MEMORIA TFG - Universidad de Sevilla

Trabajo Fin de Grado
Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales
Intensificación Química Industrial
Limpieza de la vía pública. Eliminación de restos
de goma de mascar de la calzada.
Autora: Marta Ávila Bohórquez
Tutor: Constantino Fernández Pereira
Dept. Ingeniería Química y Ambiental
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla 2014
Trabajo fin de Grado
Grado en Ingeniería de las Tecnologías Industriales
Intensificación Química Industrial
Limpieza de la vía pública. Eliminación de
restos de goma de mascar de la calzada.
Autora:
Marta Ávila Bohórquez
Tutor:
Constantino Fernández Pereira
Dept. Ingeniería Química y Ambiental
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Sevilla 2014
ÍNDICE
1. Introducción………………………………………………………………………………página 5
2. Objetivos del proyecto………………………………………………………………página 9
3. En chicle. Composición y manufactura…………………………………página 10
3.1.
La composición del chicle……………………………………………página 10
3.2.
Tipos de goma base del chicle…………………………………….página 13
3.2.1.
Acetato de polivinilo………………………………………….página 13
3.2.2.
Poliisobutileno……………………………………………………página 14
3.2.3.
Caucho estireno-butadieno……………………………….página 15
3.3.
La fabricación……………………………………………………………….página 15
3.3.1.
3.4.
Vulcanización…………………………………………………….página 18
Características de adherencia………………………………………página 20
3.4.1.
Definición……………………………………………………………página 20
3.4.2.
Adherencia en la goma de mascar……………………página 21
3.5.
Alteraciones del chicle al abandonarlo al ambiente……página 22
3.6.
Gomas de mascar no adherentes……………………………….página 22
3.6.1.
Primeras modificaciones……………………………………página 23
3.6.2.
Polímeros anfifílicos……………………………………………página 23
3.6.3.
Alteraciones proteínicas…………………………………….página 28
3.6.4.
Gomas naturales……………………………………………….página 32
4. Estado del arte……………………………………………………………………….página 34
4.1.
Disolventes manuales………………………………………………….página 34
4.2.
Maquinarias portátiles………………………………………………….página 36
4.3.
Productos no comercializados industrialmente……………página 41
5. Descripción experimental……………………………………………………….página 44
5.1.
Endurecimiento. Eliminación por frío………………………….página 45
5.2.
Despegado con siliconas (Tegosivín)………………………….página 48
5.3.
Endurecimiento.
Entrecruzamiento
de
cadenas
mediante
vulcanizado…………………………………………………………………..página 50
5.4.
Hidrólisis
alcalina
(Tratamiento
con
NaOH
alcohólica)
……………….…………………………………………………………………….página 53
5.5.
Eliminación mediante láser………………………………………….página 55
6. Resumen y conclusiones…………………………………………………………página 61
Bibliografía……………………………………………………………………………………página 67
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 3
AGRADECIMIENTOS
A Don Constantino Fernández Pereira por su dedicación y su ayuda durante
el transcurso del proyecto.
A Manuel Valenzuela Mateo por su colaboración en el laboratorio.
A Dña. Rosario Villegas Sánchez por la ayuda e interés en las experiencias
de este trabajo.
A Don Juan García Ortega por facilitarnos el uso del láser del Departamento
de Ingeniería Electrónica de la ETSI.
A mis compañeros de Grado por su colaboración en la búsqueda de
muestras reales.
A mis familiares por su interés y curiosidad en la materia.
A mi hermana y a mis padres por su colaboración.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 4
1. INTRODUCCIÓN
1) INTRODUCCIÓN
En la actualidad los residuos ocasionados por la goma de mascar (los
chicles) en el acerado público suponen un problema tanto estético, como
higiénico y medioambiental. El primero, por las múltiples manchas
ocasionadas
al arrojar el chicle
al suelo
y su posterior pisado
y
ensuciamiento, dejando las aceras de las ciudades con infinidad de
imperfecciones y con un aspecto lamentable. El problema higiénico proviene
de la capacidad que tiene esta sustancia para atraer gérmenes; según un
estudio del Ayuntamiento de Pozuelo de Alarcón (Madrid)
(1)
esta cantidad
asciende a 50.000 gérmenes por chicle depositado en la calle. Víctor
Calderón Salinas, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados
(Cinvestav) afirmó
(2)
: “Cada chicle es un foco de contaminación, ya que
contiene los microorganismos de la persona que lo masticó. Por ejemplo, si
ésta padece tuberculosis, salmonelosis o un estafilococo, al desecharlo en el
piso esas bacterias se esparcirán en el aire. Además de acumular el polvo,
la tierra y la inmundicia de la ciudad”, estimó el investigador en un
comunicado
de
prensa
del
Cinvestav.
Por
último,
el
aspecto
medioambiental, se debe a que la goma de mascar puede degradar
superficialmente el pavimento y las aceras públicas cuando el tiempo de
contacto es prolongado.
Debido a que las condiciones ambientales son cambiantes tanto de un sitio
a otro, como en las distintas épocas del año, los tiempos de degradación de
los residuos son aproximados. Para realizar una estimación se tiene en
cuenta por ejemplo la estabilidad molecular de la sustancia y el medio
biológico en el que se encuentra. Según una publicación de Ciencia Popular
del 12 de marzo de 2012
(3)
referida a un estudio experimental de restos de
chicle mantenidos en contacto con el ambiente durante un cierto tiempo
“Un trozo de chicle requiere cinco años para deshacerse. Por su naturaleza,
compuesta
de
gomas
de
resinas
naturales
y
sintéticas,
azúcar,
aromatizantes y colorantes, la acción del oxígeno del ambiente lo convierte
en un material extremadamente duro que con el tiempo empieza a
resquebrajarse, pudiendo llegar a desaparecer”. Esto no es lo que suele
ocurrir con los chicles adheridos al pavimento en zonas peatonales.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 5
1. INTRODUCCIÓN
Además, los ciudadanos arrojan goma de mascar al acerado público con
mucha mayor frecuencia de la que se degrada y por consiguiente se
convierte en un problema al que hay que buscarle solución.
Para su eliminación existen ciertas técnicas y maquinaria especializada cuyo
coste inicial es elevado, además la limpieza requiere tiempo ya que
generalmente las máquinas trabajan extrayendo los chicles uno a uno y
cuentan con la necesidad de un operario trabajando exclusivamente en esta
labor.
El problema causado por la limpieza de los chicles adheridos al pavimento
tiene una importante componente económica. Según algunas estimaciones,
cada año la ciudad de Londres se gasta unos 2 millones de libras para
eliminar el chicle de pavimentos, del metro y de las estaciones.
(4)
En España se estima un coste de eliminación por chicle entre los 0,15 y los
0,30 euros. Según algunas informaciones, en nuestro país cada metro
cuadrado de pavimento urbano está ocupado por una media de 20 chicles y
los métodos existentes son capaces de eliminar entre 100 y 2000 chicles al
día, lo que supone un coste de entre 2500 y 40000 euros al mes.
Por los motivos citados antes, es interesante revisar la ley 22/2011(5) de
residuos y suelos contaminados, cuyo espíritu es promover la innovación en
la prevención y gestión de los residuos para facilitar el desarrollo de las
soluciones con mayor valor para la sociedad en cada momento. Además,
tiene como objeto establecer el régimen jurídico de la producción y gestión
de residuos, así como la previsión de medidas para prevenir su generación y
para evitar o reducir los impactos adversos sobre la salud humana y el
medio ambiente asociados a la generación y gestión de los mismos. La
sustancia de este estudio se encuentra dentro de las especificaciones de
esta ley debido a que como declara la misma un residuo es cualquier
sustancia u objeto que su poseedor deseche o tenga la intención o la
obligación de desechar, más concretamente la goma de mascar se
englobaría dentro de los residuos domésticos ya que estos se definen como:
residuos generados en los hogares como consecuencia de las actividades
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 6
1. INTRODUCCIÓN
domésticas. Se consideran también residuos domésticos los similares a los
anteriores generados en servicios e industrias y los residuos que se generan
en
los
hogares
acumuladores,
de
aparatos
muebles
y
eléctricos
enseres
así
y
electrónicos,
como
residuos
ropa,
y
pilas,
escombros
procedentes de obras menores de construcción y reparación domiciliaria.
Tendrán la consideración de residuos domésticos los residuos procedentes
de limpieza de vías públicas, zonas verdes, áreas recreativas y playas, los
animales domésticos muertos y los vehículos abandonados.
En la actualidad el principal objetivo medioambiental consiste en reducir,
reciclar y reutilizar los residuos. Por esta razón, y debido a que los métodos
de eliminación de chicles en el acerado público siguen resultando costosos
para las empresas y que al cabo de pocos meses el problema vuelve a
aparecer, a largo plazo es vital la concienciación ciudadana como medida de
prevención. Ya la Ley de 10/1998 de residuos establecía la prevención como
primer escalón de la jerarquía de opciones de gestión. Lo que no significa
que se deba dejar de consumir chicles, sino de reducir la cantidad de ellos
que se arrojan al suelo, educando a la población con herramientas de
pedagogía social y concienciación desde las escuelas.
La Ley en vigor propone a las Entidades Locales elaborar programas de
prevención y de gestión de los residuos de su competencia; a través de sus
ordenanzas, propone obligar al productor de residuos cuyas características
dificultan su gestión a que adopten medidas para eliminar o reducir dichas
características o a que los depositen en la forma y lugar adecuados. Por
ejemplo la empresa “Straight”, famosa en Reino Unido por la fabricación de
contenedores, ha ideado una iniciativa para depositar los chicles en unos
pequeños
embases
con
forma
llamativa
llamados
“Gummy
bins”
y
depositados en sitio públicos junto a las papeleras normales. Con esto
asegura una reducción de 72% de los chicles arrojados al suelo.
(6)
En muchas ciudades españolas están en vigor ordenanzas municipales que
prohíben arrojar chicles al suelo, como por ejemplo Madrid, Jaén o
Santander. Pero en la mayoría de los casos la población no es conocedora
de la misma y tampoco se han desarrollado medidas por parte de las
autoridades para penar su incumplimiento. En definitiva, ni se sanciona ni
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 7
1. INTRODUCCIÓN
se advierte a la población de que arrojar restos de goma de mascar a la vía
pública puede ser multado.
En contraposición a lo que ocurre en la mayoría de las ciudades Españolas,
en Singapur está prohibido desde 1992 el consumo de chicle, no solo el
arrojarlo al suelo, sino que no es posible encontrar ningún establecimiento
que venda públicamente este producto. Las autoridades han puesto en vigor
una normativa que prohíbe parcialmente la importación y venta de chicles,
con imposición de multas de hasta 5000 dólares por la posesión o el uso de
cualquier chicle no autorizado
(7)
. En 2004 se produjo una modificación en la
ley, contemplando la posibilidad de consumir goma de mascar con fines
medicinales. Las personas que necesiten comprar este producto deben estar
registradas e identificarse en las farmacias o puntos de ventas autorizados y
además, su consumo sólo podrá realizarse dentro de su propiedad, nunca
en lugares públicos.
Según la reciente publicación en Internet de la Universidad del Sur de
California ILLUMIN
(8)
, la contaminación provocada por los chicles es un
problema global, cuya erradicación requiere la ayuda y la atención de la
ingeniería para su resolución. Esta es en última instancia la justificación de
este Proyecto de Fin de Grado, que no es otra que la de realizar alguna
contribución que suponga algún avance en la solución del problema.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 8
2. OBJETIVOS DEL PROYECTO
2) OBJETIVOS DEL PROYECTO
El objetivo general de este proyecto ha sido el desarrollo de nuevas técnicas
para la eliminación de los residuos de chicles de la vía pública y la
comprobación de su viabilidad, realizando experimentos en el laboratorio.
Además, también se ha tratado de investigar las técnicas de limpieza
existentes para este fin, a pequeña y a gran escala.
En el proyecto se ha llevado a cabo un estudio teórico sobre las gomas de
mascar, sobre su composición y otras propiedades, y especialmente sobre
las características físico-químicas que ocasionan su fuerte adherencia al
pavimento.
El proyecto ha contemplado también la realización de una recopilación del
estado del arte sobre la existencia de variaciones estructurales con respecto
a la goma de mascar convencional con las que se pretende que ésta tenga
una menor adherencia a cualquier tipo de superficie.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 9
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
3) EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
3.1. LA COMPOSICIÓN DEL CHICLE.
La goma de mascar (chicle) está compuesta por ingredientes solubles e
insolubles. La goma base y ciertos componentes que proporcionan el aroma
son insolubles, por el contrario, todos los demás ingredientes (el azúcar, los
edulcorantes, el jarabe de glucosa, algunos sabores y los polioles) sí se
disuelven en agua.
La base de la goma de mascar es una sustancia inerte, insoluble y no
nutritiva que se utiliza como sustento para la fracción soluble y comestible
de los chicles, compuesta por el azúcar, los componentes que aportan sabor
o polioles.
