BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

Bahan cetak dapat dikelompokkan sebagai reversible atau ireversible,

berdasarkan pada cara bahan tersebut mengeras. Istilah ireversible menunjukkan

bahwa reaksi kimia telah terjadi, sehingga bahan tidak dapat diubah kembali ke

keadaan semula. Misalnya, hidrokoloid alginat, pasta cetak oksida seng eugenol dan

plaster of paris mengeras dengan reaksi kimia, sedangkan bahan cetak elastomerik

mengeras dengan polimerasi. Sebaliknya, reversible berarti bahan tersebut melunak

dengan pemanasan dan memadat dengan pendinginan, tanpa terjadi perubahan

kimia.

2.1 Alginat

1

Alginat adalah material cetakan gigi yang paling banyak digunakan. Bahan

utama alginat adalah salah satu soluble alginat. Alginat merupakan kopolimer linier

yang mengandung banyak asam uronat yaitu β-D asam mannuronat dan α-L asam

guluronat. Asam anhydro-β-d mannuronic disebut juga asam alginik, yang rumus

strukturnya terlihat dalam gambar 1.1 Alginat digunakan sebagai cetakan awal untuk

membuat sendok cetak individual, model ortodontik, membuat studi model yang

membantu dalam pembuatan rencana perawatan, serta sebagai bahan cetak mahkota

dan jembatan sementara.

13

Gambar 1. Rumus bangun struktur asam alginik

1

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.1.1 Komposisi Alginat

Komponen aktif utama dari bahan cetak hidrokoloid ireversible adalah salah

satu alginat yang larut air, seperti natrium, kalium atau alginat tritanolamin. Bila

alginat larut air dicampur dengan air, bahan tersebut membentuk sol. Sol sangat

kental meskipun dalam konsentrasi rendah. Berat molekul dari campuran alginat

sangat bervariasi, tergantung pada buatan pabrik. Semakin besar berat molekul,

semakin kental sol yang terjadi. Bubuk alginat yang diproduksi pabrik mengandung

sejumlah komponen.1 Tabel 1 menunjukkan suatu formula untuk komponen bubuk

bahan cetak alginat dengan fungsi dari masing-masing komponen.

Tabel 1. Komposisi Bahan Cetak Alginat dan Fungsinya

14

KOMPONEN

14

JUMLAH ( % )

FUNGSI

Potassium alginate

18 Untuk melarutkan powder dalam air

Calcium sulfate dihydrate

14 Untuk bereaksi melarutkan powder alginat dari bentuk tidak larut calcium alginat

Potassium sulfate atau potassium zinc fluoride

10 Untuk menetralkan efek penghambat kekerasan selama pembuatan model gips atau die material.

Sodium phospate

2 Untuk bereaksi dengan calcium sulfate dan sebagai perlambat

Diatomaceous earth atau silicate powder

56 Untuk kontrol konsistensi pencampuran dan fleksibilitas bahan cetak

Organic glycol Kecil Untuk melapisi partikel-partikel powder untuk meminimalkan debu selama pengadukkan

Wintergreen, peppermint,anise Pigment’s

Sedikit Sedikit

Untuk memberikan rasa yang enak Untuk memberikan warna.

Quaternary ammonium compounds atau chlorhexidine

1-2 Untuk memberikan self desinfection

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.1.2 Manipulasi Alginat

Dalam pemanipulasiannya, bahan cetak alginat yang berupa bubuk dicampur

dengan air akan membentuk gel. Komponen yang reaktif dari bahan cetak alginat

adalah garam natrium atau kalium dari asam alginat dan kalsium sulfat yang ketika

dicampur dengan air membentuk sebuah sol. Kalsium mengganti monovalen kation

natrium dan kalium, membentuk rantai silang dari garam alginat sehingga

menghasilkan gel.

15

2.1.2.1 Perbandingan bubuk alginat dengan air

Setiap alginat mempunyai P/W rasio standar yang telah dibuat pabrik.

Idealnya bubuk alginat harus ditimbang dan bukan diukur secara volumetrik dengan

sendok penakar, seperti yang banyak dianjurkan oleh pabrik.

Namun bila petunjuk pabrik tidak dilakukan dengan baik, sifat manipulasi dari

dari campuran alginat akan terpengaruh. Misalnya, variasi perbandingan bubuk

alginat dan air sebesar 15% sudah dapat mempengaruhi waktu pengerasan dan

konsistensi secara nyata.

1

2.1.2.2 Mixing Time

Waktu pengadukan sangatlah penting, misalnya kekuatan gel dapat berkurang

sampai 50% bila pengadukan tidak sempurna. Waktu pengadukan 45 detik sampai 1

menit umumnya sudah cukup, tergantung pada merek dan jenis alginat. Hasilnya

harus berupa campuran seperti krim yang halus serta tidak menetes dari spatula ketika

diangkat dari rubber bowl.

