KR100816587B1 - 발포 동축 케이블 및 그 제조 방법 - Google Patents

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조봉권
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박정원
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엘에스전선 주식회사
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Abstract

본 발명은 발포 동축 케이블 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명에 따른 발포 동축 케이블은, 중심 도체; 중심 도체를 중심선으로 그 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 내부 스킨층; 내부 스킨층의 외주를 컴팩트하게 둘러싸고, 물리적 발포에 의한 다수의 발포셀을 구비하는 절연층; 발포 절연층의 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 외부 스킨층; 외부 스킨층을 둘러싸는 차폐층; 및 차폐층을 둘러싸는 자켓층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 내부 스킨층 및 외부 스킨층을 구비함으로써, 중심 도체와 절연층 간의 계면 접착력이 향상되고, 발포셀의 발포도가 향상되어, 신호 간섭없이 GHz 대역의 초고주파를 전송할 수 있는 장점이 있다.
동축, 케이블, 스킨층, 발포, 발포셀

Description

발포 동축 케이블 및 그 제조 방법{Foam coaxial cable and Method for manufacturing the same}
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 해석되지 않아야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 동축 케이블의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 발포 동축 케이블을 도시하는 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발포 동축 케이블의 제조를 위한 공압출용 압출기를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연층 및 외부 스킨층의 단면을 보여주는 사진.
도 5 및 도 6은 비교예에 따른 절연층의 단면을 보여주는 사진.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발포 동축 케이블의 손실 특성을 나타내는 그래프.
도 8은 비교예에 따른 발포 동축 케이블의 손실 특성을 나타내는 그래프.
<도면의 주요 참조 부호에 대한 설명>
10...중심 도체 20...내부 스킨층
30...절연층 40...외부 스킨층
50...차폐층 60...자켓층
본 발명은 발포 동축 케이블에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동축 케이블의 층간 구조를 개선하여 유전율을 향상시킴으로써, 신호 전송에 따른 손실이 저감된 우수한 전송 특성을 갖는 동축 케이블에 관한 것이다.
일반적으로, 동축 케이블(Coaxial Cable)은 신호를 전송하기 위한 중심 도체와, 중심 도체의 동축상에 차폐층(Shield)이 형성되는 구조의 전송 선로로서, 선로의 내부 단면을 보면 중심 도체와 차폐층이 동심원(同心圓)을 이루고 있으며, 중심 도체와 차폐층 사이에는 유전 특성을 갖는 절연층이 형성된다.
동축 케이블은 크기별 및 종류별로 매우 많은 제품군과 종류가 개발되어져 왔으며, 구조적 특성으로 인하여 주파수에 따른 신호의 감쇠나 전송 지연의 변화가 작고, 대용량의 데이터를 일괄 전송할 수 있고, 동일 케이블 속에 복수의 동축 케이블을 수용해도 상호간의 신호 누설이 적은 잇점이 있다.
이러한 동축 케이블은 임피던스 특성이 가장 중요한 요소이며, 임피던스값은 다음의 수학식 1에 의하여 결정된다. 이때, 수학식 중 Z0는 특성 임피던스(Characteristic Impedance)이고, εr은 유전율이고, d는 중심 도체의 직경이고, D는 차폐층의 내경이다.
Figure 112006058542318-pat00001
수학식 1을 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 특성 임피던스값을 결정짓는 펙터(Factor)는 유전율, 중심 도체의 직경 및 차폐층의 직경을 포함한다. 이때, 유전율은 절연층의 발포도에 따라 증감하게 되고, 유전율에 따라 전송 속도가 증감하게 되는데, 전송속도(Propagation Velocity)는 다음의 수학식 2를 만족한다. 이때, 수학식 중 υp는 전송속도이고, εr, exp는 발포전 유전율이고, εr, sol은 발포후 유전율이고, ρexp는 발포전 밀도이고, ρsol은 발포후 밀도이다.
