BAB I

PENDAHULUAN

SKENARIO

Membuat gigi dari bahan gipsum

Mahasiswa semester II Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Jember

sedang melakukan skill lab Ilmu Bahan dan Teknologi Kedokteran Gigi I.

Dengan tema membentuk/mengukir anatomi gigi dari bahan gipsum.

Pelaksanaan skill lab kali ini terbagi dalam 3 kelompok. Kelompok I

membuat gigi insisif dari gipsum tipe IV. Kelompok II membuat gigi

premolar dari gipsum tipe III. Dan kelompok III membuat gigi molar dari

gipsum tipe II. Pada akhir skill lab hasilnya tidak boleh ada yang porous.

Mahasiswa diminta untuk mencatat seluruh tahapan yang dilakukan mulai

proses manipulasi, setting time sampai hasil akhir yang didapat.

STEP 1

1. Porus : lubang/rongga terperangkapnya udara akibat

pengadukan gypsum.

2. Gipsum Tipe IV : biasa disebut dental stone high strength kelas II,

berbentuk kuboid, biasa digunakan untuk

pembuatan die.

3. Setting Time : waktu yang diperlukan gips untuk mengeras

sampai gips berkontak dengan air.

4. Manipulasi : tindakan mengerjakan sesuatu dengan

menggunakan alat mekanis dengan terampil.

STEP 2

1) Apa saja syarat-syarat gypsum yang baik?

2) Apa saja sifat-sifat gypsum yang baik?

1

3) Apa saja komposisi gypsum?

4) Mengapa beberapa gypsum ada porus, dan bagaimana cara

menanggulangi?

5) Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan gypsum?

6) Apa saja fungsi dan klasifikasi gypsum?

7) Bagaimana aplikasi gypsum pada bidang Kedokteran Gigi?

STEP 3

1. Apa saja syarat-syarat gypsum yang baik?

a. Sifat mekanis yang baik

b. Mereproduksi detail yang tajam

c. Stabilitas dimensional

d. Kompatibel dengan bahan cetak

e. Murah dan mudah digunakan

f. Tidak toksik

g. Tidak alergi dan tidak menjadi mutagenic

2. Apa saja sifat-sifat gypsum yang baik?

a. Sifat Kimia (komposisi) Gypsum

Bahan dasar gypsum adalah mineral gypsum kalsium sulfat

dihidrat (CaSO4 . 2H2O). Apabila dipanaskan, (CaSO4 . 2H2O) akan

kehilangan 1,5 grammol H2O yang kemudian akan menjadi kalsium

sulfat hemihidrat ((CaSO4)2 . H2O) , yakni produk gypsum yang

digunakan dalam bidang kedokteran gigi. Berikut dibawah ini adalah

proses reaksi nya :

(2 CaSO4 . 2 H2O) + pemanasan ⇒ ((CaSO4) 2 . H2O) + (3

H2O)

Calcium Calcium

Sulfate Sulfate

Dehydrate Hemihydrate

2

Hasil yang diperoleh dari pemanasan merupakan bubuk

(powder). Bila kalsium sulfat hemihidrat dicampur dengan air, maka

akan terjadi reaksi kimia :

((CaSO4) 2 . H2O) + (3 H2O) ⇒ (2 CaSO4 . 2H2O) + 3900 kal/gmol

Reaksi yang terjadi exothermic yang menghasilkan panas. Bila

1 gmol kalsium sulfat hemihidrat bereaksi dengan 1,5 gmol air (H2O),

maka akah dihasilkan 1gmol kalsium sulfat dihidrat dan panas yang

dikeluarkan sebesar 3900 kalori.

Kelarutannya dalam air 2,1 gr tiapm liter air pada suhu 40o C ;

1,8 gr tiap liter air pada suhu 0o C ; 1,9 gr tiap liter pada suhu 70o - 90o

C

Kelarutannya bertambah dengan penambahan HCl atau HNO3.

Apabila dipanaskan,kalsium sulfat dihidrate,akan kehilangan 1,5 gr

mmol H-2O yang kemudian akan menjadi kalsium sulfat

hemihydrates.Hasil yang diperoleh berupa bubuk/powder .Namun,bila

kalsium sulfat kemihydrate dicampu dengan air maka akan

mengahasilkan panas (proses eksothermis) dan dihasilkan kalsium

sulfat dehydrate.

b. Sifat Fisik Gypsum

Gypsum secara umum mempunyai kelompok yang terdiri dari

gypsum batuan, gipsit alabaster, satin spar dan selenit. Gipsum juga

dapat diklasifikasikan berdasarkan tempat terjadinya, yaitu endapan

danau garam, berasosiasi dengan belerang, terbentuk sekitar fumarol

vulkanik, efflorescence pada tanah atau gua-gua kapur, tuduh kubah

garam, penudung oksida besi (gossan) pada endapan pirit di daerah

batu gamping.

Warna : putih, kuning, abu-abu, merah jingga, hitam bila tak murni

Massa jenis : 2,31 – 2,35

Keras seperti mutiara terutama permukaannya

Kilap seperti sutra

3

Konduktivitasnya rendah

Sistem kristalin monoklinik

3. Apa saja komposisi gypsum?

Komposisi/bahan utama dalam gypsum yaitu kalsium sulfat

dihidrate dengan rumus kimia (CaSO4 . 2H2O) . Prosentase komposisi

kimia dalam kalsium sulfat dihidrate yaitu:

Calcium (Ca) = 23,28 %

Hidrogen (H) = 2,34 %

CalCium Oksida (CaO) = 32,57 %

Air (H2O) = 20,93 %

Sulfur (S) = 18,62 %

Selain itu, dalam gypsum juga terdapat

1. Calcium sulfate hemihydrat merupakan konstitusi utama dari gypsum

yang digunakan di bidang kedokteran gigi.

2. Gypsum cetak sama seperti di atas dengan bahan tambahan seperti

natrium sulphate, borax, dan zat pewarna.

3. Hexagonal calcium sulphate, bila terdapat, akan mengalami hydrasi

dengan cepat.

4. Orthorhombic calcium sulphate, yang dapat dihasilkan dari gypsum

yang terlalu banyak overheating sewaktu pembuatan, bereaksi sangat

lambat dengan air (dikenal dengan gypsum gosong atau “dead burnt”

plaster).

5. Adanya impurity lain, baik yang didapati dari bahan baku gypsum

maupun yang terjadi selama proses pembuatan.

6. Bahan akselerator dan retardus yang ditambahkan

a) Akselerator (bisa mempercepat waktu setting)

Contoh

4

Natrium sulfat bertindak sebagai akselerator dengan cara

mempercepat pembentukan larutan kalsium sulfat

hemihydrate.

b) Retardus (bisa memperlambat waktu setting)

Contoh

Natrium citrate, bahan ini mengurangi kecepatan pelarutan

hemihydrate dan juga terabsorbsi ke dalam inti kristalisasi

sehingga “meracuni” inti dan menyebabkannya tidak efektif.

4. Mengapa beberapa gypsum ada porus, dan bagaimana cara

menanggulangi?

Karena, cara pengadukan terjadi kesalahan. Contoh, dimasukkan

gips terlebih dahulu lalu air terjadi tidak keseimbangan antara air dan

serbuk gypsum. Lalu yang kedua, rasio yang digunakan adalah W/P 1:2.

Pencegahan porus atau terjebaknya gelembung udara digunakan

vibrator/digetarkan secara manual.

5. Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi pembuatan gypsum?

a. Ketidakmurnian

Bila proses pengapuran tidak sempurna sehingga tetap terdapat

partikel gypsum, atau bila pabrik menambahkan gypsum waktu

pengerasan akan diperpendek karena peningkatan dalam potensi

nucleus kristalisasi. Bila ortorombik anhidrat juga ada, periode induksi

akan ditingkatkan; proses tersrbut dapat berkurang bila terdapat

heksagonal anhidrat

b. Kehalusan

Semakin halus ukuran partikel hemihidrat,semakin cepat

adukan mengeras; khususnya bila produk tersebut telah digiling selama

proses pembuatan. Tidak hanya kecepatan kelarutan hemihidrat

5

menjadi meningkat, tetapi juga nucleus gypsum lebih banyak, karena

itu kecepatan kristalisasi terjadi lebih cepat.

c. Rasio w/p

Perbandingan air dan bubuk yang tepat akan sangat menentukan

proses setting reaksi. Semakin banyak air yang digunakan untuk

pengadukan, semakin sedikit jumlah nukleus pada unit volume.

Akibatnya, waktu pengerasan diperpanjang.

Penambahan air ⇒ setting time lambat.

Penambahan satu bagian air ⇒ mengurangi kekuatan

sebesar 50%.

Pengurangan air ⇒ mempercepat setting time, lebih

sukar

pencampuran dan manipulasi, ada udara terjebak, model tidak

akurat.

Pengurangan rasio W/P tidak dianjurkan bila adonan

akan

dituangkan ke dalam hasil pencetakan. Pengurangan rasio w/p

diperbolehkan bila adonan akan digunakan untuk maenanam model

dalam articulator.

