Gypsum Bonded Investment

Menurut spesifikasi ADA(American Dental Association) No. 2, bahan tanam pengecoran untuk logam campur terdiri dari tiga jenis bahan. Bahan ini dikelompokkan berdasarkan pesawat yang akan digunakan(cekat atau lepasan) dan metode yang digunakan untuk mendapat ekspansi yang dibutuhkan guna mengkompensasi kontraksi logam campur emas yang cair selama pemadatan. Ini dia..

a.       Tipe I

Bahan tanam yang digunakan untuk pengecoran logam inlay atau mahkota dengan kompensasi penyusutan pengecoran logam campur didapat didapat dari ekspansi termal dari bahan tanam.

b.      Tipe II

Bahan tanam yang digunakan untuk pengecoran logam inlay atau makota dengan kompensasi penyusutan pengecoran logam campur didapat dari ekspansi higroskopis dari bahan tanam.

c.       Tipe III

Bahan tanam yang digunakan untuk pembuaatan gigi tiruan sebagian kerangka logam dengan logam campur emas dengan kompensasi penyusutan didapat dari ekspansi termal bahan tanam.

Penggunaan

Digunakan untuk inlay, jembatan, gigi tiruan sebagian lepasan kerangka logam(gold alloy) dan low fusing alloy yang lain.

Suplai

Powder in bulk or preweighed packs.

Komposisi

Silika: 60-65%

Alfa hemihidrat: 30-35%

Chemical modifier: 5%

Fungsi dari masing-masing komposisi:

1.       Alfa hemihidrat

a.       Mengikat dan mempertahankan partikel silika tetap berikatan

b.      Mudah dituang ke dalam mould

c.       Memberi kekuatan pada mould

d.      Berkontribusi pada ekspansi mould(dengan setting expansion)        

2.       Silika: Quartz atau Kristobalit

a.       Sebagai refractory selama pemanasan

b.      Mengatur ekspansi termal

c.       Meningkatkan setting expansion dari stone

d.      Mengeliminasi kontraksi gipsum dan mengubahnya menjadi ekspansi selama pemanasan

3.       Modifiers

a.       Zat warna

b.    Reducing agents: mereduksi oksida yang terbentuk pada metal dengan menyediakan adanya non-oxidizing atmosphere di dalam mould saat alloy masuk, seperti karbon atau bubuk copper.

c.    Modifying chemical(bahan kimia yang dimodifikasi): mengatur ekspansi saat pengerasan, waktu setting, dan mencegah pengerutan gipsum saat dipanaskan di bawah 300^oC. Contoh bahannya adalah asam borak dan sodium klorida. 

Manipulasi

Bubuk dan air diaduk dalam rubber bowl dengan spatula atau di dalam vacuum investment mixing machine.

Reaksi pengerasan

Sama seperti dental stone. Saat air dicampurkan, hemihidrat bereaksi untuk membentuk dihidrat yang kemudian berubah menjadi massa solid yang berikatan dengan partikel silika.

Waktu pengerasan

Menurut spesifikasi ADA No.2 tentang inlay investment, waktu pengerasan tidak boleh kurang dari 5 menit dan tidak boleh lebih dari 25 menit. Bahan pendam modern untuk inlay biasanya mempunyai waktu pengerasan pertama antara 9-18 menit yang merupakan rentang waktu yang efektif.

Faktor yang mengontrol waktu pengerasan

1.       Proses pabrik

2.       Waktu dan kecepatan pengadukan

3.       Rasio W/P

4.       Suhu

5.       Modifier-akselerator dan retarder

Thermal behaviour of Silica

Saat dipanaskan, quartz dan kristobalit mengubah bentuk kristalinnya. Hal ini terjadi pada suhu transisi. Karakteristiknya adalah:

a.       Quartz: saat dipanaskan berubah dari bentuk “rendah” alpha-quartz ke bentuk yang lebih “tinggi” beta quartz pada suhu 375^oC.

b.      Kristobalit: saat dipanaskan berubah dari bentuk “rendah” alpha-cristoballite ke bentuk yang lebih “tinggi” beta-cristoballite pada suhu antara 200^oC-270^oC.

Bentuk beta stabil hanya di atas suhu transisi. Bentuk tersebut akan berubah kembali ke alfa saat pendinginan. Kepadatannya akan menurun saat bentuk alfa berubah menjadi beta sehingga terjadi peningkatan volume dan ekspansi yang cepat dan linier(pada suatu garis lurus).

Ekspansi

Ekspansi membantu dalam memperbesar volume mould sehingga dapat mengkompensasi pengerutan gold alloy casting. Terdapat tiga tipe ekspansi, yaitu :

1.       Normal setting expansion

2.       Hygroscopic setting expansion

3.       Thermal expansion

Normal setting expansion

Campuran antara silika dan dental stone menyebabkan ekspansi pengerasan menjadi lebih besar. Menurut spesifikasi ADA No. 2 untuk bahan tanam tipe-I ekspansi pengerasan maksimum di udara yang diperbolehkan adalah 0,5%. Bahan tanam modern mempunyai ekspansi pengerasan 0,4% yang diatur dengan retarder dan akselerator.

