1. Introduzione

Nella trasmissione e nell'elaborazione delle informazioni, i cavi in ​​fibra ottica (OFC) svolgono un ruolo cruciale. Sono considerati le autostrade delle telecomunicazioni e della telematica. Pertanto, è di fondamentale importanza che garantiscano connessioni sicure in ogni momento. Occasionalmente, tuttavia, la durata operativa di un cavo in fibra ottica può essere compromessa dai roditori, ad esempio quando i cavi sono installati in condotti facilmente accessibili ai ratti. In tali ambienti, i cavi in ​​fibra ottica devono essere protetti, poiché i ratti hanno una naturale propensione a rosicchiarli e attaccarli quando la loro uscita è ostruita in questi condotti.

Per una progettazione ottimale dei cavi, i produttori preferiscono utilizzare un materiale che combini proprietà di rinforzo con protezione dai roditori. Desiderano inoltre che i cavi OFC siano flessibili e leggeri, e che abbiano un diametro ridotto. I materiali utilizzati per rinforzare i cavi OFC dielettrici sono prevalentemente aramidici e, in misura minore, in fibra di vetro E. L'uso dell'aramide è molto diffuso e in rapida crescita grazie alla sua impareggiabile combinazione di proprietà meccaniche e chimiche e alle sue buone proprietà di lavorazione, che si traducono in cavi OFC molto convenienti con prestazioni eccellenti e affidabilità a lungo termine. Tuttavia, è stato spesso sollevato il dubbio se la fibra di vetro E e l'aramide garantiscano una protezione sufficiente dai roditori. È stato difficile ottenere una risposta chiara dagli utilizzatori finali di cavi OFC. Le esperienze degli utilizzatori finali di cavi OFC in Svizzera, ad esempio, hanno dimostrato che in alcuni casi sia i cavi rinforzati con fibra di vetro E che quelli rinforzati con aramide sono stati danneggiati così gravemente dai ratti da non funzionare più correttamente. Per chiarire la situazione in materia di protezione dai roditori e per supportare i produttori di OFC dielettrici, abbiamo deciso, in collaborazione con uno dei nostri clienti svizzeri, di incaricare un istituto di ricerca indipendente, TNO (un'organizzazione olandese per la ricerca scientifica applicata), di condurre uno studio in condizioni reali per testare la resistenza ai roditori di diverse tipologie di OFC.

2. Sperimentale

Configurazione di prova

Per testare la resistenza dei pannelli OFC ai roditori, TNO ha utilizzato ratti Sprague Dawley alloggiati in gabbie appositamente progettate per questo studio. Queste gabbie erano divise in due compartimenti mediante un divisorio dotato di un foro circolare per collegare i due compartimenti (vedi Fig. 1). Uno dei compartimenti era illuminato e l'altro oscurato. Durante le prove, l'accesso al compartimento oscurato, in cui si trovava il cibo dei ratti, era bloccato dai pannelli OFC in esame. Poiché i roditori preferiscono un ambiente buio, trascorreranno la maggior parte del tempo nella zona buia. Pertanto, vi erano due stimoli per i ratti ad entrare nel compartimento oscurato. Durante l'intero periodo di prova, i ratti avevano libero accesso all'acqua. Dopo che i ratti si sono abituati alle condizioni nelle gabbie, sono iniziate le prime prove.

Figura 1: Gabbia di prova divisa in due scomparti.

All'inizio delle prove, tre ratti sono stati alloggiati nei compartimenti illuminati di ciascuna gabbia per due giorni consecutivi, mentre il foro nella partizione era bloccato dal dispositivo OFC in fase di prova (vedi Fig. 2). Dopo questo periodo, i ratti sono stati trasferiti in altre gabbie per quattro giorni e successivamente riportati nelle gabbie di prova per altri due giorni.

Figura 2: Il buco nella parete divisoria è stato bloccato da pannelli in fibra ottica durante il processo.

Progettazione di OFC valutata

Sono stati valutati nove diversi modelli di OFC per la resistenza ai roditori. Questi modelli fanno tutti parte del gruppo di modelli che rappresentano la quota maggiore del mercato degli OFC. Gli OFC possono essere suddivisi in due categorie:

1. Modelli standard di OFC che utilizzano filato aramidico o fibra di vetro E (con o senza impregnazione) come materiale di rinforzo sotto la guaina esterna in PE (Figure 3a-3d).

2. Progettazioni speciali di OFC per resistere agli attacchi dei roditori, ad esempio costruzioni a doppio strato o costruzioni con PA12 o acciaio ondulato (Figure 3e-3i).

