La Operación de Mezcla

La operación de mezcla de un compuesto se caracteriza por la incorporación, en la masa de polímero o polímeros (cauchos), de todos los ingredientes que constituyen su formulación, sean estos sólidos (cargas, óxido de zinc, acido esteárico, aceleradores, azufre, etc.), sean líquidos (plastificantes, algunos tipos de aceleradores o algunos tipos de antioxidantes, etc.).

El proceso de mezcla en equipos convencionales (molinos abiertos, de rollos o de cilindros), o en mezcladores internos, por ejemplo tipo Banbury), se inicia con una operación de pesaje, en la cual todos los ingredientes de la formulación son pesados en cantidades debidamente proporcionadas para que su sumatorio constituya el llamado peso de la carga (batch weight), o sea, la cantidad total de productos debidamente ajustada a las dimensiones del molino abierto o de la cámara de mezcla de un mezclador interno. Hay que referir ahora que el dimensionamiento de las cargas depende de varios factores (que, a su tiempo, vamos a analizar con algún detalle), a saber:

La operación de pesaje manual se hace en básculas que deben tener la sensibilidad y carga máxima adecuada a la cantidad de material a pesar. Esto quiere decir, por ejemplo, que una báscula con carga máxima de 100 kg y una sensibilidad de 50 gramas, en donde se pueden pesar los cauchos y cargas, no va a ser adecuada para pesar los aceleradores, el agente de vulcanización (por lo general el azufre) y mucho menos lo va a ser para pesar unas gramas de pigmentos colorantes.

Cuando se hace en manual, una buena operación de mezcla se inicia con una buena operación de pesaje. Básculas adecuadas y personal muy rigoroso son factores determinantes para la ejecución de una operación que no es de manera ninguna difícil, pero es muy importante, pues las desviaciones en los pesos de algunos ingredientes pueden ser determinantes en la calidad final del compuesto mezclado.

Veamos una composición típica para suelas, con 60-65 Shore A, en color azul claro (Tabla 1):

Columnas para la Tabla 1:

Columna 1: Cantidades de los diversos ingredientes en una base PHR – cantidades referidas a 100 partes de polímero de caucho (Per Hundred Rubber);

Columna 2: Cantidades de los diversos ingredientes en la base PHR multiplicados por el factor de conversión (0.306) (ver observación 1). Su suma es el peso de la carga;

Columna 3: Cantidades calculadas de los diversos ingredientes (ver columna 2), con algunos redondeos de pesaje:

Columna 4: Densidad de los diversos ingredientes;

Columna 5: Volumen de cada ingrediente. Estos volúmenes se obtienen dividiendo el peso del ingrediente (por ejemplo, de la Columna 1), por el valor de la respectiva densidad.

Cálculo de la densidad teórica del compuesto de caucho:

Peso de la carga (en la base PHR) / Volumen de carga (en la base PHR) = 162.3/140.82 = 1.153

Para el pesaje de cauchos y cargas, una báscula de 50-60 kg de carga máxima, con una sensibilidad mínima de 0.010 kg va a ser la adecuada. Para el pesaje de los restantes ingredientes, una bascula con una carga máxima de 5kg y una sensibilidad de 0.001 kg va a ser la más recomendable (esto para cargas que no rebasen los 75 kg; en este tipo de mezcla muy raro se utilizan en Portugal molinos abiertos con dimensiones superiores a 1500 * 550 mm).

Se recomienda la existencia de una báscula de precisión con carga máxima de 0.2 kg y con 1 mg de sensibilidad, para el pesaje de pequeñas cantidades de ingredientes, a saber, pequeñas cantidades de aceleradores o pigmentos colorantes.

Se tenemos las básculas con las características indicadas, los pesajes efectuados pueden ser exactamente los referidos en la columna 3, con excepción de la sílice, cuyo valor de pesaje debe ser de 11.500 kg, o sea, más 0.025 kg, lo que corresponde a una desviación por exceso de +0.22%. La desviación en el peso total del compuesto va a ser solamente de +0.05%, valor que se puede considerar insignificante.

Para obtener una mayor uniformidad del color de carga para carga (el color obtenido no se debe alejar de color padrón exigido o del color RAL definido), se recomienda la utilización de masterbatch de pigmento colorante a utilizar (ver en La Coloración de Composiciones de Caucho, en Formulación). Esta técnica va a proporcionar una mayor uniformidad de los colores producidos: con la utilización de los masterbatch se evita la perdida de pigmento colorante mientras se hace la mezcla. En realidad, estos pigmentos se presentan, muchas veces, bajo la forma de polvo, el cual se puede perder parcialmente si, a saber, el sistema de captación de polvos es razonablemente eficaz. Puede también no ser inmediatamente incorporado en el compuesto de caucho, caer para la charola y no ser totalmente recuperado.