KR0137760B1 - 섬유강화 플래스틱 외장 케이블 및 그 제조방법 - Google Patents
섬유강화 플래스틱 외장 케이블 및 그 제조방법Info
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Abstract
섬유 강화 플래스틱 외장 케이블의 제조에 있어서, 길이가 긴 강화섬유들은 비경화 열경화성 수지로 함침되고 열경화성 수지가 경화되지 않은 상태에서 다수의 로드형 부재들을 얻기 위해 소정형상으로 성형되며, 상기 비경화 로드형 부재들은 용융 압출기의 다이를 관통 통과되어 열가소성 수지층으로 각각 코팅된다. 로드형 부재들의 코팅층들은 열경화성 수지가 경화되지 않은 상태에서 다수의 섬유 강화 플래스틱 외장 가닥들을 동시에 성형하기 위해 즉각적으로 냉각된다. 상기와 같이 마련된 외장 가닥들은 회전되면서 공급되는 케이블 둘레로 권사된다. 둘레에 권사된 가닥들을 갖는 케이블은 용융 압출기의 다이 부분을 관통 통과하게 됨으로써 열가소성 수지층으로 피복되며, 상기 수지층은 즉각적으로 냉각되고 고형화된다.
피복된 케이블은 가열매체로서 액체를 사용하는 경화 탱크 내로 안내되어 외장 가닥들내의 열경화성 수지를 경화시키게 된다. 그후 피복된 케이블은 회전 권취장치를 경유하여 드럼상으로 권사된다.
Description
제1도는 본 발명의 일실시예에 따른 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블의 제조 방법을 나타내는 개략도.
제2도는 제1도에 도시한 방법으로 얻어지는 외장 케이블의 단면도.
제3도는 본 발명의 다른 실시에를 나타내는 개략도.
제4도는 제3도에 도시한 제조 방법에 사용되는 가이드를 개략적으로 나타내는 도면.
제5도는 제3도에 도시한 방법으로 얻어지는 외장 케이블의 단면도.
제6도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타내는 개략도.
제7도는 제6도에 도시한 방법으로 얻어지는 외장 케이블의 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
A:광섬유 케이블
B:강화 플라스틱 소선
10:드럼
11:크릴
12:강화 섬유
13:수지 용액조
14:압착 노즐
15:용융 압출기
16:냉각 탱크
17:1차 코팅
18,20:가이드
19:다공성 가이드
21:압출기
22:코팅층
23:냉각수 탱크
24:경화 탱크
25:권취 장치
26:회전 드럼
본 발명은 섬유 강화 플라스틱 로드형 부재 또는 소선(strand)에 의해 보호 및 강화되는 주변 표면을 갖는 통신 또는 전력용의 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블에 관한 것이다.
통신 또는 전력용의 케이블이 상기 케이블을 보호 및 강화하기 위해 섬유 강화 플라스틱 소선으로 외장되는 것은 당업계에 잘 공지되어 있다. 상기 케이블의 대표적인 예는 통신용의 대용량 광섬유 케이블이다. 상기 종류의 광섬유 케이블은 인장 부재 주위의 고밀도 폴리에틸렌 또는 유사한 열가소성 수지로 형성된 스페이서(spacer)를 수반하고, 주변 표면에 절단된 복수의 나선형 홈들을 갖는 광섬유를 갖는다. 병열 관계로 평탄하게 배열된 복수의 광섬유들에 의해 형성된 광섬유 또는 테이프형 광섬유 코어는 스페이서의 각각의 나선형 홈들내로 삽입되는 광섬유들을 수반하는 스페이서는 그 주변 표면의 전체 영역상에 열가소성 수지로 코팅된다. 광섬유 수반 스페이서는 미국 특허 제4,781,434호에 상세하게 기재되어 있다. 상기와 같이 제조되는 광섬유 케이블을 고인장 로드형 부재로 일반적으로 외장되어 측면 압력, 인장력 및 다른 외력으로부터 보호된다.
광섬유 케이블 또는 유사한 케이블을 외장하는 경우에, 강화 섬유들내로 함침된 열경화성 수지를 경화시킴으로써 얻어지는 섬유 강화 플라스틱 소선들이 케이블 둘레에 감겨지면, 섬유 강화 플라스틱 재료의 고강성 때문에 상기 소선들에는 응력 균열의 가능성이 존재한다. 상기 문제점을 극복하기 위해, 일본 특허 공고 번호 제81-50364호에 기재된 바와 같이, 비경화 또는 반경화 수지 소선들이 케이블 둘레에 감겨진 외장 케이블 제조 방법이 제안되었다.
