## PENGARUH BENTUK DAN KEMURNIAN AL POWDER TIDAK BULAT TERHADAP KINERJA PROPELAN (THE EFFECTS OF UNSPHERICAL ALUMINUM POWDER SHAPE AND PURITY TO THE PROPELLANT PERFORMANCE)
Kendra Hartaya, Luthfia Hajar Abdillah, Retno Ardianingsih Peneliti Bidang Teknologi Propelan, Pusat Teknologi Roket, Lapan e-mail: kendra19838@yahoo.co.id

## ABSTRACT
The  research  using  types  of  aluminium  powder  as  a  fuel  of  propellant  is conducted. From the research is hoped to increase specific impulse. Types of aluminum powder  used  is  obtained  from  institution  in  Indonesia,  I,e,.  PT  Dahana,  (AlDhn)  PT Pindad  (AlPct,  AlPn)  and    Lapan  (AlLpn).  The  Research  of  selection  types  Aluminium powder purposed to substitute Aluminum powder used Lapan in developing propellant. The selection of types Aluminium powder is by considering shape, size, and purities. To know shape and size we test with SEM (Scanning Electron Microscopy), while to know purities we test with AAS (Atomic Absorption Spectroscopy). The both test is conducted in  UGM.  In  order  Specific  impulse  can  increase  so,  we  select  Al  that  can  result  in  a minimum porosity propellant and maximum loading. For the purposes, we select an Al powder, small size, spherical shape, and high purities. From testing wih AAS, Al Lapan has purities 89.6% below highest purities AlPnc 91.7%. By testing with SEM, four types Al  is  not  spherical  shapes  and  has  differ  magnitude,  but  Al  Lapan  is  relative  more spherical  shape  than  others  and  has  small  size.  So  among  of  no-spherical  shape,  Al Lapan  is  still  best  for  propellant.  Propellant  with  Al  Lapan  results  in  Isp  170-179 seconds  (range  8.75  seconds  or  5%  from  Isp  median).  The  5%  from  Isp  median    is smallest than propellant with AlPct (19%) and AlPnc (17.4%). Propellant with AlDhn has 6.7% from Isp median, but it has Isp 155-165 seconds, lower than propellant with Al Lapan.
Keywords: Propellant, Aluminium powder, Isp, Purities, Shape

## ABSTRAK
Telah  dilakukan  pemilihan  jenis  aluminium powder yang  tersedia  di  dalam negeri  sebagai  sumber  energi  termal  dalam  propelan.  Pemilihan  dilakukan  dengan harapan  bisa  menggantikan  Al powder yang  selama  ini  digunakan  Lapan  dalam pengembangan propelan. Pemakaian Al powder jenis lain diharapkan bisa menaikkan impuls  spesifik  propelan  Lapan.  Pemilihan  jenis  Al  dilakukan  dengan mempertimbangkan  kemurnian,  bentuk  dan  ukuran.  Untuk  mengetahui  kemurnian dilakukan  uji  dengan Atomic  Absorption  Spectroscopy (AAS)  yang  ada  di  Lab  Kimia Analitik  UGM.  Sedangkan  untuk  mengetahui  bentuk  dan  ukuran  Al  dilakukan  uji dengan Scanning  Electron  Microscopy (SEM)  yang  ada  di  Lembaga  Penelitian  dan Pengujian  Terpadu  (LPPT)  UGM.  Agar  Isp  propelan  bisa  meningkat,  maka  Al  dipilih sedemikian rupa sehingga kekeroposan propelan sekecil mungkin dan muatan kedalam propelan  sebanyak  mungkin.  Untuk  itu  diinginkan  Al  yang  berbentuk  bulat  dan ukuran kecil dan kemurniannya tinggi. Dari 4 sampel yaitu AlLpn, AlDhn, AlPnc, AlPct, maka  AlLpn  memiliki  kemurnian  89,6%  sedikit  di  bawah  AlPnc  yang  tertinggi  91,7% dan  AlLpn  memiliki  bentuk  relatif  bulat  dibanding  yang  lain  dan  memiliki  ukuran paling kecil. Keempat sampel Al powder menunjukkan bentuk tidak bulat. Oleh sebab itu  disimpulkan  bahwa  AlLpn  (Aluminium  yang  digunakan  Lapan  selama  ini)  adalah
relatif paling baik. Aplikasi dalam propelan dengan komposisi yang sama menunjukkan bahwa  Isp  propelan  dengan  AlLpn  menghasilkan  Isp  170-179  detik.  Isp  ini  memiliki rentang 8,75  detik  atau  4,5  detik  (5%)  disekitar  nilai  tengah  (rata-rata).  Toleransi  5% dalam nilai Isp ini adalah yang paling kecil dibanding Isp propelan dengan aplikasi ke- 3 jenis Aluminium lainnya.
Kata kunci : Propelan, Aluminium powder, Isp, Kemurnian, Bentuk

