KR102363059B1 - Shield cable using carbon fiber - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소섬유를 이용한 차폐편조층의 편조밀도를 용이하게 산정할 수 있으며, 차폐 성능을 유지하고, 유연성을 갖는 경량화된 차폐 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a lightweight shielding cable capable of easily calculating the braided density of a shielding braided layer using carbon fibers, maintaining shielding performance, and having flexibility.

Description

탄소섬유를 이용한 차폐 케이블{Shield cable using carbon fiber}Shield cable using carbon fiber

본 발명은 차폐 케이블에 관한 것으로서, 탄소섬유를 이용하여 종래의 금속을 이용하는 경우와 동등한 정도의 차폐 성능을 유지하면서 경량화된 차폐 케이블에 관한 것이다.The present invention relates to a shielded cable, and to a lightweight shielded cable while maintaining shielding performance equivalent to that of a conventional metal using carbon fiber.

기차, 선박, 항공기, 및 자동차 등 운송수단이 전기적으로 자동화되는 비율이 증가함에 따라 운송수단에 사용되는 각종 신호용/제어용 케이블의 사용 빈도가 증가하고 있다. 상기 운송수단에 사용되는 신호용/제어용 케이블은 전자기파에 민감하기 때문에 일정 수준 이상의 차폐효과를 요구하는데, 차폐효과 확보를 위해 종래에는 금속의 와이어나 금속 편조 차폐층을 적용하였다.As the rate of electrical automation of transportation means such as trains, ships, aircraft, and automobiles increases, the frequency of use of various signal/control cables used in transportation means is increasing. The signal/control cable used in the transportation means is sensitive to electromagnetic waves and therefore requires a shielding effect of a certain level or more.

전자기파 차폐를 위해 금속 와이어나 금속 편조층을 사용할 경우 케이블의 중량과 직경이 증가하여 상기 케이블이 사용되는 운송수단의 연비효율이 악화될 수 있다.When a metal wire or a metal braid layer is used for electromagnetic wave shielding, the weight and diameter of the cable may increase, so that the fuel efficiency of a vehicle in which the cable is used may deteriorate.

또한 상기 케이블은 그 유연성이 낮아 운송수단 내 배치가 곤란하여 포설 작업성이 저하되고, 포설 작업 중이나 배치 후에 케이블에 손상이 가는 경우가 발생한다. 즉, 금속을 이용하여 차폐하는 종래의 케이블의 경우 케이블의 중량이 증가하고 유연성이 떨어지는 문제점을 발생하는 것이다.In addition, the cable is difficult to arrange in a transportation means due to its low flexibility, so that the installation workability is deteriorated, and damage to the cable occurs during or after the installation operation. That is, in the case of a conventional cable shielded by using a metal, the weight of the cable increases and flexibility is reduced.

이에 따라 차폐층으로 탄소섬유를 사용할 수 있다. 탄소섬유는 철보다 밀도는 1/4 낮으면서 10배 이상의 고강도를 가진다. 탄소섬유는 전도성 물질이긴 하나, 케이블의 금속 재료로 대체하기에는 낮은 전기전도도를 가지고 있는바, 이를 해결하기 위해 탄소섬유에 금속 코팅을 하여 전기전도도를 높일 수 있다. 금속 코팅된 탄소섬유를 차폐층으로 사용하는 경우, 경량화된 차폐 케이블을 제조할 수 있다. Accordingly, carbon fibers may be used as the shielding layer. Carbon fiber has a density that is 1/4 lower than that of iron and has ten times higher strength. Although carbon fiber is a conductive material, it has low electrical conductivity to replace it with a metal material of a cable. When the metal-coated carbon fiber is used as the shielding layer, a lightweight shielded cable can be manufactured.

그러나 탄소섬유는 한 가닥의 외경이 대략 7㎛로 매우 작아 종래 금속편조와 같은 지수(소선경 집합)를 산정하는 것이 곤란하며, 플랫(flat)한 형태로 이루어져 있는 것을 한 타수로 적용해야 하기 때문에 금속편조에 적용한 편조밀도 수식으로는 편조밀도 설계가 불가능한 문제점이 있다. However, since the carbon fiber has a very small outer diameter of about 7 μm, it is difficult to calculate the index (set of small wire diameter) as in the conventional metal braid, and because it is necessary to apply the flat shape in one stroke, There is a problem in that it is impossible to design the braided density with the braided density formula applied to the metal braid.

