LAPORAN PRAKTIKUM ILMU MATERIAL II

Topik : Bahan Tanam Gypsum Bonded

Grup : A-8

Tanggal Praktikum : 11 September 2013

Pembimbing : Soebagio, drg., M.Kes

Penyusun :

1. Firsta Maulidya Yasmin 021211131043

2. Nisrina Hasna Nabila 021211131044

3. Amelia Kristanti 021211131045

4. Dita Rana Widati 021211131046

5. Wilda Safira 021211131047

DEPARTEMEN MATERIAL KEDOKTERAN GIGI

FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI

UNIVERSITAS AIRLANGGA

2013

1

1. TUJUAN

a. Dapat melakukan manipulasi bahan tanam dengan cara yang tepat.

b. Dapat melakukan penanaman model malam menggunakan bahan

tanam jenis gypsum.

c. Dapat melakukan penuangan logam dengan benar.

2. BAHAN DAN ALAT

2.1 Bahan:

a. Bahan tanam gypsum bonded

b. Malam inlay

c. Sabun

d. Parafin

2.2 Alat:

a. Alat cetak model malam bentuk mahkota

b. Pisau model

c. Brander spiritus

d. Hand press

e. Spatula

f. Gelas ukur

g. Timbangan

h. Bowl

i. Crucible former

j. Bumbung tuang

k. Vibrator

l. Kuas

2

Gambar 1. Alat dan bahan yang akan diperlukan

2.3 Cara Kerja :

2.3.1 Pembuatan Model Malam

a. Semua alat yang akan digunakan untuk membuat model malam

mahkota harus dalam keadaan bersih.

b. Sebelum memulai pekerjaan alat cetak model malam mahkota

diperiksa dan dipastikan dalam keadaan bersih dan tidak ada sisa

malam yang tertinggal

c. Ujung alat cetak diulasi dengan parafin secukupnya jangan

berlebih.

d. Malam inlay dipotong secukupnya kemudian dilelehkan, setelah

malam cair, malam dituangkan ke dalam cetakan.

Gambar 2. Ujung alat cetak Gambar 3. Malam inlay yang

sedang diulasi dengan parafin. dipanaskan di atas api.

3

Gambar 4. Malam yang telah dicairkan dimasukkan kedalam cetakan

model malam.

e. Setelah cetakan diisi penuh dengan malam cair, kemudian segera

ditutup dengan cetakan model malam.

f. Cetakan dibiarkan 30 detik, kemudian cetakan diletakkan diatas

hydrolicpress ditekan sampai batas alat cetak menempel, malam

yang keluar dari lubang cetakan dibersihkan.

g. Cetakan dibuka tutupnya, model malam diambil dan diletakkan

dalam wadah.

2.3.2 Penanaman Model Malam

a. Malam sprue dipotong secukupnya, kemudian sprue tersebut

dilekatkan pada model malam dengan cara mencairkan ujung

malam sprue dan dilekatkan dengan model malam dalam posisi

tegak, malam sprue tersebut dihaluskan.

Gambar 5. Letak malam sprue tegak lurus pada model malam.

b. Ujung lain malam sprue diletakkan pada crucible former dengan

posisi tegak.

4

Gambar 6. Posisi model malam pada crucible former.

c. Ketinggian model malam diukur, dengan jaln memasukkan

bumbung tuang pada crucible former, jarak antara tepi bumbung

tuang dengan tepi atas model malam diukur. Jarak tidak boleh

kurang dari 7 mm . jika jarak lebih dari 7 mm maka sprue harus

ditambah untuk memanjangkan, jika jarak kurang dari 7 mm maka

sprue dipotong atau dipendekkan, lalu sprue dihaluskan kembali.

d. Ulasi seluruh permukaan model malam dan sprue dengan air sabun

memakai kuas.

Gambar 7. Model malam diulas dengan air sabun.

e. Bubuk bahan tanam ditimbang seberat 55 gr, dan air diukur

sebanyak 20 ml.

f. Air dituangkan terlebih dahulu ke dalam bowl, lalu dimasukkan

bubuk bahan tanam kedalam bowl yang berisi air.

