Jurnal Indonesia Sosial Teknologi:p–ISSN: 2723 - 6609 e-ISSN :2745-5254 Vol. 3, No.1 Januari 2022
RANCANG  BANGUN  ALAT  SCREW  EXTRUDER  PEMBUATAN  MEDIUM DENSITY  FIBERBOARD  BERBASIS  SERAT  TANDAN  KOSONG  KELAPA SAWIT    DAN  PEREKAT  HIGH  DENSITY  POLYETHYLENE  (HDPE)  (UJI KINERJA ALAT DITINJAU DARI EFISIENSI SCREW EXTRUDER)
Muhamad Arif Rachman 1 , Anerasari Meidinariasty 2 , Selastia Yuliati 3
Program Studi Teknologi Kimia Industri, Politeknik Negeri Sriwijaya 1,2,3
Email: m.arifrachman12@gmail.com 1 , anerasari@polsri.ac.id 2 , selastiayuliati@yahoo.com 3 .

## Abstrak
Penelitian  rancang  bangun  prototipe  alat Single  Screw  Extruder bertujuan  untuk menghasilkan  produk Medium  Density  Fiberboard (MDF)  atau  papan  kayu berkerapatan  sedang  dengan  bahan  baku  serat  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit (TKKS)  dan  perekat  dari  limbah  plastik High  Density  Polyethylene (HDPE)  yang sesuai dengan SNI 01-4449-2006. Pembuatan MDF dari bahan baku limbah TKKS dan  HDPE  ini  diharapkan  dapat  menangani  permasalahan  limbah  belum termanfaatkan  dengan  baik  sekaligus  mengolahnya  menjadi  produk  bernilai  jual demi mengatasi urgensi kebutuhan manusia akan papan kayu. Rancang bangun alat Single Screw Extruder ini dilakukan dengan memodifikasi insulasi pada barrel dan penggunaan inverter atau Speed Drive (VSD) pada motor penggerak. Penelitian ini memvariasikan  temperatur  pemanasan  sebesar  210°C,  230°C,  dan  250°C;  serta putaran screw sebesar 20 rpm, 40 rpm, dan 60 rpm. Dilakukan pengujian terhadap produk  papan  serat  yang  dihasilkan  sesuai  dengan  SNI  01-4449-2006  dan  didapat nilai  kerapatan  tertinggi  sebesar  0,9843  g/cm3;  nilai  daya  serap  terhadap  air terendah  sebesar  9,39%;  nilai  kadar  air  terendah  sebesar  1,57%;  dan  nilai pengembangan tebal terendah sebesar 3,41%.
Kata  kunci : Screw  Extruder; Papan  Serat  Berkerapatan  Sedang ; Tandan  Kosong Kelapa Sawit ; High Density Polyethylene.

## Abstract
Research on the design of a prototype of a Single Screw Extruder aims to produce Medium Density Fiberboard (MDF) using raw materials of Oil Palm Empty Fruit Bunches (OPEFB) and adhesives from High-Density Polyethylene (HDPE) plastic waste under SNI 01  - 4449-2006. The manufacture of MDF from EFB and HDPE waste  is  expected  to  deal  with  the  problem  of  waste  that  has  not  been  utilized properly  and  to  overcome  the  human  need  for  wooden  boards.  The  design  of  the Single Screw Extruder is done by modifying the insulation on the barrel and using an inverter or Variable Speed Drive (VSD) on the driving motor. This study varied the  heating  temperature  by  210°C,  230°C,  and  250°C;  and  screw  rotation  of  20 rpm, 40 rpm, and 60 rpm. Tests were carried out on fiberboard products produced under SNI 01-4449-2006 and obtained the highest density value of 0.9843 g/cm3;
the  lowest  water  absorption  value  is  9.39%;  the  lowest  water  content  value  is 1.57%, and the lowest thickness expansion value is 3.41%.
Keywords : Single Screw Extruder; Composites; Medium Density Fiber Board; Oil Palm Empty Fruit Bunches; High Density Polyethylene Waste.

## Pendahuluan
Komposit  merupakan  kombinasi  dari  dua  bahan  atau  lebih  untuk  menghasilkan material  baru  dengan  sifat  yang  unik  dibandingkan  sifat  material  dasar  sebelum dicampur  dan  terjadi  ikatan  permukaan  antara  masing-masing  material  penyusun ( Apriani , 2017). Salah satu keuntungan material komposit adalah kemampuan material tersebut  untuk  dapat  diarahkan,  sehingga  kekuatannya  dapat  diatur  hanya  pada  arah tertentu  yang  kita  kehendaki,  atau  dapat  disebut  sebagai tailoring  properties ( Apriani , 2017).  Beberapa  sifat  istimewa  dari  komposit,  yaitu  ringan,  kuat,  tidak  terpengaruh korosi,  dan  mampu  bersaing  dengan  logam,  dengan  tidak  kehilangan  karakteristik dan kekuatan mekanisnya.
