KR101696797B1 - 케이블 피복 수지, 이를 이용한 동축 케이블 및 이의 피복 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블 피복 수지, 이를 이용한 동축 케이블 및 이의 피복 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 낮은 유전율화(誘電率化)와 더불어 신장성과 인장성 및 직류 전기 성능과 가공성 향상을 도모하기 위한 케이블 피복 수지, 중심 도체와 절연체 사이에 공기 도입 공간을 유효하게 확보할 수 있도록 절연체의 피복 구조가 개량된 동축 케이블 및 그 동축 케이블의 절연체 피복 장치에 관한 것이다.

Description

케이블 피복 수지, 이를 이용한 동축 케이블 및 이의 피복 장치{Coating resin, coaxial cable coated therewith, and apparatus for producing the same}

본 발명은 케이블 피복 수지, 이를 이용한 동축 케이블 및 이의 피복 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 낮은 유전율화(誘電率化)와 더불어 신장성과 인장성 및 직류 전기 성능과 가공성 향상을 도모하기 위한 케이블 피복 수지, 중심 도체와 절연체 사이에 공기 도입 공간을 유효하게 확보할 수 있도록 절연체의 피복 구조가 개량된 동축 케이블 및 그 동축 케이블의 절연체 피복 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 장거리 전화망이나 유선 티브이(有線TV), 구내 정보 통신망 등의 통신 선로로 이용되는 동축 케이블은 중심 도체를 둘러싸도록 피복되는 외부 도체로 인해 외부의 전기적 간섭을 적게 받기 때문에 전력손실이 적어 주로 고속 통신 선로로 많이 이용되고 있다. 이와 같은 동축 케이블은 정보통신기술의 발전에 따라 더욱더 저손실화와 고속전송화를 이룰 수 있도록 고성능화된 특성이 요구되고 있다. 이러한 동축 케이블의 고성능화를 위해 절연체의 유전율(誘電率, Permittivity: ε)을 낮추는 방안이 알려져 있다.

예를 들면, 발포 타입의 수지(PE, PFA, PTFE 등)를 이용하여 절연 피복 수지에 공기를 도입시킴으로써, 절연체의 유전율을 낮추려고 시도한 일례가 대한민국 공개특허 제10-2010-0127763호 공보에 상세하게 개시되어 있다.

상기한 공개특허 공보에 개시된 동축 케이블의 중공 코어체(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 내부 도체(12)와, 내부 도체(12)를 피복하는 절연체(14)로 이루어진다. 상기 절연체(14)는 열가소성 수지로 형성되어 내부 도체(12)의 외주를 피복하는 내측 환형상부(14a)와, 그 내측 환형상부(14a)의 외주로부터 바깥쪽을 향하여 방사형상으로 연장하여 설치된 6개의 리브부(14b)와, 각 리브부(14b)의 외단 사이를 연결하는 외측 환형상부(14c)를 구비하고 있다.

상기 절연체(14)는 6개의 리브(14b)를 테두리 방향에 따라 대략 등각도 간격으로 배치한 구조를 가진다. 즉, 내측 환형상부(14a)와 리브부(14b)와 외측 환형상부(14c)로 외주를 둘러싼다. 그리고 길이방향으로 연속한 6개의 중공부(16)가 내부 도체(12)를 중심으로 하여 테두리 방향으로 균등하게 배치되고, 리브부(14b)에 의해 중공부(16)를 작은 공간으로 구획하고 있다.

그러나, 상술한 종래 동축 케이블의 중공 코어체(10)의 절연체(14)는 그 구조가 복잡하여 제조가 용이하지 않은 문제점이 있다. 그리고 중공 코어체(10)의 중공에 발포 수지의 절연체(14)가 구비되는 동시에, 절연체(14)의 내측 환형상부(14a)가 내부 도체(12)를 감싸도록 피복되므로, 절연체(14)의 발포 수지에만 미소하게 공기가 도입되도록 제한됨에 따라 낮은 유전율화를 이루는데 한계를 지니는 문제점이 있다.

한편, 기존 절연용 피복재 중에서도 산업용 전선의 피복 재료로 사용되던 PVC는 우수한 굴곡성과 난연성을 나타내어 주로 전원 케이블용 피복 재료로 많이 사용되어 왔다. 그러나, 이렇게 사용되는 할로겐계 절연 케이블 피복 수지는 연소될 때 다이옥신, HCl 등 유독성 가스가 방출되어, 인체는 물론 환경에도 유해한 영향을 끼치고 있다. 따라서 환경을 보호하고 이와 관련된 규제도 준수하며, 근래에 더욱 높아진 친환경적인 대체 소재 개발에 대한 관심에도 부합할 수 있도록 상대적으로 유해도가 낮은 새로운 재료물질에 대한 개발이 요구된다.