Las materias primas con las que se conforma esta base se pueden clasificar
en distintos grupos:
Elastómeros. Son los encargados de suministrar elasticidad al
compuesto
Resinas. Ejercen de aglutinantes y suavizantes.
Plastificantes. Colaboran en la mezcla homogénea de la goma
reblandeciendo el elastómero.
Rellenos. Favorecen una textura óptima.
Antioxidantes. Previenen la oxidación de la goma base y de los
componentes responsables del sabor.
Se pueden emplear varios tipos de base para la goma de mascar en función
de lo que necesite el cliente, dependiendo de la calidad y el precio. Otras
variantes pueden ser el aromatizante (puede ser ácido o no ácido), el uso
de azúcar o edulcorantes, o incluso se le pueden añadir complementos
alimenticos, vitaminas, medicamentos o nicotina. La versatilidad del chicle
favorece que no sea solo un producto consumido por ocio sino que cada vez
se utiliza más para suministrar productos farmacéuticos y nutracéuticos.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
(9)
Página 10
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
El término “chicle” proviene de la planta selvática de América central
llamada “chicozapote” (Achras zapota) de la cual se extraía la goma de
látex que se usaba para mascar en la antigüedad. Con el transcurso de la
historia, este material se fue remplazando por otros materiales y en la
década de los 40 por polímeros sintéticos. Algunos de estos polímeros son
el isopreno, el isobutileno, el acetato de polivinilo, el laurato de polivinilo,
copolímeros butadieno-estireno y butadieno-isopreno.
Hoy en día se suele utilizar como base una mezcla de elastómeros sintéticos
como poliisobutileno, copolímeros de isobutileno-isopreno (goma butílica),
copolímeros de estireno-butadieno y acetato de polivinilo.
La palabra “polímero” tiene origen en el griego, cuyas palabras “poly” y
“mer” significan muchas partes. Éstos son moléculas de gran tamaño o
macromoléculas constituidas por moléculas más pequeñas cuya unidad se
repite muchas veces cuando son sometidas al proceso de polimerización,
formando
largas
(denominadas
cadenas.
monómeros)
Cuando
son
las
unidades
diferentes
que
moléculas
se
se
repiten
obtienen
“copolímeros”. Debido a que los polímeros se forman a partir de una
elevada cantidad de monómeros, poseen un alto peso molecular.
El proceso de síntesis de polímeros se denomina polimerización. Éste utiliza
catalizadores, luz o calor para llevar a cabo el proceso químico de unir los
monómeros y formar los eslabones de las cadenas. Estas cadenas forman
las macromoléculas de los polímeros y poseen alto peso molecular.
Existen tres tipos de polímeros:
Polímeros naturales. Éstos se extraen directamente de las plantas o
de algún animal. Es el caso de las proteínas, el caucho natural, los
ácidos nucléicos o la celulosa.
Polímeros artificiales. Éstos se obtienen procesando químicamente
algunos polímeros naturales. Es el caso de la nitrocelulosa.
Polímeros sintéticos. Se producen de manera artificial por el hombre
mediante
polimerización
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
utilizando
sustancias
de
bajo
peso
Página 11
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
molecular. Es el caso del Nylon, polietilenos, cloruros de polivinilo,
etc.
Polímeros inorgánicos. Al contrario de los anteriores, que están en su
mayoría formados por átomos de carbono e hidrógeno, éstos se
conforman de silicio y otros elementos distintos al carbono que
forman también polímeros.
Algunas de las características de los polímeros se describen a continuación.
Estudiando el polietileno comercial mediante difracción de rayos X se puede
observar que está constituido por un gran número de unidades de CH2,
entre 1000 y 150000. Además, también se puede advertir la existencia de
distintos ordenamientos dentro del polímero. Por un lado se pueden
encontrar zonas con distribución cristalina y también zonas amorfas. A las
segundas se les considera zonas defectuosas del cristal.
La distribución cristalina en este caso es debida a las fuerzas de Van der
Waals. En cambio, para otros ejemplos como en el nylon, los enlaces del
ordenamiento son enlaces de hidrógeno.
Las propiedades de los polímeros tienen mucha relación con la temperatura
a la que se encuentran y por eso de ella depende su comportamiento. A
bajas temperaturas se pierde movimiento relativo de unas cadenas con
respecto a otras, lo que proporciona propiedades vítreas (la temperatura a
la que se produce el cambio es la temperatura de transición vítrea) y en
consecuencia un comportamiento más duro. Se pueden definir otras dos
temperaturas para el estudio de los polímeros. Una es la temperatura de
fusión cristalina, una vez alcanzada se funden las regiones cristalizadas; la
otra es la temperatura de descomposición que es superior a la anterior.
Dentro
de
los
polímeros
se
pueden
diferenciar
en
elastómeros,
termoplásticos y termoestables en función de sus cualidades.
Los termoplásticos y los elastómeros poseen poco entrecruzamiento entre
las largas cadenas que los constituyen. Gracias a un aumento de
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 12
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
temperatura
estos
polímeros
pueden
ser
conformados
debido
al
grado
de
reblandecimiento que sufren.
Los
termoestables
por
el
contrario
sí
poseen
un
alto
entrecruzamiento al producirse el mismo como consecuencia de un
tratamiento adecuado aplicado a las sustancias semifluidas de bajo peso
molecular formadas inicialmente. Debido a todo esto se forman materiales
duros que no se disuelven en los disolventes comúnmente utilizados.
(10)
3.2. TIPOS DE GOMA BASE DEL CHICLE
3.2.1. Acetato de polivinilo
Ilustración 1. Fórmula Acetato de polivinilo
Es conocido como “cola blanca”. Se obtiene polimerizando el acetato de
vinilo. Es usado como adhesivo y es idóneo pasa superficies porosas como
la madera o incluso el papel. También se usa en pinturas y revestimientos
de suelos.
(11)
Se puede obtener por varios métodos de polimerización. En función del
método se obtienen diferentes propiedades debido a los distintos pesos
moleculares, el grado de ramificación o a la pureza, por ejemplo. Presenta
una cadena de éster lateral en su estructura lo que proporciona un
ordenamiento amorfo.
Su temperatura de transición vítrea es baja, lo que indica que deja de
comportarse como una sustancia viscosa y pasa a comportarse como un
sólido rígido a muy baja temperatura. Lo que le proporciona una
consistencia flexible a temperatura ambiente.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 13
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
3.2.2. Poliisobutileno
El poliisobutileno, también llamado caucho isobutileno-isopreno, o caucho
butilo (o PIB) se forma de la copolimerización de isobutileno con 0,5-2,5%
de isopreno. Se designa como IIR por los monómeros de los que proviene.
Es un caucho sintético, un elastómero. Dentro de los tipos de polímeros, se
caracteriza porque es el único caucho que no deja pasar los gases. Se
obtiene de la polimerización vinílica catiónica del isobutileno. Su uso más
extendido es la fabricación de neumáticos y balones de deportes.
(12)
Su estructura es muy parecida a la del polietileno y el polipropileno solo que
en un carbono de la cadena se sustituyen dos hidrógenos por un par de
grupos metilo.
Para poder controlar la rápida reacción de formación del poliisobutileno se
trabaja a unos -100oC.
Ilustración 2. Fórmula Isopreno
Una vez polimerizado el isobutileno y el isopreno se obtiene la siguiente
estructura:
Ilustración 3. Fórmula Poliisobutileno
Al presentar el isopreno un enlace doble es posible entrecruzar las cadenas
por vulcanización para endurecer el polímero.
(13)
Las características principales de los cauchos de butilo
(14)
, ordenados de
mayor a menos importancia son:
Permeabilidad muy baja.
Absorción de agua muy baja.
Resistencia al oxígeno muy buena.
Resistencia al ozono muy buena.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 14
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
Resistencia a la intemperie muy buena.
Gran resistencia al calor
3.2.3. Caucho estireno-butadieno
El caucho estireno-butadieno es también denominado SBR
(15)
. Los dos
monómeros que lo forman se obtienen del petróleo.
La mayor parte de este polímero se logra por polimerización en emulsión
utilizando radicales libres a 5ºC con un sistema redox como indicador.
En el proceso de polimerización en emulsión, es más difícil de controlar la
microestructura del polímero y el producto final no es tan puro como el que
se obtiene por polimerización en solución. Sin embargo, tiende a mostrar
una mayor resistencia a la tracción y resistencia al desgarro, y es más fácil
de procesar. Se utiliza en aplicaciones tales como neumáticos y para otros
productos industriales que no requieren resistencia al aceite.
La mayoría de estos polímeros en su comercialización tienen un porcentaje
de estireno de un 23,5% aproximadamente (alrededor de un sexto del
copolímero), sin embargo la estructura del SBR simplificada se puede
representar así:
Ilustración 4. Fórmula Caucho estireno-butadieno
3.3. LA FABRICACIÓN.
En primer lugar, el proceso más importante en la fabricación de la goma de
mascar es la formación de la goma base. Una manera tradicional sigue los
siguientes pasos:
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 15
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
Mezclar el elastómero con el disolvente mediante una alta intensidad
de
cizallamiento,
lo
que
supone
gran aportación
de
fuerzas
coplanares en diferentes secciones transversales de la mezcla para
favorecer la homogeneización. El elastómero puede ser un caucho
natural o sintético tal como los mencionados anteriormente: acetato
de polivinilo, poliisobutileno o un copolímero de butadieno-estireno.
Con esto se forma la primera mezcla de sólidos.
Se añade un plastificante hidrófilo gracias a un proceso de mezcla
similar al anterior pero aplicando fuerzas más reducidas y doblando
el conjunto sobre sí mismo de manera intensa para formar una
segunda mezcla.
El procedimiento se completa añadiendo plastificante oleaginoso y
emulsionante en pequeñas cantidades mezclándolos esta vez sin
cizallamiento, pero sí volviendo a doblar el conjunto sobre sí mismo
con mucha velocidad.
El plastificante hidrófilo suele estar formado por ésteres de colofonia (resina
sólida, producto de la destilación de la trementina) y ésteres de colofonia
hidrogenados como ésteres de glicerilo parcialmente hidrogenados y
similares.
Los plastificantes oleaginosos más comunes son manteca de cacao, aceites
vegetales hidrogenados y ceras, como las ceras de parafina o las ceras de
polietileno.
Por último, los emulsionantes más utilizados son monoglicéridos, los
diglicéridos
o
triglicéridos,
como
por
ejemplo
el
monoesterato
de
propilenglicol. (16)
Con el paso del tiempo se han ido desarollando mejoras en el sistema de
producción de la goma base, desde los sistemas mecánicos de mezcla,
hasta la sustitución, por ejemplo, de la goma de éster por ingredientes
grasos y aceitosos que mejoran la mascabilidad, la propiedad de formación
de película para la realización de pompas y también mejoran la estabilidad
de dicha película.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 16
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
Además de la goma base, el chicle contiene aditivos para proporcionarle el
sabor y el dulzor al mismo. Los endulzantes pueden ser azúcar de caña,
azúcar de remolacha, sirope de maíz o edulcorantes como acesulfamo K,
aspartamo, manitol, sacarosa, sorbitol, xilitol. También se añaden agentes
suavizantes y emulgentes como la glicerina u otros productos de aceite
vegetal que colaboran en el reblandecimiento, la flexibilidad y en mantener
la humedad óptima de la goma. (17)
El proceso de producción comienza con la selección de productos y sus
pertinentes pruebas sanitarias. Posteriormente se funde y se purifica la
base, se mezclan los componentes, aglutinando todos los ingredientes en
las cantidades convenidas.
Una vez concluido el proceso químico, de los mezcladores se obtiene una
masa gruesa de chicle. Ésta se envía a un conformado con rodillos para
laminarlo, los rodillos se encuentran cada vez más cerca unos de otros a lo
largo del proceso para ir disminuyendo el grosor del producto. El resultado
es
una
plancha
fina
y
ancha.
Durante
este
proceso
se
suele
ir
espolvoreando azúcar o edulcorante para formar una capa fina que evite
que el chicle de adhiera al manipularlo y para aumentar el sabor.
Otro proceso mecánico realizado despues del laminado consiste en el
marcado de la plancha en función del formato con el que se vaya a
presentar el chicle (láminas, pequeñas tabletas, tiras largas enrolladas,
etc).
Como el producto se obtiene a cierta temperatura, en el proceso de
acondicionado es preciso enfriarlo para asegurar una correcta consistencia.
El siguiente paso consiste en dividir las láminas en las piezas en las que ha
sido marcada, además se les suministra un aerosol secador preparado con
jarabe, agua filtrada, endulzantes y colorantes y con estos dos pasos se
forma la capa crujiente alrededor de la goma.
