KR100602292B1 - 공기압 포설용 광섬유 유닛 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기압 포설 공법에 사용되는 광섬유 유닛에 관한 것으로서, 적어도 하나 이상의 광섬유; 상기 광섬유를 감싸는 조사 경화성 아크릴레이트로 된 버퍼층; 상기 버퍼층을 감싸는 조사 경화성 아크릴레이트로 된 외부층; 및 상기 외부층의 표면에 부착되고 평균 직경이 80~140㎛, 비중이 2~3g/cc인 속이 찬 입자의 군;을 포함한다.

본 발명에 의하면 광섬유 유닛 제조시 입자의 제어가 용이하고 포설 특성이 향상된 구조적으로 안정된 광섬유 유닛을 제공할 수 있다.

ABF, 광섬유, 조사 경화성 아크릴레이트, 소다석회유리

Description

공기압 포설용 광섬유 유닛{OPTICAL FIBER UNIT FOR AIR BLOWN INSTALLATION}

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압 포설용 광섬유 유닛의 구성을 도시하는 단면도.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공기압 포설용 광섬유 유닛의 제조공정 전의 입자상태를 도시하는 사진.

도 2b는 도 2a의 입자를 구비하여 제조된 광섬유 유닛의 상태를 도시하는 사진.

도 3 및 도 4는 종래기술에 따른 광섬유 유닛의 표면상태를 도시하는 사진.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

100...광섬유 101...버퍼층

102...외부층 103...입자

본 발명은 공기압 포설용 광섬유 유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공기압 포설시의 견인력 향상을 위해 외표면에 구비되는 입자군과 광섬유 보호용 코팅층이 구조적으로 안정된 특성을 갖는 공기압 포설용 광섬유 유닛에 관한 것이다.

공기압 포설용 튜브를 광섬유 포설지점에 미리 설치한 후 기체압력을 이용하여 튜브 내부에 광섬유 유닛을 삽입하여 포설하는 공법은 광섬유 유닛의 추가 설치 및 제거가 용이하고 시공비용이 저렴하여 FTTH(Fiber To The Home) 등과 같이 상대적으로 포설공간이 협소한 분야에 매우 유용하게 사용된다.

공기압 포설용 광섬유 유닛은 유체의 흐름견인력(Fluid drag force)에 의해 튜브 내로 포설되는 특성상 유체견인력을 극대화 할 수 있는 구조와 재질의 외표면을 가져야 하며, 광섬유 유닛을 견고하게 보호할 수 있는 코팅층이 구비되어야 한다.

공기압 포설시 유체의 흐름 견인력을 증가시키기 위한 대표적인 광섬유 유닛 기술로는 US5,042,907호, US5,441,813호, US5,555,335호, US6,341,188호 등을 통해 제안된 기술을 들 수 있다. 상기 특허들을 간략히 살펴보면, US5,042,907호 특허에서는 속이 빈 유리 비드(Hollow glass bead)를 코팅 레진(Resin)에 사전 교반하여 광섬유 유닛의 외표면에 균일하게 도포하는 입자교반법을 제안하였다. US5,555,335호에서는, 유리 비드를 레진에 사전 교반하지 않고, 레진을 광섬유에 코팅한 후 경화 전에 유리 비드를 정전기적인 방법으로 광섬유 유닛의 외피로 날려서 붙이는 입자날림법을 제안하였다. 한편, 비드를 이용하지 않는 발포법으로서, US5,441,813호에서는 기공이 많이 형성되는 발포성 고분자 재료를 이용하여 광섬유 유닛의 외표면에 오목한 모양의 딤플(Dimple)을 형성함으로써 공기압을 많이 받도록 하였으며, US6,341,188호에서는 리본형 광섬유에 특수한 재질의 실(예컨대, 아라미드 섬유)을 경사형으로 감는 방법으로 외표면에 굴곡을 주어 공기압을 많이 받도록 하는 기술을 제안하였다.

그런데, 상기의 종래기술들은 다음과 같은 취약점이 존재하여 포설특성은 물론 광섬유 자체의 광학특성이 저하되는 현상이 발생하게 된다.

입자교반법을 사용하여 레진에 비드를 교반하는 방식의 경우 레진 속에 들어있는 비드가 코팅층의 두께보다 상대적으로 크고, 추진력을 위해 높은 탄성계수를 가지기 때문에 광섬유 유닛의 굴곡특성(bending characteristic)이 좋지 못한 단점이 있다. 또한, 비드와 레진 사이에 균열이 발생하여 광섬유 유닛 내부로 전파하는 문제가 발생하게 된다. 비록, 대안으로 내부 버퍼층과 외표면 사이에 중간층(intermediate layer)을 더 형성하는 방법이 공개된 바 있으나, 이 경우 코팅을 3회 이상 반복해주어야 하므로 공정이 까다롭고 비용이 많이 소요 되는 문제가 있다.