Pengadukan bahan alginat yang tidak tepat dapat merusak kualitas hasil

cetakan. Gerakan angka delapan dengan cepat adalah yang terbaik, dengan adukan

dihentakkan dan ditekan pada dinding rubber bowl dengan putaran intermiten (180

1

o)

dari spatula untuk mengeluarkan gelembung udara. Ini adalah cara efektif dalam

mengatasi gelembung udara dan meningkatkan kesempurnaan adukan.1

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.1.2.3 Setting Time

ANSI/ADA Spesifikasi No. 18 (ISO 1563) menyatakan bahwa waktu

pengerasan telah ditentukan oleh pabrik dan sedikitnya 15 detik lebih lama dari waktu

kerja. Waktu pengerasan berkisar dari 1 sampai 5 menit.

14

2.1.2.3.1 Tipe Fast Setting

Alginat Tipe I (Fast-Setting) dengan waktu pengerasan 1-2 menit, waktu

pencampuran 30-45 detik, dan waktu kerja 15 detik.4,5 Alginat tipe fast setting

biasanya digunakan untuk mencetak rahang anak-anak atau penderita yang mudah

mual.16

2.1.2.3.2 Tipe Normal Setting

Alginat Tipe II (Normal-Setting) dengan waktu pengerasan 2-4,5 menit,

waktu pencampuran 45 detik, dan waktu kerja 2,5 menit.4,5 Waktu pencampuran

harus diperhatikan, baik undermixing dan overmixing karena apabila tidak

diperhatikan akan mempengaruhi bahan cetak tersebut.1 Alginat tipe normal setting

biasanya digunakan untuk pemakaian rutin.16

2.1.3 Reaksi Kimia Alginat

2.1.3.1 Struktur Gel

Molekul-molekul dasar mewakili garam natrium dari asam alginik, dengan

atom H dari kelompok karboksil digantikan oleh atom natrium. Dengan pengecualian

kelompok polar, semua rantai samping dihilangkan untuk penyederhanaan. Beberapa

ion natrium belum bereaksi, tetapi akan digantikan oleh ion kalsium seperti terlihat

dalam kelompok polar lainnya. Jadi, molekul natrium alginat tunggal dapat diikat

untuk membentuk molekul yang lebih besar atau secara teoritis disebut satu molekul

besar. Reaksi ini bisa dikelompokkan sebagai bentuk polimerisasi karena terjadi

ikatan silang.

Bila suatu garam larut air seperti kalsium klorida digunakan sebagai reaktor,

ikatan akan selesai terbentuk dalam beberapa detik dan keseluruhan sol diubah

1

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

menjadi kalsium alginat tidak larut secara cepat, sehingga menghasilkan massa yang

tidak berguna. Kalsium sulfat yang kurang larut dibandingkan kalsium klorida,

memasok ion kalsium dengan waktu kerja yang lebih lama sehingga hanya sebagian

dari molekul alginat yang menjadi saling terikat. Sol yang tertinggal akan terbungkus

dalam suatu selubung kalsium alginat tidak larut. Akibatnya, reaksi tidak berlanjut

sampai sempurna.

2.1.3.2 Proses Gelasi

1

Gelasi adalah perubahan cairan menjadi padat melalui pembentukan ikatan

kimia atau fisik jaringan antar molekul-molekul cairan. Gelasi merupakan suatu

kejadian dimana ketika larutan tiba-tiba kehilangan cairan dan berubah menjadi

padat.

Reaksi khas sol-gel dapat digambarkan secara sederhana sebagai reaksi

alginat larut air dengan kalsium sulfat dan pembentukan gel kalsium alginat yang

tidak larut. Kalsium sulfat bereaksi dengan cepat untuk membentuk kalsium alginat

tidak larut dari kalium atau natrium alginat dalam suatu larutan cair. Untuk mencegah

waktu kerja kalsium alginat agar tidak begitu cepat terjadi maka ditambahkan

trinatrium fosfat ditambahkan pada larutan untuk memperpanjang waktu kerja.

