1. Einleitung

Bei der Übertragung und Verarbeitung von Informationen spielen Glasfaserkabel (LFCs) eine entscheidende Rolle. Sie gelten als die Datenautobahnen der Telekommunikation und Telematik. Daher ist es von größter Wichtigkeit, dass sie jederzeit sichere Verbindungen gewährleisten. Gelegentlich kann die Lebensdauer eines LFC jedoch durch Nagetiere beeinträchtigt werden, beispielsweise wenn LFCs in für Ratten leicht zugänglichen Kabelkanälen verlegt sind. In solchen Umgebungen müssen die LFCs geschützt werden, da Ratten von Natur aus dazu neigen, LFCs anzunagen und anzugreifen, wenn deren Ausgang in diesen Kanälen versperrt ist.

Für eine optimale Kabelkonstruktion bevorzugen Kabelhersteller Materialien, die Verstärkungseigenschaften mit Nagetierschutz kombinieren. Zudem sollen die Glasfaserkabel flexibel, leicht und dünn sein. Zur Verstärkung dielektrischer Glasfaserkabel werden überwiegend Aramid und in geringerem Maße E-Glas verwendet. Aramid erfreut sich aufgrund seiner einzigartigen Kombination aus mechanischen und chemischen Eigenschaften sowie seiner guten Verarbeitbarkeit großer Beliebtheit und nimmt rasant zu. Dies führt zu sehr kostengünstigen Glasfaserkabeln mit exzellenter Leistung und hoher Langzeitstabilität. Allerdings stellt sich immer wieder die Frage, ob E-Glas und Aramid ausreichenden Nagetierschutz bieten. Von Endanwendern war es schwierig, hierzu eine eindeutige Antwort zu erhalten. Erfahrungen von Endanwendern in der Schweiz zeigten beispielsweise, dass sowohl E-Glas- als auch Aramid-verstärkte Kabel in einigen Fällen so stark von Ratten beschädigt wurden, dass sie nicht mehr funktionsfähig waren. Um die Situation beim Nagetierschutz zu klären und die Hersteller dielektrischer OFCs zu unterstützen, haben wir uns in Zusammenarbeit mit einem unserer Schweizer Kunden entschieden, ein unabhängiges Forschungsinstitut, TNO (eine niederländische Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung), mit der Durchführung einer Studie unter praktischen Bedingungen zu beauftragen, um die Nagetierbeständigkeit verschiedener OFC-Typen zu testen.

2. Experimentell

Testaufbau

Um die Resistenz von Nagetieren gegenüber optischen Feldstimulationen (OFCs) zu testen, verwendete TNO Sprague-Dawley-Ratten in speziell für diese Studie entwickelten Käfigen. Diese Käfige waren durch eine Trennwand mit einer runden Öffnung in zwei Abteile unterteilt (siehe Abb. 1). Ein Abteil war beleuchtet, das andere abgedunkelt. Während der Versuche wurde der Zugang zum abgedunkelten Abteil, in dem sich das Futter der Ratten befand, durch die zu testenden OFCs blockiert. Da Nagetiere eine dunkle Umgebung bevorzugen, verbringen sie den größten Teil ihrer Zeit im Dunkeln. Somit gab es zwei Reize, die die Ratten dazu veranlassten, das abgedunkelte Abteil zu betreten. Während der gesamten Testdauer hatten die Ratten freien Zugang zu Wasser. Nachdem sich die Ratten an die Bedingungen in den Käfigen gewöhnt hatten, begannen die ersten Versuche.

Abb. 1: Der Testkäfig ist in zwei Abteile unterteilt.

Zu Beginn der Versuche wurden jeweils drei Ratten für zwei aufeinanderfolgende Tage in den beleuchteten Abteilen jedes Käfigs untergebracht, wobei die Öffnung in der Trennwand durch die OFC-Konstruktion des Versuchs blockiert war (siehe Abb. 2). Nach dieser Zeitspanne wurden die Ratten für vier Tage in andere Käfige umgesetzt und anschließend für weitere zwei Tage in die Testkäfige zurückgebracht.

Abb. 2: Loch in der Trennwand, das von OFCs im Prozess blockiert wird.

OFC-Designs bewertet

Neun verschiedene OFC-Designs wurden hinsichtlich ihrer Nagetierresistenz bewertet. Diese Designs gehören alle zu der Gruppe, die den größten Teil des OFC-Marktes ausmacht. Die OFCs lassen sich in zwei Kategorien einteilen:

1. Standardmäßige OFC-Konstruktionen mit Aramidgarn oder E-Glas (mit oder ohne Imprägnierung) als Verstärkungsmaterial unter dem PE-Außenmantel (Abb. 3a bis 3d).

2. Spezielle OFC-Konstruktionen zur Widerstandsfähigkeit gegen Nagetierangriffe, z. B. doppelwandige Konstruktionen oder Konstruktionen mit PA12 oder Wellstahl (Abb. 3e bis 3i).