5

g. Adonan diaduk sebanyak 45 putaran selama 30 detik di atas

vibrator, kemudian adonan dituangkan ke dalam bumbung tuang

yang telah lengkap dengan crucible former dan malam model

terpasang di atas vibrator.

Gambar 8. Menanam model malam dengan bahan tanam tuang dalam

bumbung tuang

h. Setelah bumbung tuang penuh, bumbung tuang dipindahkan dari

vibrator dan diberi tanda.

3. PEMBAHASAN

3.1 Bahan Tanam Tuang

Bahan tanam tuang adalah salah satu material yang sangat penting

dalam kedokteran gigi. Bahan tanam adalah bahan yang dipakai untuk

menanam model malam pada proses pembuatan restorasi dari logam,

sehingga setelah dilakukan burn out (buang malam) didapatkan mould

atau rongga tuang, selanjutnya rongga tersebut dituangi logam cair dan

akan menghasilkan tuangan logam dengan bentuk sama seperti model

malam. Berdasarkan titik cair logam, bahan tanam tuang terbagi menjadi

beberapa jenis yaitu gypsum bonded, phosphate bonded, dan silica

bonded.

3.2 Gysum Bonded

Gypsum bonded adalah bahan tanam yang paling umum digunakan

dalam pengecoran dental alloy emas dengan suhu liquidus tidak lebih

tinggi dari 1.080°C, yang biasanya digunakan untuk inlay emas, mahkota,

6

dan gigi palsu sementara dan permanen sebagian. Karena

kecenderungannya untuk terurai pada suhu tinggi, bahan ini tidak cocok

untuk pengecoran alloy emas yang titik leburnya tinggi. Alloy paladium

(digunakan untuk copings dalam alloy keramik restorasi), atau alloy logam

paling dasar, seperti nikel-kromium dan kobalt- krom (O’Brien 2002,

p77).

Bahan tanam gypsum bonded ini tersedia dalam bentuk bubuk yang

dicampur dengan air dan terdiri dari campuran silika (SiO2) dan kalsium

sulfat hemihidrat bersama-sama dengan komponen lainnya termasuk

bubuk grafit atau bubuk tembaga dan berbagai modifiers untuk mengontrol

setting time. Silika adalah bahan tahan api yang cukup tahan terhadap suhu

tinggi selama pengecoran. Tersedia dalam tiga bentuk allotropik, yaitu

kuarsa, kristobalit dan tridimit (Mc Cabe 2008, p47).

Silika ditambahkan untuk menyediakan komponen refrakter selama

pemanasan serta mengatur ekspansi termal dari gypsum bonded. Selama

pemanasan, diharapkan gipsum dapat memuai secara termal baik sebagian

maupun secara total untuk mengompensasi penyusutan logam campur

emas saat dilakukan casting. Ketika kuarsa, tridimit, atau kristobalit

dipanaskan, perubahan dalam bentuk kristal terjadi pada saat transisi suhu

dari bentuk tertentu dari silika. Selain silika, sejumlah modifying agent

tertentu, bahan pewarna, dan reducing agent, seperti karbon dan tembaga

bubuk juga terdapat pada bubuk gipsum. Adanya reducing agent tersebut

bertujuan untuk membentuk suasana yang tidak dapat dioksidasi di dalam

mould saat casting alloy emas (Annusavice 2003, p297-298).

Campuran silika dan gypsum hemihidrat akan menghasilkan ekspansi

pengerasan yang lebih besar daripada produk gypsum murni. Karena

partikel silika akan menghalangi pembentukan anyaman kristal dan

menguncian antar kristal, sehingga meningkatkan ekspansi. Menurut

spesifikasi ADA no. 2 untuk bahan tanam tipe 1, ekspansi maksimal

gypsum di udara adalah 0,6% . ekspansi yang banyak ditemui sekarang

biasanya hanya 0,4% karena adanya bahan tambahan seperti akselerator

dan retader (Anusavice 2003, p300).

