KR100708954B1 - 방수구조가 개선된 광섬유 케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 튜브 외부에 구비되는 방수층을 통해 방수가 가능한 광섬유 케이블에 관한 것으로, 케이블 내부에 적어도 하나 이상의 광섬유로 이루어지는 광섬유유닛과, 상기 광섬유유닛을 감싸는 튜브 및 상기 튜브의 외부에 방수층을 구비하고, 상기 튜브의 내부에 별도의 방수부재를 충진하지 않고 방수층에 구비되는 방수부재를 조정함으로써, 광섬유 케이블의 부피와 무게를 최소화 한다. 따라서, 광섬유 케이블 표준에서 제시하는 방수 특성을 만족하면서 광섬유 케이블의 외경을 줄이고 무게를 감소시킬 수 있다.

광섬유, 케이블, 비충진, 방수, 방수얀, 방수테이프, 방수부재, 방수재

Description

방수구조가 개선된 광섬유 케이블{Optical fiber cable improved in waterproof structure}

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 따라 방수얀이 채택된 리본형 광섬유 케이블의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 2는 도 1의 리본형 광섬유 케이블 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 방수테이프가 채택된 리본형 광섬유 케이블의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 4는 도 3의 리본형 광섬유 케이블 구조를 나타내는 분해 사시도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10...광섬유유닛 20...튜브 30...방수층

31...방수얀 32...방수테이프 40...외부자켓

본 발명은 광섬유 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광섬유 케이블의 표준 규격에서 제시하는 방수 특성을 만족하며, 케이블의 부피를 최소화할 수 있는 방수층을 구비한 광섬유 케이블에 관한 것이다.

광섬유 케이블은 다른 유선 전송매체에 비해 대역폭이 넓어 데이터 전송률이 뛰어나며, 광신호를 전달하는 특성상 충격성 잡음, 누화 등의 외부적 간섭을 받지 않는다. 따라서, 대용량의 신호를 신속하고 안정적으로 전달하기 위하여 광섬유 케이블이 많이 사용되고 있다. 그러나 광섬유 케이블에 사용되는 광섬유는 미세한 지름을 가지며 충격에 약하고, 특히 수분과의 접촉에 의하여 광손실 특성 등 성능이 저하된다.

일반적으로, 광섬유 케이블 내에 광섬유를 수분으로부터 보호하기 위하여, 광섬유 케이블의 튜브 내부에는 광섬유와 함께 젤리 컴파운드가 충진되었다. 이러한, 젤리 컴파운드가 충진된 광섬유 케이블을 접속할 경우에 사용자는 젤리를 제거하고 작업을 수행해야 하는 불편함이 있었다. 또한, 젤리 차단작업 수행으로 인해 접속비용이 증가하였고, 누출된 젤리로 인하여 주변환경이 오염되는 문제가 발생하였다.

상기 문제점을 개선하기 위해 젤리를 충진하지 않은 젤리 비충진형 광섬유 케이블이 제안되었다. 젤리 비충진형 광섬유 케이블에는 광섬유 케이블의 튜브 내에 젤리가 충진되지 않고, 방수얀 또는 방수 파우더 등의 방수부재를 충진함으로써, 젤리로 인하여 발생하는 문제점을 해소하였다. 그러나 젤리 비충진 광섬유 케 이블에는 케이블의 방수를 위해 튜브 내에 많은 양의 방수부재가 채워지고, 이에 따라, 케이블의 외경이 커지고 케이블의 무게도 증가하는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 광섬유 케이블에 구비되는 방수부재 배치와 구성을 조정하여 케이블의 부피와 무게를 최소화하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 비충진 광섬유 케이블은 적어도 하나 이상의 광섬유로 이루어지는 광섬유유닛; 상기 광섬유유닛을 감싸는 튜브; 및 상기 튜브를 감싸며, 1000 데니아 이상의 굵기와 10[g/g] 이상의 팽창능(swelling capacity)을 가지는 방수얀을 구비하는 방수층;을 포함하고, 상기 튜브의 내부에는 별도의 방수부재를 충진하지 않는다.

