KR0148354B1 - 동물 저항성 케이블 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

동물 저항성 케이블

제1도는 본 발명의 케이블의 사시도.

제2도는 제1도 케이블의 단부 단면도.

제3도는 본 발명의 다른 실시예의 연동(interlocking) 외피 세그먼트의 일부의 확대도.

제4도는 본 발명의 케이블의 다른 실시예의 사시도.

제5도는 제4도 케이블의 단부 단면도.

제6도는 변경된 인성 수지로서 언급된 우리(cage) 테스트대 매개변수에서 잔존하는 케이블의 퍼센트를 묘사한 그라프도.

제7도 및 제8도는 내부 및 외부 외피가 케이블 코어에 둘러싸인 본 발명의 또다른 실시예의 사시도 및 단부 단면도.

제9도 및 제10도는 제7도 및 제8도의 케이블의 또다른 실시예의 사시도 및 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

20, 80, 110, 130 : 케이블 22, 82 : 코어

26, 87 : 광섬유 30, 85 : 관형부재

42, 90, 120, 134 : 세그먼트 65, 116, 136 : 자켓

[기술 배경]

본 발명은 동물 저항성 케이블(animal-resistant cable)에 관한 것이다.

[발명의 배경]

전주 사이에 매달리거나 땅속에 매설된 통신 케이블은 동물의 공격, 기계적인 마모 및 분쇄로 인해 남용될 수 있다. 매설 케이블에 대한 뒤쥐(굴을 파서 땅속에서 삶)의 공격과 공중 케이블에 대한 다람쥐의 공격은 지속적인 관심사였다. 예를들어 뒤쥐는 12,649㎏/㎡(124,044KPa)만큼의 물어뜯거나 끊는 압력을 사용하는 것을 볼 수 있다. 직경이 약 2㎝의 임계 크기 이하의 외측 직경을 갖는 케이블은 동물이 직접 물어 뜯을 수 있기 때문에 이것보다 큰 외측 직경을 갖는 케이블에 비해 더 손상받기 쉽다. 보다 큰 크기의 케이블에서는 단지 벗겨지거나 긁힘 작용이 발생한다. 실제로 직경이 약 5.1㎝ 이상의 케이블을 뒤쥐가 공격하는 것은 매우 드물게 관찰된다. 이러한 문제에 대한 논의는 25차 국제 와이어 및 케이블 심포지움에 제출되었으며 그 회의내용은 설치류의 물어 뜯는 압력과 씹는 작용 및 그 와이어 및 케이블 외장에 대한 효과로 그 회의의 의사록의 117 페이지 이하에 기재되어 있다.

많은 설치류 특히 대초원 포켓 뒤쥐(지오미스 버사리우스)와 여우 다람쥐(시리우스 니거)는 습관적으로 통신 케이블을 씹는다. 빈번하게 그와 같은 씹힘으로 인해 케이블의 배선 또는 광섬유에 직접적인 손상을 일으키며 외측 보호 자켓을 통하여 갉아논 구멍으로 빗물 또는 다른 습기가 유입될 때 손상을 초래하게 된다. 설치류의 경우에 있어서, 조직이 단단한 물체를 씹는 것은 설치류의 늘 자라나는 앞니를 과잉 성장으로부터 방지하는데 필요한 것이다. 그러므로 단순히 경한 외측 케이블 덮개를 제공하는 것은 부적합하며 심지어는 설치류에 의해 씹는 것을 저지시키기 보다는 오히려 자극을 제공하게 된다.

단순히 설치류를 죽이는 것은 바람직하지 못하므로, 설치류가 케이블을 공격하는 것으로부터 방지하거나 저지할 수 있는 비 치명적인 장치 및 방법을 발명하는 것이 필요하다. 동물에 의한 행동이 수행되어진 직후에 불쾌한 작용이 야기됨으로써 심리적 장벽(barriers)이 유발될 수 있는 많은 심리학적 연구가 수행되었다. 동물은 케이블을 공격한 직후에 불쾌한 기분을 체험하므로 그러한 기분을 체험하지 않도록 그 행동을 변화시킨다. 종래의 선행 특허에 있어서, 이러한 내용은 합체되어 이용되었으며, 케이블 어셈블리에 있어서, 비 치명적이나 즉각적인 발병을 일으킬 수 있는 독성 화학 작용제가 이용되어 심리학적인 장벽(barrier)을 유발하여 케이블을 씹는 것과는 반대인 거동 변화를 하게 된다.

직접 노출된 케이블을 설치류 공격으로부터 보호하는 효과적인 방법은 케이블을 금속 차폐물로 싸는 것이 알려져 있다. 다른 방법으로 적합하다면 종방향으로 적용된 차폐물은 경제적 제조 관점으로부터 적합할 것이다. 종래 기술은 설치류 공격에 대항하여 스테인레스 스틸 차폐물을 사용하고 있다. 스테인레스 스틸은 초기 공격된후에 차폐물의 일체성이 부분적으로 파괴되어도 부식되지 않으며 습기에 노출되어 발생되는 사후의 구멍에도 사용된다. 임계 크기 이상의 케이블에 대해, 종방향으로 중첩된 이음매를 갖는 주름잡힌 차폐물의 사용은 충분한 보호를 제공한다. 그러나 보다 작은 크기의 차폐물 배열은 파괴 된다. 설치류는 이빨을 가지고 케이블을 둘러쌀 수 있어서 이음매를 완전히 개방할 수 있다.

설치류 보호에 대한 다른 종래 기술에 있어서, 전체 유전성 괌섬유 케이블은 케이블의 외측 직경보다 현저히 큰 내측 직경을 갖는 압출 플라스틱 덕트내에 배치된다. 그와 같은 구조는 1985년 4월 15일자 텔리폰 엔지니어 앤드 매너지먼트에 의해 발행되어 100 페이지 이하에서 시작되는 기사 명칭이 압출 자켓을 부착하는 섬유 케이블에 기재되어 있다. 덕트의 외측 직경은 설치류가 턱과 함께 덕트를 감쌀 수 없는 정도의 충분한 크기이다.

상술된 해결책은 전적으로 만족스럽지 못하며, 독성 화학 물질의 사용 및 취급은 확실히 바람직하지 못하다. 또한 재료 비용 부담, 번개를 유인할 수 있는 스테인레스 스틸 차폐물 또는 외부 덕트의 적용은 대안으로 적용할 수 있는 해결책이다.

추구하고자 하는 케이블은 경제적이며 쉽게 제조 되어야 한다. 바람직하게, 가요성 같은 케이블의 다른 특성을 떨어뜨리는 일없이 설치류 공격에 대해 보호될 수 있는 케이블을 제공하는 것이다. 또한 추구하고자 하는 것은 광섬유 또는 금속도체를 포함하는 어떤 케이블에 사용하기 위한 외장 시스템의 일부로서 포함될 수 있어야 한다.

추구하고자 하는 케이블은 전체 유전성 외장 시스템을 포함하는 것이 바람직하다. 많은 케이블은 번개가 많은 지역에서 매체로서의 특성을 나타내는 지역에 설치된다. 매설 및 공중 케이블은 번개치는 것에 의해 손상된다.

금속제의 외장 광섬유 케이블은 여러 방법으로 번개에 의해 영향을 받는다. 열손상, 즉 금속제의 외장 구성 성분의 연소, 탄화(charring) 및 용융은 번개 호광의 열효과를 일으키며 코어 또는 외장의 금속부재에 의해 접지되어 전류가 운반된다. 매설된 케이블에 있어서, 제2 형태의 손상은 기계적 이며 외장의 분쇄 및 왜곡을 일으킨다. 이것은 때때로 증기해머 효과로 불리는 폭발적인 충격을 야기하는데, 이는 케이블에 대한 번개 통로에 있어서 땅속의 물이 순간적으로 증발하는 것에 의해 발생한다. 직접적인 번개 강타는 직접 강타 지점에서 케이블의 일부분을 쉽게 파괴시킬 것이다. 간접적인 번개 강타는 핀홀(pinholes)을 발생하여 물이 케이블로 들어가게 된다.

종래 기술에서, 종방향 이음매를 갖는 탄소강 차폐물에 의해 둘러싸인 알루미늄 차폐물과 같은 구리 코어용 케이블을 위한 금속제 외장 시스템에 관련된 특허는 많이 있다. 외장 시스템은 기계적 손상, 전자적 간섭 및 번개로부터 케이블을 보호하고, 그 비용은 매우 적다. 왜냐하면 그 외장 시스템은 비교적 빠른 선 속도로 1회 통과 하는 것으로 제조되기 때문이다. 그러나, 탄소강으로 만들어진 차폐물의 사용은 때때로 케이블이 2㎝보다 커도 장기간 파괴가 일어난다. 설치류가 자켓을 침입할 때 땅밑에 있는 강 차폐물이 노출되기 때문에 파괴가 발생할 수 있다. 한번 노출되면 설치류에 의한 초기 공격에 저항하는 강 차폐물은 쉽게 부식된다. 이것은 일반적인 기계적인 보호와 어떤 수반되는 설치류 공격으로부터 보호를 위해 효과적이지 못하다. 이것에 관해서는 뒤쥐가 뒤쥐에 의해 이미 점유된 지역으로 계속 되돌아오는 테리터리(territorial)행동을 하는 동물임을 지적할 수 있다. 그러므로 케이블을 따라서 같은 위치에서 2차 공격을 받는 것은 극히 당연한 것이다.

상상되는 바와 같이, 번개뿐만 아니라 설치류 공격에 대해 보호를 제공하는 전체 유전성 외장 시스템을 갖는 케이블이 바람직하다. 그와 같은 케이블은 다른 잇점이 제공된다. 예를들어, 해수가 도체 금속과 반응하는 케이블에서 금속 외장의 산화는 광섬유 전도 손실을 야기하는 수소를 발생하게 된다. 전체 유전성 케이블 외장 시스템은 이러한 문제점을 회피한다. 또한 전체 유전성 케이블 외장 시스템은 전자석 펄스(EMP)작용에 대한 비파괴성을 제공한다.

따라서 종래 기술은 현재 이용가능한 케이블의 상술한 단점이 없는 케이블을 제공 하지 못한다. 전체 유전성 외장 시스템을 갖는 케이블이 있으며 설치류 공격 및 번개에 대한 보호를 제공하는 케이블이 있으나 설치류 공격 및 번개에 대한 보호를 제공하는 그와 같은 외장 시스템은 없는 것으로 나타났다. 그와 같이 오래동안 추구하고자 했던 케이블은 비용 경쟁적이어야 한다. 또한 그와 같은 케이블은 간단하게 제거하여 광섬유를 구비하는 코어에 안전하게 접촉할 수 있는 외장 시스템을 가져야만 한다.

[발명의 개요]

종래 기술의 상기 단점은 본 발명의 케이블에 의해 극복되었다. 동물 저항성 케이블은 적어도 하나의 전송 매체를 구비한 코어와 상기 코어에 둘러싸인 외장 시스템을 포함한다. 외장 시스템은 비금속이며 종축으로 교차하는 아치형으로 형성된 단면적을 갖는 각각의 다수의 종연장 예비 성형된 강도 부재를 포함한다. 세그먼트로서 언급한 종방향으로 연장된 부재는 코어를 둘러싸는 외피를 형성한다. 매설 설치시에 흙중에 매설된 케이블에 대해서 충분한 가요성을 제공하기 위해, 외피 세그먼트의 수는 각각이 코어의 주변의 반보다 적게 둘러싸여야 하며, 또한 코어둘레에 나선형으로 꼬여져 있다. 플라스틱 재료를 포함하는 외측 자켓은 외피 세그먼트를 둘러싼다.

일반적으로 대향하는 인접한 종 모서리면을 따라서 서로 인접 하는 외피 세그먼트는 협동하여 코어용의 대략 원형의 봉입부를 형성한다. 그와 같은 구성에 의해 보다 큰 곡률반경을 갖는 각각의 표면은 외향으로 지향된다. 외피 세그먼트는 각각의 종모서리면이 케이블의 종축으로부터 방사상으로 연장될 수 있게 예비 성형된다. 적합한 실시예에서, 설치류 저항성 케이블 외장 시스템은 8개의 외피를 포함하며, 각각의 외피는 세그먼트의 내면에 의해 규정된 주변의 동일한 길이 주위로 연장된다.

각 외피는 동일 동물에 의해 지속된 공격을 단념시키는 재료로 만들었다. 외피는 견고한 기지(matrix) 재료가 박힌 섬유로 만들 수 있다는 것을 알아냈다. 섬유는 유기질 및 무기질 재료이고 기지재는 에폭시 수지같은 경화 수지재일 것이다. 외피는 적합하게 에폭시 기지내의 유리 섬유 물질로 만들 수 있을지라도 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 외장 시스템의 설치류 저항성 부분은 설치류에 저항하고 케이블의 가요성을 해치지 않도록 하는 충분히 얇은 케블러(Kevlar), 탄소 섬유등의 여러 재료로 만들어질 수 있다. 케이블 종축 둘레에 외피의 꼬임이 존재하기 때문에, 그리고 원형의 봉입부를 제공하는데 사용된 다수의 외피 때문에 외장 시스템의 가요성이 높아진다.

케이블 코어 안으로 습기의 유입을 방지하기 위한 설비도 제조되어 있다. 이것은 세그먼트 상의 코팅이나 외장 시스템의 분리 요소로서 방수재료를 외장 시스템안으로 도입함으로써 수행될 것이다.

다른 실시예에서, 두 개의 덧붙인 외피가 사용될 수 있다. 이것외에 다른 실시예의 하나는 두 외피 사이에 배치된 내측 자켓을 포함한다.

제1도 및 제2도를 언급하면, 도면 부호로 전체를 표시한 케이블(20) 및 전체 유전성 외장 시스템(21)을 갖는 케이블이 도시되어 있다. 그와 같은 구조는 설치류의 공격 및 번개에 대하여 양호한 보호를 제공한다.

제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 케이블(20)은 적어도 하나의 전송매체를 포함하는 코어(22)를 구비한다. 예를들어 코어(22)는 각각이 다수의 광섬유(26)을 구비하는 하나 이상의 유니트(24)를 포함할 수 있다. 각 유니트(24-24)는 바인더(28)로 제공된다. 유니트는 예를들어 폴리에틸렌 같은 소성 재료로 만들어진 관형부재(30)내에 배치된다.

관형부재(30)의 내부 직경은 코어내의 코팅된 광섬유의 총 단면적대 관형부재의 벽의 내면에 의해 한정된 단면적인 비율을 조절하도록 한 값이다. 이것은 취급, 설치 및 온도주기 동안에 광섬유 유니트 또는 유니트들의 충분한 이동을 허용하여 미세 굽힘으로 인한 손실을 피하게 된다.

또한 관형부재 또는 코어 튜브는 적합한 방수 물질(32)로 채워져 있다. 그와 같은 물질은 미합중국 특허 제4,701,016호에 개시 및 청구된 것과 같은 것의 하나일 것이다.

코오 튜브 주위에는 외피(40) 형태인 유전성 외장체가 배치된다. 외피(40)는 다수의 각각의 예비 성형된 세그먼트(42-42)를 포함한다. 세그먼트(42-42)는 함께 협동하여 코어 튜브용 원형 외피(40)를 제공한다. 따라서 각 세그먼트(42)는 아아치형이며 보다 큰 곡률 반경을 가지는 표면(46)이 케이블의 외측을 향하여 배향되도록 코어 튜브 둘레에 배치된다. 또한 세그먼트는 각각의 종연장측 모서리면(48-48)이 인접한 세그먼트의 종연장측 모서리면에 인접하도록 배열된다. 각 외피 세그먼트(42)는 코어 주위에 배치될 때 그 종방향 측면(48-48)이 케이블의 종축으로부터 반경 라인을 따라서 연장되도록 예비 성형된다. 한 실시예에 있어서, 세그먼트(42-42)는 함께 세그먼트를 유지하는 것이 필요하지 않을지라도 외피 주위에 나선형으로 감긴 바인더(도시않음)와 관계가 있다. 본 발명에서는 제3도에 도시된 바와 같이 외피 세그먼트(47-47)를 포함하며, 예를들어 텅(tongue) 및 홈 배치를 가지며 종방향 모서리면(49-49)을 따라서 연결된다. 이것은 외장 시스템을 통하여 코어안으로 습기의 침입을 방지하고, 제조 공정에서의 조립 동안에 외피 세그먼트를 정렬시키는데에도 유용하다.

외피(40)는 케이블의 가요성을 손상시키지 않는 것이어야 한다. 비금속 외장 시스템을 가지며 매설 설치시에 땅에 매설된 케이블에 대하여 케이블은 케이블의 손상없이 케이블의 외부 직경의 10배 이하의 굴곡반경을 받을 수 있어야만 한다. 적합한 가요성은 두 방식으로 수행되는데 첫째는 세그먼트를 관형부재 주위에 나선형으로 감는 것이다. 물론 배치는 케이블 크기 및 용도에 따라 변화될 수 있다. 또한 적합한 가요성은 외피(40)내의 세그먼트의 수(42-42)를 조절함으로써 성취된다.

외피(40)는 각각이 코어의 주변의 1/2 이하로 덮는 길이의 어떤수의 세그먼트(42-42)를 포함할 수 있다. 적합한 실시예에서 8개의 세그먼트(42-42)가 사용된다. 세그먼트의 수가 많을수록 케이블의 가요성이 좋다는 것을 알아냈다. 그러나 너무 많은 세그먼트는 코어 주위에 조립하여 외피(40)를 형성할때에 세그먼트의 정렬을 방해할 것이다. 또한, 외피 세그먼트간의 접합부는 설치류의 침입을 가장 많이 받기 때문에 세그먼트수의 불필요한 증가는 설치류 공격에 대한 케이블의 취약성을 증가시킬 수 있다.

각 세그먼트(42-42)는 견고한 유전성 기지 재료로 끼어 넣은 유기질 또는 무기질 섬유 같은 유전성 재료로 만든다. 적합한 실시예에서, 각 세그먼트는 정화된 에폭시 기지로 끼어 넣은 유리 섬유를 포함한다. 그러나 세그먼트가 제조된 물질은 상업적으로 이용가능한 많은 재료중의 하나일 것이다. 중요한 것은 그와 같은 재료가 상대적으로 고인장 강도, 고압축 강도를 가지며 비금속 이며 그와 같은 물질이 설치류의 입에 접촉할 때 다른 공격을 방해하는 것이다. 그와 같은 다른 물질은 예를들어 케블러(등록상표명) 섬유 물질, 에스 글래스(S, Glass), 티이 글래스(T Glass)또는 에폭시 기지 내의 탄소 섬유 물질을 포함한다.

적합한 실시예에서, 에어 로시스틱스 코포레이션(Air Logistics Corp.)으로부터 E-글래스 형태라고 불리는 상품명으로 시판되는 유리봉이 사용된다. 각 외피 세그먼트(42)는 에폭시 재료 기지내에 함께 결합된 4000 개정도의 연속적인 일방향성의 유리 섬유 필라멘트를 포함하는 기판으로 된다. 이것은 기판을 상대적으로 강하게 하며 인장응력 뿐만 아니라 예상된 압축응력에 저항할 수 있게 된다. 예상된 압축응력은 예를 들어 열 주기 및 재킷 물질의 초기 수축에 의해 유도된다. 적합한 실시예에서 각 외피 세그먼트(42)는 1% 변형에 대해 131㎏의 인장 강성을 특징으로 한다.

각 세그먼트의 반경 두께는 중요하다. 너무 두꺼우면 케이블의 가요성에 해로운 영향을 주며, 너무 얇으면 세그먼트는 케이블에 부여되는 응력하에서 파괴된다. 약 0.51내지 1.02mm의 두께가 케이블의 크기에 따라 수용가능하다.

250㎛의 외부 직경을 갖는 12개의 코팅된 광섬유를 각각 구비하는 3개의 유니트(24-24)를 포함하는 케이블(20)에 대해, 코어 튜브의 내부 직경은 약 0.63㎝이고 외부 직경은 약 0.78㎝이다. 약 0.90mm의 두께를 갖는 각각 8개의 외피 세그먼트는 에워싼 외피(40)를 제공하는데 사용된다. 외피 세그먼트는 나선형으로 꼬여지며 약 30㎝의 꼬임 상태를 갖는다.

케이블(20)이 코어내로 물의 침입을 방지 하기 위한 수단을 포함하는 것은 중요하다. 제1도 및 제2도의 실시예에서, 코어안으로의 물의 유입은 외피(40)와 관형부재(30)사이에 방수 테이프(60)를 배치함으로써 방지된다.

방수 테이프(60)는 셀룰로우스 조직의 두층 사이에 배치된 팽창가능한 초 흡수성 분말을 구비하는 적층 플라스틱을 포함할 수 있다. 적합하게 테이프(60)는 방수 재료로 처리한 소수성 물질로 제조된다. 잇점으로 처리된 방수 테이프는 친수성이다. 친수성 물질은 물을 쉽게 흡수한다는 점에서 물에 강력한 친화력을 가진다.

적합하게, 테이프(60)는 스펀 결합된 비직조 폴리에스터 물질이며 필라멘트 교차점에서 결합된 불규칙하게 배열된 섬유를 구성하는 웨브 구조를 포함한다. 웨브의 섬유의 연속성은 증가된 인장 강도를 갖는 웨브를 제공할 것이다. 섬유는 어떤 플라스틱수지 또는 적합한 다른 물질로 형성될 것이며 적합하게는 비흡수성이며, 또한 케이블(20)의 일부분을 압출 할 때에 받는 온도에 직면하여 그 형상을 유지할 수 있다. 웨브 구조의 섬유는 공기셀 또는 포켓이 형성되도록 배열된다.

상술된 바와 같은 웨브 구조로 형성된 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 섬유 제품은 월밍톤 델라웨어주의 법인체인 이.아이 듀퐁드 네모마 앤드 캄파니에 의해 리메이(Reemay)로 등록된 상표하에서 동일시된 것으로 리메이(등록상표) 웨브 구조는 테네시 오울드 히커티의 리메이 인코포레이티드로부터 다양한 두께 및 밀도로 이용할 수 있다. 리메이(등록상표) 테이프의 특성은 윌밍톤 델라웨어주의 법인체인 이.아이 듀퐁드 네모아 앤드 캄파니로부터 발명의 명칭이 리메이(상표명) 스펀결합된 폴리에스테르의 특성 및 방법으로 1986년 3월자의 불레틴 R-1에 더 규정 및 기술되어 있다.

적합한 실시예로 스펀 결합된 폴리에스테르가 사용되었지만, 다른 것도 사용될 수 있다. 예를들어 함침할 테이프에는 나이론 스펀 결합된 조직, 비직조 유리, 폴리프로필렌 용융 취입(melt blown) 비직조 조직, 폴리우레탄 스펀 결합된 조직 또는 TCF 셀룰로우스 조직등이 사용될 수 있다.

테이프(60)의 다른 중요한 특성은 테이프를 포함하는 재료 몸체의 강성이다. 한계 범위내이며 테이프(60) 재료는 강성이 증가하여도 주름없이 코어 튜브(30) 주위에 종방향으로 테이프를 형성하는 것이 훨씬 더 용이하다. 그러나 재료는 최소한의 주변 치수가 제공되어 그위에 외피 세그먼트(42-42)가 적용되도록, 코어 튜브의 외면 형상에 쉽게 일치 할수 있을 정도로 충분히 유연한 것이 중요하다. 바람직한 결과로서 최소한 전체 직경은 모든 필요한 요구조건에 직면하는 케이블로 성취된다.

테이프(60)용 재료의 강성은 단위체적당 섬유의 수, 재료 두께, 섬유의 크기 및 양과 재료로 사용된 바인더 형태같은 요소의 조합에 의해 조절 된다. 재료 두께의 증가는 분명히 피복된 케이블의 단위 표면적에 대한 재료의 비용을 증가시킨다. 단위 체적에 대한 섬유수는 증가 또는 바인더양의 증가는 재료의 능력을 감소시켜 열전달을 방지하는 경향이 있다. 그러므로 적어도 4가지 요소 즉, 테이프(60)의 형성 능력, 테이프 비용, 테이프의 절연 능력과 그 방수 능력이 고려되어야만 하며 특수한 케이블에 사용하기 위해 적합한 재료를 제공하는데 있어 균형이 이루어져야 한다.

적합한 실시예에 있어서, 스펀 결합된 폴리에스테르 테이프(60)는 통신 케이블의 용도에 적합한 테이프를 제공하도록 스펀 결합된 구조를 갖는 폴리에스테르 섬유의 열적, 화학적 및 기계적 특성과 결합된다. 이 특성은 상대적인 고인장 강도 및 연신, 양호한 인열 강도, 약 254℃정도의 온도에 대한 저항성을 포함한다.

습기와 접촉할 때 기판 테이프를 팽창 가능하도록 하기 위해, 캐리어 테이프(60)는 초 흡수성 재료(superabsorbent material)로 언급한 적합한 물팽창성 재료로 함침된다. 초 흡수성은 흡수된 유체내에서 분해없이 가압하에서 물을 흡수 및 유지하는 친수성 물질이다. 참조에 의해 합체되었으며 텍사스 산안토니오에서 1983년 11월 16, 17일에 열린 제이.시 디조크와 알.이.클런의 흡수체 제품 회의를 위해 준비된 합성 및 스타치-그라프트(Starch-Graft) 혼성 중합체 초 흡수성의 검토를 참조하면 된다. 효소 안정성, 생물적 분해 능력, 흡수 능력 및 흡수력의 속도같은 특성은 초 흡수성 재료의 특징으로 사용된다. 초기의 초 흡수성의 하나는 감화된 녹말 접목 폴리아크릴로-니트릴 혼성 중합체이다. 이것은 미합중국 특허 제3,425,971호에 언급되어 있다. 상기 특허는 수용액에 기초한 녹말-접목 폴리아크릴로니트릴 혼성 중합체의 비누화가 기술되어 있다.

오늘날 이용가능한 2개의 주요한 초 흡수성제는 셀룰로오스 또는 녹말 접목 혼성 중합체 및 합성 초 흡수성제이다. 합성 초 흡수성제는 2개의 주요한 폭넓은 분류가 있다. 이것은 고분자 전해질과 저분자 전해질이다. 고분자 전해질은 가장 중요하며, 폴리아크릴산 초 흡수성제, 폴리메릭 언하이드라이드-비닐 단량체 초 흡수성제, 폴리-아크릴로니트릴에 기초한 초 흡수성제 및 폴리비닐 알코올 초 흡수성제의 4개로 분류된다. 이것중에서 폴리아크릴산 및 폴리아크릴로니트릴에 기초한 초 흡수성제가 가장 공통이다. 셀룰로오스 접목 혼성 중합체 초 흡수성제와 마찬가지로 합성 초 흡수성제의 능력은 염분 증가와 함께 감소한다.

초 흡수성의 폴리아크릴산 형태는 아크릴산 및 아크릴레이트에스테르의 단일중합체 및 혼성 중합체를 포함한다. 단량체 단위는 중합되어 항상 물에 용해 되는 중합체를 생산하며 이온 또는 공유 교차 결합에 의해 불용해성으로 된다. 중합체의 교차 결합은 다가의 양이온, 방사 또는 교차 결합 작용제와 함께 수행될 것이다. 생성물의 흡수성은 이온가능한 족의 수, 일반적으로 카르복실레이트 및 교차결합 밀도로 결정된다.

교차 결합 밀도는 흡수성 뿐만 아니라 흡수에 요구되는 시간과 형성된 겔의 강도에 영향을 준다. 일반적으로 교차 결합 밀도가 높으면 높을수록 형성된 겔은 더 강하다. 흡수 능력에 도달하는 시간은 교차 결합 밀도 증가에 따라, 그리고 흡수 능력 감소에 따라 감소한다.

기판 테이프(60)가 함침되어진후, 초 흡수성재를 건조시켜 테이프상에 필름을 제공한다. 이것은 파우더 대신에 함침재의 필름과 함께 테이프(60)를 함침하는 것이 바람직하다. 함침된 테이프(60)의 밀도는 약 0.04 내지 0.006㎏/㎡다. 이 값은 처리제에 의한 함침으로 10 내지 80% 증가한 미처리 테이프의 밀도도 포함한다.

스펀결합된 캐리어 테이프(60)는 어떤 다수의 초 흡수성제에 함침될 것이다. 이것은 아크릴산 및 아크릴산염 나트륨 및 물에 결합하여 아크릴산염 중합체 재료를 포함하는 수용액으로부터 유도된 초 흡수성 재료와 함께 함침될 것이다.

다른 실시예에서, 리메이(등록상표) 스펀 결합된 폴리에스테르 테이프는 물과 혼합된 아크릴과 아크릴-아미드 중합체 파우더를 포함하는 수용액에 함침 된다. 그와 같은 조성을 갖는 함침된 테이프는 처리하지 않는 테이프(60) 밀도의 약 80%만큼 증가되는 것으로 나타나는 밀도를 갖는다.

일반적으로, 테이프(60)는 1) 폴리아크릴산을 포함하는 물질, 2) 폴리아크릴아미드를 포함하는 물질, 3) 1)과 2)의 혼합 또는 그 염류 4) 아크릴산과 아크릴아미드 및 그 염류의 혼성 중합, 5) 스티렌 뿐만 아니라 다른 유사한 초 흡수성을 구비하는 1)과 2)의 혼성 중합으로 함침될 것이다. 적합한 실시예에서 함침된 물질은 물과 초흡수성 물질의 혼합물이며 그 혼합물은 함침재가 수용액 이며 이에 적용될 때 약 4 내지 12%의 고체를 포함한다.

잇점으로 물과의 접촉에 따라, 케이블(20) 구조내의 초 흡수성 물질은 팽창하고 초흡수성물질에 함유된 물이 종방향 유동하는 것을 차단한다. 초 흡수성 물질은 겔로 형성되며, 초 흡수성 물질과 접촉하는 지점에서 유입된 물의 점도를 변화시키며 더 많는 침착성을 만들며 그 결과로 물 유동에 대한 저항을 높인다. 그결과 유입 지점으로부터 케이블을 따라 종방향으로의 물의 유동을 실질적으로 감소된다.

테이프(60)는 또한 케이블용 특히 통신 케이블용 방수 요소로서 그 용도를 높이기 위한 다공성과 두께 같은 특정한 특성을 소요한다. 중요한 것은 상대적으로 고 다공성을 갖는 재료로 만든 테이프가 필요하다. 테이프의 방수성은 테이프 다공성의 증가에 따라 증가한다. 다공성은 특정 수압에서 ㎥/㎡.S의 단위로 공기 투과도에 의해 측정될 것이다. 12.64㎏/㎡(124Pa)의 수압에서 전형적인 다공성은 0.7 내지 5.1㎥/㎡.S이다.

명백하게, 다공질이며 구조가 실질적으로 세포질 모양인 테이프(60)는 함침재의 실질적 양을 수용할 수 있다. 그결과 유입되는 물은 물을 차단하는 함침재의 실질면적에 접촉한다. 방수 물질과 방수 물질을 팽창시키는 물과의 사이에 놀랍도록 빠른 반응이 일어나며 케이블을 따라 물의 종방향 이동을 더 차단한다.

처리하지 않는 테이프(60)의 다공성은 두께 증가에 따라 감소한다. 적합한 실시예에서 리메이(등록상표) 테이프는 12.64㎏/㎡(124pa)에서 4.13㎥/㎡의 다공성을 갖는 2014 형이다. 코드번호 2014로 판매되는 리메이 테이프는 0.03㎏/㎡의 밀도, 0.20mm의 두께를 가지며 실질적으로 직선상의 폴리에틸렌 텔레프탈레이트 섬유로 형성된다. 여러 다른 등급의 리메이 스펀 결합된 폴리에스테르 테이프 또는 다른 유사한 재료가 사용될 수 있다. 약 0.07㎏/㎡까지의 재료 밀도가 실용적인 값이다. 테이프(60)의 두께는 다른 견지에서도 중요하다. 케이블의 말단에 표준 크기기재로 부착하기 위하여, 케이블의 직경은 소정 범위내에서 유지되어야만 한다. 따라서, 외장 시스템의 각 요소의 두께가 고려되어야만 한다. 그러므로 두께는 다공성 및 인장 강도에 주의하여 설정되어야 한다. 테이프(60)는 너무 얇지 않아야 하며 그렇지 않으면 인장 강도에 나쁜 영향을 주며, 너무 두꺼우면 기공성과 전체적인 케이블 외측 직경이 나쁜 영향을 받는다. 실질적인 재료 두께는 약 0.13mm내지 0.30mm이며, 이 값은 본 발명에 결코 제한 되지 않으며 적합한 범위를 제시하였다.

케이블(20)의 외장 시스템은 또한 외측 자켓(65)을 포함한다. 외측 자켓(65)은 폴리에틸렌 같은 플라스틱 재료로 만들었으며 각 12개의 광 섬유의 3개의 유니트(24-24)를 포함하는 케이블에 대해 약 1.24㎝의 외측 직경을 갖는다.

적합한 실시예에서, 자켓(65)은 외피 세그먼트로부터 분리되었다. 그러나 외피 세그먼트를 외측 자켓의 내면에 결합시키는 것도 본 발명의 범위 내에서 가능하다. 예를들어 제3도에 도시한 바와 같이, 각 세그먼트(47)의 외면은 적합한 부착 재료의 코팅부(67)를 마련하여, 자켓(65)을 외피에 결합시킨다.

장점으로, 본 발명의 외피(40)는 또한 열 장벽으로서 작용한다. 자켓이 외피(40)를 거쳐 압출되었기 때문에, 열은 코어안으로 전달된다. 케이블(20)의 세그먼트(42-42)는 자켓의 압출에 의하여 발생하는 열로부터 코어를 차단한다. 실제로 외피 세그먼트는 코어 튜브 주위의 각각의 공지된 열 코어 덮개를 사용할 필요가 없다.

제4도 및 제5도에 도시한 다른 실시예에서, 케이블(80)은 전송 매체(84)와 코어 튜브(85)를 가지는 코어를 구비한다. 전송 매체(84)는 매체와 코어 튜브(85) 사이에 배치된 코어 덮개(wrap)(83)로 둘러싸일 것이다. 코어 덮개(83)는 코어 튜브(85)의 압출시에 매체(84)를 보호한다. 본 실시예에서, 전송 매체(84)는 다수의 적충된 리본(86-86)을 구비한다. 각 리본(86)은 평면 배열의 광섬유(87-87)을 구비한다. 다수의 원호형 세그먼트(90-90)를 포함 하는 외피(88)가 코어 튜브(85)를 둘러싼다. 본 실시예에서, 외피(88)는 4개의 세그먼트(90-90)를 포함한다.

제4도 및 제5도의 실시예에서, 각 외피 세그먼트(90-90)는 초 흡수성 물질의 코팅부(92)가 제공된다. 초 흡수성 물질은 캐리어 테이프(60)를 함침하기 위해 사용될 것이다. 주요면(96, 98)과 각 외피의 종측 모서리면(93, 94)은 코팅 물질로 제공되는 것에 주의해야 한다. 그와 같은 코팅 물질의 배치 및 실질적으로 인접하는 종 모서리면을 접촉하는 외피 세그먼트의 배치는 인접하는 세그먼트의 사이에서 발생된 결합부를 통하여 물의 유동을 차단할 수 있다.

외피(88) 위에는 자켓(99)이 배치되었다. 상술한 실시예와 같이, 자켓(99)은 폴리에틸렌 같은 플라스틱 재료일 것이다.

상술한 케이블은 많은 견지로부터 유인되는 전체 유전성 외장 시스템을 갖는 케이블이다. 전체 유전성은 번개를 유인하지 않기 때문에 번개치기 쉬운 지역에 사용하기에 매우 적합하다. 또한 비 부식성이고 광섬유 케이블에서 수소 발생의 문제를 피할 수 있다.

가장 중요한 특징의 하나는 설치류 공격에 대한 저항성이다. 유리같은 재료로 만들었기 때문에 무엇인가 씹을 수 있는 설치류에게는 매혹적이지 못하다. 큰 강도를 갖는 세그먼트는 내구성이 있으며 또한 최초 직면후에 설치류에 의한 또 다른 공격을 단념시킨다.

외장 시스템의 인성중 몇 개의 표준 규격중의 하나는 인성 지수로서 언급된 파라미터이다. 그것은 재료의 극한 연장강도에 파괴시의 응력을 곱함으로써 구할 수 있다. N.m/㎥에서의 재료의 단위 체적당 흡수된 에너지의 양으로써 표시된 인성 지수는 케이블의 다른 파라미터의 효과를 최소화 하도록 변경되었다. N.m/m의 단위로 표현된 변경된 인성지수가 설치류에 의해 일어나는 변형 마모에 대한 저항의 확실한 지시 때문에, 인성 증가와 우리(cage) 테스트에서의 성능 개량 사이에는 상호 관계가 있다. 우리 테스트는 공지되었으며 상술한 엔.제이.코젤리아 등에 의한 논문에 기술되어 있다.

변경된 인성 지수와 잔존시료 % 사이의 상호 관계는 제6도에 도시한 그리프로부터 쉽게 결정된다. 인성 증가와 함께 성능 개량의 상호 관계는 매우 분명하다.

코젤리아 등의 논문에 있어서, 테이블은 나선형으로 적용된 차폐물을 갖는 하나 및 두쌍의 매설된 배선 와이어의 상대성능의 비교를 나타내는 표가 나타나 있다. 변경된 인성 지수와 석출 뜨임 구리 합금 CPA195로 구성된 차폐물용 우리 테스트 잔존%는 53과 20으로 보고되었으며, 반면에 풀림된 304형 스테인레스 스틸로 만든 차폐물용 그 파라미터는 142와 100이다. 375㎏의 파단 강도와 두께 0.76내지 0.89mm의 8개의 세그먼트를 갖는 본 발명의 광섬유 케이블에 대하여 변경된 인성 지수는 105이며 우리 테스트 잔존%는 90 내지 100이다.

도시된 바와 같이, 스테인레스 스틸 차폐물이 사용된 것과 비교해 볼 때 본 발명의 케이블은 매우 적합하다. 수소 발생의 가능성이 없는 전체 유전성 외장 시스템을 가지나 본래의 번개 보호를 가지는 장점에 비추어 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 케이블의 가치를 용이하게 인식할 것이다.

본 발명의 케이블은 설치류에 저항하는 것으로서 기술되었다. 에폭시 수지기지로 지지된 유리 섬유를 씹는 설치류는 연한 잇몸을 침입 하는 침상의 자극성 유리 섬유를 경험할 것이다. 이 경험은 같은 설치류에 의해 수반되는 재차의 공격을 단념시킨다. 그와 같은 케이블은 설치류 뿐만 아니라 케이블을 공격하는 경향이 있는 상어 같은 어떤 동물에게도 저항할 수 있는 것이 분명하디.

상기의 견해로서, 본 발명의 케이블은 설치류 및 번개에 대하여 현저한 보호성 때문에 옥외 환경에 매우 유용한 것이 분명하다. 그러나 본 발명의 케이블은 옥내에도 적용할 수 있다. 물론 옥내에 사용될 때는 케이블이 화재에 저항하는 것이 요구된다. 외피를 형성하는 세그먼트는 화염 및 연기 방출에 대하여 특수한 저항성을 갖는다. 외측 자켓이 폴리비닐 염화물 같은 화염 저항성재로 만들어진다면 케이블은 라이저 케이블로서 옥내에 사용될 것이다.

제7도 및 제8도를 언급하면, 본 발명의 다른 실시예를 도시하였으며, 케이블(110)은 플라스틱 코어 튜브(30)와 외피(40)뿐만 아니라 제1도의 코어(22)를 포함한다.

본 실시예에서, 외피(40)는 내측 외피이며 외측외피(114)는 내측 외피를 둘러싸며, 외측 외피(114) 위에 배치된 것은 플라스틱 자켓(116)이다.

각 외피(40, 114)는 다수의 종연장 세그먼트(42, 120)를 구비하며, 세그먼트(120-120)는 케이블(20)의 세그먼트(42-42)와 케이블(80)의 세그먼트(90-90)와 유사하다. 각각은 아아치형 단면적 형상 이므로 기지재로 유지되는 섬유를 포함하는 재료로 만들어졌다. 반경 라인을 따라 인접한 세그먼트의 종방향 모서리면은 서로 인접하다. 또한 내측 외피(40)의 세그먼트(42-42)와 외측 외피(114)의 세그먼트(120-120)는 케이블 코어 주위에 반대 방향으로 나선형으로 감싼다. 전형적으로 외피(114)에서의 세그먼트의 수는 외피(40)에서의 수보다 하나가 더 크다. 두 외피층이 사용되기 때문에, 각 외피 세그먼트의 두께는 케이블(20)에서의 세그먼트(40)의 두께보다 적은 0.6 내지 0.76mm이다.

제7도의 케이블(110)은 제1도 및 제4도의 케이블보다 동물 공격에 대한 훨씬 더 큰 저항을 제공하는 것을 알 수 있다. 이것은 설치류 저항재의 이중층과 케이블 직경증가 때문이다. 또한 내측 외피(40)는 제1도의 단일 외피용 코어 튜브(30)보다 매우 높은 압축력으로 더 견고한 지지를 제공한다.

또한 설치류에 대한 저항은 제9도 및 제10도의 케이블(130)로서 얻어질 것이다. 여기에서 케이블(130)은 코어 튜브와 자켓(133) 사이에 배치된 2개의 외피(40, 132)를 갖는 코어 튜브(30)에 둘러싸인 코어(22)를 포함한다. 외피(40)는 다수의 종연장 세그먼트(42-42)를 포함하며, 외피(132)는 다수의 종연장 세그먼트(134-134)를 포함한다. 내측 플라스틱 자켓(136)은 두 외피(40, 132)간에 배치되어 케이블의 직경을 증가시키고 설치류가 그 턱 사이에 수용하기가 훨씬 어렵게 된다. 제7도 및 제8도에 도시한 것과 같이 본 실시예에서도, 외측층에서의 외피 세그먼트의 수는 내측 층에서의 외피 세그먼트 수보다 많으며, 각 두께는 케이블(20)의 외피 세그먼트의 두께보다 얇다.

케이블(110, 130)의 적합한 실시예에서, 외피(40, 114)와 외피(40, 132)에서의 세그먼트는 섬유 강화된 에폭시 수지 재료와 동일하다. 그러나 본 발명의 범위내에서 하나의 외피에서의 세그먼트의 재료는 동일 케이블에서의 다른 외피에서의 세그먼트의 재료와 다를 수도 있다.

상술한 배치는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것으로 이해된다. 다른 배치는 본 발명의 원리를 구체화하고 발명의 정신 및 범주내에서 통상의 기술을 가진 자에 의해 명백하게 될 것이다.

Claims (9)

1. 적어도 하나의 전도 매체를 포함하는 코어와 상기 코어를 둘러싸며 플라스틱 물질로 이루어진 외측 자켓을 구비하는 외장 시스템을 포함하는 동물 저항성 케이블에 있어서, 상기 외장 시스템은, 상기 코어 주변부의 절반 이하를 둘러싸는 케이블의 종축에 대해 교차하는 아치형으로 형성된 단면적을 가지며, 동일한 동물에 의해 지속된 공격을 단념시키고 상기 케이블에 대해 적합한 인장 및 압축 강도를 제공하는 기지내에 끼워넣은 섬유를 포함하는 유전성 물질로 제조되며, 견고하게 접촉되도록 예비 성형된 인접한 세그먼트의 종방향 모서리면과 대향되는 것에 의해 상기 세그먼트가 협동하여 상기 코어를 둘러싸는 외피를 형성하며, 상기 코어 둘레에 나선형으로 꼬였으며 상기 케이블의 손상없이 소정의 반경을 갖는 통로내로 상기 케이블을 통할 수 있도록 하는 개수로 사용되는 다수의 종연장 세그먼트와, 상기 세그먼트 둘레에 배치되는 외측 자켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
2. 제1항에 있어서, 상기 유전성 외피는 적어도 8개의 종연장 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
3. 제1항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 경화된 에폭시 기지에 끼워넣은 무기 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
4. 제3항에 있어서, 상기 각 세그먼트는 수지 결합된 유리 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
5. 제1항에 있어서, 상기 세그먼트의 수는 충분한 가요성을 제공하며 상기 케이블의 제조동안 상기 세그먼트의 정렬을 방해하지 않도록 최적인 수가 사용되는 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
6. 제1항에 있어서, 상기 예비 성형된 세그먼트의 각각의 상기 종모서리면은 상기 케이블의 종축으로부터 방사상으로 연장되며, 상기 예정된 반경은 상기 케이블의 외측 직경의 적어도 10배인 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
7. 제1항에 있어서, 상기 유전성 외피와 상기 외측 자켓 사이에 배치된 방수 재료층을 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
8. 제7항에 있어서, 상기 세그먼트는 상기 코어를 둘러싸는 원형 외피로 형성되며, 상기 각 외피 세그먼트는 초 흡수성재의 코팅부로 제공된 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.
9. 제1항에 있어서, 상기 각 세그먼트의 외측면은 상기 외측 자켓의 내면에 결합된 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.

   제9항에 있어서, 상기 각 외피 세그먼트의 외측면은 상기 자켓에 결합되는 부착 물질로 제공된 것을 특징으로 하는 동물 저항성 케이블.

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