KR20050004150A

KR20050004150A - 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20050004150A
Application number: KR10-2004-7017117A
Authority: KR
Inventors: 조지 코르체니오프스키; 클렘 하이엘
Original assignee: 콤포지트 테크놀로지 코퍼레이션
Priority date: 2002-04-23
Filing date: 2003-04-23
Publication date: 2005-01-12
Also published as: EP1506085B1; US7041909B2; CA2682116A1; NO20044490L; EP1506085A1; BRPI0309535A8; ZA200408274B; WO2003091008A9; US7060326B2; JP2010100858A; CO5611183A2; TNSN04187A1; US20040131851A1; AP1807A; DK1506085T3; EG25109A; CA2480271C; PL208011B1; US7368162B2; EP1506085A4

Abstract

본 발명은 알루미늄 도체 복합 코어 강화(ACCC) 케이블(300) 및 그 제조 방법에 관한 것이다. ACCC 케이블은 하나 이상의 알루미늄 도체 층(306, 308)으로 둘러싸인 복합 코어(302, 304)를 갖는다. 복합 코어는 열경화성 수지 매트릭스에서 하나 이상의 세로 방향의 연속된 강화 섬유 형태를 포함하고, 대략 90-230℃ 범위에서의 동작 온도 능력, 50% 이상의 섬유 부피율, 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 갖는다.

Description

알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블 및 그 제조 방법{ALUMINUM CONDUCTOR COMPOSITE CORE REINFORCED CABLE AND METHOD OF MANUFACTURE}

본 발명은 복합 코어 부재 및 이 부재로부터 만들어진 알루미늄 도체 복합 코어(ACCC) 강화 케이블 제품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블에 대한 프로세스의 형성에 관한 것이다. 종래의 알루미늄 도체 스틸 강화 케이블(ACSR)에서, 알루미늄 도체는 전력을 전달하고 그리고 스틸 코어는 이송 부하를 견디도록 설계된다.

ACCC 케이블에서, ACSR 케이블의 스틸 코어는 복합 코어로 대체되며, 상기 복합 코어는 열경화성 수지 매트릭스에서 하나이상의 강화 섬유 형태를 포함한다. 스틸 코어를 대체함으로써 많은 이점이 발생된다. ACCC 케이블은 종래의 ACSR 케이블에서 생기는 처짐(sag)이 없이 약 90℃에서 230℃까지의 온도 범위에서 동작을 지속할 수 있다. 게다가, 전류 용량을 증가시키기 위해, ACCC 케이블은 높은 탄성계수를 낮은 열팽창 계수와 결합한다.

본 발명은 고온에서 동작하기에 적합한 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블에 관한 것으로서, 다른 배선 및 전송 케이블 등에 내재된 동작상의 한계에 제한을 받지 않는다. 일반적인 ACSR 케이블은, 인장강도의 감소와 관련하여 도체의 물리적 성질에 큰 변화가 없다면, 100℃까지의 온도에서도 동작될 수 있다. 이러한 온도 제한은 795 kcmil ACSR "Drake" 도체로써 팽팽하게된 230kV 선로의 온도 등급을 1000A의 전류에 해당하는 약 400 MVA로 제한한다.

도체 케이블은 전류 용량을 제한하는 소자들의 고유한 물리적 특징에 의해 제한된다. 특히, 전류 용량은 케이블을 통해 전력을 보내는 능력의 척도이며, 이때 상기 케이블에서 전력이 증가하면 도체의 동작온도도 상승하게 된다. 과열로 인해 상기 케이블은 허용 레벨 아래로 처지게 된다. 따라서, 전송 케이블의 용량을 견뎌내는 부하를 증가시키기 위해서, 상기 케이블은 많이 처지지 않으면서 증가되는 전류 용량을 견딜 수 있는 고유한 성질을 갖는 소자를 사용하여 설계되어야 한다.

전송 케이블의 코어를 에워싸는 도체 영역을 증가시킴으로써 전류 용량이 증가될 수 있지만, 도체의 무게가 증가할수록 케이블의 무게가 늘어나서 케이블은 처지게 된다. 또한, 무게가 증가하게 되면, 케이블 지지 구조에서 장력이 커지게 된다. 이렇게 부하가 커지게 되면, 케이블은 구조가 강화되거나 달리 대체되어야 할 것이고, 이러한 구조의 변경은 경제적으로 실용적이지 않다. 따라서 현존하는 전송 선로를 사용하면서도 전송 케이블 상에서 부하 용량을 증가시킬 수 있어야 한다.

유럽 특허 출원 EP1168374A3 호는 강화 유리 섬유 및 열가소성 수지의 단일형태를 포함한 복합 코어를 다루고 있다. 상기 출원은 전송 케이블을 제공하기 위해 케이블에서 부하를 견디는 요소로서 강화 플라스틱 복합 코어를 이용하고 있으며, 또한 상기 출원은 내부의 강화 플라스틱 코어를 이용하는 전송 케이블을 통해 전류를 이동시키는 방법을 제공하고 있다. 상기 복합 코어는 이러한 목적에 부합하지 않다. 유리 섬유를 포함하는 하나의 섬유 시스템은 이송 부하를 끌어당기고 케이블을 처지지 않도록 필수적인 강직도(stiffness)를 갖는다. 두 번째, 유리 섬유 및 열가소성 수지를 포함하는 복합 코어는 증가되는 전류 용량에 필요한 동작 온도(90에서 230℃사이)를 충족시키지 못한다.

탄소 에폭시 복합 코어를 사용하여 설계된 복합 코어는 또한 고유의 문제점을 갖고 있다. 상기 탄소 에폭시 코어는 유연성이 작고 그리고 비용이 많이 든다. 탄소 에폭시 코어를 갖는 케이블 제품은 감아서 운반하기에 충분한 유연성을 갖지 못한다. 게다가, 탄소 섬유는 다른 사용가능한 섬유에 비하여 비용이 많이 든다. 탄소 섬유는 파운드 당 5달러에서 37달러의 비용이 들지만, 유리 섬유는 파운드 당 0.36달러에서 1.20달러의 비용이 든다. 따라서, 탄소 섬유만으로 구성된 복합 코어는 경제적으로 실용적이지 못하다.

복합 코어의 물리적 성질은 프로세싱 방법에서 추가로 제한된다. 종전의 프로세싱 방법은 부피 및 무게로 인해 높은 섬유/수지 비율을 이룰 수 없다. 이러한 프로세스는 스틸 코어와 견줄 만큼의 강도를 이룰 섬유 리치 코어(fiber rich core)를 생성하지 못한다. 게다가, 종전의 프로세싱 방법의 프로세싱 속도는 프로세스 자체의 고유 특성에 의해 제한된다. 예를 들어, 종래의 인발성형(pultrusion)다이는 대략 36인치로서 일정한 단면적을 가진다. 그 결과 상기 복합 코어와 다이 사이에 마찰력이 증가되어 프로세싱 시간을 느리게 한다. 이러한 에폭시 수지용 시스템에서 프로세싱 시간은 대략 분 당 6인치에서 분 당 12인치의 범위를 가지게 되어 경제적으로 비실용적이다. 게다가, 이러한 프로세스에서는 복잡한 구성이 어려우며 또한 프로세스 동안에 상기 섬유/수지 비율을 변화시키는 회전이 어렵다.

