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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

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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

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 3

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. Vulcanización…………………………………………………….página 18

3.4. 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 4

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.

1. INTRODUCCIÓN

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 5

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.

1. INTRODUCCIÓN

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 6

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

1. INTRODUCCIÓN

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 7

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 de aparatos eléctricos y electrónicos, ropa, pilas,

acumuladores, muebles y enseres así como residuos y 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

1. INTRODUCCIÓN

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 8

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.

2. OBJETIVOS DEL PROYECTO

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 9

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.

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 10

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. (9)

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 11

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 cadenas. Cuando las unidades que se repiten

(denominadas monómeros) son diferentes moléculas se 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 utilizando sustancias de bajo peso

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 12

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 13

temperatura estos polímeros pueden ser conformados debido al

reblandecimiento que sufren.

Los termoestables por el contrario sí poseen un alto grado de

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.

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 14

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.

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 15

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:

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 16

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.

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 17

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. (18)

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 18

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:

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 19

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.

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 20

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 21

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 22

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 23

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 24

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 (26).

En la patente desarrollada por Cosgrove (27) 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.

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 25

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 5-

50% 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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 26

derivada de polímeros elastoméricos seleccionados de entre

polibutadieno, poliisopreno, copolímeros de bloques de butadieno-

estireno, 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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 27

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 28

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 29

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 glicina-

valina-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 del componente proteínico y del componente

plastificante se realiza preferiblemente en 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 en condiciones de cizallamiento

controladas de la mezcla del componente proteínico y del

componente plastificante en estado sólido, lo que provoca la

desnaturalización del componente proteínico, al alcanzarse un estado

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 30

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.

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 31

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

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 32

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 se ve propiciada por la degradación

3. EL CHICLE. COMPOSICIÓN Y MANUFACTURA

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 33

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 obtener de manera concentrada las proteínas,

carbohidratos, lípidos, componentes inorgánicos, 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.

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 34

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 para otro tipo de sustancias como

pegamentos, ceras, siliconas, alquitrán o pegatinas

adhesivas. Otra de las características favorables que

proporciona es que asegura no ocasionar daños a la

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)

Ilustración 5. Disolvente Multi Solve

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 35

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

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 36

finalmente lavar con agua y jabón. Si fuera necesario se puede repetir el

procedimiento.

Los componentes base de este producto son hidrocarburos, C9-C11, n-

alcanos, 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.

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 37

“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.

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 38

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. (35)

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 39

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.

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.

Ilustración 7. Comparativa de costes y rentabilidad del sistema Ecogum de limpieza de chicles (35)

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 40

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.

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 41

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.

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.

Ilustración 8. Máquina Gum Busters

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 42

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:

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).

Ilustración 9. Fórmula patentada genérica

4. ESTADO DEL ARTE

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 43

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.

Ilustración 10. Fórmula patentada completa

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 44

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.

Se denominó tipo B a las muestras que presentan hexágonos en su

superficie.

Por último, las losas grises con surcos, haciendo cuadrados fueron

denominadas como tipo C.

Ilustración 11. Probetas tipo A

Ilustración 12. Probetas tipo B

Ilustración 13. Probetas tipo C

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 45

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

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 46

Después de dos días se extrajo del congelador para realizarle las pruebas.

Para la extracción manual se usó una espátula metálica de pequeño

tamaño.

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 15. Probeta A2 después del tratamiento de frío

Ilustración 16. Probeta A2

Ilustración 17. Cepillo metálico

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 47

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:

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 18. A2 después de cepillado

Ilustración 19. A2 resultado final

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 48

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

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 130-

200ºC 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

Ilustración 20. Tegosivin HL 100

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 49

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.

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

seguía estando igual que al principio, con un

Ilustración 21. Utensilios para aplicación de Tegosivin

Ilustración 22. B1 con primera capa

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 50

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

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.

Ilustración 23. A1 con Tegosivin

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 51

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.

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.

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 24. Azufre precipitado

Ilustración 25. Cápsula preparada para estufar

Ilustración 26. Resultado de la estufa

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 52

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

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 53

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

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 28. Espátula metálica

Ilustración 29. Materiales para la experiencia

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 54

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:

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 30. Resultado después de la extracción con espátula

Ilustración 31. A3 después del cepillado

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 55

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.

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.

Ilustración 32. A3 resultado final

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 56

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.

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 57

Procedimiento y resultados

El láser disponible presentaba las siguientes características:

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 33. Láser utilizado

Ilustración 34. Resultado primer disparo

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 58

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.

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

Ilustración 35. C2 después de los disparos

1

2

1

3

4

5

6

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 59

perfectamente del segundo y del tercer ataque sin ofrecer prácticamente

resistencia.

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.

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 36. C2 después de retirada mecánica

Ilustración 37. A7 después de los disparos

Ilustración 38. Vista detalle del disparo sobre la piedra

1

2

1

3

5. DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 60

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.

6. RESUMEN Y CONCLUSIONES

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 61

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.

6. RESUMEN Y CONCLUSIONES

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 62

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 hidrófilo, el plastificante oleaginoso y el

emulsionante en pequeñas cantidades. Posteriormente se 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

6. RESUMEN Y CONCLUSIONES

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 63

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.

6. RESUMEN Y CONCLUSIONES

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 64

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.

6. RESUMEN Y CONCLUSIONES

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 65

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.

6. RESUMEN Y CONCLUSIONES

MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 66

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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MARTA ÁVILA BOHÓRQUEZ Página 67

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