KR100749433B1 - 박리 가능한 중앙 도체 프리코트를 구비한 동축 케이블 - Google Patents

Abstract

커넥터를 수용하기 위한 케이블의 제조에서 케이블의 단부가 코어링될 때, 프리코트층의 제거를 용이하게 하는 특별히 제조된 프리코트층을 동축 케이블에 제공한다. 상기 케이블은 내부 도체; 내부 도체를 둘러싸는 발포 폴리올레핀 유전체층; 유전체층을 둘러싸는 외부 도체; 및 내부 도체와 유전체층 사이에 설치되는 프리코트층을 포함한다. 상기 프리코트층은 내부 도체와의 사이에 제1 결합 계면 및 유전체층과의 사이에 제2 결합 계면을 형성하고, 제2("B") 결합의 축 방향 전단 접착력에 대한 제1("A") 결합의 축 방향 전단 접착력의 비가 1 미만이고, 상기 결합의 회전 전단 접착력에 대한, 내부 도체와 유전체층 사이의 프리코트층에 의해 형성된 상기 "A" 결합의 축 방향 전단 접착력의 비가 5 이상이다.

동축 케이블, 프리코트, 도체, 유전체층, 결합 계면, 전단 접착 강도, 코어링 도구

Description

박리 가능한 중앙 도체 프리코트를 구비한 동축 케이블{COAXIAL CABLE WITH STRIPPABLE CENTER CONDUCTOR PRECOAT}

본 발명은 박리 가능한 중앙 도체 프리코트를 구비한 동축 케이블에 관한 것이다.

동축 케이블은 오늘날 텔레비전 신호와 같은 RF 신호의 전송용으로 흔히 사용되고, 일반적으로 금속성 내부 도체 및 "동축 상태로" 코어를 둘러싸며 외부 도체 역할을 하는 금속성 외피로 구성된다. 유전체 재료가 내부 도체를 둘러싸서 주위의 금속성 외피로부터 내부 도체를 전기적으로 절연시킨다. 동축 케이블의 몇 가지 형태에서, 유전체 재료로 공기가 사용되며, 주위의 외피 내에 내부 도체를 동축 상태로 유지하도록 전기 절연성 스페이서들이 케이블의 전체 길이에 걸쳐 서로 이격되어 설치된다. 공지된 다른 동축 케이블 구조에서, 팽창시킨 발포 플라스틱 유전체가 내부 도체를 둘러싸고, 내부 도체와 주위의 금속성 외피 사이의 공간을 채운다.

프리코트층은 이러한 동축 케이블 설계 대부분 중 필수적인 부분이다. 프리코트는 후속되는 팽창된 발포체 또는 고체 유전체 절연층의 적용 이전에 동축 케이블의 내부 도체의 표면에 압출되거나 액체 에멀젼 중에 적용되는 얇은 고체 폴리머 층 또는 발포 폴리머층이다. 프리코트는 보통 다음과 같은 재료 중 하나 이상으로 만들어진다: 폴리올레핀, 폴리올레핀 코폴리머 접착제, 부식방지 첨가제 및 충전재. 프리코트층은 다음과 같은 목적 중 하나 이상의 역할을 한다:(1) 후속되는 압출 유전체 절연층을 피복할, 보다 제어된 표면을 제조할 수 있게 한다. (2) 둘러싼 절연체에 대해 중앙 도체의 운동을 감소시키기 위해 중앙 도체에 유전체 재료의 접착을 촉진하는 접착 성분을 첨가하거나 첨가하지 않고 사용된다. 이 형태의 심한 운동은 중앙 도체를 필드 커넥터(field connector)의 그립으로부터 뽑혀 나오게 함으로써 전기 회로의 개방을 일으킬 수 있다. 이 현상은 흔히 중앙 도체의 "빨려 나옴(suck out)"으로 알려진 필드 고장을 일으킨다. (3) 유전체의 재수축(shrink back)을 방지하기 위한 접착 성분을 첨가하거나 첨가하지 않고 사용된다. (4) 유전체와 중앙 도체의 계면에서 수분 이동 경로를 감소시키거나 없애기 위해 사용된다. 동축 케이블의 유전체 내로 수분이 이동하는 것은 RF 감쇠의 증가와 같은 명백히 해로운 충격을 준다.

불행하게도, 현재 활용 가능한 프리코트로서 상기 기준에 적합하게 설계한 결과, 커넥터의 설치 이전에 중앙 도체로부터 프리코트층을 제거하는 데에는 부가적으로 많은 단계가 필요하다. 동축 케이블의 현장 설치 시, 케이블 단부는 당해 케이블을 또 다른 케이블 또는 에 결합하거나 증폭기와 같은 하나의 네트웍 전기 장치에 결합하는 커넥터를 수용하도록 제조되어야 한다. 케이블 단부의 제조는 일반적으로 케이블 직경 크기의 상용화된 코어링 도구(coring tool)를 사용하여 행해진다. 발포 유전체를 가진 동축 케이블에 있어서, 코어링 도구는 발포 유전체의 일부를 드릴로 제거하여 내부 도체와 외부 도체를 노출시키는 오거형(auger-like) 비트(bit)를 가진다. 이러한 "코어링" 단계 후 커넥터를 설치하기 직전에, 설치 작업자는 내부 도체에 부착된 상태로 남아있는 프리코트층을 물리적으로 제거해야 했다. 상기 규정된 방법은 비금속 "블레이드(blade)" 또는 스크래이퍼(scraper)를 구비한 도구를 활용하며, 기술자는 상기 도구로 프리코트층을 긁어내거나 벗겨내어 내부 도체의 전도성 금속 표면으로부터 제거한다.

