1. Inngangur

Ljósleiðarar gegna lykilhlutverki í flutningi og vinnslu upplýsinga. Þeir eru taldir vera þjóðvegir fjarskipta og tölfræðitækni. Því er afar mikilvægt að þeir tryggi öruggar tengingar ávallt. Stundum getur líftími ljósleiðara þó verið ógnað af nagdýrum, til dæmis þegar ljósleiðarar eru settir upp í rörum sem rottur hafa auðveldlega aðgang að. Í slíku umhverfi þarf að vernda ljósleiðarana, því rottur hafa náttúrulega tilhneigingu til að naga og ráðast á þá þegar útgangur þeirra er lokaður í þessum rörum.

Til að fá bestu mögulegu kapalhönnun kjósa kapalframleiðendur að nota efni sem sameinar styrkingareiginleika og nagdýravörn. Þeir vilja einnig að rafskauta- og rafskautastyrktir kaflar (OFC) séu sveigjanlegir og léttir og hafi lítinn þvermál. Efnið sem notað er til að styrkja rafskautastyrkta kafla er aðallega aramíð og í minna mæli rafgler. Notkun aramíðs er mjög vinsæl og er ört vaxandi vegna einstakrar samsetningar vélrænna og efnafræðilegra eiginleika og góðra vinnslueiginleika, sem leiðir til mjög hagkvæmra rafskautastyrktra kafla með framúrskarandi afköstum og langtímaáreiðanleika. Hins vegar hefur oft verið spurt hvort rafgler og aramíð tryggi nægilega vernd gegn nagdýrum. Erfitt var að fá skýrt svar frá notendum rafskautastyrktra kafla. Reynsla notenda rafskautastyrktra kafla í Sviss sýndi til dæmis að í sumum tilfellum voru bæði rafgler- og aramíðstyrktir kaflar svo illa skemmdir af rottum að þeir virkuðu ekki lengur rétt. Til að skýra stöðuna varðandi nagdýravernd og styðja framleiðendur díelektrískra ofc-rafgeisla (OFC) ákváðum við, í samstarfi við einn af svissneskum viðskiptavinum okkar, að fá óháða rannsóknarstofnun, TNO (hollenska stofnun fyrir hagnýtar vísindarannsóknir), til að framkvæma rannsókn við hagnýtar aðstæður til að prófa nagdýraþol nokkurra gerða ofc-rafgeisla.

2. Tilraunakennd

Prófunaruppsetning

Til að prófa nagdýraþol OFC-frumna notaði TNO Sprague Dawley-rottur sem voru hýstar í búrum sem voru sérstaklega hönnuð fyrir þessa rannsókn. Þessum búrum var skipt í tvö hólf með millivegg með hringlaga gati til að tengja hólfin tvö (sjá mynd 1). Annað hólfið var upplýst en hitt var myrkvað. Á meðan tilraununum stóð var inngangurinn að myrka hólfinu, þar sem fæða rottanna var, lokaður af OFC-frumnunum sem voru í tilrauninni. Þar sem nagdýr kjósa dimmt umhverfi eyða þau meirihluta tíma síns á myrkri hliðinni. Því voru tvær hvatir fyrir rotturnar til að komast inn í myrka hólfið. Á öllu tilraunatímabilinu höfðu rotturnar frjálsan aðgang að vatni. Eftir að rotturnar höfðu vanist aðstæðunum í búrunum voru fyrstu tilraunirnar hafnar.

Mynd 1: Prófunarbúr skipt í tvö hólf.

Í upphafi tilraunanna voru þrjár rottur hýstar í upplýstum hólfum í hverju búri í tvo daga þar á eftir, á meðan gatið í milliveggnum var lokað með OFC hönnuninni í tilrauninni (sjá mynd 2). Eftir þetta tímabil voru rotturnar fluttar í önnur búr í fjóra daga og síðan aftur í tilraunabúrin í tvo daga til viðbótar.

Mynd 2: Gat í milliveggnum stíflað af OFC-mönnum í réttarhöldum.

OFC hönnun metin

Níu mismunandi hönnun af OFC-efnum voru metin með tilliti til nagdýraþols. Þessar hönnunir eru allar hluti af þeim hópi hönnuna sem telur stærstan hluta OFC-markaðarins. OFC-efnum má skipta í tvo flokka:

1. Staðlaðar OFC-hönnunir sem nota aramíðgarn eða E-gler (með eða án gegndreypingar) sem styrkingarefni undir ytri PE-hjúpnum (myndir 3a til 3d).

2. Sérstakar OFC-hönnun til að standast árásir nagdýra, t.d. tvílaga mannvirki eða mannvirki úr PA12 eða bylgjupappa (myndir 3e til 3i).