Seiring dengan meningkatnya kebutuhan manusia akan papan dari tahun ke tahun memberi pengaruh kurang baik terhadap alam. Hasil hutan terutama bahan kayu lama- kelamaan  akan  terus  berkurang  ditambah  dengan  adanya  penebangan  liar  ( illegal logging )  menyebabkan  pengambilan  hasil  hutan  menjadi  tidak  terkontrol.  Salah  satu upaya untuk menghentikan ketergantungan manusia dengan papan berbahan dasar kayu adalah  dengan  mencari  substitusi  bahan  yang  memiliki  sifat  yang  sama  atau  lebih unggul daripada produk kayu hutan. Papan serat merupakan panel yang dihasilkan dari pengempaan  serat  kayu  atau  bahan  ber-lignoselulosa  lain  dengan  ikatan  utama  berasal dari  bahan  baku  yang  bersangkutan  (khususnya  lignin)  atau  bahan  lain  (khususnya perekat) untuk memperoleh sifat khusus ( Badan Standardisasi Nasional , 2006).
Syarat  terpenting  dalam  pembuatan  papan  serat  adalah  menggunakan  bahan dengan kandungan utama selulosa. Salah satu bahan yang bisa menjadi alternatif adalah limbah tandan kosong kelapa sawit (TKKS). TKKS merupakan hasil akhir dari kelapa sawit  yang  masih  sangat  terbatas  penggunaannya  sehingga  cenderung  dikategorikan sebagai  limbah.  Tiap  kandungan  serat  TKKS  secara  fisik  mengandung  bahan–bahan serat seperti lignin (16,19%), selulosa (44,14%) dan hemi selulosa (19,28%) yang mirip dengan bahan kimia penyusun kayu ( Safrijal dkk ., 2017) . Luasnya lahan kelapa sawit di Indonesia khususnya di Sumatera yaitu sebesar 6,37 Mha atau 63.700 kilometer persegi pada  tahun  2017  menandakan  potensi  akan  TKKS  yang  sangat  besar  sebagai  bahan baku utama dari papan serat.
Salah satu limbah plastik yang umum ditemui di lingkungan adalah limbah plastik berjenis High  Density  Polyethylene (HDPE).  HDPE  berasal  dari  gabungan  monomer jenis Ethylene (C 2 H 4 )  yang  mengalami  proses  polimerisasi  dengan  tekanan  rendah. Plastik  HDPE  memiliki  kekuatan  mekanik  yang  tinggi,  transparan,  tidak  beracun,  dan tidak  memiliki  pengaruh  pada  rasa  dan  permeabilitas  yang  dapat  diabaikan  untuk karbon dioksida ( Silviyati dkk ., 2019). HDPE memiliki kekuatan tarik dan impak yang
sangat  baik,  serta  ketahanan  terhadap  bahan  kimia,  kejernihan,  kemampuan  proses, kemampuan  warna  dan  stabilitas  termal  ( Irvan,  2016  dalam  Silviyati  dkk .,  2019). Dengan  sifat  fisis  yang  dimiliki  oleh  HDPE  ini,  sangat  memungkinkan  untuk menjadikannya sebagai bahan perekat dari papan serat berbahan limbah TKKS.
Berdasarkan studi yang dilakukan oleh (Ferhat dkk., 2014), meneliti sifat mekanis komposit kayu  pohon pinus dan matriks plastik  ( Polypropylene ) dengan menggunakan metode  ekstruksi,  maka  hasil  yang  didapat  dengan  matriks  polimer polypropylene sebesar  50%  dan  serbuk  kayu  pinus  50%  menunjukan  sifat  fisis  tertinggi.  Demikian juga  dengan  penelitian  yang  dilakukan  (Satito  2016),  pembuatan  panel  komposit kayu plastik  ( Wood  Plastic  Composit )  menggunakan  metode screw  extrusion dengan komposisi  70%  serbuk  kayu  bingkirai  dan  30%  plastik  HDPE  memiliki  sifat  fisik material  dengan  kerapatan  0,96  gram/cm 3 .  Sedangkan  penelitian  yang  dilakukan ( Zulnazri  dkk .,  2014).  Pembuatan  material  komposit  plastik  HDPE  dengan  campuran serbuk  TKKS  dengan  metode  2  tahap  yaitu screw  extrusion untuk  pembuatan pellet komposit  dan proses pengempaan dengan hotpress .
