Pengaruh Panjang API Dan Sudut Injeksi Terhadap Produktivitas Mesin DC Thermal Plasma Dalam Pembuatan Nanopartikel Alumina

Abstract

Nanopartikel merupakan partikel yang memiliki ukuran 10−9 nm dan rentang ukuran 1-100 nano. Partikel ini dibentuk dengan berbagai macam pengolahan, salah satunya menggunakan metode DC Thermal Plasma. Penelitian ini menggunakan proses pembuatan serbuk alumina yang memanfaatkan mesin DC Plasma cutting 70 ampere sebagai nyala api plasma. Proses pembakaran dilakukan dalam tabung reaktor, dan bahan yang diolah yaitu serbuk Aluminium (Al) dengan kemurnian 92,5%. Prinsip dari Mesin DC Thermal Plasma yaitu membakar serbuk Aluminium pada tabung reaktor yang diinjeksikan melalui sistem injeksi bertekanan udara. Massa input serbuk Aluminium yang diinjeksikan sebesar 5 gram. Proses pembekaran dilakukan sesuai selang waktu yang ditentukan (15 detik). Partikel yang menempel di dinding reaktor dihisap dengan bantuan vacuum pump sehingga mempermudah proses kolekting pada tabung filter. Material yang telah dikolekting diukur massanya menggunakan timbangan digital. Analisis data yang digunakan yaitu menggunakan metode Taguci L27. Pengolahan data dengan metode Taguci bertujuan untuk mengetahui parameter apa yang signifikan dan seberapa besar kontribusi parameter tersebut pada proses pembuatan nanopartikel Al2O3. Parameter yang digunakan dalam penelitian ini yaitu sudut injeksi dengan 3 variasi (45°,60°, 90°) dan panjang api dengan 3 variasi (2,31 cm; 3,87 cm; 4,28 cm). Kontribusi parameter permesinan dalam pembuatan nanopartikel alumina yang signifikan yaitu parameter sudut injeksi memiliki kontribusi sebesar 37% dan parameter panjang api sebesar 4,2%. Alat DC Thermal Plasma telah menghasilkan serbuk nanopartikel dengan ukuran terkecil 50 nm tetapi produktivitas yang dihasilkan setiap pengambilan sampel tidak mencapai 100%. Pengambilan sampel sesuai data aktual menunjukan serbuk yang dihasilkan rata sebesar ± 3 gram pada setiap penimbangan hasil pembakaran dan losses sebesar ± 2 gram yang disebabkan oleh penyumbatan pada instalasi pipa. Penyumbatan terjadi karena adanya perbedaan diameter instalasi pipa injeksi sehingga gaya turbulen pada pipa aliran fluida terbentuk dan pengaruh sudut belokan pada pipa injeksi yang berakibat pada naiknya tekanan fluida tetapi kecepatan aliran fluida bermuatan serbuk menurun. Produktivitas alat DC Thermal Plasma hanya mencapai 60%, dilihat dari serbuk yang dihasilkan yaitu sebanyak ± 3 gram. Hasil penelitian secara umum dipengaruhi oleh sudut injeksi. Sudut injeksi optimum yaitu 45° dengan produktivitas rata-rata dari pengambilan 9 sampel sebesar 3,56 gram dan produktivitas paling buruk yaitu parameter sudut injeksi 90° yaitu sebesar 2,17 gram. Parameter panjang api dalam penelitian ini tidak terbukti signifikan, hal itu terjadi karena seberapapun panjang api yang digunakan api plasma dengan ukuran terpendek yaitu 2,31 cm sudah dapat meleburkan serbuk aluminium yang miliki titik lebur 660,03°C. Temperature api plasma mencapai suhu 9700°C (Lancaster, J., F., 1986). Kesimpulan dari penelitian yaitu semakin besar sudut belokan injeksi material semakin sedikit pula produktivitas dari alat DC Thermal Plasma begitupun sebaliknya.