Pengadukan (spatulation).

Lebih panjang pengadukan akan mempercepat setting time.

Lebih cepat pengadukan akan menambah setting expansion.

d. Temperatur

Meski pun efek temperature pada waktu pengerasan cenderung

menyesatkan dan mungkin bervariasi dari satu plester (atau stone)

dengan yang lainnya, sedikit perubahan terjadi antara 0oC (32oF) dan

50oC (120oF) tetapi bila temperature adukan plester-air meningkat

kurang lebih 50oC (120oF), peningkatan perlambatan terjadi bertahap.

Begitu temperatur mencapai 100oC (212oF), tidak ada reaksi yang

terjadi. Pada temperatur yang lebih tinggi, reaksi 2 terjadi kebalikan

6

dengan kecenderungan Kristal-kristal gypsum apapun yang terbentuh

diubah menjadi hemihidrat.

e. Perlambatan atau percepatan

Metode yang paling praktis adalah dengan menambahkan bahan

kimia. Bahan kimia yang berfungsi untuk mempercepat waktu

pengerasan disebut aselerator, sedangkan bahan kimia yang berfungsi

untuk memperlambat waktu pengerasan disebut retarder.

6. Apa saja fungsi dan klasifikasi gypsum?

a. Plaster Cetak ( type I )

Dinamakan plaster of paris. Merupakan jenis bahan bangunan

berdasarkan kalsium sulfat hemihidrat. Digunakan dari bahan bangunan

mirip adukan semen dan didapat dari pemanasan 150°C. Setelah

pengeringan, plaster tetap sangat lembut dan mudah dimanipulasi

dengan alat logam maupun ampelas. Cocok sebagai finishing, bukan

bahan materi. Karena waktu setting cepat, dibutuhkan retardans untuk

memperlambat. Gypsum tipe I saat ini jarang digunakan dalam

kedokteran gigi, lebih banyak diganti dengan hidrokoloid atau bahan

elastomer. Gypsum tipe I biasa nya digunakan untuk mencetak rahang

tak bergigi dan memiliki kekuatan kompresi 580 + 290 psi.

b. Plaster Model ( type II )

Dinamakan Plaster of model. Tipe ini umumnya digunakan di

laboratorium sebagai model studi pembangunan mengartikulasikan batu

gips. Pada dasarnya bahan gypsum tipe II sama dengan tipe I namun

lebih kuat. Setting time ±3 menit dan mudah dimanipulasi. Gypsum tipe

II memliki harga paling murah diantara gypsum yang lain. Biasanya

berwarna putih alami, jadi terlihat kontras dengan stone yang pada

umumnya berwarna dan memiliki kekuatan kompresi 1300 psi.

7

c. Dental Stone ( type III )

Dinamakan Dental stone. Gypsum tipe III memiliki kandungan

utama kalsium sulfat hemihidrat dan merupakan hasil pengapuran

gypsum. Gypsum tipe III lebih kuat dari tipe II karena memerlukan air

lebih sedikit serta ideal untuk pembuatan model dari full atau partial

denture, model ortodonsi dan lain lain. Secara tradisional, gypsum tipe

III berwarana kuning atau putih dan memiliki kekuatan kompresi

minimal 1 jam 20,7 Mpa (3000 psi), tetapi tidak melebihi 34,5 Mpa

(5000psi). Bahan ini ditujukan untuk pengecoran dalam membentuk

gigi tiruan penuh yang cocok dengan jaringan lunak.

d. Dental stone, high strength low expansion ( type IV )

Dinamakan Dental stone high strength low expansion. Persyaratan

utama bagi bahan stone untuk pembuatan die adalah kekuatan,

kekerasan, dan ekspansi pengerasan minimal. Digunakan sebagai die

stone untuk pembuatan model restorasi. Gypsum tipe IV memiliki

kekuatan kompresi 5000 psi atau 19amper 2x lebih kuat dari tipe III.

e. Dental Stone, high strength high expansion ( tipe V )

Dinamakan Dental stone high strength high expansion. Gypsum

tipe V merupakan produk gypsum yang paling tinggi daya kompresi

dan kekuatannya. Biasanya digunakan sebagai casting atau

pembentukan positif logam, juga digunakan untuk crown, brides, dies,

maupun cetak parsial. Gypsum ini berwarna biru atau hijau serta paling

banyak membutuhkan biaya dibandingkan semua produk gips. Ini

merupakan produk gypsum yang dibuat akhir akhir ini dan memiliki

kekuatan kolpresi yang lebih tinggi dibandingkan stone gigi type IV,

kekuatan kompresi type V ini sekisatar 7000psi. Kekuatan yang

ditingkatkan ini diperoleh dengan menurunkan lebih jauh rasio W:P.

Ekspansi pengerasan ditingkatkan dari maksimal 0,10% - 0,30%.

7. Bagaimana aplikasi gypsum pada bidang Kedokteran Gigi?

Memperoleh cetakan yang akurat jaringan rongga mulut.

8

Restorasi.

Piranti orthodonti.

Impression Plaster, digunakan dalam pengambilan cetakan untuk rahang

yang edentulous (tidak ada gigi).

Plaster of Paris

Mounting atau pemasangan model pada artikulator atau okludator.

Sebagai bahan study model.

Sebagai bahan tanam pada proses flasking.

Sebagai bahan impression (impression material) yang dimodifikasi

dengan bahan kimia.

Dental stone

Sebagai bahan pembuatan model dan die.

Sebagai binder bagi bahan investment yang sesuai untuk penuangan

alloy pada suhu dibawah 1200 derajat celcius.

Investment Gips untuk Prosedur Inlay Casting, bahan ini digunakan untuk

memperoleh mold dalam proses casting, pada pembuatan inlay, crown dan

bridge.

Investment Gips untuk Chrom Cobalt Base Alloy, bahan ini digunakan

sebagai bahan tanam dalam prosedur casting pada pembuatan metal

prothesa, partial prothesa dan bridge.

9

STEP 4 MAPPING

STEP 5 LEARNING OBJECT

1. Mahasiswa mampu menjelaskan pengertian gipsum.

2. Mahasiswa mampu menjelaskan klasifikasi gipsum.

3. Mahasiswa mampu menjelaskan syarat, komposisi, dan sifat gipsum.

4. Mahasiswa mampu menjelaskan proses manipulasi dan instrumen serta

faktor yang mempengaruhi proses manipulasi.

10

5. Mahasiswa mampu menjelaskan pengaruh manipulasi terhadap sifat fisik

gipsum.

6. Mahasiswa mampu menjelaskan setting time.

7. Mahasiswa mampu menjelaskan aplikasi gipsum dalam Kedokteran Gigi.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Gipsum

Gipsum adalah mineral yang dihasilkan secara alami di pegunungan,

berupa bubuk putih, dengan rumus kimia CaSO4.2H2O (kalsium sulfat dihidrat).

Pembuatan produk gipsum yang digunakan dalam kedokteran gigi merupakan

hasil calcination kalsium sulfat dihidrat atau gipsum sehingga terbentuk kalsium

sulfat hemihidrat. Material ini secara luas digunakan untuk membuat model,

casts ,dan dies.

Klasifikasi gipsum (ADA) spesifikasi nomor 25:

1. Impression plaster (tipe I)

2.Model plaster (tipe II)

3.Dental stone (tipe III)

4.Dental stone, high strength (tipe IV)

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

Produk gipsum yang digunakan dalam kedokteran gigi terbentuk dari

kristalisasi air dari gipsum membentuk kalsium sulfat hemihydrate. gispum

produk + air 2CaSO4.2H2O (CaSO4)2.H2O + 3H2O Kalsium sulfat dihidrat

Kalsium sulfat hemihidrat Aplikasi produk gipsum dalam kedokteran gigi

merupakan kebalikan dari reaksi di atas. Hemihydrate dicampur dengan air dan

bereaksi membentuk dihidrat. (McCabe and Walls, 2008, hal. 32-33).

11

Salah satu tipe gipsum adalah dental plaster atau gipsum tipe II. Model

plaster sering digunakan untuk diagnostic cast dan artikulasi dari stone cast.

Produk ini secara tradisional diproduksi dalam warna putih terutama digunakan

dalam ortopedi sehingga dapat di bedakan dengan dental stone. Plaster diproduksi

melalui proses kalsinasi. Gypsum dipanaskan sampai suhu dari sekitar 120 º C

untuk menghilangkan air kristalisasi.

Bentuk akhir dari proses kalsinasi ini adalah partikel β-

hemihidrat.Manipulasi dari gipsum dilakukan dengan melakukan pencampuran

bubuk dari gipsum ini dengan air. Proses pencampuran disebut dengan spatulasi.

Proses spatulasi memiliki efek tertentu pada setting time dan setting expansion.

(Craig’s, 2008. Hal.395-396).