Gambar. 1 Extruder ( Kelly dkk ., 2014)
Proses  ekstrusi  plastik  dilakukan  dengan  1  tahap  dengan  menekan  bahan  dasar plastik agar mengalir melalui lubang pada cetakan menghasilkan produk kontinyu yang bentuknya  ditentukan  oleh  bentuk  lubang  cetakan  ( die )  ( Mikell  &  Groover ,  2013). Mesin ekstrusi memiliki bagian yang bernama extruder .
Extruder memiliki  fungsi  sebagai  pelebur  plastik  yang  nantinya  akan  diproses melalui zona pemanas yang memiliki suhu yang sama berdasarkan titik leleh dari plastik yang digunakan dan kemudian akan didorong keluar oleh screw conveyor untuk sampai pada bagian dies untuk berbagai macam proses selanjutnya ( Maradu dkk ., 2018).
Berdasarkan penelitian ( Aryo Satito , 2016), dilakukan penelitan lanjutan rancang bangun alat screw extruder dengan memodifikasi insulasi pada barrel dan penggunaan Inverter yang seringkali disebut Variable Speed Drive (VSD) atau Variable Frequency Drive (VFD)  pada  motor  penggerak.  Penggunaan  VSD  pada  motor  listrik  dapat menyesuaikan  kecepatan screw sesuai  dengan  yang  dibutuhkan  dalam  proses  ekstrusi sehingga mencegah terjadinya penggunaan energi yang sia-sia dan mampu mengurangi biaya listrik ( Atmam dkk ., 2018), Hal ini diharapkan mampu meningkatkan efektivitas alat screw  extruder dalam  memproduksi  papan  serat  berkerapatan  sedang  yang memenuhi  sifat  fisik  dan  mekanis  berdasarkan  Standar  Nasional  Indonesia  No.  01- 4449-2006 dengan menentukan kondisi operasi optimum pada saat proses produksi.
Berdasarkan  studi  literatur  yang  telah  diuraikan,  terlihat  bahwa  pembentukan papan  komposit  pada  umumnya  menggunakan  metode  ektrusi,  namun  studi  literatur mengenai pembuatan Medium Density Fiberboard menggunakan metode ektrusi masih terbatas.  Sehingga  dilakukan  penelitan  pembuatan Medium  Denisty  Fiberboard dapat dibuat  dari  limbah  plastik  sebagai  perekat  dan  bahan  isian  dari  tandan  kosong  kelapa sawit  (TKKS)  dengan  menggunakan  alat Screw  Extruder. Dengan  adanya pengembangan  penelitian  ini  diharapkan  dapat  mengurangi  dampak  pencemaran lingkungan  sekaligus  menghasilkan  produk  papan  serat  dengan  memanfaatkan  bahan perekat  dari  limbah  plastik  dan  bahan  isian  alami  sebagai  alternatif  pengganti  papan kayu yang memenuhi Standar Nasional Indonesia No. 01-4449-2006.

## Metode Penelitian
Penelitian  ini  menggunakan  metode  rancang  bangun  dan  eksperimen  yang dimodifikasi  dari  metode  pada  penelitian ( Aryo Satito ,  2016) yang  membuat  rancang bangun  mesin wood  plastic  composite  screw  extrusion  molding untuk  produksi  panel komposit kayu plastik untuk dinding dan lantai. Matriks yang digunakan pada penelitian tersebut merupakan polyprophylene (PP) dan polyvinylchloride (PVC). Metode rancang bangun  pada  penelitian  ini  dilakukan  untuk  perancangan Screw  Extruder pada pembuatan Medium  Density  Fiberboard (Papan  Serat  Berkerapatan  Sedang)  dengan memvariasikan  temperatur  operasi  alat Screw  Extruder sebesar  210°C,  230°C,  dan 250°C;  serta  putaran screw sebesar  20  rpm,  40  rpm,  dan  60  rpm.  Adapun  metode eksperimen  yang  dilakukan  adalah  modifikasi  matriks  berupa  plastik High  Density Polyethylene (HDPE)  yang  dicampur  dengan  serat  Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit (TKKS)  dengan  perbandingan  50:50.  Metode  eksperimen  dilakukan  untuk mengetahui kinerja mesin Screw Extruder pada proses ekstrusi dan pembuatan MDF berbasis serat TKKS  dan  perekat  HDPE  serta  hasil  papan  serat  berkerapatan  sedang  yang  dihasilkan diharapkan  memenuhi  parameter  dalam  SNI  01-4449-2006  yang  meliputi  kerapatan, kadar air, daya serap terhadap air, dan pengembangan tebal.

