KR0139539B1 - 통신 케이블 - Google Patents

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Description

통신 케이블

제 1 도는 절연되어진 외장 시스템의 다양한 층 및 명료하게 하기 위해 과장된 두께로 그려진 일부층과 방수부재를 구비한 코어를 가진 통신 케이블의 투시도.

제 2 도는 보다 상세히 케이블의 일정 소자를 도시하는 제 1 도의 케이블의 단면도

제 3 도 및 제 4 도는 본 발명의 케이블의 또다른 실시예의 투시도 및 단부 단면도.

제 5 도는 제 1 도의 케이블의 또다른 실시예의 투시도.

제 6 도는 제 5 도의 케이블의 단부 단면도.

제 7 도 내지 제 8 도는 코어내에 방수사 시스템 (water blocking yarn system)을 포함하는 본 발명의 케이블의 또다른 실시예의 투시도 및 단부 단면도.

제 9 도 내지 제 10 도는 제 7 도 및 제 8 도의 대안의 실시예의 투시도 및 단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20 : 통신 케이블21 : 길이방향축

22 : 코어25-25 : 광섬유

26 : 방수부재28 : 코어 튜브

30 : 테이프32 : 외장 시스템

34 : 금속 실드36-36 : 강도 부재

38 : 재킷

[기술분야]

본 발명은 케이블의 코어에 방수 (water blocking)수단을 구비한 통신 케이블에 관한 것이다.

[발명의 배경]

케이블 분야에서는, 대기의 변화에 의해 플라스틱 케이블 자켓 (plastic cable jacket)의 내부와 외부간에 증기압의 차이가 발생한다는 것은 널리 공지되었다. 일반적으로, 상기 증기압의 차이로 인해 수분은 케이블의 외부에서 케이블의 내부로 단방향 방식으로 확산한다. 그 결과, 특히 수분의 침입에 대한 장벽으로 플라스틱 자켓이 유일한 경우엔느, 케이블 내부로 바람직하지 않은 많은 수분이 유도될 것이다. 케이블 외장 시스템 내부에 응축된 수분의 높은 레벨이 금속 도체 케이블의 전송 특성에 유해한 결과를 초래할 수도 있다.

게다가, 물이 케이블에 스며들어 케이블 자체를 손상시키므로 케이블을 파괴시킬 수도 있다. 예를들어, 설치류의 공격 또는 기계적 충격이 케이블의 외장 시스템에 틈을 발생시킬 수도 있어 물의 침입을 허용하고, 이것이 제어되지 않는다면, 침입된 물은 케이블을 따라 길이방향으로 이동하여 예를들어, 가닫이어진 폐포 (splice closures) 내부로 침입한다.

최근에, 광섬유 케이블이 통신 케이블 시장에서 크게 각광받게 되었다. 비록 광섬유 케이블내의 물자체의 존재가 성능에 꼭 유해하지는 않지만, 예를들어 연결점 또는 단자 또는 폐포 내부의 관련 수단내의 케이블을 따라 이동하는 물의 통행이 특히 결빙 환경에 문제를 야기시킬 수도 있으므로 방지되어야 한다.

통신 신호를 전송하는 케이블은 방수 수단에 관한 산업 표준을 충족시켜야 한다. 예를들어, 산업 표준의 한 예는 1 미터 길이의 케이블이 1 시간에 1 미터의 압력 수두 (pressure head)하에서 어떠한 물의 투과도 없을 것을 요구한다.

종래 기술에서, 케이블의 외장 시스템을 통해서 그리고 코어를 따라 물의 침입을 방지하기 위해 다양한 기술이 사용되어 왔다. 예를들어, 번개 또는 설치류 공격으로부터 금속 도체 케이블을 보호하기 위해 종종 사용되는 금속 실드 (metalic shield)에는 밀폐된 길이방향의 주름이 제공된다. 케이블 코어 주변의 실드의 형성은 비교적 낮은 속도의 제조 라인의 사용을 요구한다. 또한, 금속 실드의 사용은 광섬유 케이블의 다른 모든-유전체 특성에 유해하다.

낙뇌가 금속 실드에 구멍을 뚫을 수도 있기 때문에, 코어내로 물의 침입을 방지하는 부가적 수단을 포함하는 것은 드문 일이 아니다. 방수부재는 케이블 코어를 채우기 위해서 사용되어 왔고 케이블로 들어오는 어떠한 물의 길이방향 이동을 방지하기 위해 케이블 외장 시스템 부분을 피복하기 위해서 사용되어왔다. 비록 수지의 형태인 충전물 부재의 사용이 가계 (house keeping) 문제를 야기시키고 케이블 코어의 빈 틈을 조심스럽게 채울 필요가 있기에 라인 속도를 억제시키고 예를들어, 가닥잇는 동작동안 현장 전직원에게 다루기 힘들다는 생각이 들게 할지라도, 코어내로 물의 침입을 방지하기 위해선 계속 사용될 것이다.

현재, 시판되는 대다수의 케이블도 물팽창성 테이프 (water swellable tape)도 포함한다. 상기 테이프는 외장 시스템을 통한 물의 이동뿐만 아니라 케이블을 따라 길이방향으로, 예를들어 폐포 및 종점으로의 물의 이동을 방지하기 위해 사용된다. 통상 이러한 테이프느 2 개의 부직포 (two non-woven tissues)간에 놓여진 물 팽창성 분말을 포함하는 라미네이트이다. 비록 이러한 테이프가 케이블에 대해 적당한 물보호를 제공한다 하더라도, 상기 테이프는 비교적 값비사고 두껍다. 이러한 테이프가 너무 두꺼우면, 케이블의 직경이 증가되어 표준 싸이즈 하드웨어를 가진 케이블에 접속시킬시 문제를 야기시킨다.