또한, 할로겐 원소를 포함하는 PVC와 같은 할로겐계 절연 케이블 피복 수지의 사용 외에도, 더욱 개선된 난연성 확보를 목적으로 각종 난연제, 특히 무기계 금속 수산화물이 사용되기도 하는데, 이러한 무기계 금속 수산화물은 난연성 향상을 위해 첨가되는 양이 상당하여, 이렇게 제조된 동축 케이블의 신장률과 인장강도 등의 기계적 특성이 저하되고, 가공성도 저하될 뿐만 아니라, 양산 과정에서 압출 선속을 감소시켜 생산성도 저하시키는 문제가 있다.

여기에 더하여, 종래 전력 케이블의 절연체로 사용되는 가교 폴리에틸렌은 절연 성능이 뛰어난 고압법 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)에 가교제(예: 유기 과산화물) 및 산화 방지제 등을 혼합해서 LDPE 분자사슬을 가교하여 제조하는데, 이렇게 제조된 가교 폴리에틸렌은 내열성뿐만 아니라 교류 송전에 대해서는 매우 뛰어난 절연성을 보인다.

다만, 특히 장거리 선로에서 효율이 높은 직류에 의한 전력 전달이 검토되고 있지만, 교류 케이블용의 가교 폴리에틸렌은 극성 반전에 약하고, 직류 송전용으로는 실용적이지 못하다는 한계를 보인다. 특히, 극성 반전 시의 절연 파괴는 절연체 중에 축적하는 공간 전하에 의해 전극 근방의 전계가 변위하고, 극성 반전시 전계가 배증하기 때문에 발생한다.

이러한 절연 파괴는 일본 특개평 11-134942호 또는 특개평 5-198217호에 개시되어 있는 바와 같이 절연체 중에 공간 전하 트랩 사이트를 설치하여 해결하려는 시도가 있으나, 그러함에도 가공성의 개선에 대해서는 에틸렌-α올레핀 공중합체(sLLDPE)에 다른 폴리올레핀계 수지를 혼합하는 것이 행해지고 있지만, 직류 전기 성능과 가공성을 양립시키는 실용상 유리한 기술은 아직도 개발되어 있지 않아, 이에 대한 개발이 요구된다.

대한민국 공개특허 제10-2010-0127763호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 동축 케이블이 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 낮은 유전율화(誘電率化)와 더불어 신장성과 인장성 및 직류 전기 성능과 가공성 향상을 도모하기 위한 케이블 피복 수지를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 중심 도체와 절연체 사이에 대폭적인 공기 도입공간을 유효하게 확보하여 절연체의 저유전율화를 효과적으로 달성할 수 있도록 중심 도체를 감싸는 절연체의 피복구조를 개량시킨 동축 케이블을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 중심 도체와 절연체의 사이에 대폭적인 공기 도입공간을 유효하게 확보하여 절연체의 저유전율화를 효과적으로 달성할 수 있도록 중심 도체를 감싸는 절연체의 피복구조를 개량시킨 동축 케이블의 절연체 피복 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 500 내지 900nm 크기의 금속 그래프팅된 다공성 구조체를 포함하는 케이블 피복 수지에 관한 것이다.

본 발명의 다른 측면은 이러한 케이블 피복 수지를 절연체 및 돌출 리브로 사용하는 동축 케이블에 관한 것으로, 상기 동축 케이블은 중심 도체 및 그 중심 도체를 순차적으로 둘러싸는 외피를 형성하도록 구비되는 절연체와 외부 도체 및 재킷을 포함하고, 상기 절연체는 중공의 내벽에 길이방향을 따라 나선상으로 감기는 띠형상의 돌출 리브를 구비하는 중공체로 이루어지며, 상기 돌출 리브는 상기 중심 도체를 상기 절연체의 중공 중심부에 부상된 상태로 지지하여 상기 중심 도체와 상기 절연체 및 상기 돌출 리브의 사이에 나선상의 에어 튜브를 이루는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 케이블에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은 이러한 케이블 피복 수지를 합성수지, 절연체, 돌출리브로 사용하는 동축 체이블 절연체 피복 장치에 관한 것이다.

본 발명에 의한 동축 케이블 및 그 동축 케이블의 절연체 피복 장치와 피복방법에 따르면, 중심 도체와 절연체의 중공 내벽 사이에 형성된 공간부에 공기가 자연스럽게 와류상태로 유입되어 에어 튜브를 이루게 되므로 동축 케이블의 낮은 유전율화를 유효하게 이루어내어 효율적인 저손실화를 이끌어낼 수 있다.