## Pendekatan Desain Fungsional
Pada  pendekatan  rancang  bangun  alat Screw  Extruder memiliki  beberapa komponen beserta fungsinya yang terdiri dari :
1. Single Screw
Screw merupakan  bagian  utama  pada  proses  ektrusi. Screw berfungsi  sebagai poros  pendorong  dan  pengaduk  untuk  plastik  yang  meleleh  yang  terdapat  di  dalam barrel yang kemudian dialirkan ke kepala die .
2. Barrel
Unit tabung pemanas yang berfungsi untuk mencairkan serbuk plastic HDPE dan mencampurkannya dengan serat TKKS. Unit ini terdiri dari tabung dan terdapat elemen pemanas yang mampu memanaskan campuran serat TKKS dan plastik. Pada saat plastik
Kinerja Alat Ditinjau dari Efisiensi Screw Extruder)
mencair, plastik akan membungkus serat TKKS yang kemudian campuran serat TKKS dan plastik diekstrusikan oleh screw menuju kepala die .
3. Heater
Elemen  pemanas  ( heater  element )  adalah  komponen  yang  menghasilkan  panas untuk  melelehkan  plastik  pada  mesin  ekstrusi  ini.  Elemen  ini  diletakan  pada  bagian pengumpan  ( feed  section ),  bagian  penekan  ( compression  section ),  bagian  pengaduk ( metering section ) dan bagian cetakan ( die temperature ).
4. Motor Penggerak
Fungsi  motor  penggerak  adalah  untuk  mengatur  dan  menggerakkan screw ,  yang memasok torsi dan kecepatan yang diperlukan selama proses ekstrusi.
5. Gear Transmisi
Gear transmisi  merupakan  bagian  dari  unit  penggerak  yang  berfungsi  untuk mereducer kecepatan motor dan meningkatkan torsi.
6. Hopper
Hopper berfungsi  sebagai  tempat  memasukkan  bahan  baku  plastik  dan  serat TKKS  yang  telah  dicampur  rata. Hopper umumnya  dibuat  dalam  bentuk  simetris. Pemilihan material yang baik untuk membuat hopper adalah menggunakan bahan yang ringan  dan  tahan  korosi.  Pada  umumnya hopper terbuat  dari  aluminium  dan stainless steel .
7. Sistem Kontrol
Sistem  kontrol  berfungsi  untuk  mengatur  dan  menjaga  kondisi  operasi  pada  saat proses ekstrusi. Sistem kontrol yang terdapat pada Temperature Zone Control berfungsi untuk  mengendalikan  temperatur heater sesuai  yang  diinginkan  pada  setiap  zona. Kemudian  terdapat  sistem  kontrol  penggerak  yaitu Variable  Speed  Drive (VSD)  yang berfungsi  mengatur  dan  mengendalikan  putaran screw terhadap  laju  alir  ekstrusi  dan tekanan pada die .
8. Cetakan ( die )
Cetakan  ( die )  berbentuk  rongga  kosong  yang  kemudian  diisi  dengan  material meleleh  untuk  memperoleh  suatu  bentuk  yang  diinginkan.  Diameter  lubang  cetakan dibuat lebih kecil dari ukuran diameter barrel agar dapat memberikan tekanan pada saat proses pencetakan.

## Pendekatan Desain Struktural
Pendekatan  desain  struktural  menjelaskan  struktur  secara  detail  dari  suatu  alat, baik  dari  material,  ukuran  maupun  proses  pembuatannya  yang  dapat  diamati  pada Gambar  2.1.  Pada  gambar  tersebut  menyajikan  rancangan  alat Screw Extruder. Dalam skematik ini ditentukan posisi yang dipasang termokopel dan VSD pada proses ekstrusi.

## Gambar 2.1 Single Screw Extruder
Adapun  alat  dan  bahan  yang  digunakan  dalam  rancang  bangun  alat Screw Extruder ini terbagi menjadi 2, yaitu pada pembuatan alat dan pada penelitian.
Penelitian  rancang  bangun  alat Screw  Extruder ini  dijelaskan  pada  diagram  alir pada Gambar 2.2. di bawah ini.
Gambar 2.2 . Diagram Alir Perancangan dan Pengujian Alat Screw Extruder
Variabel  bebas  yang  diambil  pada  penelitian  ini  meliputi  temperatur  pemanasan sebesar 210°C, 230°C, dan 250°C; serta putaran screw sebesar 20 rpm, 40 rpm, dan 60 rpm.  Variabel  kontrol  berupa  komposisi  bahan:perekat  sebesar  50:50,  dan  variabel terikat berupa daya serap terhadap air, kadar aair, kerapatan, pengembangan tebal.
Analisis terhadap kelayakan papan serat berkerapatan sedang dari tandan kosong dan  plastik  HDPE  daur  ulang,  dilakukan  pengujian-pengujian  sesuai  standar  SNI  01-
Kinerja Alat Ditinjau dari Efisiensi Screw Extruder)
4449-2006  yang  meliputi  kerapatan,  kadar  air,  daya  serap  terhadap  air,  dan pengembangan tebal.