본 발명의 목적은 탄소섬유를 이용한 차폐편조층의 편조밀도를 용이하게 산정할 수 있으며, 차폐 성능을 유지하고, 유연성을 갖는 경량화된 차폐 케이블을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a lightweight shielding cable that can easily calculate the braided density of a shielding braided layer using carbon fibers, maintain shielding performance, and have flexibility.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블은, 적어도 하나의 도체; 상기 도체를 절연하는 절연층; 및 상기 절연층 외측에 배치되는 차폐층;을 구비하며, 상기 차폐층은 도전성 물질 코팅이 적용된 적어도 한 가닥 이상으로 이루어진 탄소섬유의 다수개 합을 편조하여 이루어지고, 상기 차폐층의 편조밀도 f(%)는 다음의 수학식 2를 만족할 수 있다.Shielded cable using carbon fiber according to an embodiment of the present invention, at least one conductor; an insulating layer insulating the conductor; and a shielding layer disposed outside the insulating layer, wherein the shielding layer is made by braiding a plurality of carbon fibers composed of at least one strand to which a conductive material coating is applied, and a braided density f of the shielding layer ( %) may satisfy Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019050137145-pat00001
Figure 112019050137145-pat00001

상기 수학식 2에서,In Equation 2 above,

m은 상기 차폐층의 타수이고,m is the number of strokes of the shielding layer,

d는 상기 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유의 소선경(mm)이고,d is the wire diameter (mm) of the carbon fiber coated with the conductive material,

B는 상기 차폐층의 한 타의 너비(mm)이고,B is the width (mm) of one stroke of the shielding layer,

h는 상기 차폐층의 한 타의 높이(mm)이고,h is the height (mm) of one stroke of the shielding layer,

P는 상기 차폐층의 편조피치(mm)이고,P is the braided pitch (mm) of the shielding layer,

α는 편조각(°)이다.α is the flattening (°).

본 발명에 있어서, 상기 편조밀도는 80% 이상일 수 있다. In the present invention, the braided density may be 80% or more.

본 발명에 있어서, 상기 도전성 물질 코팅은 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the conductive material coating may be formed of nickel (Ni) or copper (Cu) plating.

본 발명에 있어서, 상기 도전성 물질 코팅은 상기 탄소섬유의 외측면에 형성되는 제1 도금층과, 상기 제1 도금층 상에 형성되는 제2 도금층으로 이루어지며, 상기 제1 도금층은 상기 제2 도금층 보다 전기전도도가 더 큰 금속으로 이루어지고, 상기 제2 도금층은 상기 제1 도금층 보다 내부식성이 더 큰 금속으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the conductive material coating consists of a first plating layer formed on the outer surface of the carbon fiber, and a second plating layer formed on the first plating layer, wherein the first plating layer is more electrically than the second plating layer. It may be made of a metal having higher conductivity, and the second plating layer may be made of a metal having greater corrosion resistance than the first plating layer.

본 발명에 있어서, 상기 제1 도금층은 구리로 이루어지며, 상기 제2 도금층은 니켈로 이루어질 수 있다. In the present invention, the first plating layer may be made of copper, and the second plating layer may be made of nickel.

본 발명에 있어서, 상기 도체 및 절연층을 보호하기 위하여 구비되는 내부 쉬스층을 더 포함할 수 있다. In the present invention, an inner sheath layer provided to protect the conductor and the insulating layer may be further included.

본 발명에 있어서, 상기 차폐층은 상기 내부 쉬스층 외측에 형성될 수 있다. In the present invention, the shielding layer may be formed outside the inner sheath layer.