그리고 중심 도체의 절연체 피복시 기존의 발포수지를 대체하여 중심 도체와 절연체의 사이에 직접적으로 와류상태의 공기를 도입할 수 있으므로, 동축 케이블의 경량화를 도모할 수 있는 동시에 제조원가를 감축시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 동축 케이블의 절연체 피복구조를 나타내 보인 개략적 단면도이고,
도 2는 본 발명에 의한 동축 케이블을 도시해 보인 개략적 사시도이며,
도 3은 본 발명에 의한 동축 케이블의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 의한 동축 케이블 절연체의 구비 형태를 도시해 보인 일부 절개 개략적 사시도이며,
도 5는 본 발명에 의한 동축 케이블의 절연체 피복 장치의 후면부를 도시해 보인 개략적 사시도이고,
도 6은 본 발명에 의한 동축 케이블의 절연체 피복 장치를 길이 방향으로 절개하여 도시해 보인 개략적 단면도이며,
도 7은 본 발명에 의한 동축 케이블의 절연체 피복 장치의 압출기를 절개 도시한 단면도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 케이블 피복 수지, 이를 이용하는 동축 케이블 및 그 동축 케이블의 절연체 피복 장치를 상세하게 설명한다.

본 발명의 일 측면은 500 내지 900nm 크기의 금속 그래프팅된 다공성 구조체를 첨가제로 포함하는 케이블 피복 수지에 관한 것으로서, 상기 금속 그래프팅된 다공성 구조체는 상기 케이블 피복 수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 포함된다.

이와 같이 금속 그래프팅된 다공성 구조체가 포함됨으로써 기계적 물성과 전기적 특성이 크게 향상될 뿐만 아니라, 특히 위와 같은 함량 범위로 포함되는 경우 직류 전기 특성이 크게 향상되는 점을 확인하였다.

일 구현예에 따르면, 상기 금속은 알루미늄, 구리, 철, 니켈 중에서 선택된 1종일 수 있고, 더욱 바람직하게는 상기 금속 그래프팅 다공성 구조체가 Al-MCM-41이다.

다른 구현예에 따르면, 상기 케이블 피복 수지는 (i) 에틸렌 비닐아세테이트(비닐아세테이트 함량 40중량%) 50 내지 70중량%, 초저밀도폴리에틸렌 10 내지 30중량%, 에틸렌에틸아크릴레이트 5 내지 15중량%, 고밀도폴리에틸렌 3 내지 8중량% 및 말레인산 무수물이 도입된 에틸렌비닐아세테이트(Ma-g-EVA) 3 내지 8중량%로 구성된 주재, 및 (ii) 상기 주재 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 포함된 금속 그래프팅 다공성 구조체를 포함한다.

일반적으로, 다공성 물질 중에서 균일한 크기의 기공이 균일하게 배열된 물질을 분자체(molecular sieve)라고 한다. 미국의 모빌사에서 개발된 MCM (Mobile Crystalline Material) 중 MCM-41은 실리카 판 위에 일정한 크기를 갖는 일직선 모양의 기공이 육각형 배열, 즉 벌집 모양으로 균일하게 채널을 형성하고 있는 구조를 갖는 물질이다. MCM-41은 최근까지의 연구 결과에 의하면 액정 주형 경로를 통하여 제조된다고 알려져 있다.

즉, 계면 활성제가 수용액 내에서 액정구조를 형성하고 이 주위를 규산염 이온이 둘러싸면서 수열 반응(hydrothermal reaction)을 통해 계면활성제와 MCM-41의 접합체가 형성되고 계면활성제를 500 내지 600℃의 온도에서 소성 처리하여 제거하게 되면 MCM-41을 얻을 수 있다.

이때, 계면활성제의 종류를 변화시키거나 다른 유기 물질을 넣어주는 등 제조 조건을 변화시키게 되면 기공 크기를 1.6 내지 10nm까지 변화시킬 수 있다. 본 발명에서 MCM-41이 가장 바람직한 이유는 기공도가 약 80％에 이를 정도로 높아 전체적으로 유전율을 낮춰 절연성을 향상시킬 수 있기 때문이다.

한편, 본 발명은 이러한 MCM-41과 같은 다공성 구조체 자체를 사용하는 것이 아니라 이러한 다공성 구조체의 합성 시에 금속염화물을 첨가함으로써 금속이 그래프팅된 다공성 구조체를 제조하여 사용한다는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서 금속 그래프팅 다공성 구조체의 예시로서 Al 그래프팅 MCM-41을 들 수 있는데, 이는 이하에서는 Al-MCM-41로 나타낸다. 상기 Al이 그래프팅되었다는 의미는 다공성 구조체의 제조 시에 실리콘과 산소의 사이에 Al이 삽입되어 결합을 하고 있는 구조라고 할 수 있으며, MCM-41의 경우는 육각형 모양의 균일한 채널을 이루는 벽이 SiO₂(실리카)로 이루어져 있기 때문에 양자는 화학적 구조가 전혀 다르다.