Gipsum memiliki waktu setting. Proses setting dimulai tepat setelah air

dan bubuk selesai dicampur. Tahap pertama dalam proses setting adalah

bersatunya air dengan hemihidrat. Hemihidrat yang telah larut secara cepat

berubah menjadi dihidrat yang mempunyai kelarutan lebih rendah. Kelarutan yang

telah melebihi batas menyebabkan larutan memadat. Proses terus berlanjut sampai

seluruh hemihidrat berubah menjadi dihidrat. Ketika hemihidrat dicampur dengan

air terbentuk dihidrat dengan reaksi sebagai berikut:

(CaSO4)2, H2O + 3H3O → 2 CaSO4, 2 H2O+ 3900 kal/ gr mol

Reaksi yang terjadi saat setting time ini merupakan reaksi eksotermik,

dimana reaksi ini menghasilkan panas ± 3900 kal/gr mol. Setting time dapat

diidentifikasi melalui dua tahap. Tahap pertama, dimana material berkembang

menjadi padat namun lemah dan flow kurang. Tahap ini dikenal sebagai tahap

initial setting. Saat material telah mempunyai kekuatan dan kekerasan yang cukup

untuk dilakukan pengerjaan, tahap ini disebut final setting. Ciri-ciri tahap setting

dari gipsum dapat diukur dengan menggunakan tekanan dari jarum Gillmore.

Jarum yang lebih berat memiliki diameter ujung yang lebih kecil sehingga

menghasilkan gaya tekan yang lebih besar. Initial setting dapat didefinisikan saat

12

gipsum dapat menyangga jarum yang ringan. ( McCabe dan Walls 2008, hal.34-

35)

Gipsum merupakan mineral yang ditambang dari berbagai belahan dunia.

Selain itu, gipsum juga merupakan produk samping dari berbagai proses kimia. Di

alam, gipsum merupakan massa yang padat dan berwarna abu-abu, merah atau

coklat. Warna tersebut disebabkan adanya zat lain seperti tanah liat, oksida besi,

anhidrat, karbohidrat, sedikit SiO2 atau oksida lain. Secara kimiawi, produk

gipsum yang dihasilkan untuk tujuan kedokteran gigi adalah kalsium sulfat

dihidrat (CaSO4∙2H2O) murni. Produk gipsum dapat digunakan secara

umum seperti untuk membuat patung dan sebagai bahan bangunan.Di bidang

kedokteran, produk gipsum dapat digunakan sebagai alat ortopedi. Di bidang

kedokteran gigi, produk gipsum digunakan untuk membuat model dari rongga

mulut serta struktur maksilofasial dan sebagai piranti penting untuk

pekerjaan laboratorium kedokteran gigi yang melibatkan pembuatan

protesa gigi. Produk gipsum yang digunakan dalam kedokteran gigi dikenal

dengan gips yang memiliki rumus kimia CaSO4.½H2O.

2.2 Proses Pembentukan Gips Kedokteran Gigi

Kalsinasi merupakan proses pemanasan gipsum untuk

mendehidrasinya (sebagian ataupun seluruhnya) untuk membentuk kalsium sulfat

hemihidrat. Plaster dan stone merupakan hasil dari proses dehidrasi gipsum.

Proses kalsinasi yang menentukan kekuatan suatu bahan gips. Perbedaan dalam

tipe-tipe gips berhubungan dengan jumlah air yang dihilangkan dimana akan

menghasilkan densit yang beragam dan ukuran partikel bahan gips yang berbeda.

Proses kalsinasi yang berbeda akan menghasilkan tipe gips yang berbeda

Gipsum adalah bubuk mineral putih dengan nama kimia kalsium sulfat

dihidrat (CaSO4∙2H2O). Produk gipsum yang banyak digunakan dalam ilmu

kedokteran gigi adalah kalsium sulfat hemihidrat (CaSO4.H2O).

13

Gipsum adalah salah satu bahan yang paling sering digunakan

dalam laboratorium pembuatan gigi tiruan karena murah dan mudah untuk di

modifikasi dengan cara menambahkan bahan kimia lainnya.

2.3. Jenis Gips Kedokteran Gigi

Menurut spesifikasi American Dental Association (ADA) No. 25, produk

gipsum dapat dikelompokkan menjadi lima tipe yaitu:

1. Impression Plaster (Tipe I)

Gips tipe I (Impression Plaster) memiliki kalsium sulfat

hemihidrat terkalsinasi sebagai bahan utamanya dan ditambahkan kalsium sulfat,

borax dan bahan pewarna. Gips tipe ini jarang digunakan untuk mencetak dalam

kedokteran gigi sebab telah digantikan oleh bahan yang tidak terlalu kaku seperti

hidrokoloid dan elastomer, sehingga gips tipe I terbatas digunakan untuk cetakan

akhir, atau wash, untuk rahang edentulus.

2. Model Plaster (Tipe II)

Gips tipe II (Model Plaster) terdiri dari kalsium sulfat

terkalsinasi/ -β hemihidrat sebagai bahan utamanya dan zat tambahan untuk

mengontrol setting time. -hemihidrat terdiri dari partikel kristal ortorombik

yang lebih besar dan tidak beraturan dengan lubang-lubang kapiler sehingga

partikel -hemihidrat menyerap β lebih banyak air bila dibandingkan dengan -

hemihidrat.α Pada masa sekarang, gips tipe II digunakan terutama untuk pengisian

kuvet dalam pembuatan gigitiruan dimana ekspansi pengerasan tidak begitu

penting dan kekuatan yang dibutuhkan cukup, sesuai batasan yang disebutkan

dalam spesifikasi. Selain itu, gips tipe II dapat digunakan sebagai model studi.

3. Dental Stone (Tipe III)

14

Gips tipe III (Dental Stone) terdiri dari hidrokal/ -hemihidrat

dan zat α tambahan untuk mengontrol setting time, serta zat pewarna untuk

membedakannya dengan bahan dari plaster yang umumnya berwarna putih. -

hemihidrat terdiri dari α partikel yang lebih kecil dan teratur dalam bentuk batang

atau prisma dan bersifat tidak poreus sehingga membutuhkan air yang lebih

sedikit ketika dicampur bila dibandingkan dengan -hemihidrat.β Gips tipe III

ideal digunakan untuk membuat model kerja yang memerlukan kekuatan dan

ketahanan abrasif yang tinggi seperti pada konstruksi protesa dan model

ortodonsi. Kekuatan kompresi gips tipe III berkisar antara 20,7 MPa (3000psi) –

34,5 MPa (5000 psi).

4. Dental Stone, High-Strength (Tipe IV)

Gips tipe IV (Dental Stone, High Strength) terdiri dari densit yang

memiliki bentuk partikel kuboidal dengan daerah permukaan yang lebih

kecil sehingga partikelnya paling padat dan halus bila dibandingkan

dengan -hemihidrat danβ hidrokal. Gips tipe IV sering dikenal sebagai die stone

sebab gips tipe IV ini sangat cocok digunakan untuk membuat pola malam

dari suatu restorasi, umumnya digunakan sebagai dai pada inlay, mahkota dan

jembatan gigi tiruan. Diperlukan permukaan yang keras dan tahan abrasi karena

preparasi kavitas diisi dengan malam dan diukir menggunakan instrumen tajam

hingga selaras dengan tepi-tepi dai.

5. Dental Stone, High Strength, High Expansion (Tipe V)

Adanya penambahan terbaru pada klasifikasi produk gipsum

ADA dikarenakan terdapat kebutuhan dental stone yang memiliki kekuatan serta

ekspansi lebih tinggi. Pembuatan gips tipe V sama seperti gips tipe IV namun gips

tipe V memiliki kandungan garam lebih sedikit untuk meningkatkan setting

ekspansinya. Gips tipe V memiliki setting ekspansi sekitar 0,1% -

0,3% untuk mengkompensasi pengerutan casting yang lebih besar pada

pemadatan logam campur. Kekuatan yang lebih tinggi diperoleh dengan

menurunkan rasio air-bubuk. Gips tipe V umumnya digunakan sebagai dai untuk

15

pembuatan bahan logam campur yang memiliki pengerutan tinggi. Bahan ini

umumnya berwarna biru atau hijau dan merupakan produk gipsum yang paling

mahal.

2.4. Karakteristik Gips Kedokteran Gigi

Karakteristik gips meliputi:

a. Setting time

Setting time adalah waktu yang diperlukan gips untuk menjadi keras dan

dihitung sejak gips kontak dengan air. Setting time terdapat dua tahap sebagai

berikut:

1. Initial setting time

Setelah pengadukan selama 1 menit, waktu kerja mulai dihitung. Pada

masa ini, adonan gips dituang ke dalam cetakan dengan bantuan vibrator mekanis.

Ketika viskositas dari adonan meningkat, daya alir akan berkurang dan gips akan

kehilangan tampilan mengkilatnya (loss of gloss). Loss of gloss tersebut

menandakan bahwa gips sudah mencapai setting awalnya. Pada saat setting awal

dicapai, bahan gips tidak boleh dikeluarkan dari cetakan. Selain itu, pada reaksi

pengerasan ini terdapat reaksi eksoterm.