## Hasil dan Pembahasan
Dilakukan  analisis  terhadap  laju  alir  dan  kinerja  dari  alat screw  extruder serta pengaruh  temperatur  dan  kecepatan  putaran screw terhadap  kerapatan,  kadar  air,  daya serap terhadap air, dan pengembangan tebal.

## Pengaruh Temperatur  dan  Kecepatan  Putaran Terhadap  Kerapatan  pada Papan
Serat
Nilai  kerapatan Medium  Density  Fiberboard (MDF)  yang  dihasilkan  secara keseluruhan  telah  memenuhi  Standar  Nasional  Indonesia  01-4449-2006  yang mengsyarat kerapatan pada papan serat berkerapatan sedang sebesar 0,4  – 0,84 gr/cm 3 . Pada  penelitian  ini,  papan  serat  yang  dihasilkan  melebihi  nilai  standar  papan  serat berkerapatan sedang, sehingga papan serat yang dihasilkan termasuk ke dalam kategori papan serat berkerapatan tinggi atau Hardboard . Kategori ini mengacu pada klasifikasi SNI 01-4449-2006 yang membagi papan serat menjadi papan serat berkerapatan rendah (di bawah 0,40 gr/cm 3 ), papan serat berkerapatan sedang (0,40 – 0,84 gr/cm 3 ) dan papan serat berkerapatan tinggi (di atas 0,84  gr/cm 3 ).  Pada Gambar 3.1, dapat dilihat bahwa nilai kerapatan yang tertinggi yaitu pada papan serat dengan temperatur operasi sebesar 250°C  dengan  kecepatan  putaran screw sebesar  20  rpm.  Sedangkan  nilai  kerapatan terendah  berada  pada  temperatur  210°C  dengan  kecepatan  putaran  screw  sebesar  60 rpm.
Gambar 3.1. Grafik Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Putaran Screw terhadap Uji Kerapatan Papan Serat.
Pada  Gambar  3.1,  temperatur  dan  kecepatan  putaran screw sangat  berpengaruh terhadap  nilai  kerapatan,  dimana  semakin  tinggi  temperatur  dan  rendahnya  kecepatan putaran screw maka campuran TKKS dan perekat plastik HDPE terhomogenasi dengan baik  di  dalam barrel dan  dapat  mengisi  ruang  cetakan  yang  sekaligus  mampu memadatkan  campuran  TKKS  dan  HDPE  dalam  cetakan.  Hal  ini  tentunya  mampu menghindari  terjadinya  rongga-rongga  pada  papan  serat  dikarenakan  telah  terpadatkan
0,82 0,84 0,86 0,88 0,9 0,92 0,94 0,96 0,98 1 210 220 230 240 250 K er apa ta n ( gr /cm 3) Temperatur (°C)
oleh  perekat  HDPE.  Namun  apabila  temperatur  yang  rendah  dan  kecepatan  putaran screw yang  tinggi,  hal  ini  akan  mengakibatkan  sulitnya  proses mixing dikarenakan perekat  masih  memiliki  viskositas  yang  tinggi  yang  dapat  menyulitkan  proses homogenisasi, dengan tingginya kecapatan putaran screw mengakibatkan waktu tinggal selama proses mixing .
Kerapatan memiliki pengaruh terhadap sifat fisis lainnya, Menurut ( Anton , 2012) menyatakan  bahwa  kerapatan  papan  serat  memiliki  pengaruh  besar  terhadap pengembangan  tebal  dan  daya  serap  air  pada  papan  serat.    Rendahnya  nilai  kerapatan menyebabkan  tingginya  nilai  pengembangan  tebal  dan  daya  serap  air  papan.  Menurut ( Mikael  dkk .,  2014)  semakin  tinggi  kerapatan  papan  partikel  dari  suatu  bahan  baku tertentu maka  semakin  tinggi  kekuatannya,  tetapi  kestabilan  dimensinya  menurun oleh naiknya kerapatan.

## Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Screw Terhadap Uji Kadar Air Papan Serat
Analisis  kadar  air  bertujuan  untuk  mengetahui  seberapa  banyak  kandungan  air yang  berada  didalam  papan  serat.  Kadar  air  papan  serat  merupakan  jumlah  air  yang tertinggal di dalam rongga sel, dan rongga antar serat dan perekat selama proses ektrusi. Hal  ini  dapat  menunjukan  bahwa  pembuatan  papan  serat  dengan  menggunakan screw extruder baik  atau  tidak.  Batas  kadar  air  papan  serat  yang  baik  berdasarakan  Standar Nasional Indonesia No. 01-4449-2006 sebesar 13%.