본 발명의 다른 측면은 이러한 케이블 피복 수지를 절연체 및 돌출 리브로 사용하는 동축 케이블에 관한 것으로, 상기 동축 케이블은 중심 도체 및 그 중심 도체를 순차적으로 둘러싸는 외피를 형성하도록 구비되는 절연체와 외부 도체 및 재킷을 포함하고, 상기 절연체는 중공의 내벽에 길이방향을 따라 나선상으로 감기는 띠형상의 돌출 리브를 구비하는 중공체로 이루어지며, 상기 돌출 리브는 상기 중심 도체를 상기 절연체의 중공 중심부에 부상된 상태로 지지하여 상기 중심 도체와 상기 절연체 및 상기 돌출 리브의 사이에 나선상의 에어 튜브를 이루는 공간부가 형성되는 것을 특징으로 하는 동축 케이블에 관한 것이다.

도 2는 본 발명에 의한 동축 케이블을 도시해 보인 개략적 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 동축 케이블의 요부를 절제하여 도시해 보인 단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 동축 케이블 절연체의 구비형태를 도시해 보인 개략적 사시도이며, 도 5는 본 발명에 의한 동축 케이블의 절연체 피복 장치의 후면부를 도시해 보인 개략적 사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 동축 케이블의 절연체 피복 장치를 길이 방향으로 절개하여 도시해 보인 개략적 단면도이며, 도 7은 본 발명에 의한 동축 케이블의 절연체 피복 장치의 압출기를 절개 도시한 단면도이다.

도 2 내지 도 4를 참조하면 본 발명에 의한 동축 케이블(100)은, 중심 도체(110)와, 그 중심 도체(110)를 둘러싸는 중공형 외피를 형성하도록 중공 내벽에 나선상으로 감기는 띠형상의 돌출 리브(121)가 구비된 중공형 절연체(120)와, 그 절연체(120)를 순차적으로 둘러싸는 외피를 형성하도록 구비되는 외부 도체(130) 및 재킷(140)을 포함하여 구성된다.

상기 중심 도체(110)는 구리(Cu) 또는 구리합금이나 도전성 금속을 도금한 단선 등과 같은 통상적인 동축 케이블용 전선으로 이루어진다. 상기 중심 도체(110)는 후술하는 중공형 절연체(120)의 내벽에 나선상으로 감기도록 띠형상으로 돌출 형성된 돌출 리브(121)에 의해 중공부에 부상된 상태로 지지되는 코어체를 이루게 된다.

상기 절연체(120)는 통상적인 동축 케이블의 절연체 재료로 이용되고 있는 열가소성 수지를 후술할 절연체 피복 장치(도 5의 200참조)에 의하여 압출되는 중공체로 이루어진다.

상기 절연체(120)의 중공 내벽에는 길이 방향을 따라 나선상으로 감기는 띠형상으로 돌출되도록 형성된 돌출 리브(121)가 구비된다. 상기 돌출 리브(121)는 상기 중심 도체(110)의 외주면에 길이방향을 따라 나선상으로 감기도록 구비되어 상기 중심 도체(110)를 상기 절연체(120)의 중공 중심부에 부상된 상태로 지지한다.

따라서, 상기 중심 도체(110)의 외주면과 상기 절연체(120)의 중공 내벽과 상기 돌출 리브(121)의 사이에는 나선상으로 연속되는 공간부(A)가 형성된다. 상기 공간부(A)에는 자연스럽게 와류상태의 공기가 유입되어 상기 중심 도체(110)의 주위에 에어 튜브가 형성된다. 이와 같은 에어 튜브의 형성에 의해 상기 중심 도체(110)의 대부분은 실질적으로 공기에 둘러쌓이게 되므로, 절연체의 낮은 유전율화(誘電率化)를 유효하게 실현할 수 있게 된다. 그리고 기존 동축 케이블의 발포 수지를 공기로 대체할 수 있으므로, 경량화는 물론 제조비용을 절감할 수 있게 된다.

상기 돌출 리브(121)는 횡단면이 장방형으로 형성된다. 상기 돌출 리브(121)의 폭은 반경 방향으로 내향 할수록 좁아진다. 그리고 상기 돌출 리브(121)의 내측 단부에서 상기 중심 도체(110)의 외주면과 접촉되는 접촉면이 상기 중심 도체(110)의 외주면 일부를 감싸도록 오목한 면으로 형성될 수 있다.

상기 외부 도체(130)는 통상적인 동축 케이블의 외부 도체 재료로 이용되고 있는 동선이나 알루미늄을 나선형태로 차폐시킨 횡권 차폐(Spiral Shield) 또는 은박 등의 금속 테이프나 동선을 망상으로 직조한 편조(編造) 차폐(Braid Shield)로 이루어진다.