2. Final setting time

Ketika gips dapat dikeluarkan dari cetakan menandakan bahwa gips

tersebut telah mencapai final set. Akan tetapi pada masa ini, gips tersebut

memiliki kekerasan dan ketahanan terhadap abrasi yang minimal. Pada reaksi

pengerasan akhir ini, reaksi kimia yang terjadi telah selesai dan model akan

menjadi dingin ketika disentuh.

16

b. Setting ekspansi

Setting ekspansi terjadi pada semua jenis gips. Plaster memiliki

setting ekspansi yang paling besar yaitu 0,30% sedangkan high-strength stone

memiliki setting ekspansi yang paling rendah yakni 0,10%. Setting ekspansi

merupakan hasil dari pertumbuhan kristal-kristal gips ketika mereka

bergabung. Setting ekspansi harus dikontrol agar tetap minimum terutama ketika

gips tersebut akan digunakan untuk membuat pola malam sebuah restorasi.

Apabila setting ekspansi yang terjadi berlebihan maka akan menghasilkan

sebuah restorasi yang oversized. Settting ekspansi hanya terjadi ketika gips

dalam proses pengerasan.

c. Perubahan dimensi

Perubahan dimensi dipengaruhi oleh setting ekspansi dari gipsum. Setting

ekspansi yang terjadi pada proses pengerasan gips disebabkan oleh adanya

dorongan ke luar oleh pertumbuhan kristal dihidrat. Semakin tinggi atau

besar ekspansi pengerasan maka keakuratan dimensi semakin rendah.

d. W/ P Ratio

Rasio air-bubuk harus diperhatikan ketika melakukan pencampuran

gips sebab diperlukan daya alir yang cukup untuk menghasilkan detil permukaan

yang akurat.Tipe gips yang berbeda akan memiliki rasio air-bubuk yang berbeda

juga. Hal ini disebabkan oleh perbedaan bentuk dan ukuran kristal kalsium sulfat

hemihidrat.

e. Kekuatan kompresi

Kekuatan gips merupakan kemampuan bahan untuk menahan

fraktur. Kekuatan kompresi gips merupakan faktor penting dalam menentukan

kekerasan.

17

BAB III

PEMBAHASAN

3.1 Mahasiswa mampu menjelaskan tentang pengertian 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).

Sedangkan perbedaaan dari α-hemihidrat dan β-hemihidrat adalah

perbedaan hasil dalam ukuran kristal, daerah permukaan, dan derajat

kesempurnaan kisi-kisi. Sebenarnya, bentuk β merupakan agregasi fibrus dari

kristal halus dengan pori kapiler, sementara bentuk α terdiri dari fragmen dan

kristal yang mengelupas dalam bentuk tongkat atau prisma ( Kenneth J.

Anusavice, 2004 : 156).

Bila gypsum dipanaskan sampai temperature seperti yang ditunjukan pada

bagian pertama reaksi 1 dalam suatu ketel, tong, atau pembakaran kapur terbuka

18

akan terbentuk kristal hemihidrat. Kristal β-hemihidrat memiliki ciri-ciri bentuk

spons dan tidak teratur. Berbeda dengan kristal-kristal β-hemihidrat (batu), α-

hemihidrat lebih padat dan mempunyai bentuk prismatik ( Kenneth J. Anusavice,

2004 : 156).

Prosedur yang berbeda juga digunakan untuk memperoleh hemihidrat.

Produk dari proses-proses ini merupakan konstituen utama dari stone gigi, dari

mana pengecoran atau model gigi dibuat. Bila α-hemihidrat dicampur dengan air

maka reaksi pertama akan terbalik dan produk yang diperoleh lebih kuat dan lebih

kuat jika dibandingkan dengan produk dari β-hemihidrat ( Kenneth J. Anusavice,

2004 : 157).

Alasan utama pada perbedaan α-hemihidrat dengan β-hemihidrat adalah

bahwa bubuk α-hemihidrat memerlukan lebih sedikit air bila dicampur bila

dibandingkan dengan yang dibutuhkan β-hemihidrat. β-hemihidrat memerlukan

lebih banyak air untuk mengembangkan partikel bubuknya sehingga dapat diaduk,

karena kristal-kristalnya lebih teratur bentuknya dan bersifat porus ( Kenneth J.

Anusavice, 2004 : 157).

Perbedaan α-hemihidrat dan β-hemihidrat :

Pembeda β-HEMIHIDRAT α-HEMIHIDRAT

Cara pembuatan Ketel (tempat terbuka) Autoclave

Rasio 50–60 ml dalam 100 gr

bubuk

22-35 ml dalam 100 gr

bubuk

Bentuk partikel Besar, porous, iregular Kecil, tidak porous,

reguler

Sifat mekanis Compressive strength (12

Mpa)

Compressive strength (38

Mpa)

Penggunaan Model studi,packing Model kerja,die

Meskipun ukuran partikel dan total daerah permukaan adalah factor utama

dalam mengukur air, penyebaran partikel juga memegang peran utama. Produk

gypsum komersial yaitu berbagai macam stone dan plaster tersedia di pasaran,

19

terdiri dari 1 bentuk hemihidrat. Meskipun merupakan produk yang diproses,

bahan-bahan tersebut mengandung sedikit komponen lain, heksagonal yang tidak

berubah atau anhidrat ortorombik. Tambahan gypsum dan garam lain juga

ditambahkan untuk mengendalikan waktu pengerasan serta ekspansi ( Kenneth J.

Anusavice, 2004 : 157).

Jadi, gips adalah kalsium sulfat dihidrat,CaSO4.2H2O. Saat mengeras,

dimana suhunya cukup tinggi untuk menghilangkan kadar airnya, gips berubah

menjadi kalsium sulfat hemihidrat, (CaSO4)2.H2O,dan pada temperatur lebih

tinggi, anhidrat dibentuk sebagaimana berikut;

Gibs sampai 130o CaSO4.2H2O

Hemihidrat sampai 200o (CaSO4)2.H2O

Anhidrat CaSo4

(Richard dkk,2002)

3.2 Mahasiswa mapu menjelaskan tentang klasifikasi gipsum

Menurut spesifikasi American Dental Association (ADA) No. 25,

produkgipsum dapat dikelompokkan menjadi lima tipe yaitu:

1. Impression Plaster (Tipe I)

Gips tipe I (Impression Plaster) memiliki kalsium sulfat hemihidrat

terkalsinasi sebagai bahan utamanya dan ditambahkan kalsium sulfat, borax

dan bahan pewarna.. Digunakan dari bahan bangunan mirip adukan semen dan

didapat dari pemanasan 150°C. Setelah pengeringan, plaster tetap sangat

lembut dan mudah dimanipulasi dengan alat logam maupun amplas. Gips tipe

ini jarang digunakan untuk mencetak dalam kedokteran gigi sebab telah

digantikan oleh bahan yang tidak terlalu kaku seperti hidrokoloid dan

elastomer, sehingga gips tipe I terbatas digunakan untuk cetakan akhir, atau

wash, untuk rahangedentulus.Cocok sebagai finishing, bukan bahan materi.

Karena waktu setting cepat, dibutuhkan retardans untuk

memperlambat.Gipsum tipe I biasa nya digunakan untuk mencetak rahang tak

bergigi dan memiliki kekuatan kompresi 580 + 290 psi.

20

Gambar 1. Bahan Plaster cetak Gambar 2. Gypsum type I

2. Model Plaster (Tipe II)

Gips tipe II (Model Plaster) terdiri dari kalsium sulfat terkalsinasi/ β-

hemihidrat sebagai bahan utamanya dan zat tambahan untuk mengontrol

setting time. β- hemihidrat terdiri dari partikel kristal ortorombik yang lebih

besar dan tidak beraturan dengan lubang-lubang kapiler sehingga partikel β-

hemihidrat menyerap lebih banyak air bila dibandingkan dengan α-hemihidrat.

Pada masa sekarang, gips tipe II digunakan terutama untuk pengisian kuvet

dalam pembuatan gigi tiruan dimana ekspansi pengerasan tidak begitu penting

dan kekuatan yang dibutuhkan cukup,sesuai batasan yang disebutkan dalam

spesifikasi. Selain itu, gips tipe II dapat digunakan sebagai model studi.Pada

dasarnya bahan gypsum tipe II sama dengan tipe I namun lebih kuat. Setting

time ±3 menit dan mudah dimanipulasi. Gipsum tipe II memliki harga paling

murah diantara gypsum yang lain. Biasanya berwarna putih alami, jadi terlihat

kontras dengan stone yang pada umumnya berwarna dan memiliki kekuatan

kompresi 1300 psi.

