BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1 Komposisi Gypsum

Gypsum merupakan mineral yang ditambang dari belahan dunia. Gypsum juga

merupakan produk samping dari beberapa proses kimia. Secara kimiawi gypsum yang ditujukan

untuk kedokteran gigi adalah kalsium sulfat dihidrat (CaSO4. 2H2O) murni. ( Kenneth J.

Anusavice, 2004 : 155).

Gypsum sendiri dapat dibagi menjadi dua jenis gypsum dental secara umum sebelum

diklasifikasikan yaitu : Plaster dan stone gigi. Kandungan utama plaster dan stone gigi adalah

kalsium sulfat hemihidrat (CaSO4)2. H2O atau CaSO4. ½ H2O. bergantung pada metode

pengapuran bentuk hemihidrat yang berbeda dapat diperoleh. Bentuk ini disebut α-hemihidrat

dan β-hemihidrat. Adanya penulisan α-hemihidrat dan β-hemihidratini menurut kandungan

mineral yang ada didalamnya. ( Kenneth J. Anusavice, 2004 : 156).

Produk gipsum yang digunakan di kedokteran gigi dibentuk dengan mengeluarkan air

pada proses kristalisasi dari gipsum untuk membentuk kalsium sulfat hemihidrat.

Gipsum → Gipsum product + water

2CASO4·2H2O → (CaSO4)2·H2O + 3H2O

Kalsium sulfat → Kalsium sulfat

dihidrat hemihidrat

Penggunaan gipsum di kedokteran gigi berkebalikan dengan reaksi diatas. Hemihidrat

dicampur dengan air dan akan membentuk dihidrat: 2

(CaSO4)2.H2O+3H2O → 2CaSO4.2H2O

II.2 Syarat Dental Gypsum

Dalam bidang kedokteran gigi sebuah gypsum harus memiliki syarat-syarat tertentu

sehingga dapat digunakan untuk menjadi dental gypsum. Syarat-syarat dental gypsum (Fairhurst

CW, 1960)

Sifat-sifat mekanis, harus kuat, sehingga mengurangi kemungkinan rusak oleh

karena kecerobohan, terutama bagian gigi dari model

Sanggup memproduksi detail halus dan batas-batas yang tajam

Dimensional cukup akurat dan stabil, hendaknya menunjukkan perubahan

dimensi yang sangat kecil sewaktu setting dan hendaknya cukup stabil

Kompatibel dengan bahan cekat ; hendaknya tidak terjadi interaksi antara

permukaan cetakan dan bahan model atau die

Memiliki perbedaan warna yang jelas dengan bahan lain yang dipergunakan.

Misalnya bahan inlay dan porselen

Ketahanan terhadap abrasi untuk mencetak model studi untuk restorasi

Tidak mudah tergores saat melakukan ukir malam

Murah dan mudah digunakan

Aman dan ramah lingkungan

II.3. Tipe, Sifat, dan Kegunaan Dental Gypsum

Menurut Anusavice (2004) dental gypsum dapat diklasifikasikan menjadi berikut:

1. Impression plaster ( tipe I )

Bahan cetak ini terdiri dari plaster of paris yang ditambahkan untuk mengatur waktu

pengerasan dan ekspansi pengerasan. Impression plaster sekarang jarang digunakan

dalam bidang kedokteran gigi dan bahan ini digantikan dengan bahan yang tidak terlalu

kaku dan material elastik impression.

2. Model plaster (tipe II)

Plaster model ini sekarang digunakan untuk mengisi kuvet dalam pembuatan protesa bila

ekspansi pengerasan tidaklah penting dan kekuatan cukup. Biasanya berwarna putih

alami, jadi terlihat kontras dengan stone yang pada umumnya berwarna.

3. Dental stone (tipe III)

Dental stone ideal untuk pembuatan model dari full atau partial denture, model ortodonsi

dan lain-lain. Dental stone secara tradisional berwarna kuning atau putih.