따라서, 전류 용량이 증가해도 케이블의 처짐이 없이 고유의 물리적 특성을 포함하는 열경화성 수지 매트릭스에서, 하나 이상의 강화 섬유 형태를 갖는 경제적으로 실용적인 ACCC 케이블을 설계하는 것이 바람직하다. 또한 프로세스 동안에 복합 코어의 구성 및 회전을 가능하게 하고 그리고 분 당 9피트에서 분 당 50 피트의 속도 범위에서 프로세스를 가능하게 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 알루미늄 도체 복합 코어(ACCC) 강화 케이블 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 온도가 상승할 때 증가되는 전류 용량에서 전력을 제공하기 위해 알루미늄 도체로 둘러싸인 강화 섬유 열경화성 수지 복합 코어를 갖는 케이블에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 강화 섬유 복합 코어 부재를 생성하기 위한 B-단계 생성 프로세스의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 B-단계 생성 프로세스를 통해 상기 섬유들을 안내하기 위해 지정된 패턴으로 상기 섬유들을 삽입하는 공간적 통로를 보여주는 부싱(bushing)의 개략도.

도 3은 부싱 구조의 개략도로서 본 발명에 따른 강화 섬유 다발을 형성 및 압축하는데 사용되는 통로를 보여주는 개략도.

도 4는 본 발명에 따른 복합 코어에 생성에 있어서 섬유들을 다발로 형성 및 압축하기 위해, 하나의 부싱으로부터 다음 부싱으로의 통로가 감소하는 것을 보여주는 두 개의 서로 다른 부싱을 비교한 개략도.

도 5는 본 발명에 따라 서른 개의 가능한 복합 코어의 단면 구조를 나타낸 단면도.

도 6은 부싱에 대한 통로 사이즈의 감소를 보여주며 서로 표면에 중첩되어 있는 여러 부싱들의 다차원 단면도.

도 7은 본 발명에 따라 통로의 이동을 보여주고 통로들의 크기를 줄이는 다수의 부싱들의 다상 개략도.

도 8은 본 발명에 따른 복합 코어의 한 실시예의 단면도.

도 9는 본 발명에 따라 공기 온도를 일정하게 유지하기 위해 교차 순환 공기 흐름을 갖는 오븐 프로세스의 개략도.

도 10은 도 9에서 오븐내 가열 소자의 단면도로서, 가열 소자내 각 가열기를 도시.

도 11은 알루미늄 도체 복합 코어(ACCC) 강화 케이블의 한 실시예에 대한 개략도로서, 내부에 향상된 복합 코어 및 외부에 알루미늄 도체의 두 개의 층으로 둘러싸인 낮은 계수의 코어를 도시.

전류 용량은 알루미늄 도체 복합 코어(ACCC) 강화 케이블을 사용하여 증가될 수 있다. ACCC 케이블은 고온의, 처짐이 적은 도체로서 100℃이상의 온도에서도 안정된 인장 강도와 크리프 신장(creep elongation) 특성을 나타내면서 동작될 수 있다. 실제 온도 제한을 230℃까지 확장하는 것이 또한 바람직하다. 180℃에서도 본래와 동일한 직경을 갖는 ACCC 강화 케이블을 사용하면, 구조상의 부하에 큰 변화 없이 선로 등급을 50%만큼 증가시키게 된다. 만일 대체된 도체가 본래보다 낮은 열 신장을 가지면, 지지 구조는 강화되거나 상승될 필요가 없을 것이다.

특히, 배선 및 전송 도체 케이블의 코어를 비교적 높은 탄성 계수와 비교적 낮은 열 팽창 계수를 갖는 섬유 및 수지를 포함하는 복합 강도 부재로 대체하게 되면 도체 케이블의 전류 용량의 증가를 수용할 수 있게 된다. 또한, 상기 복합 강도 부재가 적어도 60년 동안의 긴 내구성을 갖도록 복합 코어를 설계하는 것이 바람직하며 특히, 전류 용량의 증가와 관련하여 복합 코어의 직경이나 상기 도체의 외부 직경을 증가시킬 필요 없이 90℃에서 230℃까지의 온도에서 70년 동안의 긴 내구성을 갖는 복합 코어를 설계하는 것이 선호된다. 이는 더 많은 알루미늄을 위한 물리적 공간을 허용하고, 그리고 도체의 무게를 증가시키지 않고서도 케이블이 처지는 한계를 충족할 수 있는 기계적, 물리적 성능을 가능하게 한다.

또한, 본 발명은 더 작은 코어 사이즈를 갖는 복합 코어를 형성할 수 있게 한다. 코어 사이즈가 작을수록 상기 도체 케이블은 알루미늄 부피의 증가를 수용할 수 있게 되며, 이때 ACCC 케이블은 복합 코어 없이 도체 케이블과 동일한 강도 및 무게 특성을 갖는다.

원하는 전류 용량의 증가를 이루기 위해서, 본 발명에 따른 복합 코어는 코어의 증가된 강직도 및 낮은 신장률을 얻기 위해, 낮은 탄성 계수를 갖는 섬유를 높은 탄성 계수를 갖는 섬유와 결합할 수 있다. 섬유들을 결합시킴으로써, 서로 다른 탄성 계수, 열 팽창, 밀도 및 비용을 갖는 새로운 특성의 섬유 세트가 얻어진다. 향상된 복합재가 유리섬유와 동일한 범위의 고유 물리적 특성을 갖는 저 탄성 계수의 강화 섬유와 결합될 때, 온도에 대한 처짐 정도의 계산은 도달가능한 전류 용량의 증가를 보여준다.

본 발명의 복합 코어는 강화 유리 섬유 및 원하는 고유 물리적 특성을 갖는 열경화성 수지를 선택함으로써 어떠한 물리적 특성을 충족시킨다. 본 발명에 따른복합 코어는 낮은 열 팽창 계수, 높은 인장 강도, 높은 동작 온도를 견딜 수 있는 능력, 낮은 주위 온도를 견딜 수 있는 능력, 높은 유전체 특성, 및 감을 수 있는 충분한 유연성 등을 갖는다. 특히, 본 발명에 따른 복합 코어는 대략 160에서 240Ksi 까지 인장 강도, 대략 7에서 30Msi 까지 탄성 계수, 대략 90에서 230℃ 까지 동작 온도, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 까지의 열 팽창 계수를 갖는다. 이러한 범위는 단일 강화 섬유 형태에 의해서 및 강화 섬유 형태의 조합에 의해서 이루어질 수 있다. 이론적으로, 상기 특성들은 단일 섬유에 의해서 이루어질 수 있지만, 실제로 대부분의 코어는 둘 이상의 개별 강화 섬유 형태를 포함한다. 게다가, 최종 복합 코어에서 원하는 물리적 특성에 따라서, 상기 복합 코어는 섬유들의 양에서의 변화를 수용한다.