Mynd 3a: Þversnið af staðlaðri OFC hönnun. Mynd 3b: Þversnið af staðlaðri OFC hönnun.

Mynd 3c: Þversnið af staðlaðri OFC hönnun.Mynd 3d: Þversnið af staðlaðri OFC hönnun.

Mynd 3e: Þversnið af sérstakri OFC hönnun.Mynd 3f: Þversnið af sérstakri OFC hönnun.

Mynd 3g: Þversnið af sérstakri OFC hönnun.Mynd 3h: Þversnið af sérstakri OFC hönnun.

Mynd 3i: Þversnið af sérstakri OFC hönnun.

3. Niðurstöður og umræða

Eftir tvö prófunartímabil, tveggja daga hvort, var tjónið af völdum nagdýraárása skoðað. Á myndum 4a til 4i sjást tvær myndir af hverri prófuðu kapalhönnun; efri myndin sýnir minnst skemmda og neðri sýnir mest skemmda ofurfjólubláa vírinn (OFC). Niðurstöður makróskópískrar skoðunar á kaplunum sýna greinilega mun á skemmdum milli níu OFC-hönnunanna. En eins og sjá má á myndunum eru allir OFC-kaplarnir - fyrir utan bylgjupappa úr stáli/aramíði - skemmdir á þann hátt að búast má við að langtíma flutningseiginleikar verði fyrir áhrifum. Þetta á einnig við um OFC-hönnunirnar PE/gegndreypt E-gler/vatnslokandi borði (mynd 4d) og PE/gegndreypt E-glerþræðir/PE/aramíð (mynd 4h), þó að þessar hönnun sýni minni alvarleg tjón. Í reynd er þó um að ræða nagdýr sem ekki eru heimilisdýr, sem gætu falið í sér árásargjarnari og viðvarandi árásir ef nagdýrið festist í gildru. Því, á grundvelli niðurstaðna TNO-prófanna, verður niðurstaðan að vera sú að af þeim hönnunum sem prófaðar voru er aðeins hönnunin úr bylgjupappa úr stáli/aramíði fullkomlega nagdýraþolin.

Einnig er hægt að bæta nagdýraþol ofraflísara með því að nota ytri hlífar úr ókristalla pólýamíði eða pólýamíð samfjölliðum með mjög mikilli Shore D hörku. Þess vegna leggjum við til að kapalhönnuðir bæti nagdýraþol ofraflísara með því að nota bylgjupappa úr stáli (t.d. Zetabon) eða hlífar úr ókristalla pólýamíði eða pólýamíð samfjölliðum (t.d. Grilamid). Notkun bylgjupappa virðist vera besti kosturinn.

Sú hugmynd að þvermál kapals hafi áhrif á nagdýraþol ofnæmiskerfis - þannig að frá ákveðnu kapalþvermáli og áfram gætu komið fram jákvæð áhrif á nagdýraþol - er áhugaverð og frekari rannsóknir gætu reynst kapalhönnuðum þess virði.

Mynd 4a: PE/aramid snúruhönnun eftir prófun; þvermál 13,5 mm.

Mynd 4b: PE/gegndreypt E-gler kapalhönnun eftir prófun; þvermál 11,8 mm.

Mynd 4c: PE/E-gler snúruhönnun eftir prófun; þvermál 9,5 mm.

Mynd 4d: Kapalhönnun úr PE/gegndreyptu E-gleri/vatnsheldu límbandi eftir prófun; þvermál 15,5 mm.

Mynd 4e: PE/gegndreypt E-gler/PE/aramíð kapalhönnun eftir prófun; þvermál 8,8 mm.

Mynd 4f: PE/aramid/PE/aramid kapalhönnun eftir prófun; þvermál 21 mm.

Mynd 4g: PE/PA12/aramid kapalhönnun eftir prófun; þvermál 8,5 mm.

Mynd 4h: PE/gegndreypt E-glerþræðir/PE/aramíð snúruhönnun eftir prófun; þvermál 15,7 mm

Mynd 4i: Hönnun á PE/bylgjupappa/PE/aramíð snúru eftir prófun; þvermál 14,7 mm.

4. Niðurstaða

Á grundvelli niðurstaðna tilraunanna hefur TNO komist að þeirri niðurstöðu að af prófuðum OFC-hönnunum sé aðeins bylgjupappa-/aramíðhönnunin fullkomlega nagdýraþolin. Allar aðrar hönnunir (styrktar með rafgleri með eða án gegndreypingar- eða aramíðhúðunar, eða með PA12-hjúpi) stóðust ekki nægilega vel árásir nagdýra. Rannsóknin sýnir greinilega að ef nagdýraþol er nauðsynlegt verður að huga sérstaklega að kapalhönnun.