본 발명에 있어서, 상기 차폐층 외측에 형성되는 외부 쉬스층을 더 포함할 수 있다.In the present invention, it may further include an external sheath layer formed outside the shielding layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지수 선정이 곤란한 탄소섬유의 경우도 편조밀도를 용이하게 산정할 수 있으며, 편조밀도를 산정하여 차폐 케이블의 차폐 성능을 조절하고, 또한 차폐 케이블의 유연성을 높이고, 차폐 케이블을 경량화할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블을 사용하는 운송수단의 연비효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, even in the case of carbon fiber whose index selection is difficult, the braid density can be easily calculated, and the shielding performance of the shielded cable is adjusted by calculating the braided density, and the flexibility of the shielded cable is increased, It is possible to reduce the weight of the shielded cable. Accordingly, it is possible to improve the fuel efficiency of the transportation means using the cable according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블을 개략적으로 나타내는 절개사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 차폐층 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 복수 개의 탄소섬유를 일렬로 배열한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 차폐층에서 한 타를 구성하는 복수 개의 탄소섬유를 나타내는 단면도이다.
1 is a cross-sectional view schematically showing a cable according to an embodiment of the present invention.
2 is a cut-away perspective view schematically showing a cable according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view schematically illustrating a structure of a shielding layer of a cable according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view schematically illustrating a carbon fiber coated with a conductive material.
5 is a cross-sectional view showing a state in which a plurality of carbon fibers are arranged in a line.
6 is a cross-sectional view showing a plurality of carbon fibers constituting one stroke in the shielding layer.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Like reference numerals refer to like elements throughout.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 절개사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 차폐층 구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 1 is a cross-sectional view of a cable according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cut-away perspective view of a cable according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a shielding layer structure of the cable according to an embodiment of the present invention It is a plan view, and FIG. 4 is a perspective view schematically showing a carbon fiber coated with a conductive material.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블(1000)은 크게 적어도 하나의 도체(112)와, 상기 도체(112)를 절연하는 절연층(116) 및, 상기 절연층(116) 외측에 배치되는 차폐층(140)을 구비할 수 있다. 1 to 4 , a cable 1000 according to an embodiment of the present invention includes at least one conductor 112 , an insulating layer 116 insulating the conductor 112 , and the insulating layer A shielding layer 140 disposed outside the 116 may be provided.

상기 도체(112)는 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 동복 알루미늄 선재와 같은 도체 중 어느 하나의 재질로 이루어진 소선(20)이 연선, 집합 또는 복합되어 이루어질 수 있다.The conductor 112 may be formed by a stranded wire, aggregation, or a composite of the wire 20 made of any one of conductors such as copper, aluminum, aluminum alloy, or copper-clad aluminum wire.

상기 도체(112) 외측에는 상기 도체(112)를 감싸는 세퍼레이트 테이프(seperate tape, 114)가 구비될 수 있다. 상기 세퍼레이트 테이프(114)는 필수는 아니며, 특히 도체(112)가 세선(細線)으로 이루어지는 경우에는 생략되는 것이 가능하다.A separate tape 114 surrounding the conductor 112 may be provided outside the conductor 112 . The separator tape 114 is not essential, and in particular, when the conductor 112 is formed of a thin wire, it may be omitted.

상기 세퍼레이트 테이프(114)가 구비되는 경우 상기 절연층(116)은 상기 세퍼레이트 테이프(114)를 감싸도록 압출되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(116)은 절연성 및 내충격성 특성을 갖는 물질로 이루어지며, 상기 도체(112)을 피복하여 보호하고 절연시키는 역할을 수행한다.When the separate tape 114 is provided, the insulating layer 116 may be extruded to surround the separate tape 114 . The insulating layer 116 is made of a material having insulating and impact resistance characteristics, and serves to protect and insulate the conductor 112 by covering it.

구체적으로, 상기 절연층(116)은 실리콘(Silicone), 가교 폴리에틸렌(Cross-linked polyethylene; XLPE), 가교 폴리올레핀(Cross Linked Polyollefin; XLPO), 에틸렌프로필렌고무(ethylene-propylene rubber; EPR), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC) 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.Specifically, the insulating layer 116 is silicone (Silicone), cross-linked polyethylene (XLPE), cross-linked polyolefin (Cross Linked Polyollefin; XLPO), ethylene-propylene rubber (ethylene-propylene rubber; EPR), polychloride It may be made of vinyl (polyvinyl chloride; PVC) or a mixture thereof.

상기 도체(112), 세퍼레이트 테이프(114) 및 절연층(116)은 하나의 코어(110)를 이루는데, 도 1과 도 2에 도시된 케이블(1000)에서와 같이 3개의 코어(110)가 구비될 수 있으며, 케이블(1000)이 적용되는 분야나 사용환경, 용도 등에 따라 그 개수는 달라질 수 있다.The conductor 112, the separate tape 114, and the insulating layer 116 form one core 110, and as in the cable 1000 shown in FIGS. 1 and 2, three cores 110 are may be provided, and the number may vary depending on the field to which the cable 1000 is applied, the use environment, the purpose, and the like.

상기 복수의 코어(110) 사이에는 원형을 유지하기 위하여 충진제(122)가 충진되며, 그 외측에는 상기 복수의 코어(110)와 충진제(122)의 둘레를 감싸는 바인더 테이프(124)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 코어(110), 충진제(122) 및 바인더 테이프(124)는 코어부(120)를 이룬다.A filler 122 is filled between the plurality of cores 110 to maintain a circular shape, and a binder tape 124 surrounding the circumference of the plurality of cores 110 and the filler 122 may be provided on the outside thereof. have. Here, the plurality of cores 110 , the filler 122 and the binder tape 124 form the core part 120 .

