1. Introducere

În transmiterea și procesarea informațiilor, cablurile cu fibră optică (OFC) joacă un rol crucial. Acestea sunt considerate autostrăzile telecomunicațiilor și telematicii. Prin urmare, este de maximă importanță ca acestea să garanteze conexiuni sigure în orice moment. Ocazional, însă, durata de viață operațională a unui OFC ar putea fi amenințată de rozătoare, de exemplu atunci când OFC-urile sunt instalate în conducte ușor accesibile șobolanilor. În astfel de medii, OFC-urile trebuie protejate, deoarece șobolanii au o înclinație naturală de a roade și ataca OFC-urile atunci când ieșirea lor este obstrucționată în aceste conducte.

Pentru o proiectare optimă a cablurilor, producătorii de cabluri preferă să utilizeze un material care combină proprietățile de ranforsare cu protecția împotriva rozătoarelor. De asemenea, aceștia doresc ca cablurile OFC să fie flexibile și ușoare și să aibă un diametru mic. Materialele pentru ranforsarea cablurilor OFC dielectrice sunt predominant aramida și, într-o măsură mai mică, sticla electrostatică (E-glass). Utilizarea aramidei este foarte populară și se dezvoltă rapid datorită combinației sale inegalabile de proprietăți mecanice și chimice și a proprietăților sale bune de prelucrare, rezultând în cabluri OFC foarte rentabile, cu performanțe excelente și fiabilitate pe termen lung. Cu toate acestea, întrebarea dacă sticla electrostatică și aramida asigură o protecție suficientă împotriva rozătoarelor a fost adesea ridicată. A fost dificil să se obțină un răspuns clar din partea utilizatorilor finali de cabluri OFC. Experiențele utilizatorilor finali de cabluri OFC din Elveția, de exemplu, au arătat că, în unele cazuri, atât cablurile E-glass, cât și cele ranforsate cu aramidă au fost atât de grav deteriorate de șobolani încât nu au mai funcționat corect. Pentru a clarifica situația privind protecția împotriva rozătoarelor și pentru a sprijini producătorii de OFC-uri dielectrice, am decis, în cooperare cu unul dintre clienții noștri elvețieni, să apelăm la un institut de cercetare independent, TNO (o organizație olandeză pentru cercetare științifică aplicată), pentru a realiza un studiu în condiții practice pentru a testa rezistența la rozătoare a mai multor tipuri de OFC-uri.

2. Experimental

Configurarea testului

Pentru a testa rezistența la rozătoare a OFC-urilor, TNO a folosit șobolani Sprague Dawley adăpostiți în cuști special concepute pentru acest studiu. Aceste cuști au fost împărțite în două compartimente prin intermediul unui perete despărțitor prevăzut cu o gaură circulară pentru a conecta cele două compartimente (vezi Fig. 1). Unul dintre compartimente a fost iluminat, iar celălalt a fost întunecat. În timpul testelor, intrarea în compartimentul întunecat, în care se afla hrana șobolanilor, a fost blocată de OFC-urile testate. Deoarece rozătoarele preferă un mediu întunecat, își vor petrece cea mai mare parte a timpului pe partea întunecată. Prin urmare, au existat doi stimuli pentru ca șobolanii să intre în compartimentul întunecat. Pe întreaga perioadă de testare, șobolanii au avut acces liber la apă. După ce șobolanii s-au obișnuit cu condițiile din cuști, au început primele teste.

Fig. 1: Cușca de testare împărțită în două compartimente.

La începutul studiilor, trei șobolani au fost adăpostiți în compartimentele iluminate ale fiecărei cuști timp de două zile ulterioare, în timp ce orificiul din perete despărțitor a fost blocat de designul OFC din cadrul experimentului (vezi Fig. 2). După această perioadă, șobolanii au fost transferați în alte cuști timp de patru zile și ulterior readuși în cuștile de testare pentru încă două zile.

Fig. 2: Gaură în despărțitură blocată de OFC-uri în proces.

Proiecte OFC evaluate

Nouă modele diferite de OFC au fost evaluate pentru rezistența la rozătoare. Aceste modele fac parte din grupul de modele care reprezintă cea mai mare parte a pieței OFC. OFC-urile pot fi împărțite în două categorii:

1. Modele standard de OFC care utilizează fire de aramidă sau sticlă E (cu sau fără impregnare) ca material de armare sub teaca exterioară din PE (Fig. 3a până la 3d).

2. Proiecte speciale de OFC pentru a rezista la atacurile rozătoarelor, de exemplu construcții cu strat dublu sau construcții cu PA12 sau oțel ondulat (Fig. 3e până la 3i).