## 1  PENDAHULUAN
Propelan  sebagai  bahan  bakar roket  tersusun  dari Fuel (sumber  energi termal)  bubuk  Aluminium,  polimer HTPB,  pematang  TDI,  dan  oksidator ammonium perklorat. Proses pembuatan propelan dilakukan dengan pencampuran komponen-komponen  ini.  Semua  bahan untuk  penyusun  propelan  diperoleh secara  impor.  HTPB  dan  TDI  dalam pencampurannya akan membentuk poliuretan.  Poliuretan  adalah  polimer organik  yang  tersusun  atas  karbon, oksigen,  hydrogen,  nitrogen.  Propelan saat  terbakar  akan  menghasilkan  gas sederhana dengan berat molekul rendah jika  ketersediaan  oksigen  dari  oksidator cukup.  Aluminium powder dalam  pem- bakaran  akan  menghasilkan  alumina dan melepaskan energi yang menyumbang kenaikan suhu ruang bakar. Rendahnya berat  molekul  gas  hasil  pembakaran propelan  dan  tingginya  suhu  ruang bakar  akan  menghasilkan  Isp  propelan yang  tinggi.  Isp  adalah  ukuran  kualitas propelan yang terpenting. Propelan yang baik memiliki harga Isp yang tinggi.
Dengan  memasukkan  oksidator lebih banyak kedalam campuran propelan akan meningkatkan Isp propelan karena oksidator akan menyumbang kebutuhan oksigen  bagi  pembakaran  Al  dan pembakaran binder (HTPB-TDI).
Penambahan solid  content (AP  dan  Al powder ) terkendala viskositas campuran dengan perbandingan HTPB-TDI tertentu. Agar  oksidator  dan  aluminium  bisa ditambahkan  lebih  banyak,  maka  perlu menggunakan  HTPB  dengan  berat molekul  lebih  rendah  daripada  yang digunakan selama ini. Dengan HTPB BM
lebih  rendah  daripada  yang  digunakan Lapan selama ini, maka pada perbandingan  HTPB-TDI  yang  sama akan  menghasilkan  viskositas  lebih rendah sehingga memungkinkan penambahan  AP  dan  Al powder lebih banyak lagi.
Penambahan unsur lain biasanya merujuk  pada  kebutuhan  oksigen  bagi Al,  sehingga  oksigen  dari  oksidator untuk  pembakaran  Al  akan  berkurang. Biasanya  zat-zat  yang  ditambahkan berupa  oksida  logam  seperti  Besi  (III) oksida,  Fe 2 O 3 .  Dalam  reaksi  kedua bahan  ini,  Feri  oksida  ini  akan memberikan oksigen dalam reaksi dengan Al powder sebagaimana  bisa  dilihat dalam reaksi di bawah ini.
Al + Fe 2 O 3 → Al 2 O 3 + Fe + ∆H kJ/mol (1-1)
Reaksi  ini  mudah  berlangsung  karena baik  oksidasi  Al  maupun  reduksi  Fe 2 O 3 akan menghasilkan energi secara spontan  karena  memiliki  energi  seperti terlihat  dalam  tabel    potensial  reduksi standar (seperti terlampir). Selain maksimalisasi  penambahan  oksidator, juga  dilakukan  optimalisasi  penambahan Al powder . Untuk kepentingan ini dipilih Al powder yang  memiliki  bentuk  bulat dan berukuran kecil.
Makalah  ini  akan  membahas pengaruh bentuk dan kemurnian Aluminium powder tidak bulat terhadap kinerja  propelan.  Al powder sesungguh- nya  berfungsi  sebagai fuel .  Selama  ini penggunaannya  dalam  jumlah  sedikit (<15%) sehingga dikatakan sebagai aditif saja. Aluminium powder yang digunakan diperoleh  dari  institusi  yang  ada  di dalam  negeri  dan  jenis  yang  digunakan
ditentukan berdasar kemurnian, bentuk, dan ukuran. Al powder yang diharapkan bisa  menaikkan  kinerja  (Isp)  propelan adalah  yang  berbentuk  bulat,  kemurnian tinggi,  dan  ukuran  sekecil  mungkin. Pengamatan bentuk dan ukuran dilakukan dengan  pemeriksaan  dengan  SEM, sedangkan pengujian kemurnian dilakukan dengan AAS. Kedua pengujian ini dilakukan di UGM. Untuk menentukan bentuk, ukuran dan kemurnian aluminium  yang  digunakan  dalam propelan dilakukan pembahasan terhadap hasil pengujian.