7

American National Standards Institute / American Dental Association

(ANSI / ADA) Keterangan No. 2 tentang bahan tanam tuang untuk dental

gold alloys meliputi tiga jenis bahan tanam, yaitu:

Tipe 1: Tipe thermal expansion, untuk casting inlays dan crowns.

Tipe 2: Tipe hygroscopic expansion, untuk casting inlays dan

crowns.

Tipe 3: Untuk casting complete dan partial denture base.

Bahan tanam gypsum bonded terurai di atas suhu 1200 º C dengan

interaksi silika dengan kalsium sulfat untuk membebaskan gas belerang

trioksida.

CaSO4 + SiO2 → CaSiO3 + SO3

Hal ini tidak hanya menyebabkan melemahnya bahan tanam tetapi

akan mengarah pada penggabungan porositas pada casting. Dengan

demikian, material gypsum bonded umumnya dibatasi untuk menggunakan

dengan alloy yang baik di bawah suhu 1200 º C. Ini meliputi sebagian

besar gold alloy dan beberapa dari lower melting, base metal alloys.

Mayoritas dari base alloys, bagaimanapun, memiliki temperatur casting

yang tinggi dan membutuhkan penggunaan silica-bonded atau phosphate-

bonded material. Reaksi lain yang mungkin terjadi pada pemanasan

gypsum bonded adalah antara kalsium sulfat dan karbon:

CaSO4 + 4C → CAS + 4CO

Karbon ini dapat berasal dari residu yang tersisa setelah buang

malam dari pola malam atau mungkin hadir sebagai grafit dalam

investment. Reaksi lebih lanjut dapat terjadi pembebasan sulfur dioksida:

3CaSO4 + CAS → 4CaO + 4SO2

Reaksi ini terjadi di atas 700º C dan efek mereka dapat

diminimalkan dengan ‘heat soaking’ pada investment cetakan pada

temperatur casting untuk memungkinkan reaksi akan selesai sebelum

8

pengecoran dimulai. Adanya oksalat dalam beberapa investasi mengurangi

efek dari dekomposisi gypsum dengan membebaskan karbondioksida pada

suhu tinggi. (Mc Cabe 2008, p50).

Bahan tanam tuang gypsum bonded dapat mengalami setting

expansion. Campuran dari silika dan gypsum menghasilkan setting

expansion yang lebih besar dari setting expansion produk gypsum yang

digunakan sendiri. Ukuran partikel kalsium sulfat hemihidrat mempunyai

efek yang kecil pada hygroscopic expansion, sedangkan ukuran partikel

silika mempunyai efek yang signifikan. Partikel silika yang semakin baik

menyebabkan setting dan higroscopic expansion yang lebih tinggi.

Partikel-partikel silika akan bercampur dengan kristal interlocking dan

intermeshing ketika mengalami pembentukan, sehingga selama

pembentukan terdapat tekanan pada kristal. Setting expansion dapat diatur

dengan menambahkan retarder atau akselerator (Powers, 2006).

3.3 Manipulasi

Setting ekspansi higroskopis akan terjadi ketika bahan tanam tuang

mulai dicampurkan ke air, yaitu ketika fase initial setting. Metode ini

dikenal sebagai metode water immersion hygroscopic expansion technique

dan dapat menghasilkan 5 kali ekspansi normal. Metode lainnya adalah

metode water added technique, yaitu dengan meningkatkan volume air

pada permukaan atas dari bahan tanam tuang yang telah dimasukkan

dalam casting ring. Tujuannya adalah untuk mengontrol ekspansi

(McCabe and Walls 2008, p48).

Beberapa percaya bahwa jika air ditambahkan selama proses

setting menyebabkan hidrasi pada kalsium sulfat, sehingga menyebabkan

ekspansi bahan tanam, sedangkan yang lain berpendapat bahwa air yang

ditambahkan dapat memaksa gel gypsum untuk membengkak.