Fig. 3a: Secțiune transversală a unui design OFC standard. Fig. 3b: Secțiune transversală a unui design OFC standard.

Fig. 3c: Secțiune transversală a unui design OFC standard.Fig. 3d: Secțiune transversală a unui design OFC standard.

Fig. 3e: Secțiune transversală a unui design special OFC.Fig. 3f: Secțiune transversală a unui design special OFC.

Fig. 3g: Secțiune transversală a unui design special OFC.Fig. 3h: Secțiune transversală a unui design special OFC.

Fig. 3i: Secțiune transversală a unui design special OFC.

3. Rezultate și discuții

După cele două perioade de testare de câte două zile fiecare, au fost examinate daunele cauzate de atacurile rozătoarelor. În Fig. 4a până la 4i veți vedea două imagini ale fiecăruia dintre modelele de cablu testate; imaginea de sus prezintă cablul OFC cel mai puțin deteriorat, iar cea de jos prezintă cablul OFC cel mai deteriorat. Rezultatele examinării macroscopice a cablurilor arată clar diferențe de deteriorare între cele nouă modele de cablu OFC. Dar, după cum se poate vedea în imagini, toate cablurile OFC - cu excepția modelului din oțel ondulat/aramidă - sunt deteriorate într-un mod care ar putea fi de așteptat ca proprietățile de transmisie pe termen lung să fie afectate. Acest lucru este valabil și pentru modelele de cablu OFC PE/sticlă E impregnată/bandă de blocare a apei (Fig. 4d) și PE/fire de sticlă E impregnate/PE/aramidă (Fig. 4h), deși aceste modele prezintă daune mai puțin severe. În practică, însă, se are de-a face cu rozătoare nedomestice, care ar putea implica atacuri mai agresive și persistente în cazul prinderii rozătoarei. Prin urmare, pe baza rezultatelor testului TNO, concluzia trebuie să fie că, dintre modelele testate, doar modelul cu tablă ondulată din oțel/aramidă este complet rezistent la rozătoare.

Rezistența la rozătoare a unui cablu OFC poate fi îmbunătățită și prin utilizarea unor teci exterioare fabricate din poliamidă amorfă sau copolimeri de poliamidă cu o duritate Shore D foarte mare. Prin urmare, sugerăm proiectanților de cabluri să îmbunătățească rezistența la rozătoare a cablurilor OFC utilizând oțel ondulat (de exemplu, Zetabon) sau teci fabricate din poliamidă amorfă sau copolimeri de poliamidă (de exemplu, Grilamid). Utilizarea oțelului ondulat pare a fi alegerea optimă.

Sugestia că diametrul cablului afectează rezistența la rozătoare a unui OFC - în sensul că de la un anumit diametru al cablului încolo ar putea apărea o influență pozitivă asupra rezistenței la rozătoare - este interesantă, iar studii suplimentare ar putea fi utile pentru proiectanții de cabluri.

Fig. 4a: Proiectarea cablului PE/aramidă după testare; diametru 13,5 mm.

Fig. 4b: Designul cablului din PE/sticlă E impregnată după testare; diametru 11,8 mm.

Fig. 4c: Proiectarea cablului PE/E-glass după testare; diametru 9,5 mm.

Fig. 4d: Designul cablului din PE/sticlă E impregnată/bandă hidroizolatoare după testare; diametru 15,5 mm.

Fig. 4e: Proiectare cablu PE/sticlă E impregnată/PE/aramidă după testare; diametru 8,8 mm.

Fig. 4f: Proiectarea cablului PE/aramidă/PE/aramidă după testare; diametru 21 mm.

Fig. 4g: Proiectare cablu PE/PA12/aramidă după testare; diametru 8,5 mm.

Fig. 4h: Proiectare cablu PE/fire impregnate din sticlă E/PE/aramidă după testare; diametru 15,7 mm

Fig. 4i: Proiectare cablu PE/oțel ondulat/PE/aramidă după testare; diametru 14,7 mm.

4. Concluzie

Pe baza rezultatelor testelor, TNO a concluzionat că, dintre modelele OFC testate, doar modelul din oțel ondulat/aramidă este complet rezistent la rozătoare. Toate celelalte modele (ranforsate cu sticlă E cu sau fără impregnare sau aramidă, sau cu o teacă de PA12) nu au rezistat suficient la atacurile rozătoarelor. Studiul demonstrează clar că, dacă este necesară rezistența la rozătoare, trebuie acordată o atenție deosebită designului cablului.