상기 재킷(140)은 통상적인 동축 케이블의 재킷 재료로 이용되고 있는 플래스틱류를 사용하여 보호 피복을 이루도록 형성된다.

본 발명의 또 다른 측면은 이러한 케이블 피복 수지를 합성수지, 절연체, 돌출리브로 사용하는 동축 체이블 절연체 피복 장치에 관한 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 동축 케이블의 절연체 피복 장치를 상세하게 설명한다.

이하의 도면에 따른 설명은 도 6의 "가로 방향"을 길이 방향"으로 하고, 실린더가 위치하는 방향을 "전방, 스크류 풀리가 위치하는 방향을 "후방"으로 하며, 도 6의 "세로 방향"을 "상하 방향"으로 하여 기재한다.

도 5 내지 도 8을 참조하면 본 발명에 따른 동축 케이블의 절연체 피복 장치(200)는 프레임(220)과, 상기 프레임(220)에 고정되는 압출기(210)와, 상기 압출기(210)가 구동되도록 하는 구동부(230)로 이루어진다.

상기 프레임(220)은 판상의 평면부(221)로 이루어진다. 상기 평면부(221)의 후단부 상면에는 판상의 제2 지지부(223)가 상향 돌출되어 구비된다. 상기 제2 지지부(223)에는 제2 지지홀(223a)이 길이 방향으로 관통 형성된다.

상기 제2 지지부(223)로부터 전방으로 이격되어 제1 지지부(222)가 구비된다. 상기 제1 지지부(222)는 판상의 형태로 평면부(221)로부터 상향 돌출 구비된다. 상기 제1 지지부(222)에는 제1 지지홀(222a)이 길이 방향으로 관통 형성된다.

상기 제1 지지홀(222a)과 제2 지지홀(223a)에는 후술할 스크류(250)의 회전운동을 위한 베어링(220a)이 삽입된다.

상기 제1 지지부(222)의 길이 방향 전면에는 압출기(210)가 고정된다. 상기 압출기(210)는 실린더(211)와, 상기 실린더(211)의 전방에 구비되는 히터(213)와, 상기 실린더(211)의 내부에 구비되는 스크류(250)로 이루어진다.

상기 실린더(211)는 길이 방향으로 개구된 원통형상으로 이루어진다. 상기 실린더(211)의 전방에는 합성수지가 압출되어 배출되는 압출공(211a)이 형성된다. 상기 실린더(211)의 후방은 상기 스크류(250)가 삽입 관통 되도록 개구되어 있다. 상기 실린더(211)의 반경 방향 내경은 후방으로부터 전방을 향하여 일정하게 유지되다 합성수지가 압출되는 상기 압출공(211a)에 가까워질수록 좁아진다.

상기 실린더의 반경 방향 외경면의 일부분에는 합성수지가 투입되는 수지투입공(211b)이 관통 형성된다. 상기 수지투입공(211b)은 상기 실린더(211)의 외경면의 위치에 구애받지 않고 형성 될 수 있으나 사용의 편리상 상부에 형성되는 것이 바람직하다.

상기 수지투입공(211b)의 반경 방향 외주면으로부터 연장되어 호퍼(210a)가 구비될 수 있다. 상기 호퍼(210a)는 깔데기 형상으로 구비된다.

상기 실린더(211) 길이 방향 전방의 반경방향 외경면에는 히터(213)가 구비된다. 상기 히터는 효율적인 실린더(211) 가열을 위하여 나선형으로 감기어 구비될 수 있다. 상기 히터(213)는 고체 상태의 합성수지가 상기 압출기(210)를 통하여 성형되도록 가열하여 상기 합성수지를 젤 상태로 변형해주는 역활을 한다.

상기 실린더(211)의 내부에는 스크류(250)가 구비된다. 상기 실린더(211)의 반경 방향 내경은 길이 방향 후방으로부터 전방을 향하여 일정하게 유지되다 상기 압출공(211a)에 가까워 질수록 좁아진다.

상기 스크류(250)는 반경 방향 중심부에 중심 통공(255)이 길이 방향으로 관통 형성되어 있는 중공관의 형상으로 이루어진다.

상기 스크류(250)의 길이 방향 전단부 외경면에는 합성수지의 절연체(120)가 압출 성형될 시 내경면에 돌출 리브(121)가 형성되도록 리브성형 슬릿(253)이 길이 방향으로 연장되어 오목하게 형성된다. 상기 리브성형 슬릿(253)의 단면은 장방형이다. 상기 리브성형 슬릿(253)의 반경 방향 깊이는 스크류(250)의 전단부로부터 길이 방향 후방으로 멀어질수록 낮아진다.

