1. Úvod

Optické kabely (OFC) hrají klíčovou roli v přenosu a zpracování informací. Jsou považovány za hlavní dopravní tepny v oblasti telekomunikací a telematiky. Proto je nanejvýš důležité, aby zaručovaly bezpečné spojení za všech okolností. Občas však může být provozní životnost OFC ohrožena hlodavci, například pokud jsou OFC instalovány v potrubích snadno dostupných krysám. V takovém prostředí musí být OFC chráněny, protože krysy mají přirozený sklon OFC okusovat a napadat, pokud je jejich východ v těchto potrubích zablokován.

Pro optimální konstrukci kabelu dávají výrobci kabelů přednost použití materiálu, který kombinuje výztužné vlastnosti s ochranou proti hlodavcům. Chtějí také, aby OFC byly flexibilní, lehké a měly malý průměr. Materiály pro výztuž dielektrických OFC jsou převážně aramid a v menší míře E-sklo. Použití aramidu je velmi oblíbené a rychle se rozrůstá díky své bezkonkurenční kombinaci mechanických a chemických vlastností a dobrým zpracovatelským vlastnostem, což vede k velmi cenově dostupným OFC s vynikajícím výkonem a dlouhodobou spolehlivostí. Často se však objevovala otázka, zda E-sklo a aramid zajišťují dostatečnou ochranu proti hlodavcům. Bylo obtížné získat jasnou odpověď od koncových uživatelů OFC. Zkušenosti koncových uživatelů OFC ve Švýcarsku například ukázaly, že v některých případech byly kabely vyztužené E-sklem i aramidem tak vážně poškozeny krysami, že již nefungovaly správně. Abychom objasnili situaci v oblasti ochrany proti hlodavcům a podpořili výrobce dielektrických bezkyslíkových kapalin (OFC), rozhodli jsme se ve spolupráci s jedním z našich švýcarských zákazníků oslovit nezávislý výzkumný ústav TNO (nizozemská organizace pro aplikovaný vědecký výzkum), aby provedl studii v praktických podmínkách a otestoval odolnost několika typů OFC vůči hlodavcům.

2. Experimentální

Testovací nastavení

Pro testování odolnosti kyslíkových kyselin (OFC) vůči hlodavcům použila TNO krysy kmene Sprague Dawley umístěné v klecích speciálně navržených pro tuto studii. Tyto klece byly rozděleny na dvě části pomocí přepážky s kruhovým otvorem pro spojení obou částí (viz obr. 1). Jedna z částí byla osvětlená a druhá zatemněná. Během pokusů byl vstup do zatemněné části, ve které se nacházela potrava krys, blokován testovanými OFC. Vzhledem k tomu, že hlodavci preferují tmavé prostředí, tráví většinu času na temné straně. Pro krysy tedy existovaly dva podněty, aby se dostaly do zatemněné části. Během celého testovacího období měly krysy volný přístup k vodě. Poté, co si krysy zvykly na podmínky v klecích, byly zahájeny první pokusy.

Obr. 1: Testovací klec rozdělená na dvě části.

Na začátku pokusů byly tři krysy po dobu dvou po sobě jdoucích dnů umístěny v osvětlených přihrádkách každé klece, přičemž otvor v přepážce byl v testu zablokován konstrukcí OFC (viz obr. 2). Po uplynutí této doby byly krysy na čtyři dny přemístěny do jiných klecí a následně na další dva dny vráceny do testovacích klecí.

Obr. 2: Díra v přepážce zablokovaná OFC během zkoušky.

Vyhodnocení návrhů OFC

Devět různých designů bezkyslíkových kapalin (OFC) bylo hodnoceno z hlediska odolnosti vůči hlodavcům. Všechny tyto designy patří do skupiny designů, které tvoří největší část trhu s OFC. OFC lze rozdělit do dvou kategorií:

1. Standardní provedení z bezkyslíkaté mědi (OFC) s použitím aramidové příze nebo e-skla (s impregnací nebo bez ní) jako výztužného materiálu pod vnějším pláštěm z PE (obr. 3a až 3d).

2. Speciální konstrukce z bezkyslíkaté oceli (OFC) odolné proti útokům hlodavců, např. dvouvrstvé konstrukce nebo konstrukce s PA12 nebo vlnitou ocelí (obr. 3e až 3i).

Obr. 3a: Průřez standardním provedením OFC. Obr. 3b: Průřez standardním provedením OFC.