Hasil  penelitian  didapat  papan  serat  dengan  kadar  air  terendah  yaitu  pada temperatur  210°C  dengan  kecepatan  putaran  20  rpm  sebesar  1,57  %,  sedangkan  kadar air  yang  tertinggi  terdapat  pada  temperature  250°C  dengan  kecepatan  putaran  60  rpm sebesar  2,43  %.  Pada  Gambar  3.4,  dapat  dilihat  bahwa  temperatur  tidak  begitu berpengaruh  terhadap  kadar  air,  tetapi  temperatur  juga  perlu  diperhatikan  apabila temperatur operasi terlalu tinggi akan mengakibatkan munculnya uap air didalam barrel yang ikut terserap ke dalam campuran TKKS dan HDPE.
Kecepatan putaran screw sangat berpengaruh terhadap jumlah kadar air di dalam papan  serat.  Hal  ini  disebabkan  karena  laju  aliran  yang  begitu  cepat  mengakibatkan campuran  tidak  merata  sehingga  masih  terdapat  rongga-rongga  kosong  yang  nantinya akan terisi oleh uap air akibat dari proses ektrusi. Tingginya pressure flow pada ujung barrel akibat  dari  kecepatan  putaran  yang  cepat  juga  dapat  mengakibatkan meningkatnya  tekanan  aliran  menuju die begitu  besar,  yang  mengakibatkan  tidak meratanya penyebaran TKKS dan HDPE dalam cetakan.
Gambar 3.2. Grafik Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Putaran Screw terhadap Uji
Kadar Air Papan Serat.
Kadar air yang tinggi pada papan serat dapat mengakibatkan ikatan rekat menjadi lemah.  Menurut  ( Mikael  dkk .,  2014) menyatakan  bahwa  kadar  air  pada  papan  serat dipengaruhi  oleh  nilai  kerapatannya,  papan  serat  yang  memiliki  nilai  kerapatan  yang lebih tinggi mempunyai ikatan antar molekul serat dengan molekul perekat yang sangat kuat  sehingga  molekul  air  sulit  untuk  mengisi  rongga  yang  terdapat  dalam  pembuatan papan partikel karena rongga tersebut terisi dengan molekul perekat.

## Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Screw Terhadap Uji Daya Serap Air Papan Serat
Analisis daya serap air bertujuan untuk mengukur kemampuan papan serat dalam menyerap  air.  Pada  SNI  No.  01-4449-2006,  daya  serap  air  untuk  papan  serat berkerapatan  sedang  tidak  memiliki  syarat  tertentu,  sedangkan  untuk  papan  serat berkerapatan tinggi  sebesar  20%.  Berdasarkan  Gambar  3.3,  terlihat  bahwa  papan serat yang  memiliki  daya  serap  air  tertinggi  yaitu  pada  temperatur  operasi  210°C  dan kecepatan  putaran screw 60  rpm.  Sedangkan  daya  serap  air  terendah  berada  pada temperatur operasi 250°C dengan kecepatan putaran screw 20 rpm. Hal ini menunjukan semakin  tingginya  kecepatan  putaran screw maka  semakin  tinggi  juga  daya  serap  air terhadap papan serat. Hal tersebut disebabkan karena pada saat proses perendaman, air akan mengisi rongga-rongga kosong pada papan serat sehingga mengakibatkan air akan mudah masuk ke dalam papan serat.
2 4 6 8 10 12 14 210 220 230 240 250 K ada r A ir ( % ) Temperatur (°C) 20 rpm 40 rpm 60 rpm SNI MDF 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 210 220 230 240 250 D ay a Ser ap A ir ( % ) Temperatur (°C) 20 rpm 40 rpm 60 rpm
Gambar 3.3. Grafik Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Putaran Screw terhadap Uji Daya Serap Air Papan Serat.
Menurut  ( Septiari  dan  Kartowasono ,  2017),  selulosa  yang  terkandung  dalam papan partikel mampu menyerap air pada saat proses perendaman papan serat dalam air dikarenakan adanya  gaya absorbsi  yang  merupakan gaya tarik molekul air pada ikatan hidrogen  yang  terdapat  dalam  selulosa  tersebut.  Tentunya  hal  ini  juga  berpengaruh terhadap  kerapatan  papan  dimana  ikatan  antar  partikel  akan  semakin  kompak  dan menyebabkan  rongga  udara  dalam  lembaran  papan  akan  semakin  kecil.  Keadaan tersebut  akan  menyebabkan  air  menjadi  sulit  untuk  mengisi  rongga  papan  partikel tersebut  semakin  kecil  daya  serap  air  papan  partikel,  maka  stabilitas  papan  tersebut semakin baik, demikian pula sebaliknya.