바람직하게, 상기 방수얀에는 흡수능(absorption capacity)이 40[g/g] 이상이고, 흡수율(absorption rate)이 10[sec] 이하인 방수 파우더가 부착될 수 있다.

상기 방수 파우더는 폴리아크릴산염계, PVA말레인산 반응물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교체, 전분 아크릴로니트릴 중합체 및 전분 아크릴산 그라프트 중합체로 이루어지는 군중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따른 비충진 광섬유 케이블은 적어도 하나 이상의 광섬유로 이루어지는 광섬유유닛; 상기 광섬유유닛을 감싸는 튜브; 상기 튜브를 종첨 하며, 두께가 0.185~0.35mm 범위를 유지하는 방수부재를 구비하는 방수층;을 포함하고, 상기 튜브의 내부에는 별도의 방수부재를 충진하지 않는다.

상기 방수부재는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지는 것이 바람직하다.

바람직하게, 상기 방수부재에는 흡수능이 40[g/g] 이상이고, 흡수율이 10[sec] 이하인 방수 파우더가 부착될 수 있다.

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 아니 되며, 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 따라 방수얀이 채택된 리본형 광섬유 케이블의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 리본형 광섬유 케이블 구조를 나타내는 분해 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 비충진 광섬유 케이블은 하나 이상의 광섬유리본(2)으로 이루어진 광섬유유닛(10)과, 상기 광섬유유닛(10)을 감싸는 튜브(20)와, 상기 튜브(20)의 외부를 나선형으로 감싸는 방수얀(31)이 구비되는 방수층(30) 및 상기 방수층(30)을 감싸며 피복하는 외부자켓(40)을 구비한다.

광섬유리본(2)은 적어도 하나 이상의 광섬유(1)가 병렬로 배열된 상태에서 코팅재가 코팅된 구조를 갖는다.

광섬유유닛(10)은 광신호를 전달하는 것으로써 복수의 광섬유리본(2)이 정렬되어 쌓여진 형태로 이루어진다. 예컨대, 12심으로 이루어진 광섬유리본(2)을 6개 적층하여 쌓은 형태로 이루어질 수 있다.

튜브(20)는 적어도 하나 이상의 광섬유유닛(10)을 감싸도록 구비된다. 따라서, 광섬유 케이블에 구비되는 튜브(20)는 광섬유유닛(10)의 수에 따라 적어도 하나 이상이 구비된다.

여기서, 튜브(20)는 외부로부터 전달되는 충격을 차단하기 위하여 폴리에틸렌(PE), 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리프로필렌(PP) 등의 고분자수지로 이루어지는 것이 바람직하다.

방수층(30)은 튜브(20)에 침투되는 수분을 차단하기 위하여 상기 튜브(20)의 외부를 감싸도록 마련되며, 수분차단을 위한 방수부재로 방수얀(31)이 구비된다.

방수얀(31)은 튜브(20)에 침투되는 수분을 효과적으로 차단하기 위하여 튜브(20)에 나선형으로 감싸지는 것이 바람직하다.

방수얀(31)이 튜브(20)를 나선형으로 감싸는데 있어서, 피치가 500mm 이상이면, 케이블 내에 침투하는 수분을 완전하게 차단하기 어렵고, 피치가 300mm 이하이면, 케이블에 너무 많은 방수얀(31)이 내장되므로 케이블의 무게가 증가한다. 따라서, 방수얀(31)은 튜브(20)를 300mm초과, 500mm미만인 피치의 나선형으로 감싸는 것이 바람직하다.

방수얀(31)은 케이블 작업에 지장이 없도록 2[kg/yarn] 이상의 인장 강도를 지니는 것이 바람직하다. 비록, 본 발명의 실시예에서, 방수얀(31)의 인장강도를 2[kg/yarn] 이상으로 한정하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 케이블의 구부러짐이나 당김 등의 외부영향에 의해서 방수얀(31)이 파단되어 방수기능을 잃지 않을 정도의 인장강도이면 충분하다. 아울러, 방수얀(31)의 인장강도의 상한값은 방수얀(31)의 파단으로 인해 방수기능이 상실되지만 않는다면 어떠한 값이던 상관없이 당업자에 의해 선택될 수 있다.

