La incidencia de luz solar, los ciclos de temperatura y la humedad conforman el weathering: un proceso químico irreversible que causa decoloración del color del cable y la pérdida de las propiedades mecánicas de los polímeros

Cómo evitar la degradación de los polímeros y la decoloración de los cables expuestos a las condiciones de uso en intemperie

Redacción Interempresas29/11/2021

El entorno influye negativamente en la vida útil de los cables. La incidencia de luz solar, los ciclos de temperatura o la humedad conforman el weathering: un proceso químico irreversible que causa decoloración y la pérdida de las propiedades mecánicas de los polímeros. Delta Tecnic, compañía especializada en química industrial del color, propone una serie de soluciones para evitar estas afectaciones en los cables expuestos a las condiciones en el exterior.

El mercado del cable ofrece una serie de diseños y aplicaciones destinadas a un uso del cable en la intemperie. Lo vemos en los cables de medio voltaje, los fotovoltaicos para paneles solares, los cables de energía para edificios, los cada vez más solicitados cables de fibra óptica aéreos o los requeridos para cargadores de coches eléctricos. Claramente, las nuevas tendencias presentan un conjunto de desafíos para la industria del cable.

La fotodegradación reduce la esperanza de vida de los cables

La fotodegradación es un proceso fotoquímico producido por la luz solar que es acumulativo, lo que quiere decir que empeora con el tiempo, e irreversible. La degradación del polímero por radiación ultravioleta (UV) influye en las propiedades físicas y, por lo tanto, en su esperanza de vida.

Así, la radiación UV provoca una degradación fotooxidativa que da como resultado la rotura de las cadenas del polímero, produciendo radicales libres, que inician una reacción en cadena de rotura de las cadenas poliméricas, provocando el deterioro de sus propiedades mecánicas. En consecuencia, se produce una degradación de la apariencia visual, del brillo y de la superficie, así como una pérdida de las propiedades mecánicas del cable que limitan su vida útil en óptimas condiciones.

Cabe recordar que, cuando un plástico se expone a las condiciones solares y climáticas, hay dos fenómenos independientes la degradación polimérica, y la fotodegradación de los grupos cromóforos presentes en los pigmentos, responsable del color final del cable.

Cómo preservar las propiedades de un cable exterior

Existen tres maneras de conseguir mitigar la fotodegradación polimérica:

Utilizar aditivos denominados filtros UV que tienen la capacidad de absorber la luz ultravioleta que provoca la degradación. De este modo, cuando la luz solar entra en contacto con estos aditivos, reaccionan y evitan que ésta llegue al polímero, como si de un parasol se tratara.
A través de HALS (Hindered Amine Light Stabilizer), esta familia de aditivos reacciona ante los radicales libres, los bloquea y evita la iniciación de la rotura de las cadenas poliméricas. Cuando la luz UV incide y se genera el radical libre, los HALS actúan para detener el proceso de degradación del polímero.
Con pigmento negro (Negro de Humo). La alta capacidad de absorción del negro de humo de las radicaciones UV de la luz, actúan como captador de esta energía, evitando que reaccione con el polímero. Los grados más efectivos son los de menor tamaño de partícula, ya que presentan una mayor superficie para atrapar la radiación solar.

¿Y qué pasa con el color? No existe ningún aditivo que proteja el color del cable como sí lo hacen del polímero. La solución en este caso es formular el color usando pigmentos preparados para soportar las condiciones del exterior. Dicho de otro modo, es necesario escoger desde el principio el pigmento correcto o combinación de pigmentos que sean sólidos a la luz. El estudio profundo del comportamiento de los pigmentos en los diferentes tipos de polímeros utilizados en la industria del cable (PVC, HFFR, TPU, XLPE, EPDM, etc) en condiciones de intemperie es clave para poder asegurar la estabilidad del color del cable durante su vida útil en el exterior.

Cómo prever el comportamiento de un cable exterior

Delta Tecnic mide el comportamiento de los pigmentos en el exterior en su laboratorio. La compañía realiza un ensayo que acelera el estado de exposición de los plásticos ante diferentes condiciones de luz solar. Se trata del denominado Sun Test y se lleva a cabo con un instrumento que emite luz solar visible y hace ciclos de cambios de temperatura, así como de humedad y seco.

Gracias a los ensayos de Sun Test realizados en su laboratorio con los diferentes compuestos utilizados en la industria del cable y con multitud de pigmentos, ha conseguido tener el profundo conocimiento necesario para poder definir las formulaciones óptimas cumpliendo los requisitos más exigentes de las normativas del cable, con el coste más ajustado posible.

‘Weathering’ y ‘lightfastness’

En definitiva, existen formas eficaces para saber qué tipo de comportamiento esperar de los cables para exteriores, lo que facilita la selección de pigmentos y, por tanto, la previsión de la esperanza de vida del plástico. De esta forma, se facilita la toma de decisiones y se contribuye a la instalación de cable sólido capaz de soportar las condiciones de weathering y lightfastness.

Y es que al concepto histórico de lightfastness, que tiene en cuenta la incidencia de la luz, se suma el de weathering, que aparte de la luz atiende a factores como la temperatura y la humedad. De hecho, los pigmentos que tienen un buen comportamiento lightfastness pueden no funcionar de forma adecuada ante diferentes rangos de temperatura, radiaciones solares y son también afectados por el polímero utilizado en la definición del cable. Ambos términos aúnan la problemática a la que se enfrentan los diseñadores de cables para exteriores, pero que afortunadamente tienen solución.