4. Dental stone,high strength (tipe IV)

Material tipe IV ini sering digunakan sebagai die stones karena cocok untuk pembuatan

pola dari malam dalam cast restoration. Untuk memeroleh sifat ini, digunakandari jenis

densite serta daerah permukaan yang lebih kecil menghasilkan sifat tersebut tanpa

menyebabkan pengentalan adukan.

5. High strength, high expansion dental stone (tipe V)

Tambahan dalam klasifikasi ADA untuk material ini berkembang atas respon untuk

memenuhi kebutuhan akan kekuatan dan ekspansi gips yang lebih tinggi dibanding dental

stone. Material ini berwarna biru atau hijau,dan paling banyak membutuhkan biaya

dibandingkan semua produk gips.

Kemudian Combe (1992) dalam bukunya yang berjudul Notes of Dental Materials atau

Sari Dental Material menyatakan bahwa dental gypsum juga memiliki sifat-sifat sebagai berikut:

a. Ketepatan

- Sangat baik dalam mencatat detil-detil halus

- Perubahan dimensi sewaktu setting sangat kecil

- Bila terdapat undercut, cetakan gips akan pecah sewaktu dikeluarkan dari mulut

- Perubahan dimensi selama penyimpanan cetakan gips adalah kecil meskipun ada

sedikit kontraksi karena pengeringan

- Sebelum diisi dengan model gips cetakan harus diberi bahan separasi

b. Sifat-sifat lainnya

- Bahan cetak gips bersifat nontoksis

- Waktu setting bila dikontrol dengan menggunakan bahan tambahan yang tepat

II. 4 Faktor yang mempengaruhi setting time, setting expansion, dan porous

Tahap setting reaksi dari dental gipsum dapat dijelaskan sebagai berikut.

1. Hemihidrat dicampur dengan air, terbentuk suatu suspensi cair dan dapat dimanipulasi.

2. Hemihidrat larut terus hingga terbentuk larutan yang jenuh

3. Larutan jenuh dari hemihidrat ini akan membentuk gumpalan dihidrat yang diendapkan.

4. Terbentuk kristal baru, reaksi terus berlanjut sampai selesai.

Reaksi yang terjadi di atas termasuk reaksi reversible dan eksoterm dan dapat digambarkan

sebagai berikut (Anusavice, 2003, hal 259).

(CaSO4)2.H2O + 3H2O 2CaSO4.2H2O + panas

Ekspansi massa gipsum dapat dideteksi selama perubahan dari partikel hemihidrat

menjadi partikel dihidrat. Setting expansion dapat dijelaskan berdasarkan mekanisme kristalisasi.

Proses kristalisasi digambarkan sebagai suatu pertumbuhan kristal – kristal dihidrat dari nukleus,

yang saling berikatan satu dengan yang lainnya. Bila proses ini terjadi pada ribuan kristal –

kristal selama pertumbuhan, suatu tekanan atau dorongan keluar dapat terjadi dan menghasilkan

ekspansi massa keseluruhan. Tumbukan atau gerakan dari kristal – kristal ini menyebabkan

terbentuknya mikroporus. Volume eksternal hasil reaksi gipsum yang lebih besar daripada

volume kristalin, menyebabkan terbentuknya porus. Oleh karena itu, struktur gipsum yang telah

mengeras terdiri dari kristal – kristal yang saling terkait, di antaranya adalah mikroporus dan

porus yang mengandung air berlebih. Air tersebut diperlukan ketika pengadukan. Namun, ketika

mengering, kelebihan air tersebut menghilang dan ruangan kosong meningkat. (Anusavice, 2003,

hal. 266).

Ekspansi pengerasan tersebut terjadi di udara sehingga dikenal sebagai normal setting

expansion. Sedangkan, jika gipsum pada awal initial setting ditempatkan dalam air akan

menyebabkan ekspansi yang lebih besar dan disebut hygroscopic expansion. (McCabe and

Walls, 2008, hal. 36).