Figure 112006058542318-pat00002
Figure 112006058542318-pat00003
수학식 2를 통해 확인할 수 있는 바와 같이, 발포도가 높아질수록 유전율은 낮아지고, 유전율이 낮아질수록 전송 속도가 향상된다. 즉, 신호 전송에 따른 손실 특성이 향상된다. 이때, 발포후 절연층을 구성하는 발포셀의 밀도 및 균일도가 높을수록, 발포도는 증가한다.
한편, 동축 케이블의 실질적인 손실 특성의 향상을 위해, 중심 도체 및 차폐층의 직경은 일반적으로 사용되는 케이블에서 거의 증가되지 않아야 한다. 즉, 전송 주파수가 수 GHz 만큼 높게 도달하면, 동축 케이블은 TEM(Transverse Electro Magnetic) 모드로 인한 상위 주파수의 한계에 직면하게 된다. 또한, 중심 도체 및 차폐층의 재질을 우수한 전도 특성의 금속으로 대체할 경우, 제조 가격 대비 성능에서 비효율적이다.
따라서, 동축 케이블의 손실 특성의 향상을 위한 바람직한 해결책은 절연층의 구조 개선 및 유전율을 향상시키는 것이다.
근래의 동축 케이블에 대한 주된 개발 방향은 신호 전송에 따른 에너지 손실을 줄이기 위하여 중심 도체와 차폐층 사이의 구조 개선 및 이에 따른 전송 특성의 개선을 위한 방향으로 진행되어 왔다. US 6,912,777 및 US 4,866,212 는 유전율이 가장 낮은 공기층이 중심 도체 주위를 감싸도록 배치된 동축 케이블을 개시한다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 중심 도체(1) 및 절연층(2)을 둘러싸는 주름진 차폐층(3)을 구비함으로써, 신호 전송에 따른 손실 특성을 향상시키고 있다.
또한, US 6,130,385, US 4,965,412 및 US 2003/0051897 은 차폐층의 내부 또는 외부에 전자기파의 차폐 특성이 우수한 금속층 또는 금속이 증착된 필름층을 구비함으로써, 신호 전송에 따른 손실 특성을 향상시키는 기술을 개시하고 있다.
아울러, JP 1997-141990, JP 1998-217484 및 JP 2001-387541 은 절연층의 외주를 둘러싸는 스킨층을 구비함으로써, 신호 전송에 따른 손실 특성을 향상시키는 기술을 개시하고 있다.
전술한 종래의 기술들은 중심 도체 및 차폐층의 직경 및 재질을 고려하여 손실 특성을 향상시켰으나, 상위 주파수의 한계에 직면하거나, 제조 가격 대비 성능에서 비효율적인 문제점이 있다. 또한, 종래의 기술들은 절연층의 발포셀 크기가 불균일하거나, 발포셀 상호간의 뭉침으로 인하여, 발포도 즉, 발포셀의 밀도 및 균일도가 낮아 전송 특성이 악화되는 문제점이 있다. 더구나, 낮은 발포도는 유전율의 국부적인 차이를 발생시키고, 동축 케이블에 대한 외경 불균형을 가져오며, 동축 케이블의 대구경화에 한계 요인으로 작용한다.
최근, 고분자 재료를 발포하여 유전율을 낮추고자 하는 연구가 주로 진행되고 있으며, 보다 많은 정보를 전달하기 위해서 사용주파수가 수백 MHz 내지 수 GHz 수준의 고주파를 사용하고자 하는 노력을 계속하고 있다. 이에 따라 손실이 낮은 고분자 절연층의 개발이 주요 이슈가 되어가고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 발포 동축 케이블의 발포 절연층에 대한 계면 접착력 및 발포 균일성을 개선하여, 유전율의 국부적인 차이가 없고, 고주파 전송에 따른 손실 특성이 향상된 발포 동축 케이블을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 발포 동축 케이블은, 중심 도체; 상기 중심 도체를 중심선으로 그 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 내부 스킨층; 상기 내부 스킨층의 외주를 컴팩트하게 둘러싸고, 물리적 발포에 의한 다수의 발포셀을 구비하는 절연층; 상기 발포 절연층의 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 외부 스킨층; 상기 외부 스킨층을 컴팩트하게 둘러싸는 차폐층; 및 상기 차폐층을 컴팩트하게 둘러싸는 자켓층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 중심 도체는 0.5mm 두께의 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 금속이고, 상기 금속은 9 내지 19mm의 외경을 갖는 중공 원통이다.
본 발명에 있어서, 상기 내부 스킨층은 0.01 내지 1mm 두께의 폴리올레핀계 수지로 이루어진 박막 코팅층이다.
본 발명에 따르면, 상기 절연층은 5 내지 15mm 두께의 폴리에틸렌계 수지로 이루어진 발포 절연층이다.
바람직하게, 상기 물리적 발포는 발포 가스를 폴리에틸렌계 수지에 과포화 상태까지 주입하여 이루어지고, 상기 발포 가스는 이산화탄소, 질소 및 프레온을 포함하는 혼합 가스이다.
더욱 바람직하게, 상기 발포셀의 크기는 장축과 단축의 평균직경을 기준으로 100 내지 1000㎛ 이다.
본 발명에 따르면, 상기 외부 스킨층은 0.01 내지 0.5mm 두께의 고분자 수지로 이루어진 과발포 억제층이다.
바람직하게, 상기 고분자 수지는 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 중 선택된 어느 하나의 단일물 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 중심 도체와, 상기 중심 도체의 외주에 형성된 절연층, 상기 절연층의 외주에 형성된 차폐층 및 상기 차폐층의 외주에 형성된 자켓층을 포함하는 발포 동축 케이블의 제조 방법에 있어서, (A) 상기 중심 도체의 외주에 용융 상태의 폴리올레핀계 수지를 공압출하여 0.01 내지 1mm 의 두께로 박막 코팅된 내부 스킨층을 형성하는 단계; (B) 상기 내부 스킨층의 외주에 물리적으로 발포된 폴리에틸렌계 수지를 공압출하여 5 내지 15mm 의 두께를 갖는 절연층을 형성하는 단계; 및 (C) 상기 절연층의 외주에 용융 상태의 고분자 수지를 공압출하여 0.01 내지 0.5mm의 두께로 박막 코팅된 외부 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블의 제조 방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 (B) 단계의 물리적 발포는, 절연층 내에 다수의 발포셀이 생성되도록, 용융 상태의 폴리에틸렌계 수지에 이산화탄소, 질소 및 프레온을 포함하는 혼합 가스를 과포화 상태까지 주입하여 이루어진다.
더욱 바람직하게, 상기 (C) 단계의 고분자 수지는, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 중 선택된 어느 하나의 단일물 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명 을 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 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발포 동축 케이블을 도시하는 단면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 발포 동축 케이블은 중심 도체(10)와, 상기 중심 도체(10)를 중심선으로 하여 그 외주를 컴팩트(Compact)하게 둘러싸는 내부 스킨층(20)과, 상기 내부 스킨층(20)의 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 절연층(30)과, 상기 절연층(30)의 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 외부 스킨층(40)과, 상기 외부 스킨층(40)을 둘러싸는 차폐층(50)과, 상기 차폐층(50)을 둘러싸는 자켓층(60)으로 구성된다. 이때, 상기 내부 스킨층(20), 절연층(30), 외부 스킨층(40), 차폐층(50) 및 자켓층(60)은 중심 도체(10)에 순차적으로 동심원을 이루며 적층된다.
상기 중심 도체(10)는 발포 동축 케이블의 중심선으로서, 도전성있는 금속 소재로 이루어지고, 그 직경이 9 내지 19mm인 중공의 원통 형상을 갖는다. 상기 금속 소재로는 0.5mm 두께의 구리 또는 구리 합금이 선택적으로 채택될 수 있다. 이때, 상기 중심 도체(10)는 발포 동축 케이블에 송ㆍ수신된 전자기파 에너지 즉, 고주파 신호의 전송로(Transmission)이다.