상기 스크류(250)의 반경 방향 외경면에는 나선형의 스크류날(251)이 구비된다. 상기 스크류날(251)은 상기 스크류(250)의 길이 방향 전방으로부터 이격된 위치에서 후방을 향하여 연장 구비된다. 상기 스크류날(251)의 반경 방향 깊이는 길이 방향 전방으로부터 후방으로 향할수록 깊어진다. 상기 스크류날(251)의 길이 방향 후단부에는 전술한 베어링(220a)에 삽입되도록 반경 방향 외경면이 좁아진 형태의 중공관이 길이 방향의 후방으로 연장되어 구비된다.

상기에 기재된 내용에 따라 상기 프레임(220)과 압출기(210)의 결합관계를 설명하면 상기 실린더(211)의 내부에 스크류(250)가 삽입된다. 상기 스크류(250)가 삽입된 실린더(211)가 상기 제1 지지부(222)의 길이 방향 전면에 결합된다. 이때 상기 스크류(250)의 길이 방향 후단부는 상기 제1 지지부(222)에 형성된 제1 지지홀(222a)을 관통한다. 상기 제1 지지홀(222a)과 상기 스크류(250)의 사이에는 베어링(220a)이 위치하여 스크류(250)가 구동될 시 회전운동이 원활하도록 돕는다.

상기 제1 지지홀(222a)을 관통한 스크류(250)의 후단부는 제2 지지부(223)의 제2 지지홀(223a)을 관통하여 구비된다. 상기와 마찬가지로 상기 제2 지지홀(223a)과 상기 스크류(250)의 사이에는 베어링(220a)이 위치하여 스크류(250)가 구동될 시 회전운동이 원활하도록 돕는다.

상기 구동부(230)는 모터(224)와, 모터풀리(233)와, 스크류풀리(235)와, 벨트(237)로 이루어진다.

상기 모터(234)는 구동축이 길이 방향 후방을 향하도록 설치된다. 상기 모터는 상기 프레임(220)의 모터지지부(224)에 설치된다. 상기 모터지지부(224)는 상기 프레임(220)의 길이 방향 후단부 하면에 판상의 형태로 하향 돌출 구비된다. 상기모터지지부(224)에는 구동축홀(224a)이 길이 방향으로 관통 형성된다.

상기 구동축홀(224a)을 관통하여 후방을 향하여 돌출된 구동축의 단부에는 모터풀리(233)가 구비된다.

상기 제2 지지홀(223a)을 관통하여 길이 방향 후방을 향하여 돌출 구비되는 상기 스크류(250)의 후단부에는 스크류풀리(235)가 연결 구비된다. 상기 스크류풀리(235)는 키(235a)를 통하여 상기 스크류(250)의 후단부에 고정된다.

상기의 모터풀리(233)와 상기 스크류풀리(235)는 벨트(237)로 연결된다. 따라서, 모터(231)가 구동될 때 모터의 구동력은 벨트(237)에 의하여 스크류(250)로 전달되어 스크류(250)가 구동되게 된다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 동축 케이블의 절연체 피복 장치의 동작과정을 통해 동축 케이블의 절연체 피복 방법을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 동축 케이블의 절연체 피복 장치(200)가 케이블의 절연체 피복을 하기위에서 히터(213)를 이용하여 압출기(210)의 실린더(211)를 가열한다. 상기 실린더(211)의 온도가 합성수지가 용융 가능한 온도로 상승하게 되면 호퍼(211a)를 통하여 고체의 합성수지를 투입한다. 그 후 구동부(130)의 모터(231)를 가동하여 벨트(237)에 의하여 동력을 전달받는 스크류(250)를 구동시킨다.

그와 동시에 스크류(250)의 반경 방향 중심에 길이 방향으로 관통 형성된 중심 통공(255)에 삽입된 중심 도체(110)를 전방으로 감기 시작하며 절연체 피복이 시작된다.

상기의 스크류(250)가 구동되면 실린더(211)의 내부에서는 상기 스크류(250)에 구비된 스크류날(251)에 의하여 고체 상태의 합성수지가 전방으로 이송되게 된다. 상기 스크류(250)에 의하여 전방의 좁아진 실린더 내경에 이송 접촉된 합성수지는 높은 온도로 가열된 실린더(211)에 의하여 용융되어 젤 상태로 변형된다.

