Setting Time Gypsum Berdasarkan W/P ratio

LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL I

Topik

: Setting Time Gipsum Tipe II berdasarkan W/P Rasio

Grup

: A5a

Tgl. Praktikum

: 20 Maret 2012

Pembimbing

: Devi Rianti drg.,M.Kes

Penyusun:

1. Lia Ismatul

021111074

2. Diah Ariesa

021111075

3. Fiesta Devy

021111076

4. Dina Puspitasari

021111077

5. Joseph Leonardo

021111078

6. Cornelia Melinda

021111079

7. Nayu Nur Annisa

021111080

8. Nabila Vidyazti

021111082

DEPARTEMEN ILMU MATERIAL KEDOKTERAN GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI UNIVERSITAS AIRLANGGA 2012

1. TUJUAN

Setelah praktikum, mahasiswa mampu: a. melakukan manipulasi gypsum plaster dengan tepat b. mengukur initial setting time dengan tepat berdasarkan variasi perubahan rasio W/P c. mengukur final setting time dengan tepat berdasarkan variasi perubahan rasio W/P.

2. BAHAN DAN ALAT 2.1 BAHAN :

a. Gipsum plaster

Gambar 1. Gipsum plaster

b. Air PAM c. Vaselin 2.2 ALAT :

a. Mangkuk karet dan spatula b. Gelas ukur c. Stopwatch d. Timbangan analitik  e. Cetakan bentuk cincin f. Vibrator

Gambar 2. Vibrator

1

g. Jarum Gillmore

Gambar 3. Jarum Gillmore

h. Termometer air i.

Lempeng kaca

Gambar 4: Lempeng kaca 3. CARA KERJA

3.1 Pencampuran gipsum a. Menyiapkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk praktikum. b. Menimbang bubuk gipsum plaster sebanyak 50 gram dan m engukur air PAM sebanyak 30 ml. c. Memasukkan air yang telah diukur ke dalam mangkuk karet terlebih dahulu, kemudian memasukkan bubuk gipsum sedikit demi sedikit ke dalam mangkuk karet dan dibiarkan mengendap selama 30 detik untuk  menghilangkan gelembung udara.

Gambar 5: (a) Mencampur bubuk gipsum dengan air

2

(b) dibiarkan selama 30 detik

d. Menyalakan stopwatch pada saat mulai pencampuran antara gipsum dan air, pada saat itu mulai dihitung setting time. e. Mengaduk gipsum dan air sampai homogen menggunakan spatula dengan gerakan memutar selama 1 menit/120 putaran, bersamaan dengan itu memutar mangkuk karet secara perlahan –  perlahan  – lahan. lahan. Kemudian meletakkan adonan gipsum di atas vibrator dengan kecepatan rendah selama 30 detik untuk menghilangkan gelembung udara. f. Mengolesi cetakan dengan vaselin, kemudian menuangkan adonan gipsum ke dalam cetakan di atas vibrator yang sudah dihidupkan dengan kecepatan rendah untuk menghilangkan udara yang terjebak, lalu meratakan permukaan cetakan.

Gambar 6. Meletakkan cetakan di atas vibrator

3.2 Pengukuran pengerasan awal ( initial setting) a. Menyalakan stopwatch dan mulai mengukur pada saat adonan dituang ke dalam cetakan, lalu meletakkan cetakan di bawah jarum Gillmore dengan berat beban ¼  pound  dan penampang jarum 1/12 inch. Kemudian menusuk permukaan adonan gipsum dengan gerakan cepat dan mengangkat jarum kembali, membersihkan ujung jarum dengan tissue.

3

Gambar 7. Menusuk permukaan cetakan dengan jarum Gillmore untuk menentukan initial setting

b. Mengulangi penusukan pada permukaan adonan adonan setiap 30 detik sambil memutar cetakan untuk mendapatkan daerah tusukan yang berbeda. c. Mengulangi gerakan ini sampai jarum tidak ti dak dapat menusuk permukaan adonan gipsum, pada saat itu stopwatch dimatikan dan mencatat waktu. 3.3 Pengukuran pengerasan pengerasan akhir ( final setting) a. Setelah jarum Gillmore dengan ukuran 1/12 inch tidak dapat menusuk  permukaan adonan gipsum lagi, kemudian memindahkan cetakan gipsum ke bawah jarum berukuran 1/24 inch dengan beban 1  pound. b. Menyalakan stopwatch pada saat menusuk permukaan adonan gipsum dengan cara seperti pada pengukuran initial setting sampai jarum tidak  dapat menusuk permukaan adonan gipsum. Pada saat itu stopwatch dimatikan dan mencatat waktu.