상기 내부 스킨층(20)은 중심 도체(10) 및 절연층(30) 사이에 구비되어 계면 접착력을 증가시키는 박막 코팅층으로서, 상기 절연층(30)과 동일한 소재의 고분자 수지를 함유한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 내부 스킨층(20)은 절연층(30)의 유전 특성에 영향을 주지 않고, 자체 접착 특성이 없이도 계면 특성을 제공할 수 있는 고분자 수지가 채택되는데, 상기 절연층(30)의 소재가 폴리에틸렌(Poly Ethylene)계 수지일 경우, 상기 고분자 소재는 상용성(Compatibility)이 우수한 폴리올레핀(Poly Olefin)계 수지를 채택하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 폴리에틸렌계 수지는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Poly Ethylene), 중밀도 폴리에틸렌(MDPE, Medium Density Poly Ethylene), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, Low Density Poly Ethylene) 및 선상 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE, Linear Low Density Poly Ethylene) 중 선택된 하나의 단일물 또는 둘 이상의 중합체 배합물이다. 또한, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(Poly Propylene) 및 폴리이소부틸렌(Polyiso Butylene)을 포함하는 중합체 배합물이다.
이때, 상기 박막 코팅층의 두께가 0.01mm 미만이면, 상기 중심 도체(10)의 외주상에 균일 코팅이 곤란하다. 또한, 상기 박막 코팅층의 두께가 1mm를 초과하면, 유전율이 높아져 전송 속도가 저하되므로, 상기 박막 코팅층의 두께는 0.01 내지 1mm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.5mm이다.
상기 절연층(30)은 중심 도체(10) 및 차폐층(50) 간에 구비되어 전자기파 에너지의 에너지 손실을 방지하는 유전층으로서, 상기 중심 도체(10) 및 차폐층(50) 간을 절연하는 유전체로 이루어진다. 상기 유전체로는 발포 플라스틱 또는 플라스틱 복합 절연물이 선택적으로 채택될 수 있는데, 상기 전자기파 에너지의 손실 특성 및 낮은 유전율을 확보하기 위해 물리적으로 발포된 폴리에틸렌계 수지를 채택하는 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에서, 상기 절연층은 다수의 닫힌 기공(Closed-Cell) 형상을 갖는 발포셀을 구비하게 되는데, 상기 발포셀의 크기가 장축과 단축의 평균직경을 기준으로 100㎛ 미만이면, 기술적으로 구현이 어렵다. 또한, 상기 발포셀의 크기가 1000㎛를 초과하면, 상기 발포셀 간의 간격이 불균일하게 되어 발포 동축 케이블의 균일한 외경 유지가 어렵게 되므로, 상기 발포셀의 크기는 평균직경을 기준으로 100 내지 1000㎛인 것이 바람직하다.
상기 외부 스킨층(40)은 절연층(30) 및 차폐층(50) 사이에 구비되어, 절연층(30)의 과발포 또는 상기 절연층(30)에 구비된 발포셀의 터짐 특성을 억제하는 과발포 억제층으로서, 상기 절연층(30)과 동일한 소재의 고분자 수지를 함유한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 외부 스킨층(40)은 절연층(30)의 발포시, 상기 절연층(30)의 과발포를 차단하고, 상기 절연층(30) 내에서 발포셀들이 균일하게 생성되도록 하는 고분자 수지가 채택되는데, 상기 절연층(30)의 소재가 폴리에틸렌계 수지일 경우, 상기 고분자 수지는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 이들의 혼합물이 선택적으로 채택될 수 있다.
