1. Introduktion

Fiberoptiska kablar (OFC) spelar en avgörande roll i överföring och bearbetning av information. De anses vara motorvägarna för telekommunikation och telematik. Därför är det av yttersta vikt att de garanterar säkra anslutningar hela tiden. Ibland kan dock en OFC:s livslängd hotas av gnagare, till exempel när OFC:er installeras i kanaler som är lättåtkomliga för råttor. I sådana miljöer måste OFC:erna skyddas, eftersom råttor har en naturlig benägenhet att gnaga och attackera OFC:erna när deras utgång blockeras i dessa kanaler.

För en optimal kabeldesign föredrar kabeltillverkare att använda ett material som kombinerar förstärkande egenskaper med gnagarskydd. De vill också att OFC:erna ska vara flexibla och lätta, och ha en liten diameter. Materialen för att förstärka dielektriska OFC:er är huvudsakligen aramid och i mindre utsträckning E-glas. Användningen av aramid är mycket populär och ökar snabbt på grund av dess oöverträffade kombination av mekaniska och kemiska egenskaper och dess goda bearbetningsegenskaper, vilket resulterar i mycket kostnadseffektiva OFC:er med utmärkt prestanda och långsiktig tillförlitlighet. Frågan om E-glas och aramid säkerställer tillräckligt gnagarskydd har dock ofta ställts. Det var svårt att få ett tydligt svar från OFC-slutanvändare. Erfarenheterna från OFC-slutanvändare i Schweiz visade till exempel att i vissa fall både E-glas- och aramidförstärkta kablar skadades så allvarligt av råttor att de inte längre fungerade korrekt. För att klargöra situationen gällande gnagarskydd och för att stödja tillverkarna av dielektriska OFC:er beslutade vi i samarbete med en av våra schweiziska kunder att anlita ett oberoende forskningsinstitut, TNO (en nederländsk organisation för tillämpad vetenskaplig forskning), för att genomföra en studie under praktiska förhållanden för att testa gnagarresistensen hos flera typer av OFC:er.

2. Experimentell

Testuppställning

För att testa OFC:ernas gnagarresistens använde TNO Sprague Dawley-råttor inrymda i burar speciellt utformade för denna studie. Dessa burar delades in i två fack med hjälp av en skiljevägg försedd med ett cirkulärt hål för att förbinda de två facken (se figur 1). Ett av facken var upplyst och det andra var mörklagt. Under försöken blockerades ingången till det mörka facket, där råttornas mat fanns, av de OFC:er som testades. Eftersom gnagare föredrar en mörk miljö tillbringar de större delen av sin tid på den mörka sidan. Det fanns alltså två stimuli för råttorna att komma in i det mörka facket. Under hela testperioden hade råttorna fri tillgång till vatten. Efter att råttorna hade vant sig vid förhållandena i burarna påbörjades de första försöken.

Bild 1: Testburen är uppdelad i två fack.

I början av försöken hölls tre råttor i de upplysta facken i varje bur under två efterföljande dagar, medan hålet i skiljeväggen blockerades av OFC-designen i testet (se figur 2). Efter denna period överfördes råttorna till andra burar i fyra dagar och återfördes därefter till testburarna i ytterligare två dagar.

Bild 2: Hål i skiljeväggen blockerat av OFC:er under rättegång.

OFC-designer utvärderade

Nio olika OFC-konstruktioner utvärderades för gnagarresistens. Dessa konstruktioner ingår alla i den grupp av konstruktioner som står för den största delen av OFC-marknaden. OFC:erna kan delas in i två kategorier:

1. Standard OFC-konstruktioner med aramidgarn eller E-glas (med eller utan impregnering) som förstärkningsmaterial under PE-yttermanteln (Fig. 3a till 3d).

2. Speciella OFC-konstruktioner för att motstå gnagarangrepp, t.ex. dubbelskiktade konstruktioner eller konstruktioner med PA12 eller korrugerat stål (Fig. 3e till 3i).

Bild 3a: Tvärsnitt av en standard OFC-design. Bild 3b: Tvärsnitt av en standard OFC-design.

