APLICACIÓN DE DISEÑOS DE EXPERIMENTOS PARA EL DESARROLLO Y OPTIMIZACIÓN DE MATERIALES DE CAUCHO

PABLO SALVATORI; CARLOS E. BOSCHETTI

Porto Alegre

Jornada; XIV Jornadas Latinoamericanas de Tecnologia Del Caucho; 2017

Sociedad Latinoamericana de Tecnología del Caucho

IntroducciónCuando se fabrica una pieza de goma, se parte de un ?compuesto de caucho? que puede estar conformado por uno o más polímeros 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, que demanda tiempo y se basa en la experiencia previa de especialistas. Una estrategia útil para lograr el desarrollo exitoso de un compuesto supone la sistematización del trabajo haciendo uso de un diseño experimental estadístico (DoE). Para implementar un DoE deben seleccionarse ciertas propiedades requeridas para el compuesto (las variables medidas o ?respuesta?) y las variables ?independientes? que describen al sistema (por ejemplo, las cantidades de cada ingrediente en la formulación del compuesto). El propósito del DoE es proporcionar los valores de las variables independientes, como también predecir los valores de las variables respuesta.ObjetivosLa estrategia DoE ya se probó en una mezcla de dos grados de cauchos en emulsión (E-SBR 1712, E-SBR 1721) y un caucho BR alto cis, y se desarrolló un compuesto con propiedades comparables a las de un neumático de alto rendimiento. En este trabajo se muestra el uso de DoE para optimizar el agregado de aceite extendedor al compuesto. Siguiendo las normas e iniciativas medioambientales, se incorporó un aceite de origen vegetal. Además, se evaluó el agregado de cáscara de soja a un sistema reforzante, ya sea Sílica-Silano o negro de humo. Mediante el diseño de experimentos, se pueden definir las cantidades de aceite vegetal y de cáscara de soja compatible con las propiedades del compuesto.ResultadosComo variables ?respuesta? se ensayaron propiedades mecánicas y térmicas del compuesto en desarrollo: temperatura de transición vítrea (Tg), relación módulo viscoso/módulo elástico (tanδ@60°C), Viscosidad Mooney y propiedades de tracción-elongación. Los valores medidos de cada propiedad se ajustaron a modelos polinómicos estadísticamente significativos, obteniéndose superficies de respuesta para cada una. La validación de los modelos se logró por comparación entre los valores predichos por los mismos y los valores experimentales medidos sobre el compuesto de caucho optimizado. De esta manera se demuestra la capacidad del DoE como estrategia útil para la optimización de propiedades en un compuesto de caucho de formulación compleja.