동축 케이블 제조사인 CommScope, Inc,가 출판한 현장 설치 매뉴얼인 "Broadband Applications and Construction Manual", 9.1절 및 9.2절에 기재된 절차에 따르면, 현장 기술자는 외피에서 중앙 도체 상의 코팅에 벤 자국을 내고 도체의 말단 방향으로 긁어냄으로써 중앙(내부) 도체를 클리닝하는 데에 비금속 도구를 사용하도록 되어 있다. 구리가 밝고 빛나면 그 도체는 적절히 클리닝된 것으로 간주된다. 이 단계가 적절히 실행되지 않거나, 나이프 또는 토치와 같은 부적합한 도구로 이 단계가 완료될 경우, 내부 도체 또는 그 밖의 구성 부분이 손상되어, 케이블의 전기적 및/또는 기계적 성능 및 네트웍의 신뢰성을 저하시킬 수 있다.

이상과 같은 점을 감안할 때, 표준 커넥터를 수용하기 위한 케이블을 제조할 때, 바람직하게는 코어링 단계에서, 중앙 도체 프리코트층을 중앙 도체로부터 용이하게 제거할 수 있는 동축 케이블의 존재가 필요함은 명백하다.

본 발명은 전술한 바와 같이 표준 프리코트를 위한 중요한 의도된 기능을 수행하면서도 케이블 단부 제조의 초기 단계에서 프리코트를 용이하게 제거할 수 있는 프리코트층을 구비한 동축 케이블을 제공한다. 특별히 조제된 프리코트 조성물 및/또는 이형제(release agent)와 함께 특수 공정 설정을 이용함으로써 표준 코어링 도구를 이용한 단부 제조의 초기 단계에서 프리코트층의 제거를 용이하게 할 수 있다. 초기 단부 제조(코어링) 단계에서 프리코트의 제거는 현장에서 보다 효율적인 커넥터 형성 및/또는 접합(splicing) 조작을 가능하게 하며, 어떠한 특수 프리코트 제거 도구도 필요치 않게 하고, 기능 문제 또는 현장 기술자에 의한 부적절한 단부 제조에서 비롯되는 케이블 손상의 원천을 배제할 수 있다.

프리코트 성분은, 제한되지는 않지만, 하기 물질을 포함하는 호모폴리머 및 코폴리머로부터 선택될 수 있다: 폴리에틸렌 호모폴리머; 비정질 및 어택틱(atactic) 폴리프로필렌 호모폴리머; 폴리올레핀 코폴리머(제한되지는 않지만, EVA, EAA, EEA, EMA, EMMA, EMAA 포함), 스티렌 코폴리머, 폴리비닐 아세테이트(PVA); 폴리비닐 알코올(PVOH); 및 파라핀 왁스. 이들 성분은 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용할 수 있다. 상기 성분들 또는 그 혼합물은 핫 멜트, 열가소성 플라스틱 또는 열경화성 플라스틱의 부류에 속할 수 있다. 프리코트층은 화학 분야에 따라, 순수 상태로, 용매 캐리어로부터, 또는 에멀전으로서 적용될 수 있다. 또한 부식방지 첨가제를 포함할 수도 있다.

프리코트층의 접착 성질은 "A" 결합 및 "B" 결합의 관점에서 정의될 수 있다. "A" 결합은 중앙 도체와 프리코트층의 계면에서의 접착 결합이다. "B" 결합은는 프리코트층과 둘러싼 유전체 재료의 계면에서의 접착 결합이다. 프리코트의 화학적 성질은 평형 결정화도 및/또는 "A" 결합 강도가 신속히 달성되는 것이어야 한다. 이것은 케이블을 사용하기 전에 프리코트의 에이징 효과(aging effect)가 벗겨낼 수 없는 결합을 형성하는 것을 방지하기 위해 필요하다. 이것은 프리코트 성분의 적절한 선택, 핵 형성제(nucleating agent) 및/또는 상부 결합 강도를 제한하도록 "A" 결합의 계면으로 이동하는 첨가제를 첨가함으로써 달성될 수 있다. 다음으로, 프리코트와 유전체 사이에 결합("B" 결합)을 생성하는 조건 하에서, 발포형 폴리머 유전체 조성물을 프리코트에 도포한다.

본 발명의 목적을 달성하는 데 있어서, 수분이 내부 도체를 따라 축 방향으로 이동하는 것을 차단하도록, 프리코트 조성물이 충분한 두께 및 연속성을 갖는 것이 중요하다. 바람직하게는, 최종 두께가 0.0001 인치 내지 0.020 인치가 되도록 프리코트 조성물을 내부 도체에 도포한다.

또한, "A" 결합 계면과 "B" 결합 계면의 결합 강도는, 커넥터를 수용하기 위한 케이블 단부를 제조하는 데에 상용화된 표준 동축 케이블 코어링 도구가 사용될 때, 프리코트층에 인가되는 전단력에 의해 프리코트층이 내부 도체로부터 완전히 깨끗하게 제거되도록 제어되는 것이 중요하다. 특히, 내부 도체와 프리코트층 사이의 결합 계면의 축 방향 전단 접착 강도(즉, "A" 결합) 및 프리코트층과 유전체 사이의 계면의 축 방향 전단 접착 강도(즉, "B" 결합)가 1 이하의 비율을 갖는 것이 중요하다. 이것은 프리코트를 내부 도체로부터 제거했을 때, 프리코트-내부 도체 계면에서 결합 상실이 일어남으로써 내부 도체 표면에 잔류 프리코트가 잔류하지 않는 것을 보장한다.

이 밖에도, 프리코트층에 의해 내부 도체와 유전체 사이에 형성된 결합은, 내부 도체의 축 방향에 비해 내부 도체 표면의 접선 방향으로 훨씬 더 낮은 결합 강도를 갖는 것이 중요하다. 이것은 프리코트 "A" 결합이 의도된 기능(둘러싼 유전체에 대해 내부 도체의 운동을 감소시키고 중앙 도체를 따른 수분의 이동을 배제하는 것)을 실행하기에 충분한 축 방향 접착 강도를 갖도록 하면서도, 코어링 시 프리코트에 가해지는 접선 방향 박리력에 의해 내부 도체로부터 프리코트를 용이하게 제거할 수 있게 한다. 이와 관련하여, 내부 도체와 프리코트층 사이의 결합의 회전 전단 접착 강도에 대한 상기 결합의 축 방향 전단 접착 강도의 비가 5 이상인 것이 바람직하고, 7 이상인 것이 보다 바람직하다.