상기 일본 특허 공보에는 비경화 또는 반경화 섬유 강화 플라스틱 로드형 부재를 상기 부재로의 이물질의 고착을 방지하기 위해 보호층으로 코팅함으로써 형성되는 상기 비경화 외장 소선의 일예가 기재되어 있다.
한편, 상기 비경화 외장 소선들에 사용하기에 적합한 합성 섬유 강화 플라스틱 소선은 본 출원의 양수인이 소유하고 있는 미국 특허 제3,946,097호에 기재되어 있다. 상기 소선은 강화 섬유들을 비경화 열경화성 수지로 함침시키고 수지 함침된 강화 섬유들을 결가소성 수지로 코팅하며, 내부의 열경화성 수지로 경화되지 않은 상태로 유지하면서 코팅된 열가소성 수지를 고형화함으로써 얻어진다.
그러나, 케이블을 외장하기 위해 상기 합성 섬유 강화 플라스틱 소선을 사용하는 경우에, 비경화 소선들을 생산하고, 상기 소선들로 케이블을 외장하는 통상적인 분리된 단계들은 비경화 열경화성 수지의 저장 안정성을 해칠 우려가 있으며, 드럼 또는 보빈(bobbin)상에 상기 소선들을 감는 단계에서의 강화 섬유 배열의 편위 또는 무질서에 기인하여 합성 섬유 강화 플라스틱 소선들의 물리적 특성들을 저하시킬 우려가 있다.
본 출원의 양수인 명의로 출원된 일본 특허 공고 번호 제89-139872호에는 비경화 열경화성 수지의 저장 안정성을 개선하기 위해, 긴 포트(pot) 수명을 갖는 특수 열경화성 수지 합성물이 기재되어 있다. 그러나, 상기 일본 특허 공보에 소개된 합성물을 갖는 수지로 형성된 섬유 강화 플라스틱 소선도 수지의 노후(노후)에 기인하여 저강도를 가지며, 경화 후의 강도는 가교 성분으로서 스티렌 모노머를 포함하는 전형적인 조성을 갖는 열경화성 수지가 사용되고 섬유들내로 함침된 직후에 경화된 경우에 있어서의 강도보다 열악하게 될 수 있다. 또한, 강화 섬유 배열의 편위 또는 무질서의 문제도 여전히 해결되지 못한 것이다.
광섬유 케이블의 제조시에 특히, 광섬유들을 스페이서의 나선형 홈들내로 삽입시키는 것이 필요한데, 이것은 보빈 등의 상에 감겨진 광섬유를 회전시키거나 또는 스페이서를 그 종축 둘레로 회전시키는 것이 필요하다. 그러나, 이 경우에, 보빈을 회전시키기 위한 설비는 케이블의 길이의 증가에 따라 필연적으로 증가하게 된다. 또한, 상기와 같이 얻어진 케이블을 섬유 강화 플라스틱 소선들로 외장하는 경우에는, 그 상부에 감겨진 소선들을 갖는 드럼 또는 케이블 자체를 회전시켜야 한다. 어떠한 경우이던 간에, 길면서 드럼상에 감겨진 소선들이 공급되어져야 하고 통상적인 제조 방법도 복잡하고 부피가 큰 장치를 사용하는 것이 불가피하다.
따라서, 본 발명의 목적은 충분한 강도를 가지면서, 비경화 수지의 저장 안정성 및 강화 섬유의 배열의 편위 또는 무질서의 문제를 제거하고, 제조 공정을 간단하게 한 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 설비로 광섬유 케이블의 제조를 가능케 하는 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블의 제조 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블의 제조 방법은: 길이가 긴 강화 섬유들을 비경화 열경화성 수지로 함침시키고, 상기 열경화성 수지가 비경화인 상태에서 상태에서 상기 강화 섬유가 함침된 열경화성 수지를 소정의 형상으로 형성하여 복수의 로드형 부재를 얻는 단계와; 비경화 로드형 부재들을 용융 압출기의 다이 부분에 통과시켜 각각의 부재들을 열가소성 수지로 코팅하고, 상기 열경화성 수지가 비경화인 상태에서 상기 코팅물을 즉시 냉각시켜 복수의 섬유 강화 플라스틱 소선들을 동시에 형성하는 단계와; 섬유 강화 플라스틱 외장소선들을 회전되면서 공급되는 케이블 둘레에 소정의 나선 피치로 감는 단계와; 상부에 감겨진 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 갖는 케이블을 용융 압출기의 다이부분으로 통과시켜 케이블을 열가소성 수지층으로 피복하고, 열가소성 수지층을 즉시 냉각 및 고형화하는 단계와; 상기 피복된 케이블을 가열 매체로서 액체를 사용하는 경화 탱크내로 가이드하여 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들내의 열경화성 수지를 경화시키는 단계와; 피복된 케이블을 권취 장치를 통해 드럼상에 감는 단계를 포함한다.
