1. Johdanto

Tiedonsiirrossa ja -käsittelyssä optisilla kuitukaapeleilla (OFC) on ratkaiseva rooli. Niitä pidetään televiestinnän ja telematiikan valtateinä. Siksi on äärimmäisen tärkeää, että ne takaavat turvalliset yhteydet kaikkina aikoina. Joskus jyrsijät voivat kuitenkin uhata OFC:n käyttöikää, esimerkiksi silloin, kun OFC:t asennetaan rottien helposti ulottuville oleviin kanaviin. Tällaisissa ympäristöissä OFC:t on suojattava, koska rotilla on luontainen taipumus jyrsiä ja hyökätä OFC:iden kimppuun, kun niiden poistuminen näistä kanavista on estetty.

Optimaalisen kaapelisuunnittelun saavuttamiseksi kaapelivalmistajat käyttävät mieluummin materiaalia, joka yhdistää vahvistusominaisuudet ja jyrsijöiden suojan. He haluavat myös, että OFC-kaapelit ovat joustavia, kevyitä ja halkaisijaltaan pieniä. Dielektristen OFC-kaapelien vahvistusmateriaalit ovat pääasiassa aramidia ja vähäisemmässä määrin E-lasia. Aramidin käyttö on erittäin suosittua ja lisääntyy nopeasti sen vertaansa vailla olevan mekaanisten ja kemiallisten ominaisuuksien yhdistelmän ja hyvien prosessointiominaisuuksien ansiosta. Tämä johtaa erittäin kustannustehokkaisiin OFC-kaappeihin, joilla on erinomainen suorituskyky ja pitkäaikainen luotettavuus. Kysymys siitä, takaavatko E-lasi ja aramidi riittävän jyrsijöiden suojan, on kuitenkin usein herännyt. OFC-kaapelien loppukäyttäjiltä oli vaikea saada selkeää vastausta. Esimerkiksi Sveitsissä OFC-kaapelien loppukäyttäjien kokemukset osoittivat, että joissakin tapauksissa sekä E-lasi- että aramidivahvisteiset kaapelit olivat rottien aiheuttamia niin vakavia vaurioita, etteivät ne enää toimineet kunnolla. Selventääksemme jyrsijöiden suojelutilannetta ja tukeaksemme dielektristen OFC-yhdisteiden valmistajia päätimme yhteistyössä yhden sveitsiläisen asiakkaamme kanssa kutsua riippumattoman tutkimuslaitoksen, TNO:n (hollantilainen soveltavan tieteellisen tutkimuksen organisaatio), suorittamaan käytännön olosuhteissa tutkimuksen, jossa testataan useiden OFC-yhdistetyyppien jyrsijöiden vastustuskykyä.

2. Kokeellinen

Testiasetukset

Jyrsijöiden resistenssin oraalisille FC-yhdisteille testaamiseksi TNO käytti Sprague Dawley -rottia, jotka pidettiin tätä tutkimusta varten erityisesti suunnitelluissa häkeissä. Nämä häkit jaettiin kahteen osastoon väliseinällä, jossa oli pyöreä reikä osastojen yhdistämiseksi (katso kuva 1). Toinen osasto oli valaistu ja toinen pimennetty. Kokeiden aikana testiaineelliset FC-yhdisteet estivät pääsyn pimennettyyn osastoon, jossa rottien ruoka sijaitsi. Koska jyrsijät pitävät pimeästä ympäristöstä, ne viettävät suurimman osan ajastaan ​​pimeällä puolella. Näin ollen rotilla oli kaksi ärsykettä päästä pimennettyyn osastoon. Koko koejakson ajan rotilla oli vapaa pääsy veteen. Kun rotat olivat tottuneet häkkien olosuhteisiin, aloitettiin ensimmäiset kokeet.

Kuva 1: Testihäkki jaettu kahteen osastoon.

Kokeiden alussa kolmea rottaa pidettiin kunkin häkin valaistuissa osastoissa kahden peräkkäisen päivän ajan, ja väliseinän reikä tukittiin kokeen aikana OFC-rakenteella (katso kuva 2). Tämän jälkeen rotat siirrettiin muihin häkkeihin neljäksi päiväksi ja palautettiin myöhemmin koehäkkeihin kahdeksi päiväksi.

Kuva 2: OFC:iden tukkima reikä väliseinässä kokeilussa.

OFC-mallit arvioitiin

Yhdeksän erilaista OFC-mallia arvioitiin jyrsijöiden kestävyyden suhteen. Nämä mallit kuuluvat kaikki malliryhmään, joka muodostaa suurimman osan OFC-markkinoista. OFC-mallit voidaan jakaa kahteen luokkaan:

1. Vakiomuotoiset OFC-rakenteet, joissa käytetään aramidilankaa tai E-lasia (kyllästetyllä tai kyllästämättömällä) lujitemateriaalina PE-ulkovaipan alla (kuvat 3a–3d).