본 발명의 복합 코어는 B-단계 생성 프로세스에 의해서 형성될 수 있는데, 이때 상기 프로세스에서 섬유들은 수지에 의해 적셔지고 프로세스내의 다수의 구역을 통해 계속 인발된다. 상기 B-단계 생성 프로세스는 복합 코어 부재의 제조에 관한 것으로, 특히 수지가 함유된 섬유 복합 코어 부재를 만드는 프로세스 및 장치에 관한 것이다. 선호되는 실시예에 따라, 다상(multi-state) B-단계는 우수한 강도, 큰 전류 용량, 낮은 전기적 저항, 및 종전 코어 부재보다 가벼워진 무게 등을 갖는 섬유 및 수지로부터 복합 코어 부재를 생성한다. 상기 프로세스는 상기 복합재의 강도(특히, 굴곡 강도, 압축 강도 및 인장 강도)를 최대화하는 섬유 대 수지 비율을 갖는 복합 코어 부재를 생성할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 복합 코어부재는 높은 도전성을 갖는 알루미늄으로 둘러싸임으로써 큰 강도 및 큰 강직도 특성을 갖는 ACCC 케이블이 된다.

본 발명은 알루미늄 도체 복합 코어(ACCC) 강화 케이블에서의 사용을 위해 고온 수지내에 포함된 강화 복합 코어 부재에 관한 것으로, 이때 상기 케이블은 전력을 전달하기 위한 배선 및 전송 케이블을 포함한다. 도 11은 ACCC 강화 케이블(300)의 일반적인 실시예를 도시하고 있다. 도 11은 ACCC 강화 케이블을 도시하고 있으며, 이 케이블은 강화 탄소섬유/에폭시 수지 복합 내부 코어(302) 및 강화 유리섬유/에폭시 수지 복합 외부 코어(304)를 가지고, 제 1 알루미늄 도체 층(306)층으로 둘러싸여 있으며, 이때 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 가닥은 상기 복합 코어 주위로 랩핑(wrapping)되어 있고 제 2 알루미늄 도체 층(308)을 가지며, 이때 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 가닥은 상기 제 1 알루미늄 층(306) 주위를 랩핑하고 있다.

본 발명의 복합 코어는 하나 이상의 강화 섬유 형태, 각 강화 섬유 형태의 상대적 가변 양, 작은 직경의 강화 섬유 형태, 연속된 길이의 강화 섬유 형태, 높은 패킹 밀도를 갖는 복합 코어, 상기 패킹 밀도내에 상대적 공간을 갖는 강화 섬유 토우, 50% 이상의 부피율, 대략 60-75% 사이의 섬유 무게율, 조정가능한 부피율, 낮은 열 팽창 계수, 높은 인장 강도, 높은 동작 온도 범위를 견딜 수 있는 능력, 복합 코어 수지 특성을 주문형으로 할 수 있는 가능성, 높은 유전체 특성, 다수의 단면 구성 능력, 및 복합 코어의 연속된 길이의 와인딩을 가능하게 하는 충분한 유연성 등의 특성을 갖는다.

아래 발명의 복합 코어는 대략 160-240Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30Msi 범위의 탄성 계수, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 갖는다. 이러한 물리적 특성을 이루기 위해서, 본 발명의 복합 코어는 고유의 물리적 성질을 갖는 한 종류의 강화 섬유를 포함함으로써 필요한 물리적 규격을 만족시킬 수 있다. 실제 관점에서, 본 발명의 범위에서 대부분의 케이블은 두 종류의 이상의 강화 섬유 형태를 포함한다.

둘 이상의 강화 섬유를 복합 코어 부재로 결합함으로써 전력 수송 시스템에서 케이블용으로 흔히 사용되는 재료에서 강도 대 무게 비율을 향상시킨다. 섬유들은 가령, 탄소 섬유-HM 및 HS(핏치 베이스), 케블라 섬유, 현무암 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유, 붕소 섬유, 액정 크리스탈 섬유, 고성능 폴리에틸렌 섬유, 및 탄소 나노섬유를 포함하는 그룹에서 선택될 수 있다. 탄소, 붕소, 케블라, 및 유리 섬유의 몇몇 형태가 상업적으로 사용가능하다. 각 섬유 형태는 특별한 복합재를 달성하기 위해 다양한 조합에서 결합될 수 있는 다양한 특성들의 보조 형태를 가진다.

본 발명의 복합 코어는 비교적 작은 수율 또는 K 번호를 갖는 섬유 토우(tows)를 포함한다. 섬유 토우란 꼬이지않은 연속적인 마이크로섬유 다발이며, 이때 토우의 성분은 수율이나 K 번호에 의해 표시된다. 예를 들어, 12K 토우는 12,000개의 개별 마이크로섬유를 갖는다. 이상적으로, 마이크로섬유는 상기 수지가 상기 다발 혹은 토우내의 각 마이크로섬유의 주변을 입히도록 수지로 젖게 된다. 습윤(wetting)은 토우 크기(즉, 다발내 마이크로섬유의 수) 및 각 마이크로섬유의 크기에 영향을 받는다. 토우의 크기가 크면 상기 다발내 많은 수의 섬유로 인해 다발 내의 각 섬유들을 젖게하는 것이 어렵고, 반면 섬유의 직경이 작을수록 각 섬유 토우내 각 섬유 주위로 수지를 많이 분산시키게 된다. 복합재내의 섬유 토우의 습윤 및 침투는 최종 복합재의 성능에 매우 중요한 역할을 한다. 불완전한 습윤은 섬유 복합재에 흠이나 건조한 점을 생성시켜 강도 및 내구성을 떨어뜨리게 된다. 섬유 토우는 프로세스 상에서 원하는 최적의 물리적 특성을 갖는 복합재를 형성하도록 섬유 토우의 크기에 따라 선택될 수 있다. 본 발명에 따라 복합 코어를 형성하는 하나의 프로세스는 B-단계 형성 프로세스라고 불린다. 탄소에 대한 본 발명의 섬유 토우는 대략 4K에서 50K의 범위에서 선택되고, 유리 섬유 토우는 800에서 1200 수율 범위에서 선택된다.

본 발명에 따른 각 강화 섬유 크기는 유리 섬유에 대하여 대략 8-15㎛의 범위에 있고(10㎛ 직경이 가장 선호됨), 반면 탄소 섬유는 대략 5-10㎛의 범위(7㎛ 직경이 가장 선호됨)에 있다. 다른 섬유에 대해서는, 원하는 물리적 성질에 따라적절한 크기 범위가 결정된다. 그 범위는 최적은 습윤 특성 및 가능성에 따라 선택된다. 예를 들어, 5㎛ 미만의 섬유는 직경이 너무 작아서 섬유를 취급하는데 어려움이 있다. 반면, 25㎛에 가까운 직경을 갖는 섬유는 딱딱하고 부서지기 쉽다.