상기 충진제(122)는 코어부(120)의 원형 유지 및 가스침투를 방지하는 역할을 수행하며, 습기를 흡수하지 않는 재질(Non-hygroscopic material)로 이루어지는 것이 바람직하다.The filler 122 serves to maintain the original shape of the core part 120 and prevent gas permeation, and is preferably made of a non-hygroscopic material that does not absorb moisture.

상기 바인더 테이프(124)는 PET 재질이 주로 사용되지만 이에 한정되는 것은 아니며, 코어부(120) 최외곽에서 형태를 고정하는 코어 고정용으로서의 역할을 수행한다.The binder tape 124 is mainly made of PET material, but is not limited thereto, and serves as a core fixing for fixing the shape at the outermost part of the core part 120 .

상기 코어부(120) 외측에는 내부 쉬스층(130)이 구비될 수 있다. 상기 내부 쉬스층(130)은 외부 충격을 흡수함으로써 그 내부의 도체(112)을 보호하는 역할 이외에 난연 등의 목적으로 사용되지만, 필수 요소는 아니며 생략 가능하다.An inner sheath layer 130 may be provided outside the core part 120 . The inner sheath layer 130 is used for purposes such as flame retardancy in addition to the role of protecting the conductor 112 therein by absorbing external shock, but is not an essential element and can be omitted.

상기 내부 쉬스층(130)으로는 PVC, HF4-1, SHF1, Chloroprene 등 열가소성 및 열경화성 원료가 모두 사용 가능하다.As the inner sheath layer 130 , both thermoplastic and thermosetting raw materials such as PVC, HF4-1, SHF1, and Chloroprene may be used.

상기 내부 쉬스층(130) 외측에는 차폐층(140)이 구비될 수 있는데, 내부 쉬스층(130)이 생략되는 경우에는 코어부(120) 외측 즉, 연합 반제품이나 절연층(116) 외측을 감싸도록 차폐층(140)이 구비될 수 있다.A shielding layer 140 may be provided on the outside of the inner sheath layer 130 . When the inner sheath layer 130 is omitted, the outer side of the core part 120 , that is, the semi-finished product or the insulating layer 116 is wrapped around the outside. A shielding layer 140 may be provided.

한편, 외부 쉬스층(150)은 상기 차폐층(140) 외측 즉, 케이블(1000)의 최외곽에 구비되어 외부 충격이나 부식 작용으로부터 케이블(1000)을 보호한다. 상기 외부 쉬스층(150)은 내부 쉬스층(130)과 마찬가지로 PVC, HF4-1, SHF1, Chloroprene 등 열가소성 및 열경화성 원료가 모두 사용 가능하다. 상기 외부 쉬스층(150) 또한 필수 요소는 아니며 생략 가능하다.On the other hand, the outer sheath layer 150 is provided outside the shielding layer 140, that is, the outermost of the cable 1000 to protect the cable 1000 from external impact or corrosion action. As for the outer sheath layer 150 , like the inner sheath layer 130 , both thermoplastic and thermosetting raw materials such as PVC, HF4-1, SHF1, and Chloroprene may be used. The outer sheath layer 150 is also not essential and may be omitted.

본 실시예에서 상기 차폐층(140)은 케이블(1000)의 축방향을 기준으로 양쪽 방향으로 일정 각도 기울어져 매듭지어진 형태 즉, 편조 형태로 적용될 수 있다. In the present embodiment, the shielding layer 140 may be applied in a knotted form, that is, in a braided form by being inclined at a predetermined angle in both directions with respect to the axial direction of the cable 1000 .

상기 차폐층(140)으로 사용되는 섬유는 탄소섬유일 수 있다. 탄소섬유는 철보다 밀도는 ¼ 낮으면서 10배 이상의 고강도를 가지고 있는 고부가가치 소재이다. 탄소섬유의 종류는 피치(Pitch)계와 팬(Pan)계가 있다. 팬계는 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)을 중합 후 방사(紡絲)해 얻은 팬(PAN·Poly-Acrylonitrile) 섬유를 고온에서 탄화해 제조한 것이다. 피치계는 석유·석탄 공정에서 증류하고 남은 잔류물(Pitch)을 방사한 후 고온에서 탄화해 제조한 것을 말한다. The fiber used as the shielding layer 140 may be carbon fiber. Carbon fiber is a high value-added material that is ¼ lower in density than iron and has ten times higher strength. There are two types of carbon fiber: pitch and pan. The pan system is manufactured by carbonizing PAN (Poly-Acrylonitrile) fibers obtained by polymerizing and spinning acrylonitrile at a high temperature. The pitch system refers to a product manufactured by carbonizing at a high temperature after spun off the residue (pitch) remaining after distillation in the petroleum/coal process.