Penambahan air atau cairan lain memberikan penambahan volume ke

kristal gypsum yang dapat tumbuh. Sehingga membuat setting dan

ekspansi higroskopis lebih efektif (Craig and Powers 2002, p410).

9

Secara umum, bahan tanam yang tepat untuk pengecoran gold

alloy adalah yang mengandung 65% sampai 75% kuarsa atau kristobalit,

atau campuran keduanya, dalam berbagai proporsi, 25% sampai 35% dari

kalsium sulfat hemihydrate, dan sekitar 2% sampai 3% chemical

modifiers. Setiap bentuk polimorfik silika - kuarsa, tridimit, dan kristobalit

akan berekspansi bila dipanaskan, tetapi presentasenya berbeda satu sama

lain. Perubahan ekspansi jika dibandingkan dengan kurva suhu

menunjukkan bahwa kristobalit dan kuarsa masing-masing ada dalam dua

bentuk polimorfik, salah satu lebih stabil pada suhu tinggi dan yang lain

pada suhu yang lebih rendah. Bentuk yang lebih stabil pada suhu kamar

disebut α-form, dan bentuk yang lebih stabil pada suhu yang lebih tinggi

disebut β-form (Craig and Powers 2002, p408).

Bentuk α-hemihidrat dari gypsum secara umum merupakan

pengikat untuk bahan tanam yang digunakan pada pengecoran logam

campur yang mengandung emas dengan kisaran titik cair di bawah 10000C

(18000F). Jika bahan ini dipanaskan ke temperatur yang diperlukan maka

akan menyusut sesuai dengan bentuknya dan jika bahan dipanaskan cukup

tinggi untuk dilakukan pengecoran yang tuntas, akan menyusut cukup

besar dan seringkali patah (Anusavice 2004, p297).

Bahan tanam akan berekspansi ketika pertama kali dipanaskan dari

suhu kamar sekitar 105oC, kemudian perlahan-lahan berkontraksi atau

tetap tidak berubah sampai sekitar 200oC, dan menunjukkan berbagai

tingkat ekspansi, tergantung pada komposisi silika dari bahan tanam,

antara 200oC dan 700oC. Di atas 105oC, kalsium sulfat dihidrat dikonversi

ke kalsium sulfat anhidrat. Pengeringan dari dihidrat dan perubahan fase

kalsium sulfat anhidrit menyebabkan kontraksi (Craig and Powers 2002,

p409).

Faktor penting untuk bahan tanam tuang sebelum proses casting

adalah panjang dan diameter sprue serta jarak dari mould cavity dari dasar

mould, karena berpengaruh terhadap kualitas hasil casting. Untuk casting

yang lebih besar dapat menggunakan 2 atau lebih sprue agar alloy cair

10

dapat menjangkau semua bagian dari mould cavity sebelum penyolderan

(McCabe and Walls 2008, p80-81).

Daerah ideal untuk penempatan sprue adalah daerah model malam

dengan ketebalan terbesar. Hal ini bertujuan untuk menghindari perubahan

bentuk dari daerah malam yang tipis selama perlekatan sprue pada model

dan memungkinkan aliran yang lancar dari logam cair. Sprue harus

diarahkan menjauh dari bagian-bagian model malam yang tipis atau kecil,

karena logam cair dapat mengabrasi atau mematahkan bahan tanam di

daerah ini dan mengakibatkan kegagalan pengecoran (Annusavice 2004,

p420).

Hal yang dilakukan berikutnya adalah penanaman model malam.

