1. บทนำ

สายเคเบิลใยแก้วนำแสง (OFC) มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในการส่งและประมวลผลข้อมูล ถือเป็นเส้นทางหลักของการสื่อสารโทรคมนาคมและระบบโทรมาติก ดังนั้นจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะต้องรับประกันการเชื่อมต่อที่ปลอดภัยตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม ในบางครั้ง อายุการใช้งานของสายเคเบิลใยแก้วนำแสงอาจถูกคุกคามจากสัตว์ฟันแทะ เช่น เมื่อติดตั้งสายเคเบิลใยแก้วนำแสงในท่อที่หนูสามารถเข้าถึงได้ง่าย ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้ สายเคเบิลใยแก้วนำแสงจะต้องได้รับการปกป้อง เนื่องจากหนูมีนิสัยชอบกัดแทะและทำลายสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเมื่อทางออกถูกปิดกั้นในท่อเหล่านั้น

เพื่อให้ได้การออกแบบสายเคเบิลที่ดีที่สุด ผู้ผลิตสายเคเบิลจึงนิยมใช้วัสดุที่ผสมผสานคุณสมบัติการเสริมแรงเข้ากับการป้องกันหนู นอกจากนี้ พวกเขายังต้องการให้สายเคเบิลใยแก้วนำแสง (OFC) มีความยืดหยุ่น น้ำหนักเบา และมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก วัสดุที่ใช้เสริมแรงสายเคเบิลใยแก้วนำแสงส่วนใหญ่เป็นอะรามิด และอี-กลาสในปริมาณที่น้อยกว่า การใช้อะรามิดเป็นที่นิยมมากและกำลังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เนื่องจากคุณสมบัติทางกลและทางเคมีที่เหนือกว่า รวมถึงคุณสมบัติการแปรรูปที่ดี ทำให้ได้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่มีต้นทุนต่ำ ประสิทธิภาพยอดเยี่ยม และความน่าเชื่อถือในระยะยาว อย่างไรก็ตาม คำถามที่ว่าอี-กลาสและอะรามิดสามารถป้องกันหนูได้เพียงพอหรือไม่นั้น มักถูกยกขึ้นมาถาม และเป็นเรื่องยากที่จะได้รับคำตอบที่ชัดเจนจากผู้ใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ตัวอย่างเช่น ประสบการณ์ของผู้ใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงในสวิตเซอร์แลนด์ แสดงให้เห็นว่าในบางกรณี สายเคเบิลที่เสริมแรงด้วยอี-กลาสและอะรามิดได้รับความเสียหายอย่างรุนแรงจากหนูจนไม่สามารถใช้งานได้อย่างถูกต้องอีกต่อไป เพื่อชี้แจงสถานการณ์เกี่ยวกับการป้องกันหนู และเพื่อสนับสนุนผู้ผลิตสายไฟใยแก้วนำแสงที่เป็นฉนวน เราจึงตัดสินใจร่วมมือกับลูกค้าชาวสวิสรายหนึ่งของเรา โดยเชิญสถาบันวิจัยอิสระ TNO (องค์กรวิจัยวิทยาศาสตร์ประยุกต์ของเนเธอร์แลนด์) มาทำการศึกษาภายใต้สภาวะจริง เพื่อทดสอบความต้านทานต่อหนูของสายไฟใยแก้วนำแสงหลายประเภท

2. การทดลอง

การตั้งค่าการทดสอบ

เพื่อทดสอบความทนทานของหนูต่อ OFCs นั้น TNO ใช้หนู Sprague Dawley ที่เลี้ยงไว้ในกรงที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการศึกษาครั้งนี้ กรงเหล่านี้ถูกแบ่งออกเป็นสองช่องโดยใช้แผ่นกั้นที่มีรูวงกลมเชื่อมต่อสองช่อง (ดูรูปที่ 1) ช่องหนึ่งมีแสงสว่างและอีกช่องหนึ่งมืด ในระหว่างการทดลอง ทางเข้าสู่ช่องที่มืดซึ่งมีอาหารของหนูอยู่ถูกปิดกั้นด้วย OFCs ที่ใช้ทดสอบ เนื่องจากหนูชอบสภาพแวดล้อมที่มืด พวกมันจึงใช้เวลาส่วนใหญ่อยู่ในด้านที่มืด ดังนั้นจึงมีสิ่งเร้าสองอย่างที่ทำให้หนูเข้าไปในช่องที่มืด ในระหว่างช่วงเวลาการทดสอบทั้งหมด หนูสามารถเข้าถึงน้ำได้อย่างอิสระ หลังจากที่หนูคุ้นเคยกับสภาพในกรงแล้ว การทดลองครั้งแรกก็เริ่มต้นขึ้น