탄소섬유는 섬유속을 구성하는 단섬유의 본수에 의하여 라지 토우 타입(large tow type)와 로우 토우 타입(low tow type)으로 구분된다. 로우 토우 타입은 섬유속이 12000(12K) 이하의 단섬유로 구성되어 있으며 비교적 가는 섬유다발의 탄소섬유로서 높은 역학적 특성을 가지고 있으며 취급성도 우수하다. 라지 토우 타입은 섬유속이 24000(24K)본 이상의 단섬유로 구성되어 있으며 큰 섬유다발의 탄소섬유이고, 로우 토우 타입과 비교할 때에 역학적 특성이나 취급성이 떨어진다. Carbon fiber is divided into a large tow type and a low tow type according to the number of short fibers constituting the fiber bundle. The low tow type is composed of short fibers with a fiber bundle of 12000 (12K) or less, and is a relatively thin carbon fiber with high mechanical properties and excellent handling properties. The large tow type is composed of 24000 (24K) or more short fibers with a fiber bundle and is a carbon fiber with a large fiber bundle.

케이블에 쓰이는 탄소섬유는 고인장강도를 지닌 팬 계를 범용적으로 사용하며, 로우 토우 타입을 사용할 수 있다. The carbon fiber used in the cable is a fan system with high tensile strength, and a low toe type can be used.

탄소섬유는 전도성 물질이긴 하나, 케이블의 금속 재료로 대체하기에는 낮은 전기전도도를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해서, 탄소섬유에 금속 코팅을 하여 전기전도성을 높일 수 있다. Although carbon fiber is a conductive material, it has low electrical conductivity to be replaced by a metallic material for cables. In order to solve this problem, it is possible to increase the electrical conductivity by coating the carbon fiber with a metal.

상기 탄소섬유의 표면에는 도전성 물질 코팅이 적용될 수 있다. 일 예로서 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 은 등이 상기 도전성 물질 코팅에 사용될 수 있다. A conductive material coating may be applied to the surface of the carbon fiber. As an example, copper, gold, aluminum, nickel, silver, etc. may be used for coating the conductive material.

상기 도전성 물질 코팅은 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이 상기 탄소섬유(141)의 외측면에 형성되는 제1 도금층(142a)과, 상기 제1 도금층(142a) 상에 형성되는 제2 도금층(142b)으로 이루어질 수 있다. The conductive material coating is, for example, as shown in FIG. 4 , a first plating layer 142a formed on the outer surface of the carbon fiber 141 and a second plating layer formed on the first plating layer 142a ( 142b).

상기 제1 도금층(142a)은 상기 제2 도금층(142b) 보다 전기전도도가 더 큰 금속으로 이루어지고, 상기 제2 도금층(142b)은 상기 제1 도금층(142a) 보다 내부식성이 더 큰 금속으로 이루어질 수 있다. 일 예로서 상기 제1 도금층(142a)은 전기전도도가 높은 구리(Cu)로 이루어지며, 상기 제2 도금층(142a)은 내부식성이 큰 니켈(Ni)로 이루어질 수 있다. The first plating layer 142a is made of a metal having higher electrical conductivity than the second plating layer 142b, and the second plating layer 142b is made of a metal having a higher corrosion resistance than the first plating layer 142a. can For example, the first plating layer 142a may be made of copper (Cu) having high electrical conductivity, and the second plating layer 142a may be made of nickel (Ni) having high corrosion resistance.

상술한 바와 같이 상기 도전성 물질 코팅이 Ni-Cu 도금을 통해 이루어진 경우 최대 전기저항 10-1Ω 이하가 될 수 있다.As described above, when the conductive material coating is made through Ni-Cu plating, the maximum electrical resistance may be 10 −1 Ω or less.