Obr. 3c: Průřez standardním provedením OFC.Obr. 3d: Průřez standardním provedením OFC.

Obr. 3e: Průřez speciálním provedením OFC.Obr. 3f: Průřez speciálním provedením OFC.

Obr. 3g: Průřez speciálním provedením OFC.Obr. 3h: Průřez speciálním provedením OFC.

Obr. 3i: Průřez speciálním provedením OFC.

3. Výsledky a diskuse

Po dvou dvoudenních testovacích obdobích bylo zkoumáno poškození způsobené útoky hlodavců. Na obr. 4a až 4i vidíte dva obrázky každého z testovaných provedení kabelů; horní obrázek ukazuje nejméně poškozený a spodní obrázek ukazuje nejvíce poškozený OFC. Výsledky makroskopického zkoumání kabelů jasně ukazují rozdíly v poškození mezi devíti provedeními OFC. Jak je však vidět na obrázcích, všechny OFC – s výjimkou provedení z vlnité oceli/aramidu – jsou poškozeny takovým způsobem, že by se dalo očekávat, že budou ovlivněny dlouhodobé přenosové vlastnosti. To platí i pro provedení OFC PE/impregnované E-sklo/vodotěsná páska (obr. 4d) a PE/impregnované E-sklo prameny/PE/aramid (obr. 4h), ačkoli tato provedení vykazují méně závažné poškození. V praxi se však jedná o nedomestikované hlodavce, u kterých by v případě uvěznění hlodavce mohlo dojít k agresivnějším a vytrvalejším útokům. Na základě výsledků testů TNO je proto nutné dojít k závěru, že z testovaných provedení je pouze provedení z vlnité oceli/aramidu plně odolné vůči hlodavcům.

Odolnost OFC proti hlodavcům lze také zlepšit použitím vnějších plášťů vyrobených z amorfního polyamidu nebo polyamidových kopolymerů s velmi vysokou tvrdostí Shore D. Proto doporučujeme konstruktérům kabelů zlepšit odolnost OFC proti hlodavcům použitím vlnité oceli (např. Zetabon) nebo plášťů vyrobených z amorfního polyamidu nebo polyamidových kopolymerů (např. Grilamid). Použití vlnité oceli se jeví jako optimální volba.

Tvrzení, že průměr kabelu ovlivňuje odolnost bezkyslíkaté trubky vůči hlodavcům – v tom smyslu, že od určitého průměru kabelu by se mohl projevit pozitivní vliv na odolnost vůči hlodavcům – je zajímavé a pro konstruktéry kabelů by se mohlo ukázat jako užitečné provést další studium.

Obr. 4a: Konstrukce PE/aramidového kabelu po zkoušce; průměr 13,5 mm.

Obr. 4b: Konstrukce kabelu z PE/impregnovaného E-skla po zkoušce; průměr 11,8 mm.

Obr. 4c: Konstrukce kabelu z PE/E-skla po zkoušce; průměr 9,5 mm.

Obr. 4d: Konstrukce kabelu z PE/impregnovaného E-skla/voděodolné pásky po zkoušce; průměr 15,5 mm.

Obr. 4e: Konstrukce kabelu z PE/impregnovaného E-skla/PE/aramidu po zkoušce; průměr 8,8 mm.

Obr. 4f: Konstrukce kabelu PE/aramid/PE/aramid po zkoušce; průměr 21 mm.

Obr. 4g: Konstrukce kabelu z PE/PA12/aramidu po zkoušce; průměr 8,5 mm.

Obr. 4h: Konstrukce kabelu z PE/impregnovaných skleněných drátů E/PE/aramidu po zkoušce; průměr 15,7 mm

Obr. 4i: Konstrukce kabelu z PE/vlnité oceli/PE/aramidu po zkoušce; průměr 14,7 mm.

4. Závěr

Na základě výsledků zkoušek TNO dospěla k závěru, že z testovaných provedení OFC je pouze provedení z vlnité oceli/aramidu plně odolné proti hlodavcům. Všechny ostatní konstrukce (vyztužené E-sklem s impregnací nebo aramidem či bez ní, nebo s pláštěm z PA12) dostatečně neodolaly útokům hlodavců. Studie jasně ukazuje, že pokud je požadována odolnost proti hlodavcům, je třeba věnovat zvláštní pozornost konstrukci kabelu.