## Pengaruh  Temperatur  dan  Kecepatan  Screw  Terhadap  Uji  Pengembangan  Tebal Papan Serat
Analisis  pengembangan  tebal  bertujuan  untuk  mengetahui  perubahan  dimensi serat akibat pengembangan dinding sel serat atau perbuhan ukuran rongga serat akibat menyerap  air  ( Purnamasari ,  2020).  Berdasarkan  analisis  yang  telah  lakukan,  diperoleh grafik pengaruh temperatur dan kecepatan putaran terhadap pengembangan tebal papan serat. Pada penelitian ini didapat nilai pengembangan tebal terendah terjadi pada kondisi operasi  250°C  dan  kecepatan  putaran screw 20  rpm  sebesar  3,39  %.  Sedangkan pengembangan tebal tertinggi berada pada kondisi operasi 210°C dan kecapatan putaran screw 60 rpm sebesar 4,43%.
( Anton ,  2012)  menjelaskan  bahwa  pertambahan  pengembangan  tebal  seiring dengan  pertambahan  daya  serap  air  papan  serat.  Serat  semakin  terlapisi  dengan  baik oleh  perekat  sehingga  kontak  antara  serat  dan  air  menjadi  lebih  kecil.  Perekat  yang memasuki  dinding  serat  dan  kemudian  mengeras  dapat  menciptakan  hambatan  fisik ( physical barrier ) sehingga menyebabkan penurunan penyerapan air yang menyebabkan pengembangan  tebal.  Menurut  ( Purnamasari ,  2020),  sifat  pengembangan  tebal  papan serat sejalan dengan sifat daya serap air, yaitu semakin banyak air yang diserap makin besar  pengembangan  tebalnya.  Pengembangan  tebal  juga  sejalan  dengan  tingkat kerapatan  dimana  nilai  dengan  kerapatan  yang  rendah  tentunya  membuat  serat  TKKS akan  menarik air  kembali  sehingga  serat-serat  pada  papan  serat akan  kembali  menjadi bentuk semula akibat hilangnya tekanan setelah perendaman.
Gambar 3.4. Grafik Pengaruh Temperatur dan Kecepatan Putaran Screw terhadap Uji Pengembangan Tebal Papan Serat.
Pada  Gambar  3.4.,  dapat  dilihat  bahwa  temperatur  dan  kecepatan  putaran berpengaruh  terhadap  nilai  pengembangan  tebal  pada  papan  serat,  dimana  semakin cepat  kecepatan  putaran screw dan  rendahnya  temperatur,  maka  akan  membuat campuran TKKS dan HDPE tidak terhomogenasi dengan baik sehingga masih terdapat serat serat yang tidak terlapisi oleh perekat dan juga akan sulit untuk mengisi ruang di dalam  cetakan.  Penggunaan  perekat  dalam  pembuatan  papan  serat  selain  sebagai perekat juga berfungsi untuk mencegah air masuk kedalam papan.

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan terkait perancangan alat Screw Extruder pada  pembuatan  papan  serat  dengan  perbandingan  komposisi  bahan  dan variasi kecepatan putaran screw dapat disimpulkan bahwa : 1. Telah  dihasilkan sebuah protipe alat Screw Extruder untuk pembuatan Medium Density Fiberboard (MDF) atau Papan Serat Berkerapatan Sedang berbasis serat Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) sebagai  bahan  pengisi  dan  plastik High  Density  Polyethylene (HDPE)  sebagai  bahan perekat. 2. Dari variasi temperatur dan kecepatan putaran screw yang telah diujicobakan pada  pembuatan  papan  serat,  didapatkan  kondisi  optimum  dengan  temperatur  operasi sebesar 210°C dan kecepatan putaran screw 20 rpm, dimana pada kondisi tersebut, nilai penyusutan  ( shrinkage ) pada  papan  serat  sangat  kecil,  dengan  nilai  kerapatan  yang tinggi dan kadar air yang rendah. 3. Nilai efisiensi tertinggi berdasarkan shrinkage alat screw  extruder yaitu  pada  temperatur  210°C  dan  kecepatan  putaran screw 20  rpm sebesar  97,17%..  4.  Pada  pembuatan  papan  partikel  dengan  menggunakan  alat Screw Extruder menghasilkan papan sesuai standart Standar Nasional Indonesia No. 01-4449- 2006,  dimana  untuk  nilai  kerapatan  tertinggi  yaitu  pada  temperatur  250°C  kecepatan putaran screw 20  rpm,  untuk  nilai  kadar  air  berada  pada  temperatur  210°C  dan kecepatan putaran screw 20 rpm, Sedangkan daya serap, dan pengembangan tebal yaitu pada temperatur 250°C dengan kecepatan putaran 20 rpm
0 2 4 6 8 10 210 220 230 240 250 Pe n g em b an g an T eb al (% ) Temperatur °C

## Bibliografi
Anton,  S.  (2012). Pembuatan  dan  Uji  Karakteristik  Papan  Partikel  dari  Serat  Buah Bintaro (Cerbera Manghas) .
