Estrategia para la optimización de un compuesto de caucho con aceite de soja utilizando diseños de experimentos

RESUMEN Cuando se fabrica una pieza de goma, se parte de un “compuesto de caucho” que puede estar conformado por uno o más elastómeros y diferentes cargas. El desarrollo de una mezcla para elaborar un compuesto con un uso final específico es una tarea complicada en el ámbito de la tecnología del caucho. Por esto el desarrollo exitoso de un compuesto requiere de un trabajo sistemático siendo clave el uso de un diseño experimental estadístico (DoE). Al implementar el DoE, deberán seleccionarse las variables para el sistema bajo investigación; las variables observadas o medidas (respuesta, propiedades del compuesto que desean controlarse) y las variables independientes que describen al sistema (los ingredientes y cantidades en la formulación del compuesto). El propósito del DoE es especificar el valor de las variables independientes, como también seleccionar la respuesta apropiada. La estrategia DoE se ensayó anteriormente al utilizar dos grados de cauchos E-SBR (estireno-butadieno en emulsión), E-SBR 1712 y E-SBR 1721 y un caucho BR (polibutadieno) alto cis, con la finalidad de encontrar una mezcla de éstos que posea propiedades comparables a las de un neumático de alto rendimiento. En este trabajo se muestra el uso de la estrategia DoE para optimizar el agregado de un aceite extendedor al compuesto. Se utiliza una mezcla de tres tipos de aceites, dos aceites petroquímicos (Pq1 y Pq2) y un aceite vegetal de soja, buscando maximizar la cantidad de este último. Las propiedades a ensayar se relacionan con características requeridas para la banda de rodamiento de un neumático: temperatura de transición vítrea (Tg); relación entre módulo viscoso y módulo elástico (tanδ@60°C); Viscosidad Mooney y propiedades de tracción-elongación. Los valores obtenidos de cada propiedad se intentaron ajustar a modelos estadísticamente significativos, obteniéndose superficies de repuesta para cada una de ellas. Las superficies se combinan en la función deseabilidad, bajo ciertos criterios tanto para las propiedades buscadas, como también para la cantidad a usar de cada tipo de aceite en el compuesto óptimo deseable. Aplicando la función deseabilidad se logró predecir la composición óptima de aceites en el compuesto para alcanzar las propiedades deseadas, (3,17 pHR de aceite Pq1, 5,90 pHR de aceite Pq2 y 7,86 pHR de aceite de soja). La validación satisfactoria de los modelos propuestos muestra la capacidad del DoE como estrategia útil para la optimización de propiedades en un compuesto de caucho de formulación compleja