부피가 커진 테이프에 의해 야기된 케이블 싸이즈의 문제는 극복되었다. 한 특허출원서의 설명서에는, 방수 수단을 가진 케이블이 기술되었다. 코어와 재킷간에 삽입되어진 것이 테이프의 형태로 함유된 비-금속, 부직, 웨브-형 물질을 포함하는 길게 늘여진 기질 부재이다. 테이프 재료는 비교적 압축 가능하고 충분한 함유 물질의 침입을 허용할만큼 충분한 유공성을 가지며, 따라서 증가된 방수 능력을 제공한다. 상기 함유 물질은 물 팽창성 막 또는 소위 초흡수성 물질을 포함할 수도 있다.

또다른 종래 기술의 케이블에서는, 방수사가 코어 튜브와 케이블의 외장 시스템의 재킷의 외면간에 삽입된다. 상기 방수사는 케이블을 따라 선형으로 확장하거나 또는 외장 시스템의 일부의 주변에 나선형으로 감싸여질 수도 있다.

상기 방수사는 물 팽창성과 접촉하고 케이블내의 물의 이동을 억제시키는 초흡수 섬유 물질로 구성된 것일 수도 있다.

비록 전술한 수단이 뛰어난 방수 능력을 제공할지라도 통상 이들은 코어를 채우는 예를들어, 젤리형 수지와 같은 합성 물질을 보충하기 위해 사용되어왔다. 이들 합성 물질은 가닥이음을 촉진하도록 합성된 충전물을 제거하기 위한 용제와 같은 세탁제를 필요로하리만치 다소 뒤범벅하다. 또한, 이들 용제가 섬유의 착색 물질 또는 피복 물질에 악영향을 미치지 않도록 주의해야 한다. 그후 찾는 것은 코어가 수지형 물질보다는 오히려 코어를 따라 흐르는 물을 차단하는 다른 수단으로 채워지는 케이블이다.

종래 기술은 젤리형 충전체 (jelly-like filling materials) 없이도 코어가 방수되는 케이블도 포함한다. 예를들어, 수미또모 전기 기술보거서에는 중심에 강도 부재 (strength member)를 배치하고 그 주변에 다수의 광 섬유를 배열시킨 케이블이 기술되어 있다. 방수끈 (water blocking string)이 광섬유와 강도 부재간의 빈틈에 배치되고 방수사가 광섬유와 코어 튜브와 맞물려 배치된 방수 테이프간에 배치된다. 또한, 1988년 1월 1일에 공고된 Lopp-Textrina AG의 소책자에는, 통신 케이블은 물 팽창성사가 중앙에 배치된 구리선을 포함하고 팽창성 부직포가 구리도체와 케이싱간에 배치된다. 합성 충전물로 채워진 코어에 대해 전술한 것이 가장 경제적일 수도 없으며, 최적 공간 효율을 초래할 수도 없고 표준 케이블과 같은 특정 케이블 설계에 그 응용이 제한될 수도 있다.

광섬유 케이블의 설계시 또다른 고려의 대상이 코어내의 광섬유를 케이블 외장 시스템에 결합시키는 것에 관한 것이다. 물론, 광섬유가 케이블 외장 시스템에 대해 길이 방향으로 적당히 결합되어야 하며, 따라서 케이블에 장력 (pulling force)이 가해졌을시에, 아마도 비교적 짧은 단부 부분을 제외하고는 광섬유가 외장 시스템과 함께 이동될 것이다. 그런, 허용 레벨을 초과하는 높은 마이크로벤딩(microbending) 손실을 피하거나 또는 응력 (mitigate stresses)을 완화시키기 위해, 광섬유는 적어도 케이블을 직교하는 한방향으로 외장 시스템으로부터 분리되어야 한다.

종래 기술에서 부족하다고 보는 것도 부가의 제조공정과 비용을 필요로 하는 복잡한 수단 대신에 단순한 방수 수단이 케이블 코어에 제공됐다는 것이다. 그래서 추구된 수단이 적어도 케이블을 직교하는 한 방향으로 광섬유를 외장 시스템으로부터 실제로 분리시키는 것이다.

[발명의 개요]

종래 기술의 전술한 문제점은 본 발명의 케이블에 의해 극복된다. 본 발명의 케이블이 광섬유 또는 금속 도체를 포함할 수도 있는 코어를 포함한다. 상기 케이블도 코어를 감싼 코어튜브와 코어 튜브를 감싼 플라스틱 재킷을 포함한다. 코어 튜브 내부의 방수 수단은 코여내의 광섬유가 케이블의 길이방향 축에 대해 적어도 직교하는 한 방향으로 외장 시스템으로부터 실제로 분리되도록 한다. 상기 수단은 장력이 케이블에 인가될 시에, 광섬유가 외장 시스템과 함께 실제로 이동되게 길이 방향으로 외장 시스템에 충분히 결합되도록 한다.

코어 튜브 내부에 길이 방향으로 확장하는 방수 부재는 여러 형태일 수 있다. 예를들어, 방수 부재는 2 개의 테이프간에 갇혀진 분말을 포함하는 라미네이트를 포함할 수도 있다. 또는, 반응하지 않은채, 웨브형 부직 테이프내에 현탁 상태로 지지되는 물질에 함유되는 기질 테이프를 포함할 수도 있다. 물에 노출될시에, 함유된 물질이 팽창 반응하여 테이프가 외장 시스템을 통해 코어쪽으로 물의 통과와 케이블을 따라 길이방향으로의 물의 이동을 방지한다. 한 실시예에서, 함유 물질이 물팽창의 막 또는 이른바 초흡수제를 포함한다. 또다른 실시예에서, 테이프는 초흡수제를 포함하는 페이스트 (paste)로 처리될 수도 있다. 상기 함유 물질은 비교적 폭넓은 범위의 비누화 (saponification) 폴리아클리산(polyacrylic acid) 이거나 또는 폴리아크릴아미드(polyarcylamide)일 수도 있다. 또한 상기 함유 물질은 폴리아크릴산 또는 폴리아크릴아미드의 혼합물 또는 염류, 또는 아클릴산 및 아크릴아미드의 공중합체 또는 유도체 (copolymers or derivatives)를 포함할 수도 있다. 또는, 코어내의 방수 수단은 초흡수제가 함유되었거나 또는 초흡수 섬유를 포함하는 예를들어, KEVLAR

사와 같은 하나 이상의 사를 포함할 수도 있다. 또한, 코어내의 방수 수단은 코어 튜브의 내면과 맞물릴 수도 있는 방수 테이프 및 방수사 또는 방수사들을 포함할 수도 이다.