## 2  TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Propelan
Pada umumya propelan komposit mengandung kira-kira 15% resin polimer HTPB,  80%  padatan  Ap  dan  sisanya aditif termasuk aluminium 5%. Banyaknya  bahan  ini  bisa  bervariasi menurut  keinginan  aplikasi.  Banyaknya plasitizer  bisa  mencapai  60%  dari  total aditif.  [Libard  et  al,  2009i].  Propelan komposit  dengan  komposisi  ini  bisa digunakan  dalam  bidang  militer  dan kendaraan  wahana  antariksa.  Propelan ini  banyak  memiliki  keunggulan  (Isp 250-260  detik)  dibanding  propelan konvensional double  base NC-NG  (Isp 220-230  detik).  Jain  menyebut  bahwa HTPB  yang  digunakan  memiliki  berat molekul  mencapai  2500-2800,  angka hidroksil
(fungsionalitas)
2,4-2,2
viskositas 65 P pada suhu 65º C. [Jain]. Keunggulan  lainnya dari  propelan komposit  ini  adalah  suhu  transisi  glas HTPB  yang  rendah  terutama  berkaitan dengan  aplikasi  suhu  mendekati  nol/ subzero  [Nair,  2010].  Propelan  komposit ini  juga  memiliki  sifat  mekanis  yang cukup  baik  dan  memiliki  kinerja  tinggi. Pembuatan  propelan  dilakukan  dengan mencampur  bahan  padat  kedalam bahan cair  lalu dicetak  pada  suhu yang diinginkan ( elevated ) untuk menghasilkan propelan  padat  yang  elastis.    Viskositas sebelum  dicetak  diusahakan  cukup
rendah  agar  bisa  dibentuk,  dan pot-life lama agar homogen. [Wtingborg].
Aluminium powder adalah fuel yang efektif. Kalor massanya lebih besar dua  kali  kalor  massa  magnesium bahkan  sedikit  di  bawah  Boron  dan Berilium. Selain itu berilium dan produk pembakarannya  beracun,  sementara boron  adalah  material  penahan  panas yang  oksida viscous- nya  menghambat oksidator  dalam  ruang  bakar.  Jadi aluminium  adalah fuel paling  tepat dalam  bentuk  logam  sebagai  komponen dalam  propelan.  Meski  demikian  perlu menjaga kestabilan reaktifitas aluminium melalui  salah  satunya  penyimpanan [Il'in, 2001].

## 2.2 Impuls Spesifik
Impuls spesifik Isp, adalah parameter  untuk menunjukkan efisiensi energi  dari  pembakaran  propelan,  yang dapat dinyatakan sebagai [Kubota, 2002]
(2-1)
Dengan g: percepatan grafitasi 9,8 m/s 2 , satuan  impuls  spesifik  adalah  detik. Secara  termodinamika,  impuls  spesifik adalah waktu efektif untuk membangkit- kan  gaya  yang  dapat  menahan  massa propelan  terhadap  gaya  grafitasi  akibat perubahan energi. Dari persamaan
(2-2)

## Dan
(2-3)
Maka Isp dapat ditulis sebagai
(2-4)
Dengan  Po  tekanan  udara  luar,  Pc tekanan  ruang  akar,  At  luasan  leher nosel,  Tg  suhu  ruang  bakar,  Mg  berat molekul  hasil  pembakaran.  Walaupun I sp,max ,  juga  sebagai  fungsi  rasio  panas
spesifik  dari  produk  pembakaran  ,  relatif  tidak  berubah  sepanjang  propelan. Ini  bukti  bahwa    Isp=  Tg/Mg  bahwa material  energetik  yang  menghasilkan produk  pembakaran  dengan  Tg  tinggi dan  Mg  tinggi  tidak  selalu  merupakan propelan  yang  berguna.  Propelan  yang menghasilkan  Tg  rendah  berguna  jika Mg  cukup  rendah.  Isp  maksimum dicapai saat Pe=Pa [Kubota, 2002].
(2-5)
Dalam Libardi ,  Al  sebagai  aditif  hanya 5%,  sedangkan  dalam  Cohen  untuk mencapai  Isp  maksimum  Al  bisa  lebih besar  yaitu  16%  yang  disajikan  pada Gambar  2-1[ Cohen ],  bahkan  nilai  ini masih merupakan nilai minimal menurut  Hunley yaitu 16-20%  [Hunley]. Tingginya Al dapat menaikkan Isp adalah logis karena Al dalam pembakaran akan teroksidasi menghasilkan alumina dengan membebaskan  energi.  Tambahan  energi ini yang akan menaikkan suhu gas hasil pembakaran  sehingga  menaikkan  Isp. Jika  dengan  naiknya  kadar  Al  bisa menurunkan  Isp,  maka ini bisa dijelaskan  karena  kebutuhan  oksigen untuk  pembakaran  binder  berkurang. Berkurangnya oksigen untuk pembakaran binder  akan  menghasilkan  produk pembakaran  yang  tidak  sempurna sehingga gas-gas yang dihasilkan memiliki berat  molekul  tinggi  sehingga  Isp  akan rendah.
Gambar 2-1: Isp vs kadar Al
Impuls  spesifik  (Isp)  juga  didefinisikan sebagai  impuls  (gaya  dorong  x  waktu) per  satuan  berat  propelan.  Persamaan yang menghubungkan Isp  dengan parameter  kimia  diuraikan  sebagai berikut: Isp = F.t / W (2-6)
Isp   H 1/2 (2-7)
Isp  (T c / M c ) 1/2 (2-8)
Dengan  t:  waktu  pembakaran,  F;Gaya dorong,  W:  berat  propelan,  H:  panas pembakara  per  satuan  berat,  T:  suhu ruang bakar, M : berat molekul rata-rata produk  pembakaran.  Nilai  Isp  akan tinggi jika panas pembakaran tinggi dan berat molekul gas rendah. Karena panas pembakaran  tergantung  pada  panas pembentukan  penyusun  propelan  ( fuel dan oksidator), maka panas pembentukan penyusun  harus  tinggi.  Maka fuel dan oksidator yang memiliki panas pembentukan positif atau negatif rendah sangat disukai [Jain].

