KR101016472B1 - 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복수의 단위피복전선들을 열롤러를 통과시키면서 단위피복전선들의 피복을 용융 및 열접합시켜 리본형 연접전선을 제조하는 방법에 관한 것으로, 연접될 단위피복전선들이 인접하여 열롤러를 통과할 때 연접될 단위피복전선들의 최외측 양측에 열롤러의 열에 의하여 용융되지 않고 형태를 유지할 수 있는 합성수지 소재로 된 보조선을 밀착시켜 주는 것을 특징으로 한다.

Description

보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF RIBBON TYPE ELECTRIC WIRES CONNECTED PARALLEL}

본 발명은 리본형 연접전선의 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 복수의 단위피복전선들을 열롤러를 통과시키면서 단위피복전선들의 피복을 용융 및 열접합시켜 리본형 연접전선을 제조하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 리본형 연접전선의 제조에 사용되는 단위피복전선의 지름을 3배 내지 5배 확대하여 도시한 확대도이고, 도 2a 내지 도 2c는 도 1에 도시된 단위피복전선을 다수 접합하여 만든 리본형 연접전선의 3배 내지 5배 확대도이다. 본 발명에 따른 리본형 연접전선의 제조에 사용되는 단위피복전선의 실제 외경은 0.7mm 내지 2mm 정도이다. 단위피복전선의 피복 중심에는 집합된 도체(주로 동선) 세선이 마련되어 신호 또는 전력을 전송한다. 종래, 단위피복전선의 피복은 폴리염화비닐수지(PVC)에 의하여 압출 성형되었다.

2개 이상의 부품이나 인쇄회로기판을 포함하는 전자기기들은 두 부품 또는 인쇄회로기판을 전기적으로 연결하기 위하여 리본형 연접전선을 많이 사용한다. 필요에 따라서는 양단에 컨넥터를 부착하여 하네스(harness) 형태로 사용하기도 한다. 여기에서 리본형 연접전선(ribbon type electric wires)이란, 도 1에 도시된 바와 같은 단일피복전선을 2가닥이상 인접시켜 피복을 접합시킨 전선이다. 리본형 연접전선은 전체적인 단면 형태가 납작하므로, 이를 플랫 케이블(flat cable)이라고도 한다. 도 2a는 2선 리본형 연접전선을 나타내고, 도 2b는 3선 리본형 연접전선을 나타내며, 도 2c는 5선 리본형 연접전선을 나타낸다. 도면에는 도시하지 않았지만, 4선 리본형 연접전선 또는 6선 이상의 리본형 연접전선도 가능하다. 이처럼, 리본형 연접전선은 2선 이상의 단일피복전선을 연접하여 플랫(flat)하게 형성한 전선이다.

상술한 바와 같이, 종래 단위피복전선의 피복의 소재는 PVC였다. PVC는 화학적으로 용제에 의하여 용이하게 용융되고 용융된 상태에서는 서로 접합 되기 때문에, PVC소재 피복을 가진 단위피복전선의 연접에는 용제에 의한 화학적 접합 방법이 사용되었다. 그러나, 최근 환경보전을 이유로 염소함유 소재의 사용이 규제되면서 단위피복전선의 피복 소재로 폴리에틸렌(PE) 등 폴리올레핀 소재가 권장되고 있다.

그러나, 폴리올레핀 소재는 화학적으로 매우 안정되어 용제 등에 녹지 않는다. 따라서, 폴리올레핀 소재 피복을 갖는 단위피복전선을 접합하여 리본형 연접전선을 만드는 데 있어서는 더 이상 화학적 용융 및 융착 방법을 사용할 수 없는 것이다.

이전에 시도된 바는 없지만, 폴리올레핀 피복전선의 리본형 연접전선을 제조하기 위해서는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 바와 같은 열롤러에 의한 열접합 방법을 고려할 수 있다(본원 출원인은 도 3a 내지 도 3c에 도시된 열롤러에 의한 열접합 방법을 한국 특허출원 제10-2010-0043615호로 출원하였음). 도 3a는 폴리올레핀 피복전선으로 된 리본형 연접전선을 제조하는 방법으로 생각할 수 있는 열접합 공정 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 A-A'절단선에 대한 단면도이고, 도 3c는 도 3b의 "B"부분에 대한 확대도이다.