게다가, 본 발명의 케이블은 코어의 외부에 배치된 보충 방수 부재를 포함할 수도 있다. 방수 테이프가 코어 튜브와 재킷간에 배치될 수도 있다. 대안으로, 방수 부재가 함유된 KEVLAR

사와 같은 사가 코어 튜브 주변에 감싸여질 수도 있다.

[상세한 설명]

제 1 도 및 제 2 도를 참조하면, 통상 참조 부호 숫자(20)로 지정되고 길이방향축(21)을 가진 통신 케이블이 도시되었다. 상기 케이블은 예를들어 폴리비닐 크롤라이드 (polyvinyl chloride; PVC)의 외부층으로 보호될 수도 있는 광섬유 (25-25)의 하나이상의 유닛 (24-2)을 포함한 코어 (22)를 포함한다. 각각의 유닛 (24-24)은 바인더 리본 (binder ribbon; 27)으로 감싸여진다. 코어 (22)는 외장 시스템 (32)의 코어 튜브 (28)내에배치되는 방수 부재 (26)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 방수 부재 (26)는 관모양이고 코어 튜브 (28)에 인접하게 배치된다.

한 실시예에서 방수 부재 (26)는 소수성 재료 (hydrophonic material)로 만들어질 수도 있고 방수제로 처리되어진 기질 테이프 (substrate tape)를 포함할 수도 있는 테이프 (30)의 형태이다. 유효하게, 상기 처리된 테이프는 친수성 (hydrophilic)이다. 친수성 재료는 물에 대해 강한 친화력을 가졌으며 쉽게 물을 흡수한다. 도시된 바와 같이, 테이프 (30)는 겹쳐진 주름을 포함하거나 또는 포함하지 않을 수도 있는 방식으로 유닛 (24-24) 주변에 감싸여진다.

코어 튜브 (28)는 금속 실드 (34) 및 외부 플라스틱 재킷 (38)에 의해 둘러싸인다. 외장 시스템 (32)은 2 개의 서로 정반대로 대향된 강도 부재 (36-36)도 포함한다. 또한, 부가적 테이프 (39)가 코어 튜브 (28)의 외면 주변에 감싸여질 수도 있다. 상기 테이프 (39)는 테이프 (30)와 동일할 수도 있는 방수 테이프이다.

한 실시예에서, 테이프 (30)는 부직포의 폴리에스테르 재료이고 필라멘트 크로스오버 (filament crossovers)에 주로 결합되는 임의로 배열된 섬유로 구성된 웨브 구조 (web structure)를 포함한다. 본 발명에는 필요치 않으나 웨브의 섬유의 연속성이 증가된 인장 강도를 가진 웨브를 제공할 것이다. 상기 섬유가 임의의 플라스틱 수지나 또는, 코어 튜브 (28)의 압출 (extrusion)동안 마주칠 온도에 직면하여 그 형태를 유지하는 능력을 가진 다른 적당한 물질로 형성될 수 있다. 웨브 구조의 섬유는 공기의 기포 (air cells) 또는 포켓 (pockets)이 형성되도록 배열된다.

전술된 바와 같은 웨브 구조로 형성된 폴리에틸렌 테레프탈 섬유 제품 (polyethylene terphthalate fiber product)은 미국 델라웨어주의 윌밍톤 소재의 법인체인 이.아이.듀퐁. 드 네모마 앤드 캄파니 (E.I.du Pont de Nemours and Company)에 의해 상표명 Reemay으로 규정되었다. 최근에, Reemay

웨브 구조는 미국 테네시주의 올드 히코리 소재의 Reemay사로부터 다양한 두께 및 강도를 가진 제품이 시판되고 이다. Reemay 테이프의 특성은 상기 이.아이.듀퐁 드 네모아 앤드 캄파니로부터 Reemay 부직 폴리에스테르의 특성 및 가공이란 명칭으로 1986년 3월에 발행된 보고서 R-1에 규정되고 기술되었다.

비록 양호한 실시예에서는, 부직 폴리에스테르 테이프가 사용되었을지라도, 다른 재료의 테이프도 사용가능하다. 예를들어, 함유되어질 테이프가 나일론 부직포, 부직 유리, 폴리프로필렌을 녹여 부풀려 만든 부직포, 폴리우레판 부직포 또는 TCF 셀룰로스계 직물 (TCF cellulose favric)일 수도 있다.

유효하게, 본 발명의 테이프 (30)는 코어 튜브 (28)의 압출뿐만 아니라 재킷(38)의 압출동안에도 단열 장벽으로서 작용한다. 재킷 (38)이 실드 (34)를 위해 압출될시에, 열은 광섬유 코어로 전달된다. 케이블 (20)의 테이프 (30)는 코어 튜브 및 재캣의 압출에 의해 발생된 열을 절연하는 능력을 갖고 있다.

기질 테이프의 또다른 중요한 특성은 테이프를 포함하는 재료의 바디의 강도이다. 기질 테이프의 재료가 한계내에서 강성이 증가되어 만들어졌을시에, 주름이 없는 유닛 (24-24) 주위에 길이방향으로 테이프를 형성되는 것은 비교적 쉽다. 그러나, 상기 재료는 코어 튜브 (28)의 내면과 결합되어 외부로 휘도록 충분한 복원력을 갖는 것이 중요하다. 바람직한 결과로서, 모든 필요한 조건을 만족시킬 케이블용 최소 전체 직경이 획득된다.