Figura 3a: Sezione trasversale di un progetto OFC standard. Figura 3b: Sezione trasversale di un progetto OFC standard.

Figura 3c: Sezione trasversale di un progetto OFC standard.Figura 3d: Sezione trasversale di un progetto OFC standard.

Figura 3e: Sezione trasversale di uno speciale modello OFC.Figura 3f: Sezione trasversale di uno speciale modello OFC.

Figura 3g: Sezione trasversale di uno speciale modello OFC.Figura 3h: Sezione trasversale di uno speciale modello OFC.

Figura 3i: Sezione trasversale di uno speciale modello OFC.

3. Risultati e discussione

Dopo i due periodi di prova di due giorni ciascuno, sono stati esaminati i danni causati dagli attacchi dei roditori. Nelle figure da 4a a 4i sono riportate due immagini per ciascuno dei tipi di cavo testati; l'immagine superiore mostra il cavo meno danneggiato e quella inferiore il cavo OFC più danneggiato. I risultati dell'esame macroscopico dei cavi mostrano chiaramente le differenze di danno tra i nove tipi di cavo OFC. Tuttavia, come si può notare dalle immagini, tutti i cavi OFC, ad eccezione del cavo in acciaio ondulato/aramide, presentano danni tali da far prevedere un possibile impatto sulle proprietà di trasmissione a lungo termine. Questo vale anche per i cavi OFC in PE/fibra di vetro E impregnata/nastro idrorepellente (Fig. 4d) e in PE/fili di fibra di vetro E impregnata/PE/aramide (Fig. 4h), sebbene questi ultimi mostrino danni meno gravi. In pratica, tuttavia, si ha a che fare con roditori non domestici, che potrebbero comportare attacchi più aggressivi e persistenti in caso di intrappolamento del roditore. Pertanto, sulla base dei risultati dei test TNO, si deve concludere che, tra i modelli testati, solo quello in acciaio ondulato/aramide è completamente resistente ai roditori.

La resistenza ai roditori di un cavo in fibra ottica può essere migliorata anche mediante l'utilizzo di guaine esterne in poliammide amorfa o copolimeri di poliammide con un'elevatissima durezza Shore D. Pertanto, suggeriamo ai progettisti di cavi di migliorare la resistenza ai roditori dei cavi in ​​fibra ottica utilizzando acciaio ondulato (ad esempio Zetabon) o guaine in poliammide amorfa o copolimeri di poliammide (ad esempio Grilamid). L'utilizzo di acciaio ondulato sembra essere la scelta ottimale.

L'ipotesi che il diametro del cavo influenzi la resistenza ai roditori di un cavo in fibra ottica (OFC) – ovvero che a partire da un certo diametro del cavo si possa verificare un effetto positivo sulla resistenza ai roditori – è interessante e ulteriori studi potrebbero rivelarsi utili per i progettisti di cavi.

Figura 4a: Progettazione del cavo in PE/aramide dopo la fase di test; diametro 13,5 mm.

Figura 4b: Progetto di cavo in PE/fibra di vetro E impregnata, dopo la fase di test; diametro 11,8 mm.

Figura 4c: Progettazione del cavo in PE/fibra di vetro E dopo la fase di test; diametro 9,5 mm.

Figura 4d: Progettazione del cavo in PE/fibra di vetro E impregnata/nastro idrorepellente dopo la fase di test; diametro 15,5 mm.

Figura 4e: Progettazione del cavo in PE/fibra di vetro E impregnata/PE/aramide dopo la fase di test; diametro 8,8 mm.

Figura 4f: Progettazione del cavo PE/aramide/PE/aramide dopo la fase di test; diametro 21 mm.

Figura 4g: Progettazione del cavo in PE/PA12/aramide dopo la fase di test; diametro 8,5 mm.

Figura 4h: Progettazione del cavo in PE/fili di fibra di vetro E impregnati/PE/aramide dopo la fase di test; diametro 15,7 mm

Figura 4i: Progettazione del cavo in PE/acciaio ondulato/PE/aramide dopo la fase di prova; diametro 14,7 mm.

4. Conclusion

Sulla base dei risultati delle prove, TNO ha concluso che, tra i modelli di cavo OFC testati, solo quello in acciaio ondulato/aramide è completamente resistente ai roditori. Tutti gli altri modelli (rinforzati con fibra di vetro E con o senza impregnazione, o con aramide, oppure con una guaina in PA12) non hanno resistito sufficientemente agli attacchi dei roditori. Lo studio dimostra chiaramente che, se è richiesta la resistenza ai roditori, è necessario prestare particolare attenzione alla progettazione del cavo.