Por último se lleva el producto a las máquinas que envuelven y empaquetan
los chicles en los envases oportunos. Unos llevan papel recubriendolos,
otros van en blíster, otros en cajas de plástico o en bolsas autocerrables
dependiendo de la marca.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
(18)
Página 17
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
3.3.1. Vulcanización
La enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química explica
(19)
que la
vulcanización es un proceso químico donde el azufre u otros materiales
forman enlaces cruzados en un elastómero y por lo tanto mejoran las
propiedades mecánicas del polímero.
Es el proceso clave de toda la tecnología de los cauchos de hidrocarburos
que poseen insaturación olefínica como NR, IR, SBR, IIR y BR. Es la base
para el uso industrial de estos polímeros esencialmente lineales.
Fue la primera reacción química para el caucho que fue investigada en
detalle. En la actualidad están ampliamente desarrolladas variaciones de las
técnicas descubiertas por Goodyear en 1939 y por Hancock en 1943. A
pesar de extensa búsqueda, no se ha encontrado ningún otro método de
vulcanizados con tan buen equilibrio de propiedades físicas y químicas,
especialmente el desarrollado por Goodyear.
The Chemistry and Physics of Rubber-Like Substances
(20)
declara que
normalmente la vulcanización industrial se efectúa calentando la goma,
previamente plastificada mecánicamente, junto con el azufre y los agentes
de vulcanización auxiliares, tales como aceleradores orgánicos, óxido de
zinc, y ácidos grasos de cadena larga (esteárico o ácido láurico). El
calentamiento se realiza por lo general a 140º C para NR y a una
temperatura algo mayor para SBR y IIR (hasta 150-160ºC); sin embargo
son posibles temperaturas mucho más bajas si se utilizan aceleradores
especialmente activos.
El caucho natural y algunos de los cauchos sintéticos insaturados (por
ejemplo, SBR, BR) pueden ser vulcanizados por una amplia variedad de
agentes no sulfurados como por ejemplo los peróxidos orgánicos, y por
medio de radiación de alta energía (rayos beta y gamma y por neutrones
térmicos de origen nuclear).
En la mayoría de los casos, el estado vulcanizado se consigue por una
reacción química entre el caucho y el agente de vulcanización que produce
reticulaciones covalentes entre las cadenas de caucho.
Las modificaciones estructurales de la cadena principal que pueden ocurrir
durante el proceso de vulcanización son:
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 18
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
a)
La
formación
de
sulfuros
cíclicos
colgantes
basados
en
tiaciclopentano o anillos de tiaciclohexano.
b) Los cambios en el patrón olefínico del caucho original.
c) La escisión de las cadenas principales.
En muchos casos, no todas las propiedades deseadas alcanzan un nivel
óptimo de forma simultánea. La tarea consiste en lograr un equilibrio entre
los requisitos de las propiedades más importantes a través del diseño del
sistema de tratamiento y su ciclo de tiempo-temperatura, con el fin de
alcanzar las propiedades mecánicas necesarias.
La formación de una estructura reticulada tridimensional durante la
vulcanización aumenta la rigidez (módulo) del material.
En cuanto a la dureza
(21)
(medida p.e. como la deformación por compresión
producida por una aguja bajo una fuerza constante), ésta aumenta
gradualmente cuando se aumenta el grado de vulcanización.
La vulcanización con azufre es una reacción compleja durante la cual tanto
el número (densidad) como el tipo (estructura) de enlaces cruzados están
en continua evolución según avanza la reacción. Las estructuras químicas
formadas en cualquier momento durante el curado pueden favorecer a un
conjunto de propiedades como la resistencia al desgarro, sin ser óptimas
para otras como la histéresis y la deformación por compresión.
Por ejemplo, el módulo o la rigidez aumentan con el número de enlaces
cruzados debido a que la estructura tridimensional que se forma se hace
más resistente a la deformación bajo carga, con lo que se requiere la
aplicación de una fuerza mayor para alcanzar una elongación determinada.
Con un curado excesivo, la estructura reticular o bien se degrada y el
módulo cae, como en el caso del caucho natural, o continúa creciendo,
como en el caso del SBR.
Los sistemas de vulcanización constan de los siguientes componentes; el
agente de vulcanización tal como azufre, el acelerador para activar el
azufre, un retardador para ayudar a controlar la tasa de vulcanización, y un
activador tal como óxido de zinc y ácido esteárico.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 19
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
3.4. CARACTERÍSTICAS DE ADHERENCIA
3.4.1. Definición
La adherencia es la atracción física que sufre la superficie de un material
hacia la superficie de otro. La adherencia depende del tipo de fuerzas que
mantengan unidos a los átomos o las moléculas de cada fase y de cómo
esas fases interaccionan entre sí en la interfase.
Las uniones pueden ser de diferentes tipos
(22)
:
Mecánicas, como por ejemplo el velcro.
Fuerzas intermoleculares. En este grupo se encontrarían los enlaces
de hidrógeno o las fuerzas de Van der Waals.
Enlaces químicos. Tanto iónicos como covalentes; esta adhesión se
puede encontrar en la naturaleza, ya que es así como ciertos
moluscos se pegan a rocas. También es como actúan las colas y
pegamentos.
Interdifusión en la interfase. Se da en casos en los que dos
materiales se mezclan. Puede darse por ejemplo entre polímeros del
mismo tipo a cierta temperatura, también puede darse entre metales.
Atracciones electrostáticas. Se trata de uniones cuya naturaleza,
según el National Institute of Standards and Technology de los
Estados Unidos, es todavía objeto de estudio. Se emplean para unir
semiconductores.
Por otro lado, es necesario definir el término “adhesión práctica”, el cual se
define por la Enciclopedia Kirk-Othmer de Tecnología Química
(23)
como la
fuerza física necesaria para romper una junta adhesiva. Esta cualidad
depende del adherente (superficie a la que se pega el adhesivo) y de las
propiedades físicas del adhesivo. En el caso de los polímeros, las
propiedades
mecánicas
dependen
directamente
de
la
cantidad
de
entrecruzamientos entre sus cadenas y la adhesión práctica suele ser más
de diez veces mayor que la fuerza que une a las cadenas del polímero entre
sí, ya que para separar las dos superficies primero se estira el polímero, y
éste absorbe la mayoría de la fuerza aplicada. La determinación de esta
fuerza se puede llevar a cabo, con el inconveniente de que los métodos
normalmente utilizados son en su mayoría destructivos. Los materiales con
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 20
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
base polimérica, como por ejemplo los usados como materiales adhesivos,
poseen una gran sensibilidad con respecto a la intensidad con que se aplica
la tensión mecánica. Si se aplica poca tensión mecánica, la respuesta de los
polímeros es muy similar a la de los líquidos. En cambio, si se aplica una
gran cantidad de tensión mecánica, la reacción es la contraria: se
comportan como sólidos.
3.4.2. Adherencia en la goma de mascar
Según Terence Cosgrove, profesor de química en la Universidad de Bristol y
Director Científico de Revolymer (empresa que desarrolla nuevos polímeros
para aumentar el rendimiento de productos ya existentes, como por
ejemplo los utilizados en la fabricación del chicle) (24), los enlaces existentes
entre las moléculas en una goma de mascar a base de polímeros hacen que
ésta sea difícil de eliminar de una superficie. Cuando se tira de un trozo de
chicle adherido a una superficie, tratando de despegarlo, la mayor parte de
la energía se invierte en el estiramiento de los enlaces del polímero que
conforma la goma base, en vez de romper los enlaces entre la superficie y
la goma.
Mientras que son los enlaces covalentes los que unen a los átomos
componentes de las largas cadenas que conforman los polímeros y a su vez
aportan la elasticidad y la “mascabilidad”, son generalmente fuerzas
intermoleculares, más débiles, las que unen a unas cadenas con otras. De
esta forma, los enlaces existentes en las cadenas permanecen intactos
cuando los enlaces se estiran y contraen como consecuencia de una fuerza
externa aplicada.
La elasticidad y la adhesividad de la base del chicle que se abandona al
ambiente se ven afectadas por la temperatura. Al ser consumido, el chicle
aumenta su temperatura en la boca con la saliva y la deformación mecánica
ocasionada por los dientes. Con esto se consigue que las cadenas que
forman el polímero se alineen en la dirección de la fuerza aplicada; mayor
será la alineación cuanto mayor sea el esfuerzo aplicado. Esto explica el
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 21
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
endurecimiento de la goma al masticar durante mucho tiempo con gran
efectividad.
Cuando posteriormente se termina de mascar y se deposita en ambientes
más frescos que los anteriores, baja la temperatura y hace que la
orientación de la cadena permanezca y el material se endurezca.
Como la mayor parte de las gomas base de los chicles comerciales son
hidófobas (no se disuelven en agua), se adhieren con mucha facilidad a
superficies grasas y oleosas y, por consiguiente, son difíciles de retirar con
productos convencionales de limpieza. Esta sustancia hidrófoba repele
moléculas polares (como es el caso del agua) y tiende a formar enlaces con
compuestos no polares (como grasa y suciedad). Las sustancias hidrófilas
actuan de manera inversa atrayendo agua y repeliendo grasas y aceites.
3.5. ALTERACIONES DEL CHICLE AL ABANDONARLOS AL AMBIENTE
Los saborizantes y los edulcorantes del chicle forman parte de la fracción
soluble, la cual se consume al ser mascado ya que se disuelve en la saliva
del consumidor. Hasta que no se han extraído del chicle todos esos
compuestos, y sólo queda la base polimérica del chicle, éste no posee sus
propiedades elásticas y adhesivas en su totalidad. Por ello es más
complicado realizar pompas al poco tiempo de comenzar a mascar: la
pompa se rompe con facilidad porque los componentes solubles interfieren
en sus características elásticas.
Abandonados al ambiente, los chicles se deshidratan al evaporarse la saliva,
quedando impregnada la goma de todas las bacterias y gérmenes que
poseía la misma. Una vez seca, la goma reacciona con el oxígeno del aire y
alcanza altos niveles de dureza.
3.6. GOMAS DE MASCAR NO ADHERENTES
La causa de la inalterabilidad de los chicles abandonados a lo largo del
tiempo radica en su goma base no biodegradable. Por esta razón, se han
ideado algunas modificaciones del polímero constituyente de la goma de
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 22
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
mascar para conseguir, llegado el caso de su comercialización a gran escala,
solucionar el problema de los chicles que ensucian las aceras públicas.
3.6.1. Primeras modificaciones
Ya en la década de los 70 y los 80 del siglo pasado se pueden encontrar
patentes de gomas de mascar con pegajosidad reducida, como por ejemplo
una que data de 1983 en la que se indica que posee los siguientes
ingredientes:
(a) Elastómero, en una cantidad de aproximadamente 8 a 30%, dicho
elastómero se compone de gomas naturales, sintéticas o de mezclas de
ambos tipos.
(b) Plastificante oleaginoso, en una cantidad comprendida entre 9 y 40%.
(c) Coadyuvantes minerales, en una cantidad del 10 al 15%; dichos
coadyuvantes consisten en carbonato de calcio, carbonato de magnesio,
alúmina, talco, fosfato tricálcico y sus mezclas.
(d) Polímeros vinílicos no tóxicos en una cantidad del 16 a 32%.
(e) Emulsionante (0,5 - 10%).
(f) El disolvente del elastómero (2,50 - 8%), formado por resinas de
terpenos, derivados de colofonia hidrogenados, derivados de colofonia
parcialmente hidrogenados, ésteres de alcohol de colofonia y mezclas de los
mismos.
(25)
3.6.2. Polímeros anfifílicos
Una de las invenciones más recientes ha sido desarrollada por Terence
Cosgrove, con el objetivo de incorporar un polímero hidrofílico en la base de
la goma de mascar. Al mezclar compuestos tanto hidrófilos como hidrófobos
se consigue atraer en cierta medida tanto al agua como a aceites. De este
modo, con este nuevo polímero sintético denominado “anfífilo” o “anfifílico”
se puede obtener una goma más fácil de eliminar.
Gracias
a
esta
dualidad
de
comportamiento
(hidrófilo-hidrófobo)
se
pretende conseguir la formación de una película externa de saliva alrededor
del chicle una vez consumido. Así, siempre habrá una fina capa de agua
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 23
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
entre la goma y cualquier superficie en la que acabe depositado,
disminuyendo su adherencia a la misma.
Debido a que no es posible mezclar sin más estos dos tipos de polímeros,
será necesario la elaboración de un copolímero con monómeros hidrófilos e
hidrófobos.
Otro beneficio, aparte de facilitar la separación del suelo, es que lentamente
se desintegra con el agua de lluvia o con el agua de limpieza viaria. Al
deshacerse lentamente no corre el riesgo de desintegrarse mientras se está
mascando.
El invento está patentado, y en la patente se explican las proporciones de
cada componente, ya que si la mezcla no se realiza de la manera correcta el
chicle resultará excesivamente suave, disolviéndose mientras se consume o
se adherirá de la misma manera que sus predecesores.