본 발명의 복합 코어는 실제 길이에 있어서 연속적인 섬유 토우를 포함한다. 실제로, 본 발명의 탄소 섬유 토우는 스풀(spool)의 크기에 따라 대략 1000-3000 미터의 길이를 갖는다. 그러나, 유리 섬유 길이는 스풀의 크기에 따라 36킬로미터까지 늘어날 수 있다. 섬유들은 1000에서 33,000미터 범위에서 선택되는 것이 가장 바람직하다. 6000 피트가 넘는 연속된 복합 코어를 형성하기 위해 보다 적은 섬유들의 접합으로 인해 상기 프로세싱 장비가 수용하는 가장 긴 섬유를 선택하는 것이 가장 바람직하다. 섬유 단부의 끝에 접착제를 가함으로써 연속된 섬유 토우 길이를 형성한다. 연속된 토우는 섬유들을 케이블을 따라 세로로 향하게 한다.

본 발명의 복합 코어는 다른 도체 케이블 코어에 비하여 높은 패킹 효율을 갖는 섬유들을 포함한다. 특히, 전통적인 강철 도체 케이블은 일반적으로 몇 개의 둥근 강철 와이어를 포함한다. 둥근 모양으로 인해, 상기 와이어는 서로 단단하게 패킹할 수 없고 단지 대략 74%의 패킹 효율만을 가질 수 있다. 강철 코어가 100%의 패킹 효율을 가질 수 있는 유일한 방법은 몇 개의 둥근 강철 와이어와 반대로 딱딱한 강철 로드를 갖는 것이다. 이는 최종 케이블이 딱딱하고 굽혀지지 않기 때문에 가능하지가 않다. 본 발명에서, 각 섬유는 세로 길이 방향이며, 이때 각 섬유는 수지로 입혀지고 100%의 패킹 효율을 갖는 하이브리드 복합 코어 부재를 형성하게 된다. 높은 패킹 효율은 다른 케이블에 비하여 주어진 부피에서 더욱 큰 복합재 강도를 만든다. 게다가, 높은 패킹 효율은 작은 직경의 복합 코어를 생성함으로써 상기 복합 도체 코어를 둘러쌀 수 있는 알루미늄 도체 재료의 양을 증가시키게 된다.

본 발명의 복합 코어는 실제로 열에 강한 강화 섬유를 갖는다. 내열성은 더 높은 동작 온도를 견딜 수 있는 복합 코어의 능력으로 인해 상기 ACCC 케이블이 더욱 큰 전력을 수송할 수 있게 한다. 본 발명에 사용된 섬유들은 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도를 견딜 수 있는 능력을 갖는다. 본 발명에 사용된 섬유들은 대략 170-220℃ 범위의 동작 온도를 견딜 수 있는 능력을 갖는 것이 가장 바람직하다. 게다가, 본 발명에 사용된 섬유들은 대략 -40℃에서 90℃ 사이의 주변 온도를 견딜 수 있다. 즉, ACCC 케이블에 아무런 전류가 흐르지 않는 주변 조건에서, 상기 복합 코어는 물리적 특성에 손상을 입지 않으면서 대략 -40℃만큼 낮은 온도를 견딜 수 있다.

각 강화 섬유의 상대적 양은 복합 케이블의 원하는 물리적 특성에 따라 다르다. 예를 들어, 낮은 탄성 계수를 갖는 섬유들은 높은 강도의 딱딱한 복합 코어를 형성할 수 있다. 탄소 섬유들은 대략 22-37Msi 범위의 탄성 계수를 갖는 것이 바람직하고, 반면 유리 섬유들은 대략 6-7Msi 범위의 탄성 계수를 갖는 낮은 탄성 계수 강화 섬유로 간주된다. 상기 두 종류의 섬유들은 각 섬유의 고유한 물리적 성질의 장점을 이용하도록 결합될 수 있어서 유연성이 추가된 높은 강도, 높은 강직도의 복합 코어를 생성하게 된다. 예를 들어, 한 실시예에서 상기 복합 코어는 0.037제곱 인치의 면적과 대략 70/30의 섬유/수지 무게 비율을 갖는 내부의 카본/수지 코어 및 0.074제곱 인치의 면적과 대략 75/25의 섬유/수지 무게 비율을 갖는 외부의유리/에폭시 층을 갖는다.

본 발명에 따라서, 상기 복합 코어의 물리적 특성은 각 구성요소의 섬유/수지 비율을 조정함으로써 결정될 수 있다. 대안으로, 상기 복합 코어의 물리적 특성은 상기 복합 코어 부재내의 각 구성요소의 면적 비율을 조정함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 0.037제곱 인치로부터 탄소의 총면적을 감소시키고 그리고 0.074 제곱 인치로부터 유리의 면적을 증가시킴으로써, 상기 복합 코어 부재 제품은 유연성이 증가하고 결합된 탄소 코어의 강직도는 감소하게 된다. 또한, 탄소에 비하여 유리의 작은 토우 직경으로 인해, 그 결과 복합 코어는 직경이 더 작아지고 동일한 케이블 사이즈에 비하여 증가된 도체를 가능하게 한다. 대안으로, 가령 제 3 의 섬유인 현무암이 상기 복합 코어에 도입될 수 있다. 추가 섬유는 최종 제품의 물리적 특성을 변화시킨다. 예를 들어, 상기 일부 탄소 섬유들을 현무암으로 대체하면, 상기 코어는 유전체 특성이 커지고 상대적으로 코어의 강직도는 감소하게 된다.

본 발명의 복합 코어는 비교적 높은 인장 강도를 갖는 강화 섬유를 포함한다. 오버헤드 전압 전력 전송 케이블에서 처지는 정도는 스팬(span) 길이의 제곱에 따라 변화하고 케이블의 인장 강도에 반비례함으로써, 인장 강도에서의 증가로 인해 ACCC 케이블에서 처짐을 효과적으로 줄이게 된다. 탄소 섬유는 대략 350-750Ksi 범위의 인장 강도를 갖도록 선택되는 것이 바람직하다. 특히 710Ksi에서 750Ksi 사이의 인장 강도를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 유리 섬유는 180-220Ksi 범위의 인장 강도를 갖도록 선택되는 것이 바람직하다. 상기 복합재는 낮은 인장 강도를 갖는 유리섬유와 높은 인장 강도를 갖는 탄소 섬유를 결함함으로써 인장 강도가 향상된다. 상기 두 종류의 섬유들의 성질이 결합됨으로써 더욱 바람직한 물리적 특성을 갖는 새로운 케이블이 형성된다.