Gambar 3. Bahan Plaster model Gambar 4. Gypsum type II, Extra White, Modelling

21

Gambar 5. Gypsum type II for general use

3. Dental Stone (Tipe III)

Gips tipe III (Dental Stone) terdiri dari hidrokal/ α-hemihidrat dan zat

tambahan untuk mengontrol setting time, serta zat pewarna untuk

membedakannya dengan bahan dari plaster yang umumnya berwarna putih. α-

hemihidrat terdiri dari partikelyang lebih kecil dan teratur dalam bentuk batang

atau prisma dan bersifat tidak porus sehingga membutuhkan air yang lebih

sedikit ketika dicampur bila dibandingkan dengan β-hemihidrat. Gips tipe III

ideal digunakan untuk membuat model kerja yang memerlukan kekuatan dan

ketahanan abrasif yang tinggi seperti pada konstruksi protesa dan model

ortodonsi. Kekuatan kompresi gips tipe IIIberkisar antara 20,7 MPa (3000 psi)

– 34,5 MPa (5000 psi).

Gambar 6. Gypsum type III for orthodontic

Gambar 7. Gypsum type III for models

4. Dental Stone, High-Strength (Tipe IV)

22

Gips tipe IV (Dental Stone, High Strength) terdiri dari densit yang

memiliki bentuk partikel kuboidal dengan daerah permukaan yang lebih kecil

sehingga partikelnya paling padat dan halus bila dibandingkan dengan β-

hemihidrat dan hidrokal. Gips tipe IV sering dikenal sebagai die stone sebab

gips tipe IV ini sangat cocok digunakan untuk membuat pola malam dari suatu

restorasi, umumnya digunakan sebagai dai pada inlay, mahkota dan jembatan

gigi tiruan. Diperlukan permukaan yang keras dan tahan abrasi karena

preparasi kavitas diisi dengan malamdan diukir menggunakan instrumen tajam

hingga selaras dengan tepi die.

Gambar 8. Gypsum type IV Gambar 9. Extra-hard die stone

Gambar 10. Extra-hard gypsum Type IV for orthodontic models

5. Dental Stone, High Strength, High Expansion (Tipe V)

Adanya penambahan terbaru pada klasifikasi produk gipsum ADA

dikarenakan terdapat kebutuhan dental stone yang memiliki kekuatan serta

ekspansi lebih tinggi.Pembuatan gips tipe V sama seperti gips tipe IV namun

gips tipe V memiliki kandungan garam lebih sedikit untuk meningkatkan

setting ekspansinya. Gips tipe V memiliki setting ekspansi sekitar 0,1% - 0,3%

untuk mengkompensasi pengerutan casting yang lebih besar pada pemadatan

logam campur. Kekuatan yang lebih tinggi diperoleh dengan menurunkan rasio

air-bubuk.Gips tipe V umumnya digunakan sebagai dai untuk pembuatan

23

bahan logam campur yang memilikipengerutan tinggi. Bahan ini umumnya

berwarna biru atau hijau dan merupakan produk gipsum yang paling mahal.

Gambar 5. Gypsum Tipe V

3.3 Mahasiswa mampu menjelaskan tentang syarat, sifat, dan komposisi

Gypsum

3.3.1 Syarat-syarat gipsum dalam bidang kedokteran gigi

1. Sifat mekanis baik, artinya harus kuat sehingga tidak mudah rusak

atau tergores selama proses pembuatan piranti restorasi atau saat ukir

malam, dll.

2. Dapat mereproduksi detail yang halus dengan batas yang tajam.

3. Memiliki stabilitas dimensional yang baik (menunjukkan perubahan

dimensi yang sangat kecil saat setting dan hendaknya cukup stabil).

4. Kompatibel dengan bahan cetak, tidak terjadi interaksi antara

permukaan cetakan dengan permukaan model, die.

5. Murah dan mudah dipergunakan.

3.3.2 Sifat-Sifat gipsum dalam bidang kedokteran gigi

1. Kekuatan kompresi (paling umum digunakan untuk mengukur

kekuatan gips) yangbaik. Besarnya Kekuatan kompresi dari beberapa

produk gipsum berkisar (12 MPa-38 MPa).

2. Kekuatan tarik, tergantung pada penggunaan.Bila digunakan untuk

membuat piranti restorasi maka dibutuhkan kekuatan tarik yang lebih

besar dibanding bila digunakan untuk model studi.

3. Kekerasan dan ketahanan abrasi. Kekerasan dan ketahanan abrasi

permukaan gipsum harus baik.

24

4. Produksi detail permukaan. Dapat memberikan detail permukaan yang

tajam.

Selain itu, sifat gympsum dibagi dikelompokkan menjadi tiga sifat,

antara lain :

1. Sifat Kimia (komposisi) Gypsum

Bahan dasar gypsum adalah mineral gypsum kalsium sulfat

dihidrat (CaSO4.2H2O). Apabila dipanaskan, CaSO4.2H2O akan

kehilangan 1,5 grmmol H2O yang kemudian akan menjadi kalsium

sulfat hemihidrat (CaSO4)2.H2O, yakni produk gypsum yang digunakan

dalam bidang kedokteran gigi.

Berikut dibawah ini adalah proses reaksi nya :

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

Calcium Calcium

Sulfate Sulfate

Dehydrate Hemihydrate

Hasil yang diperoleh dari pemanasan merupakan bubuk (powder).

Bila kalsium sulfat hemihidrat dicampur dengan air, maka akan terjadi

reaksi kimia :

(CaSO4)2.H2O + 3H2O 2CaSO4.2H2O + 3900 kal/gmol

Reaksi yang terjadi exothermic yang menghasilkan panas. Bila 1 gmol

kalsium sulfat hemihidrat bereaksi dengan 1,5 gmol air (H2O), maka

akah dihasilkan 1gmol kalsium sulfat dihidrat dan panas yang

dikeluarkan sebesar 3900 kalori

Menurut Craig dkk (1987), sifat kimia gips adalah:

a. Solubility (daya larut) adalah banyaknya bagian dari suatu zat yang

dilarutkan dengan 100 bagian pelarut pada temperatur dan tekanan

tertentu yang dinyatakan dalam persen berat/volume.

25

b. Setting time adalah waktu yang diperlukan gips untuk menjadi

keras dan dihitung sejak gips kontak dengan air.

Setting time terdapat dua tahap sebagai berikut :

1. Initial setting time: permulaan setting time dimana pada waktu

itu campuran gips dengan air sudah sudah tidak dapat lagi

mengalir ke dalam cetakan. secara visual ditandai dengan loss

of gloss (hilangnya kemengkilatan/ timbulnya kemuraman).

Keadaan dimana gips tidak dapat hancur tapi masih dapat

dipotong dengan pisau.

2. Final setting: waktu yang dibutuhkan oleh gips keras untuk

bereaksi secara lengkap dari kalsium sulfat dihidrat, meskipun

reaksi dehidrasinya belum selesai. Tandanya antara lain adalah

kekerasan belum maksimum, kekuatannya belum maksimum

dan dapat dilepas dari cetakan tanpa distorsi atau patah.

2. Sifat Fisik Gypsum

Gipsum secara umum mempunyai kelompok yang terdiri dari

gypsum batuan, gipsit alabaster, satin spar dan selenit. Gipsum juga dapat

diklasifikasikan berdasarkan tempat terjadinya, yaitu endapan danau

garam, berasosiasi dengan belerang, terbentuk sekitar fumarol vulkanik,

efflorescence pada tanah atau gua-gua kapur, tuduh kubah garam,

penudung oksida besi (gossan) pada endapan pirit di daerah batu gamping.

Gipsum alami yang berwarna putih kekuningan

26

Butiran Gipsum

3. Sifat Mekanis Gypsum

Menurut Craig dkk (1987) gips keras mempunyai sifat mekanis, antara lain :

1. Compressive strength (kekuatan tekan hancur)

kekuatan gips berhubungan langsung dengan kepadatan atau masa gips.

Partikel dental stone lenih halus, maka air air yang diperlukan untuk

mencampur lebih sedikit jika dibanding dengan air yang dibutuhkan untuk

pencampuran plaster of paris.

2. Tensilestrength (daya rentang), daya rentang dari gips sangat penting pada

saat gips dikeluarkan dari bahan cetak. Karena tidak adanya sifat lentur

pada gips, model akan cenderung patah. Daya rentang gips keras dua kali

lebih besar dari pada gips lunak baik dalam keadaan basah maupun kering.

3. Surface hardness and abrassive ressistance (kekerasan permukaan dan

daya tahan abrasi.Kekerasan permukaan gips berhubungan dengan

kekuatan tekan hancur. daya tahan abrsai meningkat dan meningkatnya

kekuatan tekan hancur. Daya tahan terhadap abrasi maksimal didapat ada

saat gips mencapai daya strength. Gips keras merupakan gips yang

memiliki daya tahan abrasi tinggi.