Abb. 3a: Querschnitt einer Standard-OFC-Konstruktion. Abb. 3b: Querschnitt einer Standard-OFC-Konstruktion.

Abb. 3c: Querschnitt einer Standard-OFC-Konstruktion.Abb. 3d: Querschnitt einer Standard-OFC-Konstruktion.

Abb. 3e: Querschnitt einer speziellen OFC-Konstruktion.Abb. 3f: Querschnitt einer speziellen OFC-Konstruktion.

Abb. 3g: Querschnitt einer speziellen OFC-Konstruktion.Abb. 3h: Querschnitt einer speziellen OFC-Konstruktion.

Abb. 3i: Querschnitt einer speziellen OFC-Konstruktion.

3. Ergebnisse und Diskussion

Nach zwei jeweils zweitägigen Testphasen wurde der durch Nagetierangriffe verursachte Schaden untersucht. In Abb. 4a bis 4i sind jeweils zwei Bilder der getesteten Kabeltypen dargestellt; das obere Bild zeigt das am wenigsten, das untere das am stärksten beschädigte Glasfaserkabel. Die makroskopische Untersuchung der Kabel zeigt deutliche Unterschiede im Schadensausmaß zwischen den neun Glasfaserkabeltypen. Wie in den Bildern zu sehen ist, weisen jedoch alle Glasfaserkabel – mit Ausnahme des Kabels aus gewelltem Stahl/Aramid – Schäden auf, die auf Beeinträchtigungen der langfristigen Übertragungseigenschaften hindeuten. Dies gilt auch für die Glasfaserkabeltypen PE/imprägniertes E-Glas/wasserdichtes Band (Abb. 4d) und PE/imprägnierte E-Glaslitzen/PE/Aramid (Abb. 4h), obwohl diese weniger schwere Schäden aufweisen. In der Praxis handelt es sich jedoch um Wildtiere, die im Falle eines Einschlusses aggressivere und anhaltendere Angriffe ausführen können. Aus den Ergebnissen des TNO-Tests muss daher geschlossen werden, dass von den getesteten Konstruktionen nur die Konstruktion aus gewelltem Stahl/Aramid vollständig nagetierresistent ist.

Die Nagetierbeständigkeit von Glasfaserkabeln lässt sich durch die Verwendung von Außenmänteln aus amorphem Polyamid oder Polyamid-Copolymeren mit sehr hoher Shore-D-Härte verbessern. Daher empfehlen wir Kabelkonstrukteuren, die Nagetierbeständigkeit von Glasfaserkabeln durch die Verwendung von Wellstahl (z. B. Zetabon) oder Mänteln aus amorphem Polyamid oder Polyamid-Copolymeren (z. B. Grilamid) zu optimieren. Die Verwendung von Wellstahl scheint die optimale Lösung zu sein.

Die Annahme, dass der Kabeldurchmesser die Nagetierresistenz eines Glasfaserkabels beeinflusst – sodass ab einem bestimmten Kabeldurchmesser ein positiver Einfluss auf die Nagetierresistenz eintreten könnte – ist interessant und weitere Untersuchungen könnten sich für Kabelkonstrukteure als lohnenswert erweisen.

Abb. 4a: PE/Aramid-Kabeldesign nach der Erprobung; Durchmesser 13,5 mm.

Abb. 4b: PE/imprägniertes E-Glas-Kabeldesign nach der Erprobung; Durchmesser 11,8 mm.

Abb. 4c: PE/E-Glas-Kabeldesign nach der Erprobung; Durchmesser 9,5 mm.

Abb. 4d: PE/imprägniertes E-Glas/wasserdichtes Bandkabeldesign nach der Erprobung; Durchmesser 15,5 mm.

Abb. 4e: PE/imprägniertes E-Glas/PE/Aramid-Kabeldesign nach der Erprobung; Durchmesser 8,8 mm.

Abb. 4f: PE/Aramid/PE/Aramid-Kabeldesign nach der Erprobung; Durchmesser 21 mm.

Abb. 4g: PE/PA12/Aramid-Kabeldesign nach Testphase; Durchmesser 8,5 mm.

Abb. 4h: PE/imprägnierte E-Glaslitzen/PE/Aramid-Kabelkonstruktion nach Erprobung; Durchmesser 15,7 mm

Abb. 4i: PE/Wellstahl/PE/Aramid-Kabeldesign nach der Erprobung; Durchmesser 14,7 mm.

4. Schlussfolgerung

Auf Grundlage der Versuchsergebnisse kam TNO zu dem Schluss, dass von den getesteten Glasfaserkabeln nur die gewellte Stahl/Aramid-Konstruktion vollständig nagetierresistent ist. Alle anderen Konstruktionen (verstärkt mit E-Glas, mit oder ohne Imprägnierung oder Aramid, oder mit einem PA12-Mantel) boten keinen ausreichenden Schutz vor Nagetierangriffen. Die Studie belegt eindeutig, dass bei geforderter Nagetierresistenz der Kabelkonstruktion besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden muss.