본 발명의 복합 코어는 적어도 50:50의 섬유/수지 부피율을 갖는 수지 매트릭스내에 포함된 세로방향의 섬유들을 포함한다. 상기 부피율은 섬유의 면적을 총 단면적으로 나눈 것으로서, 이때 섬유의 무게가 최종 비율을 결정하게 된다. 본 발명에 따라서, 상기 섬유/수지 복합재에서 섬유의 부피율은 대략 50-57% 범위에 있다. 상기 부피율은 섬유의 무게에 따라서 72%의 섬유/수지 비율을 생성하도록 계산되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라서, 상기 복합 코어는 ACCC 강화 케이블의 원하는 물리적 특성에 따라서 설계된다. 특히, 상기 복합 코어는 외부의 유연한 층에 의해 둘러싸인 향상된 복합재를 포함하는 내부의 강화 코어 부재를 갖도록 설계되는 것이 바람직하다. 향상된 복합재는 50% 이상의 부피율 및 유리 섬유의 기계적 특성을 초과하는 기계적 특성을 갖는 연속된 섬유를 포함하는 복합재이다. 더욱이, 유리 섬유의 범위에서 기계적 성질을 갖는 외부 층의 낮은 계수의 복합재를 갖는 것이 선호된다. 낮은 계수의 섬유는 유리 섬유의 범위에서 기계적 특성을 갖는다. 유리 섬유의 기계적 성질은 접합(splicing)을 할 수 있지만, 반면 향상된 복합재는 부서지기 쉽고 상기 접합을 하지 못한다.

향상된 복합재를 형성하는 섬유들은 대략 350-750Ksi 범위의 인장 강도, 대략 22-37 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 -0.7에서 0m/m/C 범위의 열 팽창 계수, 대략 1.5에서 3% 범위의 신장률, 대략 0.31에서 0.04 W/mㆍK 범위의 유전체 성질, 및 대략 0.065에서 0.13 lb/in³범위의 밀도를 갖도록 선택되는 것이 바람직하다.

상기 향상된 복합재를 둘러싸고 있는 외부의 낮은 계수 층을 형성하는 섬유들은 대략 180-220Ksi 범위의 인장 강도, 대략 6-7 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 5×10^-6에서 10×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수, 대략 3-6% 범위의 신장률, 대략 0.034에서 0.04 W/m·K 범위의 유전체 성질, 및 대략 0.065에서 0.13 lbs/in³범위의 밀도를 갖도록 선택되는 것이 바람직하다.

향상된 복합재에서 상기 선호되는 범위에 따른 내부 코어 및 상기 선호되는 범위에 따른 외부의 낮은 계수 층을 갖는 복합 코어 부재는 다른 도체 케이블보다 대략 0-200% 만큼 증가된 전류 용량을 갖는다. 특히, 최종 복합재 코어는 다음의 선호되는 물리적 특성을 갖는다. 인장 강도는 대략 160-240Ksi 범위를 갖는다. 특히, 185Ksi의 인장 강도를 갖는 것이 선호된다. 탄성 계수는 대략 7-30 Msi 범위를 갖는 것이 선호된다. 특히, 14Msi의 탄성 계수를 갖는 것이 선호된다. 동작 온도는 대략 90-230℃ 범위를 갖는다. 특히, 상기 복합 코어는 적어도 약 190℃에서 동작 온도를 견딜 수 있는 것이 선호된다. 열 팽창 계수는 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 까지의 범위를 가진다. 특히, 코어의 열 팽창 계수는 대략 2.5×10^-6m/m/C인 것이 선호된다.

특별한 물리적 성질을 갖는 복합 코어 제품을 만들기 위해, 강화 섬유들의 특별한 조합은 강화 섬유의 고유한 물리적 성질을 바탕으로 선택되는 것이 바람직하다. 특히, 전류 용량의 증가를 견딜 수 있는 ACCC 케이블을 설계하기 위해, 상기 복합 코어는 높아진 탄성 계수 및 낮아진 열 팽창 계수를 갖는다. 상기 강화 섬유들은 도전성은 아니지만 높은 유전체 성질을 갖는 것이 선호된다. ACCC 케이블은 동작 온도가 높아지더라도 그에 따라 처짐이 증가하지 않으면서 동작한다. 처짐 대 온도의 계산은 탄성 계수, 열 팽창 계수, 복합 강도 부재의 무게 및 도체의 무게가 입력될 것을 요한다. 따라서, 이러한 물리적 특성은 상기 복합 코어를 설계할 때 고려된다.

낮은 계수의 복합재로 둘러싸인 내부의 향상된 복합재를 갖는 복합 코어를 형성하는 것이 바람직하지만, 실제로는 높은 탄성 계수 섬유 및 낮은 탄성 계수 섬유를 산재한 복합 코어를 만드는 것이 실용적이다. 변형(strain):파괴(failure) 비율에 따라, 이런 형태의 코어는 운송시 적절하게 도체가 굽어지도록 분할될 필요가 있다. 게다가, 상기 복합 코어는 내부 코어에서 증가된 탄성 계수를 갖는 섬유를 갖도록 설계되고, 이때 상기 내부 코어는 내부 코어 상에서 변형 정도가 감소함으로써 낮은 탄성 계수를 갖는 섬유로 둘러싸여 있다.

예를 들어, 탄소는 대략 22-37Msi 범위의 높은 탄성 계수, 대략 -0.7에서 0 m/m/C 범위의 낮은 열 팽창 계수, 및 대략 1.5-3% 범위의 신장률을 갖도록 선택된다. 유리 섬유는 대략 6-7Msi 범위의 낮은 탄성 계수, 대략 5×10^-6에서 10×10^-6m/m/C 까지 범위의 낮은 열 팽창 계수, 및 대략 3-6% 범위의 신장률을 갖도록 선택된다. 상기 복합재의 변형 능력은 구성요소들의 고유한 물리적 성질 및 부피율에구속된다. 섬유/수지 복합재가 선택된 후, 각 섬유/수지 복합재의 변형 대 파괴 비율은 결정된다. 본 발명에 따라 상기 수지는, 프로세싱을 위한 특정 성질을 달성하고 최종 제품에서 원하는 물리적 성질을 얻기 위해 맞춤형이 될 수 있다. 예를 들어, 탄소/에폭시는 2.1%의 변형 대 파괴 비율을 갖지만, 유리섬유/에폭시는 1.7%의 변형 대 파괴 비율을 갖는다. 따라서, 상기 복합 코어는 내부 코어에 탄소/에폭시의 강도를 가지고, 외부 코어에 더욱 유연한 유리섬유/에폭시를 가지도록 설계됨으로써 필요한 유연성 및 낮은 열 팽창 계수를 갖는 복합 코어를 생성하게 된다.

대안으로, 유리 섬유를 넘어서는 기계적 특성을 갖는 또 다른 향상된 복합재는 적어도 한 부분의 탄소 섬유를 대체할 수 있었고, 유리 섬유의 기계적 성질을 갖는 또 다른 섬유는 유리섬유를 대체될 수 있었다. 예를 들어, 현무암은 다음의 특성, 즉 대략 701.98Ksi의 높은 인장 강도(유리섬유의 경우 대략 180-500Ksi 범위), 대략 12.95Msi의 높은 탄성 계수, 대략 8.0ppm/C의 낮은 열 팽창 계수, 및 3.15%의 신장률(유리섬유의 경우 3-6%의 신장률)과 같은 성질을 갖는다. 현무암 섬유는 인장 강도를 증가시키고, 탄소섬유와 유리섬유 사이의 탄성 계수를 제공하고, 그리고 탄소 섬유의 신장률에 가까운 신장률을 제공한다. 또한 현무암은 탄소보다 우수한 유전체 성질을 갖는 장점이 있다. 상기 복합 코어는 비도전성 내부 강화 부재를 갖는 것이 선호된다. 낮은 계수 섬유의 외부 코어로 둘러싸여 있고 고유의 물리적 특성의 섬유들을 갖는 향상된 복합 코어를 설계함으로써, 새로운 성질의 복합 코어용 세트가 얻어진다.