강화 플라스틱 외장 소선들의 강화 섬유로서, 긴 유리 섬유, 방향족 폴리아미드 섬유, 탄소 섬유, 또는 나일론, 폴리에스테르 및 비닐과 같은 무기 또는 유기섬유들을 사용하는 것이 가능하다. 열경화성 수지로서는, 비포화 폴리에스테르 수지, 비닐 에폭시 수지 또는 페놀 수지가 통상적으로 사용될 수 있다.
강화 섬유 및 열경화성 수지의 합성으로 구성되는 비경화 소선을 코팅하기 위한 열가소성 수지는 용융 압출에 의한 코팅이 용이하게 되는 한 특정 종류에 제한 되지는 않지만, 가요성, 내저온성, 경제성 등의 관점에서 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 폴리아미드 수지는 가요성의 관점에서 바람직하다.
비경화 강화 플라스틱 외장 소선내의 강화 섬유의 함유량은 체적의 50 내지 75%이고, 바람직하게는 체적의 55 내지 70%이다.
본 발명은 케이블의 표면이 비경화 외장 소선들로 도포될 수 있을 정도로 경하게 되는 한 어떤 케이블에도 적용될 수 있지만, 본 발명은 내부에 플라스틱 스페이서를 사용하는 광섬유 케이블에 적용될 때 특히 유용하다.
각각의 외장 소선의 물리적 특성들을 유지한다는 관점에서, 합성 섬유 강화 플라스틱 소선의 외경을 2r로 하고 중앙에 배설된 케이블의 외경을 2R로 할 때, 소선들을 케이블 둘레에 감기 위한 나선 피치(P)는 부등식 P8π(R+r)을 만족하도록 설정되는 것이 바람직하다.
섬유 강화 플라스틱 소선들을 케이블 둘레에 감은 후에, 외피를 형성하기 위한 열가소성 수지는 각각의 소선을 코팅하기 위해 사용된 상술된 것과 동일한 수지일 수 있다.
각각의 섬유 강화 외장 소선내의 열경화성 수지는 최외측 외피에 대한 열가소성 수지의 고형화 후에 경화된다. 이 경우에, 열경화성 수지는 액체의 부력이 사용될 수 있고, 또한 열경화성 수지의 경화중 발생되는 열이 액체에 의해 효율적으로 흡수될 수 있기 때문에 가열 매체로서 액체를 사용하는 가열된 경화 탱크내에서 경화되어야 한다. 광섬유 케이블의 경우에, 경화 온도는 80과 120℃ 사이의 범위에 있으며, 폴리에틸렌계의 물질들이 열가소성 수지로서 사용될 경우에는 100℃가 바람직하고, 물이 매체로서 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 소선들이 케이블 둘레에 감길 때 상기 소선들을 각각 방수 젤리로 코팅된다. 이것은 예컨대, 물이 광섬유 케이블내로 들어가는 것을 방지하는데 효율적이다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 섬유질 흡수제가 케이블과 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들 사이에 한정되는 공기 갭 및 외부의 소선들 사이에 한정되는 오목부내로 충전된다. 상기 섬유성 흡수제로서, 흡수 특성을 갖는 연속적인 섬유, 전체 표면이 흡수 물질로 코팅된 섬유, 방수 화합물로 함침된 섬유 및 젤리형 방수화합물로 함침된 섬유를 사용하는 것이 가능하다. 사용되는 섬유성 흡수 물질의 양은 그 흡수 특성에 따라 변하지만 대체로 섬유질 흡수제의 공기 갭 충전비는 광섬유 케이블에서 필요로 하는 방수 능력에 따라 결정된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법에 따르면, 강화 섬유들이 비경화 열경화성 수지로 함침되고, 수지 함침된 강화 섬유 둘레에 형성된 코팅층을 각각 갖는 소정 수의 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들이 연속적으로 생산되며, 동시에 상기 소선들은 케이블 둘레에 감기면서 열가소성 수지로 코팅되고, 그 후 가열 매체로서 액체를 사용하는 경화 탱크내에서 소선들내의 열경화성 수지의 경화가 후속되며; 각각의 제조 단계들은 연속적으로 수행된다. 따라서, 비경화 열경화성 수지의 저장 안정성의 저하 및 강화 섬유들 배열체의 편위와 같은 상기 문제점과 같은 과거의 제조 방법에 수반되었던 문제점들이 해결된다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상술한다.
