1. Innledning

I overføring og behandling av informasjon spiller optiske fiberkabler (OFC-er) en avgjørende rolle. De regnes som motorveiene for telekommunikasjon og telematikk. Derfor er det av største betydning at de garanterer sikre forbindelser til enhver tid. Av og til kan imidlertid levetiden til en OFC trues av gnagere, for eksempel når OFC-er er installert i kanaler som er lett tilgjengelige for rotter. I slike miljøer må OFC-ene beskyttes, fordi rotter har en naturlig tilbøyelighet til å gnage og angripe OFC-ene når utgangen deres er blokkert i disse kanalene.

For optimal kabeldesign foretrekker kabelprodusenter å bruke et materiale som kombinerer forsterkende egenskaper med gnagerbeskyttelse. De ønsker også at OFC-ene skal være fleksible og lette, og ha en liten diameter. Materialene for å forsterke dielektriske OFC-er er hovedsakelig aramid og E-glass i mindre grad. Bruken av aramid er svært populær og øker raskt på grunn av dens enestående kombinasjon av mekaniske og kjemiske egenskaper og gode prosesseringsegenskaper, noe som resulterer i svært kostnadseffektive OFC-er med utmerket ytelse og langsiktig pålitelighet. Spørsmålet om E-glass og aramid sikrer tilstrekkelig gnagerbeskyttelse har imidlertid ofte blitt reist. Det var vanskelig å få et klart svar fra OFC-sluttbrukere. Erfaringene til OFC-sluttbrukere i Sveits viste for eksempel at i noen tilfeller ble både E-glass og aramidforsterkede kabler så alvorlig skadet av rotter at de ikke lenger fungerte som de skal. For å avklare situasjonen rundt gnagerbeskyttelse og for å støtte produsentene av dielektriske OFC-er, bestemte vi oss i samarbeid med en av våre sveitsiske kunder for å tilkalle et uavhengig forskningsinstitutt, TNO (en nederlandsk organisasjon for anvendt vitenskapelig forskning), for å gjennomføre en studie under praktiske forhold for å teste gnagerresistensen til flere typer OFC-er.

2. Eksperimentell

Testoppsett

For å teste gnagerresistensen til OFC-er brukte TNO Sprague Dawley-rotter innlosjert i bur spesielt designet for denne studien. Disse burene ble delt inn i to rom ved hjelp av en skillevegg utstyrt med et sirkulært hull for å forbinde de to rommene (se fig. 1). Det ene rommet var opplyst og det andre var mørklagt. Under forsøkene ble inngangen til det mørklagte rommet, der rottenes mat befant seg, blokkert av OFC-ene som ble testet. Siden gnagere foretrekker et mørkt miljø, vil de tilbringe mesteparten av tiden sin på den mørke siden. Så det var to stimuli for rottene å komme inn i det mørklagte rommet. I løpet av hele testperioden hadde rottene fri tilgang til vann. Etter at rottene var vant til forholdene i burene, ble de første forsøkene startet.

Figur 1: Testbur delt inn i to rom.

Ved starten av forsøkene ble tre rotter plassert i de opplyste rommene i hvert bur i to påfølgende dager, mens hullet i skilleveggen ble blokkert av OFC-designet på prøven (se fig. 2). Etter denne perioden ble rottene overført til andre bur i fire dager og deretter returnert til testburene i to dager til.

Figur 2: Hull i skilleveggen blokkert av OFC-er på prøve.

OFC-design evaluert

Ni forskjellige OFC-design ble evaluert for gnagerresistens. Disse designene er alle en del av gruppen av design som står for den største delen av OFC-markedet. OFC-ene kan deles inn i to kategorier:

1. Standard OFC-konstruksjoner som bruker aramidgarn eller E-glass (med eller uten impregnering) som forsterkende materiale under PE-ytterkappen (fig. 3a til 3d).

2. Spesielle OFC-konstruksjoner for å motstå gnagerangrep, f.eks. dobbeltlagskonstruksjoner eller konstruksjoner med PA12 eller korrugert stål (fig. 3e til 3i).