Untuk menghasilkan model atau die yang akurat, setting expansion dari dental

gipsum harus tetap dikendalikan. Beberapa faktor yang mempengaruhi setting expansion pada

dental gipsum adalah rasio W/P, lama pengadukan, dan penambahan akselerator atau retarder. .

Faktor pertama adalah rasio W/P. Semakin tinggi rasio W/P, semakin sedikit nukelus

kristalisasi per unit volume sehingga ruangan antar nukleus lebih besar pada keadaan tersebut.

Akibatnya, pertumbuhan internal kristal – kristal dihidrat akan semakin sedikit, demikian juga

dengan dorongan keluar dari kristal – kristal tersebut. Hal itulah yang menyebabkan semakin

tinggi rasio W/P, maka semakin rendah nilai setting ekspansi-nya. Sebaliknya, penurunan rasio

W/P meningkatkan setting expansion dengan cara meningkatkan jumlah nukleus kristalisasi dari

partikel dihidrat (Anusavice, 2003, hal. 267). Selain menyebabkan setting ekspansi yang tinggi,

penurunan rasio W/P juga menyebabkan lebih banyak panas yang dilepaskan (Alberto N, et al,

2011).

Faktor rasio W/P terhadap setting expansion dapat dilihat pada hasil percobaan ini. Pada

hasil pencatatan setting expansion, dapat dilihat bahwa pertambahan setting expansion pada 5

menit pertama sampai 5 menit ketiga sesuai dengan teori, yakni semakin banyak powder yang

terlarut (percobaaan nomor 1), dihasilkan setting expansion yang lebih besar, jika dibandingkan

dengan percobaan nomor 2 dan nomor 3.

Faktor kedua yang mempengaruhi setting expansion dental gipsum adalah lama

pengadukan (mixing time). Sebagian kristal gypsum terbentuk langsung ketika gipsum berkontak

dengan air. Begitu pengadukan dimulai, pembentukan kristal ini meningkat. Pada saat yang

sama, kristal – kristal tersebut diputuskan oleh spatula (pengaduk) dan didistribusikan merata

dalam adukan dengan hasil pembentukan lebih banyak nukleus kristalisasi. Dalam jangka

limitnya, semakin lama waktu pengadukan, maka akan meningkatkan jumlah nukleus kristalisasi

dari partikel dihidrat. Akibatnya, jalinan ikatan kristalin yang terbentuk akan semakin banyak,

pertumbuhan internal dan dorongan keluar dari kristal – kristal dihidrat meningkat. Hal inilah

yang menyebabkan setting expansion gipsum meningkat sejalan dengan semakin lamanya waktu

pengadukan, untuk batasan waktu tertentu (Anusavice, 2003, hal. 264, 267).

Faktor ketiga yang mempengaruhi setting expansion gipsum adalah penambahan bahan

kimia ke dalam bubuk hemihidrat. Penambahan bahan kimia, dalam bentuk akselerator atau

retarder, yang biasanya ditambahkan oleh pabrik untuk mengatur setting time, juga mempunyai

efek untuk menurunkan nilai setting expansion dengan cara mengubah bentuk kristal dihidrat

yang terbentuk. Oleh karena itu, akselerator atau retarder disebut juga sebagai antiexpantion

agent. Bahan kimia yang biasanya digunakan sebagai akselerator adalah potassium sulfat,

sedangkan yang digunakan sebagai retarder adalah boraks. (McCabe and Walls, 2008, hal. 37).

Faktor penambahan bahan kimia ini dapat digolongkan sebagai faktor pabrik. Pada

praktikum ini, tidak dilakukan pengamatan pada pengaruh penambahan akselerator atau retarder

terhadap perubahan setting expansion karena gypsum tipe III yang digunakan, diproduksi oleh

pabrik yang sama.