[실시예 1]
외장되는 광섬유 케이블은 이하의 공정으로 제작되었다.
제2도에 도시한 광섬유 수반 스페이서(1)로서 사용되는 것은 각각 깊이 2.0mm 및 폭 1.5mm의 6개의 U형 홈들(4)을 갖고 외경 8.5mm의 비금속 스페이서(우베 닛토 가세이 가부시기가이샤에 의해 생산되는 G-K-6-8.5)이다. 스페이서(1)는 3.5mm의 직경을 갖는 FRP(섬유 강화 플라스틱) 로드를 저밀도 폴리에틸렌으로 코팅하여 직경 5.8mm의 인장 부재(2)를 형성하고 그 인장 부재를 고밀도 폴리에틸렌층(3)으로 코팅함으로써 제조되었다.
병렬 관계로 평탄하게 배열된 4개의 광섬유들에 의해 형성되는 광섬유 테이프형 코어 소자(5)가 스페이서(1)의 각각의 홈(4)내로 끼워 맞추어지고 방수용 젤리(6)가 홈(4)내로 충전되었다. 그 후, 폴리에스테르 섬유로 된 테이프(7)가 스페이서(1) 둘레에 감겨지고 그 주변 표면의 전체 영역상에 고밀도 폴리에틸렌층(8)으로 코팅되어 직경 12.5mm의 광섬유 케이블(A)을 형성하였다.
이어서, 제1도를 참조하여 광섬유 케이블(A)을 강화 플라스틱 소선들로 외장하는 방법을 설명한다.
드럼(10)상에 감겨진 광섬유 케이블(A)은 그 종축 둘레로 회전되면서 상기 드럼(10)으로부터 공급되며, 동시에 케이블(A)둘레에 감겨진 비경화 강화 플라스틱 외장 소선들(B)은 아래의 방법으로 생산되었다.
상기 실시예에서, 케이블(A)의 외장은 12개의 강화 플라스틱 소선들에 의해 형성된다. 각각의 손선(B)에 대해 크릴(creel)(11)상에 배열되는 13개의 유리 섬유 조방사(roving)(니토 보쎄끼 가부시기가이샤에 의해 생산되는 RS110) 및 2개의 유리실(동사의 RS28)의 합성물인 강화 섬유(12)가 사용되었다. 상기 유리 섬유 조방사 및 유리실들은 서로 결속되어 강화 섬유(12)의 체적 비율이 60%가 되었다. 그 후 강화 섬유(12)는 비경화 비닐 수지(미쓰이 도아쓰사의 H-2000), 경화를 위한 과산화물 촉매로서의 0.5부의 PERKADOX 16과 3부의 TRIGONOX 21LS-50(가유꾸 아크조사의 상표), 및 0.2부의 경화제의 혼합물로 채워진 수지 용액조(13)내로 공급되었고, 그것에 의해 강화 섬유(12)가 수지로 함침되었다. 수지 함침된 강화 섬유(12)는 압착 노즐(14)에 의해 3.5mm의 직경을 갖도록 연신 성형되며, 그 후 용융 압출기(15)의 십자형 헤드 부분내로 공급되어 그 주변 표면의 전체 영역상에 저밀도 폴리에틸렌(일본 유니카사에 의한 NUCG-0588BK)로 코팅되어 직경 4.5mm의 비경화 외정 소선을 형성하였다. 상기와 같이 된 직후에, 비경화 외장 소선은 냉각 탱크(16)내로 유도되어 폴리에틸렌을 냉각시켜 1차 코팅부(17)를 형성하게 되었다.