이러한 본 발명의 목적은 본 명세서에 기술된 프리코트 조성물 및 공정 조건의 적절한 선택에 의해 달성된다. 일 실시예에서, 프리코트 조성물은 단일 폴리머 성분을 포함하고, 또 다른 실시예에서는 2종 이상의 성분이 프리코트 조성물에 컴파운딩되거나 블렌딩된다. 프리코트 조성물은 접착제, 충전재, 부식방지 첨가제, 반응제, 이형제, 가교결합제, 캐리어의 사용 또는 불사용, 용매 또는 유화제를 포함할 수 있다. 이어서, 0.0001 인치 내지 0.020 인치의 최종 두께로 중앙 도체에 접착하는 필름을 생성하는 방식으로 프리코트 조성물을 내부 도체에 도포한다. 그런 다름, 절연 화합물을 프리코트에 도포하여 프리코트와 유전체 사이에 결합("B" 결합)을 생성한다.

이상과 같이 일반적 용어로 본 발명을 설명하였으나, 이제 첨부된 도면을 참조하기로 하는데, 이들 도면은 축척에 맞추어 그려진 도면은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 동축 케이블의 사시도이다.

도 2(A) 및 2(B)는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예에 따라 동축 케이블을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸다.

도 3은 프리코트와 중앙 도체 사이의 접착제 결합을 분열시키는 데 필요한 축 방향 전단력을 테스트하는 데 유용한 인장 시험 장치의 개략도이다.

도 4는 프리코트와 중앙 도체 사이의 접착제 결합을 분열시키는 데 필요한 회전 전단력을 테스트하는 데 유용한 인장 시험 장치의 개략도이다.

이하에서 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명의 모든 실시예 중 일부의 실시예를 제시한다. 실제로, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에 제시된 실시예에 한정되는 것으로 파악해서는 안되고; 이들 실시예는 본 발명의 개시 내용이 적용가능한 법적 요건을 충족시키도록 제시되는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 도 1은 케이블 텔레비전 신호, 휴대폰 신호, 인터넷, 데이터 등과 같은 RF 신호의 장거리 전송용 트렁크(trunk) 및 분배 케이블로서 일반적으로 사용되는 형태의 동축 케이블(10)을 예시한다. 전형적으로, 도 1에 도시한 케이블(10)은, 트렁크 및 분배 케이블로서 사용될 때 약 0.3 인치 내지 약 2.0 인치의 직경을 갖는다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 동축 케이블(10)은 적합한 전기 전도성 재료로 된 내부 도체(12) 및 둘러싼 유전체층(14)을 포함한다. 내부 도체(12)는 구리, 구리 클래드 알루미늄, 구리 클래드 강 또는 알루미늄으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이, 도체(12)는 일반적으로 고체상 도체이다. 도 1에 나타낸 실시예에서, 케이블의 중앙에 동축 상태로 위치한 단일 내부 도체(12)만 도시되어 있는데, 이것이 RF 신호의 전송에 사용되는 형태의 동축 케이블에 대한 가장 보편적인 배열이기 때문이다.

유전체층(14)은 중앙 도체(12)를 둘러싼다. 유전체층(14)은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리스티렌과 같은 적합한 플라스틱으로 형성된 저손실(low loss) 유전체이다. 단위 길이당 유전체의 질량을 감소시키고 그에 따라 유전 상수를 감소시키기 위해, 유전체 재료는 팽창된 셀형 발포 조성물(cellular foam composition)인 것이 바람직하고, 특히 폐쇄된 셀형 발포 조성물이 수분 투과에 대한 내성을 가지므로 바람직하다. 유전체층(14)은 팽창된 발포 플라스틱 유전체 재료로 된 연속적 원통형 벽인 것이 바람직하고, 고밀도 폴리에틸렌과 같은 발포 폴리에틸렌인 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 유전체층(14)은 일반적으로 밀도가 균일한 발포 재료로 이루어지지만, 상기 유전체층(14)은, 유전체의 밀도가 중앙 도체(12)로부터 유전체층의 외부 표면으로 갈수록 연속적 또는 단계적으로 증가되도록 구배(gradient)를 갖거나 점증하는 밀도를 가질 수 있다. 예를 들면, 유전체(14)가 고체 유전체층으로 둘러싸인 저밀도 발포 유전체층을 포함하는, 발포-고체 적층(foam-solid laminate) 유전체가 사용될 수 있다. 이러한 구성은, 케이블의 압축 강도 및 굽힘성을 강화하고 밀도를 중앙 도체(12)를 따라 0.10 g/cc로 낮추기 위해 사용될 수 있다. 중앙 도체(12)를 따라 발포 유전체(14)의 밀도가 낮을수록 RF 신호의 전파 속도가 높아지고 신호 감쇠가 감소된다.

얇은 폴리머 프리코트층(16)이 중앙 도체(12)를 둘러싸고 중앙 도체를 주위의 유전체(14)에 접착시킨다. 프리코트층(16)의 두께는 바람직하게 0.0001∼0.020 인치, 보다 바람직하게는 0.0005∼0.010 인치, 가장 바람직하게는 0.005∼0.010 인치이다.