입자날림법의 경우 입자들의 접착강도 분포가 균일하지 않은 문제가 있으며, 속이 비어 있는 구조의 비드가 대기중으로 쉽게 분산되므로 입자의 제어가 매우 까다로와 작업중 인체에 흡입될 수도 있는 단점이 있다.

특히 속이 빈 비드는 비중이 작은 장점은 있으나 레진에 균일하게 교반하는 것이 곤란하고, 교반 공정을 비롯하여 광섬유 유닛의 권취, 운반, 보관 공정 중에 쉽게 파손되어 결과적으로 광섬유 유닛의 코팅 부위가 긁히는 문제도 발생하게 된다.

고분자 발포방법의 경우 발포성 고분자 재료로 인해 마찰계수가 커지기 때문에 한번에 포설할 수 있는 거리가 짧아지며, 광섬유 유닛의 무게가 무거워 지고, 강도가 저하되어 내부에 고강도 고분자층을 추가로 코팅해야 하는 단점이 있다.

또한 광섬유 유닛의 외표면에 굴곡을 주도록 실을 감는 방법의 경우는, 리본형 광섬유가 굽힘에 대해 방향성을 가지고 있는 관계로 한쪽 방향으로만 구부러지고, 아라미드 실의 자체 방향성으로 인하여 포설시 광섬유 유닛이 꼬이는 등 포설특성이 좋지 않은 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 고려하여 창안된 것으로서, 광섬유 유닛 제조시 입자의 제어가 용이하고 포설특성이 향상된 구조적으로 안정된 공기압 포설용 광섬유 유닛을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공기압 포설용 광섬유 유닛은, 적어도 하나 이상의 광섬유; 상기 광섬유를 감싸는 조사 경화성 아크릴레이트로 된 버퍼층; 상기 버퍼층을 감싸는 조사 경화성 아크릴레이트로 된 외부층; 및 상기 외부층의 표면에 부착되고 평균 직경이 80~140㎛, 비중이 2~3g/cc인 속이 찬 입자의 군;을 포함한다.

바람직하게, 상기 입자는 평균 직경이 90~120㎛인 비드로 이루어질 수 있다.

상기 입자의 성분은 소다석회유리이고, 비중이 2.4~2.5g/cc인 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압 포설용 광섬유 유닛의 구성을 도시하는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광섬유 유닛은 적어도 하나 이상의 광섬유(100)와, 광섬유(100)를 감싸는 버퍼층(101)과, 버퍼층(101)을 감싸도록 코팅된 외부층(102)과, 외부층(102)의 표면에 부착되는 속이 찬(Solid) 입자(103)의 군;을 구비한다.

광섬유(100)를 보호하는 버퍼층(101)과 외부층(102)은 조사 경화성(Radiation Curable) 아크릴레이트(Acrylate)로 이루어진다. 여기서, 광조사시 순 간적인 경화가 가능하도록 첨가되는 경화제로는 예컨대, 4,4비스(디메틸아미노)벤조페논과 같은 광경화성 개시제가 사용될 수 있다.

외부층(102) 표면에 부착되는 입자(103)로는 속이 찬 구조의 구형 비드(Bead)가 사용된다.

속이 찬 비드는 내충격성이, 속이 빈 비드의 500psi 수준보다 약 100배 높은 50,000psi 정도이므로 공기압 포설용 광섬유 유닛의 제조나 포설하는 과정에서 비드가 깨질 우려가 적다. 비드가 깨질 경우 공기압 포설시 유체견인력을 크게 저해할 뿐 아니라 공기압 포설용 튜브 내부의 윤활성분을 손상시킬 수 있다.

입자의 비중은, 외부층(102)에 입자(103)들을 부착시키기 위한 분산 제어가 용이하게 수행되도록 2.0~3.0g/cc의 값을 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2.4~2.5g/cc 정도의 값을 갖는다. 입자의 비중이 2g/cc에 미달하게 되면 공기중으로의 비산이 심하게 발생하여 입자의 분포제어가 곤란하고, 입자의 비중이 3g/cc 이상이 되면 공기중으로 띄워 뿌려주는 것이 용이하지 못하다.

또한, 입자의 크기는, 포설작업이 원활히 이루어지도록 80~140㎛의 직경을 갖는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 90~120㎛ 정도의 값을 갖는다. 입자의 직경이 80㎛ 보다 작은 경우에는 거의 돌기 효과를 제공하지 못해 공기압에 의한 유체견인력이 취약하고, 140㎛를 초과하는 경우에는 돌출 정도가 과도하여 공기압 포설용 튜브의 내면 코팅을 손상시킬 뿐만 아니라 광섬유 유닛 전체의 무게가 증가하여 포설특성이 저하된다.