Gambar 8. Menusuk permukaan cetakan dengan jarum Gillmore untuk menentukan final setting setting

4

4. HASIL PRAKTIKUM Tabel 1. Percobaan kelompok A5a

Percobaan

1

Lama Pengadukan mencapai 120 putaran 1 menit

W

P

Initial setting

Final setting

Pinggir

Tengah

Pinggir

Tengah

30

50

16 ‘58”

17’00”

24’28”

25’41”

2

1 menit 22 detik 

30

40

15 ‘ 54”

16’12”

24’05”

24’54”

3

1 menit

35

50

26 ’22”

27’01”

33’02”

33’15”

Tabel 2. Percobaan kelompok A5b W

Percobaan

∑ Putaran / menit

1

120

30

2

120

3

120

P

Initial setting

Final setting

Pinggir

Tengah

Pinggir

Tengah

50

28 ‘30”

28’32”

39’31”

39’33”

30

40

32’01”

51’00”

51’51”

35

50

32 ‘ 00” 28 ’30”

32’30”

42’00”

42’01”

Pada percobaan ini, digunakan gypsum tipe II, yaitu dental plaster untuk  model. Temperatur air yang digunakan untuk masing  –  masing percobaan o

sama, yaitu 29,8 C 5. PEMBAHASAN

Gipsum adalah mineral yang dihasilkan secara alami di pegunungan, berupa bubuk putih, dengan rumus kimia CaSO 4.2H2O (kalsium sulfat dihidrat). Dihidrat murni biasanya memiliki kandungan kimia (dalam bentuk oksida), seperti CaO 32,5%, SO 3 46,6%, dan H2O 20,9% (Singh, 2006). Pembuatan produk gipsum yang digunakan dalam kedokteran gigi merupakan hasil pengapuran sulfat dihidrat atau gipsum sehingga terbentuk  kalsium sulfat hemihidrat. Secara umum, mineral gipsum dihaluskan dan o

dipanaskan dengan temperature 110-120 C untuk mengeluarkan bagian air Begitu temperature semakin ditingkatkan, sisa air dari kristalisasi dikeluarkan dan

5

terbentuk produk seperti yang diinginkan. Material ini secara luas digunakan untuk membuat model, casts, dan dies. dari kristalisasi. Berdasarkan standar ISO, dental gypsum dapat diklasifikasikan menjadi lima tipe, yaitu sebagai berikut. Type Name

I

Dental plaster, impression

II

Dental plaster, model

III

Dental stone, die, model

IV

Dental stone, die, high strength, low expansion

V

Dental stone, die, high strength, high expansion Pada praktikum ini digunakan gypsum tipe II. Adapun Faktor  –  faktor yang mempengaruhi setting time dental gipsum

dapat dibagi menjadi dua, yaitu faktor yang dikontrol oleh pabrik dan faktor yang dapat dikontrol oleh operator . Pabrik dapat mengontrol jumlah nucleus

kristalisasi dalam bubuk hemihidrat. Semakin tinggi konsentrasi nucleus kristalisasi, semakin cepat terbentuk kristal gipsum dan semakin cepat pengerasan pengerasan massa yang terjadi. Selain itu, pabrik juga dapat menambahkan akselerator atau retarder pada dental gipsum. Kalium sulfat biasa digunakan sebagai akselerator karena dapat meningkatkan kelarutan dari hemihidrat itu sendiri. Sedangkan, retarder yang biasa digunakan digunakan adalah boraks. boraks. (McCabe and Walls, 2008, 2008, hal. 37) Selain pabrik,, operator juga bisa mengendalikan setting time dari dental gipsum. Berikut adalah beberapa faktor yang bisa dikendalikan oleh operator. Banyaknya air dibanding hemihidrat atau yang disebut faktor W/P rasio sangat mempengaruhi waktu setting dental gypsum. Dengan rasio air yang sama, semakin banyak bubuk gypsum yang digunakan akan memperpendek waktu setting dental gypsum. Begitu juga dengan takaran bubuk gypsum yang sama, semakin sedikit air yang digunakan untuk memanipulasi maka akan semakin cepat setting time , berlaku pula sebaliknya.