기질 테이프용 재료의 강도는 단위용량당 섬유의 수, 재료의 두께, 섬유의 싸이즈 및, 재료에 사용된 접합재의 양 및 형태와 같은 요소의 조화에 의해 제어된다. 재료의 두께가 증가하므로 인해 피복된 케이블의 단위 표면 영역당 재료의 비용이 명백히 증가한다. 단위 용량당 섬유의 수의 증가와 또는 절합재의 양의 증가로 인해 열 전달을 방지하기 위한 재료의 능력이 감소된다. 따라서, 테이프 (30)의 형성력, 테이프의 비용, 테이프의 절연 능력 및, 테이프의 방수 능력과 같은 적어도 4 개의 요소가 특정 케이블에 사용되기에 적당한 물질을 제공할시에 고려 및 대조되어야 한다.

한 실시예에서, 부직 폴리에스테르 테이프는 케이블에 사용하기에 적합한 테이프를 제공하기 위해 부직포를 가진 폴리에스테르 섬유의 열적, 화학적 및, 기계적 특성을 조화시킨다. 이들 특성은 비교적 높은 인장강도 및 인장도, 뛰어난 파열강도, 및 약 232℃ 만큼 높은 내열성을 포함한다.

수분과 접촉함으로 인해 기질 테이프가 팽창가능하게 하기 위해, 본원에 초흡수제로서 언급되는 적당한 물팽창 간으한 물질이 기질 테이프에 함유된다.

초흡수제란 흡수되어질 유에체 용해되지 않고 물을 흡수하고 유지할 수 있는 인수성 재료이다. 기준에 의해 본원에 통합된 미국 텍사주의 산 안토니오에서 1983년 11월 16∼17일에 개최된 흡수제제품에 관한 회의에서 J.C.Djock 및 R.E.Klern에 의해 발표된 명칭이 Review of Synthetic and Starch-Graft Copolymer Superabsorbents란 논물을 참조할 것. 효소 안정성, 미생물 분해 능력, 흡수 능력 및, 흡수 속도와 같은 특성이 초흡수제의 특성을 묘사하기 위해 사용된다. 초기 초흡수제중 하나가 비누화된 전분 그라프트 폴리아크릴로니트릴 공중합체(saponified starch graft polyacrylonitrile copolymer)이다.

미국 특허 제 3,425,971호를 참조할 것. 앞서 언급된 특허가 수성 기질을 가진 비누화한 전분-그라프트 폴리아크릴로니트릴 공중합체를 기술한다.

오늘날 시판되는 2 개의 주요 초흡수제가 셀룰로오스 또는 전분-그라프트 중합체와 합성 초흡수제이다. 2 가지 주요 종류의 합성 초흡수제가 이다. 그중 하나가 폴리전해액 (polyelectrolytes)이고 나머지가 비전해액 (nonelectrolytes)이다. 폴리전해액이 가장 중요한데, 상기 폴리전해액은 폴리아크릴산 초흡수제 (polyacrylic acid superabsorbents) 폴리말레산 무수물-비닐 단량체 초흡수제 (polymaleic anhydride-vinyl monomer superabsorbents), 폴리아크릴로니트릴계 초흡수제 (polyacrylonitrile-based superabsorbents) 및, 폴리비닐 알콜 초흡수제 (polyvinyl alcohol superabsorbents)와 같이 4 종류로 나뉜다. 물론, 폴리아크릴산과 폴리아크릴로니트릴을 기초로한 초흡수제가 가장 일반적이다. 셀룰로오스-그라프트 중합체 초흡수제와 같이, 합성 초흡수제의 능력은 염분 농도의 증가에 대해 감소한다.

초흡수제의 폴리아크릴산 종류는 아크릴산과 아크릴레이트 에스테르의 단중합체 및 공중합체 둘다를 포함한다. 단량체 단위가 중화되어 이온 및/또는 공유 교차 결합 (ionic and/or covalent cross-linning)에 의해 불용성이 되는 수용성 중합체를 생성한다. 중합체의 교차 결합은 다원자가 양이온, 방사 또는 교차 결합 수지에 의해 이루어질 수도 있다. 제품의 흡수성은 통상 카르복실기 (carboxylates)와 같이, 이온가능한 그룹의 수와 교차-결합 밀도에 의해 결정된다.

상기 교차 결합 밀도가 흡수성뿐만 아닐 흡수하는데 걸리는 시간 및 형성된 겔의 강도에 영향을 미친다. 통상 교차 결합 밀도가 크면 클수록 형성되는 겔의 강도가 더 세진다. 교차 결합 밀도가 증가하면 흡수 용량에 이르는 시간이 감소하고 흡수용량도 감소한다.

부직 테이프 (30)에는 임의의 여러 방수 초흡수제가 함유될 수 있다. 한 실시예에서는, 아크릴산과 나트륨 아크릴레이트 기저 (acrylic acid and sodium acrylate functionalities)와 물을 결합시킨 아크릴레이트 중합제 (acrylate polymeric material)를 포함한 수성액으로부터 유도되는 초흡수제를 함유한다.

상기한 실시예의 함유 물질은 모든 카르복실계가 나트륨과 반응하거나 또는 반응하지 않을 수도 있는 폴리아크릴산의 나트륨염 (sodum salt of polyacrylic acid)을 포함한다. 환언하면, 전체가 비누화되거나 일부가 비누화된다. 비교적 폭넓은 범위로 존재할 수 있는 비누화의 레벨은 희망 특성을 따른다. 테이프 (30)가 함유되어진 후, 초흡수제가 건조되어 상기 테이프상에 막을 제공한다. 함유된 테이프 (30)는 10 내지 80% 증가된 비처리된 테이프의 밀도, 즉, 처리 재료에 의한 애드-온(add-on)을 포함하는 약 0.037 내지 0.06㎏/㎡의 밀도를 갖는다.

또다른 실시예에서는, Reemay 부직 폴리에스테르 테이프에는 물과 혼합된 아크릴레이트 및 아크릴아미드 중합체 분말을 포함한 수성액이 함유된다. 이러한 혼합물이 함유된 테이프는 비처리된 초흡수제의 밀도의 약 80% 만큼 높은증가를 나타낼 수도 있는 밀도는 갖는다. 상기 각 실시예에서는, 함유 물질은 물 또는 다른 액체 매체와 초흡수제 재료의 혼합물인데, 이때 함유 물질이 수용액이면, 상기 혼합물은 약 4 내지 24%의 고형분 (solids)을 함유한다.

통상, 초흡수제 (30)에는 (1)폴리아크릴산을 포함하는 물질, 또는 (2)폴리아크릴아미드를 포함하는 물질, 또는 (3) 상기 (1)과 (2)의 혼합 또는 그 염, 또는 (4)아크릴산과 아크릴아미드의 공중합체 및 그 염뿐만 아니라 다른 유사한 초흡수제가 함유될 수 있다.

유효하게, 물과 접촉하므로, 케이블 구조내의 초흡수제가 팽창하여 길이 방향의 물의 흐름을 방지한다. 상기 초흡수제는 또한 겔을 형성하고, 초흡수제와의 접촉 지점에서 침입한 물의 점도를 변화시켜, 침입한 물을 보다 점성있게 하여 물 흐름에 대해 보다 큰 저항성을 갖게 한다. 결과로서, 본 발명의 케이블은 침입 지점으로부터 케이블을 따라 길이방향으로 흐르는 물의 흐름에 대한 공업 기준을 충족시킬 수 있다.

함유된 테이프 (30)의 기질 테이프는 또한 케이블, 특히 통신 케이블용 방수 요소로서의 사용성을 증가시킨 유공성 (porosity) 및 두께와 같은 특별한 특성을 갖는다. 중요한 것은 비교적 높은 유공성을 가진 물질로 테이프가 만들어질 필요가 있다는 것이다. 테이프의 유공성이 증가할 시에 기질 테이프의 물 팽창력이 증가한다는 것이 발견되었다. 유공성은 특정한 수압에서 분당 입방피트의 단위로 통기성 (air permeability)에 의해 측정될 수 있다. 124Pa에서, 전형적인 유공성은 약 0.5 내지 5.1㎥/㎡·s의 범위내이다.

명백히, Reemay 테이프가 극히 유공질이고, 실제로 구성이 성기게 짜여졌기 때문에, 상기 테이프가 함유 물질의 실제량을 수용할 수 있다. 결과로서, 침입한 물은 방수성 함유 물질의 영역과 접촉한다. 방수 물질과 물간에 놀랄만큼 빠르게 반응하여, 방수 물질이 케이블을 따른 길이 방향으로의 물의 이동을 차단한다.

비처리된 기질 테이프의 유공성은 두께의 증가와 더불어 감소한다. 한 실시예에서는, Reemay 테이프는 124Pa에서 4.1㎥/㎡·s의 유공성을 가진 2014 스타일이다. 코드 번호 2014 로 시판되는 Reemay 테이프는 0.037㎏/㎡의 밀도와, 0.02㎝의 두께를 가지며 실제로 곧은 폴리에틸렌 테레프탈 레이트 섬유(straight polyethylene terphthalate fiber)로 형성된다. 코드 번호 2024을 가진 Reemay 테이프는 0.078㎏/㎡ 밀도와, 0.030㎝의 두께를 가지며, 124Pa에서 1.5㎥/㎡·s 밀도와, 0.030㎝의 두께를 가지며, 124Pa에서 1.5㎥/㎡·s의 유공성을 가지며 실제로 곧은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유로 형성된다. 코드 번호 2415을 가진 Reemay는 테이프는 0.037㎏/㎡의 밀도와 0.036㎝의 두께와 124Pa에서 3.6㎥/㎡·s의 유공성을 가지며, 주름진 폴리에틸렌 테레트탈레이트 섬유로 형성된다.

명백히, 다양한 다른 등급 및 두께를 가진 Reemay 부직 폴리에스테르 테이프 또는 다른 유사한 물질이 사용될 수도 있다. 약 0.074㎏/㎡까지의 물질 밀도가 실제 값이다. 실제 물질 두께는 0.013㎝에서 0.030㎝ 두께 까지의 범위일 수도 있다. 어떠한 의미로도 이들 값이 본 발명을 제한하지 않으며 단순히 양호한 범위의 일예를 나타낸다.

기질 테이프의 유공성이 비교적 높더라도, 만약 있다면, 함유된 테이프의 유공성은 비교적 낮을 것이다. 결과로서, 테이프 (39)가 어떠한 실드도 가지지 않은 케이블 재킷에 인접하게 배치된다면, 용해 재킷 플라스틱의 표면 흡수는 발생하지 않는다.

함유된 테이프 (30)의 기질 테이프의 유공성은 다른 특성에 대해 균형되어야 한다. 예를들어, 테이프가 케이블내에 실시되어질 것이기 때문에, 상기 테이프는 비교적 높은 인장강도를 갖는 것이 유익하다. 테이프 폭이 결정되어진 경우, 두께가 저하할 시에 인장 강도도 저하한다. 인장 강도가 관계되는한 더 큰 두께가 요구된다 하더라고, 더 큰 두께는 적어도 시판되는 이들 종류의 테이프에 대해 보다 적은 유공성을 초래할 수도 있다. 그러므로 이들 두 특성이 최종 두께에 이를때까지 서로에 대해 비교되어야 한다. 앞서 본원에 언급된 바와 같이, 2014 스타일로 언급된 Reemay 테이프는 본 발명의 케이블에 사용하기에 적합한 0.02㎝의 두께를 갖는다.

테이프 (30 및 39)의 두께는 다른 관점에서도 중요하다. 표준 싸이즈 하드웨어에 의해 한정되어질 케이블을 허용하기 위해, 케이블의 직경이 희망 범위내에서도 유지되어야 한다. 따라서, 외장 시스템의 각 요소의 두께가 고려되어야 한다. 그러므로, 유공성 및 인장 강도를 염두에 두고 두께가 설정되어야 한다. 상기 테이프는 너무 얇지 않아야 하는데, 너무 얇다면 인장 강도에 악영향을 미치고, 너무 두껍다면, 유공성과 전체 테이프 외부 직경에 악영향을 미친다.

양호한 실시예에서, 테이프 (30)의 형태인 방수 부재는 라미네이트이다. 상기 라미네이트는 부직포이며 그 내부에 초흡수제 분말 물질을 포함하는 2 개의 셀룰로오스 테이프를 포함한다. 상기 초흡수제 분말은 함유된 테이프에 대해 앞서 본원에 언급된 초흡수제로 만들어질 수도 있다. 비교적 바른 응답, 즉, 수분과 접촉되었을시에 비교적 높은 팽창 상승 속도가 발생해야 하기 때문에, 라미네이트가 양호하다.

코어 튜브 (28)내에 형성된 테이프의 방수 수단은 이중 기능을 나타낸다. 방수 테이프 (30)는 코어내에 배치되어진 광섬유를 가진 코어 튜브 (28)에 인접하여 배치된다. 첫째로, 이들은 코어내의 전송 매체를 향해 내부로 방사상으로의 물의 이동을 방지한다. 둘째로, 이들은 예를들어, 가닥 이어진 케이스내로 케이블을 따른 물의 길이방향으로의 이동을 실제로 방지한다.

본 발명의 케이블의 구조적 구성은 또다른 잇점을 제공한다. 광섬유와 같은 전송 매체는 케이블의 적어도 길이방향축을 직교하는 한 방향으로 코어 튜브와 그로인한 외장 시스템으로부터 실제로 분리된다. 또 한편, 전송 매체는 길이방향으로 외장 시스템에 충분히 결합되어 장력이 케이블에 인가될 시에 외장 시스템과 함께 이동되게 된다. 물론, 상기는 매체의 모든 길이가 실제로 외장 시스템과 함께 움직인다는 의미로 해석된다는 것을 알아야 하며; 케이블의 단부에 인접하는 짧은 길이 부분은 장력이 케이블에 인가될 시에 재킷내에 끌어들여질 수 있다.

의도적인 진공 (40-40)이 코어내로 제공되도록 코어 튜브내의 방수 수단 및 다른 요소를 배치시키므로 분리가 이루어진다. 상기는 광섬유와 방수 부재 또는 다른 종류의 방수사의 조합에 의해 코어가 완전히 채워지는종래 기술의 케이블과는 다르다.

코어내에 포함될 수도 있는 다른 소자는 제 3 도 및 제 4 도에 도시된 케이블 (43)의 방수사 (42)와 같은 중앙에 배치 방수사이다. 상기 방수사 (42)는 상기 방수사 주변에 배치된 다수의 완충된 광섬유 (44-44)를 가진 예를들어 함유된 KEVLAR 방수사일 수도 있다. 상기 방수사 및 광섬유는 코어 튜브 (46)와 플라스택 재킷 (48)으로 감싸여진다. 상기 실시예에서는, 광섬유는 꼬여 합쳐진다. 상기 섬유와 방수사 및 코어 튜브는 실제 의도적인 진공 (40-40)이 코어 튜브내에 제공되도록 한다.

중요한 것은, 코어 튜브의 횡단면적 대 코어 튜브내의 요소의 단면적의 비율이 선정된 값보다 적어야 한다는 것이다. 바꾸어말하면, 예를들어, 광섬유의 단면적과 방수 테이프 및/또는 방수사의 단면적과 코어 튜브내의 임의의 다른 요소의 단면적의 합 대 코어 튜브에 의해 경계지어진 면적의 값이 코어 튜브내의 광섬유의 실제 횡방향 이동을 충분히 가능하게 하는 값을 초과하지 않는다.

본원에 기술된 종류의 케이블 구성에 있어서 중요한 것은 케이블이 구부려질시에 구부려진 축의 인장측에 배치된 광섬유가 상기 광섬유의 응력을 약화시키게 구부려져 중립축에 대해 적어도 충분히 움직이게 하는 것이다. 물론, 상기 섬유는 구부려질시에 압욱에 견디는 케이블의 부분으로 또한 이동될 수도 있다. 바꿔말하면, 의도적인 실제 진공의 배치 때문에, 광섬유가 코어 튜브 (28)내에서의 실제 횡방향 운동을 하는 것이 허용된다.

한 실시예에서, 코어 튜브 (28)내의 모든 광섬유의 단면적 대 코어 튜브의 내벽에 의해 규정된 단면적의 합계의 비가 약 0.5의 선정된 값을 초과하지 않는다. 상기 면적비를 제어하므로 코어내의 매체가 횡방항으로 외장 시스템으로부터 분리되어 광섬유의 마이크로벤딩 (microbending)을 회피하고 길이방향으로 외장 시스템에의결합을 약화시키지 않고도 광섬유에 가해질 응력을 저하시키는 것을 도와준다.

의도적인 진공의 배치 및 전술된 면적비의 제어로 인한 분리는 케이블이 케이블의 구부러짐과 같은 응력을 받았을시에, 적어도 하나의 횡방향으로 전송 매체의 실제 이동이 허용된다. 사실상, 상기 분리에 의해, 주어진 응력에 대해 매체에 가해질 응력 또는 케이블 시스템에 가해질 변형을 약화시키는 자유도 (degree of freedom)가 전송 매체에 부여된다.

제 5 도 및 제 6 도에 도시된 또다른 실시예에서, 코어 튜브 (28) 외부의 방수 부재는 케이블을 따라 나선형으로 또는 선형으로 각각 확장하는 방수사 (50-50)를 포함할 수도 있다. 미국 특허 제 4,815,813 호를 참조하라. 코어가 예를들어, 광섬유 (25-25)의 평면 배열을 각각 포함하는 다수의 광섬유 리본 (52-52)을 포함할 수도 있다는 것을 제 6 도에서 알아야 한다.

각각의 방수사는 물팽창 가능한 물질로 처리되었거나 또는 물팽창 가능한 섬유로 만들어진 예를 들어 3183 데니르 (denier) 방수사일 수도 있다. 이러한 방수사는 기준에 의해 본원에 통합된 미국 특허 제 4,336,206 호에 기술되었다. 사용하기에 적당한 방수사는 상표명 LANSEAL-F란 초흡수제 섬유로서 이론 오사카 소재의 니뽄 Exlan 사에 의해 제조되고 Chori America Inc.로부터 시판된다. 명백히, 선형 또는 나선형 방식으로 케이블의 길이방향으로 확장하는 단일 방수사는 재킷과 그밑에 놓여진 소자간에 임의의 희망 결합을 매우 작게 줄인다.

방수사가 케이블 코어 튜브 (28) 주위에 나선형으로 확장하거나 또는 감싸여질 수도 있으며 따라서 각각의 나선형으로 감사여진 방수사는 선형으로 확장한 강도 부재 (36-36)와 주기적으로 교차한다. 대안으로, 상기 방수사는 나선형으로 감싸여질 수도 있는 강도 부재와는 역방향으로 선형으로 확장하거나 또는 나선형으로 감싸여질 수도 있다.

제 7 도 및 제 8 도를 보면, 일반적으로 참조 부호 숫자 60 으로 지정된 케이블이 도시된다. 상기 케이블 (60)은 양호한 실시예에서는 의도적인 꼬여짐이 없이 선형으로 확장하는 다수의 광섬유 (25-25)를 각각 포함하는 하나 또는 그 이상의 유닛 (24-24)을 포함하는 코어 (62)를 구비한다. 상기 광섬유 유닛 (24-24)은 플라스틱 재료를 만들어질 수도 있는 코어 튜브 (68)에 의해 밀폐된다.

코어 튜브 (68)내에 배치되어진 것이 다수의 방수 부재 (70-70)이다. 각각의 상기 방수 부재 (70-70)는 제 5 도의 케이블에 대해 앞서 설명된 바와 같은 방수사 (50)일 수도 있다. 각각의 방수 부재 (70)에는 방수사의 섬유 재료를 원상 그대로 유지하기 위한 바인러 리본 (71)이 제공될 수도 있다.

또한 제 7 도 및 제 8 도에서 알 수 있듯이, 코어 튜브 (68)는 플라스틱 재료를 포함하는 재킷 (73)에 의해 밀폐된다. 코어 튜브 (68)의 외면과 재킷 (73)간에 삽입된 것이 방수 테이프 또는 코어내의 방수사를 보완하는 방수 부재 (75)일 수도 있다. 방수 부재 (75)는 제 1 도 및 제 2 도의 케이블의 양호한 실시예에서와 같이 테이프간에 분말이 배치된 2 개의 부직 테이프의 라미네이트를 포함할 수도 있거나 또는 초흡수제가 함유되어진 테이프를 포함하거나 또는 초흡수제로 구성된 함유된 방수사 또는 방수사들을 포함할 수도 있다. 만일 방수 부재만이 사용되었다면, 방수사 또는 방수사들이 물의 길이방향으로의 흐름을 효과적으로 차단하고 팽창한 후 방사사의 내부로의 물의 이동을 차단한다.

또다른 중요성은, 만약 있다면, 사용된 방수사의 테이프이다. 바람직하게 상기 방수사는 압축 가능하여야 한다. 상기 특성은 매체가 적어도 한 횡방향으로 이동하는 자유도에 기여한다.

케이블 (60)은 강도 부재를 길이방향으로 확장시키는 정반대로 대향된 복수체 (76-76)를 포함할 수도 있는 강도 부재 시스템을 또한 포함한다. 각각의 복수체 (76)는 77로 지정되고 비교적 강성인 하나의 비-금속 부재를 포함할 수도 있는 반면, 79로 지정되며 비교적 유연성이 있는 각각의 다른 복수체로 포함할 수도 있다.

본 발명의 구성은 광섬유 코어가 상기 섬유와 코어 튜브간에 방수사로 실제로 완전히 채워진 종래 기술의 구성과 대비된다. 보기에는 종래 기술의 구성이 횡방향으로 광섬유를 코어 튜브에 적어도 얼마간 결합시켜 케이블이 구부려지도록 응력이 가해진다면, 횡방향으로의 케이블의 실제 이동을 방지한다. 본 발명의 케이블에서는, 광섬유와 코어 튜브간에 의도적으로 형성시켜 횡방항 평면으로의 결합을 약화시키는 진공이 존재한다.

제 7 도 및 제 8 도의 케이블의 대안의 실시예에서는, 제 9 도 내지 제 10 도에 도시된 케이블 (80)은 제 5 도에 도시된 케이블에서와 같이 다수의 광섬유 리본 (52-52)을 포함할 수도 있는 코어 (62)를 포함한다. 상기 리본 (52-52) 및 다수의 방수사 (70-70)는 코어 튜브 (68)에 의해 밀폐된다. 보완 방수사부재 (88-88)가 코어 튜브 (68)와 재킷 (73)간에 배치된다.

제 9 도 내지 제 10 도의 케이블 (80)도 강도 부재 시스템을 포하만다. 상기 강도 부재 시스템은 로드-형 (rod-liek) 강도 부재 (77)를 각각 포함하는 2 개의 복수체 (76-76)와 2 개의 유연한 커버링 (79-79)을 포함할 수도 있다. 각각의 강도 부재는 재킷 플라스틱에 의해 실제로 묻혀져 코어 튜브 (68)와 맞물리거나 또는 맞물리지 않는다.

케이블 (80)이 강도부재에 인접하게 배치되고 코어 주변에 나선형으로 감싸여진 방수사를 포함한다는 것을 알아야 한다. 방수사는 선형으로 확장하는 강도 부재와 다수의 장소에서 교차하여 상기 방수사에게 차단하고 팽창하는 기회를 부여하여 강도 부재를 따른 수분의 이동을 차단한다. 또는, 강도 부재가 케이블의 길이방향축 주변에 나선형으로 감싸여진다면, 상기 방수사가 선형으로 확장할 수도 있다.

제 1 도 및 제 2 도의 케이블 (20은 코어에 배치되는 방수 테이프를 포함한다. 제 7 도 내지 제 10 도의 케이블은 코어에 배치되는 방수사를 포함한다. 케이블의 코어가 방수 테이프 및 방수사 또는 방수사들을 포함할 수도 있음을 또한 알아야 한다. 중요한 것은 케이블의 길이방향 축에 대해 횡방향으로 광섬유가 외장 시스템으로부터의 분리를 유지하는 방식으로 방수 코어 부재가 제공된다는 것이다. 또한, 테이프를 코어 튜브내에 설치하는 경우, 제 1 도 내지 제 2 도에 도시된 바와 같이 코어 튜브와 동심 형상으로 인접하게 배치될 필요는 없다.

제 3 도 내지 제 6 도와 제 9 도 내지 제 10 도에 도시된 실시예에서는, 재킷의 플라스틱 재료는 코어 튜브의 재킷과 다를 수 있음을 알아야 한다. 그렇지 않다면, 방수사만이 두 재료간게 사용되기 때문에, 플라스틱 재료가 동일하다면, 플라스틱 물질은 원하는 것에 따라 또는 압출 상태에 따라, 두 재료간에서 비교적 높은 결합을 가질 수 있다.

물론, 본 발명의 방수 수단이 이미 기술되어진 것과는 다른 강도 부재 시스템을 가진 케이블에 포함될 수도 있음을 알아야 한다. 예를들어, 기준에 의해 본원에 통합된 1988년 8월 23일 W.D.Bohannon, Jr.,씨등에게 허여된 미국 특허 제 4,765,979 호에 기술된 널리 공지된 크로스 플라이 시스템(crossply system)일 수도 있다.

제 1 도의 케이블에서와 같이, 제 3 도 내지 제 10 도에 도시된 실시예에서는, 광섬유는 외장 시스템으로부터 실제로 횡방향으로 분리된다. 코어내의 방수 시스템은 광섬유에 의해 채워지지 않는 코어 튜브의 영역의 일부만을 채운다. 또한, 코어내의 방수 시스템은 테이프 또는 방수사, 또는 둘다 혹은, 다수의 테이프 또는 방수사를 포함하는데, 테이프 똔느 방수사를 포함하고 코어 튜브내에 배치된 광섬유 주변의 빈틈의 코어 영역을 완전히 채우는 종래 기술의 시스템과는 달리, 본 발명의 테이프 또는 방수사는 코어가 진공을 함유하게 의도적으로 배치된다.

앞서 기술된 구성이 본 발명의 단순한 실예임을 알아야 한다. 본 발명의 정신 및 범위내에서 종래 기술에 숙련된 사람에 의해 본 발명의 원리를 구체화한 다른 구성이 고안될 수도 있다.

Claims (10)

1. 길이방향축을 가지며 적어도 하나의 전송 매체를 포함하는 코어와, 상기 코어를 내포하는 코어 튜브와, 플라스틱 재료에 의해 상기 코어 튜브를 내포하는 외장 시스템을 포함하는 통신 케이블에 있어서, 상기 코어를 따라 길이방향으로 물이 이동을 방지하게, 길이방향으로 확장한 방수 시스템이 상기 코어 튜브내에 배치되고, 의도적인 진공이 상기 코어 튜브에 제공되도록, 상기 적어도 하나의 전송 매체가 길이방향축을 직교한느 적어도 한 방향으로 상기 외장 시스템으로부터 실제로 분리되어지며, 길이방향으로 외장 시스템에 충분히 결합되어 장력이 상기 케이블에 가해질시에 상기 적어도 하나의 전송 매체가 상기 외장 시스템과 함께 실제로 이동되어지는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 튜브는 상기 적어도 하나의 전송 매체의 단면적과 코어 튜브내의 방수 시스템의 단면적의 합 대 상기 튜브내의 단면적의 비가 선정된 값을 초과하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 외장 시스템이 강도 부재 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 방수 시스템이 길이방향으로 확장하는 방수 테이프를 포함하는데, 상기 테이프는 상기 코어내로의 물의 침입을 차단하기 위해 물과 접촉하여 팽창하여 케이블을 따른 길이방향으로의 물의 이동을 방지하는 방수 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 테이프가 상기 전송 매체와 상기 코어 튜브간의 상기 전송 매체 주변에 감사여지는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 방수 부재는 유공성 라미네이트를 포함하며, 상기 라미네이트는 2 개의 길이방향으로 확장한 테이프와, 상기 테이프간에 배치된 분말을 구비하는데, 상기 분말이 물과 접촉하여 배치된 분말을 구비하는데, 상기 분말이 물과 접촉하여 팽창하는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 튜브의 외면에 인접하여 배치되는 방수 부재를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 코어 튜브의 외면에 인접한 상기 방수 부재가 길이방향으로 확장하는 테이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 방수시스템이 상기 코어 튜브내에 배치되는 적어도 하나의 방수사형 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 케이블.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 방수사는 케이블의 길이방향을 직교하는 적어도 한 방향으로 압축가능한 것을 특징으로 하는 통신 케이블.

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