여기서, 상기 외부 스킨층(40)은 후술하는 발포 동축 케이블의 제조 공정에서 절연층(30)보다 빠른 속도로 냉각되어 과발포를 억제하게 되는데, 상기 외부 스 킨층(40)의 두께가 0.01mm 미만이면, 충분한 냉각 속도를 갖지 못하여 발포셀이 터지거나 뭉치게 된다. 또한, 상기 외부 스킨층(40)의 두께가 0.5mm를 초과하면, 유전율이 높아져 전속 속도가 저하되므로, 상기 외부 스킨층(40)의 두께는 0.01 내지 0.5mm인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 0.3mm이다.
상기 차폐층(50)은 외부 스킨층(40) 및 자켓층(60) 사이에 구비되어 전자기파의 손실을 억제하는 외부 도체로서, 상기 외부 도체는 도전성있는 금속 소재로 이루어지고, 0.2 내지 0.6mm의 두께를 갖는 원통 형상의 금속관이다. 상기 금속 소재로는 0.2 내지 0.6mm 두께의 구리 또는 구리 합금이 선택적으로 채택될 수 있으며, 상기 금속관의 표면에는 주름진 굴곡이 형성되어 반복 굽힘에도 특성의 변화가 없도록 한다.
상기 자켓층(60)은 차폐층(50)의 부식을 방지하고, 외부로부터의 충격을 방지하기 위한 고분자 소재의 외피층으로서, 1 내지 2mm 두께의 폴리올레핀 소재로 이루어진다.
본 발명에 있어서, 상기 층들(20 내지 60)을 구비하는 발포 동축 케이블은 25 내지 55mm의 직경을 갖는다.
전술한 발포 동축 케이블의 구성 요소 중 내부 스킨층, 절연체 및 외부 스킨층은 중심 도체(10)에 순차적으로 공압출되어 동심원을 이루며 적층되는데, 도 3에 도시된 공압출 장치를 참조하여, 본 발명에 따른 발포 동축 케이블의 제조 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 3에 도시된 바와 같이, 중심 도체(10)는 제 1 공압출 장치(70)의 통과에 의해 내부 스킨층이 적층된 제 1 선재(10')가 되고, 상기 제 1 선재(10')는 제 2 공압출 장치(80)의 통과에 의해 절연층 및 외부 스킨층이 순차적으로 적층된 제 2 선재(10'')가 된다.
먼저, 상기 제 1 선재(10')의 제조 과정을 설명하면, 0.5mm 두께의 구리 또는 구리 합금이 환상으로 가공되어, 그 직경이 9 내지 19mm인 중공의 원통 형상을 갖는 중심 도체(10)로 제조되고, 상기 중심 도체(10)가 소정 속도의 선재 진행 방향(90)으로 진행되어 제 1 레진 공급부(71)를 구비하는 제 1 공압출 장치(70)로 공급된다. 이때, 상기 제 1 레진 공급부(71)에는 폴리올레핀계 수지가 투입된다.
상기 제 1 공압출 장치(70)로 투입된 중심 도체(10)는 그 외주상에 내부 스킨층이 적층되도록 공압출된 후, 상기 제 2 공압출 장치(80)로 투입된다. 즉, 상기 중심 도체(10)는 그 외주상에 용융 상태의 폴리올레핀계 수지가 0.01 내지 1mm의 두께로 박막 코팅되어 제 1 선재(10')로 제조된다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제 1 공압출 장치(70)는 그 내부가 140℃의 온도와 100bar의 압력이 유지되도록 하고, 상기 중심 도체(10)가 제 1 공압출 장치(70)를 통과하는 시간 또는 속도는 10m/min이 되도록 한다.
다음으로, 상기 제 2 공압출 장치(80)로 투입된 제 1 선재(10')는 그 외주상에 절연층 및 외부 스킨층이 적층되도록 공압출된다. 여기서, 상기 제 2 공압출 장치(80)는 제 2 레진 공급부(81) 및 제 3 레진 공급부(82)를 구비한다. 이때, 상기 제 2 레진 공급부(81)에는 85wt%인 고밀도 폴리에틸렌계 수지 및 15wt%인 저밀도 폴리에틸렌 수지가 투입되고, 상기 제 3 레진 공급부(82)에는 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지를 포함하는 고분자 수지가 투입된다.