6

Semakin banyak air digunakan untuk pengadukan, semakin sedikit jumlah nucleus per unit volume. Akibatnya, semakin lama terbentuk kristal gipsum dan semakin lama pula pengerasan massa yang terjadi. (Anusavice, 2003, hal 264).

Rasio W/P juga turut menjadi faktor penting dalam menentukan sifat fisik  dan kimia dari produk gipsum akhir. -

Semakin besar rasio W/P, maka akan semakin memperlambat setting time, kekuatan produk gypsum menurun, fluidity lebih besar sehingga lebih mudah dituang ke cetakan, porositas meningkat, setting expansion menurun.

-

Semakin kecil rasio W/P, maka akan semakin mempercepat setting time, kekuatan produk gypsum meningkat, adonan lebih kaku sehingga lebih sulit dituang ke cetakan, setting expansion meningkat.

(Fraunhofer, 2010, hal. 9) Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa teori yang disebutkan di atas adalah benar. Hal ini dibuktikan pada tabel 1 percobaan nomor 1 dan 3. Pada percobaan nomor 1 dengan menggunakan rasio W/P 0,6, initial setting (bagian set ting (bagian tengah) dicapai tengah) gypsum dicapai pada menit ke17 dan  final setting

pada menit ke 25 detik 41. Pada percobaan nomor 3 yang menggunakan menggunakan rasio W/P 0,7, initial setting (bagian tengah) gypsum dicapai pada menit ke 27 dan  final setting (bagian tengah) dicapai pada menit ke 33 detik 15. Dengan temperature

air, kecepatan dan lama pengadukan yang sama pada kedua percobaan, yaitu 120 putaran dalam dalam 1 menit, maka maka dapat diperoleh hasil bahwa semakin besar rasio W/P, maka akan semakin memperlambat setting time time..

Faktor lain yang mempengaruhi setting time dental gypsum adalah cara pengadukan. pengadukan. Sebagian kristal gypsum terbentuk langsung ketika plaster berkontak  dengan air. Begitu pengadukan dimulai, pembentukan kristal ini meningkat, pada saat yang sama, kristal  –  kristal diputuskan oleh spatula pengaduk dan didistribusikan merata dalam adukan dengan hasil pembentukan lebih banyak  nucleus kristalisasi. Selain itu, semakin cepat pengadukan yang diberikan maka partikel-partikel gypsum atau nucleus akan semakin mudah dalam bertumbukan

7

satu sama lain. Hal inilah yang menyebabkan reaksi menjadi semakin cepat dan setting time pun pendek. -

Semakin lama waktu pengadukan dan semakin cepat (jumlah putaran dalam 1 menit banyak), maka akan semakin memperpendek setting time.

-

Semakin singkat waktu pengadukan dan semakin lambat (jumlah putaran dalam 1 menit sedikit), maka akan semakin memperpanjang setting time.

(Anusavice, 2003, hal. 264) Teori tentang lama pengadukan apakah selalu berbanding luus dgn lama pengadukan? Tabel 3. Efek W/P rasio dan waktu pengadukan pada setting time Plaster of Paris (Anusavice, 2003, hal. 265) W/P ratio

Mixing time (mins)

Setting time (mins)

0.45

0.5

5.25

0.45

1.0

3.25

0.6

1.0

7.25

0.6

2.0

4.50

0.8

1.0

10.50

0.8

2.0

7.75

0.8

3.0

5.75

Pengaruh lama pengadukan terhadap setting time gipsum plaster dapat dilihat dari tabel 1 percobaan nomor 2. Meskipun percobaan ke-2 memiliki rasio W/P yang paling besar dibandingkan dibandingkan kedua percobaan percobaan lainnya, namun percobaan percobaan nomor 2 mencapai setting time yang lebih cepat. Hal ini dikarenakan waktu pengadukan pada percobaan nomor 2 lebih lama dibandingkan dengan kedua percobaan lainnya. Peningkatan temperatur air umumnya memperpendek waktu pengerasan reaksi kimia. Namun, hal ini tidak mutlak terjadi pada gypsum dan efek  temperature mungkin bervariasi dari satu plaster (atau stone) dengan yang o

o

lainnya. Pada temperatur 0 C - 50 C hanya terjadi sedikit perubahan, tetapi bila

8

o

temperatur air meningkat kurang lebih 50 C, waktu setting akan semakin cepat o

terjadi secarabertahap. Begitu temperatur mencapai 100 C, tidak ada reaksi yang terjadi (Anusavice, 2003, hal. 265). Pada praktikum ini, temperatur air tidak digunakan sebagai variable bebas. o

Temperatur air yang digunakan pada setiap percobaan sama, yaitu 29,8 C. Teori Faktor kelembaban ?

