekspansi mungkin karena meluruskan ikatan kimia untuk membentuk struktur

kristal kurang padat seperti yang diilustrasikan pada Gambar 4.1. Perubahannya

adalah reversibel, kedua kuarsa dan kristobalit kembali ke bentuk rendah pada

pendinginan (McCabe & Walls, 2008). Ekspansi dan perluasan inversi bahan

termal keseluruhan mengandung kristobalit lebih besar dari yang mengandung

kuarsa seperti yang di ilustrasikan pada gambar 4.2.

Gambar 4.1. Bond strightening selama ' inversi ' kuarsa pada 575 ° C . (a) Struktur yang lebih padat

yang ada di bawah 575 ° C. ( b ) Struktur kurang padat yang ada di atas 575 ° C.

Gambar 4.2. Ekspansi linear versus kurva temperatur untuk dua jenis investasi . ( a) Mengandung

kuarsa . ( b ) Mengandung kristobalit.

6

Kalsium sulfat hemihidrat merupakan komponen penting karena bereaksi

dengan air untuk membentuk kalsium sulfat dihidrat (gipsum) yang efektif

mengikat bersama-sama silika refraktori. Setting ekspansi dari dihidrat kalsium

sulfat, bila dicampur dengan air, digunakan untuk sebagian mengkompensasi

penyusutan dari paduan yang terjadi pada pengecoran. Kompensasi lebih lanjut

dapat dicapai dengan menggunakan setting ekspansi higroskopis yang terjadi jika

cetakan investasi ditempatkan ke dalam air pada tahap set awal. Metode terakhir

ini dikenal sebagai teknik ekspansi higroskopis perendaman air dan dapat

mengakibatkan perluasan lima kali perluasan pengaturan normal. Metode lain

adalah teknik air ditambahkan di mana volume diukur dari air ditempatkan pada

permukaan atas dari bahan investasi dalam ring. Pengecoran ini menghasilkan

ekspansi yang lebih mudah dikendalikan. Ekspansi higroskopis selanjutnya

didorong oleh lapisan cincin pengecoran dengan lapisan asbes basah yang mampu

memberi suplai air ke area permukaan besar dari cetakan investasi. Teknik yang

terakhir secara rutin digunakan bahkan ketika tidak ada usaha untuk

memaksimalkan ekspansi higroskopis dengan cara merendam dalam air atau

menambahkan air (McCabe & Walls, 2008).

Mekanisme ekspansi higroskopis tidak sepenuhnya dipahami. Namun,

mungkin dipertimbangkan bahwa air tertarik antara kristal dengan tindakan kapiler

dan pemisahan ekstra partikel menyebabkan ekspansi. Besarnya setting ekspansi

higroskopis yang terjadi investasi dengan gipsum terikat lebih besar dari apa yang

terjadi dengan model gipsum dan mati. Gipsum saja tidak memuaskan sebagai

investasi untuk pengecoran paduan karena kontrak pada pemanasan air hilang dan

patah tulang sebelum mencapai suhu casting. Besarnya kontraksi, yang terjadi

dengan cepat di atas 320°C , berkurang secara signifikan dalam bahan investasi

oleh penggabungan natrium klorida dan borat . Tiga jenis investasi gipsum terikat

dapat diidentifikasi sebagai berikut :

1. Type 1 tipe ekspansi termal: untuk pengecoran inlay dan mahkota.

2. Type 2 tipe ekspansi higroskopis: untuk pengecoran inlay dan mahkota.

3. Type 3 untuk pengecoran gigi tiruan lengkap dan gigi tiruan sebagian.

7

Standar ISO untuk bahan tanam gypsum-bonded memungkinkan produk

yang dihasilkan individu yang lebih dari satu tipe di atas . Oleh karena itu , bahan

tipe 1 dan tipe 3 harus memenuhi paling ketat dari persyaratan yang digariskan

dalam dua standar. Menariknya, standar ISO menjelaskan semua bahan ini sebagai

bahan tanam gypsum-bonded untuk pengecoran aloi emas, menyiratkan bahwa

mereka hanya cocok untuk aloi tertentu. Hal ini ditegaskan oleh

mempertimbangkan sifat asli mereka (McCabe & Walls, 2008).

Sakaguchi & Powers (2012) menjelaskan bahwa terdapat 7 faktor yang

dapat memengaruhi besaran setting expansion. Faktor-faktor tersebut adalah:

1. Ukuran partikel silika

Ukuran partikel silika mempunyai pengaruh yang signifikan. Silika yang

baik akan menghasilkan setting dan hygroscopic expansion yang lebih

tinggi.

2. Silica/Binder ratio

Silica/binder ratio juga berpengaruh terhadap setting expansion. Apabila

silica/stone ratio dinaikkan, hygroscopic expansion dari bahan tanam

tuang juga akan meningkat, tetapi kekuatannya akan menurun.

3. Water/Powder ratio

Water/Powder ratio juga berpengaruh dalam setting expansion. Semakin

banyak air pada adonan (semakin cair adonan atau W/P ratio lebih tinggi),

normal setting expansion dan hygroscopic setting expansion berkurang.

Thermal expansion berkurang apabila adonan lebih encer. Menyebabkan

tumbukan silica akan semakin sedikit dan pembentukan kristal-kristal

nuklei juga sedikit, sehingga ekspansinya akan menjadi lebih kecil.