3.3.3 Komposisi gypsum dalam bidang kedokteran gigi

1. Calcium sulfate hemihydrat merupakan konstitusi utama dari gypsum

yang digunakan di kedokteran gigi

2. Gypsum cetak sama seperti di atas dengan bahan tambahan seperti natrium

sulphate,borax,dan zat pewarna

27

3. Hexagonal calcium sulphate,bila terdapat,akan mengalami hydrasi dengan

cepat

4. Orthorhombic calcium sulphate,yang dapat dihasilkan dari gypsum yang

terlalu banyak overheating sewaktu pembuatan,bereaksi sangat lambat

dengan air (dikenal dengan gypsum gosong atau “dead burnt” plaster)

5. Adanya impurity lain,baik yang didapati dari bahan baku gypsum maupun

yang terjadi selama proses pembuatan

6. Bahan akselerator dan retardus yang ditambahkan

Akselerator (bisa mempercepat waktu setting)

Contoh:

Natrium sulfat bertindak sebagai akselerator dengan cara

mempercepat pembentukan larutan kalsium sulfat

hemihydrat

Retardus (bisa memperlambat waktu setting)

Contoh :

Natrium citrate,bahan ini mengurangi kecepatan pelarutan

hemihydrat dan juga terabsorbsi ke dalam inti kristalisasi

sehingga “meracuni” inti dan menyebabkannya tidak efektif

Selain itu, komposisi untuk dental gipsum pada dasarnya terdiri dari (tiap

beratnya) :

1. 100 bagian tipe α-calcined gypsum

2. 0,005-5 bagian alkali metal tartrate

3. 0,1-5 bagian gula alkohol

4. 0,005-3 bagian retarder

5. 0,5-2 bagian agen pembasah

6. 0,005-0,003 bagian dari α-olefinsulfonic acid salt

28

7. 0,1-5 bagian dari akselerator

Komposisi dari dental gipsum ini dapat digunakan sebagai bahan aplikasi

gypsum yang berguna untuk menyediakan model yang sangat baik di permukaan,

presisi dimensi, dan kekuatan mekanik bahkan bila dikombinasikan dengan bahan

berbasis alginate atau bahan-bahan dasar.

Menurut John JManappallil (2003), komposisi gypsum secara umum

adalah :

1. Refactory

Merupakan material yang tahan temperatur tinggi tanpa

dekomposi, contoh : silica.

2. Binder

Merupakan material yang akan mengikat dengan substansi

refactory, contoh :gypsum, fosfat, silikat. Binder yang umum digunakan

adalah kalsium sulfat hemihidrat (untuk campuran emas ), natrium

silikat, etil silikat, amonium sulfat, natrium fosfat.

3. Bahan kimia lain

Bahan kimia lain yang juga terdapat pada gypsum antara lain :

sodium klorida, boric acid, potassium sulfat.

3.4 Proses Manipulasi, Instrumen serta Faktor yang Mempengaruhi

3.4.1 Proses Manipulasi Gipsum

1. Penyimpanan. Perlu disimpan dalam container tertutup untuk mencegah

terjadinya reaksi dengan kelembaban atmosfer yang dapat menyebabkan

terbentuknya hidrat sehingga mempercepat setting. Stone atau plaster

disimpan pada temperatur ruang.

2. Kontaminasi. Jaga agar bahan tidak bercampur dengan bekas-bekas

gypsum yang telah set atau bahan impurity lainnya.

29

3. Rasio air dan powder yang tepat (penakaran). Apabila dipakai terlalu

banyak air untuk mencampur stone maka setelah set bisa diperoleh hasil yang

serupa lunaknya dengan gips. Karena kekuatan suatu stone secara tidak

langsung sebanding dengan rasio W:P adalah sangat penting untuk

mempertahankan jumlah air serendah mungkin. Namun, jangan terlalu rendah

sehingga adukan tidak mengalir ke dalam setiap detil cetakan. Sekali rasio

W:P optimal ditentukan, menggunakan rasio W:P yang dianjurkan pabrik

sebagai pedoman, takaran yang sama harus selalu digunakan. Air dan bubuk

harus diukur dengan menggunakan silinder pengukur volume air yang

akuratdan menimbang kesetaraannya untuk bubuk.

4. Cegah tersertakannya udara di dalam campuran. Masukkan bubuk ke

dalam air dan diaduk sedemikian rupa agar udara jangan terperangkap ke

dalam bahan.

5. Waktu pengadukan dan proses pengadukan. Pengadukan selama satu

menit biasanya cukup untuk menghasilkan adonan yang cukup halus dan tidak

bergumpal. Bila mengaduk dengan tangan, mangkuk pengaduk harus

berbentuk parabolik, halus, dan tahan terhadap abrasi. Spatula harus memiliki

bilah yang kaku serta pegangan yang nyaman dipegang. Terjebaknya udara

dalam adukan harus dihindari untuk mencegah porous yang dapat

menyebabkan kelemahan dan ketidakakuratan permukaan. Penggunaan

vibrator otomatis dengan frekuensi tinggi dan amplitudo rendah adalah

membantu. Air yang sudah diukur jumlahnya ditempatkan dalam mangkuk

pengaduk, dan bubuk yang sudah ditimbang ditaburkan. Adukan kemudian

dengan cepat diputar, dengan secara periodik menyapu spatula kedalam

mangkuk pengaduk untuk menjamin pembasahan semua bubuk serta

memecahkan endapan, atau gumpalan. Pengadukan harus terus berlangsung

sampai diperoleh adukan yang halus, biasanya dalam 1 menit. Semakin lama

waktu pengadukan berarti mengurangi waktu kerja, khususnya untuk menuang

model.

6. Vibrator. Sewaktu menuang ke dalam cetakan model atau die biasanya

digunakan vibrator untuk membantu mengalirnya adonan ke dalam cetakan

30

dan mempermudah terlepasnya gelembung udara. Cegah dilakukakannya

vibrasi yang berlebih karena dapat menyebabkan distorsi bahan cetak.

7. Bahan separasi. Sebelum melakukan pola malam, stone die diberi bahan

separasi sehingga pola malam mudah dilepas dari die. Sayangnya, bahan

separasi ini dapat mengakibatkan permukaan die bertambah lunak.

(Sumber : Combe, EC. 1992. Sari Dental Material. Penerjemah : Slamat

Tarigan. Jakarta : Balai Pustaka)

Proses yang terjadi selama manipulasi :

(CaSO ) H O + 3H O 2 CaSO 2 H O + panas

1. Kalsium sulfat hemihidrat larut dan bereaksi dengan air membentuk

kalsium sulfat dihidrat.

2. Terjadi presipitasi Kristal kalsium sulfat dihidrat, bahan menjadi kaku

tetapi tidak keras, dapat diukir tetapi tidak dapat dibentuk, ekspansi

thermos dan panas masih berlangsung.

3. Bahan keras, kaku, ekspansi thermis dan panas sudah berakhir.

3.4.2 Faktor yang Berpengaruh terhadap Proses Manipulasi

Manipulasi dipengaruhi oleh hal hal sebagai berikut :

1. Pemilihan

Untuk proses awal, harus dilakukan pemilihan gips berdasarkan aplikasi

yang akan dibuat.

2. Perbandingan ( rasio air/bubuk)

Perbandingan air dan bubuk yang tepat akan sangat menentukan proses

manipulasi dan juga setting reaksi, misalnya apabila terlalu banyak

kandungan air dalam gips maka waktu setting akan lebih cepat dan

diperoleh hasil gips yang lunak.

3. Pengadukan

Pengadukan sebaiknya dilakukan 1 menit sampai halus dan homogen

31

4. Initial setting time-working time

Setelah dicampur selama 1 menit,working time dimulai.Selama viscositas

dari campuran bertambah, bahan tidak lagi mengalir dan mulai megeruh.

Saat mulai mengeruh berarti campuran telah mencapai initial setting. Atau

bisa dilihat pada awal campuran dimana bahan menjadi kaku tetapi tidak

keras dan tidak dapat dibentuk serta terjadi ekspansi termis atau adanya

panas. Pada umumnya, initial setting terjadi selama 8 –10 menit mulai

dari awal pengadukan.

5. Finnal setting

Finnal setting dicapai saat bahan dapat dengan aman dibentuk, tetapi

memiliki kekuatan dan resistensi yang minimal. Saat final setting reaksi

kimia selesai dan model terasa dingin saat disentuh.Sebagian besar pabrik

merekomendasikan 1 jam sampai akhirnya bahan bisa dengan aman

dilepas dari cetakan

Finnal setting dicapai saat bahan dapat dengan aman dibentuk, tetapi

memiliki kekuatan dan resistensi yang minimal. Saat final setting reaksi

kimia selesai dan model terasa dingin saat disentuh. Sebagian besar pabrik

merekomendasikan 1 jam sampai akhirnya bahan bisa dengan aman

dilepas dari cetakan.

Final Setting Time harus:

o Aman untuk dimanipulasi

o Kekerasan dan ketahanan abrasi minimal

o Reaksi kimia sempurna

o Dingin bila dipegang permukaannya

6. Penyimpanan

32

Gips dapat menyerap air dari lingkungan.Kelembaban dan tempat yang

delat dengan sumber air akan berpengaruh buruk pada powdernya..Hal ini

akan mempengruhi waktu setting, sehingga gips sebaiknya disimpan

dalam kontainer tertutup.