Hasil percobaan praktikum ini juga menunjukkan perbedaan antar waktu setting time dental gypsum di tepi cetakan dan di tengah cetakan. Ketiga praktikum menunjukkan hasil yang sama yakni settting settti ng time gypsum yang berada di tepi cetakan lebih cepat dibandingkan di tengah cetakan. Hal ini berarti di tepi cetakan lebih cepat terjadi reaksi. Berpedoman pada teori partikel, nucleus yang bertumbukan pada dental gypsum lebih banyak dan sering terjadi di tepi cetakan , dinding cetakan berfungsi sebagai pembatas ruang gerak partikel atau nucleus. Sehingga pada tepi inilah lebih besar kemungkinan terjadi tumbukan antar partikel gypsum , sehingga lebih cepat bereaksi dan mencapai final setting. Pada percobaan ini terjadi ketidaksesuaian antara teori dan hasil pada percobaan. Dengan meninjau teori yang ada, seharusnya urutan setting time berdasarkan W/P rasio dari yang tercepat adalah: percobaan nomor 1 yang memiliki setting time tercepat, lalu percobaan nomor 3, dan yang terlama adalah nomor 2. Sedangkan pada hasil akhir akhir dari percobaan ini, didapatkan didapatkan data urutan setting time tercepat, yaitu nomor 2, lalu percobaan nomor 1, dan yang terlama adalah percobaan percobaan nomor nomor 3. Setelah mengidentifikasi, mengidentifikasi, diduga kejanggalan dari hasil percobaan terletak pada percobaan nomor 2. Penyebab utamanya adalah selisih lama pengadukan. pengadukan. Pada percobaan ke-2, jumlah pengadukan sebanyak 120 putaran dicapai dalam 1 menit 22 detik, berbeda dengan kedua percobaan lainnya. Akibatnya, semakin lama pengadukan pada percobaan nomor 2 mengakibatkan setting time-nya lebih cepat. Faktor kesalahan manusia dalam melakukan percobaan ( human error ) juga diduga menjadi salah satu penyebab penyebab ketidaksesuaian hasil praktikum dengan teori sebelumnya. Setiap percobaan dilakukan oleh operator yang berbeda sehingga timbul perbedaan persepsi saat menentukan initial dan  final setting time dengan 9

menggunakan jarum Gillmore. Hal inilah yang mengakibatkan ketidakakuratan data dalam menentukan setting time dari gipsum tipe II.

SIMPULAN

Berdasarkan praktikum ini, dapat disimpulkan bahwa ada beberapa faktor yang mempengaruhi setting time gipsum tipe II, yaitu rasio W/P dan cara pengadukan. Pengaruh rasio W/P yaitu semakin besar rasio W/P, maka akan semakin memperlambat setting time. Sebaliknya, semakin kecil rasio W/P, maka akan semakin mempercepat setting time. Pengaruh yang kedua adalah pengadukan. Semakin lama pengadukan, maka akan mempercepat setting time. Begitu pula sebaliknya, semakin cepat pengadukan, maka akan memperpanjang setting time.

10

DAFTAR PUSTAKA

th

Anusavice, KJ 2003,  Phillips’  Science of Dental Material 11

ed, St. Louis:

Saunders Elsevier Ltd. Glan ce, Iowa: Wiley-Blackwell Fraunhofer, JA 2010.  Dental Materials at a Glance th

McCabe, JF and Walls, AWG 2008,  Applied Dental Materials 9 ed., Victoria: Blackwell, Inc. Singh, M 2006, ‘Making A Gypsum Plaster in Bhutan – An – An Experience’. Journal of Scientific and Industrial Research, vol. 65. Retrieved: March 23, 2012,

from http://nopr.niscair.res.in/bitstream/12345678 http://nopr.niscair.res.in/bitstream/123456789/4964/1/JSIR%20 9/4964/1/JSIR%2065%2810%29 65%2810%29 %20826-829.pdf 

11