Bild 3c: Tvärsnitt av en standard OFC-design.Bild 3d: Tvärsnitt av en standard OFC-design.

Bild 3e: Tvärsnitt av en speciell OFC-design.Bild 3f: Tvärsnitt av en speciell OFC-design.

Bild 3g: Tvärsnitt av en speciell OFC-design.Bild 3h: Tvärsnitt av en speciell OFC-design.

Bild 3i: Tvärsnitt av en speciell OFC-design.

3. Resultat och diskussion

Efter de två testperioderna på två dagar vardera undersöktes skadorna orsakade av gnagarangrepp. I figurerna 4a till 4i ser du två bilder av var och en av de testade kabelkonstruktionerna; den övre bilden visar den minst skadade och den nedre visar den mest skadade OFC-kabeln. Resultaten av den makroskopiska undersökningen av kablarna visar tydligt skillnader i skador mellan de nio OFC-konstruktionerna. Men som du kan se på bilderna är alla OFC:er - med undantag för konstruktionen av korrugerat stål/aramid - skadade på ett sådant sätt att man kan förvänta sig att de långsiktiga transmissionsegenskaperna påverkas. Detta gäller även för OFC-konstruktionerna PE/impregnerat E-glas/vattenblockerande tejp (figur 4d) och PE/impregnerade E-glastrådar/PE/aramid (figur 4h), även om dessa konstruktioner uppvisar mindre allvarliga skador. I praktiken har man dock att göra med icke-domesticerade gnagare, vilket kan innebära mer aggressiva och ihållande attacker om gnagaren blir instängd. Därför, baserat på TNO-testresultaten, måste slutsatsen bli att av de testade konstruktionerna är det endast korrugerad stål/aramidkonstruktion som är helt gnagarresistent.

Gnagarresistensen hos en OFC kan också förbättras genom användning av yttermantel tillverkad av amorf polyamid eller polyamidsampolymerer med mycket hög Shore D-hårdhet. Därför föreslår vi att kabelkonstruktörer förbättrar gnagarresistensen hos OFC genom att använda korrugerat stål (t.ex. Zetabon) eller mantel tillverkad av amorf polyamid- eller polyamidsampolymerer (t.ex. Grilamid). Användningen av korrugerat stål verkar vara det optimala valet.

Förslaget att kabeldiametern påverkar gnagarresistensen hos en OFC – i den meningen att från en viss kabeldiameter och framåt kan en positiv inverkan på gnagarresistensen ske – är intressant och ytterligare studier kan visa sig värdefulla för kabelkonstruktörer.

Bild 4a: PE/aramidkabelkonstruktion efter provning; diameter 13,5 mm.

Bild 4b: PE/impregnerad E-glaskabelkonstruktion efter provning; diameter 11,8 mm.

Bild 4c: PE/E-glaskabelkonstruktion efter provning; diameter 9,5 mm.

Bild 4d: Kabelkonstruktion av PE/impregnerad E-glas/vattenblockerande tejp efter provning; diameter 15,5 mm.

Bild 4e: PE/impregnerad E-glas/PE/aramidkabelkonstruktion efter provning; diameter 8,8 mm.

Bild 4f: PE/aramid/PE/aramid-kabelkonstruktion efter provning; diameter 21 mm.

Bild 4g: PE/PA12/aramidkabelkonstruktion efter provning; diameter 8,5 mm.

Bild 4h: PE/impregnerade E-glastrådar/PE/aramidkabelkonstruktion efter provning; diameter 15,7 mm

Bild 4i: PE/korrugerad stål/PE/aramidkabelkonstruktion efter provning; diameter 14,7 mm.

4. Slutsats

Baserat på resultaten från försöken har TNO dragit slutsatsen att av de testade OFC-konstruktionerna är det endast den korrugerade stål-/aramidkonstruktionen som är helt gnagarresistent. Alla andra konstruktioner (förstärkta med E-glas med eller utan impregnering eller aramid, eller med en mantel av PA12) motstod inte tillräckligt gnagarangrepp. Studien visar tydligt att om gnagarresistenta konstruktioner krävs måste man ägna särskild uppmärksamhet åt kabelkonstruktionen.