Strateginya adalah kalsium sulfat akan lebih suka bereaksi dengan garam lain

dibanding alginat larut air. Jadi, reaksi antara kalsium sulfat dan alginat larut air dapat

dicegah asalkan ada trinatrium fosfat yang tidak bereaksi. Sebagai contoh, bila

sejumlah kalsium sulfat dan kalium alginat dengan proporsi yang tepat, reaksi berikut

terjadi pertama kali :

1,17

2Na3PO4 + 3 CaSO4 Ca3(PO)4 + 3 Na2SO

Bila pasokan trinatrium fosfat menipis, ion kalsium mulai bereaksi dengan kalium

alginat untuk membuat kalsium alginat sebagai berikut :

4

K2nAlg + nCaSO4 nK2SO4 + Can

Garam yang ditambahkan dikenal sebagai bahan retarder. Ada sejumlah

garam larut air yang dapat digunakan, seperti natrium atau kalium fosfat, kalsium

Alg

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

oksalat, atau kalium karbonat, trinatrium fosfat, natrium tripolifosfat dan trinatrium

pirofosfat. Dua nama yang terakhir adalah yang paling sering digunakan sekarang.

Jumlah bahan retarder (natrium fosfat) harus disesuaikan dengan hati-hati untuk

mendapatkan waktu gelasi yang tepat. Umumnya, bila kira-kira 15 gr bubuk

dicampur dengan 40 ml air, gelasi akan terjadi dalam waktu sekitar 3-4 menit pada

temperatur ruangan.

Waktu gelasi lebih baik diatur oleh jumlah bahan retarder yang ditambahkan

selama proses pembuatan di pabrik.

1

Efek temperatur air pada waktu gelasi bahan

cetak alginat dapat dilihat pada grafik di gambar 2. Gambar 2 menunjukkan adanya

penurunan waktu gelasi sebesar 1 menit untuk setiap kenaikan temperatur 10oC.

Beberapa bahan yang dipasarkan menunjukkan perubahan waktu gelasi sebesar 20

detik untuk setiap derajat Celcius perubahan temperatur. Pada keadaan tersebut,

temperatur air harus dikendalikan dengan hati-hati sekitar 1o atau 2o dari temperatur

standar (biasanya 20oC), Sehingga dapat diperoleh waktu gelasi yang konstan dan

dapat diandalkan.

1

Gambar 2. Efek temperatur air terhadap waktu pengerasan bahan cetak alginat.

1

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.2 Imbibisi

Hidrokoloid sebagian besar terdiri atas air. Jika kandungan air pada gel

berubah, volume akan mengkerut atau melebar, dan mempengaruhi kestabilan

dimensi. Alginat biasanya mengandung 60-70 % air.

2

2.2.1 Pengertian Imbibisi

Jika gel direndam dalam air maka gel akan menyerap air dan terjadi ekspansi,

proses ini disebut proses imbibisi dimana dapat mempengaruhi distorsi bentuk hasil

cetakan.1,2

2.2.2 Reaksi kimia

Rahman (1995) menyatakan bahwa air yang diserap berupa air yang terikat

atau tidak terikat. Telah dihipotesa oleh Chinachoti (1993), bahwa hidrogel dengan

proporsi air terikat lebih stabil walaupun mekanismenya belum diketahui. Air dapat

terikat secara spesifik melalui ikatan hidrogen langsung atau air terletak pada molekul

inter yang kosong. ( Citasi Nichols PV, Tahun 2006 )

2.2.3 Faktor Imbibisi

17

Anseth (1995) menyatakan bahwa kemampuan alginat dalam mengikat air

tergantung pada beberapa faktor seperti pH (dibawah 3,5), berat molekul, kekuatan

ion, dan sifat dasar ion. ( Citasi Nichols PV, Tahun 2006 )

2.2.4 Stabilitas Dimensi

17

Gel yang terpapar perubahan dimensi oleh proses sineresis, penguapan dan

imbibisi. Bahan cetak alginat kehilangan air bila dibiarkan di udara terbuka sehingga

terjadi pengerutan (shrinkage). Bahan cetak jika dibiarkan di udara selama 30 menit

menjadi tidak akurat sehingga diperlukan pencetakan ulang lagi.12,18 Dan jika bahan

cetak alginat direndam dalam air maka terjadi proses penyerapan air (imbibisi)

sehingga cetakan mengembung (swelling).19 Untuk mencapai keakuratan yang

maksimal maka bahan cetak alginat harus diisi sesegera mungkin, sebaiknya tidak

lebih dari 15 menit setelah pengambilan cetakan.16,20

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2.2.5 Pencegahan terjadinya Imbibisi

Merendam cetakan dalam air untuk jangka waktu cukup lama akan

menyebabkan imbibisi sehingga cetakan akan mengembang. Pada gambar 3, grafik

menunjukkan bahwa kelembaban relatif 100% adalah lingkungan penyimpanan

terbaik untuk mempertahankan kandungan air yang normal dari cetakan.21 Untuk

mencapai keakuratan yang maksimal maka bahan cetak alginat harus secepat

mungkin diisi.

1

Gambar 3. Persentase perubahan kandungan air per berat bahan cetak agar

hidrokoloid dalam berbagai medium penyimpanan.

21

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA