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 Rachman1, Anerasari Meidinariasty 2, Selastia Yuliati 3

Program Studi Teknologi Kimia Industri, Politeknik Negeri Sriwijaya1,2,3

Email: [email protected]1, ane[email protected]2,

[email protected]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;

Muhamad Arif Rachman, Anerasari Meidinariasty, Selastia Yuliati.

38 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022

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 (C2H4) 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

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)

Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022 39

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/cm3. 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.

Muhamad Arif Rachman, Anerasari Meidinariasty, Selastia Yuliati.

40 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022

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

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)

Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022 41

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.

Muhamad Arif Rachman, Anerasari Meidinariasty, Selastia Yuliati.

42 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022

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-

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)

Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022 43

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/cm3.

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/cm3), papan serat berkerapatan sedang (0,40 – 0,84 gr/cm3) dan papan

serat berkerapatan tinggi (di atas 0,84 gr/cm3). 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

210 220 230 240 250

Kerapatan (gr/cm3)

Temperatur (°C)

Muhamad Arif Rachman, Anerasari Meidinariasty, Selastia Yuliati.

44 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022

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.

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)

Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022 45

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.

210 220 230 240 250

Kadar Air (%)

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

Daya Serap Air (%)

Temperatur (°C)

20 rpm

40 rpm

60 rpm

Muhamad Arif Rachman, Anerasari Meidinariasty, Selastia Yuliati.

46 Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022

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.

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)

Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022 47

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

210 220 230 240 250

Pengembangan Tebal (%)

Temperatur °C

Muhamad Arif Rachman, Anerasari Meidinariasty, Selastia Yuliati. 
 
 
 
48                    Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022 
 
 
 
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. 5th 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 
 

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)

Jurnal Indonesia Sosial Teknologi, Vol. 3, No. 1, Januari 2022 49

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.