4. Spatulasi

Semakin banyak jumlah spatulasi atau semakin lama waktu yang

digunakan untuk spatulasi, akan memperpendek setting time. Bubuk

dimasukkan ke dalam air, reaksi kimia dimulai dan beberapa kalsium

8

sulfat dihidrat terbentuk. Selama pengadukan, kalsium sulfat dihidrat yang

baru terbentuk pecah menjadi kristal yang lebih kecil dan memulai

nukleasi dimana kalsium sulfat dihidrat dapat mengendap. Karena

penambahan jumah spatulasi menyebabkan nuklei pusat terbentuk,

perubahan dari kalsium sulfat hemihidrat menjadi dihidrat semakin cepat.

5. Usia dari bahan tanam tuang

Usia dari bahan tanam tuang juga berpengaruh dalam setting expansion.

Bahan tanam tuang yang sudah berusia dua atau tiga tahun tidak akan

memuai seperti bahan tanam tuang yang baru. Oleh sebab itu, container

tempat menyimpan bahan tanam tuang harus disimpan tertutup serapat

mungkin, terutama apabila bahan tanam tuang disimpan di tempat yang

lembab

6. Temperatur Water-bath

7. Suhu

Penggunaan bahan tanam tuang gypsum bonded digunakan pada suhu

dibawah 1200o C, semakin tinggi suhu maka setting expansion akan semakin cepat

pula

4.2 Analisis

Pada praktikum bahan tanam gypsum bonded, dilakukan percobaan

pengukuran setting expansion dengan menggunakan ekstensometer digital dan

manual dengan perbandingan w/p ratio dengan tiga variasi yakni encer, normal,

dan kental. Percobaan dilakukan dengan mengukur setting expansion selama 10

menit sekali selama 50 menit.

Percobaan pertama digunakan perbandingan water dan powder (w/p ratio)

yang normal, yakni 13 ml : 29 gr. Dengan menggunakan variasi w/p rasio ini,

ekstensometer digital menunjukkan setting expansion sebesar 0.087%. Sedangkan

9

ekstensometer manual menunjukkan setting expansion sebesar 0,125%. Pada

percobaan ini, kami melakukan pengadukan hingga adonan tampak homogen.

Percobaan ini memperoleh hasil yang normal pada setting ekspansinya hal

ini dipengaruhi oleh w/p ratio yang sesuai dengan aturan. Diperoleh bahan tanam

tuang gypsum bonded yang bertekstur halus. Flow dan kepadatan yang didapat

cukup, sehingga mudah saat dicetak dan dilepaskan dari ekstensometer.

Pada percobaan kedua digunakan komposisi water dan powder (w/p ratio)

kental, yaitu 11 ml : 29 gr. Dengan menggunakan variasi w/p ratio ini,

ekstensometer digital menunjukkan setting expansion sebesar 0.12%. Sedangkan

ekstensometer manual menunjukkan setting expansion sebesar 0,15%. Pengadukan

dilakukan sampai adonan homogen.

Semakin banyak powder, maka jumlah partikel silika pada adonan bahan

tanam tuang semakin banyak. Jumlah partikel silika yang banyak dapat

menyebabkan pembentukan dari nuklei kristal meningkat. Selanjutnya, kristal-

kristal ini akan berdesakan dan bergerak ke luar selama reaksi pengerasan.

Semakin banyak nuklei kristal yang bergerak keluar, ekspansi yang dihasilkan

akan semakin besar pula.

Percobaan ketiga memakai w/p ratio 15 ml : 29 gr, menghasilkan adonan

gipsum yang encer. Dengan menggunakan variasi w/p ratio ini, ekstensometer

digital menunjukkan setting expansion sebesar 0.13%. Sedangkan ekstensometer

manual menunjukkan setting expansion sebesar 0,067%. Pada percobaan ini, kami

melakukan pengadukan hingga adonan homogen.

Penambahan air menghasilkan konsistensi adonan yang lebih encer

dibandingkan konsistensi adonan pada percobaan pertama. Jumlah partikel silika

yang bertumbukan pada adonan bahan tanam tuang menjadi semakin sedikit

sehingga nuklei kristal yang bergerak keluar semakin sedikit pula, dan ekspansi

yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan dengan percobaan yang pertama dan

kedua.

10

Percobaan dengan menggunakan ekstensometer digital tidak menunjukkan

kesamaan dengan teori, setting expansion adonan encer lebih besar dari adonan

kental. Hal itu dapat disebabkan karena terjadi kesalahan pada alat ekstensometer

ataupun penggunaan ekstensometer yang kurang akurat karena tidak memakai

ekstensometer yang sama. Hasil praktikum ekstensometer manual menunjukkan

kesamaan dengan teori yang terdapat dalam literatur, yakni w/p ratio pada bahan

tanam tuang dapat mempengaruhi setting expansion, semakin rendah w/p ratio

maka akan semakin besar ekspansinya.

5. KESIMPULAN

Setting expansion bahan tanam gypsum-bonded dapat dipengaruhi oleh

w/p ratio. Semakin rendah w/p ratio, maka besaran setting expansion akan

semakin tinggi. Sebaliknya, semakin tinggi w/p ratio, besaran setting expansion

akan semakin rendah.

11

DAFTAR PUSTAKA

McCabe, J.F. & Walls, A.W.G., 2008. Applied Dental Materials. 9th ed.

London: Blackwell Publishing Ltd.

Sakaguchi, R.L. & Powers, J.M., 2012. Craig's Restorative Dental Materials.

13th ed. Philadelphia: Mosby Inc.

12

13

14

15

16

17

18

19

20