또한, 방수얀(31)에는 수분을 흡수하는 방수 파우더가 부착되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 방수 파우더로는 흡수 속도가 빠르고 흡수 배율이 좋은 폴리아크릴산염계, PVA말레인산 반응물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교체, 전분 아크릴로니트릴 중합체 및 전분 아크릴산 그라프트 중합체로 이루어지는 군중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

외부자켓(40)은 외부 충격으로부터 튜브(31)를 보호하기 위하여 튜브(31)의 외부에 피복되며, 폴리올레핀계열의 고분자수지로 이루어진다. 비록 본 실시예에서, 외부자켓(40)이 폴리올레핀계열의 고분자수지로 이루어지는 것을 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정하는 것은 아니다.

한편, 본 실시예의 광섬유 케이블은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 광섬유유닛(10)을 감싸는 튜브(20) 내에 젤리 컴파운드는 물론 방수얀과 같은 별도의 방수부재가 충진되어 있지않다. 따라서, 종래의 광섬유 케이블에 비해 그 부피와 무게를 현저하게 줄일 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 방수테이프가 채택된 리본형 광섬유 케이블의 구조를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 3의 리본형 광섬유 케이블 구조 를 나타내는 분해 사시도이다. 도 3 또는 도 4에서 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호가 붙은 요소는 전술한 요소와 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 비충진 광섬유 케이블은 광섬유유닛(10)과, 튜브(20)와, 방수층(30) 및 외부자켓(40)을 구비한다.

방수층(30)은 튜브(20)에 침투되는 수분을 차단하기 위하여 상기 튜브(20)의 외부를 종첨 테이핑하는 방수테이프(32)를 구비한다.

또한, 상기 방수테이프(32)는 수분을 효과적으로 흡수하기 위하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 케이블 내부에 침투한 수분이 광섬유(1)에 영향을 미치기 전에 수분을 흡수하여야 하며, 광섬유 케이블 내부에 침투하는 수분을 충분하게 흡수하기 위하여, 상기 방수테이프(32)에는 방수 파우더가 부착된다.

여기서, 상기 방수 파우더는 흡수능이 40[g/g] 이상이고, 흡수율이 10[sec] 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게 상기 방수 파우더는 흡수 속도가 빠르고 흡수 배율이 좋은 폴리아크릴산염계, PVA말레인산 반응물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교체, 전분 아크릴로니트릴 중합체 및 전분 아크릴산 그라프트 중합체로 이루어지는 군중 선택된 어느하나로 이루어질 수 있다.

한편, 본 실시예의 광섬유 케이블도, 전술한 실시예와 마찬가지로, 광섬유유닛(10)을 감싸는 튜브(20) 내에 젤리 컴파운드는 물론 방수얀과 같은 별도의 방수부재가 충진되어 있지않다. 따라서, 종래의 광섬유 케이블에 비해 그 부피와 무게 를 현저하게 줄일 수 있다.

그러면, 아래의 실험예 1 내지 3을 통하여, 튜브 내부에 젤리 컴파운드는 물론 방수얀과 같은 별도의 방수부재가 충진되지 않더라도 충분한 방수 효과를 달성하면서 케이블의 부피와 무게를 줄일 수 있음을 살펴본다.

실험예1

실험예 1-4 내지 1-12에 사용되는 광섬유 케이블에는 광섬유(1) 12심으로 이루어진 광섬유리본(2)을 6개 적층하여 광섬유(1) 72심이 내장된다. 튜브(20)는 폴리프로필렌(PP)으로 제조되었고, 상기 튜브(20)의 내부에는 별도의 방수부재가 충진되지 않는다. 튜브(20)의 외측에는 튜브(20)를 500mm 피치의 나선형으로 감싸는 방수얀(31) 하나를 구비하는 방수층(30)이 구비되고, 상기 방수층(30)의 외부에는 외부자켓(40)이 피복된다.

실험예 1-1 내지 1-3에 사용되는 광섬유 케이블은 상기 실험예 1-4 내지 1-12에 사용되는 광섬유 케이블과 동일한 구조를 가지나, 튜브(20)의 내부에는 1500[den] 굵기의 방수얀 10개가 충진된다.