7. Kebersihan

Peralatan manipulasi gips harus dijaga kebersihannya. Seperti yang

disebut diatas waktu setting gips akan lebih cepat karena pengadukan.

Bowl, spatula, dan vibrator harus segera dibersihkan segera sebelum

setelah menipulasi, sehingga tidak terkontaminasi bahn lain. (Hatrich

dkk,2003)

8. Pemberian bahan separator

Sebelum dilakukan pencetakan dengan gips sebaiknya pola diberi bahan

separasi seperti Vaseline. Hal ini bertujuan agar setelah gips setting maka

akan mudah dilepas. Namun tidak boleh terlalu berlebihan karena akan

membuat permukaan menjadi lebik lunak

9. Hindari terjebaknya udara

Adanya kandungan udara dalam pencampuran gips akan dapat

menyebabkan porositas pada hasil akhir dari gips. Sehingga terlebih dulu

menuangkan air ke dalam wadah setelah itu memasukkan powder

10. Perbandingan W/P ( rasio air/bubuk)

Banyaknya air dan hemihidrat harus diukur secara akurat dari beratnya.

Rasio air terhadap bubuk hemihidrat biasanya tercermin dalam rasio W/P

atau hasil bagi yang diperoleh bila berat (atau volume) dari air dibagi

dengan berat bubuk. Perbandingan atau rasio biasanya disingkat sebagai

W/P. Misalnya, perbandingan W/P adalah 0,6, bila 100gr stone gigi

dicampur dengan 60 ml air. Perbandingan W/P adalah faktor penting

dalam menentukan sifat fisik dan kimia dari produk gypsum akhir.

Misalnya, semakin tinggi perbandingan W/P, semakin lama waktu

33

pengerasan dan semakin lemah produk gypsum. Meskipun perbandingan

W/P bervariasi untuk untuk merek plaster atau stone tertentu, berikut ini

adalah beberapa kisaran umum yang dianjurkan: Plaster tipe II 0,45-0,50.

Stone tipe III 0,28-0,30 dan stone tipe IV 0,22-0,24

11. Temperatur

Temperatur air yang ideal adalah sama dengan suhu ruangan (25oC).

Karena apabila suhu air kurang 100 F akan mempercepat setting

sedangkan bila suhu air lebih 100 F akan memperlambat setting, dan jika

suhu air mencapai 212 F maka gips tidak akan setting.

12. Pencampuran (mixing)

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 nukleus kristalisasi. Jadi, waktu pengadukan berkurang

a. Secara manual :

1. Air dimasukkan terlebih dahulu ke dalam rubber atau plastic bowl

kurang lebih hingga 130mm

2. Setelah itu, masukkan bubuk gypsum ke dalam nya secara perlahan

3. Diamkan selama 20 detik

4. Aduklah dengan spatula berbentuk round-edge yang lebarnya

sekitar 20-25mm dan panjangnya 100mm

5. Aduklah selama 1 menit (2 putaran/detik) hingga halus, homogen,

dan permukaan nya mengkilap

6. Jika hasil porus, dapat ditanggulangi dengan menggunakan vibrasi

yang gunanya membantu mengalirkan adonan ke dalam cetakan

dan mengeluarkan gelembung udara.

34

b. Menggunakan Vacuum Mixer :

13. Control Setting Time

Metode Control Setting Time

Kelarutan hemihidrat dapat ditingkatkan atau dikurangi, misal bila

kelarutannya ditingkatkan, maka kejenuhan dari kalsium sulfat akan lebih

besar. Kecepatan deposisi kristalin juga ditingkatkan. Beberapa Metode

untuk mengendalikan waktu pengerasan yaitu:

1. mengurangi atau meningkatkan kelarutan hemihidrat.

2. mengurangi atau meningkatkan jumlah nukleus kristalisasi waktu

pengerasan juga dapat dikurangi maupun ditingkatkan.

3.5 Pengaruh Manipulasi terhadap Sifat Fisik Gipsum

3.5.1 faktor yang mempengaruhi sifat fisik gypsum

1. Lama waktu pengadukan

Pada proses pencampuran, atau yang biasa disebut spatulasi,

memiliki efek yang pasti pada waktu pengerasan (setting time) dan

ekspansi pengerasan dari bahan. Dalam batasan praktik, peningkatan

dalam jumlah spatulasi atau pengadukan (baik kecepatan pengadukan atau

waktu ataupun keduanya) akan memperpendek waktu pengerasan.9

35

Sebagian kristal gipsum terbentuk langsung ketika dental plaster atau

dental stone berkontak langsung 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 nukleus kristalisasi. 2

Waktu pengadukan juga mempengaruhi kekuatan gipsum. Bila adukan

terlalu lama diaduk, kristal-kristal gipsum yang terbentuk menjadi pecah,

dan lebih sedikit jalinan kristal yang terbentuk pada hasil akhir.

2. Rasio air dan bubuk

Secara umum kekuatan berbanding terbalik dengan rasio air dan bubuk

dan juga jumlah dari sifat porositas. Oleh karena itu, ketika kekuatan maksimal

dibutuhkan, bahan tersebut harus dicampur dengan rasio air dan bubuk yang

sesuai. Faktor yang terbatas adalah viskositas atau kekentalan dari pencampuran,

karena ini akan meningkat seiring dengan menurunnya rasio air dan bubuk dan

dapat menjadi sangat tinggi saat kemampuan untuk penuangan.

3. Temperatur

Meskipun efek temperatur pada waktu pengerasan cenderung

menyesatkan dan mungkin bervariasi dari tipe plaster/stone satu dan

lainnya, sedikit perubahan terjadi antara 0oC (32oF) dan 50oC (120oF),

tetapi bila temperatur adukan plaster-air meningkat kurang lebih 50oC

(120oF), peningkatan perlambatan terjadi bertahap.Begitu temperatur

mencapai 100oC (212oF), tidak ada reaksi yang terjadi.

4. Kehalusan

Semakin halus ukuran partikel hemihidrat, semakin cepat adukan

mengeras khususnya bila produk tersebut telah digiling selama proses

pembuatan. Tidak hanya kecepatan kelarutan hemihidrat meningkat, tetapi

36

juga nucleus gipsum lebih banyk, karena itu proses kristalisasi terjadi lebih

cepat.

5. Penambahan akselerator dan retarder

Metode yang paling efektif dan praktis untuk mengendalikan waktu

pegerasan adalah penambahan bahan kimia tertentu pada adukan dental

plaster atau dental stone. Bahan kimia untuk menurunkan waktu pengerasan

disebubt akselerator dan untuk meningkatkan waktu pengerasan disebut

bahan retarder. Kebiasaan menambahkan air dan bubuk berulang-ulang

untuk mencapai konsistensi yang tepat haruslah dihindari. Hal tersebut

menyebabkan ketidakseragaman pengerasan dalam massa adukan,

menghasilkan kekuatan yang rendah dan distorsi, satu penyebab utama

ketidakakuratan dalam menggunakan produk gypsum. Metode pengadukan

yang disukai adalah menambahkan air yang sudah diukur terlebih dahulu,

diikuti dengan penambahan bertahap bubuk yang telah ditimbang. Bubuk

diaduk selama kurang lebih 15 detik dengan spatula tangan, diikuti

pengaduk mekanik hampa udara selama 20-30 detik dengan vacum mixer

dengan cara ini, dental stone yang diaduk dengan tempat akan menghasilkan

model yang padat. Kekuatan dan kekerasan yang diperoleh dengan

pengadukan mekanik hampa udara biasanya melebihi yang diperoleh dari

pengadukan tangan selama 1 menit.

3.6 Setting Time Gipsum

Menurut Craig dkk (1987), Setting time adalah waktu yang diperlukan

gips untuk menjadi keras dan dihitung sejak gips kontak dengan air. Setting

time adalah waktu yang diperlukan untuk setting (mengeras) suatu bahan

sampai menjadi rigid (kaku). Waktu setting merupakan waktu yang digunakan

oleh bahan yang telah set sampai menjadi cukup kuat untuk menahan penetrasi

sebuah jarum dengan diameter tertentu dan besar beban yang diketahui. Alat

penguji ini terdiri dari dua bagian yaitu jarum vicat dari Gillmore.

37

Waktu setting dapat dipengaruhi oleh komposisi gips/stone, bentuk

fisis gips/stone, suhu pencampuran, impurity, akselerator, W/P ratio, waktu

pengadonan meningkat maka setting cepat.

Setting time terdapat dua tahap sebagai berikut :

1.      Initial setting time: permulaan setting time dimana pada waktu itu campuran

gips dengan air sudah sudah tidak dapat lagi mengalir ke dalam cetakan.

Secara visual ditandai dengan loss of gloss (hilangnya kemengkilatan/

timbulnya kemuraman). Keadaan dimana gips tidak dapat hancur tapi masih

dapat dipotong dengan pisau.