처짐 대 온도는 탄성 계수, 열 팽창 계수, 복합 강화 부재의 무게, 및 도체의 무게 등을 고려함으로써 결정된다. 복합 코어에서 탄성 계수가 높고 및 열 팽창 계수가 낮을수록 ACCC 케이블은 전류 용량의 증가 및 90-230℃의 동작 온도를 잘 견딜 수 있다.

상기 복합 코어는 본 발명의 목적을 달성하도록 조정가능한 물리적 특성을 갖는 열경화성 수지를 포함한다. 의도하는 케이블 용도에 따라, 높은 동작 온도에서 상기 복합 코어가 긴 내구성을 갖도록 적절한 열경화성 수지를 선택함으로써 원하는 케이블의 성질을 얻게 된다. 또한 상기 복합 코어를 생성하는 프로세스에 따라 적절한 열경화성 수지를 선택함으로써, 프로세스 동안 마찰을 최소화하고, 프로세스 속도 및 가급적 점도를 증가시킴으로써 최종 복합 코어에서 적절한 섬유/수지 비율을 이루게 된다.

본 발명의 복합 코어는 좋은 기계적 성질 및 60년 이상의 노출된 사용 기간에도 내화학성을 갖는 수지를 포함한다. 특히, 본 발명의 복합 코어는 좋은 기계적 성질 및 70년 이상의 노출된 사용 기간에도 내화학성을 갖는 수지를 포함하는 것이 선호된다. 또한 본 발명의 복합 코어는 대략 90-230℃의 범위에서 동작하는 수지를 포함하는 것이 선호된다. 특히, 상기 수지는 대략 170-200℃ 범위에서 동작하는 것이 선호된다.

본 발명의 복합 코어는 복합체에 크랙이 생기지 않으면서 접합 동작을 견딜 수 있는 충분히 강한 수지를 포함한다. 본 발명의 필수 요소는 최종 케이블 제품에서 복합 코어 부재를 접합할 수 있는 능력이다. 본 발명의 복합 코어는 대략 0.87 INS-lb/in에서 1.24 INS-lb/in의 범위의 순수 수지 파괴 인성(neat resin fracturetoughness)을 갖는 수지를 포함하는 것이 선호된다.

본 발명의 복합 코어는 낮은 열 팽창 계수를 갖는 수지를 포함한다. 낮은 열 팽창 계수는 케이블에서 처짐의 정도를 감소시킨다. 본 발명의 수지는 대략 15×10^-6에서 42×10^-6범위에서 동작하는 것이 선호된다. 본 발명의 복합 코어는 4.5% 이상의 신장률을 갖는 수지를 포함한다.

본 발명의 복합 코어는 적어도 50%의 부피율을 갖는 고온 수지내에 삽입된 섬유들을 포함한다. 상기 섬유 대 수지 비율은 복합 코어 부재의 물리적 성질에 영향을 준다. 특히, 강도, 전기적 도전성, 및 열 팽창 계수는 복합 코어의 섬유 부피의 함수이다. 일반적으로, 상기 복합재에서 섬유의 부피율이 클수록, 복합재의 인장 강도는 커진다. 본 발명의 섬유 대 수지 부피율은 대략 50-57%의 범위에 있는 것이 선호되며, 이는 무게로 대략 62-75%에 상응한다. 특히, 본 발명에서 섬유/수지 비율은 무게로 대략 65-72%가 더욱 선호된다. 특히, 본 발명에서 상기 섬유 부피율은 무게로 72%를 충족하거나 초과하는 것이 가장 선호된다.

상기 복합 코어의 각 섬유 형태는 다른 섬유에 대하여 서로 다른 섬유/수지의 무게 비율을 가질 수 있다. 이는 원하는 비율을 달성하기 위해 적절한 수의 각 섬유 형태 및 적절한 수지 형태를 선택함으로써 이루어진다. 예를 들어, 외부의 유리/에폭시 층 및 내부의 탄소/에폭시 코어를 갖는 복합 코어 부재는 126개의 유리 섬유 스풀을 포함할 수 있고 그리고 대략 75/25의 섬유/수지 무게 비율을 생성하는 점도(50℃에서 대략 2000-6000 cPs)를 갖는 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 상기수지는 프로세스 상에서 원하는 점도를 얻도록 조정될 수 있는 것이 선호된다. 상기 복합재는 또한 16개의 탄소 섬유 스풀을 가질 수 있고 그리고 70/30의 섬유/수지 무게 비율을 생성하는 점도(50℃에서 대략 2000-6000 cPs)를 갖는 에폭시 수지를 가질 수 있다. 섬유의 스풀 수를 바꾸게 되면, 상기 섬유/수지 무게 비율을 바꾸게 되고, 따라서 복합 코어 제품의 물리적 특성을 바꾸게 된다. 대안으로, 상기 수지에서 수지의 점도를 증가 또는 감소시킴으로써 상기 섬유/수지 비율을 바꿀 수 있다.

본 발명에 따라서 만들어진 복합 케이블은 복합 코어를 형성하는 과정에서 매개변수들을 변화시킴으로써 제어될 수 있는 물리적 성질들을 보여준다. 특히, 복합 코어를 형성하는 과정은 최종 ACCC 케이블에서 원하는 물리적 특성을 달성하도록 조정가능하다.

본 발명에 따라서, 다상 B-단계 형성 과정은 적절한 섬유 토우의 연속된 길이 및 열 처리가능한 수지로부터 복합 코어 부재를 생성한다. 추가 단계에서, 복합 코어 부재는 높은 도전성의 알루미늄으로 둘러싸인다.

본 발명에 따라, ACCC 케이블에 대하여 복합 코어를 만드는 과정은 다음과 같다. 도 1에서는, 본 발명의 도체 코어 B-단계 형성 과정이 참조 번호(10)로 주어진다. 상기 B-단계 형성 과정(10)은 적절한 섬유 토우나 로빙(rovings) 및 열 처리가능한 수지로부터 복합 코어 부재의 연속된 길이를 만드는데 사용된다. 그 결과 복합 코어 부재는 일정하게 분산된 평행 섬유들의 내부 및 외부 층을 갖는 하이브리드 동심형 코어를 갖는다.

상기 동작을 시작함에 있어서, 스풀의 풀링(pulling) 및 와인딩(winding) 메카니즘은 풀링을 개시함으로써 활성화된다. 구역(9)에서 냉각 부분의 배출 단부로부터 확장하는 임프레그네이티드(impregnated) 초기 섬유 토우는 섬유 토우 가이드(18) 및 상기 복합 코어 프로세싱 시스템을 통해 스풀(11)로부터 섬유 토우(12)를 풀링하기 위한 동작의 시작에서 선도자로 작용한다.