Apriani, Enda. (2017). Analisa Pengaruh Variasi Komposisi  Bahan  Limbah Dari Serat Kelapa  Muda,  Batang  Pisang  Dan  Kertas  Bekas  Terhadap  Kekuatan  Bending
Sebagai Papan Komposit. Jurnal ENGINE , 1 (2), 38–
46. http://dx.doi.org/10.30588/jeemm.v1i2.259
Aryo Satito. (2016). Rancang Bangun Mesin Wood Plastic Composite Screw Extrussion Molding . 01 (June), 15–16.
Atmam,  Tanjung,  A.,  &  Zulfahri.  (2018).  Analisis  Penggunaan  Energi  Listrik  Motor Induksi  Tiga  Phasa  Menggunakan  Variable  Speed  Drive  (VSD). SainETIn , 2 (2),
52–59. https://doi.org/10.31849/sainetin.v2i2.1218
https://doi.org/10.31849/sainetin.v2i2.1218
Badan  Standardisasi  Nasional.  2006.  Mutu  Papan  Serat  SNI  01-4449-2006.  Bogor: Badan Standardisasi Nasional. https://doi.org/10.21009/jmenara.v7i2.7952
Kelly,  A.  L.,  Sorroche,  J.  V.,  Brown,  E.  C.,  &  Coates,  P.  D.  (2014).  IMPROVING THERMAL  EFFICIENCY  OF  SINGLE  SCREW  EXTRUSION. Journal  Of Engineering , 1 (April), 1–7.
Maradu,  Sibrani.  Muhammad  Piky  Allan.  Putu  M.  San.  (2018).  Perancangan  unit Extruder  Pada  Mesin  Extrusion  Laminasi  Fleksible  Packaging. Jurnal  Teknik Mesin ITI , 2 (2), 42–45. https://doi.org/10.31543/jtm.v2i2.155
Mawardi, Sumardi Indra. (2009). Perancangan dan fabrikasi mesin extrusi single screw.
Jurnal POLIMESIN , 7 (1), 602. https://doi.org/10.30811/jp.v7i1.1348
Mikael,  I.,  Hartono,  R.,  &  Sucipto,  T.  (2014). KUALITAS  PAPAN  PARTIKEL  DARI CAMPURAN  AMPAS  TEBU  DAN  PARTIKEL  MAHONI  DENGAN  BERBAGAI VARIASI  KADAR  PEREKAT  PHENOL  FORMALDEHIDA .  Universitas  Sumatera Utara.
Mikell, & Groover. (2013). Fundamentals Of Modern Manufacturing . 5 th Edition
Purnamasari,  Meri.  (2020). Pembuatan  Dan  Karakterisasi  Papan  Seratdengan  Variasi Tipe  Serat  Sabut  Kelapa  (Cocos  nucifera)  dan  perekat  plastik  high  density polyethylene dan low density polyethylene . Politeknik negeri sriwijaya.
Septiari,  Ida  Ayu  Putu  Wida,  &  Kartowasono,  Ngadiran.  (2017).  Pembuatan  Papan Partikel  dari  Limbah  Plastik  Polyprophylene  (PP)  dan  Tangkai  Bambu. Jurnal Pendidikan Kimia Undiksha , 1 (1). http://dx.doi.org/10.23887/jjpk.v1i1.4027
Silviyati, Idha, Supriaptiah, Endang, Ramadhan, Iqbal, & Wulandari, Meiditha. (2019).
Pengaruh Penambahan High Density Poly Ethylene (Hdpe) Dan Oli Bekas Sebagai Binder  Pada  Bata  Ringan  Dengan  Variasi  Filler. Kinetika,  Politeknik  Negeri Sriwijaya , 10 (03), 14–18.
Safrijal,  Ali,  S.,  &  Susanto,  H.  (2017).  Pengujian  Papan  Komposit  Diperkuat  Serat Tandan  Kosong  Kelapa  Sawit  (  TKKS  )  Dengan  Menggunakan  Alat  Uji  Impact Charpy. Jurnal Mekanova , 3 (5), 158–167. https://doi.org/10.35308/jmkn.v3i1.864
Zulnazri,  Suryati,  &  Nasrun.  (2014). Fabrikasi  Material  Komposit  Plastik  PP  dan HDPE dengan Penguat Mikro Filler Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Proses Screw Extruder . Universitas Malikussaleh.