รูปที่ 1: กรงทดสอบแบ่งออกเป็นสองช่อง

ในตอนเริ่มต้นของการทดลอง หนูสามตัวถูกเลี้ยงไว้ในช่องที่มีแสงสว่างของกรงแต่ละกรงเป็นเวลาสองวันติดต่อกัน ในขณะที่รูในแผ่นกั้นถูกปิดกั้นด้วยการออกแบบ OFC ที่ใช้ในการทดลอง (ดูรูปที่ 2) หลังจากนั้น หนูถูกย้ายไปยังกรงอื่นเป็นเวลาสี่วัน แล้วจึงนำกลับมายังกรงทดสอบอีกสองวัน

รูปที่ 2: รูในผนังกั้นถูกอุดโดย OFCs ที่อยู่ระหว่างการพิจารณาคดี

การประเมินการออกแบบ OFC

มีการประเมินการออกแบบ OFC ที่แตกต่างกันเก้าแบบเพื่อหาความต้านทานต่อหนู การออกแบบเหล่านี้ทั้งหมดเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มการออกแบบที่ครองส่วนแบ่งตลาด OFC มากที่สุด โดยสามารถแบ่ง OFC ออกเป็นสองประเภท:

1. การออกแบบ OFC มาตรฐานโดยใช้เส้นใยอะรามิดหรือใยแก้วอี (มีหรือไม่มีการอัดสาร) เป็นวัสดุเสริมแรงใต้ปลอกหุ้ม PE ด้านนอก (รูปที่ 3a ถึง 3d)

2. การออกแบบ OFC พิเศษเพื่อต้านทานการโจมตีของหนู เช่น โครงสร้างสองชั้น หรือโครงสร้างที่ทำจาก PA12 หรือเหล็กแผ่นลูกฟูก (รูปที่ 3e ถึง 3i)

รูปที่ 3ก: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC มาตรฐาน รูปที่ 3ข: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC มาตรฐาน

รูปที่ 3c: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC มาตรฐานรูปที่ 3d: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC มาตรฐาน

รูปที่ 3e: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC แบบพิเศษรูปที่ 3f: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC แบบพิเศษ

รูปที่ 3g: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC แบบพิเศษรูปที่ 3h: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC แบบพิเศษ

รูปที่ 3i: ภาพตัดขวางของโครงสร้าง OFC แบบพิเศษ

3. ผลการวิจัยและการอภิปราย

หลังจากช่วงทดสอบสองช่วง ช่วงละสองวัน ได้มีการตรวจสอบความเสียหายที่เกิดจากการโจมตีของหนู ในรูปที่ 4a ถึง 4i คุณจะเห็นภาพสองภาพของสายเคเบิลแต่ละแบบที่ทดสอบ โดยภาพบนแสดงสายที่เสียหายน้อยที่สุด และภาพล่างแสดงสายที่เสียหายมากที่สุด ผลการตรวจสอบด้วยตาเปล่าของสายเคเบิลแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของความเสียหายระหว่างสายเคเบิลทั้งเก้าแบบอย่างชัดเจน แต่ดังที่คุณเห็นในภาพ สายเคเบิลทั้งหมด ยกเว้นสายเหล็กดัดลอน/อะรามิด ได้รับความเสียหายในลักษณะที่อาจคาดได้ว่าคุณสมบัติการนำไฟฟ้าในระยะยาวจะได้รับผลกระทบ เช่นเดียวกับสาย PE/ใยแก้วอีเคลือบ/เทปกันน้ำ (รูปที่ 4d) และสาย PE/ใยแก้วอีเคลือบ/PE/อะรามิด (รูปที่ 4h) แม้ว่าสายเหล่านี้จะแสดงความเสียหายที่รุนแรงน้อยกว่าก็ตาม ในทางปฏิบัติ อย่างไรก็ตาม เราต้องรับมือกับหนูที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยง ซึ่งอาจมีการโจมตีที่รุนแรงและต่อเนื่องมากขึ้นในกรณีที่หนูติดกับดัก ดังนั้น จากผลการทดสอบ TNO สรุปได้ว่า ในบรรดาแบบที่ทดสอบทั้งหมด มีเพียงแบบเหล็กดัดลอน/ใยอะรามิดเท่านั้นที่ทนทานต่อหนูได้อย่างสมบูรณ์