상기와 같이 얻어진 12개의 비경화 외장 소선들은 가이드(18)에 의해 가이드되어 연속적으로 제작되어 공급되는 광섬유 케이블(A)을 둘러싸고 다공성 가이드(19)내에서 실리콘계의 방수 젤리(이데미쯔 세끼유 가가꾸사의 DAPHNE)로 코팅되며, 그 후 가이드(20)에 의해 케이블(A) 둘레로 가이드된다. 이 경우에, 케이블(A)이 드럼(10) 및 드럼(10)과 동시에 구동되는 회전 권취 장치(25)와 회전 드럼(26)에 의해 종축 둘레로 회전되기 때문에, 외장 소선(B)은 케이블(A) 둘레에 나선상으로 감겨졌다. 이에 따라, 소선들로 외장된 케이블(A)은 압출기(21)로부터 관형상으로 압출되는 용융된 저밀도 폴리에틸렌(일본 유니카사의 NUCG-0588BK)으로 피복되며, 그 케이블은 즉시 냉각수 탱크(23)내로 도입되어 용융된 폴리에틸렌은 냉각 및 고형화되어 외경 25.5mm의 외피(22)를 형성하게 되었다. 상기 케이블은 98℃의 물로 채원진 경화 탱크(24)내로 공급되어 8분간 유지됨으로써 외장 소선들(B)내의 열경화성 수지를 경화시켰다. 그 후, 케이블은 회전 권취 장치(25)를 통하여 회전 드럼(26)상에 감겨졌다.
본 실시예에서 케이블 둘레로 지향된 외장 소선들(B)의 나선 피치는 500mm이고, 이것은 상술한 식 P8π(R+r)에 따라 계산된 8π{(12.5+4.5)/2}=213.6mm의 2배 이상이 된다. 500mm 피치는 강화 플라스틱 외장 소선들(B)이 상기 소선들상에 작용하는 인장력에 대해 강도를 저하시키지 않으면서 물리적 특성을 효율적으로 유지하는 범위내에 있다.
나선 피치(P)가 8π(R+r)보다 작을 때, 소선들의 강도는 감소되며, 나선 소선들의 탄성 계수는 직선형 소선들의 탄성 계수의 80% 정도로 떨어진다. 따라서, 213mm보다 작은 나선 피치는 본 실시예에서 바람직하지 않다.
케이블(A) 둘레에 감겨지는 동은 비경화 외장 소선들(B)에 인가되는 인장력은 한소선당 2.3㎏으로 세팅하였다. 이 값은 강화 섬유(12)의 전체 데니어(denier)를 0.05g/d로 곱함으로써 얻어지는 값의 1/3에 해당된다.
상기한 바에 따라서 얻어지는 강화 플라스틱 외장 케이블은 외경이 25.5mm이고, 제2도에 도시된 바와 같은 횡단면 구조를 가지며, 측정된 물리적 특성을 이하와 같다.
인장 시험
최대 10톤의 하중치를 갖는 측면 인장 시험기(토쿄 고끼사 제품)가 사용되었다. 길이 3미터의 외장 케이블의 시료의 양단부에서 외피 또는 코팅층(22)이 강화 플라스틱 소선들에 노출되도록 박리되었고, 케이블의 양단부들은 에폭시 퍼티(epoxy putty)에 의해 길이 2m의 게이지로 시험기에 고정되었다. 케이블에 인가된 하중과 그 신장도 사이의 관계 및 1.3㎛의 파장에서의 전송 손실에 있어서의 변화를 관찰하기 위해 시료는 반대 방향으로 당겨졌다.
하중이 6000㎏ 미만일 때, 전송 손실은 변화되지 않았고, 케이블의 0.5%의 신장도를 야기한 힘은 2600㎏이었으며, 이는 미리 계산된 값과 대략 일치하였다.
압축 시험
100mm의 길이를 갖는 시료는 1mm/min의 속도로 압축력이 인가되었고, 동시에 전송 손실이 상기한 바와 같은 파장에 측정되었다. 하중이 1000㎏으로 증가될 때까지 존송 손실에 있어서 어떠한 변화도 관찰되지 않았다.
굽힘 시험
전송 손신의 변화를 체크하기 위해 외장 케이블은 다른 직경들을 갖는 맨드릴(mandrel) 둘레에 반복적으로 감겨졌다. 30mm보다 작은 직경의 맨드릴에 의해서는 전송 손실의 어떠한 변화도 없었다.
비틀림 시험
상술한 3m 길이의 시료의 일단부가 200㎏의 고정 하중에 노출된 타단부와 비틀림되었고, 전송 손실에 있어서의 증가에 기인하는 회전각이 측정되었다. 외장 소선들의 감긴 방향과 동일한 방향으로 300˚ 및 상기 감긴 방향에 대향하는 방향으로 1080˚로 시료가 비틀림될 때까지는 전송 손실에 있어서의 어떠한 증가도 나타나지 않았다.