속이 찬 입자는 세라믹 등에 비해 상대적으로 표면이 매끄러워 마찰계수가 낮은 소다석회유리(Soda lime glass)를 성분으로 하는 것이 바람직하며, 이 경우 비중은 2.4~2.5g/cc의 값을 갖는 것이 바람직하다.

<실시예>

공기압 포설용 광섬유 유닛을 제조하기 위하여, 두 개의 싱글모드 광섬유와 립코드(Ripcord)를 집합기에 장착하고, 아크릴레이트를 2중 코팅하여 버퍼층과 외부층을 순차적으로 형성하는 공정과, 광조사에 의한 경화공정과, 직경 80~140㎛, 비중 2.4 g/cc의 속이 찬 유리비드를 난류화시켜 뿌려주는 방법으로 외부층의 표면에 입자군을 부착하는 공정을 수행하였다.

제조후 SEM 관찰결과, 도 2b에 나타난 바와 같이, 유리비드의 입자(103)들이 제조 전(도 2a 참조)과 같이 깨어진 부분 없이 균일하게 부착된 상태를 유지하였으며, 버퍼층(101)과 외부층(102) 간의 계면 접착상태가 매우 균일하고, 광섬유 유닛 표면에 미세 굴곡 손실(micro bending loss)이 발생하지 않는 것으로 확인되었다.

또한, 공기압 포설성능 시험에 있어서 균일하고 표면이 매끄러운 비드에 의해 유체견인력이 증대되어 종래 대비 10% 이상 향상된 25mpm 수준의 포설특성을 얻을 수 있었다.

<비교예>

공기압 포설용 광섬유 유닛을 제조하기 위하여, 두 개의 싱글모드 광섬유와 립코드(Ripcord)를 집합기에 장착하고, 광섬유를 보호하는 코팅층 형성공정과, 광조사에 의한 코팅층 경화공정과, 속이 빈 비드를 광섬유 유닛 표면에 부착하는 공정을 수행하였다. 여기서, 비드를 부착하는 방법으로는 비드를 난류화시켜 뿌려주 는 방법(도 3 참조)과, 레진에 교반하여 코팅하는 방법(도 4 참조)이 사용되었다.

제조후 SEM 관찰결과, 도 3 및 도 4에 나타난 바와 같이 광섬유 유닛의 표면에 부착된 비드가 대부분이 깨어져 정상 상태의 비드가 드물게 존재하였으며, 공기압 포설 성능 시험에서도 본 발명의 실시예에 비해 낮은 수준의 포설특성을 보였다. 또한, 포설시 깨진 비드로 인한 표면 손상(13)에 의해 포설용 튜브 내면에 미세한 상처가 생김에 따라 추가적인 코팅이 요구되고, 재포설시 포설특성이 저하될 가능성이 있는 것으로 나타났다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 공기압 포설용 광섬유 유닛은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 입자의 형태나 부착상태가 양호하게 유지되어 포설특성이 우수하다.

둘째, 입자가 내충격성을 가지므로 재포설시에도 유체견인력을 유지할 수 있고 포설용 튜브의 내벽에 대한 손상을 유발하지 않는다.

셋째, 최적치의 비중을 갖는 비드가 구비되므로 제조과정에서 입자가 대기중으로 비산하여 공기를 오염시키는 현상이 방지되고, 입자의 난류화 제어가 용이하다.

넷째, 광섬유 유닛의 제조, 권취, 사용 과정에서 입자가 파손될 확률이 크게 줄어들게 되므로 취급이 용이하다.

다섯째, 최적치의 크기를 갖는 입자가 구비되어 광섬유 유닛의 전체 무게나 유체견인력을 적정 수준으로 유지할 수 있다.

여섯째, 버퍼층과 외부층 간의 계면접착력이 우수하므로 광섬유에 대한 보호특성이 양호하다.

Claims (3)

1. 공기압 포설 공법에 사용되는 광섬유 유닛에 있어서,

   적어도 하나 이상의 광섬유;

   상기 광섬유를 감싸는 조사 경화성 아크릴레이트로 된 버퍼층;

   상기 버퍼층을 감싸는 조사 경화성 아크릴레이트로 된 외부층; 및

   상기 외부층의 표면에 부착되고 평균 직경이 80~140㎛, 비중이 2~3g/cc인 속이 찬 입자의 군;을 포함하는 공기압 포설용 광섬유 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 입자는 평균 직경이 90~120㎛인 비드인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 광섬유 유닛.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 입자의 성분이 소다석회유리이고, 비중이 2.4~2.5g/cc인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 광섬유 유닛.

Images