## 2.3 Reaksi Pembakaran Propelan
Reaksi pembakaran propelan disajikan sebagai berikut [Muray, 2009]
NH 4 ClO 4 + - (CH 2 ) n -  +  2Al  1/2  N 2 + CO + 5/2 H 2 + Al 2 O 3 + HCl
Pembentukan  gas  hydrogen  sebagai produk  pembakaran  sangat  diinginkan karena  akan  menjadikan  berat  molekul gas rendah sehingga menaikkan Isp.

## 3  METODOLOGI
Propelan ukuran K-round dengan Al powder AlLPn dibuat. Untuk mendapat- kan  propelan  dengan  variasi  jenis  Al powder lainnya,  dilakukan  pembuatan propelan  (ulangan)  dengan  jenis  Al powder AlDhn,  AlPnc,  AlPct  pada prosentase  kandungan  Al powder yang sama. Sebelum dilakukan pencampuran bahan-baku  diawali  dengan  pengujian terhadap bahan baku untuk mengetahui
Gambar 3-1: Diagram alir pembuatan propelan Lapan dengan Al Powder AllPn
spesifikasi  terhadap  bahan  baku  yang digunakan menggunakan AAS (kemurnian) dan  SEM  (bentuk  dan  ukuran).  Pada pembuatan propelan semua bahan baku dicampur  dengan  urutan  yang  sudah tetap dan satu per satu, tidak serentak. Mula-mula  kedalam mixer horisontal kapasitas 3 kg dimasukkan HTPB dan Al powder sambil mixer dihidupkan.  Setelah waktu  tertentu,  kemudian  ditambahkan AP  halus  (ukuran  paling  kecil)  dan seterusnya.  Sebelum  penambahan  bahan berikutnya dilakukan pengukuran viskositas dan setelah penambahan bahan selalu dilakukan pengadukan selama 10 menit.  Setelah  selesai  pencampuran dilakukan pencetakan. Setelah pencetakan lalu  dipanaskan  dalam oven dilakukan pada  suhu  dan  waktu  tertentu.  Posisi propelan  dalam oven berdiri  dalam keadaan  propelan  belum  dilepas  dari cetakan.  Uji  statik  untuk  mendapatkan nilai Isp dan uji mutu untuk mengetahui kekeroposan  dan  laju  bakar.  Untuk mengetahui  pengaruh  jenis  Al powder dibuat  propelan  4 batch masing  masing menggunakan  jenis  Al powder yang berbeda dengan kandungan sama dalam propelan.  Evaluasi  kinerja  dilakukan dengan membandingkan nilai Isp masing-masing  propelan  terkait  dengan bentuk, jenis, ukuran, dan kemurnian Al powder .  Bentuk,  ukuran,  dan  kemurnian merupakan  karakteristik  yang  melekat pada  jenis  Al powder sehingga  variabel ini  tidak  bisa  dimanipulasi.  Variabel
yang dimanipulasi adalah jenis Al powder . Diagram alir pembuatan propelan disajikan pada Gambar 3-1.

## 4  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1 Hasil Percobaan
Pada  Tabel  4-1  disajikan  Isp propelan  sebagai  fungsi  kemurnian Aluminium.  Komposisi  propelan  15% binder, Al 12%, oksidator 73%. Oksidator digunakan  dalam  trimodal  dengan perbandingan  ukuran  kasar-Sedang- Halus adalah 1:1:1 dengan ukuran 150- 250μ  (kasar),  125-150μ  (sedang),  63- 125μ  (halus).  Propelan  diuji  dalam dimensi  K-round hollow .  Gambar  4-1 menyajikan  silinder  propelan  setelah dilepas dari cetakan, proses assembling , propelan  dalam  motor  roket  siap  uji statik,  serta  grafik  hasil  uji  statik. Gambar  4-2  menyajikan  bentuk  Kristal aluminium powder yang diamati dengan SEM.  Gambar  4-2  ini  memperlihatkan bentuk  dan  ukuran  dari  berbagai  jenis aluminium yang digunakan sebagai aditif propelan.  Keempat  jenis  aluminium  ini tersedia  di  Indonesia.  Terlihat  bahwa keempat  sampel  ini  berbentuk  bukan bulat  dan  memiliki  distribusi  ukuran yang berlainan. Di dalam satu jenis saja berbagai  jenis  ukuran  sangat  beragam. Secara  visual  keempat  jenis  ini  bisa diamati untuk memilih jenis mana yang paling  baik  yang  diharapkan  akan menaikkan impuls spesifik propelan.
HTPB Al Powder, AlLpn
Mixer Kap 3kg Camp diaduk ukur η, Lalu +AP Ø halus ukur η, Lalu +AP Ø sedang ukur η, Lalu +AP Ø kasar
ukur η, Lalu +TDI + TDI dicetak jadi 3 propelan +AP Ø kasar dioven pd T, t tertentu propelan + AP Ø kasar pelepasan mandril uji mutu Uji statik 10 mnt 10 mnt 10 mnt 10 mnt 10 mnt
a. Propelan dari oven b. Assembling propelan c. Siap Uji Statik d.
d. Grafik Uji Statik Propelan AlDhn Isp 165 dtk
Gambar 4-1: Propelan, proses assembling , propelan dalam motor siap uji statik, kurva hasil uji statik
Tabel 4-1: Isp PROPELAN, DAN KEMURNIAN Al HASIL UJI AAS
No. Sampel  Kemurnian Al, %  Isp, detik 1. AlLpn 89,6 179,5881, 170,8406 2. AlPnc 91,7 192,2838 161,5489 3. AlDhn 85 155,0650 165,1786 4. AlPct 59,5 156,9623 189,8533
4.2