즉, 본 발명의 편조 즉 차폐층(140)에 사용되는 섬유는 최대 전기저항이 10-1Ω를 만족해야 하며, 이를 위해 본 발명에서는 섬유에 무전해 도금과 UV경화코팅을 연계하여 전기저항을 감소시킨다. 무전해 도금의 경우 1차 Cu를 탄소섬유(141)의 외측면에 도금하여 제1 도금층(142a)을 형성한 후, 상기 제1 도금층(142a)을 이루는 Cu의 산화를 막기 위해 상기 제1 도금층(142a) 상에 Ni을 도금하여 제2 도금층(142b)을 형성할 수 있다. 그 후, UV경화코팅으로 섬유표면에 금속코팅을 완료한다.That is, the fiber used in the braid of the present invention, that is, the shielding layer 140, must have a maximum electrical resistance of 10 -1 Ω. Reduce. In the case of electroless plating, a first plating layer 142a is formed by plating the outer surface of the carbon fiber 141 with primary Cu, and then, the first plating layer is used to prevent oxidation of Cu constituting the first plating layer 142a. A second plating layer 142b may be formed by plating Ni on the 142a. After that, the metal coating is completed on the fiber surface by UV curing coating.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐층(140)을 이루는 탄소섬유의 표면에 Ni-Cu 도금을 적용하면 기존의 단순 탄소섬유 차폐층을 사용할 때, 차폐효과가 감소하는 문제를 해결할 수 있다.As described above, when Ni-Cu plating is applied to the surface of the carbon fiber constituting the shielding layer 140 according to an embodiment of the present invention, the problem of reducing the shielding effect when using the conventional simple carbon fiber shielding layer can be solved. .

일반적인 규격을 따를 때, 신호용/제어용 케이블에서 40dB 이상의 차폐성능이 요구되는데, 일반적인 도금이 되지 않은 탄소섬유 차폐층은 거의 모든 주파수 영역에서 40dB 이하로서, 차폐성능이 미달된다. When following the general standard, a shielding performance of 40 dB or more is required for a signal/control cable, but the general non-plated carbon fiber shielding layer is 40 dB or less in almost all frequency ranges, so the shielding performance is insufficient.

반면에, 본 발명에 따른 Ni-Cu 도금에 의해 도전성 물질 코팅이 이루어진 섬유를 적용한 차폐층(140)은 거의 모든 주파수 영역에서 40dB 이상으로 기존의 금속 차폐층과 동등 내지 더 우수한 차폐효과를 발휘할 수 있다. On the other hand, the shielding layer 140 to which the fiber coated with a conductive material is applied by Ni-Cu plating according to the present invention can exhibit equal to or better shielding effect than the conventional metal shielding layer at 40 dB or more in almost all frequency ranges. have.

금속편조의 경우 N가닥의 금속소선을 합하여 C개의 합을 일정 각도를 유지하며 서로 꼬이게 제조한다. 여기서 N가닥을 지수라 하고, C개의 합을 타수라 하며, 일정 각도를 편조각(α)이라고 한다. 지수와 타수, 그리고 편조각을 통해 편조밀도를 구할 수 있다. In the case of metal braiding, N strands of metal wires are added and the sum of C pieces is maintained at a certain angle and twisted together. Here, the number of N strands is called the exponent, the sum of the C pieces is called the number of strokes, and a certain angle is called the piece piece (α). The braid density can be calculated from the index, the number of strokes, and the braid.

그러나 탄소섬유를 이용하여 편조 구조를 형성하는 경우, 탄소섬유는 한 가닥의 외경이 대략 7㎛로 매우 작아 종래 금속편조와 같은 지수(소선경 집합)를 산정하는 것이 곤란하고, 꼬임이 없기 때문에 편조 공정시 너비가 공정 조건에 따라 변하며, 플랫(flat)한 형태로 이루어져 있는 것을 한 타수로 적용해야 하기 때문에 금속편조에 적용한 편조밀도 수식으로는 편조밀도 설계가 불가능하다. However, in the case of forming a braided structure using carbon fibers, the outer diameter of one strand of carbon fibers is very small, about 7㎛, so it is difficult to calculate the index (set of minor wire diameters) as in the conventional metal braid, and since there is no twist, the braid During the process, the width changes depending on the process conditions, and since the flat shape must be applied in one stroke, it is impossible to design the braided density with the braided density formula applied to the metal braiding.

즉 직경이 7㎛인 탄소섬유를 일렬로 나열하면 도 5와 같이 될 수 있으나, 직경 7㎛인 탄소섬유를 서로 겹치지 않게 일렬로 나열하여 하나의 타수를 형성하는 것은 실질적으로 불가능하다. That is, if carbon fibers having a diameter of 7 μm are arranged in a line, it may be as shown in FIG. 5, but it is practically impossible to form one stroke by arranging carbon fibers having a diameter of 7 μm in a line so as not to overlap each other.

편조공정 시, 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개의 탄소섬유는 서로 겹쳐져서 폭이 Bmm이고 높이가 hmm인 형태로 하나의 타수를 구성하게 된다. During the braiding process, as shown in FIG. 6 , a plurality of carbon fibers overlap each other to constitute one stroke in the form of a width of Bmm and a height of hmm.