Pengendalian waktu pengerasan

1. kelarutan hemihidrat dapat ditingkatkan atau dikurangi. Misalnya, bila

kelarutan hemihidrat ditingkatkan, kejenuhan kalsium sulfatakan lebih

besar. Kecepatan deposisi kristalin juga ditingkatkan

2. jumlah nucleus kristalisasi dapat ditingkatkan atau dikurangi. Semakin besar

jumlah nucleus kristalisasi, semakin cepat terbentuk kristal gips dan semakin

cepat pula pengerasan massa yang terjadi karena terbentuk jalinan ikatan

kristalin

3. bila kecepatan pertumbuhan kristal dapat ditingkatkan atau dikurangi, begitu

pula waktu pengerasan dapat dipercepat atau diperlambat

Reaksi pengerasan

1. ketika hemihidrat diaduk dengan air, terbentuk suatu suspensi cair dan dapat

dimanipulasi

2. hemihidrat melarut sampai terbentuk larutan jenuh

3. larutan jenih hemihidrat ini amat jenuhdengan dihidrat sehingga dihidrat

mengendap

4. begitu dihidrat mengendap, larutan tidak jenuh lagi dengan hemihidrat

(Anusavice,2004)

II. 5 Manipulasi gypsum

Gips atau plaster hendaknya dicampur dengan air atau larutan PE dengan perbandingan

100 gr dengan 50 ml sampai 60 ml. Diusahakan agar tidak terdapat gelembung pada campuran

tersebut yang dapat muncul ke permukaan dan menyebabkan ketidakpadatan hasil cetakan

(Combe, 1992). Tahapan manipulasi :

1. Pemilihan bahan

Untuk proses awal, dilakukan pemilihan gips sesuai dengan aplikasi yang akan

dibuat dan dengan pertimbangan kebutuhan dari si pembuat.

2. Persiapan alat

Dilakukan persiapan alat, missal : spatula, bowl, dan cetakan.

3. Perbandingan W/P

Banyaknya air dan hemihidrat harus diukur secara akurat dari beratnya. Rasio air

terhadap bubuk gips biasanya tercemin dalam rasio W/P atau hasil bagi yang diperoleh

bila berat atau volume air dibagi dengan berat bubuk.

4. Pengadukan

1) Air dimasukkan terlebih dahulu ke dalam rubber atau plastic bowl sesuai ukuran

yang telah dilakukan pada tahap sebelumnya.

2) Masukkan bubuk gypsum ke dalam bowl yang terisi air

3) Aduk dengan spatula yang panjang dan nyaman ketika dipegang agar dalam

mengaduk dengan maksimal. Pengadukan dilakukan dengan kecepatan 60 kali

permenit hingga halus, homogeny dan permukaannya mengkilap. Atau dapat

menggunakan alat Vacuum Mixer.

4) Adonan (campuran) dari air dan gpsum dituang ke dalam cetakan dengan melakukan

gerakan vibrasi untuk menghindari porus.

5. Setting time

a. Initial SettingTime

Setelah dicampur selama 1 menit, working time dimulai. Viskositas

bertambah, bahan tidak mengalir dan mulai mengeruh. Saat bahan mulai mengeruh,

berarti campuran telah mencapai initial setting, yaitu saat bahan mulai kaku tapi tidak

keras dan belum menimbulkan panas. Umumnya initial setting terjadi pada menit ke

8-10 dari awal pengadukan.

b. Final Setting Time

Final setting time dicapai setelah bahan mengeras, mudah dibentuk, tetapi

memiliki kekuatan dan resistensi yang minimal. Pada tahap ini reaksi kimia telah

selesai dan akan terasa dingin saat gyps disentuh.

DAFTAR PUSTAKA

Anusavice, Kenneth J. 2004. Philips: Buku Ajar Ilmu Bahan Kedokteran Gigi. Jakarta: EGC.

Combe, E.C. 1992. Sari Dental Material. Penerjemah: Slamet Trigan. Jakarta: Balai Pustaka.

Harty, F.J. dan R. Ogston. 1995. Kamus Kedokteran Gigi. Jakarta: EGC.

McCabe, JF and Walls, AWG 2008, Applied Dental Materials 9th ed., Victoria: Blackwell, Inc.