Hygroscopic Setting Expansion(Ekspansi Higroskopis)

Ekspansi higroskopis adalah ekspansi yang terjadi saat gipsum berkontak dengan air sehingga ekspansi yang lebih besar dari pada ekspansi normal(normal setting expansion). Peningkatan ekspansi disebabkan karena air membantu pertumbuhan kristal. Oleh karena itu, bahan tanam harus selalu berkontak dengan air sampai pengerasan awal selesai.

Menurut spesifikasi ADA No.2 untuk bahan tanam tipe II, besar ekspansi minimal adalah 1,2%, sedangkan ekspansi maksimum 2,2%.

Faktor-faktor yang mempengaruhi ekspansi higroskopis:

1.       Komposisi: semakin halus partikel silika, semakin besar HSE. Alpha-hemihydrate menghasilkan ekspansi yang lebih besar daripada beta hemihydrate. Semakin tinggi kandungan silika, semakin besar ekspansi.

2.       Rasio W/P: Semakin tinggi rasio W/P dari campuran air bahan tanam asli, semakin kecil HSE.

3.       Suhu: semakin tinggi suhu air, semakin rendah tekanan permukaan sehingga ekspansi semakin besar.

4.   Waktu berkontak(immersion) dengan air: imersi sebelum pengerasan awal menyebabkan ekspansi lebih besar.

5.       Spatulasi:  semakin pendek waktu pengadukan, semakin kecil HSE

6.       Efek waktu paruh bahan tanam: semakin tua bahan tanam, semakin kecil ekspansi higroskopis

7.   Adanya dinding container atau pola malam membuat semacam kurungan untuk bahan tanam sehingga mengurangi ekspansi

8.     Efek penambahan banyak air: semakin banyak air yang ditambahkan selama periode pengerasan, semakin besar ekspansi

Ekspansi termal

Ekspansi termal didapat dengan menempatkan mould di dalam furnace “tungku perapian” dengan suhu tidak lebih dari 700^oC(bahan pendam bisa patah jika melebihi suhu tersebut sehingga mengkontaminasi gold alloy).

Jumlah ekspansi termal bergantung pada metode mana yang digunakan untuk mengkompensasi pengerutan coran. Jika teknik ekspansi higroskopis  digunakan, ekspansi termalnya 0,5-0,6%, sedangkan jika digunakan teknik ekspansi normal maka ekspansi termalnya 1,0-2,0%.

Bahan tanam tipe I seharusnya mempunyai ekspansi termal tidak boleh kurang dari 1,0% dan tidak boleh lebih dari 1,6%.

Faktor yang menyebabkan ekspansi termal

a.       Ekspansi termal berhubungan dengan jumlah dan tipe silika yang digunakan

b.      Efek rasio W/P: semakin banyak air, semakin kecil ekspansi termal

c.       Efek chemical modifier: sejumlah kecil  sodium klorida, potassium klorida, dan litium klorida meningkatkan ekspansi termal dan mengeliminasi kontraksi disebabkan oleh gipsum.

Kekuatan

Berdasarkan spesifikasi ADA No.2, kekuatan kompresif untuk bahan tanam inlay tidak boleh kurang dari 2,5 Mpa dan diuji dua jam sebelum pengerasan.

Kekuatannya dipengaruhi oleh:

1.       Penggunaan alpha-hemihydrate meningkatkan kekuatan kompresif

2.       Penggunaan chemical modifier meningkatkan kekuatan

3.       Semakin banyak air yang digunakan pada proses pengadukan, semakin rendah kekuatannya

4.       Pemanasan bahan pendam sampai 700^oC dapat meningkatkan atau menurunkan kekuatan sebanyak 65% bergantung pada bergantung pada komposisinya. Penurunan kekuatan terbesar saat pemanasan dijumpai pada bahan pendam yang mengandung sodium klorida.

5.       Setelah bahan pendam didinginkan sampai suhu ruang, kekuatannya menurun tajam karena bahan yang halus menyebabkan crack? pada bentuk tersebut selama pendinginan.

Porositas

Semakin banyak kristal gipsum pada bahan tanam yang telah mengeras, semakin sedikit porusnya. Semakin sedikit kandungan hemihidrat, semakin banyak air yang dibutuhkan, maka semakin banyak porus. Campuran antara partikel yang kasar dan halus menghasilkan porus yang lebih sedikit daripada bahan tanam dengan ukuran partikel yang seragam.

Kehalusan

Semakin halus bahan pendam, semakin kecil kekasaran permukaan coran.

Penyimpanan

Bahan pendam harus disimpan dalam wadah yang kedap udara dan tahan lembab. Usahakan pembelian dalam jumlah yang kecil.

Hygroscopic Thermal Inlay Casting Investment

Bahan pendam inlay yang terbaru dapat digunakan sebagai tipe higroskopis maupun termal. Bahan pendam ini mengandung  campuan quartz dan kristobalit sebagai refractory. Untuk teknik ekspansi higroskopis, bahan pendam hanya dipanaskan pada suhu sampai 482^oC, sedangkan untuk teknik termal, bahan pendam tidak dicampurkan dengan air, tetapi hanya dipanaskan sampai 649^oC untuk mendapatkan ekspansi.

Bahan pendam untuk pemendaman alloy dengan titik leleh tinggi

Metal ceramic alloy dan cobalt chromium alloy sebagai bahan yang mempunyai titik leleh tinggi dipendam pada suhu 850-1100^oC. Untuk tujuan ini, digunakan bahan pendam fosfat dan silikat.

Terjemahan dari J.J. Manappallil: Basic Dental Material