외부 도체(18)는 유전체층(14)을 밀접하게 둘러싼다. 도 1에 나타낸 실시예에서, 외부 도체(18)는 튜브형 금속 외피(sheath)이다. 외부 도체(18)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 구리 또는 구리 합금과 같은 적합한 전기 전도성 금속으로 형성된다. 트렁크 및 분배 케이블의 경우에, 외부 도체(18)가 케이블을 외부 영향으로부터 기계적 및 전기적으로 밀봉하는 한편 RF 방사(radistion)의 누설을 방지하도록, 외부 도체(18)는 기계적 및 전기적으로 연속적이다. 그러나, 외부 도체(18)는 소정의 특수화 방사 케이블 응용을 위해 RF 에너지의 제어된 누설을 가능하게 하기 위해 구멍이 뚫려 있을 수 있다. 도 1에 나타낸 실시예에서, 외부 도체(18)는, 마주보는 측면 에지가 서로 맞닿은 튜브 형상으로 형성된 금속 스트립으로 만들어지고, 맞닿은 에지들은 도면부호 20으로 표시된 연속된 길이방향 용접에 의해 연속적으로 결합되어 있다. 본 실시예에서는 길이방향 용접에 의해 외부 도체(18)가 제조된 것으로 도시되었지만, 당업자는 이음매 없는(seamless) 튜브형 금속 외피의 압출과 같은 다른 공지의 방법을 이용할 수 있음을 알 것이다.

외부 도체(18)의 내부 표면은 그 길이 전체 및 외주 전체에 걸쳐 박층의 접착제(22)에 의해 유전체층(14)의 외부 표면에 연속적으로 접합되는 것이 바람직하 다. 선택적 보호 재킷(도시되지 않음)으로 외부 도체(18)를 둘러쌀 수 있다. 외부 보호 재킷용으로 적합한 조성물은 폴리에틸렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리우레탄 및 고무와 같은 열가소성 코팅재를 포함한다.

도 2(A) 및 2(B)는 도 1에 나타낸 본 발명의 실시예의 케이블(10)을 제조하는 방법을 예시한다. 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 중앙 도체(12)는 릴(50)과 같은 적합한 공급 소스로부터 소정의 이동 경로를 따라(도 2(A)의 좌측에서 우측으로) 이송된다. 중앙 도체(12)는 먼저, 도체 표면 상의 수분 또는 기타 오염물을 제거하고 프리코트층(16)을 수용하는 도체를 제조하기 위해 고온으로 도체를 가열하는 예열기(51)를 통과하여 진행하는 것이 바람직하다. 예열된 도체는 이어서 크로스헤드(cross-head) 압출기(52)를 통과하고, 폴리머 프리코트 조성물이 도체 표면 상에 압출된다. 프리코트 조성물은 폴리에틸렌 호모폴리머, 비정질 및 어택틱 폴리프로필렌 호모폴리머, 폴리올레핀 코폴리머(제한되지는 않지만, EVA, EAA, EEA, EMA, EMMA, EMAA 포함), 스티렌 코폴리머, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 파라핀 왁스 및 이들의 2종 이상의 블렌드로 이루어지는 군으로부터 선택되는 열가소성 호모폴리머 또는 코폴리머 조성물이다. 조성물의 일 예에서, 프리코트 조성물은 50 중량% 이상의 폴리에틸렌을 함유하고, 추가로 에틸렌과 카르복시산, 예컨대 아크릴산 또는 메타크릴산의 코폴리머를 하나 이상 포함할 수 있다. 폴리에틸렌을 하나 이상의 상기 코폴리머와 블렌딩할 때, 코폴리머의 함량은 25 중량% 미만인 것이 바람직하다. 예를 들면, 프리코트 조성물은 50 중량% 이상, 보다 바람직하게는 75 중량% 이상의 저밀도 폴리에틸렌과 에틸렌 아크릴산 코폴리머를 함유할 수 있다. 프리코트 조성물은 또한 충전재, 부식방지 첨가제, 반응제, 이형제 및 가교결합제 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 프리코트 조성물에 사용되는 폴리에틸렌 폴리머 성분은 35 g/10분 이상, 바람직하게는 50 g/10분 이상의 멜트 인덱스(melt index; MI)를 갖는 것이 바람직하다. 잘 알려진 바와 같이, 멜트 인덱스는 190℃에서 2.15 킬로그램의 힘을 받아 직경이 0.0825 인치인 압출 레오미터 오리피스를 10분 동안에 강제로 통과할 수 있는 열가소성 수지의 양(단위: g)으로 정의된다. 멜트 인덱스가 높으면 상대적으로 낮은 인열 강도를 가진 프리코트층이 얻어지므로, 코어링 시 중앙 도체로부터 프리코트 재료의 박리 또는 인열을 촉진시킨다. 결합은 접착제보다 마찰력이 더 큰 본성을 가지므로, 중앙 도체로부터의 박리를 촉진함과 아울러 필요한 축 방향 결합 강도를 제공한다. 이러한 특징은 또한 비교적 낮은 접착제 코폴리머(예컨대 EAA 또는 EMA 코폴리머) 함량 또는 프리코트 조성물 중에 상기 코폴리머의 부재에 의해 증강된다. 이것은 또한 프리코트층의 수분 차단 특성을 유지하면서, 프리코트층이 중앙 도체의 금속 표면(A 결합)보다는 둘러싼 유전체(B 결합)에 우선적으로 접합될 수 있게 한다. 프리코트 조성물의 또 다른 몇 가지 예는 다음을 포함한다: 50 MI 저밀도 폴리에틸렌 수지(LDPE); 80 MI LDPE 및 EMMA 코폴리머 접착제의 80/20 중량부 블렌드; 80 MI LDPE 및 EAA 코폴리머 접착제의 80/20 중량부 블렌드; 마이크로결정성 왁스를 5 중량% 이하 함유한 전술한 것 중 하나의 블렌드.

프리코트층은 방냉되어 응고된 다음, 코팅된 중앙 도체 주위에 동심 상태로 발포성 폴리모 조성물을 연속적으로 공급하는 제2 압출 장치(54)를 통과하여 이송 된다. 바람직하게, 고밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌이 상기 압출 장치(54)에서 핵 형성제와 혼합되어 폴리머 멜트를 형성한다. 압출 장치(54)를 빠져나오면, 발포성 폴리머 조성물은 발포되고 팽창하여 중앙 도체(12) 주위에 유전체층(14)을 형성한다.