유연성 시험
캔틸레버(cantilever) 형태로 유지되는 강화 플라스틱 외장 케이블의 길이30㎝의 돌출 단부의 선단에 2 내지 10㎏의 하중이 인가되었으며, 그러한 하중에 의한 편향치는 외장 케이블의 유연성의 측정값 또는 지시값으로 측정되었다. 하중이 10㎏일 때, 편향치는 92mm였다. 이 값은 지격 25.5mm이 케이블에 대해 유연성이 충분함을 나타낸다.
저온 시험
이 실시에의 외장 케이블이 -40℃ 미만의 저온에 노출되었으나 균열 또는 유사한 결함들은 코팅층 또는 소선들 자체내에서 발생하지 않았다.
또한, 본 발명에 따른 외장 소선들에 의한 강화 효과를 체크하기 위해, 이실시예의 외장 케이블 및 강화 플라스틱 외장 소선들이 제거된다는 점을 제외하고는 이 실시에와 동일한 케이블이 0.5mm/min의 압축 속도로 각각 50mm 압축되었고, 파장 1.3㎛에서 전송 손실이 증가할 때 각각의 케이블상의 하중이 측정되었다. 비외장 케이블에 대해 전송 손실은 500㎏의 하중에서 증가하기 시작하였으나, 외장 케이블에 대해서는 전송 손실은 하중이 1100㎏에 도달할 때까지 증가하지 않았다. 이것은 이 실시예의 방법에 따라 생산되는 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블이 충분한 압축 강도를 갖는다는 것을 나타낸다.
[실시예 2]
실시예 1에 사용되었던 실리콘계의 방수 젤리가 외장 케이블의 방수 특성을 증가시키기 위해 섬유성 흡수제로 대체된다는 점을 제외하고는 실시예 1의 케이블과 동일한 구조를 갖는 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블이 생산되었다.
제3도 내지 제5도를 참조하여 실시예 1과 실시예 2의 차이점을 설명한다. 이 실시예에서 제4도에 도시한 가이드 12개의 비경화 외장 소선들(B)을 광섬유 케이블(A) 둘레에 감기 위해 사용되었다. 가이드(30)는 케이블(A)을 통과시키기 위한 중심 개구(31), 외장 소선들(B)을 가이드하기 위한 12개의 동일하게 격설된 가이드 개구(32), 가이드(30)의 반경 방향으로 중심 개구(31)와 가이드 개구(32)사이에, 그리고 가이드(30)의 원주 방향으로 인접한 가이드 개구들(32)의 사이의 정가운데에 배설되는 12개의 내부 가이드 개구(33a), 및 가이드 개구(32)의 외부에 배설되고 가이드(30)의 반경 방향으로 내부 가이드 개구(33a)와 정렬되는 12개의 외부 가이드 개구(33b)를 갖는다. 내부 가이드 개구(33a)는, 28.5 중량%의 흡수성 나트륨 폴리아크릴산 수지를 포함하는 4.2데니어의 흡수성 폴리프로필렌계섬유(35)가 크릴 스탠드(34)로부터 공급되고 섬도 2600d/630f의 나사형 부재내로 결속되며 케이블(A)의 주변 표면 및 그것에 인접한 외장 소선들(B) 사이에 한정된 공기 갭들내로 공급되도록 배열된다. 외부 가이드 개구(33b)는, 크릴 스탠드(36)로부터 공급되는 상술한 바와 같은 흡수성 섬유(37)를 섬도 3600d/870f의 나사형 부재들내로 결속시킴과 동시에 가이드(30)의 하류에 배설된 가이드(38)의 가이드 개구(도시 생략)와 협력하여 상기 섬유(37)를 외부에서 결합하는 외장 소선들(B)사이에 한정된 오목부들내로 공급하도록 배열된다. 상기 흡수성 섬유(35 및 37)가 공급되어 상술한 공기 갭 및 오목부들을 체적당 20%의 충전 비율로 충전시킨다.