상기 제 2 공압출 장치(70)로 투입된 중심 도체(10)는 그 외주상에 절연층 및 외부 스킨층이 순차적으로 적층되도록 연속 이중 공압출된다.
즉, 상기 제 1 선재(10')는 그 외주상에 물리적으로 발포된 폴리에틸렌계 수지가 6 내지 14mm의 두께로 적층된 이후, 그 외주상에 용융 상태의 고분자 수지가 0.01 내지 0.5mm의 두께로 박막 코팅되어 제 2 선재(10'')로 제조된다. 이때, 상기 발포는 용융 상태의 폴리에틸렌계 수지에 외부로부터 공급된 혼합 가스를 과포화 상태까지 주입하여 이루어진다.
본 발명의 실시예에서, 상기 외부 스킨층은 노즐(83)을 통과하면서 빠른 속도로 냉각되어, 절연층 내의 발포셀 형성시 과발포를 억제하고, 발포셀들이 절연층내에서 균일하게 형성되도록 하며, 발포셀들이 서로 이웃하여 형성되도록 한다. 이때, 상기 발포셀의 크기는 닫힌 기공 형상에서의 장축과 단축의 평균 직경을 기준으로 100 내지 1000㎛ 이다.
본 발명의 실시예에서, 상기 제 2 공압출 장치(80)는 그 내부가 140℃의 온도와 100bar의 압력이 유지되도록 하고, 상기 제 1 선재(10')가 제 2 공압출 장치(80)를 통과하는 시간 또는 속도는 10 m/min이 되도록 한다.
이후, 상기 제 2 선재(10'')에 순차적으로 차폐층 및 외피층을 적층하여 발포 동축 케이블로 제작하게 되는데, 이는 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
전술한 공정으로 제조된 발포 동축 케이블은 균일한 크기의 발포셀을 구비하는 절연층을 구비할 수 있는데, 도 4 내지 도 6을 참조로 설명하면 다음과 같다. 이때, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 절연층 및 외부 스킨층의 단면을 보여주는 사진이고, 도 5 및 도 6은 비교예에 따른 절연층의 단면을 보여주는 사진이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 절연층 내의 발포셀은 균일한 크기와 높은 발포도의 닫힌 기공을 갖는다. 또한, 상기 발포셀 각각이 닫힌 기공을 유지하며 연속적으로 이웃하게 형성된다. 아울러, 상기 절연층과 경계를 이루는 내부 스킨층 및 외부 스킨층은 동일 조성의 고분자 수지를 함유하여, 경계면에서의 발포셀 변형이 없다.
한편, 도 5 및 도 6을 참조하면, 비교예에 따른 종래의 발포셀은 닫힌 기공을 유지하지 못하고 터지거나, 이웃하는 발포셀과 연합하여 길어지거나, 발포셀이 연속적으로 이웃하지 못하고 듬성듬성 형성된다.
상기 발포셀의 밀도 및 균일도가 높을수록 유전율은 낮아지고, 상기 유전율이 낮아질수록 신호 전송에 따른 손실 특성이 향상되는데, 도 7 및 도 8을 참조로 설명하면 다음과 같다. 이때, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 발포 동축 케이블의 손실 특성을 나타내는 그래프이고, 도 8은 비교예에 따른 발포 동축 케이블의 손실 특성을 나타내는 그래프이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 발포 동축 케이블은 균일한 발포에 의하여 유전 특성 및 손실 특성이 향상되어, 주파수(Frequency) 대비 감쇄량(Attenuation) 이 2GHz에서 5.4dB이고, 3GHz에서 6.9dB이다. 한편, 도 8을 참조하면, 비교예에 따른 종래의 발포 동축 케이블은 불균일한 발포에 의하여, 주파수가 증가할수록 손실이 증가하여 2GHz에서 6.15dB이고, 3GHz에서 8.03dB이다.