발포성 폴리머 조성물에 추가하여, 발포 유전체층(14) 주위에 상기 발포성 폴리머 조성물과 함께 접착제 조성물을 공압출시켜 접착제층(22)을 형성하는 것이 바람직하다. 압출 장치(54)는 폴리머 멜트 주위로 동심 상태로 접착제 조성물을 연속적으로 압출하여 접착제 코팅 코어(56)를 형성한다. 접착제 조성물과 발포성 폴리머 조성물의 공압출이 바람직하지만, 유전체층(14)에 접착제층(22)을 도포하여 접착제 코팅 코어(56)를 형성하기 위해, 분무, 침지 또는 별도 장치에서의 압출과 같은 다른 적합한 방법을 이용할 수도 있다. 이와는 달리, 접착제층(22)을 외부 도체(18)의 내부 표면에 제공할 수 있다.

압출 장치(54)를 빠져나온 후, 접착제 코팅 코어(56)는 냉각된 다음 릴(58)과 같은 적합한 용기에 수집된 다음, 도 2(B)에 도시된 제조 공정으로 넘어간다. 이와는 달리, 접착제 코팅 코어(56)를 릴(58)에 감아 수집하지 않고, 도 2(B)의 제조 공정에 연속적으로 전진시킬 수 있다.

도 2(B)에 나타낸 바와 같이, 접착제 코팅 코어(56)를 릴(58)로부터 드로잉하여 동축 케이블(10)을 형성하기 위해 추가 처리할 수 있다. 릴(60)과 같은 적합한 공급 소스로부터, 바람직하게는 알루미늄으로 형성된 좁고 기다란 스트립(S)을 전진하는 코어(56) 주위에 보내고, 가이드 롤(62)에 의해 대체로 원통형으로 구부 려 헐겁게 코어를 둘러싸서 튜브형 외피(18)를 형성한다. 이어서, 스트립(S)의 마주보는 길이방향 에지를 맞닿은 상태가 되도록 이동시키고, 스트립을 용접 장치(64)를 통과하여 전진시켜, 코어(56)를 헐겁게 둘러싸고 있는, 전기적 및 기계적으로 연속된 외피(18)를 형성하는 스트립(S)의 맞닿은 에지를 결합시킴으로써 길이방향 용접(20)을 형성한다. 외피(18)가 용접되고 나면, 미국특허 제5,959,245호에 제시된 바와 같이, 외피는 타원형 형상으로 형성되어 외피로부터 접합된 용접 플래쉬(weld flash)로 형성 될 수 있다. 이와는 달리, 또는 결합 공정 후에, 코어(56) 및 둘러싸는 외피(18)가 코어(56) 상에 외피를 가라앉히는 하나 이상의 싱킹 다이(sinking die)(66)를 직접 통과하여 진행함으로써, 유전체(14)의 압축을 일으킨다. 외피(18)가 싱킹 다이(66)를 통과하여 진행할 때 외피(18)의 표면에 윤활제를 도포하는 것이 바람직하다. 이어서, 선택적 외부 폴리머 재킷을 외피(18) 위에 압출시킬 수 있다. 그런 다음, 이와 같이 제조된 케이블(10)은, 보관 및 출하를 위해 릴(72)과 같은 적합한 용기에 수집할 수 있다.

프리코트에 박리가능한 성질을 제공하는 제어된 결합 강도를 얻기 위해서는, 프리코트층과 중앙 도체(12) 표면 사이에 접착성을 증진하기 위해 프리코트를 도포하기 이전에 예열기(51)에서 내부 도체를 75℉ 내지 300℉의 표면 온도로 예열하는 것이 바람직하다. 상기 범위보다 낮은 예열 온도는 중앙 도체를 충분히 가열할 수 없으므로, 수분, 오일 또는 기타 오염물을 표면에 잔류시킬 수 있다. 그러한 오염은 도체와 프리코트층 사이의 계면(A 결합)에서 일관된 접착을 방해할 수 있어, 내부 도체의 표면을 따라 수분이 이동될 수 있다. 마찬가지로, 상기 범위보다 높은 예열 온도도 중앙 도체의 표면과 접촉한 프리코트 폴리머를 열화시킴으로써 접착을 저지하여 프리코트층에 기포를 발생시키거나 프리코트층의 일관성(consistency)을 잃게 할 수 있다.

프리코트와 유전체 적용 사이에서, 유전체의 적용 이전에 중앙 도체와 프리코트층의 재가열을 제어하는 것이 또한 중요하다. 코팅된 도체를 조금이라도 재가열하려면, 상기 층들 사이에 적합한 B 결합을 촉진하도록 200℉ 미만의 재가열 온도를 적용해야 한다. 유전체층의 적용 이전에 이 온도 이상으로 프리코트와 도체를 가열하는 것은 두 층의 접착을 억제할 수 있다. 이 단계에서 과도하게 가열하는 것은 유전체 폴리머를 처리 범위보다 높은 온도에 노출시킴으로써 프리코트와 접촉하고 있는 유전체층을 열화시킬 수 있다. 그와 같이 초래되는 유전체층에서의 열화 및/또는 간극(void)은 B 결합 강도를 저하시켜 프리코트와 유전체층 사이에서 수분이 이동할 수 있는 경로를 생성할 수 있다.

A 결합 계면과 B 결합 계면 사이의 제어된 결합 접착 성질은, 상용화된 표준 동축 케이블 코어링 도구를 사용하여 커넥터를 수용하기 위한 케이블 단부의 제조 시 프리코트층에 인가되는 전단력에 의해, 내부 도체로부터 프리코트층이 완전히 남김없이 제거되도록 하는 것이다. 상용화된 동축 케이블 코어링 도구의 예로는 미국 코네티컷주 체스터 소재 CablePrep Inc. 제품인 Cableprep SCT 시리즈 코어링 도구, 코네티컷주 크롬웰 소재 Ripley Company 제품인 Cablematic CST 시리즈 코어링 도구, 및 팬실베이니어주 코건 스테이션 소재 Lemco Tool Corporation 제품인 Corstrip 시리즈 코어링 도구가 포함된다.