도 1에서, 섬유 토우(12)의 다수의 스풀은 래크(rack) 시스템(14)에 포함되어 있고, 각 섬유 토우(12)의 단부가 주어져 있으며, 스풀(11)로부터 나아가며, 섬유 토우 가이드(18)를 통해 실로 연결되어 있다. 섬유들의 꼬임을 방지하기 위해 섬유들에서 접선 풀링이 이루어진다. 장치의 단부에 있는 풀러(puller)(16)는 상기 장치를 통해 섬유들을 풀링하는 것이 선호된다. 각각의 분배 래크(14)는 각 스풀(11)에 대한 장력 조정을 가능하게 하는 장치를 포함한다. 예를 들어, 각 래크(14)는 각 스풀에 대한 장력을 각각 조절하도록 분배 래크에 작은 제동기를 가질 수 있다. 장력 조정은 섬유가 진행하면서 습윤 프로세스를 보조할 때 섬유의 케이터너리(caternary) 및 크로스오버(cross-over)를 최소화한다. 상기 토우(12)는 상기 가이드(18)를 통해 습기를 없애는 예열 오븐(20)으로 풀링된다. 예열 오븐(20)은 온도를 일정하게 유지하기 위하여 연속된 순환 공기 흐름 및 가열 요소를 사용한다.

상기 토우(12)는 습윤 탱크(22)로 풀링된다. 습윤 탱크(22)는 상기 섬유 토우(12)를 임프레그네이트 하도록 수지로 채워진다. 과잉 수지는 습윤 탱크(22)가 배출하는 동안 상기 섬유 토우(12)로부터 제거된다. 상기 섬유 토우(12)는 습윤 탱크(22)로부터 제 2 시스템, 즉 B-단계 오븐(24)으로 풀링된다. B-단계 오븐은 상기수지를 가열함으로써 수지의 액체 단계를 세미 큐어(semi-cure) 단계로 온도 변화를 시킨다. B-단계 큐어 수지는 상기 섬유 코우(12)가 구부러지고, 변화되고, 압축되고, 그리고 형성되도록 하는 끈적끈적한(tacky) 단계에 있다. 상기 끈적끈적함은 수지의 형태, 섬유의 형태, 섬유의 실 수(count) 및 크기를 조절함으로써 제어된다. 가이드(18)에 의해 분리된 섬유 토우(12)는 제 2 B-단계 오븐(26)으로 풀링되며, 상기 오븐(26)은 상기 토우(12)를 압축 및 형성하도록 연속된 다수의 부싱을 포함한다. 상기 제 2 B-단계 오븐(26)에서, 상기 섬유 토우(12)는 상기 부싱에 의해 제공된 다수의 통로를 통과하게 된다. 연속된 통로는 최종 균일한 복합 코어 부재속으로 상기 섬유 토우(12)를 계속 압축하고 형성한다.

상기 복합 코어 부재는 상기 제 2 B-단계 오븐(26)으로부터 다음 오븐 프로세싱 시스템(28)으로 풀링되고, 이때 상기 복합 코어 부재는 냉각을 위해 다음 냉각 시스템(30)으로 큐어 및 풀링된다. 냉각 후, 상기 복합 코어는 온도 상승시 포스트 큐어링(post curing)를 위하여 다음 오븐 프로세싱 시스템(32)으로 풀링된다. 상기 포스트 큐어링 과정은 수지 매트릭스에서 교차 결합의 증가를 촉진하게 되고 결과적으로 복합 부재의 물리적 특성을 향상시킨다. 상기 프로세스는 가열과 냉각 프로세스 사이의 간격을 허용하고, 풀링 장치(36)가 상기 제품을 자연스럽게 혹은 대류 현상에 의해 냉각하도록 함으로써 상기 제품을 잡아서 풀링하는데 사용되는 풀링 장치(34)가 상기 제품에 손상을 입히지 않도록 한다. 상기 풀링 메카니즘은 상기 프로세스를 통해 정밀한 제어 속도로 상기 제품을 풀링한다.

도 1의 선호되는 실시예에서, 상기 프로세스는 구역으로 불리는 연속된 상을통해 상기 시스템의 좌에서 우로 섬유를 계속 풀링한다. 각 구역은 서로 다른 프로세싱 기능을 수행한다. 특별한 실시예에서, 상기 프로세스는 9개의 구역을 포함한다. 상기 프로세스는 일련의 섬유 분배 래크(14)로부터 시작되고, 이 분배 래크(14)에 의하여 캐터필러(caterpiller)(34)는 각 구역을 통해 상기 섬유(12)를 계속 풀링한다. 상기 캐터필러 시스템은 종래의 왕복(reciprocation) 시스템과 반대로 전기 모터에 의해 구동되는 연속적인 풀링 시스템으로 작용하는 장점이 있다. 상기 캐터필러 시스템은 제품의 상부와 하부사이에서 제품을 압착하면서 상기 제품의 상부 및 하부에서 이동하는 두 개의 벨트를 이용한다. 따라서, 상기 캐터필러 시스템은 정밀한 제어 속도로 균일한 풀링 시스템 작용을 구현하며, 상기 프로세스에서 제품을 추진하기 위해 다수의 상호작용하는 부품들을 사용하는 대신 단 하나의 장치만을 사용한다. 대안으로, 왕복 시스템이 상기 프로세스를 통해 섬유를 풀링하는데 사용될 수 있다.

상기 프로세스는 구역(1)과 함께 시작된다. 구역(1)은 일종의 섬유 분배 시스템을 포함한다. 유리 섬유, 탄소 섬유, HM 및 HS(핏치계), 현무암 섬유, 아라미드 섬유, 액정 크리스탈 섬유, 케블라 섬유, 붕소 섬유, 고성능 폴리에틸렌 섬유, 및 탄소 나노섬유(CNF) 등의 섬유가 사용될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 섬유 분배 시스템은 두 개의 래크(13)를 포함하며, 각 래크는 섬유 토우(12)를 포함하는 다수의 스풀(11)을 갖는다. 또한, 스풀(11)은 복합 코어 부재의 원하는 성질에 따라 다양한 종류의 섬유 토우(12)를 수용하도록 상호교환가능하다.

예를 들어, 상기 B-단계 형성 프로세스에 의하여 생성된 선호되는 복합 코어부재는 유리/수지 외부 코어 층으로 둘러싸인 탄소/수지 내부 코어를 갖는다. 높은 강도 및 고품질의 탄소가 사용되는 것이 선호된다. 상기 수지 매트릭스는 또한 표면의 손상으로부터 섬유를 보호하고, 다수의 섬유에서의 크랙을 방지하여 파괴에 대한 저항성을 향상시킨다. 도체 코어 B-단계 형성 프로세스(10)는 최적의 복합재 성질을 갖는 복합 부재를 생성하기 위하여 섬유들 사이의 최적의 결합 정도를 달성하는 섬유 풀링 시스템을 생성한다.