상기와 같은 구조의 광섬유 케이블에 대하여 상기 방수얀(31)의 굵기와 팽창능을 하기 표 1과 같이 변화시켜 방수 특성을 시험하였다. 방수 특성 시험은 국제 규격인 IEC60794-1-2-F5B의 방법으로 실시하였다. IEC60794-1-2-F5B의 방법은 1m의 케이블 샘플을 1m 물높이의 관에 끼우고, 물이 케이블에 침투한 깊이를 24 시간 동안 측정하는 방법이다. 물이 케이블에 침투하여 1m의 케이블을 통과할 경우 불합격으로 결정한다.

하기 표 1에서 'X'는 물이 1m의 케이블을 통과한 것으로서 방수시험에 불합격됨을 표시한다. 또한, 케이블의 제조환경과 실험환경에 따라 케이블의 특성이 변화되므로, 물이 침투한 깊이가 80cm 이상인 케이블은 제조환경이나 실험환경에 따라 방수시험을 합격하지 못할 수도 있다. 따라서, 물이 침투한 깊이가 80cm 이상인 케이블은 불합격으로 하였다.

	방수얀의 굵기 [den]	팽창능(swelling capacity)[g/g]	물이 침투한 깊이 [cm]	케이블의 외경 [mm]	케이블의 무게[kg/m]
실험예 1-1	800	10	X	15.8	248
실험예 1-2	1000	10	70	15.8	248
실험예 1-3	1500	10	60	15.8	248
실험예 1-4	800	5	X	15	240
실험예 1-5	800	10	X	15	240
실험예 1-6	800	15	85	15	240
실험예 1-7	1000	5	X	15.2	240
실험예 1-8	1000	10	70	15.2	240
실험예 1-9	1000	15	40	15.2	240
실험예 1-10	1500	5	X	15.3	240
실험예 1-11	1500	10	60	15.3	240
실험예 1-12	1500	15	30	15.3	240

표 1의 결과를 보면, 실험예 1-2, 2-3, 1-8, 1-9, 1-11 및 1-12가 전술한 기준의 방수특성을 만족함을 알 수 있다. 그러나, 이중 실험예 1-2 및 1-3은 튜브(20) 내부에 1500[den]의 방수얀 10개가 충진된 결과 케이블의 외경과 무게가 다른 실험예들에 비해 크게 되었다.

이상을 종합하면, 전술한 기준의 방수특성을 만족하면서 케이블의 외경과 무게가 유의미하게 감소된 것은 실험예 1-8, 1-9, 1-11 및 1-12이고, 이들은 모두 튜브(20) 내부에 별도의 방수부재를 총진하지 않고 튜브(20) 외측에 구비되는 방슈얀(31)의 굵기가 1000[den] 이상이고 팽창능이 10[g/g] 이상인 것이다.

실험예2

상기 실험예 1-11의 광섬유 케이블에 대하여, 튜브(20)의 외측에 구비된 방수얀(31)에 부착되는 방수 파우더의 흡수율과 흡수능을 하기 표 2와 같이 변화시키면서 방수 특성을 시험하였다. 방수 특성 시험은 전술한 IEC60794-1-2-F5B의 방법으로 실시하였다.

	흡수능 (absorption capacity)[g/g]	흡수율 (absorption rate)[sec]	물의 침투 길이[cm]
실험예 2-1	10	10	60
실험예 2-2	30	10	50
실험예 2-3	30	15	55
실험예 2-4	40	7	38
실험예 2-5	40	10	42
실험예 2-6	40	15	54
실험예 2-7	60	7	30
실험예 2-8	60	10	36
실험예 2-9	60	15	45

표 2의 실험결과를 보면, 실험예 2-1 내지 2-9 모두 전술한 기준의 방수 특성을 만족하지만, 특히 방수 파우더의 흡수능이 40[g/g] 이상이고, 흡수율이 10[sec] 이하인 경우(실험예 2-4, 2-5, 2-7 및 2-8 참조)에 광섬유 케이블의 방수 특성이 현저하게 향상됨을 알 수 있다.

