El medi ambient afecta negativament la vida útil dels cables. L’exposició a la llum solar, les fluctuacions de temperatura o la humitat constitueixen el que es coneix com a “envelliment”: un procés químic irreversible que provoca la decoloració i la pèrdua de les propietats mecàniques dels polímers. Per tant, evitar aquests efectes als cables exposats a la intempèrie és essencial per prolongar la seva vida útil.
El mercat de cables ofereix una àmplia gamma de dissenys i aplicacions per a ús a exteriors. Ho veiem en cables de mitjana tensió, cables fotovoltaics per a panells solars, cables d’alimentació per a edificis, els cada cop més populars cables de fibra òptica aèria o els necessaris per a carregadors de cotxes elèctrics. Diversos sectors de gran rellevància requereixen cables resistents a la fotodegradació.
Es tracta d’un procés fotoquímic produït per la llum solar que és acumulatiu, cosa que vol dir que empitjora amb el temps i és irreversible. La degradació del polímer per la radiació ultraviolada (UV) influeix en les propietats físiques i, per tant, en la vida útil.
Així, la radiació UV provoca una degradació fotooxidativa que provoca el trencament de les cadenes polimèriques, produint radicals lliures que inicien una reacció en cadena que en deteriora les propietats mecàniques. Com a conseqüència, es produeix una degradació de l’aspecte visual, de la brillantor i de la superfície, així com una pèrdua de les propietats mecàniques del cable, cosa que en limita la vida útil.
Cal recordar que quan un plàstic s’exposa a les condicions solars i climàtiques, es produeixen dos fenòmens independents: la degradació polimèrica i la fotodegradació dels grups cromòfors presents als pigments, responsables del color final del cable.
Mitigar la fotodegradació polimèrica
Hi ha tres maneres de mitigar la fotodegradació polimèrica.
- Una és l’ús d’additius anomenats filtres UV, que tenen la capacitat d’absorbir la llum ultraviolada que causa la degradació. D’aquesta manera, quan la llum solar entra en contacte amb aquests additius, reaccionen i impedeixen que la llum arribi al polímer, com si fos un para-sol.
- També és possible mitigar-ho mitjançant HALS (estabilitzadors de llum d’amines impedides), una família d’additius que reaccionen amb els radicals lliures, bloquejant-los i prevenint el trencament de la cadena polimèrica. Quan la llum ultraviolada incideix i es genera el radical lliure, els HALS actuen aturant el procés de degradació del polímer.
- D’altra banda, mitjançant el pigment negre (és a dir, negre de fum), s’obté una alta capacitat d’absorció de la radiació UV de la llum, ja que atrapa aquesta energia, impedint que reaccioni amb el polímer. Els graus més efectius són aquells amb la mida de partícula més petita, ja que presenten una major superfície per atrapar la radiació solar.
I què hi ha del color? Cap additiu protegeix el color del cable com ho fa el polímer. La solució en aquest cas és formular el color amb pigments preparats per suportar condicions exteriors. En altres paraules, cal des del principi triar el pigment o la combinació de pigments adequats que siguin resistents a la llum. L’estudi exhaustiu del comportament dels pigments en els diferents tipus de polímers utilitzats a la indústria del cable (PVC, HFFR, TPU, XLPE, EPDM, etc.) en condicions exteriors és clau per garantir l’estabilitat del color del cable durant la seva vida útil a l’exterior.
Resistència a la intempèrie ia la llum
El comportament dels pigments en exteriors es pot mesurar mitjançant una prova que accelera l‟estat d‟exposició dels plàstics sota diferents condicions de llum solar. En altres paraules, hi ha mètodes eficaços per determinar el comportament esperat dels cables per a exteriors, cosa que facilita la selecció de pigments i, per tant, la predicció de la vida útil del plàstic.
D’aquesta manera, es facilita la presa de decisions i es contribueix a instal·lar cables sòlids capaços de resistir la intempèrie i les condicions que provoquen resistència a la llum. Així, el concepte històric de resistència a la llum, que té en compte la incidència de la llum, es combina amb el de resistència a la intempèrie, que, a més de la llum, considera factors com la temperatura i la humitat.
De fet, els pigments amb bona resistència a la llum poden no funcionar correctament a diferents rangs de temperatura, sota la radiació solar, i també es veuen afectats pel polímer utilitzat en la definició del cable. Tots dos conceptes es combinen per resoldre el problema a què s’enfronten els dissenyadors de cables per a exteriors, però afortunadament hi ha una solució.
Un bon coneixement del comportament dels pigments en els diferents tipus de polímers utilitzats en la indústria del cable, com XLPE, PVC, HFFR, TPU, TPE-E i EPDM, és essencial per poder proposar formulacions de pigments que obtinguin el color requerit amb una excel·lent estabilitat en condicions exteriors, no només a causa de l’acció agressiva de la llum, sinó també a tots.
Els colors més crítics que podem trobar als cables d’exterior són aquells que cal dissenyar amb pigments vermells i grocs, ja que són els més sensibles a la llum i als efectes climàtics. Per això, és fonamental comptar amb proves que ens ajudin a predir el comportament d’aquests pigments a les diferents bases polimèriques i amb les concentracions necessàries. Aquestes proves s’han de fer per a aquests pigments crítics utilitzant Suntest (un equip de laboratori que, en condicions estandarditzades, permet fer aquestes prediccions).
Si aquestes proves no es realitzen amb els pigments crítics, és possible que es produeixi una degradació dels grups cromòfors dels pigments esmentats, donant com a resultat una decoloració dels cables en temps molt més curts que els desitjats, amb els consegüents problemes relacionats amb la reparació i control de circuits elèctrics i cables de dades en instal·lacions exteriors.