상기 실시예와 비교예를 통해서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 발포 동축 케이블은 종래에 비해 손실 특성이 10% 향상된 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 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.
상술한 바와 같이, 본 발명은 내부 스킨층 및 외부 스킨층을 구비함으로써, 중심 도체와 절연층 간의 계면 접착력이 향상되고, 발포셀의 발포도가 향상되어, 신호 간섭없이 GHz 대역의 초고주파를 전송할 수 있는 장점이 있다.
또한, 내ㆍ외부 스킨층 사이에 형성된 절연층의 발포도가 향상됨으로써, 대구경 동축 케이블의 제작이 용이하고, 초고속 대용량의 신호 전송이 가능하다.
아울러, 내ㆍ외부 스킨층은 발포셀의 비정상적인 성장을 억제하고, 중심 도체와 차폐층 간의 유전 특성 차이를 발생시키지 않으므로, 그룹 신호 지연(Group Delay)의 발생이 억제되어 양호한 신호 특성을 확보할 수 있다.

Claims (13)

  1. 중심 도체;
    상기 중심 도체를 중심선으로 그 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 내부 스킨층;
    상기 내부 스킨층의 외주를 컴팩트하게 둘러싸고, 물리적 발포에 의해 장축과 단축의 평균직경을 기준으로 100 내지 1000㎛인 크기를 갖는 다수의 발포셀을 구비하는 절연층;
    상기 발포 절연층의 외주를 컴팩트하게 둘러싸는 외부 스킨층;
    상기 외부 스킨층을 둘러싸는 차폐층; 및
    상기 차폐층을 둘러싸는 자켓층;을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중심 도체는 0.5mm 두께의 구리 또는 구리 합금으로 이루어진 금속인 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 금속은 9 내지 19mm의 외경을 갖는 중공 원통인 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 내부 스킨층은 0.01 내지 1mm 두께의 폴리올레핀계 수지로 이루어진 박막 코팅층인 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연층은 5 내지 15mm 두께의 폴리에틸렌계 수지로 이루어진 발포 절연층인 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  6. 제1항 또는 제5항에 있어서,
    상기 물리적 발포는 발포 가스를 폴리에틸렌계 수지에 과포화 상태까지 주입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 발포 가스는 이산화탄소, 질소 및 프레온을 포함하는 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 외부 스킨층은 0.01 내지 0.5mm 두께의 고분자 수지로 이루어진 과발포 억제층인 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 고분자 수지는 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 중 선택된 어느 하나의 단일물 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블.
  11. 중심 도체와, 상기 중심 도체의 외주에 형성된 절연층, 상기 절연층의 외주에 형성된 차폐층 및 상기 차폐층의 외주에 형성된 자켓층을 포함하는 발포 동축 케이블의 제조 방법에 있어서,
    (A) 상기 중심 도체의 외주에 용융 상태의 폴리올레핀계 수지를 공압출하여 0.01 내지 0.1mm의 두께로 박막 코팅된 내부 스킨층을 형성하는 단계;
    (B) 상기 내부 스킨층의 외주에 물리적으로 발포된 폴리에틸렌계 수지를 공압출하여 5 내지 15mm 의 두께를 갖는 절연층을 형성하는 단계; 및
    (C) 상기 절연층의 외주에 용융 상태의 고분자 수지를 공압출하여 0.01 내지 0.5mm의 두께로 박막 코팅된 외부 스킨층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 (B) 단계의 물리적 발포는, 절연층 내에 다수의 발포셀이 생성되도록, 용융 상태의 폴리에틸렌계 수지에 이산화탄소, 질소 및 프레온을 포함하는 혼합 가스를 과포화 상태까지 주입하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블의 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 (C) 단계의 고분자 수지는, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 수지 중 선택된 어느 하나의 단일물 또는 둘 이상의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 발포 동축 케이블의 제조 방법.
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