Figur 3a: Tverrsnitt av en standard OFC-design. Figur 3b: Tverrsnitt av en standard OFC-design.

Figur 3c: Tverrsnitt av en standard OFC-design.Figur 3d: Tverrsnitt av en standard OFC-design.

Figur 3e: Tverrsnitt av en spesiell OFC-design.Figur 3f: Tverrsnitt av en spesiell OFC-design.

Figur 3g: Tverrsnitt av en spesiell OFC-design.Figur 3h: Tverrsnitt av en spesiell OFC-design.

Figur 3i: Tverrsnitt av en spesiell OFC-design.

3. Resultater og diskusjon

Etter de to testperiodene på to dager hver ble skadene forårsaket av gnagerangrep undersøkt. I figur 4a til 4i ser du to bilder av hver av de testede kabeldesignene; det øvre bildet viser den minst skadede og det nedre viser den mest skadede OFC-en. Resultatene av den makroskopiske undersøkelsen av kablene viser tydelig forskjeller i skade mellom de ni OFC-designene. Men som du kan se på bildene, er alle OFC-er – med unntak av den korrugerte stål-/aramid-designen – skadet på en slik måte at man kan forvente at langsiktige overføringsegenskaper vil bli påvirket. Dette gjelder også for OFC-designene PE/impregnert E-glass/vannblokkerende tape (figur 4d) og PE/impregnerte E-glasstråder/PE/aramid (figur 4h), selv om disse designene viser mindre alvorlig skade. I praksis har man imidlertid å gjøre med ikke-husdyrgnagere, noe som kan innebære mer aggressive og vedvarende angrep i tilfelle gnageren blir fanget. Basert på TNO-testresultatene må derfor konklusjonen være at av de testede designene er det bare korrugert stål/aramid som er fullstendig gnagerbestandig.

Gnagerresistensen til en OFC kan også forbedres ved bruk av ytre kapper laget av amorf polyamid eller polyamidkopolymerer med svært høy Shore D-hardhet. Derfor foreslår vi at kabeldesignere forbedrer gnagerresistensen til OFC-er ved å bruke korrugert stål (f.eks. Zetabon) eller kapper laget av amorf polyamid- eller polyamidkopolymerer (f.eks. Grilamid). Bruk av korrugert stål ser ut til å være det optimale valget.

Forslaget om at kabeldiameteren påvirker gnagermotstanden til en OFC – i den forstand at fra en viss kabeldiameter og utover kan det oppstå en positiv innflytelse på gnagermotstanden – er interessant, og videre studier kan vise seg å være verdt det for kabeldesignere.

Figur 4a: PE/aramidkabeldesign etter testing; diameter 13,5 mm.

Figur 4b: PE/impregnert E-glasskabeldesign etter test; diameter 11,8 mm.

Figur 4c: PE/E-glasskabeldesign etter test; diameter 9,5 mm.

Figur 4d: Kabeldesign av PE/impregnert E-glass/vannblokkerende tape etter testing; diameter 15,5 mm.

Figur 4e: PE/impregnert E-glass/PE/aramid kabeldesign etter testing; diameter 8,8 mm.

Figur 4f: PE/aramid/PE/aramid-kabeldesign etter prøving; diameter 21 mm.

Figur 4g: PE/PA12/aramidkabeldesign etter testing; diameter 8,5 mm.

Figur 4h: PE/impregnerte E-glasstråder/PE/aramidkabeldesign etter testing; diameter 15,7 mm

Figur 4i: PE/korrugert stål/PE/aramidkabelutførelse etter prøving; diameter 14,7 mm.

4. Konklusjon

Basert på resultatene fra forsøkene har TNO konkludert med at av de testede OFC-konstruksjonene er det bare den korrugerte stål-/aramidkonstruksjonen som er fullstendig gnagerbestandig. Alle andre konstruksjoner (forsterket med E-glass med eller uten impregnering eller aramid, eller med en kappe av PA12) motsto ikke gnagerangrep tilstrekkelig. Studien viser tydelig at hvis man trenger gnagerbestandighet, må man være spesielt oppmerksom på kabeldesign.