“Revolymer” es la empresa que comercializa este nuevo invento llamado
“Clean Gum” y plantea la posibilidad de expandir su invento a otros fines
tales como pinturas, productos de cuidado personal o gomas medicinales.
El copolímero anfifílico desarrollado por esta empresa también se puede
utilizar en superficies que hayan sido tratadas con productos diferentes y así
tener control de sus interacciones. Otro uso interesante en el que se está
investigando es tratar de conseguir un polímero bacteriofóbico que pueda
ser aplicado en guantes estériles o en productos de higiene, tratándose
siempre de productos responsables con el medio ambiente
En la patente desarrollada por Cosgrove
(27)
(26)
.
se declara que los problemas de
adherencia de los chicles al suelo se incrementan con el tiempo de
exposición. También se expone la necesidad de la variación de la fórmula
base para evitar estos problemas. Las modificaciones consisten en la unión
directa de cadenas laterales hidrófilas a la cadena principal carbono-carbono
del polímero base.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 24
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
Con el fin de profundizar en las razones de la adherencia del chicle y poder
entender las modificaciones introducidas a nivel molecular por la propuesta
de Cosgrove, se describe a continuación, de forma literal, parte de la
información técnica que aparece en su patente:
Este documento describe un copolímero injertado que comprende
50-95% en peso de al menos un monómero seleccionado a partir de
dienos conjugados (tales como 1,3-butadieno o isopreno) y ésteres
acrílicos (tales como el acrilato de etilo o de propilo), al menos 550% en peso de un monómero que tenga
de 4 a 500 grupos
de
óxido de alquileno y un enlace C-C insaturado de etileno (es decir, un
"monómero de óxido de polialquileno") y 0-50% en peso de uno o
más monómeros copolimerizables derivados también del etileno. El
monómero de óxido de polialquileno es típicamente un acrilato o
metacrilato de un poli (alquilen glicol). El copolímero se sintetizó a
través de un método de injerto también conocido como "injerto a
través de macromonómeros" , mediante el cual los grupos de óxido
de alquileno están unidos a átomos de carbono de la cadena principal
del copolímero a través grupos -C(O)O-.
Por consiguiente, un primer aspecto de la invención proporciona un
material polimérico que tiene pegajosidad reducida con un esqueleto
carbono-carbono de cadena lineal o ramificada y una multiplicidad de
cadenas laterales unidas a la cadena principal.
Se prefiere especialmente, en la presente invención, que el material
polimérico que tiene una cadena principal sustancialmente lineal
derivada de un polímero de hidrocarburo de cadena lineal o
ramificada
sea
un
elastómero
a
temperaturas
ambiente.
El
elastómero tiene carácter elástico a temperaturas por encima de su
temperatura de transición vítrea (Tg). En la presente invención, el
material polimérico tiene preferiblemente una cadena principal
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 25
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
derivada
de
polímeros
elastoméricos
seleccionados
de
entre
polibutadieno, poliisopreno, copolímeros de bloques de butadienoestireno, poliisobutileno y copolímeros de isobutileno-isopreno, más
preferiblemente de poliisopreno que puede ser caucho natural o
poliisopreno producido sintéticamente. El término "sustancialmente
lineal" como se usa aquí, se refiere a que la columna vertebral de
carbono-carbono no contiene un grado significativo de ramificación de
cadena larga.
El material polimérico de la invención, tendrá típicamente un peso
molecular en el intervalo de 15.000 a 50.000, preferiblemente de
25.000 a 40.000, para asegurar que el material no sea demasiado
duro.
(…)
El material polimérico de la invención comprende, como se ha
descrito anteriormente, una cadena principal carbono-carbono de
polímero hidrófobo sobre la cual se injerta una multiplicidad de
cadenas laterales que, debido a su contenido alquilenoxi (óxido de
alquileno, -C(O)O-), tienen una naturaleza hidrófila. La combinación
de una cadena principal hidrófoba con cadenas laterales hidrófilas
injertadas en la columna vertebral produce una especie anfifílica que
tiene propiedades que dependen del número y del carácter de las
cadenas laterales injertadas sobre la cadena principal del polímero
hidrófobo.
Es
decir,
cuando
disminuye
el
número
de
grupos
alquilenoxi en el material polimérico, el carácter hidrófobo de la
cadena principal del polímero comienza a dominar, mientras que si es
el número de grupos alquilenoxi el que aumenta, el material
polimérico se hace cada vez más hidrófilo. Además, cuando la
longitud de la cadena de alquilenoxi en las cadenas laterales
injertadas aumenta, las propiedades del material polimérico tienden a
ser más similares a las del polímero que conforma el esqueleto
principal del material (poli(alquileno)). Es, por lo tanto, posible, de
acuerdo con la presente invención, producir un material polimérico
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 26
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
que tiene el equilibrio deseado entre propiedades elastoméricas e
hidrófilas.
(…)
El número real de cadenas laterales injertadas sobre la cadena
principal del polímero depende de la identidad de la cadena lateral y
del método por el que la cadena lateral se injerta en el esqueleto del
polímero (y las condiciones de reacción empleadas en el mismo). A
fin de lograr un grado deseado de hidrofilicidad en el material
polimérico, se prefiere que la media del número de cadenas laterales
injertadas sobre la cadena principal del polímero esté en el intervalo
de 5 a 10 (de 5 a 10 cadenas laterales por cada cadena principal).
Las cadenas laterales no tienen por qué estar situadas a intervalos
regulares a lo largo de la cadena principal carbono-carbono del
polímero ya que la ubicación de unión de la cadena lateral en la
cadena principal dependerá de las posiciones adecuadas para su
fijación en la columna vertebral del polímero utilizado en la
fabricación. Por ejemplo, si el polímero de la cadena principal es uno
que
contiene
dobles
enlaces
carbono-carbono,
por
ejemplo,
poliisopreno, estos dobles enlaces, o algunos de ellos, se puede
utilizar en la reacción de unión.
(…)
La reacción entre el polímero de la cadena principal y el éster acrílico
(metacrilato) se lleva a cabo en un disolvente adecuado, típicamente,
el disolvente será un disolvente orgánico no polar, por ejemplo,
tolueno.
(…)
La reacción se lleva a cabo en una atmósfera inerte. Típicamente, la
reacción se lleva a cabo a una temperatura comprendida en el
intervalo de 60ºC a 130ºC, preferiblemente de 60°C a 65°C. La
reacción puede llevarse a cabo típicamente durante un período de 20
a 150 horas. Preferiblemente, se lleva a cabo durante un período de
20 a 50 horas. Después de este tiempo, la reacción puede ser frenada
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 27
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
rápidamente por enfriamiento del recipiente de reacción, por ejemplo
a 0ºC, o diluyendo rápidamente la mezcla de reacción con el
disolvente.
El copolímero de injerto resultante puede ser recuperado mediante la
eliminación de parte del disolvente por evaporación, añadiendo
después metanol para producir la precipitación del copolímero de
injerto deseado.
(…)
Típicamente, el material polimérico de la presente invención se forma
como mínimo con un 1% en peso de elastómero patentado,
preferiblemente al menos un 10% en peso y más preferiblemente al
menos 50% en peso. Está además, dentro del alcance de la invención
usar el material polimérico de la invención como un reemplazo total
para el componente de elastómero en la goma de mascar.
La goma base de la composición de goma de mascar puede, como se
conoce en la técnica, contener uno o más plastificantes para suavizar
el componente de elastómero en la composición y para garantizar el
nivel requerido de masticabilidad y sensación deseable en la boca.
(…)
La composición de goma de mascar de la invención puede fabricarse
de acuerdo con técnicas conocidas.
3.6.3. Alternativas proteínicas
La Universidad de Manchester junto con la compañía Green Biologics están
estudiando la síntesis de un catalizador proteico que degrada el chicle
cuando se aplica sobre él.
(28)
Sobre esta misma idea ha trabajado Scott Hartman, de la compañía
Wrigley, quien patentó en el año 1996 el diseño de una base biodegradable
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 28
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
que consigue que el chicle se desprenda fácilmente de cualquier superficie a
la que se encuentre adherido. Se supone que con estas características el
producto es también digerible por el ser humano. Modificaciones de este
invento pueden conseguir que el chicle se disuelva después de un tiempo de
masticado, tras ser consumido.
Todo esto se consigue construyendo la base del chicle con proteínas
elásticas que contienen grandes cantidades de valina-prolina y de glicinavalina-glicina. Aminoácidos que se encuentran en las células humanas o que
forman parte de la seda.
Por otro lado, en 2006 también se patentó una goma de mascar no
adhesiva hecha a partir de materiales proteínicos plastificados a cargo de la
empresa Cadbury Adams. En la patente se declara:
(29)
“La goma base incluye (a) una mezcla de acetatos de polivinilo que
poseen diferentes pesos moleculares, (b) un plastificante mezclado
con el componente proteico y (c) una carga como carbonato cálcico,
alúmina, talco, arcilla y similares. La composición de la goma es no
adherente con respecto a una amplia variedad de superficies.
El
procesado
plastificante
del
se
componente
realiza
proteínico
preferiblemente
y
en
del
componente
condiciones
de
calentamiento y mezcla controladas, para obtener un material
proteínico
plastificado
que
puede
reemplazar
a
uno
o
más
ingredientes convencionales en las gomas de mascar (p. ej. las
ceras), y que posteriormente se combina con otros ingredientes
convencionales.
El proceso preferido de formación del material proteínico plastificado
comprende
un
calentamiento
controladas
de
la
mezcla
en
del
condiciones
componente
de
cizallamiento
proteínico
y
del
componente plastificante en estado sólido, lo que provoca la
desnaturalización del componente proteínico, al alcanzarse un estado
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 29
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
de fusión, adquiriendo la forma de un líquido viscoso. Tras el
enfriamiento, el componente plastificante quede atrapado dentro de
una matriz desnaturalizada del componente proteínico.
La selección de una proteína adecuada o de una mezcla de éstas
dependerá en parte del peso molecular de la/s proteína/s y de su
aptitud para ser procesada/s en el rango de temperaturas deseado
para la formación de la goma no adherente. Las temperaturas de
tratamiento típicas para la formación de gomas de mascar se
encuentran en un rango de aproximadamente 40º a 120ºC. El peso
molecular de la proteína debe ser lo suficientemente elevado para
clasificar la proteína como un polímero. Unos pesos moleculares de al
menos 5.000, preferiblemente algo menor de 10.000 son adecuados.
(…)
Se debe tener en cuenta la temperatura de transición vítrea del
producto final (material proteínico plastificado). Por ejemplo, para las
gomas de mascar una temperatura de transición vítrea apropiada
para el material proteínico plastificado está, por ejemplo, en el rango
de aproximadamente 35º a 45ºC. La temperatura de transición vítrea
del material proteínico plastificado es determinada por lo tanto
mediante la proporción de los coeficientes de dilatación térmica
respectivos, la fracción de volumen del componente plastificante y la
diferencia entre las temperaturas de transición del estado vítreo
respectivas
del
componente
plastificante
y
del
componente
proteínico. En general, se puede aumentar la temperatura de
transición vítrea del material proteínico plastificado seleccionando un
componente plastificante que posea un coeficiente relativamente alto
de dilatación térmica y/o una temperatura de transición vítrea
superior. Si se desea una temperatura de transición vítrea inferior del
material proteínico plastificado, resulta apropiado seleccionar una
proteína que posea un coeficiente de dilatación térmica relativamente
alto y/o una temperatura de transición vítrea inferior.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 30
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
Las proteínas adecuadas para el uso en la presente invención pueden
ser proteínas sintéticas o naturales, como por ejemplo cualquier
proteína vegetal o animal insoluble en agua. La proteína puede ser
modificada enzimáticamente, químicamente o ser incluso el producto
de una tecnología de ingeniería genética. La proteína puede ser
sustancialmente pura o puede ser parte de una mezcla.
La proteína puede ser seleccionada entre diferentes proteínas de
origen vegetal (maíz, trigo, cebada, arroz, avena, soja, etc) o
proteínas animales tales como el colágeno, las proteínas del huevo o
las de la leche. Los componentes proteínicos preferidos contienen al
menos un material proteínico seleccionado del trigo, maíz, arroz,
leche de soja y proteínas animales. Además de la insolubilidad en
agua,
se
pueden preferir
otras
características
de
la
proteína
seleccionada, como sus propiedades viscoelásticas.
El plastificante, como se ha argumentado previamente aquí, es un
material
que
proporciona
al
material
proteínico
plastificado
trabajabilidad y contribuye también a proporcionar su carácter
viscoelástico. Los plastificantes orgánicos utilizados incluyen un gran
número de posibilidades. Los plastificantes orgánicos preferidos son
polioles como el glicerol y glicoles, especialmente propilenglicol,
polipropilenglicol, etilenglicol y polietilenglicol, y ácidos orgánicos
especialmente
los
ácidos
láctico
y
acético,
y
sus
ésteres
correspondientes.