이들 코어링 도구는, 상기 도구가 케이블에 상대적으로 회전할 때 케이블 코어에 대해 회전 전단과 축 방향 전단의 조합력을 인가하는 절단 에지를 포함한다. 코어링 도구는 전형적으로, 동축 케이블을 수용하도록 되어 있는 축 방향으로 연장되는 개방단을 가진 하우징 및 상기 하우징에 장착되어 개구부 방향으로 동축 상태로 연장되는 절단 도구를 포함한다. 절단 도구는 전형적으로, 동축 케이블의 외부 도체 내에 수용될 수 있는 크기의 외경을 가진 오거형 원통 코어링 부위, 동축 케이블의 내부 도체를 수용하도록 축 방향으로 연장되는 보어(bore), 및 코어링 도구가 케이블의 단부에 진입할 때 유전체 재료의 일부를 제거하는 코어링 부위의 단부에 하나 이상의 절단 에지를 포함한다. 상용화된 표준 코어링 도구를 이용하는 것 이외에, 유전체층 및 프리코트층의 슬라이싱이 아닌 인열을 촉진하도록 절단 에지가 특수한 형상으로 된 코어링 도구를 사용함으로써 매우 양호한 결과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따라 얻어지는 제어된 결합 접착력 성질은 동축 케이블 시험편을 표준 시험 방법으로 테스트함으로써 측정할 수 있다. 예를 들면, 프리코트 결합 계면, 즉 "A" 결합 계면 및 "B" 결합 계면의 축 방향 및 회전형 전단 접착력은 ANSI/SCTE 시험 방법 12 2001에 의거한 하기와 같은 변형 테스트 절차를 이용하여 측정된다:

트렁크 및 분배 동축 케이블의 프리코트와 중앙 도체 사이의 접착제 결합을 분열시키는 데 필요한 전단력을 판정하는 테스트

1.0 범위

1.1 본 테스트는 고체 튜브형 외부 도체를 구비한 트렁크 및 분배 케이블에 있어서, 동축 케이블 중앙 도체와 유전체 또는 프리코트층 사이의 접착제 접

합을 분열시키는 데 필요한 전단력을 판정하는 데 이용된다. 결합을 분열시

키는 전단력은 축 방향(평행이동형) 모드 및 회전 모드 모두에서 판정된다.

2.0 장치

2.1 튜브 커터.

2.2 유틸리티 나이프 또는 기타 예리한 나이프.

2.3 중앙 도체를 손상하지 않고 직선 방향으로 외부 도체를 절단할 수 있는

톱(Dremel 도구 등).

2.4 적어도 1/32""의 눈금이 표시된 자

2.5 인장 시험 장치(Instron 446X 시리즈나 Sintech 5X 또는 그 동등물)

2.6 도 3에 예시되고 ANSI/SCTE 12 2001에 기재된 중앙 도체/프리코트 결합

풀 아웃 고정구.

2.7 도 4에 예시된 바와 같은 중앙 도체/프리코트 회전형 결합 시험 장치

고정구. Pharmatron TM-200 및 Vibrac Torqo 1502 또는 기능이 그와 동등한

기기는 허용가능하다.

3.0 샘플 제조

3.1 길이가 10∼12 인치인 케이블 샘플을 얻는다.

3.2 외부 재킷이 있을 경우, 이를 제거한다.

3.3 일단으로부터 측정하여, 1 인치 및 2 인치에서 외부 도체에 샘플을 표

시한다.

3.4 튜브 커터를 사용하여, 각각의 표시에서 1/16 인치 이내의 깊이로 외피

를 절개한다.

3.5 중앙 도체에 칼집이나 손상이 생기지 않게 주의하면서 절개부 위에서

나머지 유전체를 절개한다.

3.6 1 인치와 2 인치 사이의 구간을 제외하고, 샘플 길이 전체에 대해 중앙

도체의 축을 따라 외부 도체를 절개한다. 테스트 샘플 또는 중앙 도체를 흐

트리거나 손상시키지 않고 1 인치 길이의 테스트 샘플의 어느 한 쪽으로부터

외부 도체 및 유전체를 제거한다.

4.0 테스트 방법

4.1 축 방향 테스트

4.1.1 중앙 도체 결합 풀 아웃 고정구를 인장 시험 장치에 부착한다.

4.1.2 중앙 도체 직경보다 3.0±1.0 mil 만큼 더 큰 중앙 도체 인서

트를 선택하고, 이를 테스트 샘플(외경이 큰 단부부터)의 벗겨진 긴

부분에 슬라이딩시킨다.

4.1.3 테스트 고정구 내에 샘플과 인서트를 설치하고, 중앙 도체의

긴 단부를 인장 시험 장치에 고정한다.

4.1.4 인장 시험 장치를 2.0 인치/분의 속도로 작동하도록 설정하고

테스트를 시작한다.

4.1.5 중앙 도체에 대한 결합이 파괴될 때까지 테스트를 계속하고,

테스트중 최대 부하(단위; 파운드)를 기록한다.

4.1.6 최소 6개의 시험편에 대해 테스트를 반복한다.

4.2 회전 테스트

4.2.1 적절한 고정구를 사용하여 회전 결합 시험 장치에 샘플을 삽입

한다.

4.2.2 시험 장치를 1 rpm의 속도로 회전하도록 설정하고 테스트를 시

작한다.

4.2.3 유전체/프리코트가 중앙 도체로부터 떼어지거나 중앙 도체가

파손될 때까지 테스트를 계속한다.

4.2.4 테스트중 관찰된 최대 토크(단위; 인치-파운드)를 기록하고,

결합 또는 중앙 도체가 파손되는지 여부를 관찰한다.

4.2.5 최소 6개의 시험편에 대해 테스트를 반복한다.

5.0 데이터 분석

5.1 각 샘플에 대한 평균 부하 및 표준 편차를 계산 및 보고하고, 이들 결과를 샘플명, 설명, 외부 도체와 중앙 도체의 치수, 및 기타 적합하다고 생각되는 특기사항과 함께 보고한다.