## Pembahasan

## 4.2.1 Pengaruh bentuk dan ukuran Al terhadap Isp
Gambar 4-2a merupakan Al yang selama  ini  digunakan  Lapan  sedang  4- 2b,  4-2c,  4-2d  merupakan  Al  yang diperoleh  dari  institusi  di  luar  Lapan. Gambar  SEM  ini  ditampilkan  dalam ukuran  yang  sama  (ukuran  20μm) sehingga  secara  visual  mudah  untuk dibandingkan satu sama lain. Pengujian SEM  terhadap  Aluminium powder ini dilakukan  di  Lembaga  Penelitian  dan Pengujian Terpadu  (LPPT UGM).
Dengan  melihat  hasil  uji  SEM nampak  bahwa  ke-4  jenis  Aluminium bentuknya  tidak  bulat  dan  tidak  bisa dipastikan  dimensi  dan  ukurannya sehingga  sulit  untuk  membandingkan pengaruh  ukuran  terhadap  Impuls spesifik.  Namun  secara  umum  pada skala  yang  sama  yaitu  20  mikron, nampak  bahwa  Gambar  4-2a  lebih didominasi  oleh  ukuran  kecil  dan bentuk bulat terlihat lebih banyak. Oleh sebab itu penting untuk melihat bentuk ini dalam mempertimbangkan Isp propelan yang dihasikan.
Bentuk-bentuk  kecil  juga  lebih banyak  terlihat  pada  Gambar  4-2d, bahkan nampak seperti bentuk lembaran. Lembaran-lembaran  dan  partikel  kecil pada Gambar 4-2d bisa saja merupakan pelapisnya (bahan yang digunakan sebagai pelapis).  Umumnya  bahan  pelapis  adalah bahan organik sehingga dalam sampel Al powder (Gambar 4-2d) didominasi bahan pelapis.  Akibatnya  kemurnian  A powder ini sangat rendah, 59,9%.
Sebagai penegasan dari uraian ini terhadap  Gambar  4-2  dan  Tabel  4-1, secara  visual  Gambar  4-2a  (AlLPn) menunjukkan  bentuk  yang  paling  kecil dibanding  Gambar  4-2b,  4-2c.  4-2d, sehingga dilihat dari bentuknya propelan dengan  Al  ini  akan  menghasikan  Isp paling  tinggi  dibanding  dengan  Al powder gambar 4-2b, 4-2c, 4-2d. Sampel AlPnc (4-2b) memiliki kemurnian sedikit
lebih  tinggi  daripada  AlLpn  namun  Isp propelan  dengan  AlLPn  (4-2a)  tetap menjadi  harapan  lebih  tinggi  daripada Isp propelan dengan AlPnc (4-2a) karena bentuk  AlLpn  nampak  lebih  kecil  dan lebih  seragam  dibanding  AlPnc.  Alasan ini  juga  didukung  karena  selisih kemurnian AlLpn dan AlPnc sedikit yaitu 2,1% (AlLpn 89,6% dan AlPnc 91,7%.

## 4.2.2 Rentang dan toleransi nilai Isp
Sebelum  membahas  Isp,  penting untuk memperhatikan Tabel 4-2 menyajikan  komposisi  dan  Isp.  Data dalam  Tabel  4-2  ini  merupakan  hasil penelitian  yang  diambil  dari  sebuah rujukan. Yang penting untuk diperhatikan dalam tabel komposisi dan Isp  di  bawah  ini  adalah  bahwa  pada setiap  komposisi,  Isp  yang  dihasilkan memiliki  rentang  kecil  (batas  atas  - batas  bawah)  maksimum  10  detik  dan minimal  3  detik.  Dengan  kata  lain toleransinya  terhadap  data  tengah (median)  adalah  1,5-5  detik  (2%  sampai 3%). Dari tabel ini memberikan inspirasi kepada  kita  bahwa  jika  dalam  satu  kali proses  yang  dilakukan  menghasilkan dua  atau  tiga  silinder  propelan  (sebagai- mana  dilakukan  di  Lab  komposisi), semua  silinder  propelan  ini  akan menghasilkan  Isp  yang  sama  atau berdekatan  (maksimum  selisih  5  detik) sebagaimana  data  Tabel  4-2  ini.  Jika ternyata  selisih  Isp  terlalu  jauh  dari beberapa pengujian, maka kemungkinan disebabkan campuran yang tidak homogen  atau  validitas  instrumen  yang perlu diperbaiki.