2.      Final setting: waktu yang dibutuhkan oleh gips keras untuk bereaksi secara

lengkap dari kalsium sulfat dihidrat, meskipun reaksi dehidrasinya belum

selesai. Tandanya antara lain adalah kekerasan belum maksimum,

kekuatannya belum maksimum dan dapat dilepas dari cetakan tanpa distorsi

atau patah.

3.6.1 Reaksi dan Proses Setting

(Ca SO4) 2 H2O + 3H2O → 2CaSO4 2H2O + panas

Proses Setting :

1. Kalsium sulfat hemihidrat larut dan bereaksi dengan air

membentuk Kalsium sulfat dihidrat .

2. Terjadi presipitasi kristal kalsium sulfat dihidrat→ bahan menjadi

kaku tetapi tidak keras, dapat diukir tetapi tidak dapat dibentuk,

ekspansi thermis dan panas masih berlangsung → INITIAL

SETTING.

3. Bahan keras,kaku, ekspansi thermis dan panas sudah berakhir→

FINAL SETTING

Reaksi pengerasan dapat dimengerti :

38

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

dimanipulasi

2. Hemihidrat melarut sampai terbentuk larutan jenuh

3. Larutan jenuh hemihidrat sangat jenuh dengan dihidrat sehingga

dehidrat mengendap.

Begitu mengendap, larutan tidak lagi jenuh dengan hemihidrat jadi

terus larut

3.6.2 Faktor yang Mempengaruhi Setting Time

Faktor-faktor setting time, antara lain yaitu:

1. Komposisi gips atau stone, sebagaimana yang telah disediakan oleh pabrik:

a. Gypsum

Bila terdapat (misalnya, disebabkan karena adanya dehydrasi yang tidak

sempurna sewaktu proses pembuatan) akan mempercepat setting time.

b. Hexagonal calcium sulphate

Bila terdapat hexagonal calcium sulphate akan mengalami hydrasi dengan

cepat.

c. Orthorombic calcium sulphate

Orthorombic calcium sulphate, yang dapat dihasilkan dari gypsum yang

terlalu banyak overheating sewaktu pembuatan, bereaksi sangat lambat

dengan air (dikenal dengan gips gosong atau ‘dead burnt’ plaster).

39

d. Adanya impurity lain

Adanya impurity lain, baik yang didapati dari bahan baku gypsum maupun

yang terjadi selama proses pembuatan.

e. Bahan akselerator dan retardus

Bahan akselerator dan retardus yang ditambahkan, yaitu:

i. Bahan akselerator

Contoh:

1. Natrium sulfat bertindak sebagai akselerator dengan cara

mempercepat pembentukan larutan kalsium sulfat hemihydrat.

2. Gypsum mempersiapkan inti bagi pertumbuhan Kristal dihydrate

yang terbentuk lebih lanjut.

ii. Bahan retardus

Contoh : Natrium citrate dan borax, bahan ini mengurangi kecepatan

pelarutan hemihydrate dan juga terabsorbsi ke dalam inti kristalisasi

sehingga ‘meracuni’ inti dan menyebabkannya tidak efektif.

2. Bentuk fisis dari gips atau stone

Bentuk fisis dari gips atau stone, sewaktu pembuatan sering dilakukan

penumbukan setelah proses dehydrasi. Ini mempercepat waktu setting:

i. Karena sebagian dari kristal yang ditumbuk dapat menjadi inti pertumbuhan

kristal sewaktu setting.

ii. Dilakukannya penumbukan menambah luas permukaan hemihydrate yang

terbuka ke air sehingga mempercepat laju pelarutan hemihydrate.

3. Suhu dan konsentrasi

40

Suhu pencampuran, suhu sampai 50oC mempunyai pengaruh sangat kecil,

misalnya seperti pada hasil pengujian satu batch dental stone. Ini berbeda

dengan kebanyakan reaksi kimia yang umumnya dipercepat oleh adanya

kenaikan suhu. Hal ini dapat dijelaskan dengan asumsi bahwa laju reaksi

tergantung pada kecepatan difusi random ion Ca2+ dan SO42- ke Kristal-kristal

dehydrate yang terbentuk. Kecepatan difusi ion-ion dalam larutan tergantung

tidak hanya pada bentuk ion tetapi juga pada suhu dan konsentrasi ion.

i. Suhu

Suhu, dapat diperlihatkan bahwa kecepatan diffusi ion-ion Ca2+ dan SO4 2-

pada suhu 50oC adalah kira-kira dua kali lipat kecepatan diffuse pada suhu 5oC.

ii. Konsentrasi

Kecepatan diffusi ion-ion berbanding lurus dengan konsentrasinya. Kelarutan

hemihydrate pada suhu 5oC adalah 0,8% sedangkan pada suhu 50oC menjadi

sebesar 0,4%. Jadi pada suhu yang lebih tinggi kecepatan diffusi semakin

lambat disebabkan oleh karena menurunnya konsentrasi.

Faktor (i) dan (ii) diatas berlawanan satu dengan lainnya kira-kira serupa

sehingga antara suhu 5oC sampai 50oC. Faktor suhu hanya member pengaruh

yang relative kecil terhadap kecepatan reaksi. Pada suhu yang lebih tinggi

terjadi retardasi hydrasi, dan pada suhu 100oC sama sekali tidak terjadi

dehydrasi, pada suhu sekitar ini hemihydrate dan dihydrate mempunyai daya

larut yang sama.

4. Perbandingan air/powder

Perbandingan air/puder ini mempunyai pengaruh sangat kecil terhadap laju

hydrasi hemihydrate, meskipun peningkatan jumlah air dalam adonan

menghasilkan waktu setting lebih lambat sebagaimana hasil pengujian dengan

jarum Vicat dan Gillmore. Hal ini disebabkan karena pada bahan dengan

perbandingan air/puder yang lebih tinggi terdapat lebih sedikit pertumbuhan

kristal dehydrate per satuan volume adonan. Jadi pada adonan yang lebih encer

41

perlu terjadi lebih banyak pertumbuhan kristal sampai terdapat cukup banyak

kristal yang berkontak sehingga bahan menjadi cukup kaku untuk sanggup

menahan penetrasi jarum pengukur pada waktu setting.

5. Waktu pengadonan

Peningkatan waktu pengadonan dapat mempercepat terjadinya set. Pengadonan

dapat merusak sebagian Kristal dihydrate yang gtelah terbentuk sehingga

menghasilkan lebih banyak inti kristalisasi.

3.7 Aplikasi Gipsum dalam Kedokteran Gigi

1 . Plaster of Paris digunakan untuk model negative cetakan gigi

2 . Dental stone digunakan untuk mold, dan gigi tiruan tanpa ada

pasien

3 . Plaster ditambakan dengan silica membenuk mold yang biasa

digunakan untuk bahanrestorasi gigi dengan bahan logam yang

dicairkan.

4 . Tipe I diigunakan untuk cetakan akhir (wash) dalam pembuatan

gigi tiruan penuh (GTL)

5 . Tipe II digunakan untuk mengisi kuvet yang digunakan untuk

pembuatan protesa, mounting,flaring, packing, dan model studi.

6 . Tipe III digunakan untuk pembuatan gigi tiruan tanpa pasien, die,

pengecoran dalam bentukgigi tiruan penuh.

7 . Tipe IV dan V digunakan untuk pembuatan die. Hal ini

dikarenakan ekspansi kekerasan minimal. Agar malam tidak berubah

saat dilepas, ditambahkan silica.

42

BAB IV

KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan pada bab sebelumnya, dapat diperoleh beberapa

kesimpulan, yaitu:

1. Gypsum merupakan mineral beupa kalsium sulfat dihidrat (CaSO4.2H2O)

atau kalsium sulfat hemihidrat ((CaSO4)2.H2O).

2. Gypsum dikelompokkan menjadi 5 tipe, yaitu Impression Plaster (Tipe I),

Model Plaster (Tipe II), Dental Stone (Tipe III), Dental Stone, High-

Strength (Tipe IV), dan Dental Stone, High Strength, High Expansion

(Tipe V).

3. Gypsum harus memiliki sifat mekanis dan sifat kimia yang baik untuk

memenuhi syarat gypsum yang baik dalam kedokteran gigi.

4. Komposisi gypsum, terdiri dari Refactory, Binder, dan bahan kimia lain.

43

5. Proses manipulasi dipengaruhi oleh pemilihan gypsum, rasio w/p,

pengadukan, initial setting – final setting, penyimpanan, kebersihan,

pemberian bahan separator, dan tenperatur.

6. Setting time dibagi menjadi 2 proses, yaitu initial setting time dan final

setting time, dimana terjadi reaksi setting, yaitu

(Ca SO4) 2 H2O + 3H2O → 2CaSO4 2H2O + panas.

7. Gispum diaplikasikan dalam kedokteran gigi sebagai model studi dan

model kerja.

44