2. Erityiset OFC-rakenteet jyrsijöiden hyökkäysten estämiseksi, esim. kaksikerroksiset rakenteet tai PA12- tai aallotetut teräsrakenteet (kuvat 3e–3i).

Kuva 3a: Vakiomuotoisen OFC-rakenteen poikkileikkaus. Kuva 3b: Vakiomuotoisen OFC-rakenteen poikkileikkaus.

Kuva 3c: Vakiomuotoisen OFC-rakenteen poikkileikkaus.Kuva 3d: Vakiomuotoisen OFC-rakenteen poikkileikkaus.

Kuva 3e: OFC-erikoisrakenteen poikkileikkaus.Kuva 3f: OFC-erikoisrakenteen poikkileikkaus.

Kuva 3g: OFC-erikoisrakenteen poikkileikkaus.Kuva 3h: OFC-erikoisrakenteen poikkileikkaus.

Kuva 3i: OFC-erikoisrakenteen poikkileikkaus.

3. Tulokset ja keskustelu

Kahden kahden päivän mittaisen testijakson jälkeen tutkittiin jyrsijöiden hyökkäysten aiheuttamia vaurioita. Kuvissa 4a–4i näet kaksi kuvaa kustakin testatusta kaapelirakenteesta; ylempi kuva näyttää vähiten vaurioituneen ja alempi eniten vaurioituneen OFC-kaapelin. Kaapeleiden makroskooppisen tutkimuksen tulokset osoittavat selvästi eroja vaurioissa yhdeksän OFC-mallin välillä. Mutta kuten kuvista näkyy, kaikki OFC-kaapelit – lukuun ottamatta aallotettua teräs-/aramidimallia – ovat vaurioituneet siten, että pitkäaikaisten siirto-ominaisuuksien voidaan olettaa heikentyvän. Tämä pätee myös OFC-malleihin PE/kyllästetty E-lasi/vedeneristysnauha (kuva 4d) ja PE/kyllästetty E-lasinauha/PE/aramidi (kuva 4h), vaikka näissä malleissa on vähemmän vakavia vaurioita. Käytännössä kyseessä ovat kuitenkin ei-kotijyrsijät, joihin kohdistuu aggressiivisempia ja itsepintaisempia hyökkäyksiä, jos jyrsijä jää ansaan. Siksi TNO-testitulosten perusteella on pääteltävä, että testatuista malleista vain aallotettu teräs/aramidirakenne on täysin jyrsijöiden kestävä.

OFC-kaapelin jyrsijöiden kestävyyttä voidaan parantaa myös käyttämällä ulkovaippoja, jotka on valmistettu amorfisesta polyamidista tai polyamidikopolymeereistä, joilla on erittäin korkea Shore D -kovuus. Siksi suosittelemme kaapelisuunnittelijoille OFC-kaapelien jyrsijöiden kestävyyden parantamista käyttämällä aallotettua terästä (esim. Zetabon) tai amorfisesta polyamidista tai polyamidikopolymeereistä (esim. Grilamid) valmistettuja vaippoja. Aallotetun teräksen käyttö näyttää olevan optimaalinen valinta.

Ehdotus, että kaapelin halkaisija vaikuttaa OFC:n jyrsijöiden vastustuskykyyn – eli tietystä kaapelin halkaisijasta eteenpäin jyrsijöiden vastustuskykyyn voi olla positiivinen vaikutus – on mielenkiintoinen, ja lisätutkimukset voisivat osoittautua hyödyllisiksi kaapelisuunnittelijoille.

Kuva 4a: PE/aramidikaapelin rakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 13,5 mm.

Kuva 4b: PE/kyllästetty E-lasikaapelin rakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 11,8 mm.

Kuva 4c: PE/E-lasikaapelin rakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 9,5 mm.

Kuva 4d: PE/kyllästetty E-lasi/vedenpitävä teippi -kaapelirakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 15,5 mm.

Kuva 4e: PE/kyllästetty E-lasi/PE/aramidikaapelirakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 8,8 mm.

Kuva 4f: PE/aramidi/PE/aramidikaapelin rakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 21 mm.

Kuva 4g: PE/PA12/aramidikaapelin rakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 8,5 mm.

Kuva 4h: PE/kyllästetty E-lasikuitu/PE/aramidikaapelin rakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 15,7 mm

Kuva 4i: PE/aaltopahvista valmistettu teräs/PE/aramidikaapelirakenne kokeilun jälkeen; halkaisija 14,7 mm.

4. Johtopäätös

Kokeiden tulosten perusteella TNO on päätynyt siihen tulokseen, että testatuista OFC-malleista vain aallotettu teräs/aramidirakenne on täysin jyrsijöiden kestävä. Kaikki muut mallit (E-lasilla vahvistettu, kyllästettynä tai aramidilla tai ilman, tai PA12-vaipalla) eivät kestäneet riittävästi jyrsijöiden hyökkäyksiä. Tutkimus osoittaa selvästi, että jos jyrsijöiden kestävyyttä vaaditaan, kaapelin suunnitteluun on kiinnitettävä erityistä huomiota.