## 4.2.3 Pengaruh kemurnian Al terhadap Isp
Pengujian kemurnian Al dilakukan dengan Atomic  Absorption  Spectroscopy (AAS  Lab  Kimia  Analit  UGM).  Hasil pengujian  dilakukan  pada  Tabel  4-1  di atas.  Nampak  bahwa  Al powder AlPct Gambar 4-1d memiliki kemurnian paling rendah  sebesar  59,5%,  dan  yang  paling tinggi  AlPnc  Gambar  4-1b  sebesar
91,7%.  Sampel  AlLpn  Gambar  4-1a memiliki  kemurnian  89,6%  sedikit  lebih rendah  daripada  Gambar  3b,  namun masih  lebih  besar  daripada  AlDhn  pada Gambar  4-1c.  Namun  sampel  AlLpn Gambar  4-1a  dikatakan  paling  penting atas  dasar  bentuk  dan  ukurannya  dari keempat sampel Al powder dan dari segi kemurnian  AlLpn  memiliki  kemurnian relatif  tinggi,  lebih  sedikit  di  bawah AlPnc.
Dari  hasil  pengujian  Propelan yang  disajikan  pada  Tabel  4-1,  bisa dihitung  nilai  tengah  (rata-rata)  Isp, toleransi,  dan  rentang,  yang  hasilnya disajikan  pada  Tabel  4-3.  Pentingnya nilai  rentang  kecil  agar  diperoleh
toleransi  yang  kecil.  Karena  dua  buah propelan  yang  diuji  statik  adalah  hasil dari satu kali proses (Batch yang sama). Jika campuran dalam satu proses adalah homogen  maka  sudah  selayaknya  Isp kedua  propelan  tidak  jauh  berbeda. Sebuah  kenaikan  Isp  10  detik  akan sangat  bermakna  jika  toleransinya  kecil (<3%  sebagaimana  Tabel  4-2).  Tidak mudah  menaikkan  Isp  10  detik  dengan rentang  kedua  pengujian  yang  selalu berubah-ubah  besarnya  dan  tidak  ajek. Komposisi  propelan  yang  dibuat  sudah sesuai  dengan  komposisi  teoritis  yang harus menghasilkan Isp maksimum 265 detik.

## Tabel 4-2: Isp BERBAGAI JENIS PROPELAN
No.  Jenis propelan  Isp, detik  No.  Jenis propelan  Isp, detik
1.
2.
3. 4. 5. 6. DB DB/AP/Al
DB/AP-HMX/Al PVC/AP/Al PS/AP/Al PU/AP/Al 220-230 260-265 265-270 260-265 240-250 260-265 7 8 9 10 11 PBAN/AP/Al CTPB/AP/Al HTPB/AP/Al PBAA/AP/Al AN/Polimer 260-263 260-265 260-265 260-265 180-190
Keterangan: DB  Double  Base,  AP:  AmoniumPerklorat,  Al:  Aluminium, HMX:  High  Melting  ExplosivePS:  Polystyrene,  PU:PoliUretan,
PVC: PoyVynil Chloride, PBAN:Polybutadien Akrilonitril, CTPB: Carboxyl Terminated  Polybutadien,  AN:Akrilonitril,  PBAA:  Polybutadiene Acrylic Acid Tabel 4-3: Isp PROPELAN DENGAN BERBAGAI JENIS Al No.  Sampel  Kemurnian Al, % Isp, detik  Rentang  Toleransi Median Isp, detik 1. AlLpn 89,6 179,5881 170,8406 8,75 5% 175,21 2. AlPnc 91,7 192,2838 161,5489 30,73 17,4% 176,92 3. AlDhn 85 155,0650 165,8692 10,8 6,7% 160,47 4. AlPct 59,5 156,9623 189,8533 32,9 19% 173,41
Keterangan: Toleransi adalah besarnya penyimpangan terhadap nilai tengah Isp
Pentingnya  untuk  melakukan kalibrasi terhadap instrumen pengujian. Kalibrasi bisa meliputi kalibrasi internal atau eksternal dan meliputi validitas dan reliabilitas.  Dari  dua  silinder  propelan pada  komposisi  yang  sama  sudah selayaknya menghasilkan Isp yang sama atau mirip, dengan selisih kecil, ini yang dimaksudkan  validitas.  Besarnya  selisih Isp  dari  dua  silinder  propelan  pada komposisi yang sama seharusnya senantiasa  ajeg,  kapanpun  propelan  itu dibuat  dan  diuji,  ini  yang  dinamakan reliabilitas.  Reliabilias  eksternal  bisa dihitung  dari  data  Isp  hasil  uji.  Secara tegas  bisa  dinyatakan  bahwa  instrumen yang  baik  adalah  yang  akan  meng- hasilkan data yang sama (selisih sedikit) pada  komposisi  yang  sama.  Kalau ternyata berbeda sedikit, maka perbedaan ini  harus  ajeg  pada  setiap  pengujian pada  komposisi  yang  sama.  Toleransi yang  paling  kecil  dari  4  data  Isp  dalam Tabel 4-3 adalah propelan dengan AlLpn (Al  Lapan)  dan  AlDhn,  sedang  dua  data lainnya toleransinya jauh lebih besar.
Propelan AlDhn dan AlLpn penting  untuk  dibandingkan  sehingga ulasan  pembahasan  mengarah  pada kesimpulan.  Pembandingan  ini  penting karena keduanya memiliki nilai Isp yang berdekatan.  Nilai  Isp  pada  propelan AlDhn  wajar  lebih  rendah  daripada AlLpn  karena  selain  kemurnian  ALDhn lebih  rendah,  AlDhn  memiliki  ukuran lebih  besar  dari  pada  AlLpn.  Artinya bahwa  makin  kecil  ukuran  Al  akan meningkatkan  nilai  Isp  (Gambar  4-4a dan  4-4c).  Propelan  AlPnc  memiliki kemurnian  paling  tinggi  dan  Isp  sedikit lebih  tinggi  daripada  propelan  AlLpn. Namun  Isp  propelan  dengan  ALPnc  ini toleransinya  besar  (>5%).  Selain  itu AlPnc  memiliki  bentuk  seperti  batang/ balok  (tidak  mendekati  bulat).  Karena tidak bulat dan bentuknya seperti balok maka  pada  pemakaian  sebagai  sumber energi termal dikhawatirkan akan meng- hasilkan  propelan  dengan  kekeroposan
lebih  tinggi  dan  penyebaran  keropos tidak  merata.  Ini  terjadi  karena  kristal berbentuk  balok  dalam  pencampuran sangat sulit bergerak menyebar dibanding bentuk  bulat.  Memang  ada  sedikit bentuk  yang  bulat  dalam  AlPnc,  dan mendapatkan  Al  bulat  dengan  cara mengayak  ( screening )  dari  bentuk  AlPnc sangatlah tidak mudah.