프리코트층과 중앙 도체 사이의 결합 계면, 즉 "A" 결합의 축 방향 전단 강도, 및 프리코트층과 유전체층 사이의 결합 계면, 즉 "B" 결합의 강도를 변형된 ANSI/SCTE 시험 방법 12 2001(종전 IPS-TP-102), "프렁크, 공급기 및 분배 동축 케이블용 유전체에 대한 중앙 도체 결합의 시험 방법"에 따라 하기와 같이 변형하여 측정한다. 고정구는, 중앙 도체와 프리코트층의 조합체의 외경보다 25% 이상 더 큰 중앙 도체 삽입용 구멍을 갖는다. 프리코트층이 중앙 도체에 접착된 부분을 남기지 않고 중앙 도체로부터 깨끗하게 벗겨진다면, 제2 결합 계면("B")의 축 방향 전단 강도에 대한 제1 결합 계면("A")의 축 방향 전단 강도의 비가 1 미만이라고 결론지을 수 있다. 프리코트층이 중앙 도체에 접착된 상태로 남아 있다면, 상기 전단 강도 비가 1보다 크다고 결론지을 수 있다. 마찬가지로, 유전체 재료가 프리코트층에 접착된 상태로 남아 있다면, 상기 전단 강도 비가 1보다 크고, 유전체에 고장이 발생되었으며 프리코트 결합 계면에는 고장이 없다고 결론지을 수 있다.

프리코트층과 중앙 도체 사이의 결합 계면, 즉 "A" 결합의 회전 전단 강도, 및 프리코트층과 유전체층 사이의 결합 계면, 즉 "B" 결합의 회전 전단 강도를 전술한 회전 테스트 절차를 이용하여 측정한다. 코어링 도구에 의해 인가되는 회전(또는 접선 방향) 전단력에 의해 프리코트층이 도체로부터 깨끗하게 벗겨진다면, "B" 결합의 회전 전단 강도에 대한 "A" 결합의 회전 전단 강도의 비도 1 이하이다. 이것은 테스트를 실시한 후 시험편의 상태를 조사함으로써 입증된다. 프리코트층이 중앙 도체에 접착된 부분을 남기지 않고 중앙 도체로부터 깨끗하게 벗겨진다면, 제2 결합 계면("B")의 축 방향 전단 강도에 대한 제1 결합 계면("A")의 축 방향 전단 강도의 비가 1 미만이라고 결론지을 수 있다. 프리코트층이 중앙 도체에 접착된 상태로 남아 있다면, 상기 전단 강도 비가 1보다 크다고 결론지을 수 있다. 유전체 재료가 프리코트층에 접착된 상태로 남아 있다면, 상기 전단 강도 비가 1보다 크고, 유전체에 고장이 발생되었으며 프리코트 결합 계면에는 고장이 없다고 결론 지을 수 있다.

중앙 도체-프리코트 결합 계면, 즉 "A" 결합에서 고장이 발생할 때, 축 방향 전단 접착력이 회전 전단 접착력보다 크도록 결합 접착력을 제어하는 것도 바람직하다. "A" 결합의 회전 전단 접착력에 대한 "A" 결합의 축 방향 전단 접착력의 비는 축 방향 전단 접착력(단위; 파운드)의 평균값을 회전 전단 접착 토크 힘(단위; 인치-파운드)의 평균값으로 나눔으로써 결정된다. "A" 결합의 회전 전단 접착력에 대한, 내부 도체와 유전체층 사이의 프리코트층에 의해 형성된 "A" 결합의 축 방향 전단 접착력의 비가 5 이상인 것이 바람직하고 7 이상인 것이 더욱 바람직하다. 이러한 값은, "A" 결합 계면에서 고장이 발생한 샘플, 즉 "B" 결합 강도에 대한 "A" 결합 강도의 필수적 비가 1 미만인 샘플에 대해 전술한 테스트 절차를 이용하여 측정할 수 있다.

이하의 비한정적 실시예에 의해 본 발명을 더 설명한다. 모든 퍼센트는 달리 표시하지 않는 한 중량 기준이다.

실시예

하기 성분을 컴파운딩하여 프리코트 조성물을 조제했다:

80 MI 저밀도 폴리에틸렌 97.5%

5.5 MI 에틸렌 아크릴산 코폴리머 2.5%(아크릴산 함량 6.5%)

이 조성물을 하기 절차와 조건에 따라 직경이 0.1085∼0.2025 인치인 구리 클래드 알루미늄 도체에 도포했다. 중앙 도체를 125℉로 예열했다. 상기 조성물을 폴리머 압출 공정을 이용하여 제어된 두께로 도포했다. 도포된 두께는 0.008 인치의 공칭 평균 두께로 제어되었다. 이 구조체를 실온에 가깝게 냉각한 다음, 폐쇄된 셀 발포 폴리에틸렌 유전체층을 적용하기 위해 발포 폴리머 압출 공정을 통과시켰다.

축 방향 모드와 회전 모드 양자의 방식으로 결합을 분열시키는 데 필요한 전단력을 판정하기 위해 상기 시편을 전술한 테스트 절차로 테스트했으며, 그 결과를 하기 표에 제시한다.

샘플	CC 직경(인치)	회전 결합 (파운드)	축 방향 결합 (파운드)	결합 비
1 2 3 4 5 6 7	0.1085 0.1235 0.1365 0.1655 0.1665 0.1935 0.2025	9 12 16 19 19 29 30	147 184 206 249 251 284 252	16 15 13 13 13 10 8

이상과 같은 설명 및 관련 도면에 제시된 내용을 숙지한다면 본 발명과 관련된 분야에 숙련된 사람은 여기에 제시된 본 발명의 여러 가지 변형 및 다른 구현예를 생각할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정 구현예에 한정되는 것이 아니며, 변형 및 다른 구현예가 첨부하는 청구의 범위 내에 포함되어야 함을 이해해야 한다. 본 명세서에서 특정한 용어가 사용되어 있지만, 그러한 용어는 일반적이고 설명적 의미로 사용되는 것이며 한정하려는 것이 아니다.

