Muchos de nosotros cada vez que miramos los cables aéreos nos hacemos la siguiente pregunta: ¿Porque siempre son de color negro?…unos otros tienen la respuesta un poco incompleta, que han escuchado que es para protegerlos de los rayos UV.
La cubierta de los cables de fibra óptica que se utilizan a la intemperie deben de soportar condiciones muy adversas, estos materiales macromoleculares sufren la degradación por los efectos de los rayos ultravioletas, el calor, el oxígeno y los iones metálicos, provocando fenómenos como el amarillamiento, la disminución del brillo, la fragilización y la fracturación, así como una disminución significativa en las propiedades físicas y mecánicas, como la fortaleza de tensión y la fuerza de impacto. Entre ellos, la degradación como resultado de la radiación de rayos ultravioleta es el factor más importante. Por tanto, para alargar la vida útil de los materiales macromoleculares y ofrecer el máximo alcance de sus funciones, los absorbedores de rayos UV y los estabilizadores de luz (también llamados foto-estabilizadores) deben ser añadidos para inhibir los efectos de desgaste lumínico y mejorar la resistencia frente a las inclemencias del tiempo. Un efecto sinérgico emergerá para hacer que la potencia protectora de los materiales macromoleculares sea más completa cuando los absorbedores de Rayos UV(UVA) sean utilizados junto con los estabilizadores UV. Todo esto ocurre a lo largo de su vida útil.
Debido a sus inmejorables características en cuanto a dureza, flexibilidad, resistencia química y costo, el polietileno (PE) es el material más utilizado para las cubiertas de cables exteriores de fibra óptica. Podría decir que más de 95% de los cables de exterior son de PE. Con la excepción de los cables drop acometida para los hogares, que están siendo fabricados en LSZH. No obstante, las prestaciones del polietileno pueden degradarse con facilidad al estar expuestas a la luz solar. Este fenómeno de degradación se produce porque la energía del componente ultravioleta de la luz solar es aproximadamente la misma que la energía que mantiene unidos los enlaces covalentes del polímero de polietileno. Se produce entonces una interacción entre los rayos ultravioleta de la luz solar y los electrones de los enlaces covalentes, dando como efecto final una ruptura de dichos enlaces covalentes y una degradación de las propiedades físicas del polietileno.
Para evitar esta degradación se añaden al polietileno estabilizadores contra la radiación ultravioleta, y entre los estabilizadores utilizados actualmente, el denominado “negro de humo” o “negro de carbón” presenta la mejor combinación de costo y rendimiento. Este estabilizador absorbe la energía de los rayos ultravioleta y disipa posteriormente dicha energía en forma de calor. De esta manera queda protegida la cubierta del cable de fibra óptica contra la degradación inducida por los rayos ultravioleta y como consecuencia, aumenta significativamente la vida del cable. Por este motivo, los cables de exterior son siempre de color negro, Sin embargo, existen cables flexibles de diversos colores, con chaquetas fabricadas con Policloruro de Vinilo (PVC) o LSZH que incorporan otro tipo de aditivos resistentes a UV, permitiendo su uso a la intemperie. Si bien estos recubrimientos (especialmente, los de colores “vivos”, como naranja y rojo) pueden sufrir algún descoloramiento, esto solo afecta la capa externa y no penetra el interior de la aislación central, por lo que continúa protegiéndola. Pero es de entender que esta protección en limitada a una cierta cantidad de horas, su vida útil es prologada pero no indefinida como la de un cable color negro.
La radiación UV no daña el negro de humo, y la presencia de negros de humo desacelera o evita la absorción destructiva de la radiación que puede repercutir sobre la flexibilidad, la resistencia mecánica y la opacidad del polímero. La protección contra los rayos UV y la resistencia a las condiciones atmosféricas son un requisito de rendimiento clave en los cables.
La eficacia de los negros de humo como absorbentes de los rayos UV depende de numerosos factores, incluidos el tamaño de las partículas, la estructura agregada, los niveles de carga y su nivel de dispersión en el mismo nivel de importancia.
El negro de humo, producido tradicionalmente por la carbonización de materiales orgánicos de tal forma que está formado por carbono puro.
Ahoya ya sabemos porque son los cables son de color negro.