## 5 KESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  dilakukan dan  pembahasan  yang  telah  diuraikan, maka  dapat  ditarik  kesimpulan  sebagai berikut:
 Ada 4 jenis Al powder tidak bulat yang bisa  digunakan  sebagai fuel propelan yaitu  AlLpn  (yang  digunakan  Lapan selama  ini),  AlDhn  (diperoleh  dari  PT dahana),  AlPnc  dan  AlPct  (diperoleh dari PT Pindad)
 Dari  Aluminium powder tidak  bulat tersebut, Al Lapan memiliki kemurnian relatif  tinggi  dan  propelan  dengan Aluninium ini menghasilkan Isp 179,6- 170,8  detik.  Toleransi  Isp  ini  kecil yaitu 4,4 detik (2,4%) di sekitar median Isp184 detik
 Selain  faktor  kemurnian,  Isp  propelan diakibatkan  suhu  bakar  tinggi.  Ini karena  muatan  Al  lebih  banyak,  dan ini  hanya  dengan  dimensi  kecil.  Al Lapan dengan perbesaran sama nampak memiliki dimensi kecil (bentuk tidak bulat dan ukuran relatif kecil).
 Faktor  bentuk  juga  membuat  muatan Al  dalam  propelan  lebih  banyak.  Al Lapan  memiliki  bentuk  mendekati bulat  sehingga  akan  bisa  diharapkan lebih  banyak  masuk  dalam  propelan sebagai aditif.
 AlDhn serupa AlLpn berbentuk mendekati  bulat  namun  dimensinya besar,  kemurniannya  lebih  rendah, dan  Isp  lebih  rendah,  Isp  155,0-165,9 detik, rentang rendah 10,9 detik.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kami  sampaikan kepada
Kepala Bidang Teknologi
Teknologi  Propelan  Dr.  Heru  Supriyatno dan  Kepala  Lab  Komposisi,  Ir.  Siti Prangili  yang  telah  mengijinkan  fasilitas dan peralatan dalam pembuatan propelan K-round. Terimakasih juga kami sampaikan  kepada  Kepala  Lab  Uji kualitas,  Ir.  Dwi  Setyaningsih  dalam pengujian  mekanik  propelan.  Terima kasih  juga  kepada  Kepala  Bidang Teknologi  Motor  Roket  yang  telah mengijinkan  pengujian  statik  untuk mendapatkan  data  Isp  propelan.  Juga tak  lupa  kami  sampaikan  kepada  Para Teknisi  litkayasa  dalam  pembuatan propelan  dan assembling propelan  yang siap uji statik.

