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

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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.

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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.

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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

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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

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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

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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

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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:

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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)

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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

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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.

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ

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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

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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)

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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.

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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.

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Página 41

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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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Página 50

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

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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

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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.

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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

Página 57

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

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ

Página 58

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

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ

Página 59

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.

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ

Página 60

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. MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ

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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 MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ

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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.

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