Además de no pegarse a materiales no porosos como un material de
dentadura, incluyendo dientes verdaderos, empastes, dispositivos
protésicos orales desmontables y fijos, dentaduras y similares, la
composición de goma tampoco se pega a una variedad de superficies
habituales incluyendo superficies porosas incluso a temperaturas que
alcanzan hasta aproximadamente 40ºC. Más específicamente, la
composición de la goma de mascar no adherente no se pega a
superficies comunes de interiores tales como, por ejemplo, las
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 31
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
alfombras, alfombrillas, linóleo, suelos de baldosas, suelos de
mosaico y similares. La composición de goma tampoco se pega a
superficies externas habituales tales como los materiales a base de
hormigón, asfalto, mármol, piedra, ladrillo, madera de porches y
similares.
El término no adhesivo como se utiliza en este caso define una
composición de goma de mascar en la que esta composición puede
ser retirada de una superficie mediante un simple tirón (es decir sin
ayuda de dispositivos, p. ej. de rascadores, cuchillos y similares, y/o
disolventes p. ej. acetona, tolueno y similares o terpenos en mezclas
de solventes comercialmente disponibles).”
3.6.4. Gomas naturales
La empresa Chicza Rainforest Gum
(30)
pone a la venta un chicle que
declara que es 100% natural. En España lo distribuye Lemonpharma S.L.
con sede en Conil de la Frontera (Cádiz).
El modo de fabricación que emplean es relativamente sencillo comparado
con otras técnicas.
Las ceras naturales y el chicle se derriten.
Se endulza con productos orgánicos como jarabe de agave cuando
todavía la mezcla está caliente y se añaden los aditivos para dar el
sabor al chicle.
La mezcla se compacta y se le da forma de tiras.
Según declara esta empresa en los chicles comercializados actualmente la
goma orgánica sólo representa entre un 5 y un 7% de la composición del
chicle, en cambio en el producto que ofrecen, esta cifra alcanza el 40%.
La mayor ventaja que ofrece este producto es que gracias a su
biodegradabilidad, se convierte en polvo cuando se desecha en unas pocas
semanas. También se expone que es inocuo e hidrosoluble y no es
adhesible.
La
descomposición
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
se
ve
propiciada
por
la
degradación
Página 32
3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA
enzimática y la bacteriana. Una vez convertido en polvo se reintegra en el
suelo cerrándose así el ciclo.
La base de este tipo de chicle proviene del látex que se extrae del árbol
chicozapote (Manilkara zapota).
Como este látex es principalmente agua
(entre un 50 y un 70%) para la producción de chicle será necesario
deshidratarlo
para
carbohidratos,
obtener
lípidos,
de
manera
componentes
concentrada
inorgánicos,
las
proteínas,
aminoácidos
y
fundamentalmente el poliisopreno. Como ya se indicó anteriormente, éste
es
el
polímero
que
aporta
flexibilidad
y
elasticidad.
Después
de
deshidratarla, la masa pegajosa que se obtiene, se amasa y se moldea.
El método de extracción del látex comienza realizando un corte en forma de
“Z” en la corteza del árbol, de cuyo corte se recoge el producto. Solo es
posible esta extracción cada seis o siete años por árbol.
Las mayores desventajas de este producto son que la fuente natural de
látex no sería capaz de producir la cantidad necesaria para el consumo
mundial de chicle y que su coste en el mercado es casi el doble que la
mayoría de los chicles no naturales. El coste de una caja de 12 unidades
asciende a 2,95 €. Con este precio se declara que se está pagando un
consumo responsable de los recursos de la selva, se está preservando el
trabajo tradicional de los chicleros y en conjunto se está preservando el
medio ambiente.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 33
4. ESTADO DEL ARTE
4) ESTADO DEL ARTE
Debido a las molestias que ocasionan para la limpieza pública los residuos
de goma de mascar tanto en acerado público como en distintos pavimentos
existen varias empresas que se dedican a solucionar el problema con
diferentes técnicas. Los recursos que ofrecen se pueden contratar, en la
mayoría de los casos, para trabajos puntuales, o también es posible la
adquisición de la maquinaria y los productos específicos para
dichos
tratamientos.
Todas estas empresas son accesibles por el consumidor u organismo público
de manera sencilla, pudiendo encontrarlas en los motores de búsqueda más
comunes en internet. Asimismo ofrecen información de contacto y un
amplio catálogo de soluciones dependiendo de las necesidades del cliente.
Pueden
encontrarse
dos
grandes
grupos
de
soluciones:
disolventes
manuales y maquinarias portátiles para unos a mayor escala.
4.1. DISOLVENTES MANUALES
En
primer
lugar
podemos
encontrar
en
el
mercado
el
producto
CT1MULTISOLVE. Se trata de un aerosol manual que
disuelve el chicle. La gran ventaja que este producto ofrece
es su versatilidad, se puede aplicar tanto para gomas de
mascar adheridas a cualquier tipo de superficie (porosa o
satinada),
como
pegamentos,
para
ceras,
adhesivas. Otra de
otro
tipo
siliconas,
de
sustancias
alquitrán
o
como
pegatinas
las características favorables
que
proporciona es que asegura no ocasionar daños a la
Ilustración 5.
Disolvente
Multi Solve
superficie tratada, afectando únicamente a la naturaleza
adhesiva del chicle.
Gracias a su fórmula a base de hidrocarburos alifáticos se consigue disolver
el residuo. Los hidrocarburos alifáticos utilizados pueden ser saturados o
insaturados, de cadena abierta o con estructura de hidrocarburo alicíclico,
hidrocarburo alifático cíclico o cicloalcano. (31)
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 34
4. ESTADO DEL ARTE
Son necesarios unos minutos de reacción para proceder al retirado
mecánico y la limpieza de la grasa ocasionada. En función de la superficie
puede ser necesario el uso de una rasqueta o tejido de algodón.
Puede
haber casos en los que en la superficie queden restos después de la primera
aplicación, entonces será necesario un segundo intento en el que se
eliminarán los restos. Debido a su composición, según la ficha técnica del
producto, es nocivo para el ser humano si se ingiere, puede causar daño
pulmonar, sequedad en la piel tras exposiciones prolongadas y es altamente
inflamable.
Esta empresa se dedica en mayor medida a la fabricación de sellantes, pero
su aerosol antiadherente multiusos ofrece buenos resultados.
En segundo lugar la multinacional WD-40 Company ofrece un producto que
sirve para restaurar áreas que hayan sido sometidas a sustancias
adherentes y que hayan dejado restos. En especial se oferta como idóneo
para la eliminación de chicles.
WD-40 Company fabrica lubricantes multiusos en más de 187 países. Es
una multinacional líder en el mercado ya que sus ventas ascienden al millón
de productos vendidos semanalmente. En España se instaló hace ya más de
una década, situando su sede en Madrid y distribuyendo desde allí sus
productos a toda la Península Ibérica.
Esta empresa es más famosa por su lubricante llamado “3-EN-UNO”. Éste
lleva más de un siglo en el mercado, pero “WD-40” es también conocido
como el “spray multiusos” y los dos son los productos estrella en España y
Portugal. Pueden usarse tanto en hogares, en oficinas o en industria, siendo
de mayor importancia en la industria del automóvil y ferretería.
Su efecto es desbloqueante y protector, lo que consigue separar la goma de
mascar de la superficie. El modo de empleo es muy similar al anterior,
rociar, dejar reaccionar unos minutos hasta que la goma de mascar pierda
su rigidez y se convierta en una sustancia blanda, retirar mecánicamente y
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 35
4. ESTADO DEL ARTE
finalmente lavar con agua y jabón. Si fuera necesario se puede repetir el
procedimiento.
Los componentes base de este producto son hidrocarburos, C9-C11, nalcanos, isoalcanos, cicloalcanos y también contiene menos de un 2% de
aromáticos. Estos componentes pueden ocasionar, según su ficha técnica,
contaminaciones de las aguas formando una película sobre la superficie del
agua que puede impedir el intercambio de oxígeno. Además es altamente
inflamable y se recomienda buena ventilación en el espacio de utilización
por motivos de seguridad y de salud para el operario. Es nocivo y también
puede causar daño pulmonar si se ingiere. Una ventaja es que no posee
sustancias vPvB (muy persistente, muy bioacumulable) ni PBT (Persistente,
bioacumulable, tóxica), según el reglamento REACH (Registro, evaluación,
autorización y restricción de sustancias químicas).
“Este producto es tan popular en Estados Unidos que el propio Presidente
Barack Obama lo ha utilizado en sus discursos para reconocer su
multifuncionalidad y posibilidad de usar en múltiples aplicaciones, como la
que presentamos para eliminar chicles, todo el mundo debería tener
siempre a mano una unidad de WD-40” manifiesta Francisco Ortega,
Director de Marketing para España y Portugal. (32)
4.2. MAQUINARIAS PORTÁTILES
Uno de ellos es el que ofrece la empresa ECOGUM, empresa internacional
con sede en Barcelona. Ésta ofrece un amplio catálogo con diversas
máquinas portátiles para la eliminación integral de gomas de mascar
adheridas al suelo, tanto de interior como de exterior.
Este sistema utiliza un disolvente concentrado patentado que disuelve con
agua y lo lleva a 180oC. La mezcla se aplica a alta presión gracias a una
vaina que consta de un pequeño cepillo en el extremo para agilizar el
retirado del chicle.
El disolvente (DISOL GUM) está compuesto de tensoactivos no iónicos, pero
su composición exacta es un secreto celosamente guardado por la empresa.
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4. ESTADO DEL ARTE
“Se han llamado agentes tensoactivos a los compuestos químicos que al
disolverse en agua o en otro disolvente se orientan en la interfase entre el
líquido y una segunda fase que puede ser sólida, líquida o gaseosa,
modificando así la tensión superficial.”(33)
La empresa asegura en la ficha técnica del producto que “Los tensoactivos
contenidos en el producto cumplen los requisitos del reglamento europeo de
detergentes
(EC/648/2004)
para
la
biodegradabilidad
última
de
tensoactivos en detergentes, DISOL GUM no está clorado, se oxida muy
rápidamente y como tal, tiene una vida atmosférica muy breve, de 48
horas. Además, el potencial destructivo del ozono de DISOL GUM es
prácticamente nulo, Biodegradabilidad completa”. (34)
Por el contrario, en la descripción de actuaciones en caso de vertido
accidental se declara “Precauciones para la protección del medio ambiente:
Evitar que penetre en desagües, aguas superficiales y subterráneas. Evitar
la evaporación del producto. Consultar a un experto en destrucción de
productos y asegurar la conformidad con las leyes locales”.
(34)
En cuanto a los posibles problemas para la salud humana, no presenta
problemas en la inhalación prolongada de los operarios, aunque sí en caso
de ingestión accidental o contacto con la piel y ojos. Se recomienda la
protección con guantes y gafas de seguridad, ya que al inyectar el
disolvente que reacciona con el chicle a mucha presión se produce la
pulverización de parte del producto.
En cuanto a la limpieza mecánica, este sistema se complementa de un
cepillo que puede ser de distintos materiales como acero inoxidable, hilos
de latón trenzado o nylon, dependiendo de la superficie a tratar. Para el
acerado público se recomienda el de acero inoxidable, como se indica en su
catálogo comercial.
Esta empresa ofrece la versatilidad de diferente maquinaria para interior y
para exterior, incluyendo en todas ellas un depósito para el disolvente, otro
para el agua y otro para combustible diesel. Éste último es el encargado de
la motorización del equipo. Por el contrario, el sistema de formación de
vapor y presión puede alimentarse de dos maneras: con baterías o
directamente de la red eléctrica. El primero proporciona autonomía para
trabajos en el exterior y el segundo ofrece mayor rendimiento en espacios
cerrados con acumulación masiva de chicles.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 37
4. ESTADO DEL ARTE
Los sistemas a mayor escala no poseen ningún sistema de recogida del
producto generado, ya que se suelen destinar a usos en la calzada pública
donde se complementarían con la limpieza viaria regular y un sistema de
canalizaciones y recogida de aguas. Para interiores de edificios, se oferta un
equipo más compacto llamado ECOVAP, que sí absorbe los residuos
generados por el sistema y deja la superficie limpia y seca, con la
desventaja de que tiene un menor rendimiento.
La compañía proporciona a los usuarios una tabla con las características
técnicas de los diferentes métodos de limpieza de chicles generalmente
utilizados. Ésta puede dar una idea general del campo de aplicación de cada
una de las técnicas.
Ilustración 6. Comparativa técnica del sistema Ecogum de limpieza de chicle.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
(35)
Página 38
4. ESTADO DEL ARTE
La empresa también ofrece una comparativa de costes y rendimientos entre
sus productos y otros genéricos ofrecidos en el mercado. Se muestran en la
ilustración 10.
Ilustración 7. Comparativa de costes y rentabilidad del sistema Ecogum de limpieza de chicles
(35)
Una segunda compañía ampliamente extendida en este campo es GUMPAK,
empresa con una amplia presencia internacional. La mayor diferencia con la
anterior es que ofrece sus equipos portátiles en mochilas.