Namun sebelumnya dilakukan pelekatan sprue terlebih dahulu pada model

malam. Tujuan pembuatan sprue adalah untuk menyediakan saluran

melalui mana logam cair akan mengalir ke cetakan yang ada dalam cincin

cor setelah model malamnya dibuang. Panjang sprue tergantung pada

panjangnya cincin cor. Jika tangkai sprue terlalu pendek, maka model

malam akan terlalu jauh dari ujung luar cincin sehingga gas-gas tidak

dapat dialirkan secara memadai untuk memungkinkan logam cair mengisi

seluruh ruang cincin. Jika gas ini tidak dapat dikeluarkan secara

menyeluruh, akan terjadi porositas (Annusavice, 2003). Malam sprue yang

telah dipotong secukupnya, kemudian sprue tersebut dilekatkan pada

model malam. Ujung lain malam sprue diletakkan pada crucible former

dengan posisi tegak. Ketinggian model malam diukur dengan jalan

memasukkan bumbung tuang pada crucible former, jarak antara tepi

bumbung tuang dengan tepi atas model malam tidak boleh kurang dari 6

mm. Jika kurang dari 6 mm maka tidak terdapat ketebalan yang cukup dari

bahan tanam untuk menjaga logam cair menembus keluar. Tetapi jika

jaraknya lebih dari 6 mm maka logam cair akan memadat sebelum udara

yang terjebak dapat keluar, sehingga didapat hasil casting yang tidak

sempurna atau model malam yang fraktur (O’brien 2002, p244-245).

Malam yang dimasukkan cetakan dalam pembuatan model malam

tidak boleh terlalu panas karena hal tersebut dapat menyebabkan hasil

11

akhir cetakan tidak sempurna. Malam juga akan teroksidasi ketika

dipanaskan dan pada pemanasan yang lama beberapa molekul malam akan

menguap. Selain itu malam terlalu panas memiliki sifat flow yang terlau

besar sehingga ketika dilakukan pengepresan mengakibatkan permukaan

model malam tidak tercetak sempurna (Anusavice 2004, p296). Tujuan

dari penanaman model malam dengan menggunakan sprue:

1. Untuk membentuk sebuah mount pada model malam dan

memperbaiki pola sehingga cetakan dapat terbentuk.

2. Untuk membuat saluran keluarnya malam saat proses pembuangan

malam.

3. Untuk membentuk saluran logam cair selama proses pengecoran

(casting).

4. Untuk mengimbangi penyusutan logam selama proses pemadatan.

Diameter sprue harus sesuai dengan daerah paling tebal pada

model malam. Hal ini harus dilakukan, karena bila sprue terlalu besar akan

mengakibatkan perubahan bentuk dan jika terlalu kecil, daerah tempat

menempel sprue akan memadat terlebih dahulu sebelum tertuang penuh.

Hal ini juga untuk memudahkan mengalirnya logam dan mengisi rongga

yang kosong. Selain itu, jarak antara sprue dan bumbung tuang juga harus

diperhatikan. Jarak antara sprue dengan bumbung tuang maksimal 7mm.

Jika jarak lebih dari 7mm, otomatis pasak lebih pendek sehingga ketika

logam masuk akan pecah. Namun jika kurang dari 7mm udara tidak akan

bisa keluar dan tekanan logam tidak sempurna sehingga mengakibatkan

udara terjebak yang akan menyebabkan gaseous porosity (Annusavice,

2003).

Sprue  harus selalu dilekatkan pada bagian tertebal dari model

malam, karena logam cair dapat mengabrasi atau mematahkan bahan

tanam di daerah ini sehingga menyebabkan kegagalan pengecoran. Juga

tidak boleh ditempatkan tegak lurus pada permukaan yang datar dan lebar.

Turbulensi dari logam cair saat memasuki model malam menyebabkan

porositas, hal tersebut disebabkan oleh adanya  gas yang terperangkap dan

perlekatan sprue pada sudut yang tidak tepat. Semua perlekatan, baik itu 12

perlekatan antara sprue dan model malam ataupun perlekatan antara sprue

dan crucible former harus dihaluskan dan dirapikan untuk menghilangkan

ujung dan sudut yang tajam yang dapat menganggu (O’Brien 2002, p243).

Setelah sprue ditempelkan, malam diolesi dengan wetting agent,

dibiarkan beberapa saat lalu dibilas dengan air dan dikeringkan. Wetting

agent yang digunakan adalah air sabun. Tujuan menggunakan air sabun

sebagai wetting agent adalah untuk membersihkan malam dari kotoran,

debu dan minyak, selain itu berfungsi untuk mengurangi tegangan

permukaan pada model malam sehingga mempermudah pembasahan

bahan tanam tuang, dan juga berfungsi sebagai perlekatan sempurna pada

bagian model yang kecil dan tipis.