이 실시예의 섬유 플라스틱 외장 케이블은 제4도에 도시한 바와 같은 횡단면 구조를 갖는다. 이 케이블의 방수 특성은 이하의 방법으로 측정된다. 길이 10m의 시료의 중심부상의 최외측 코팅(22)이 박리되었고, 그 후 시료가 바닥에 수평으로 위치되어 시료의 상기 중심부가 수평 부분에 위치될 때까지 T-조인트의 수평 부분내로 삽입되었고, 이어서 수평부의 양단부들과 케이블 사이의 갭이 밀봉되었다. 한편, 호스 니플(horse nipple)이 조인트의 수직 부분의 개방 단부에 고정되었으며, 1m 수헤드 길이의 위치에 유지되는 증류수로 충전된 분리 퍼넬(funnel)과 니플은 호스에 의해 상호연결되었다. 그 후, 퍼넬과 호스는 개방되었고 지정된 시간내에 외장 케이블내로의 물의 침투 거리가 측정되었다. 24시간 동안의 침투 거리는 180mm였고, 이것이 이 실시예의 외장 케이블이 충분한 방수 특성을 갖는다는 것을 나타낸다.
첨언하면, LANSEL(도요보사에서 제조)이라는 사표로 상업적으로 알려진 흡수성 섬유가 상기한 폴리프로필렌 흡수성 섬유를 대신하여 상기한 바와 동일한 충전비에서 사용될 때에도 실질적으로 동일한 방수 특성을 얻을 수 있었다.
[실시예 3]
이 실시예는 연속적인 공정을 사용하여 외장 케이블을 제조하며, 이 방법은 광섬유 케이블을 사용하는 경우에 특히 효율적이다.
제6도에 도시한 이 실시예에 따른 제조 방법은 광섬유 케이블을 얻는 제1단계와, 외장 소선들을 얻는 제2 단계와, 광섬유 케이블과 외장 소선들을 감아서 그 조립체를 코팅하는 제3 단계와, 그 코팅층 및 열경화성 주지를 고형화 및 경화하는 제4 단계를 포함한다. 상기 단계들은 연속적으로 수행된다.
제6도에서 참조 번호 40은 별도의 공정으로 제조된 그 상부에 스페이서(41)이 감겨지고 상기 스페이서를 종축을 중심으로 회전시킴과 동시에 풀어내는 스페이서 공급 장치를 나타낸다. 먼저, 스페이서 (41)를 제조하는 방법을 설명한다. 스페이서(41)내의 중앙에 배설되는 인장 부재(42)(제7도 참조)는 직경 3.5mm의 섬유 강화 열경화성 수지로 된 로드형 부재를 외경 5.8mm의 저밀도 폴리에틸렌으로 코팅함으로써 생산된다. 인장 부재(42)의 제조 방법은 본 출원의 양수인의 명의로 출원된 선행 출원인 일본 특허 공고 제89-50591호에 상세하게 기재되어 있다. 다음에 용융된 고밀도 폴리에틸렌을 압출기의 회전 다이로부터 인장 부재(42)의 외측 주변 표면상으로 압출하여 직경이 94mm이고, 500mm의 나선 피치를 가지며, 넓이 및 깊이가 각각 1.5mm인 12개의 나선 홈들을 구비한 스페이서(41)를 생산하였다.
제1제조 단계에서, 스페이서 공급 장치(40)상에 감겨진 스페이서(41)가 상기 장치(40)로부터 풀어지고 동시에 소형 보빈(43)상에 감겨진 8개의 나일론-피복광섬유들(44)이 인출되어 스페이서(41)의 12개의 나선 홈들중의 8개의 내부로 삽입되며, 그 후 2개의 협폭의 폴리에스테르 섬유 테이프가 서로 교차하는 방식으로 스페이서 둘레에 감겨진다. 그 후, 그 상부에 감겨진 테이프들(45)을 갖는 스페이서(41)가 용융 압출기(46)의 십자형 헤드를 통과하고, 그것에 의하여 저밀도 폴리에틸렌(일본 유니카사의 NUCG-0588)이 스페이서(41) 둘레로 압출되어 외피(48)를 형성함으로써 광범유 케이블의 전체 직경이 13.5mm로 되었다. 외피(48)는 광섬유 케이블(C)을 얻기 위해 냉각 탱크에서 즉시 냉각되었다.
상기한 바와 같이 생산되는 광섬유 케이블을 외장하기 위한 제2내지 제4단게는 실시예 1과 실질적으로 동일하므로 설명을 생략하지만 제6도에서 실시예 1의 부품들을 대응하는 부품들은 동일 참조 번호로 나타내어진다.
제7도는 결과적으로 제조된 섬유 강화 플라스틱 외장 광 케이블(49)의 횡단면 형상을 도시하며, 시험 결과 상기 광케이블(49)은 인장 강도, 비틀림 강도, 압축강도, 굽힘 강도 및 저온 특성을 만족하는 것으로 나타났다.
이하의 특허 청구의 범위로 한정되는 본 발명의 정신이나 분야를 이탈하지 않는 한도내에서 다양한 변화 및 개조가 가능하다.