GUMPAK posee un soporte estanco y rígido fabricado en fibra de carbono,
tiene controles de arranque, encendido electrónico y una lanza que gira
360o. La lanza es ergonómica y de fibra de carbono y acero. El sistema de
refrigeración es por ventilación. Además, posee una batería de 12 V de litio
que aporta la autonomía. Los cepillos que se encuentran en el extremo de
la lanza para favorecer la eliminación mecánica son de nylon o metálicos
(latón) en función de la resistencia de la superficie a tratar. Además de
estos cepillos, es necesario un equipo auxiliar de barrido para esparcir el
disolvente que utiliza y favorecer su mezcla con el material a eliminar.
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Página 39
4. ESTADO DEL ARTE
Las ventajas que ofrece la empresa son las siguientes:
No necesita fuente de alimentación externa, teniendo autonomía con
la batería de litio.
Es completamente silencioso.
No es necesario el acordonado de la zona de trabajo, pudiendo
trabajar entre los peatones sin ocasionar molestias, por lo que se
puede realizar la limpieza en cualquier momento del día.
Es el sistema más pequeño del mercado
Es capaz de eliminar en una jornada aproximadamente 7600 chicles
del suelo.
No necesita agua, por lo que se evitan problemas técnicos.
El equipo pesa 2,5 kilogramos, más 1,5 kilogramos de la lanza.
El producto químico que utiliza está fabricado con extractos vegetales
siendo totalmente biodegradable y, por tanto respetuoso con el
medio ambiente.
Esta empresa, en contraposición con la anterior, ofrece una comparativa
distinta. En ella declara las desventajas de usar métodos diferentes al suyo
y
puede
ayudar
a
crear
una
visión
crítica
de
las
afirmaciones
propagandísticas de cada empresa.
Según GUMPAK los sistemas de hidrolimpieza de la competencia consumen
25 litros de agua por minuto, necesitan ser autónomos o utilizar un
generador. Debido a sus necesidades volumétricas, es imprescindible un
vehículo industrial con un depósito de 1000 litros, con sus seguros y
mantenimiento pertinentes.
También afirma que los sistemas de vapor tradicionales (entre los que se
incluye Ecogum) tardan entre 6 y 8 segundos en eliminar el chicle.
Requieren aproximadamente 2 litros de agua y otros 2 de producto por
hora, además de un generador de 3 a 5 kW para garantizar vapor constante
causando problemas en las zonas peatonales motivado por los cables que
van por el suelo hasta el vehículo.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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4. ESTADO DEL ARTE
Respecto
a los
costes, la compañía se
compara con sistemas de
hidrolimpieza y declara que con la opción que ellos ofrecen se alcanza un
ahorro del 52% y se cuadruplica la capacidad.
La inversión inicial en un equipo de estas características supone un
desembolso de 3.425 € para la máquina en sí, a lo que hay que añadir
además el precio de los consumibles (el disolvente y los cepillos), que hay
que reponer cada cierto tiempo.
En la ciudad de Nueva York, por ejemplo, la empresa que se encarga de la
retirada de chicles de la vía pública se llama “Gumbusters”. Fue creada en
Europa y ahora está extendida por toda América. Fue en Holanda en 1998
donde un químico inventó una manera de eliminar la contaminación por
chicles.
El
procedimiento
es
muy
similar
a
los
descritos
anteriormente. Utiliza una solución que no perjudica al
medioambiente y vapor seco. Tarda 5 segundos en
desintegrar la goma de mascar y también es necesario el
uso de un cepillo para ayudar mecánicamente en el
extracción. Utiliza 4,8 galones de agua por día (unos 18
litros), sirve tanto para interiores como para exteriores.
Ilustración 8. Máquina
Gum Busters
En cuanto a su coste, esta empresa ofrece dos tipos de maquinas, una más
económica (unos 3000 €) pero con algo menos de autonomía y rendimiento
que la segunda, cuyo precio asciende a unos 4400 €.
(11)
4.3. PRODUCTOS NO COMERCIALIZADOS INDUSTRIALMENTE
Por otro lado, se han analizado también líneas de investigación que han
desarrollado productos efectivos que se han patentado para la eliminación
de chicles. Un ejemplo de ellos se muestra en la patente “Chewing gum
remover and method for removing chewing gum”
(36)
creada por Yamamoto
Nobuo y Yamamoto Takeshi.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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4. ESTADO DEL ARTE
El objetivo de dicha invención es el reblandecimiento o disolución de la
goma de mascar fijada o pegada a un producto, de modo que se pueda
quitar fácilmente y de forma fiable de la superficie adherida, sin producir el
olor a disolvente originado por otros productos.
Un objetivo adicional de la invención es proporcionar un agente de
eliminación independientemente del tipo de material en el que se encuentre
depositado o fijado el chicle.
Los inventores mencionados han investigado intensamente para lograr el
objetivo anterior. El resultado ha sido una silicona modificada que tiene una
estructura específica y posee compatibilidad con la goma base del chicle
(Ilustración 9), que ha proporcionado unos resultados excelentes en las
aplicaciones en las que se ha ensayado, sin generar olor a disolvente.
Ésta presenta la siguiente fórmula general:
Ilustración 9. Fórmula patentada genérica
En la fórmula, “R” representa un grupo alquilo que tiene de 6 a 12 átomos
de carbono, pudiendo ser iguales o diferentes, o un grupo metilo. Sin
embargo, al menos uno de ellos debe ser un grupo alquilo con 6-12
carbonos. “x” representa un número entero comprendido entre 0 y 10.
Según los autores, la silicona modificada debe contener preferiblemente un
grupo heptametilo, como en la estructura del heptametil-n-octiltrisiloxano
representado por la fórmula química siguiente (Ilustración 10).
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4. ESTADO DEL ARTE
Ilustración 10. Fórmula patentada completa
EL agente de la extracción puede componerse únicamente de la silicona
modificada, pero también puede estar formado por mezclas de compuestos
de silicona modificada, y otros componentes.
El contenido de silicona modificada no está particularmente limitado, pero
es preferible que la composición utilizada contenga al menos un 1% en
peso. Si el contenido de la silicona modificada es menor del 1%, la
compatibilidad con la goma base es insuficiente. Más concretamente, por
motivos económicos es preferible una proporción de silicona comprendida
entre el 2% y el 20% en peso.
No está particularmente limitada la composición de tensoactivos utilizados
para formar la fase acuosa del agente de eliminación y se pueden
seleccionar y utilizar tensoactivos no iónicos, aniónicos, catiónicos o
anfóteros, individualmente o en combinación.
El producto penetra en el interior de la goma de mascar y como resultado
se puede quitar fácilmente y de forma fiable de la superficie adherida.
El agente de eliminación de la presente invención se lava con el agua y de
este modo se disuelve el chicle.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
5) DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Para la realización de las experiencias se cortaron losas de suelo comunes
en la vía pública en pequeños trozos manejables. Se dispuso de tres tipos a
los que se les denominó como tipos A, B y C. también se numeraron las
probetas.
El tipo A corresponde a la piedra rojiza que se muestra a continuación.
Ilustración 11. Probetas tipo A
Se denominó tipo B a las muestras que presentan hexágonos en su
superficie.
Ilustración 12. Probetas tipo B
Por último, las losas grises con surcos, haciendo cuadrados fueron
denominadas como tipo C.
Ilustración 13. Probetas tipo C
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Los chicles fueron mascados y depositados en las losas limpias. Para que los
experimentos se asemejaran a la realidad se dejaron un mes expuestos al
ambiente. En este periodo de tiempo se deshidrataron y fueron pisados con
frecuencia para su mayor adherencia y para que adquirieran suciedad al
igual que los que se pueden encontrar en las aceras.
Se realizaron 5 tipos de experimentos en diferentes probetas, tal como se
detalla a continuación.
5.1. ENDURECIMIENTO. ELIMINACIÓN POR FRÍO
Introducción
Como ya se explicó anteriormente, cuando el chicle se elimina en el suelo
deja de tener la aportación de calor de la boca y la saliva, con lo que la
reordenación de las cadenas queda fijada, y al enfriarse se produce un
endurecimiento de la goma. Al bajar la temperatura por debajo de la
ambiente se pretende amplificar este endurecimiento, con el fin de que éste
facilite la extracción del chicle de manera mecánica.
Procedimiento y resultados
La probeta seleccionada fue la número 2 del tipo A.
Se introdujo en el
congelador a -32ºC.
Ilustración 14. Probeta A2 en el congelador
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Después de dos días se extrajo del congelador para realizarle las pruebas.
Ilustración 15. Probeta A2 después del tratamiento de frío
Para la extracción manual se usó una espátula metálica de pequeño
tamaño.
Ilustración 16. Probeta A2
Con este utensilio resultó más sencilla la eliminación de los residuos más
gruesos, en cambio las zonas donde el chicle formaba una fina película de
goma y suciedad fue imposible la extracción. Por este motivo se frotó con
un cepillo metálico como el que se muestra en la figura.
Ilustración 17. Cepillo metálico
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Con el cepillado y aplicando una fuerza media apenas se consiguió mejorar
el resultado anterior, lo único que se extrajo fue suciedad de la superficie
del chicle, como se puede observar en la siguiente figura:
Ilustración 18. A2 después de cepillado
En vista de que la muestra iba aumentando su temperatura con el proceso
de limpieza aplicado, se volvió a introducir en el congelador a -32ºC.
Una semana después se volvió a sacar del congelador para ser cepillado de
nuevo. En este segundo intento se aplicó más fuerza y durante más tiempo
que en el intento anterior, gracias a ello se consiguió eliminar gran cantidad
del residuo en forma de película pero ocasionando un cierto deterioro del
material soporte.
Ilustración 19. A2 resultado final
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 47
5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
5.2. DESPEGADO CON SILICONAS (TEGOSIVIN)
Introducción
El uso de Tegosivin HL 100 fue inspirado por la invención
de Yamamoto Nobuo y Yamamoto Takeshi descrita en
apartados anteriores. En esta patente se mencionaba el
uso de una silicona para disolver o reblandecer la goma
de mascar y facilitar su extracción.
El componente activo del Tegosivin HL 100 es el
Metiletoxi polisiloxano y su ficha técnica declara:
“Es un siloxano modificado, exento de disolventes y de
Ilustración 20.
Tegosivin HL 100
bajo peso molecular. La impregnación con Tegosivin se
emplea para hidrofugar superficies de materiales minerales porosos, por
ejemplo, ladrillo, piedra arenisca calcárea, piedra natural, hormigón
ligero, enlucido y juntas. Las superficies tratadas adquieren propiedades
hidrófobas. Aplicando correctamente la impregnación con TEGOSIVIN se
logra lo siguiente: una reducción sustancial de absorción de agua (del
90%), una protección eficaz contra la lluvia y humedad, la prevención de
eflorescencias de sales solubles, la reducción de la conductividad térmica
y con ello un mejor aislamiento térmico, la perfecta conservación de la
transpirabilidad del muro y sin que se produzca normalmente ninguna
alteración óptica.
Debe de ser diluido para obtener soluciones impregnantes listas para su
empleo. Se aconseja utilizar como disolventes hidrocarburos alifáticos
anhidros con valores límite de punto de ebullición del orden de 130200ºC e índices de evaporación inferiores a 90 (DIN 53170). Se pueden
usar también hidrocarburos aromáticos y alcoholes anhidros.
Contenido modificado de silicona: 100%
Viscosidad a 25ºC: 120-300cSt (mm2.sec-1)
Densidad a 25ºC: 1,12 ±0,02g/cm3
Color: incoloro hasta ligeramente amarillo
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 48
5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Punto de inflamación: menor 70ºC (DIN 51758)
Envase: 1 L.”
Otro de los motivos por los que se seleccionó este método fue su usual
empleo en materiales de construcción que se utilizan en la vía pública. Con
lo cual se aseguraba no dañar la superficie de adherencia.
El motivo principal para el uso del Tegosivin fue en primer lugar comprobar
si podría poseer las cualidades descritas por productos similares en la
patente de Yamamoto
(36)
y ser efectivo en la disolución o ablandamiento
del chicle. Por otra parte, al ser un líquido viscoso y de naturaleza hidrófoba
como los componentes de la goma base del chicle también se pensó en la
posibilidad de que, al secar, produjera una superficie compacta en forma de
película de cierto grosor con el chicle incorporado, de la que poder tirar
manual o mecánicamente, favoreciendo la separación del chicle del suelo.
Procedimiento y resultados
Para esta experiencia se eligieron dos probetas, la tipo A número 1 y la tipo
B número 1.
La aplicación del producto se realizó
vertiendo cierta cantidad sobre una
cubeta de pequeño tamaño y se utilizó
un pincel de pelo sintético para untar
capas sobre la muestra.