상기의 젤 상태의 합성수지는 스크류(250)의 지속적인 전방 가압으로 실린더(211)의 전단부에 형성된 압출공(211a)을 통하여 압출 성형되어 나오게 된다. 이때 압출되는 합성수지의 반경 방향 중심부는 스크류(250)의 길이 방향 전단부에 형성된 리브성형 슬릿(253)을 접촉되며 절연체(120)의 돌출 리브(121)가 형성되게 되는데 항상 회전하는 스크류에 의하여 상기 돌출 리브(121)는 나선형의 형태로 중심 도체(110)의 외경면에 피복된다. 상기의 압출 성형 과정 중에 상기 합성수지는 용융상태임으로 압출공(211a)에 밀려나오는 속도보다 빠르게 절연체를 뽑아내게 되면 반경 방향 지름이 축소되며 중심 도체(110)에 닫게된다. 상기의 피복단계를 거쳐 이후 냉각장치를 이용하여 냉각처리가 완료되면 본 발명의 절연체 피복의 과정이 완료되게 된다.

실시예

이하에서 실시예 등을 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 다만 이하에 실시예 등에 의해 본 발명의 범위와 내용이 축소되거나 제한되어 해석될 수 없다. 또한, 이하의 실시예를 포함한 본 발명의 개시 내용에 기초한다면, 구체적으로 실험 결과가 제시되지 않은 본 발명을 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있음은 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연하다.

또한 이하에서 제시되는 실험 결과는 상기 실시예 및 비교예의 대표적인 실험 결과만을 기재한 것이며, 아래에서 명시적으로 제시하지 않은 본 발명의 여러 구현예의 각각의 효과는 해당 부분에서 구체적으로 기재하도록 한다.

실시예 1 및 2

하기 표 1a의 배합비로 본 발명의 실시예 1 및 2의 조성물을 제조하였다.

[표 1a]

비교예 1 및 2

하기 표 1b의 배합비로 비교예 1 및 2의 조성물을 제조하였다.

[표 1b]

시험예 1 및 2

상기 실시예 1 및 2의 조성물에 대해 트윈 익스트루더(Twin Extruder)를 이용하여 펠렛으로 만든 후, 전선 압출기를 이용하여 전선 샘플을 제작하고 전자선을 이용하여 9Mrad 조사량을 조사한 후, 하기 ASTM 시험 방법에 따라 여러 물리적 특성과 전기적 특성을 측정하여 아래 표 2a와 2b에 제시하였다.

[표 2a]

* 48시간 오븐 숙성 @100℃

[표 2b]

비교시험예 1 및 2

상기 비교예 1 및 2의 조성물에 대해서도 위와 같이 전선 샘플을 제작하고 전자선을 조사한 후, 하기 ASTM 시험 방법에 따라 여러 물리적 특성과 전기적 특성을 측정하여 아래 표 3a와 3b에 제시하였다.

[표 3a]

* 48시간 오븐 숙성 @100℃

[표 3b]

표 2a와 2b 및 3a와 3b에 제시된 바와 같이, 실시예 1과 2에서 제조된 피복 수지는 비교예 1과 2에서 제조한 것에 비하여 기계적 특성과 전기적 특성이 전반적으로 향상되었고, 특히 유전율 면에서 크게 향상된 점을 확인할 수 있다.

그 중에서도, 실시예 1은 실시예 2에 비해서도 기계적 특성과 전기적 특성이 모두 향상된 점을 확인할 수 있다.

시험예 3 및 4

상기 실시예 1 및 2의 조성물에 대해 트윈 익스트루더(Twin Extruder)를 이용하여 펠렛으로 만든 후, 전선 압출기를 이용하여 전선 샘플을 제작하고 전자선을 이용하여 9Mrad 조사량을 조사한 후, 한국 등록특허 제10-0756786호에 제시된 방법에 따라 극성 반전 내성(공간전하에 의한 전계증배율), 직류 내전압치, 임펄스 내전압치를 측정하여 아래 도 4a에 제시하였다.

[표 4a]

비교시험예 3 및 4

상기 비교예 1 및 2의 조성물에 대해 트윈 익스트루더(Twin Extruder)를 이용하여 펠렛으로 만든 후, 전선 압출기를 이용하여 전선 샘플을 제작하고 전자선을 이용하여 9Mrad 조사량을 조사한 후, 한국 등록특허 제10-0756786호에 제시된 방법에 따라 극성 반전 내성(공간전하에 의한 전계증배율), 직류 내전압치, 임펄스 내전압치를 측정하여 아래 도 4b에 제시하였다.

[표 4b]

위 표 4a와 4b에 제시한 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 피복 수지는 비교예 1과 2에 비하여 극성 반전 내성이 1에 가까워 훨씬 우수하고, 직류 내전압치와 임펄스 내전압치도 훨씬 증가하는 점을 확인하였다.