편조 공정에 따라 장력이 가해지면 탄소섬유는 너비가 좁아지고 높이가 증가되므로 편조지수(n)는 다음의 수학식1과 같이 범위로 지정될 수 있다. When tension is applied according to the braiding process, the carbon fiber becomes narrow in width and increases in height, so the braiding index (n) may be specified as a range as shown in Equation 1 below.

[수학식1][Equation 1]

편조지수(n)≤B/hBraiding index (n)≤B/h

따라서, 본 발명의 차폐층(140)의 편조밀도(f)는 다음의 수학식 2에 따를 수 있다. Accordingly, the braided density f of the shielding layer 140 of the present invention may be expressed by Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure 112019050137145-pat00002
Figure 112019050137145-pat00002

Figure 112019050137145-pat00003
Figure 112019050137145-pat00003

상기 수학식 2에서, m은 상기 차폐층의 타수이고, d는 상기 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유의 소선경(mm)이고, B는 상기 차폐층의 한 타의 너비(mm)이고, h는 상기 차폐층의 한 타의 높이(mm)이고, Dm은 상기 차폐층의 편조외경(mm)이고, P는 상기 차폐층의 편조피치(mm)이며, α는 편조각도(°)이다.In Equation 2, m is the number of strokes of the shielding layer, d is the wire diameter (mm) of the carbon fiber coated with the conductive material, B is the width (mm) of one stroke of the shielding layer, and h is the is the height of one stroke of the shielding layer (mm), Dm is the braided outer diameter (mm) of the shielding layer, P is the braided pitch of the shielding layer (mm), and α is the braided degree (°).

상기 편조밀도는 80% 이상일 수 있다. The braided density may be 80% or more.

자동차용 차폐 케이블의 경우 차폐 효과의 기준은 100MHz에서 40dB를 만족하여야 한다. 그러나 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블의 상기 수학식 2에 따른 편조밀도가 80% 미만인 경우 저주파수에서 40dB를 만족하지만, 10MHz 이상의 주파수에서는 40dB 기준을 만족하지 못한다. For shielded cables for automobiles, the standard of shielding effectiveness should satisfy 40dB at 100MHz. However, when the braided density according to Equation 2 of the shielded cable using carbon fiber is less than 80%, it satisfies 40 dB at a low frequency, but does not satisfy the 40 dB criterion at a frequency of 10 MHz or higher.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소섬유를 이용한 차폐편조층의 편조밀도를 용이하게 산정할 수 있으며, 편조밀도를 조절하여 금속 차폐층에 버금가는 차폐 성능을 유지하면서, 유연성과 경량성을 갖는 차폐 케이블을 설계할 수 있다. As such, according to an embodiment of the present invention, the braid density of the shielding braided layer using carbon fibers can be easily calculated, and the shielding performance comparable to that of the metal shielding layer is maintained by adjusting the braided density, while flexibility and lightness It is possible to design a shielded cable with

또한 본 발명의 실시예들에 따른 차폐 케이블(1000)은 차폐층(140)으로 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유를 사용하는바, 신호용/제어용 케이블에 차폐층으로 탄소 섬유만을 적용하는 경우에 도전성이 낮아 발생할 수 있는 차폐성능 저하를 방지하고, 일정 수준 이상의 차폐효과를 유지할 수 있으며, 우수한 차폐효과와 함께 굽힘 반경이 일정 수치 이상 넘어가지 않도록 유연성을 확보함으로써 포설 시 작업성을 향상시킬 수 있다.In addition, the shielding cable 1000 according to the embodiments of the present invention uses carbon fiber coated with a conductive material as the shielding layer 140 , and when only carbon fiber is applied as a shielding layer to the signal/control cable, conductivity is reduced. It is possible to prevent a decrease in shielding performance that may occur due to low shielding performance, maintain a shielding effect of a certain level or more, and improve workability during installation by securing flexibility so that the bending radius does not exceed a certain value with excellent shielding effect.

차폐성능이 떨어져 신호 간섭 현상이 발생하는 것을 방지함으로써 케이블의 신뢰성을 확보할 수 있고, 케이블의 전체 중량을 줄임으로써 케이블의 운송과 설치를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. 상기 케이블의 경량화로 인하여 상기 케이블이 사용되는 운송수단의 중량을 경감하여 상기 운송수단의 연비를 향상시킬 수 있다. By preventing the occurrence of signal interference due to poor shielding performance, the reliability of the cable can be secured, and the overall weight of the cable can be reduced, thereby facilitating the transport and installation of the cable. Due to the weight reduction of the cable, it is possible to reduce the weight of the vehicle in which the cable is used, thereby improving the fuel efficiency of the vehicle.

상기에서는 본 발명의 일 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.Although the above has been described with reference to one embodiment of the present invention, those skilled in the art can variously modify and change the present invention within the scope without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims described below. You can do it. Therefore, if the modified implementation basically includes the elements of the claims of the present invention, all of them should be considered to be included in the technical scope of the present invention.

20: 소선
110: 코어
112: 도체
114: 세퍼레이트 테이프
116: 절연층
120: 코어부
122: 충진재
124: 바인더 테이프
130: 내부 쉬스층
140: 차폐층
150: 외부 쉬스층
20: element
110: core
112: conductor
114: separate tape
116: insulating layer
120: core part
122: filler
124: binder tape
130: inner sheath layer
140: shielding layer
150: outer sheath layer

Claims (8)

적어도 하나의 도체;
상기 도체를 절연하는 절연층; 및
상기 절연층 외측에 배치되는 차폐층;을 구비하며,
상기 차폐층은 도전성 물질 코팅이 적용된 적어도 한 가닥 이상으로 이루어진 탄소섬유의 다수개 합을 편조하여 이루어지고,
상기 차폐층의 편조밀도 f(%)는 다음의 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
[수학식 2]
Figure 112019050137145-pat00004

상기 수학식 2에서,
m은 상기 차폐층의 타수이고,
d는 상기 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유의 소선경(mm)이고,
B는 상기 차폐층의 한 타의 너비(mm)이고,
h는 상기 차폐층의 한 타의 높이(mm)이고,
P는 상기 차폐층의 편조피치(mm)이고,
α는 편조각(°)이다.
at least one conductor;
an insulating layer insulating the conductor; and
a shielding layer disposed outside the insulating layer; and
The shielding layer is made by braiding a plurality of carbon fibers composed of at least one strand to which a conductive material coating is applied,
The shielding cable using carbon fiber, characterized in that the braided density f (%) of the shielding layer satisfies the following Equation (2).
[Equation 2]
Figure 112019050137145-pat00004

In Equation 2 above,
m is the number of strokes of the shielding layer,
d is the wire diameter (mm) of the carbon fiber coated with the conductive material,
B is the width (mm) of one stroke of the shielding layer,
h is the height (mm) of one stroke of the shielding layer,
P is the braided pitch (mm) of the shielding layer,
α is the skewness (°).
제1항에 있어서,
상기 편조밀도는 80% 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
According to claim 1,
The shielding cable using carbon fiber, characterized in that the braided density is 80% or more.
제1항에 있어서,
상기 도전성 물질 코팅은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 또는 은(Ag) 도금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
According to claim 1,
The shielding cable using carbon fiber, characterized in that the conductive material coating is made of nickel (Ni), copper (Cu), aluminum (Al), gold (Au), or silver (Ag) plating.
제1항에 있어서,
상기 도전성 물질 코팅은 상기 탄소섬유의 외측면에 형성되는 제1 도금층과, 상기 제1 도금층 상에 형성되는 제2 도금층으로 이루어지며,
상기 제1 도금층은 상기 제2 도금층 보다 전기전도도가 더 큰 금속으로 이루어지고,
상기 제2 도금층은 상기 제1 도금층 보다 내부식성이 더 큰 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
According to claim 1,
The conductive material coating consists of a first plating layer formed on the outer surface of the carbon fiber, and a second plating layer formed on the first plating layer,
The first plating layer is made of a metal having higher electrical conductivity than the second plating layer,
The second plating layer is a shielding cable using carbon fiber, characterized in that made of a metal having greater corrosion resistance than the first plating layer.
제4항에 있어서,
상기 제1 도금층은 구리로 이루어지며, 상기 제2 도금층은 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
5. The method of claim 4,
The shielding cable using carbon fiber, characterized in that the first plating layer is made of copper, and the second plating layer is made of nickel.
제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 도체 및 절연층을 보호하기 위하여 구비되는 내부 쉬스층을 더 포함하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Shielding cable using carbon fiber further comprising an inner sheath layer provided to protect the conductor and the insulating layer.
제6항에 있어서,
상기 차폐층은 상기 내부 쉬스층 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
7. The method of claim 6,
The shielding layer is a shielding cable using carbon fiber, characterized in that formed outside the inner sheath layer.
제7항에 있어서,
상기 차폐층 외측에 형성되는 외부 쉬스층을 더 포함하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
8. The method of claim 7,
Shielding cable using carbon fiber further comprising an external sheath layer formed outside the shielding layer.
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