ความต้านทานต่อหนูของสายไฟใยแก้วนำแสง (OFC) สามารถปรับปรุงได้โดยการใช้ปลอกหุ้มด้านนอกที่ทำจากโพลีอะไมด์อสัณฐานหรือโคพอลิเมอร์ของโพลีอะไมด์ที่มีความแข็ง Shore D สูงมาก ดังนั้น เราขอแนะนำให้นักออกแบบสายเคเบิลปรับปรุงความต้านทานต่อหนูของสายไฟใยแก้วนำแสงโดยใช้เหล็กแผ่นลูกฟูก (เช่น Zetabon) หรือปลอกหุ้มที่ทำจากโพลีอะไมด์อสัณฐานหรือโคพอลิเมอร์ของโพลีอะไมด์ (เช่น Grilamid) การใช้เหล็กแผ่นลูกฟูกดูเหมือนจะเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด

ข้อเสนอแนะที่ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลมีผลต่อความต้านทานของสายดินต่อสายไฟหลัก (OFC) โดยที่เส้นผ่านศูนย์กลางของสายเคเบิลที่สูงขึ้นอาจส่งผลดีต่อความต้านทานของสายดินนั้น น่าสนใจและควรมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อเป็นประโยชน์ต่อผู้ออกแบบสายเคเบิล

รูปที่ 4ก: การออกแบบสายเคเบิล PE/อะรามิด หลังจากการทดลองใช้งาน; เส้นผ่านศูนย์กลาง 13.5 มม.

รูปที่ 4b: การออกแบบสายเคเบิล PE/ใยแก้ว E-glass เคลือบ หลังจากการทดลองใช้งาน; เส้นผ่านศูนย์กลาง 11.8 มม.

รูปที่ 4c: แบบร่างสายเคเบิล PE/E-glass หลังการทดลอง; เส้นผ่านศูนย์กลาง 9.5 มม.

รูปที่ 4d: การออกแบบสายเคเบิลที่ทำจาก PE/ใยแก้ว E-glass เคลือบสารกันน้ำ/เทปกันน้ำ หลังจากการทดลองใช้งาน เส้นผ่านศูนย์กลาง 15.5 มม.

รูปที่ 4e: การออกแบบสายเคเบิล PE/ใยแก้วอีเคลือบ/PE/อะรามิด หลังจากการทดลอง; เส้นผ่านศูนย์กลาง 8.8 มม.

รูปที่ 4f: การออกแบบสายเคเบิล PE/aramid/PE/aramid หลังจากการทดลอง; เส้นผ่านศูนย์กลาง 21 มม.

รูปที่ 4g: การออกแบบสายเคเบิล PE/PA12/อะรามิด หลังจากการทดลองใช้งาน; เส้นผ่านศูนย์กลาง 8.5 มม.

รูปที่ 4h: แบบสายเคเบิล PE/เส้นใยแก้วอีเคลือบ/PE/อะรามิด หลังการทดลอง; เส้นผ่านศูนย์กลาง 15.7 มม.

รูปที่ 4i: การออกแบบสายเคเบิล PE/เหล็กแผ่นลูกฟูก/PE/อะรามิด หลังจากการทดลองใช้งาน; เส้นผ่านศูนย์กลาง 14.7 มม.

4. บทสรุป

จากผลการทดสอบ TNO สรุปได้ว่า ในบรรดาการออกแบบสายเคเบิลใยแก้วนำแสงที่ทดสอบทั้งหมด มีเพียงการออกแบบเหล็กดัดลอน/อะรามิดเท่านั้นที่ทนทานต่อหนูได้อย่างสมบูรณ์ การออกแบบอื่นๆ ทั้งหมด (เสริมด้วยใยแก้วอี-กลาสที่มีหรือไม่มีการอัดน้ำยา หรืออะรามิด หรือหุ้มด้วย PA12) ไม่สามารถต้านทานการโจมตีของหนูได้อย่างเพียงพอ การศึกษานี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า หากต้องการความทนทานต่อหนู ต้องให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับการออกแบบสายเคเบิล