KR0171888B1 - 광섬유 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프를 통해 흐르는 압력유체의 흡인력에 의해 설치되는 광섬유 유닛에 관한 것으로, 상기 광섬유 유닛은 단일의 조립체를 제공하도록 내부 덮개와 외부 덮개에 의해 다발을 이루어 피복되는 하나 이상의 광섬유 및 하나 이상의 개재코드를 포함하고, 상기 내부 덮개는 높은 영계수와, 덮개의 피복 동안 작은 잔류 변형을 가지는 수지로 형성되고, 상기 외부 덮개는 기포 폴리에틸렌으로 제조된다.

Description

광섬유 유닛

제1도는 종래의 광섬유 유닛의 단면도.

제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 광섬유 유닛의 제1 및 제2 실시예를 각각 도시하는 단면도.

제4도 내지 제6도는 본 발명에 따른 광섬유 유닛의 제4, 제5및 제6실시예를 도시하는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21, 41 : 광섬유 2, 22, 42 : 개재 코드

3, 23, 43 : 내부 덮개 4, 24, 44 : 외부 덮개

45 : 충진재료

본 발명은 파이프를 통해 흐르는 압력 유체의 흡인력에 의해 설치되는 광섬유 유닛에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이런 광섬유 유닛의 취입(blowing) 및 전송 특성(transmission properties)의 향상에 관한 것이다.

유럽특허출원 제 0 157 610호에는 제1도에 도시된 바와 같이 파이프를 통해 흐르는 압력 유체의 흡인력에 의해 설치되는 종래의 광섬유 유닛이 예시되어 있다.

이런 형태의 광섬유 유닛에서 복수개의 광섬유(31)는 함께 묶여지고, 높은 영계수(Young's modulus)를 갖는 폴리프로필렌으로 제조된 내부 덮개(33)로 피복되고, 내부 덮개는 기포 폴리에틸렌으로 형성된 외부 덮개(34)에 의해 피복된다. 내부덮개(33)는 저온에서 기포 폴리에틸렌으로 제조된 외부 덮개에 발생된 수축 응력이 광섬유(31)에 영향을 미치지 않게 하기 위해 높은 영계수를 가져야 한다. 높은 영계수란 용어는 광섬유의 좌굴 또는 굽힘을 방지하도록 사용되는 외부 덮개(층)내의 수지인 경우에 1㎏/㎟ 이상인 값을 의미한다. 이런 구조적 요구 조건을 만족시키기 위해서는 복수개의 광섬유(31)가 내부 덮개(33)내에 견고하게 끼워지는 것이 바람직하다. 파이프를 통해 흐르는 압력 유체의 흡인력에 의해 설치되는 형태의 광섬유 유닛이 경량이어야 하고 일정한 표면영역을 가져야 하기 때문에 외부 덮개(34)는 기포 폴리에틸렌으로 형성된다.

제1도에 도시된 종래의 광섬유 유닛은 하기와 같은 구조적 문제점을 갖는다. 먼저, 복수개의 광섬유는 중앙 섬유가 다른 섬유층에 의해 둘러싸이는 방법으로 배열되기 때문에 수용될 수 있는 광섬유 다발의 수가 제한된다. 종래 유닛의 구조는 2개 또는 4개의 광섬유를 포함하는 광섬유 유닛을 제공할 수 없다. 이것이 가능하다 하더라도 완전한 원형 단면을 갖는 유닛을 얻기가 어렵다. 다음으로, 저온의 광섬유에서 전송 손실이 현저하게 증가되는 것이 관찰된다. 이는 하기와 같이 설명된다. 즉, 내부 덮개의 폴리프로필렌이 높은 밀도와 영계수를 갖지만, 수지의 낮은 유동성 때문에 압출된 덮개내에 큰 변형이 남아 있고, 잔류 변형이 덮개수지로부터 해제될 때 발생된 응력이 광섬유를 꾸불꾸불한 통로 형상으로 만든다.

이 현상은 선형 팽창이 일어나기 때문에 저온에서 더 많이 일어난다. 더욱이, 종래 구조의 내부 덮개는 일반적으로 매우 얇은 층으로 형성되고, 그래서, 광섬유를 분기 및 접속하는 경우에, 단부 설비 작업동안 이를 제거하기가 극히 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은 증가된 수의 섬유다발을 수용 할 수 있으며 단부설비 작업이 용이하고, 저온 특성이 현저하게 개선된 광섬유 유닛을 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 목적 및 다른 목적들은 높은 영계수를 가지며 피복 작업 동안 작은 잔류 변형을 나타내는 수지로 제조된 내부 덮개 및 기포 폴리에틸렌으로 제조된 외부덮개에 의해 단일의 조립체를 제공하도록 다발로 피복되는 하나 이상의 개재 코드 및 하나 이상의 광섬유를 포함하며, 파이프를 통해 흐르는 압력 유체의 흡인력에 의해 설치되는 형태의 광섬유 유닛을 제공함으로써 성취된다.

본 발명의 목적은 광섬유 유닛내에 사용되는 개재코드가 광섬유와 동일한 외경을 갖는다면 효과적으로 성취될 수 있다, 더욱이, 본 발명의 다른 목적은 하나 이상의 개재 코드가 단부 설비 작업동안 광섬유가 광섬유 유닛으로부터 제거될 때 내부 및 외부 덮개를 찢는 것을 돕는 립코드(rip cord)로써 작용하기에 충분한 강도를 갖는다면 더욱 효과적으로 달성된다.

본 발명의 광섬유 유닛은 단일의 조립체를 제공하도록 내부 덮개(층) 및 기포 폴리에틸렌으로된 외부 덮개로 다발을 이루어 피복되는 하나 이상의 광섬유 및 하나 이상의 개재 코드를 포함한다. 내부 수지 덮개는 높은 영계수를 가지며, 피복 작업동안 작은 잔류 응력을 나타내는 수지로 제조된다. 상기 수지의 적합한 예는 압출기에서 수지의 유동성을 나타내는 파라미터인 멜트 인덱스(melt index)가 230℃에서 4dg/min 이상인 열가소성 수지이거나, 또는, 실온에서의 영계수로 곱해진 80℃에서 1시간 동안의 가열에 의한 열수축이 4㎏/㎟ 이하인 열경화성 또는 방사선 경화성 수지이다. 수지의 첫 번째 형태의 예는 나일론이고, 두 번째 형태의 예는 미국의 디소토 인코포레이티드사로부터 입수가능한 상품명이 950X042인 자외선 경화성 수지이다.

개재 코드가 광섬유 유닛과 똑같은 외경을 갖고, 개재코드중 하나 이상이 내부 및 외부 덮개를 찢는 것을 돕는 립코드로써 작용할 수 있으면, 개재 코드가 광섬유와 친밀하게(intimate) 접촉하고, 내부 덮개가 피복된 광섬유 유닛이 높은 원형도(roundness)를 유지하며, 이는 유닛에 통합되는 섬유 다발의 수를 증가시키는 자유도를 크게 한다. 2개의 광섬유를 한다발로 하는 유닛이 필요하다면, 광섬유와 동일한 외경을 갖는 개재 코드를 중앙에 위치시키고, 광섬유와 동일한 외경을 갖는 4개의 개재 코드와 2개의 광섬유로 둘러써는 것에 의해 높은 원형도를 유지하는 구조를 형성할 수 있다. 4개의 광섬유를 포함하는 광섬유 유닛은 중앙의 개재 코드를 2개의 개재 코드와 4개의 광섬유로 둘러싸는 것에 의해 형성될 수 있다.

외부 덮개가 덮힌 광섬유 유닛이 필요한 전송 및 취입 특성뿐 아니라, 양호한 제품외관을 갖는 방식으로 적용될 수 있기 위해서는 내부 덮개가 덮힌 광섬유 유닛의 원형도가 높아야한다. 내부 덮개가 덮힌 광섬유 유닛의 원형도가 높지 않으면 외부 덮개를 덮은 후에 만족스러운 원형 단면을 얻기가 어렵다. 외부 덮개를 덮음으로서 원형 단면이 얻어진다 하더라도, 피복된 덮개가 균일하지 못함은 명백하다. 이런 광섬유가 유럽특허출원 제 0 157 610호에 기술된 내용에 사용되면 광섬유 유닛의 파이프를 통해 추진될 때, 추진 유체의 압력을 밀봉하거나, 압력 유체를 취입하는 장치와 관련된 문제점이 발생하게 된다. 또한, 형상의 불균형은 광섬유를 국부적으로 휘게 하고, 이는 전송 특성의 면에서 영호하지 못하다. 따라서, 상술된 본 발명의 구조는 이런 문제점을 기피하기에 효과적이다.

광섬유의 내부를 덮는데 사용되는 재료로써 상술한 수지를 사용하는 것을 압출된 덮개에서 발생할 수 있는 잔류 변형을 감소하는데 효과적이며, 본 발명자에 의해 광섬유의 전송 특성, 특히, 저온 특성이 광섬유 유닛에 파이프를 통해 흐르는 압력 유체의 흡인력에 의해 설치되는 형태의 종래 구조의 광섬유 유닛보다 매우 향상되는 것이 관측되었다. 이런 현상의 실제 이유는 내부 덮개의 재료로 종래에 사용된 230℃에서 약 2.0dg/min의 멜트 인덱스를 갖는 폴리프로필렌과 비교하여, 본 발명에서 내부 덮개용 재료로서 사용될 수 있는 열가소성 수지의 예인 나일론은 230℃에서 높은 멜트 인덱스(5 내지 10dg/min)를 갖고, 그러므로 적은 양의 잔류변형을 겪으며, 이것이 덮개의 피복 직후 광섬유상에 작용하는 잔류응력을 결과적으로 감소시킨다는 것이다. 더욱이, 여기에서 특정한 열 또는 방사선 경화성 수지는 덮개로 사용된 후에 광섬유에 작용되는 실제 변형이 없는 아주 작은 양의 잔류 응력을 갖는다. 이 수지의 완충 작용은 실온에서 나일론의 영계수(200㎏/㎟)와 80℃에서 1시간 동안 가열시의 열수축률(22％)의 곱의 값인 4㎏/㎟의 잔류 응력으로 부터 쉽게 알 수 있다.

삽입되는 개재 코드의 수는 광섬유 유닛에 형성되는 광섬유 다발의 수에 따라 변한다. 또한, 하나 이상의 개재 코드가 본 발명의 한 실시예에 따라 덮개를 찢는 것을 돕는 립코드로써 작용한다면, 단부 설비 작업의 경우에 광섬유가 광섬유 유닛으로부터 제거될 때 상기 덮개가 용이하게 제거될 수 있다.

본 발명의 광섬유 유닛에 사용된 개재 코드는 광섬유와 똑같은 외경을 가질 필요는 없다. 7개 이상의 섬유 다발이 결합된다면, 더 큰 직경이 개재 코드가 광섬유 유닛의 중앙에 위치되고, 상기 개재코드의 주위에 복수개의 광섬유 다발이 배열될 수 있다. 이 실시예도 본 발명의 영역내에 포함된다.

색상을 띤 개재 코드가 또한 사용될 수 있으며, 광섬유가 개재코드와 다른 색상을 갖는다면 개재 코드와 용이하게 구별될 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예가 첨부 도면을 참조로 하여 하기에 설명된다.

제2도는 본 발명에 따른 광섬유 유닛의 제1실시예의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 4개의 광섬유(1) 및 3개의 개재 코드(2)가 묶여서 나일론으로 형성된 내부 덮개(3)에 의해 둘러싸이고, 순차적으로, 기포 폴리에틸렌으로 제조된 외부덮개(4)에 의해 둘러싸여, 4개의 광섬유를 포함하는 광섬유 유닛을 만든다. 각각의 광섬유(1)는 외부 직경이 0.25mm가 되도록 자외선 경화성 수지로 덮인 외경 0.125mm를 갖는 멀티모드(multi-mode) 유리 섬유를 가진다. 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 광섬유 유닛은 2.0mm의 외경을 갖는다.

제3도는 본 발명에 따른 광섬유 유닛의 제2 실시예의 단면도이다. 도시된 바와 같이, 2개의 광섬유(21) 및 5개의 개재 코드(22)가 다발을 이루고 나일론으로 형성된 내부 덮개(23)로 피복되고, 순차적으로, 기포 폴리에틸렌으로 제조된 외부덮개(24)로 피복되어 2개의 광섬유를 포함하는 광섬유 유닛을 만든다. 광섬유(21)는 제2도에 도시된 제1실시예에 사용된 것과 동일하다. 본 발명의 제2 실시예에 따라 제조된 광섬유 유닛도 2.0mm의 외경을 갖는다.

제1실시예 및 제2실시예에 사용된 개재 코드는 일정한 수준의 강도 및 가요성을 갖도록 선택된다. 0.25mm의 외경을 갖는 폴리에스터 코드가 이들 실시예에 사용되며 본 발명자에 의해 립코드로써 만족스러운 것으로 확인되었다.

비교예로써 제1도에 도시된 종래 구조를 갖는 광섬유 유닛이 제조된다. 외경이 0.25mm가 되도록 자외선 경화성 수지로 덮인 7개의 멀티모드 광섬유를 다발로 만들고 외경이 1.0mm가 되도록 폴리프로필렌 내부 덮개로 피복한다. 그후, 외경이 2.0mm가 되도록 기포 폴리에틸렌이 내부 덮개상에 압출된다.

제2도 및 제3도에 도시된 본 발명의 제1 및 제2실시예, 그리고, 제1도에 도시된 구조를 갖는 종래예는 저온에서의 전송 특성이 계산되며, 내부 및 외부덮개 제거의 용이성이 계산된다. 이를 위해, 온도가 실온(20℃)에서 -20℃로 낮아질 때 3개의 공섬유 유닛에 일어난 전송 손실의 증가가 측정되며, 또한, 각각의 유닛 단부로부터 1m 길이로 덮개를 제거하는데 필요한 시간이 측정된다. 이 결과가 표1에 도시되어 있다. 측정에 사용된 빛은 1.3㎛의 파장을 갖는다.

표 1의 자료는 본 발명의 광섬유 유닛이 저온 특성 및 단부 설비의 용이성이라는 면에서 종래의 예보다 현저하게 개선된 것을 나타낸다. 종래의 광섬유 유닛으로부터 덮개를 제거하는데 절단기가 사용되지만, 이 방법은 시간 소모뿐 아니라 덮개에 빈번하게 손상을 일으킨다. 본 발명의 광섬유 유닛으로부터 덮개를 제거하는데 필요한 시간은 립코드를 사용함에 의해 매우짧다.

제1 및 제2실시예의 광섬유 유닛에서 개재 코드는 광섬유와 동일한 외경을 가지며, 이는 6개의 섬유 또는 개재 코드에 의해 둘러싸인 한개의 중앙 개재 코드로 구성되는 꽉찬층(full-layer)구조를 갖는 내부 덮개를 제공하는데 효과적이다. 광섬유는 제1도에 도시된 종래예에 비해 원형 단면을 제공 하도록 균일하게 다발을 이룬다. 따라서, 본 발명의 광섬유 유닛이 만족스러운 전송 및 취입 특성을 갖도록 해준다. 본 발명의 제3실시예는 합체된 다발이 1mm의 외경이 되도록 방사선 경화성 수지중의 하나인 자외선 경화성 수지(미합중국 디소토 인코포레이티드사의 950X042; 실온에서 영계수 35㎏/㎟)로 덮힌 것을 제외하고는 제1실시예의 광섬유 및 개재 코드 배열로 제조된다. 이렇게 형성된 내부 덮개는 외경이 2mm가 되도록 기포 폴리에틸렌으로 둘러싸인다. 결과적으로 광섬유 유닛은 전술한 측정에 사용된 것과 동일한 조건하에서 덮개를 제거하는데 필요한 시간과, 저온에서의 전송 특성 증가가 측정된다. 이 결과는 표 2에 도시되어 있다. 광섬유 유닛은 양쪽모두의 계산값에서 비교예(표 1참조)보다 양호한 성능을 갖는다. 제3실시예에 사용된 내부 덮개 수지는 나일론의 값(≥100%)보다 매우 작은 약 25%의 인장 신장율(tensile elongation)을 갖는다. 이렇게 낮은 인장 신장율 때문에, 상기 내부 덮개를 깨뜨리기가 더욱 용이하고, 덮개를 제거하는데 필요한 시간이 제1실시예 및 제2실시예에서 보다 더 짧다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 광섬유 유닛은 높은 영계수를 가지며 덮개가 피복되는 동안 작은 변형을 나타내는 내부 덮개로 단일의 조립체를 형성하도록 둘러싸이고, 순차적으로, 기포 수지로 제조된 외부 덮개로 둘러싸이는 한 다발의 광섬유와 개재 코드를 포함한다. 이런 구조로 인해 광섬유 유닛은 광섬유 다발의 수증가의 자유도가 높고, 처음으로 다발을 이루는 광섬유 유닛의 원형도를 높일 수 있다. 계속해서, 취입 및 전송 특성에서 이미 나타난 문제점들이 본 발명에 의해 해결된다. 섬유가 광섬유 유닛으로부터 제거될 때, 덮개의 찢김을 견딜수 있는 충분한 강도를 갖는 립코드가 개재 코드로 사용되면, 광섬유 유닛의 단부 설비 작업이 용이하게 수행될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 광섬유 유닛은 저온에서 현저하게 개선된 전송 특성을 갖는다.

립코드로서 작용하는 개재 코드가 광섬유 또는 개재 코드에 의해 형성된 원형 단면의 중앙보다는 외주상에 위치하는 것이 바람직하다. 높은 찢음 강도를 제공하기 위해서 개재 코드는 높은 영계수를 갖는 나일론, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 또는 케블(Kevlar)과 같은 재료로 제조되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 장점은 심지어 내부 덮개가 4개 이상의 광섬유를 덮을 때에도 얻어진다(제6도의 제6실시예 참조). 또한, 본 발명은 제4도 및 제5도(제4 및 제5실시예)에 도시된 것처럼 내부 덮개를 갖는 복수개의 섬유 유닛이 조립되는 경우에도 사용가능하다. 이는 동일한 내부 덮개에 싸여진 광섬유의 수가 증가가 덮개내의 잔류응력을 수용하기 위한 섬유당 부담량을 감소시키는 반면에, 개재코드가 리핑특성(ripping property)에 기여하는 정도는 동일하므로, 전송 특성을 저하시키기 보다는 개선시킨다.

제4도 내지 제6도에서, 도면부호 41 및 42는 광섬유 및 개재 코드를 각각 도시하며, 도면부호 43 및 44는 내부 및 외부 덮개를 각각 도시한다. 또한, 도면부호 45는 충진 재료를 나타낸다.

Claims (8)

1. 파이프를 통해 흐르는 압력 유체의 흡입력에 의해 설치되는 광섬유 유닛에 있어서, 하나 이상의 광섬유와, 하나 이상의 개재 코드와, 상기 광섬유 및 개재 코드를 피복하여 다발을 만들며, 단면이 대체로 원형이고, 높은 영계수를 갖는 수지로 형성된 제1 덮개 수단과, 제1덮개 수단과 일체로 조립되고, 상기 제1덮개 수단을 피복하며, 기포수지로 제조되는 제2덮개 수단을 포함하고, 상기 제1덮개 수단은 230℃에서 4dg/min 이상의 멜트 인덱스를 갖는 열가소성 수지로 형성되는 광섬유 유닛.
2. 파이프를 통해 흐르는 압력 유체의 흡인력에 의해 설치되는 광섬유 유닛에 있어서, 하나 이상의 광섬유와, 하나 이상의 개재 코드와, 상기 광섬유 및 개재 코드를 피복하여 다발을 만들며, 단면이 대체로 원형이고, 높은 영계수를 갖는 수지로 형성된 제1덮개 수단과, 제1덮개 수단과 일체로 조립되고, 상기 제1덮개 수단을 피복하며, 기포수지로 제조되는 제2덮개 수단을 포함하고, 상기 제1덮개 수단은 80℃에서 1시간 동안의 가열시의 열 수축율과 실온에서의 영계수의 곱이 4㎏/㎟ 이하인 수지로 형성되는 광섬유 유닛.
3. 제2항에 있어서, 상기 수지는 열경화성 수지를 포함하는 광섬유 유닛.
4. 제2항에 있어서, 상기 수지는 방사선 경화성 수지를 포함하는 광섬유 유닛.
5. 제1항에 있어서, 상기 개재 코드는 상기 광섬유의 외경과 동일한 외경을 갖는 광섬유 유닛.
6. 제1항에 있어서, 상기 개재 코드중 하나 이상이 상기 광섬유가 유닛으로부터 제거될 때 제1 및 제2덮개를 찢는 것을 돕는 립코드인 광섬유 유닛.
7. 제2항에 있어서, 상기 개재 코드는 상기 광섬유의 외경과 동일한 외경을 갖는 광섬유 유닛.
8. 제2항에 있어서, 상기 개재 코드중 하나 이상이 상기 광섬유가 유닛으로부터 제거될 때 제1 및 제2덮개를 찢는 것을 돕는 립코드인 광섬유 유닛.

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