Claims (10)
- 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블의 제종 방법에 있어서, 길이가 긴 강화 섬유들을 비경화 열경화성 수지로 함침시키고, 상기 열경화성 수지가 비경화인 상태에서 상기 강화 섬유가 함침된 열경화성 수지를 소정의 형상으로 형성하여 복수의 로드형 부재들을 수득하는 단계와; 상기 비경화 로드형 부재들을 용융 압출기의 다이 부분에 통과시켜 상기 부재들을 가열소성 수지로 코팅하고, 상기 열경화성 수지가 비경화인 상태에서 상기 코팅물을 즉시 냉각시켜 복수의 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 동시에 형성하는 단계와; 상기 섬유 플라스틱 외장 소선들을 회전되면서 공급되는 케이블 둘레에 소정의 나선 피치로 감는 단계와; 둘레에 감겨진 상기 섬유 강화 플라스틱 소선들을 갖는 상기 케이블을 용융 압출기의 다이 부분을 통과시켜 상기 케이블을 열가소성 수지층으로 피복하고, 상기 열가소성 수지층을 즉시 냉각 및 고형화하는 단계와; 상기 피복된 케이블을 가열 매체로서 액체를 사용하는 경화 탱크내로 가이드하여 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들내의 상기 열경화성 수지를 경화 시키는 단계와; 상기 피복된 케이블을 회전 권취 장치를 통해 드럼상에 감는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법
- 제1항에 있어서, 상기 감는 단계가 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 방수 젤리로 코팅하는 단게를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 감는 단계가 상기 케이블 및 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들 사이에 한정된 공기 갭 및 상기 플라스틱 소선들의 외부에서 상기 섬유 강화 플라스틱 소선들 사이에 한정된 오목부로 섬유질의 흡수성 물질을 충전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 케이블이 광섬유 케이블인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제4항에 있어서, 상기 광섬유 케이블이 광섬유들을 스페이서상에 형성되는 홈들내로 삽입시키고 상기 스페이서를 외피로 피복함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제5항에 있어서, 상기 광섬유 케이블이 제작되자마자 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 감는 단계로 공급되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 섬유 강화 플라스틱 외장 케이블의 제조 방법에 있어서, a) 광섬유들을 스페이서의 홈들내로 삽입하고 상기 스페이서를 외피로 피복하는 단계와; b)길이가 긴 강화 섬유들을 비경화 열경화성 수지로 함침시키고, 상기 열경화성 수지가 비경화인 상태에서 상기 수지 함침된 강화 섬유들을 열가소성 수지로 코팅하며, 상기 코팅물을 고형화하여 동시에 복수의 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 형성하는 단계와; c) 축선을 중심으로 회전시키면서 상기 광섬유를 공급하고, 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 소정의 나선 피치로 상기 광섬유 케이블 둘레에 감는 단계와; d) 감겨진 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 갖는 상기 광섬유 케이블을 열가소성 수지층으로 코팅하고, 상기 열가소성 수지층을 고형화하기 위해 즉시 냉각시키는 단계와; e) 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들내의 상기 비경화 열경화성 수지를 경화시키기 위해 상기 피복된 케이블을 가열하는 단계와; f) 상기 피복된 케이블을 회전 권취 장치를 통하여 드럼상에 감는 단계를 연속적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 감는 단계가 상시 광섬유 케이블 및 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들을 방수 젤리로 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제7항에 있어서, 상기 감는 단계가 상기 광섬유 케이블과 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들 사이에 한정된 공기 갭 및 상기 플라스틱 소선 외부에서 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선들 사이에 한정된 오목부로 섬유질의 흡수성 물질을 충전하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 섬유 강화 플라스틱 외장 광섬유 케이블에 있어서, 중앙에 배설된 광섬유 케이블과; 상기 광섬유 케이블 둘레에 감겨지고 각각의 섬유 강화 수지로 이루어진 로드형 부재를 열가소성 수지로 코팅함으로써 형성되는 복수의 섬유 강화 플라스틱 외장 소선과; 상기 광섬유 케이블과 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선 사이에 한정된 공기 갭 및 상기 소선의 외부에서 상기 섬유 강화 플라스틱 외장 소선 사이에 한정된 오목부내에 충전된 섬유질의 흡수성 물질과; 상기 외장된 광섬유 케이블 둘레에 형성된 열가소성 수지 외피를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유 강화 플라스틱 외장 광섬유 케이블.
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