Ilustración 21. Utensilios para aplicación de Tegosivin
Con la primera capa de producto se observó
el tiempo de secado del producto. Después
de una hora, el producto no se había secado
ni había formado la capa esperada. Al cabo
de 24 horas la muestra A1 se encontraba
prácticamente seca, mientras que la B1
Ilustración 22. B1 con primera capa
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
seguía estando igual que al principio, con un
Página 49
5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
aspecto húmedo. Posiblemente el fallo respecto a la probeta B1 ha podido
deberse al hecho de que se trata de una superficie pulida, poco porosa y
muy satinada, a la que costosamente se había adherido el chicle y por otro
lado, el producto estaba teniendo dificultades para introducirse en el
material por sus escasos poros. Aun así
se les aplicó una segunda capa de
producto a ambas muestras.
En
vista
de
que
el
aspecto
y
consistencia de la muestra B1 no varió
con el paso del tiempo, se decidió
descartarla
para
la
prueba
y
se
continúo solo con la A1. A la cual se le
añadió una capa más a los dos días y
después una vez a la semana durante
Ilustración 23. A1 con Tegosivin
6 semanas. El último paso fue lavar con agua y jabón para comprobar la
posible eliminación del chicle. Los resultados obtenidos fueron negativos.
Finalmente, el resultado de este experimento se descartó ya que no dio
ninguno de los dos resultados esperados.
5.3. ENDURECIMIENTO. ENTRECRUZAMIENTO DE CADENAS MEDIANTE
VULCANIZADO
Introducción
Tal como se expuso en apartado anteriores, el vulcanizado se consigue por
una reacción química entre el caucho y el agente de vulcanización que
produce reticulaciones covalentes entre las cadenas de las moléculas del
caucho. La formación de una estructura reticulada tridimensional durante la
vulcanización aumenta la rigidez (módulo) del material.
En cuanto a la dureza, ésta aumenta gradualmente cuando se aumenta el
grado de vulcanización, o lo que es lo mismo, cuando aumenta el número
de entrecruzamientos.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Debido a que las propiedades elásticas de la goma de mascar se adquieren
con
una
cantidad
exacta
de
entrecruzamiento
de
las
moléculas
componentes de la goma base, el objetivo de esta experiencia fue provocar
un grado de entrecruzamiento en exceso, mediante vulcanización de la
goma de mascar para conseguir su endurecimiento y facilitar así su retirada
de forma mecánica.
Procedimiento y resultados
Antes de experimentar con una muestra adherida a un trozo
de pavimento, se probó la reacción que tendría la experiencia
sobre una goma de mascar sin adherir a ninguna superficie.
Para ello se dispuso un chicle idéntico a los pegados
anteriormente en las muestras de suelo en una cápsula de
porcelana de laboratorio previamente pesada (26,6 gramos).
Una vez depositado el chicle se volvió a pesar para obtener
el peso del chicle que resultó ser de 0,5 gramos.
Ilustración 24. Azufre
precipitado
Para vulcanizar en exceso se decidió añadir
entre
un
30%
y
un
40%
de
azufre
precipitado en peso. Después de un pesado
con balanza de precisión se mezclaron los
0,5 g de chicle con 0,2 gramos de azufre.
Ilustración 25. Cápsula preparada para estufar
El siguiente paso fue calentar la mezcla en
estufa a 100ºC. A las 6 horas se extrajo de la estufa, se removió el chicle
con una varilla de vidrio para favorecer el mezclado con el azufre
precipitado y se volvió a introducir en la estufa. Al cabo de 24 horas se
volvió a extraer para comprobar la consistencia del chicle con la varilla de
vidrio.
El resultado que se observó fue un cierto
endurecimiento pero, su consistencia seguía
siendo elástica. La parte que se encontraba en
contacto con la cápsula siguió siendo pegajosa
Ilustración 26. Resultado de la estufa
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 51
5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
y fue muy difícil de separar de la misma.
En vista del poco éxito alcanzado a esa temperatura se aumento ésta hasta
150ºC (por encima de la temperatura de fusión del azufre). Se volvió a
introducir la muestra en la estufa y después de una semana se retiró de la
estufa (previamente apagada) y se observaron los resultados.
Tras ese periodo, la muestra se encontraba solidificada, su consistencia
seguía siendo algo blanda pero mucho más rígida, rompiéndose al aplicarle
tracción. Resultó fácil de separar el chicle de la cápsula con espátula y a su
vez
el
residuo
fue
fácilmente
fragmentable
en
pequeños
trozos
(característica que el chicle mascado no presenta).
Una vez comprobado que se obtienen cierto resultado con esta técnica se
procedió a emplearla en una de las probetas. La elegida fue la número 4 del
tipo A.
Se asumió que el peso del chicle adherido en la probeta y el utilizado en la
cápsula de porcelana tienen el mismo peso, ya que son de la misma marca,
formato y sabor. Se añadió otros 0,2 gramos de azufre, que representan el
40% en peso, y se dispuso uniformemente sobre toda la superficie
disponible del chicle. El siguiente paso fue introducirlo en la estufa a 150ºC
durante una semana. El resultado obtenido se observa en las siguientes
imágenes.
Ilustración 27. A4 vulcanizada
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Página 52
5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Aunque el objetivo de aumentar la dureza de la goma de
mascar se pudo alcanzar, la consistencia y su adherencia a la
superficie soporte la hizo prácticamente impenetrable a la
espátula
de
pequeño
tamaño
utilizada
en
anteriores
experiencias. En vista de su dureza se eligió una espátula
metálica mayor para raspar pero aun así la masa residual fue
Ilustración 28.
Espátula metálica
imposible retirarla.
5.4. HIDRÓLISIS ALCALINA (TRATAMIENTO CON NaOH ALCOHÓLICA)
Introducción
En este caso se eligió un ataque químico con NaOH en etanol. Se buscaba la
hidrólisis
alcalina
del
polímero
base
del
chicle.
Asumiendo
que
el
componente más habitual en la mayoría de las gomas base utilizadas en la
manufactura del chicle es el acetato de polivinilo, con la hidrólisis alcalina
ensayada se ha pretendido producir la transformación de los grupos éster
de acetato (CH3COO) en grupos OH, mucho más polares, con el fin de
convertir, al menos parcialmente, el acetato de polivinilo en alcohol
polivínilico, provocando una menor adherencia del chicle al suelo y una más
fácil degradabilidad del mismo. Además, al ser el alcohol polivinílico soluble
en agua, será fácilmente lavable usando métodos tradicionales.
(38)
Procedimiento y resultados
La probeta elegida para este ensayo fue la número 3 del tipo A y la
disolución se realizó a una concentración 1N de NaOH.
Se precisó de una escobilla previamente limpiada y enjuagada para la
aplicación del producto debido a su consistencia líquida.
Ilustración 29. Materiales para la experiencia
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
Página 53
5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Se aplicó una capa diaria de producto durante diez días para que diera
tiempo a la absorción entre aplicación y aplicación. Después de este tiempo
se utilizó la espátula de pequeño tamaño utilizada anteriormente para
intentar despegar el chicle. Se observó pérdida de adherencia por ciertas
partes de la muestra, siendo más fáciles de eliminar las zonas con residuos
más gruesos. Se pudo apreciar cómo al levantar estas zonas se conseguía
tirar de las partes adyacentes, facilitando su desprendimiento. El mayor
inconveniente fue que las zonas con capas de residuos más finos no se
consiguieron separar del soporte con este método.
En la imagen que se muestra a continuación se puede observar el resultado
de la eliminación con espátula:
Ilustración 30. Resultado después de la
extracción con espátula
Posteriormente, se eligió un cepillo metálico suave para eliminar los restos
más finos de goma de mascar. El procedimiento de eliminación con cepillo
fue efectivo, aunque la probeta elegida poseía una superficie difícilmente
accesible en ciertas zonas.
Ilustración 31. A3 después del cepillado
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Página 54
5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Como se observa en la imagen, la goma de mascar prácticamente ha
desaparecido, sin embargo aparece una mancha después del cepillado, por
este motivo, se realizó un lavado convencional con agua y jabón como
último paso. Como se observa en la imagen siguiente, la mancha
desapareció y solo quedaron pequeños trozos de chicle en los huecos más
pequeños como consecuencia de la rugosidad de la piedra.
Ilustración 32. A3 resultado final
Por último, el resultado pudo ser más efectivo si se hubiese realizado un
proceso de calentamiento de la muestra
junto con la sosa alcohólica, ya
que favorece la hidrólisis alcalina y la formación de alcohol polivinílico que sí
es soluble en agua.
5.5. ELIMINACIÓN MEDIANTE LÁSER
Introducción
Hace ya unos años que la limpieza de monumentos arquitectónicos
utilizando tecnología láser está ampliamente extendida. Gracias a esta
técnica han recuperado su esplendor multitud de esculturas, fachadas o
incluso edificios enteros de nuestro patrimonio.
(39)
El láser es capaz de
eliminar acumulaciones superficiales debidas a la polución atmosférica,
incrustaciones, óxidos e incluso polímeros.
Se seleccionó este método de limpieza porque asegura el mínimo deterioro
de la piedra a tratar, razón por la cual se ha extendido su uso en la
conservación del patrimonio.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
La tecnología de limpieza con radiación láser se puede usar tanto en piedra
como en pinturas, madera, papel, marfil y pieles. Además, cuenta con
ciertas ventajas como por ejemplo:

No se crean residuos peligrosos. No se crean nuevas sustancias
en la superficie tratada.

Es versátil, se pueden seleccionar distintas longitudes de onda,
densidades de energía y la frecuencia y la duración de los
pulsos.

Es un método controlable y dirigible a pequeños puntos.

No requiere contacto con la superficie a tratar.
Sin embargo hay que tener sumo cuidado ya que se pueden producir daños
si se aplica demasiada energía y con pulsos de larga duración se pueden
ocasionar vitrificaciones en la superficie. Además hay que tener en cuenta
que el equipo empleado supone una inversión inicial elevada.
Hay diferentes tipos de láser (40), dependiendo del espectro electromagnético
en el que se esté trabajando (desde el infrarrojo hasta el ultravioleta).
Cuando se trabaja en el infrarrojo (el menos energético), la materia
inorgánica es la que más absorbe la energía, en cambio la materia orgánica
no presenta mucha alteración. Este rango también sirve para eliminar
manchas oscuras en superficies más claras.
Por
ejemplo,
en
el
tratamiento
de
una
costra
producida
por
la
contaminación sobre una superficie de mármol blanco hasta un 90% de la
energía puede ser absorbida por la costra y en torno a un 20% por el
mármol. También cabe destacar que existen materiales más sensibles como
las terracotas o las areniscas ricas en hierro, esto se debe a que el hierro
absorbe con mucha intensidad la energía, hasta tal punto de poder cambiar
su estado de oxidación. Esto último puede ocasionar una reducción de color
si no se trabaja con bajas fluencias.
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Procedimiento y resultados
El láser disponible presentaba las siguientes características:
Ilustración 33. Láser utilizado
Este láser es propiedad del Departamento de Ingeniería Electrónica de la
Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Sevilla, en cuyo laboratorio se
realizaron las pruebas y que gentilmente ha permitido el uso del equipo
para esta tarea.
En la imagen se puede observar un tubo blanco cuya función es absorber
los vapores producidos en la desintegración del residuo.
En un primer momento, se realizó una prueba con una muestra real tomada
de la calle del mismo material que las probetas tipo A. El láser fue
configurado para trabajar en infrarrojo (1064 nm), con una frecuencia de 10
Hz y una duración de pulsos de unos segundos. Se pudo observar una
completa limpieza de la suciedad del chicle en la zona donde había actuado
el láser y además cómo se había separado esa zona de la piedra (ya que se
encontraba abultada). Con una simple espátula se consiguió separar
perfectamente la zona atacada quedando así:
Ilustración 34. Resultado primer disparo
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Posteriormente, en vista de que el láser sí que parece mostrar un buen
comportamiento para el fin deseado se probó con otras probetas como la C2
y la A7.
Se eligió el infrarrojo y 10 Hz pero se probaron diferentes tiempos de
actuación.
En la probeta C2 se realizaron 3 ataques sobre el chicle, el primero fue un
solo disparo (número 1 en la Ilustración 38), el segundo una irradiación
durante dos segundos (número 2) y el tercero de 5 segundos (número 3).
Además, también se probó en la piedra original (sin chicle) cómo afectan
esos mismos disparos (números 4, 5 y 6).
En la imagen siguiente de la izquierda se pueden observar arriba los
disparos en el chicle y en la parte inferior los mismos disparos en la piedra.
Se aprecia un blanqueamiento de la piedra cuantos más disparos se
efectúan. En el último ataque sobre el chicle se puede apreciar en la
ampliación de la derecha cómo la radiación láser ha rajado el chicle y ha
llegado a la piedra soporte.