열롤러(9a, 9b)에 의하여 리본형 연접전선을 제조함에 있어서는, 단위피복전선들(1)을 페이오프(각각 보빈에 권취된 것을 풀어서 공급하는 것을 말함)하면서 인접하여 병행시킨 후, 히터(도면에는 표시하지 않음)를 통과시키면서 피복을 용융점또는 그 이상으로 가열하고, 도 3a에 도시된 바와 같이, 열롤러(9a, 9b)를 통과시키면서 압접하는 것을 생각할 수 있다. 열롤러(9a, 9b)의 표면온도는 피복 소재의 용융 온도와 같거나 이보다 약간 높게 하여 용융 피복이 식지 않게 하고, 단위피복전선(1)의 표면에 대한 열전달을 양호하게 하기 위하여 열롤러(9a, 9b)의 외부에는 그루브(11)를 다수 형성할 수 있다. 단위피복전선의 피복은 열가소성인 폴리올레핀 수지이므로, 열롤러를 통과할 때 표피가 용융된 상태를 유지하고 상하 열롤러(9a, 9b)의 가압력이 작용하므로 압접이 이루어질 것이다.

그러나, 이와 같은 열접합 방법에 의해 폴리올레핀 피복 리본형 연접전선을 제조할 경우 다음과 같은 문제점이 야기될 수 있다.

우선, 열롤러를 이용한 열접합 방법에 의하여 리본형 연접전선을 제조할 경우, 도 3c에 도시된 바와 같이, 단위피복전선의 도체가 열접합 도중에 외측으로 밀려 편심되는 문제가 발생할 수 있다. 열롤러에 의하여 열접합하려면, 연접될 단위피복전선의 피복이 용융된 상태에서 상측 열롤러(9a)와 하측 열롤러(9b)가 근접하는 압력으로 눌러주어야 하는 데, 이때 피복 내에서 도체가 유동하면서 변위하여 편심을 유발할 수 있는 것이다. 도체의 편심이 발생할 경우, 연접전선을 제조 과정에서 도체가 부분적으로 피복 외부로 노출될 수 있고, 만들어진 연접전선을 하네스 등으로 가공하는 과정에서도 연접전선의 휨 등에 의해 도체가 피복 외부로 노출될 수 있어, 연접전선의 심각한 품질 이상을 초래할 수 있다. 또한, 도체의 편심이 발생할 경우, 연접전선 내에서 도체간 간격이 일정하지 않아, 컨넥터 연결을 위한 피복의 자동 제거 공정, 도체의 자동 삽입 공정 등이 어려운 단점도 발생할 수 있다.

다음, 열롤러를 이용한 열접합 방법에 의하여 리본형 연접전선을 제조할 경우, 도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 연접전선의 좌우 양측에 비드(bead) 혹은 버(burr)가 발생할 수 있다. 비드(bead) 혹은 버(burr)는 열롤러(9a, 9b)에 의한 압착시 발생할 수 있는 데, 비드(bead)는 비어 있는 그루브(11) 내로 용융 피복이 일부 밀려나 발생할 수 있고, 버(burr)는 상측 열롤러(9a)와 하측 열롤러(9b)의 사이의 틈으로 용융 피복이 일부 밀려나 발생할 수 있다. 비드와 버가 발생할 경우, 비드와 버를 제거하는 공정을 더 거쳐야 하므로, 연접전선 제조 공정이 복잡해지고, 제조 비용이 많이 들 뿐만 아니라. 비드나 버를 제거하는 과정에서 도체를 피복 외부로 노출시킬 위험이 있게 된다.

본 발명은 상술한 열접합 방법에 의한 폴리올레핀 리본형 연접전선의 제조 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 단위피복전선의 도체가 열접합 도중에 외측으로 밀려 편심되는 것을 방지할 수 있는 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 연접전선의 좌우 양측에 비드(bead) 혹은 버(burr)가 발생하지 것을 방지할 수 있는 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제3과제는 리본형 연접전선의 피복 내에서 도체의 간격을 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제4과제는 하나의 열압착 공정에서 2조 이상의 리본형 연접전선을 동시에 생산할 수 있는 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 상술한 과제는 복수의 단위피복전선들을 열롤러를 통과시키면서 단위피복전선들의 피복을 용융시켜 열접합하는 리본형 연접전선 제조 방법에 있어서, 연접될 단위피복전선들이 인접하여 열롤러를 통과할 때 연접될 단위피복전선들의 최외측 양측에 열롤러의 열에 의하여 용융되지 않고 형태를 유지할 수 있는 합성수지 소재로 된 보조선을 밀착시켜 줌으로써 해결된다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 보조선이 열롤러를 통고하면서 열접합되는 단위피복전선들을 양측에서 가압하여 줌으로써, 용융피복이 밀리거나 용융피복 내에서 도체가 유동하는 것을 막아 줄 수 있으므로, 열접합시 생길 수 있는 도체의 편심과 비드 및 버의 발생을 차단할 수 있고, 리본형 연접전선의 도체들 간격을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 열롤러의 그루브 수다를 충분히 많게 형성하고, 연접이 필요한 단위피복전선들을 보조선에 의하여 나눔으로써, 하나의 열접합 공정에서 2조 이상의 리본형 연접전선을 동시에 생산할 수 있다.

도 1은 리본형 연접전선의 제조에 사용되는 단위피복전선의 확대도이다.
도 2a 내지 도 2c는 리본형 연접전선의 확대도이다.
도 3a는 열접합 공정에 의한 리본형 연접전선의 제조 방법을 보여주는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 A-A'절단선에 대한 단면도이다.
도 3c는 도 3b의 "B"부분에 대한 확대도이다.
도 4a는 본 발명의 제1실시 예를 따른 리본형 연접전선 제조 방법을 보여주는 열접합 공정 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 C-C'절단선에 대한 단면도이다.
도 4c는 도 4b의 "D"부분에 대한 확대도이다.
도 5a는 본 발명의 제2실시 예를 따른 리본형 연접전선 제조 방법을 보여주는 열접합 공정 사시도이다.
도 5b는 도 5a의 E-E'절단선에 대한 단면도이다.
도 5c는 도 5b의 "F"부분에 대한 확대도이다.
도 6a는 본 발명의 제3실시 예를 따른 리본형 연접전선 제조 방법을 보여주는 열접합 공정 사시도이다.
도 6b는 도 6a의 G-G'절단선에 대한 단면도이다.
도 6c는 도 6b의 "H"부분에 대한 확대도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.

<제1실시 예>

도 4a 내지 도 4c에 도시된 본 발명의 제1실시 예는, 보조선(13a)이 단위피복전선들(1)과 나란히 열롤러(9a, 9b)에 투입되고, 열 접합 후 보조선(13a)만 분리되는 리본형 연접전선의 제조 방법을 나타낸다. 이때 사용되는 보조선(13a)은 선재 형태의 보조선이다. 도 4a 내지 도 4c에는 2선 1조의 리본형 연접전선(3a)과 3선 1조의 리본형 연접전선(3b)을 동시에 열접합하는 경우를 예시하고 있다. 이를 위해서, 단위피복전선(1)의 최외측 양측에 보조선(13a)을 개입시킬 뿐만 아니라, 각 리본형 연접전선(13a, 13b)을 이룰 단위피복전선들 배열 중간에 보조선(13a)을 더 개입시킨다.

본 발명의 특징은 단위피복전선(1)의 피복과 열접착시 접착이 이루어지지 않는 선을 보조선으로 사용한 데 있다. 즉, 보조선을 열접합시 단위피복전선(1)의 피복이 용융되어 흐르는 것을 차단하는 벽체로 사용하는 데 본 발명의 특징이 있는 것이다. 따라서 상기 보조선(13a)의 재질은 열롤러(9a, 9b)의 표면 온도에서 용융되지 않아야 하고, 단위피복전선(1)과의 점착성이 없어야 한다. 즉, 보조선(13a)의 용융점은 항상 단위피복전선(1)의 피복 용융점보다 높아야 하고, 표면이 비점착성을 가져야 하는 것이다. 또한 보조선(13a)은 열에 강하고, 마찰계수가 낮은 소재가 바람직하다. 예를 들어, 단위피복전선(1)의 피복이 폴리에틸렌(PE) 등 폴리올레핀수지인 경우 보조선은 PTFE(polytetrafluoroethylene)가 적합하다. PTFE(polytetrafluoroethylene)는 고융점(용융점:327℃)의 결정성, 열경화성 중합체로, 내열성과 비점착성 및 저마찰계수를 갖기 때문에 보조선의 소재로 매우 접합하다. 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 보조선의 중심부에는 금속 심재를 삽입하여 보조선의 강성을 보강할 수 있다. 이렇게 함으로써 더 강한 벽체의 기능을 수행하게 된다.

열롤러(9a, 9b)에 투입되는 단위피복전선(1)은 각자 개별적인 보빈에 권취되어 페이오프(pay off)되고, 열롤러(9a, 9b)에 투입되기 직전에 피복의 용융점보다 약간 낮게 예열 및 가열된다. 열롤러(9a, 9b)의 표면 온도는 단위피복전선(1)의 피복의 용융점과 같거나 그 보다 약간 높게 유지된다. 보조선(3a)은 별도의 보빈에 권취되어 페이오프(pay off)되고, 가열되지 않은 상태로 열롤러(9a, 9b)에 투입된다. 이렇게 단위피복전선(1)과 보조선(3a)이 열롤러(9a, 9b)에 투입되고, 인접한 단위피복전선들(1)끼리 열압접에 의하여 접합되어 리본형 연접전선(3a, 3b)이 되면, 이를 냉각기를 통과시켜 냉각시키고, 인출기에 의하여 인출한 후 권취기에 의하여 각각 별도의 보빈에 권취된다. 이 과정에서 보조선(3a)은 리본형 연접전선(3a, 3b)으로부터 분리되고, 다음 공정에서 재활용된다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의하면, 보조선이 열롤러를 통고하면서 열접합되는 단위피복전선들을 양측에서 가압하여 줌으로써, 용융피복이 밀리거나 용융피복 내에서 도체가 유동하는 것을 막아 줄 수 있으므로, 열접합시 생길 수 있는 도체의 편심과 비드 및 버의 발생을 차단할 수 있고, 리본형 연접전선의 도체들 간격을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

<제2실시 예>

도 5a 내지 도 5c에 도시된 본 발명의 제2실시 예는, 보조선(13b)이 단위피복전선들(1)과 나란히 열롤러(9a, 9b)에 투입되지 않고, 상측 열롤러(9a, 9b)의 표면에 오링(O-ring) 형태로 부착되어 열압착되는 단위피복전선(1)의 벽체를 형성하는 리본형 연접전선의 제조 방법을 나타낸다. 이때 사용되는 보조선(13b)은 밴드 형태의 보조선이다. 도 5a 내지 도 5c에는 2선 1조의 리본형 연접전선(3a)과 3선 1조의 리본형 연접전선(3b)을 동시에 열접합하는 경우의 보조선(3b) 설치 예를 도시하고 있다.

도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 상기 보조선(13b)은 상측 열롤러(9a, 9b)의 그루브(11)에 부분적으로 함몰된다. 열압착시 보조선(13b)의 상측 열롤러(9a, 9b)의 그루브(11)에 함몰되지 않은 부분은 하측 열롤러(9a, 9b)의 그루브에 함몰된다. 도 5b 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 제2실시 예에 사용되는 보조선(13b)은 밴드 형태로 굴곡성을 가져야 하므로, 제1실시 예의 보조선(13a)과 달리 중심부에 금속 심재를 삽입하지 않는 것이 바람직하다.

제2실시 예에 사용되는 보조선(13b)의 소재, 작용 및 효과에 대한 설명은 제1실시 예에 사용된 보조선(13a)의 소재, 작용 및 효과에 대한 설명이 그대로 적용된다.

<제3실시 예>

도 6a 내지 도 6c에 도시된 본 발명의 제3실시 예는, 보조선(13c)으로 밴드 형 보조선을 사용하는 점에서는 제2실시 예에서와 같으나, 보조선을 열롤러(9a, 9b)에 고정하지 않고, 열롤러(9a, 9b)와 별도로 설치된 보조롤러(15a, 15b, 15c, 15d)와 상측 열롤러(9a) 사이를 순환하도록 한 점에서 제2실시 예에서와 다르다. 상기 보조롤러(15a, 15b, 15c, 15d)는 인출기의 인출롤러일 수 있고, 인출기의 인출롤러와 별도로 설치된 롤러일 수도 있다.

제3실시 예에서와 같이, 보조선(13c)을 순환시킴으로써, 보조선(13c)의 열에 의한 피로 및 열화(劣化)를 막을 수 있다. 또한, 제1실시 예서와 같이, 열롤러(9a, 9b)에 의한 열접합이 이루어진 후에도 일정 간격 동안 보조선(13c)에 의한 벽체를 더 유지할 수 있게 된다. 이렇게 함으로써, 제2실시 예에서보다 보조선의 수명을 연장하고, 단위피복전선들(1)간의 접합성을 더 향상시킬 수 있게 된다.

이상 본 발명을 첨부한 도면에 도시된 실시 예에 의하여 설명하였으나, 본 발명의 보호 범위를 이에 한정하고자 하는 것은 아니며, 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 기재된 사항 및 이에 균등한 모든 실시 예에 미친다고 해석하여야 한다.

1 : 단위피복전선 3a, 3b, 3c : 리본형 연접전선
5 : 버(burr) 7 : 비드(bead)
9a, 9b : 열롤러(heating roller) 11 : 그루브
13a, 13b, 13c :보조선 15a, 15b, 15c, 15d : 보조롤러

Claims (4)

1. 복수의 단위피복전선들을 열롤러를 통과시키면서 단위피복전선들의 피복을 용융시켜 열접합하는 리본형 연접전선 제조 방법에 있어서,
   연접될 단위피복전선들이 인접하여 열롤러를 통과할 때 연접될 단위피복전선들의 최외측 양측에 열롤러의 열에 의하여 용융되지 않고 형태를 유지할 수 있는 합성수지 소재로 된 보조선을 밀착시켜 주는 것을 특징으로 하는 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조선은 단위피복전선들과 나란히 열롤러에 투입되고, 열 접합 후 제거되는 것을 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조선은 열롤러의 표면에 오링(O-ring) 형태로 부착된 것을 특징으로 하는 보조선을 이용한 리본형 연접전선의 제조 방법.
   
4. 삭제

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