Claims (21)

1. 내부 도체(inner conductor);

   상기 내부 도체를 둘러싸는 유전체층(dielectric layer);

   상기 유전체층을 둘러싸는 외부 도체(outer conductor); 및

   상기 내부 도체와 상기 유전체층 사이에 설치된 프리코트층(precoat layer)

   을 포함하는 동축 케이블(coaxial cable)로서,

   상기 프리코트층은 상기 내부 도체와의 사이에 제1 결합 계면(bond interface)("A" 결합) 및 상기 유전체층과의 사이에 제2 결합 계면("B" 결합)을 형성하고, 상기 프리코트층은 상기 내부 도체를 따라 수분이 축 방향으로 이동하는 것을 차단하기에 충분한 두께와 연속성을 가지며,

   상기 제2("B") 결합의 축 방향 전단 강도(axial shear strength)에 대한 제1("A") 결합의 축 방향 전단 강도의 비는, 상용화된 표준 동축 케이블 코어링 도구(coring tool)을 이용하여 커넥터를 수용하기 위한 케이블 단부를 제조하는 과정에서 상기 프리코트층에 인가되는 전단력에 의해 상기 프리코트층이 상기 내부 도체로부터 완전히 깨끗하게 제거될 수 있도록, 1 미만인

   동축 케이블.
2. 제1항에 있어서,

   상기 프리코트층이 0.0001∼0.020 인치의 두께를 가진 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
3. 제1항에 있어서,

   상기 "A" 결합의 회전 전단 접착력(rotational shear adhesion force)에 대한 상기 "A" 결합의 축 방향 전단 접착력의 비가 5 이상인 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
4. 제3항에 있어서,

   상기 "A" 결합의 회전 전단 접착력에 대한 상기 "A" 결합의 축 방향 전단 접착력의 비가 7 이상인 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유전체층은 폐쇄된 셀(closed cell) 폴리올레핀 발포체(foam)를 포함하고, 상기 프리코트층은 폴리에틸렌 조성물로 된 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
6. 제1항에 있어서,

   상기 프리코트층이, 폴리에틸렌 호모폴리머, 비정질(amorphous) 및 어택틱(atactic) 폴리프로필렌 호모폴리머, 폴리올레핀 코폴리머, 스티렌 코폴리머, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 파라핀 왁스 및 이들의 2종 이상의 블렌드(blend)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 호모폴리머 또는 코폴리머 조성물로 된 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
7. 제6항에 있어서,

   상기 프리코트층이, 충전재, 부식방지 첨가제, 반응제, 이형제(release agent) 및 가교결합제 중 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
8. 제6항에 있어서,

   상기 프리코트층이 저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌 아크릴산 코폴리머의 블렌드를 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
9. 제6항에 있어서,

   상기 저밀도 폴리에틸렌이 50 g/10분 이상의 멜트 인덱스(melt index)를 갖는 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 유전체층은 폐쇄된 셀(closed cell) 발포 폴리올레핀이고,

    상기 프리코트층은, 35 g/10분 이상의 멜트 인덱스를 가진 저밀도 폴리에틸렌과 에틸렌 아크릴산 코폴리머의 블렌드를 포함하는 열가소성 폴리머 조성물을 포함하고,

    상기 제2("B") 결합의 회전 전단력에 대한 상기 제1("A") 결합의 회전 전단 접착력의 비가 1 미만인 것을 특징으로 하는

    동축 케이블.
11. 소정의 이동 경로를 따라 예열기에 도체를 도입하고 통과시켜 상기 도체를 75℉ 내지 300℉의 표면 온도로 예열하는 단계,

    제1 압출기에서 35 g/10분 이상의 멜트 인덱스를 가진 저밀도 폴리에틸렌과 에틸렌 아크릴산 코폴리머의 블렌드를 포함하는 열가소성 폴리머 프리코트 조성물을 용융시키는 단계,

    상기 예열된 도체를 상기 제1 압출기에 도입하고 통과시켜, 중앙 도체의 표면 상에, 상기 용융된 프리코트 조성물의 연속적인 얇은 코팅층을 0.0001 인치 내지 0.020 인치의 두께로 압출시키는 단계,

    상기 프리코트 조성물층을 방치 냉각하고 응고시켜, 상기 내부 도체와의 사이에 제1 결합 계면("A" 결합)을 형성하는 단계,

    선택적으로, 상기 도체와 상기 프리코트 조성물층의 온도를 200℉ 이하로 재가열하는 단계,

    상기 도체와 상기 프리코트 조성물층을 제2 압출기에 도입하고 통과시켜 상기 코팅된 도체 상에 발포성 폴리올레핀 폴리머 조성물을 압출시키는 단계,

    상기 발포성 폴리머 조성물을 팽창시키고 냉각하여 응고시킴으로써, 상기 프리코트 조성물층과의 사이에 제2 결합 계면("B" 결합)을 형성하면서 상기 도체를 둘러싸는 폐쇄된 셀 폴리올레핀 발포 유전체를 형성하는 단계,

    상기 발포 유전체를 연속적 금속 외피로 둘러싸서 동축 케이블의 외부 도체를 형성하는 단계, 및

    상기 제2("B") 결합의 축 방향 전단 강도에 대한 제1("A") 결합의 축 방향 전단 강도의 비가 1 미만이 되도록 상기 제1 결합 계면과 상기 제2 결합 계면의 결합 접착력을 제어하는 단계

    를 포함하는 동축 케이블의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 제2("B") 결합의 회전 전단 강도에 대한 제1("A") 결합의 회전 전단 강도의 비가 1 미만이 되도록 상기 결합 접착력을 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 케이블의 제조 방법.
13. 제11항에 있어서,

    상기 "A" 결합의 회전 전단 접착력에 대한 상기 "A" 결합의 축 방향 전단 접착력의 비가 5 이상이 되도록 상기 결합 접착력을 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 동축 케이블의 제조 방법.
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