Si quiere profundizar más a un nivel más técnico, el porqué de esta reacción. Siga leyendo a continuación,
Los plásticos y recubrimientos orgánicos usados en la intemperie están expuestos a la radiación ultravioleta, en el rango de 295 a 400 nm de longitud de onda. La radiación UV es la causa principal de degradación en estos materiales. Los absorbedores de luz UV, UVA (sigla derivada del nombre en inglés), se usan comúnmente para prevenir que la radiación UV llegue a la masa del polímero o que penetre y llegue a los sustratos sensibles a esta radiación.
Los absorbedores de UV deben tener al menos tres propiedades útiles. Primero, deben absorber eficientemente la radiación UV que puede dañar a los polímeros o sustratos sensibles. Segundo, deben disipar la energía que absorben de una manera segura. Finalmente, deben permanecer activos en la matriz del polímero durante la vida útil del producto. La mayoría de los absorbedores que existen en el comercio se basan en uno de los cinco cromóforos siguientes: benzofenonas, benzotriazolas, triazinas, oxanilidas y cianoacrilatos.
La fotofísica de los absorbedores de UV se desarrolla mediante reacciones de transferencia de protones que ocurren después de haber absorbido la luz UV. Con la absorción del fotón de luz, la molécula de la sustancia absorbedora se excita energéticamente para llegar a un estado que se denomina primer estado S1 (entre otros nombres científicos).
Desde este estado, la molécula interiormente, dentro de sí, efectúa la transferencia de un protón para crear una especie intermedia con nivel de energía S’1. Este proceso ocurre rápidamente y garantiza la continuidad de la vida útil del material absorbedor. La alternativa es que ocurra una reacción de emisión fluorescente o fosforescente, la cual lleva a la desactivación permanente del absorbedor.
Estas emisiones de luz fluorescente ocurren, por ejemplo, si el absorbedor está disuelto en un medio muy polar.
La especie S’1 pierde enseguida su energía vía un proceso no radiativo de descomposición de la energía en forma de calor hacia la masa de polímero que circunda el absorbedor. De esta manera, la sustancia absorbedora alcanza otro estado intermedio energético denominado S’0.
Una segunda transferencia de un protón en el interior de la molécula lleva nuevamente al absorbedor a su estado inicial de energía, S0. Todo este ciclo reactivo ocurre en un periodo de tiempo que ha podido ser calculado en el orden de los picosegundos a los nanosegundos.
La facilidad con que ocurre la primera transferencia protónica dentro de la molécula es la que determina la estabilidad del absorbedor, en contraposición a los procesos fotoreactivos de fluorescencia o fosforescencia. Por otro lado, la diferencia de energía entre los estados S’1 y S’0 es lo suficientemente pequeña para que pueda ser disipada rápida y eficientemente por conducción térmica dentro de la matriz del polímero.
Se ha comprobado que es mucho mayor el calentamiento de los productos debido a la exposición al calor de la luz visible que a la generada por la función de protección de los absorbedores de luz UV. Por lo tanto, esta última energía no contribuye a la degradación térmica del polímero.
La actividad de los absorbedores de UV se puede perder por medio de un mecanismo físico o por medio de un mecanismo de reacción fotoquímica. La velocidad de pérdida del absorbedor es de menor importancia cuando éste ha sido agregado a la masa de un plástico, pero tiene una importancia crítica en la vida útil de los recubrimientos. Los absorbedores de luz UV son más efectivos en la superficie de un polímero o en recubrimientos relativamente delgados. Por esta razón, pueden existir pérdidas de contenido de absorbedor debido a migración hacia la superficie, a cubrimiento de la superficie, a evaporación o a lavado. Las variables críticas a tener en cuenta son la solubilidad del aditivo en el polímero, su coeficiente de difusión, su presión de vapor y su solubilidad en agua.
En términos generales, la migración hacia la superficie puede ser lenta, pero una vez sobre ella la pérdida puede ser rápida por evaporación o por lavado con agua. Procesos de pérdida física del aditivo, como el descrito, son más factibles cuando éstos tienen peso molecular mediano y bajo. La pérdida puede reducirse usando aditivos de mayor peso molecular, de carácter polimérico o en forma de injerto.
Por otro lado, es importante estabilizar el aditivo en la masa del polímero para disminuir su tendencia a migrar hacia la superficie. Se ha encontrado que en los polímeros de más baja temperatura de transición vítrea, Tg, la difusión es un mecanismo importante de pérdida física del aditivo. Pero no es un mecanismo importante en las termoplásticas de ingeniería o en otros materiales con temperatura de transición vítrea más alta que, por ejemplo, la de las poliolefinas.