## DAFTAR RUJUKAN
Cohen,  S  Muray,  2009. Advanced Binders  For  Solid  Propellant  -  a Review Hunley,  J.D.,  History  of Solid Propellant Rocketry .
Il'in, A.P, A.A Gromov, G. V. Yablunovskii,
2001. Reactivity  of  Aluminum Powders, Combustion,  Explosion,
and  Shock  Waves,  Vol.  37,  No.  4, pp. 418-422.
Jain, S.R., 2002. Journal of Scientific and Industrial  Research ,  vol  61,  hal 899-911.
Libardi,  Juliano,  Sergio  P  Ravagnani, Ana  Marlene  F  Morais,  Antonio Roque  Cardoso,  2009. Study  of Plasticizer  Diffusion  in  a  Solid Rocket Motor´S Bondline Journal of Aerospace and Technology
Management, V.  1,  n.  2,  Jul.  - Dec. 2009.
Nair,  U.R.,  S.N  Asthana,  A  Subhananda Rao, B R. Gandhe,  2010. Advances in  High  Energy  Materials  Defence Science  Journal ,  Vol.  60,  No.  2, March 2010, pp. 137-151. Naminosuke  Kubota,  2002. Propellant and  Explosive:  Thermochemical Aspec of Combustion , Wiley-VCH. Wingborg,
Niklas,
Improving the
Mechanical Properties of Composite Rocket  Propellants ,  Department  of Fibre  and  Polymer  Technology, Royal Institute of Technology.

## Lampiran
Standard Reduction Potentials at 25ºC * Half-Reaction E 0 (V)
Li +(aq) + e - -----> Li (s) -3.05
K +(aq) + e - -----> K (s) -2.93
Ba 2+(aq) + 2 e - -----> Ba (s) -2.90 Sr 2+(aq) + 2 e - -----> Sr (s) -2.89
Ca 2+(aq) + 2 e - -----> Ca (s) -2.87
Na +(aq) + e - -----> Na (s) -2.71
Mg 2+(aq) + 2 e - -----> Mg (s) -2.37
Be 2+(aq) + 2 e - -----> Be (s) -1.85
Al 3+(aq) + 3 e - -----> Al (s) -1.66 Mn 2+(aq) + 2 e - -----> Mn (s) -1.18 2 H 2 O + 2 e - -----> H 2(g) + 2 OH -(aq)
-0.83 Zn 2+(aq) + 2 e - -----> Zn (s) -0.76
Cr 3+(aq) + 3 e - -----> Cr (s) -0.74
Fe 2+(aq) + 2 e - -----> Fe (s) -0.44
Cd 2+(aq) + 2 e - -----> Cd (s) -0.40 PbSO 4(s) + 2 e - -----> Pb (s) + SO 42-(aq) -0.31
Co 2+(aq) + 2 e - -----> Co (s) -0.28
Ni 2+(aq) + 2 e - -----> Ni (s) -0.25
Sn 2+(aq) + 2 e - -----> Sn (s) -0.14 Pb 2+(aq) + 2 e - -----> Pb (s) -0.13
2 H +(aq) + 2 e - -----> H 2(g) 0.00 Sn 4+(aq) + 2 e - -----> Sn 2+(aq) +0.13 Cu 2+(aq) + e - -----> Cu +(aq) +0.13 SO 42-(aq) + 4 H +(aq) + 2 e - -----> SO 2(g) + 2 H 2 O +0.20 AgCl (s) + e - -----> Ag (s) + Cl -(aq) +0.22
Cu 2+(aq) + 2 e - -----> Cu (s) +0.34 O 2(g) + 2 H 2 + 4 e - -----> 4 OH -(aq) +0.40 I 2(s) + 2 e - -----> 2 I -(aq) +0.53 MnO 4-(aq) + 2 H 2 O + 3 e - -----> MnO 2(s) + 4 OH -(aq) +0.59 O 2(g) + 2 H +(aq) + 2 e - -----> H 2 O 2(aq) +0.68 Fe 3+(aq) + e - -----> Fe 2+(aq) +0.77 Ag +(aq) + e - -----> Ag (s) +0.80 Hg 22+(aq) + 2 e - -----> 2 Hg (l) +0.85 2 Hg 2+(aq) + 2 e - -----> Hg 22+(aq) +0.92 NO 3-(aq) + 4 H +(aq) + 3 e - -----> NO (g) + 2 H 2 O +0.96 Br 2(l) + 2 e - -----> 2 Br -(aq) +1.07 O 2(g) + 4 H +(aq) + 4 e - -----> 2 H 2 O +1.23 MnO 2(s) + 4 H +(aq) + 2 e - -----> Mn 2+(aq) + 2 H 2 O +1.23
Cr 2 O 72-(aq) + 14 H +(aq) + 6 e - -----> 2 Cr 3+(aq) + 7 H 2 O +1.33
Cl 2(g) + 2 e - -----> 2 Cl -(aq) +1.36 Au 3+(aq) + 3 e - -----> Au (s) +1.50
MnO 4-(aq) + 8 H +(aq) + 5 e - -----> Mn 2+(aq) + 4 H 2 O +1.51
Ce 4+(aq) + e - -----> Ce 3+(aq) +1.61 PbO 2(s) + 4 H +(aq) + SO 42-(aq) + 2 e - -----> PbSO 4(s) + 2 H 2 O +1.70 H 2 O 2(aq) + 2 H +(aq) + 2 e
- -----> 2 H 2 O +1.77 Co 3+(aq) + e - -----> Co 2+(aq) +1.82 O 3(g) + 2 H +(aq) + 2 e - -----> O 2(g) + H 2 O +2.07
F 2(g) + 2 e - -----> F -(aq) +2.87