다만, 실시예 2에서 제조한 피복 수지는 비교예 1과 2와 거의 유사한 수준의 극성 반전 내성, 직류 내전압치, 임펄스 내전압치를 보이는 점을 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 의해 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시예가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

100: 동축 케이블 110: 중심 도체
120: 절연체 130: 외부 도체
140: 재킷 200: 절연체 피복 장치
210: 압출기 211: 실린더
230: 구동부 250: 스크류

Claims (10)

1. 500 내지 900nm 크기의 금속 그래프팅된 다공성 구조체를 첨가제로 포함하는 케이블 피복 수지로서,
   상기 금속 그래프팅된 다공성 구조체는 상기 케이블 피복 수지 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 포함되며,
   상기 금속 그래프팅 다공성 구조체는 Al-MCM-41인 것을 특징으로 하는 케이블 피복 수지.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 케이블 피복 수지는 (i) 에틸렌 비닐아세테이트(비닐아세테이트 함량 40중량%) 50 내지 70중량%, 초저밀도폴리에틸렌 10 내지 30중량%, 에틸렌에틸아크릴레이트 5 내지 15중량%, 고밀도폴리에틸렌 3 내지 8중량% 및 말레인산 무수물이 도입된 에틸렌비닐아세테이트(Ma-g-EVA) 3 내지 8중량%로 구성된 주재, 및 (ii) 상기 주재 100중량부를 기준으로 0.1 내지 5중량부로 포함된 금속 그래프팅 다공성 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 케이블 피복 수지.
5. 중심 도체(110) 및 그 중심 도체(110)를 순차적으로 둘러싸는 외피를 형성하도록 구비되는 절연체(120)와 외부 도체(130) 및 재킷(140)을 포함하는 동축 케이블에 있어서,
   상기 절연체(120)는 중공의 내벽에 길이방향을 따라 나선상으로 감기는 띠형상의 돌출 리브(121)를 구비하는 중공체로 이루어지며, 상기 돌출 리브(121)는 상기 중심 도체(110)를 상기 절연체(120)의 중공 중심부에 부상된 상태로 지지하여 상기 중심 도체(110)와 상기 절연체(120) 및 상기 돌출 리브(121)의 사이에 나선상의 에어 튜브를 이루는 공간부가 형성되며,
   상기 절연체 및 상기 돌출 리브는 제1항에 따른 케이블 피복 수지인 것을 특징으로 하는 동축 케이블.
6. 삭제
7. 삭제
8. 압출기(210)와, 상기 압출기(210)를 지지하는 프레임(220)과, 상기 압출기(210)가 구동되도록 동력을 전달하는 구동부(230)로 이루어지며;
   상기 프레임(220)은 상향 돌출되며 제2 지지홀(223a)이 길이 방향으로 관통 형성된 제2 지지부(223)와, 제2 지지부(223)로부터 전방으로 이격되며 제1 지지홀(222a)이 길이 방향으로 관통 형성된 제1 지지부(222)를 가지며;
   상기 압출기(210)는 제1 지지부(222)의 길이 방향 전면에 고정 구비되며, 길이 방향 전방에는 합성수지가 압출되어 배출되는 내경이 좁아지도록 압출공(211a)이 형성되며 외경면의 일부분에는 합성수지가 투입되는 수지투입공(211b)이 형성된 중공의 실린더(211)와, 상기 실린더(211)의 전방에 구비되는 히터(213)와, 상기 실린더(211) 내에 회전 가능하게 구비되면서 상기 제1 지지홀(222a)과 제2 지지홀(223a)에 삽입되어 회전 가능하게 지지되는 스크류(250)로 이루어지며;
   상기 스크류(250)는 반경 방향 중심부에는 중심 도체(110)가 관통 삽입되도록 중심 통공(255)이 길이 방향으로 관통 형성되어 있는 중공관의 형상으로 이루어지며, 길이 방향 전단부 외경면에는 동축 케이블의 절연체(120) 내경면에 돌출 리브(121)가 형성되도록 리브성형 슬릿(253)이 길이 방향으로 연장되어 오목하게 형성되고, 길이 방향 전방으로부터 이격된 위치에서 외경면에는 후방을 향하여 연장되며 나선형으로 형성된 스크류날(251)이 구비되며;
   압출 성형 과정 중에 합성수지는 압출공(211a)에 밀려나오며 반경 방향 지름이 축소되며 중심 도체(110)에 접하게 되며; 상기 스크류(250)는 중심 통공(255)으로 중심 도체(110)의 이송을 허용하는 가운데 상기 구동부(230)에 의해 회전하면서 리브성형 슬릿(253)이 회전하여 상기 압출기(210)의 압출공(211a)을 통해 성형되는 중공형 절연체(120)의 중공 내벽에 길이방향을 따라 나선상으로 감기는 띠형상의 돌출 리브(121)를 성형하며;
   상기 합성수지, 상기 절연체 및 상기 돌출 리브는 제1항에 따른 케이블 피복 수지인 것을 특징으로 하는 동축 케이블 절연체 피복 장치.
9. 삭제
10. 삭제

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