실험예3

광섬유(1) 12심으로 이루어진 광섬유리본(2)을 6개 적층하여 광섬유(1) 72심이 내장되는 광섬유 케이블을 제조한다. 튜브(20)는 폴리프로필렌으로 제조되었고, 튜브(20)의 외측에는 흡수속도가 5[mm/min]이고, 흡수높이가 1[mm/min] 인 방수테이프(32)를 구비하고, 상기 방수테이프(32)의 외부에는 폴리에틸렌으로 이루어진 외부자켓(40)이 피복된다.

상기와 같은 구조의 광섬유 케이블에 대하여 상기 방수테이프(32)의 두께를 하기 표 3과 같이 변화시켜 방수 특성을 시험하였다. 방수 특성 시험은 전술한 IEC60794-1-2-F5B의 방법으로 실시하였다.

	방수테이프 두께 [mm]	물이 침투한 깊이 [cm]	케이블의 외경 [mm]
실험예 3-1	0.17	85	15.6
실험예 3-2	0.185	70	15.6
실험예 3-3	0.2	65	15.6
실험예 3-4	0.28	50	15.7
실험예 3-5	0.3	45	15.8
실험예 3-6	0.4	35	16.2

그 결과, 표 3에 나타난 바와 같이, 방수테이프(32)의 두께가 0.17[mm] 이하 에서는 전술한 기준의 방수특성을 만족하지 못하고, 방수테이프(32)의 두께가 0.35[mm] 이상에서는 방수 특성은 만족하나 케이블의 외경이 커짐을 알 수 있다. 따라서, 방수테이프(32)의 두께가 0.185[mm]이상이고 0.35[mm]미만의 범위를 유지하면, 광섬유 케이블의 부피를 최소로 유지하면서 침투하는 수분을 차단할 수 있음을 알 수 있다.

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.

본 발명에 의하면, 광섬유 케이블의 방수를 위하여 튜브 외부의 방수층을 구비하고, 방수층에 구비되는 방수부재의 부피를 최소화하도록 설계함으로써, 광섬유 케이블 표준에서 제시하는 방수 특성을 만족하면서 광섬유 케이블의 외경을 줄이고 무게를 감소시킬 수 있다.

Claims (8)

1. 적어도 하나 이상의 광섬유로 이루어지는 광섬유유닛;

   상기 광섬유유닛을 감싸는 튜브; 및

   상기 튜브를 감싸며, 1000 데니아 이상의 굵기와 10[g/g] 이상의 팽창능(swelling capacity)을 가지는 방수얀을 구비하는 방수층;을 포함하고,

   상기 튜브의 내부에는 별도의 방수부재를 충진하지 않는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 방수얀에는 흡수능(absorption capacity)이 40[g/g] 이상이고, 흡수율(absorption rate)이 10[sec] 이하인 방수 파우더가 부착되는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 방수 파우더는 폴리아크릴산염계, PVA말레인산 반응물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교체, 전분 아크릴로니트릴 중합체 및 전분 아크릴산 그라프트 중합체로 이루어지는 군중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
4. 적어도 하나 이상의 광섬유로 이루어지는 광섬유유닛;

   상기 광섬유유닛을 감싸는 튜브; 및

   상기 튜브를 종첨하며, 두께가 0.185[mm]이상이고 0.35[mm]미만인 방수테이프를 구비하는 방수층;을 포함하고,

   상기 튜브의 내부에는 별도의 방수부재를 충진하지 않는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 방수테이프의 두께는 0.2mm 이상, 0.3mm이하인 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
6. 제 4항에 있어서,

   상기 방수테이프는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)인 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 방수테이프에는 흡수능(absorption capacity)이 40[g/g] 이상이고, 흡수율(absorption rate)이 10[sec] 이하인 방수 파우더가 부착되는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 방수 파우더는 폴리아크릴산염계, PVA말레인산 반응물, 이소부틸렌 말레인산 공중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리에틸렌 옥사이드 가교체, 전분 아크릴로니트릴 중합체 및 전분 아크릴산 그라프트 중합체로 이루어지는 군중 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 케이블.

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