1
2
1
3
4
5
6
Ilustración 35. C2 después de los disparos
Cuando
la
probeta
atacada
se
llevó
de
nuevo
al
laboratorio
del
departamento de Ingeniería Química y Ambiental se pudo comprobar que,
con una suave penetración de la espátula, el chicle se levantaba
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
perfectamente del segundo y del tercer ataque sin ofrecer prácticamente
resistencia.
1
2
1
3
Ilustración 36. C2 después de
retirada mecánica
Del mismo modo se procedió con la muestra A7, aunque a ésta sólo se le
realizaron 2 disparos: un disparo simple y otros durante 5 segundos. El
resultado de estas pruebas fue que el disparo simple resultó ser
prácticamente ineficaz y el de 5 segundos eliminó por completo el chicle,
aunque la irradiación fue tan intensa que no solo eliminó el chicle, sino que
además produjo la decoloración de la piedra soporte.
Ilustración 37. A7 después de los
disparos
Además en la muestra A8 se probó cómo afecta el láser directamente a la
piedra y se pudo apreciar más claramente la reducción del color que se
produce.
Ilustración 38. Vista detalle del
disparo sobre la piedra
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5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL
Una consecuencia práctica a tener en cuenta en relación a la potencial
aplicación de esta tecnología para la eliminación de los restos de chicle sería
la de limitar la intensidad de la irradiación o modificar la longitud de onda
utilizada en el caso de piedras con color para evitar su alteración.
Debido a las limitaciones del láser disponible no se pudieron realizar
ensayos
con
radiación
ultravioleta
que,
como
indica
la
publicación
“Aplicaciones de las técnicas láser en análisis y conservación del patrimonio”
(39)
, es más eficaz que la infrarroja para la eliminación de adhesivos. Aun así
los
resultados
obtenidos
han resultado
muy prometedores
para su
utilización en futuros estudios realizados con mayor profundidad.
Por último cabe destacar que todas estas pruebas se realizaron con las
medidas de seguridad pertinentes.
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6. RESUMEN Y CONCLUSIONES
6) RESUMEN Y CONCLUSIONES
En la actualidad los chicles abandonados en las vías públicas suponen un
problema tanto estético como higiénico. Esta sustancia es arrojada al
pavimento con una gran frecuencia y por el contrario, tarda unos 5 años
aproximadamente en desaparecer, durante este tiempo se deshidrata, y se
endurece reaccionando con el oxígeno, se ensucia y contribuye al deterioro
que es perfectamente identificable en cualquier población.
La goma de mascar es considerada un residuo doméstico y como tal se han
creado distintas maneras para eliminarla de las calles. Sin embargo, uno de
los problemas radica en el alto coste de estos métodos de limpieza. Se
estima que eliminar un chicle de la acera pública cuesta en torno al triple de
su precio en tienda. Por estos motivos es crucial una concienciación
ciudadana acerca de los problemas que ocasionan los chicles tirados al
suelo; para conseguir esta concienciación, la mayoría de los ayuntamientos
de España poseen ordenanzas municipales que sancionan esta práctica
pero, en pocas ocasiones se cumplen. Este problema afecta a todos los
países, el caso más extremo se encuentra en Singapur, donde está
prohibido el consumo de chicles por el alto coste que supone su limpieza de
las calles.
El abandono de los chicles en la calzada pública supone un problema
higiénico, estético y medioambiental que cada vez adquiere una mayor
dimensión y que, dada la importante repercusión económica de su
eliminación, requiere la atención y el estudio de la ingeniería para buscar
nuevas soluciones, económicas y viables, que contribuyan a poner fin al
problema.
El chicle posee unos componentes solubles y otros insolubles. Los solubles
se diluyen con la saliva al consumirlos y los insolubles actúan de soporte
para los primeros y son los que permanecen una vez consumidos.
La goma base de los chicles está compuesta por elastómeros, resinas,
plastificantes, rellenos
y antioxidantes, además
de
esto se
añaden
aromatizantes, azúcar o edulcorantes, o incluso complementos alimenticios,
vitaminas, medicamentos o nicotina.
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6. RESUMEN Y CONCLUSIONES
Los polímeros elastómeros que forman la goma base del chicle pueden ser
naturales o artificiales. Las gomas base más comercializadas están
constituidas por polímeros sintéticos.
En la fabricación de la goma de mascar, la fase más importante es la
formación de la goma base, en la que se mezcla el elastómero con el
disolvente,
el plastificante
emulsionante
en
hidrófilo,
pequeñas
el
plastificante
cantidades.
oleaginoso
Posteriormente
se
y el
funde,
aglutinando todos los ingredientes restantes en las cantidades convenidas.
Al final se envía a un conformado con rodillos hasta que adquiere la forma
de una plancha fina y ancha, sobre la que se espolvorea azúcar o
edulcorante. Por último, es preciso enfriar el producto y dividirlo en láminas
para ser espolvoreado esta vez, con un aerosol secador preparado con
jarabe, agua filtrada, edulcorantes y colorantes para crear la capa crujiente
alrededor de la goma. Dependiendo del productor se han ido desarrollando
distintas variantes en este proceso.
La adherencia en los polímeros es una propiedad fundamental de los
mismos y en todo caso la más importante en relación al problema
considerado en este proyecto. El problema de la adherencia de los chicles al
suelo es debido a que cuando se tira de un trozo de chicle adherido a una
superficie, tratando de despegarlo, la mayor parte de la energía se invierte
en el estiramiento de los enlaces del polímero que conforman la goma base,
en vez de romper los enlaces entre la superficie y la goma de mascar.
En este Trabajo Fin de Grado (TFG) se describe el problema producido por
los chicles abandonados adheridos a la calzada pública, considerando en
primer lugar el producto comercial y contemplando someramente las
razones que justifican la dificultad de eliminación de los chicles a nivel
molecular. En primer lugar se han revisado las tecnologías de limpieza
existentes
en
el
mercado,
poniendo
de
manifiesto
las
ventajas
e
inconvenientes de unas y otras. Los métodos desarrollados en la actualidad
para la limpieza de chicles de la vía pública se pueden englobar en aquellos
que utilizan disolventes manuales (que disuelven el chicle o consiguen
separar la goma de mascar de la superficie) y los que basan su actuación en
el empleo de maquinarias portátiles (a veces en forma de una mochila) para
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6. RESUMEN Y CONCLUSIONES
usos a mayor escala. Estos últimos métodos suelen utilizar también
disolventes patentados disueltos en agua, a una elevada temperatura, y se
ayudan de cepillos para agilizar la retirada del chicle.
También se ha llevado a cabo un estudio del estado del arte en relación a
nuevos desarrollos, fundamentalmente en dos aspectos: el que se refiere a
la introducción en el mercado de nuevos chicles no adhesivos y la
descripción de nuevos productos de limpieza con propiedades mejoradas de
cara a la eliminación del chicle. En ambos casos se ha tratado de justificar
la forma de actuación de los nuevos productos desde el punto de vista
molecular.
Como la mayor parte de las gomas base de los chicles comerciales son
hidrófobas, se adhieren con mucha facilidad a superficies grasas y oleosas
y, por consiguiente, son difíciles de retirar con productos convencionales de
limpieza. Por esta razón se han desarrollado modificaciones de la estructura
de la goma de mascar para menguar sus características de adherencia.
Además de estas modificaciones también se deben contemplar las gomas
naturales, cuya mayor ventaja es su biodegradabilidad.
Con vistas a aportar soluciones al problema descrito, en este trabajo Fin de
Grado se ha realizado un estudio experimental preliminar en el que se han
contemplado distintas alternativas novedosas para conseguir la eliminación
de los chicles adheridos a la calzada pública.
Al ser consumido, el chicle aumenta su temperatura en la boca con la saliva
y la deformación mecánica ocasionada por los dientes. Con esto se consigue
que las cadenas que forman el polímero que conforma la goma base se
alineen en la dirección de la fuerza aplicada, esto explica el endurecimiento
de la goma al masticar durante mucho tiempo con gran efectividad. Cuando
posteriormente se termina de mascar y se deposita en ambientes más
frescos que los anteriores, baja la temperatura y esto hace que la
orientación de la cadena permanezca y el material se endurezca. Este
objetivo de endurecimiento se ha estudiado en el TFG, sometiendo
muestras de chicle a muy bajas temperaturas con el fin de que, tras el
endurecimiento, resulte más facil su eliminación por medios mecánicos.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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6. RESUMEN Y CONCLUSIONES
La vulcanización se realiza para producir el entrecruzamiento de las cadenas
de los polímeros, necesario para darles las propiedades mecánicas
adecuadas. En su forma clásica, la vulcanización se efectúa calentando un
polímero como el caucho natural junto con azufre y otros agentes de
vulcanización
auxiliares.
Por
lo
general
se
realiza
a
temperaturas
comprendidas entre 140-160ºC.
En el procedimiento de vulcanización la tarea consiste en lograr un
equilibrio entre los requisitos de las propiedades más importantes del
polímero a través del diseño del sistema de tratamiento y su ciclo de
tiempo-temperatura, con el fin de alcanzar las propiedades mecánicas
necesarias. En cuanto a la dureza, ésta aumenta gradualmente cuando
aumenta el grado de entrecruzamiento entre las cadenas del polímero. La
vulcanización del chicle con azufre ha sido otra de las alternativas
ensayadas en este proyecto. El objetivo ha sido similar al perseguido con el
enfriamiento. Es decir, se trata de conseguir el endurecimiento del material,
como consecuencia de un incremento del entrecruzamiento entre cadenas
(provocado por un exceso de azufre), para facilitar el “despegado” de la
superficie sobre la que se encuentra adherido.
También se ha probado una solución basada en una patente japonesa cuyo
objetivo es el reblandecimiento o disolución de la goma de mascar fijada o
pegada a una superficie. El producto utilizado para este fin (Tegosivin HL
100) es una silicona modificada que tiene una estructura específica y que
posee compatibilidad con la goma base del chicle. El producto penetra en el
interior de la goma de mascar y como resultado se puede quitar fácilmente
y de forma fiable de la superficie adherida.
Otro procedimiento utilizado consistió en promover la hidrólisis alcalina de
la goma base para conseguir la transformación del componente polimérico
hidrófobo de la misma en un producto más soluble en agua (y por tanto
más fácil de lavar) y de menor adherencia.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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6. RESUMEN Y CONCLUSIONES
Finalmente, se ha ensayado la eliminación del chicle utilizando la tecnología
láser. La radiación láser es utilizada en procedimientos de limpieza de obras
arquitectónicas con buenos resultados, pero hasta donde se ha podido
comprobar, no existen antecedentes de su utilización para la eliminación de
chicles de la calzada.
El estudio realizado permite concluir que, dado que resulta imposible
imaginar la fabricación de un chicle completamente natural a partir de las
resinas originales, cuya producción sería insuficiente para satisfacer la
industria actual, la opción que parece más razonable a largo plazo pasa por
fomentar la creación de nuevas gomas base con menor adherencia y mayor
solubilidad que las que se encuentran actualmente en el mercado. En
cualquier caso
sería deseable una mayor educación y concienciación
ciudadana sobre este problema, buscando una mayor colaboración entre el
público y las autoridades responsables de la limpieza de las calzadas.
En cuanto a los resultados obtenidos por los procedimientos utilizados en
este TFG, hay que señalar que la eliminación con láser fue el procedimiento
más eficaz y el que por tanto resulta más prometedor.
Con el endurecimiento mediante frío resultó fácil eliminar los residuos
gruesos, pero no las películas finas de chicle. En las pruebas de despegado
con siliconas los resultados no fueron los esperados. En la experiencia de
vulcanización el resultado fue un endurecimiento excesivo, de manera que
no se pudieron despegar los chicles con ninguno de los medios mecánicos
utilizados. Con la hidrólisis alcalina el chicle se disolvió parcialmente y se
consiguió eliminar casi en su totalidad por métodos mecánicos.
Como se ha señalado anteriormente la utilización de la radiación láser dio
unos buenos resultados. Así, con una intensidad de aplicación adecuada, se
consiguió separar la goma de mascar de la superficie adherida. Un posible
inconveniente de esta técnica fue que aplicada con demasiada intensidad se
pudo observar, en el caso de materiales con color, una decoloración de la
piedra soporte a la que se encontraba pegado el chicle.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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6. RESUMEN Y CONCLUSIONES
En resumen, se puede concluir que quizás un siguiente paso para seguir
avanzando en esta línea de investigación podría consistir en afinar mejor y
optimizar el tratamiento con láser, tras lo cual se podría desarrollar
maquinaria portátil basada en dicha técnica para conseguir el grado de
limpieza deseable en nuestras calles. Esta solución también puede suponer
una alta inversión inicial, pero quizás menos mantenimiento y menores
gastos durante la vida útil que los producidos por las técnicas utilizadas
hasta el momento, además de no añadir nuevas sustancias, como
disolventes, que puedan suponer problemas de emisiones o de vertidos a
los alcantarillados públicos.
MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ
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