Penggunaan parafin perlu diperhatikan dalam pembuatan model

malam bentuk mahkota selubung. Bila parafin yang digunakan terlalu

sedikit maka dapat mengakibatkan sulit lepasnya cetakan dari kuningan.

Akan tetapi jika terlalu berlebihan dalam pemberian parafin dapat

menghalangi adaptasi terhadap die.

Mencelupkan gypsum die atau sprue dalam gliserin atau jenis

minyak yang berbeda tidak meningkatkan kekerasan permukaan

melainkan membuat permukaan halus, sehingga pisau malam atau alat

lainnya tidak bisa memotong stone karena permukaan yang licin (Craig

and Powers 2002, p402).

3.4 Hasil Analisa

Untuk pembuatan model malam secara tidak langsung dengan cara

pengepresan menggunakan die, dibutuhkan bahan separator agar malam

tidak melekat pada die. Bahan separator atau pelumas sebaiknya yang

mengandung bahan pembasah. Separator diulaskan secukupnya saja, tidak

terlalu banyak dan tidak terlalu sedikit. Jika terlalu sedikit maka

kemungkinan malam akan melekat pada die, tetapi jika terlalu banyak

akan menghalangi adaptasi intim terhadap die (Anusavice 2003, p291).

Panjang dan diameter sprue harus disesuaikan dengan model

malam. Diameter sprue kira-kira sama dengan bagian model malam yang

paling tebal. Jika model malam kecil atau tipis, maka diameter sprue juga 13

akan tipis karena disesuaikan dengan ketebalan model malam, begitu pula

sebaliknya. Tetapi diameter sprue yang terlalu kecil akan menyebabkan

daerah tersebut memadat terlebih dahulu sebelum mengisi mould dengan

baik. Untuk mengatasi hal ini, perlu ditambahkan reservoir pada sprue

(Anusavice 2003, p320).

Sprue direkatkan pada penampang yang paling luas, karena aliran

logam cair akan lebih baik mengalir dari bagian yang tebal ke bagian yang

lebih tipis. Panjang sprue juga disesuaikan dengan tinggi tabung serta

model malam. Jarak antara model malam dengan bagian atas tabung

kurang lebih 6mm. sprue juga tidak terlalu panjang untuk mengalirkan

logam cair kedalam mould (Anusavice 2003, p322).

Malam inlay atau malam biru bila dipanaskan terlalu lama, maka

malam dapat menguap, dan jika malam dipanaskan diatas suhu cairnya,

maka malam akan teroksidasi. Dan akan terdapat endapan karet serta

warna malam menjadi lebih gelap. Jika malam dipanaskan melebihi suhu

cairnya, kontraksi termal akan meningkat, serta akan terjadi

ketidakstabilan dimensi atau perubahan dimensi (Anusavice 2003, p291).

4. KESIMPULAN

Variasi W:P rasio dapat berpengaruh pada kemudahan manipulasi,

kecepatan setting time, banyaknya gelembung udara dan kecepatan

gypsum mencapai tahap homogen. Dalam melakukan penanaman harus

diperhatikan beberapa hal penting untuk keberhasilan dalam proses

casting, yaitu pemasangan, diameter, panjang dan arah dari sprue serta

suhu dari model malam yang akan ditanam.

DAFTAR PUSTAKA

14

Annusavice KJ. 2004. Philips Science of Dental Material. 10Th ed. W.B. Sauders Company. Philadelphia. Pennysylvania.

Craig RG and Powers JM. 2002. Restorative Dental Materials. 11th ed. Mosby Inc.

Mc Cabe JF and Walls AWG. 2008. Applied Dental Materials. 9th ed. Blackwall Publishing Ltd.

O’Brien WJ. 2002. Dental materials and Their Selection . 3rd ed. Quintessence Publishing Co, Inc.

15