앞서 언급한 바와 같이, 복합 코어의 구성요소들은 원하는 복합 코어 특성을 바탕으로 선택되어 진다. 상기 프로세스는 복합재 구성요소들을 조정하는 능력을 가짐으로써 원하는 최종 ACCC 케이블, 즉 불필요한 열 팽창으로인한 처짐이 발생하지 않고 인장 강도에서의 감소가 없이 전류를 수송할 수 있는 케이블을 얻게 된다. 각 섬유의 물리적 특성을 결합하기 위해 여러 섬유 형태를 결합하는 것이 선호된다. 강도 및 강직도에서의 증가와 함께 더욱 유연한 외부 층과 결합된 코어를 형성함으로써 성능은 향상될 수 있다. 상기 프로세스는 로빙의 꼬임을 방지하여 균일한 습윤 및 강도 특성을 가짐으로써 복합재의 최적의 특성을 증가시킨다.

예를 들어, 상기 복합 코어 부재의 선호되는 실시예에서, 상기 복합 코어는 유리 및 탄소를 포함한다. 상기 B-단계 형성 프로세스에 의하여, 상기 래크(13)는 유리의 스풀(11)을 유지하고(126) 및 탄소의 스풀(11)을 유지한다(16). 스풀(11)로부터 유도되는 상기 섬유 토우(12)는 섬유 토우 가이드(18)를 통해 실로 연결되고, 이때 섬유 토우 통로는 균일한 탄소 코어 및 외부 유리 층을 갖는 복합 코어 부재의 형성하도록 배열된다. 상기 탄소 층은 높은 강도 및 강직도를 가지며 낮은 전기적 도체인 반면 외부의 낮은 계수의 유리 층은 보다 유연하고 비도전성이다. 외부 유리 층으로 인해, 최종 복합 도체 제품에서는 탄소와 높은 도전성의 알루미늄 사이에 외부 절연층이 주어진다.

상기 섬유 분배 시스템은 상기 섬유 패키지 풀(package pull)로부터 섬유 탄젠트(tangent)를 분배한다. 상기 스풀로부터 탄젠트 풀은 상기 섬유를 꼬지 않을 것이다. 중심 풀 방법은 스풀로부터 분배된 섬유들을 꼬게 될 것이다. 상기 중심 풀 방법은 꼬여진 섬유들의 수를 증가시킨다. 꼬인 섬유는 가끔 다른 꼬인 섬유 위에 놓이며 다수의 건조한 섬유 지점을 갖는 복합재를 생성하게 된다. 건조한 지점을 피하고 섬유의 습윤 능력을 최적화하기 위해 탄젠트 풀을 사용하는 것이 선호된다.

상기 섬유 토우(12)는 가이드 시스템(18)을 통해 실로 연결된다. 가이드(18)는 폴리에틸렌 및 강철 부싱을 포함하며, 상기 강철 부싱은 섬유들이 교차하는 것을 막기 위하여 섬유들을 지정된 방식으로 안내하는 다수의 통로를 갖고 있다. 도 2에서, 상기 가이드는 지정된 방식으로 충분한 공간을 두고 섬유들을 삽입하는 통로가 있는 부싱을 포함한다. 상기 통로는 내부의 사각형 부분(40)내에 포함되어 있다. 상기 통로는, 보다 큰 직경의 탄소 섬유가 통로(42)의 중심의 두 개의 열을 통과하고 보다 작은 직경의 유리 섬유가 탄소 통로(42)의 양면에서 외부의 두 개의 열(44)을 통과하는 가변 열로 배열되어 있다. 각 스풀 상의 텐셔닝(tensioning) 장치는 풀링된 섬유들의 장력을 조절하고 섬유들이 상기 가이드(18)를 통해 풀링되는 것을 확인한다.

두 개 이상의 섬유들이 상기 가이드(18)내의 각 통로를 통해 풀링된다. 예를 들어, 26개의 통로를 갖는 가이드(18)는 상기 통로를 통해 52개의 섬유를 풀링하고, 이때 각 통로는 두 개의 섬유들을 가진다. 만일 한 쌍의 섬유가 부서지면, 감지 시스템은 상기 복합 코어 B-단계 형성 프로세스(10)로 부서진 섬유가 있다고 경고하고 상기 풀러(34)를 정지시킨다. 대안으로, 한 실시예에서, 부서진 섬유는 상기 프로세스에 경고하고, 섬유가 부서진 위치에 따라 상기 프로세스를 정지하지 않으면서 작동 중에 수리가 이루어질 수 있다. 수리를 위해서, 새로운 섬유가 상기 래크(13)로부터 풀링되고 상기 새로운 섬유의 부서진 단부에 부착된다. 상기 섬유가 수리되고 난 후, 도체 코어 B-단계 형성 프로세스(10)는 다시 시작된다.

선호되는 형태에서, 섬유들은 다수의 열을 갖는 평행한 배열로 그룹화된다. 예를 들어, 도 2에서는 여섯 개의 평행한 통로 열이 있다. 외부의 두 개의 열은 32개의 통로를 포함하고, 두 개의 내부 열은 31개의 통로를 포함하며, 그리고 중심의 두 개의 열은 4개의 통로를 각각 포함한다. 섬유들은 각 통로를 통해 한번에 적어도 두 개씩 풀링되어 구역(2)으로 풀링된다.

구역(2)은 습기를 제거하기 위해 건조한 섬유를 예열하는 오븐 프로세싱 시스템을 포함한다. 본 발명의 섬유들은 습기를 증발시키도록 대략 150-250℉ 범위에서 예열되는 것이 선호된다.

상기 오븐 프로세싱 시스템은 재료의 흐름에 반하여 교차 순환하는 공기 흐름을 촉진하도록 설계된 오븐 부분을 갖는다. 도 9는 일반적인 오븐 시스템의 구현예를 도시하고 있다. 오븐은 60으로 표시되어 있다. 섬유들은 상류에서 하류 방향으로 상기 오븐을 통과하고, 공기는 반대 방향으로 통과한다. 상기 오븐 프로세싱 시스템은 송풍기(68)를 수용하는 가열 구동 시스템 하우징(64)을 포함하며, 이때 상기 송풍기(68)는 공기 흐름 덕트(62)를 통해 공기를 하류 방향으로 순환시키기 위해 히터 어셈블리(66)로부터 상류에 위치한 전기 모터(70)에 의해 동력이 공급된다. 상기 가열 구동 시스템 하우징은 상기 히터 어셈블리(66)의 상류에 있는 송풍기(68)를 수용한다. 상기 송풍기(68)는 상기 히터 어셈블리(66) 및 상기 오븐 시스템을 통하여 공기를 추진시킨다. 공기는 하류의 굽은 L자 모양의 덕트(72)로 흐른다. 상기 굽은 L자 모양 덕트(72)는 공기의 흐름을 입구 덕트(78)로 90도 만큼 이동시키고 이후 공기 흐름은 오븐 입구(76)를 통과한다. 상기 입구를 통과한 공기 흐름은 섬유들의 풀링 방향에 반대로 오븐(60)을 통해 90도 만큼 상류로 흐르게 된다. 오븐(60)의 단부에서, 상기 공기 흐름은 90도 만큼 하류로 출구(80), 출구 덕트(74), 모터(70)를 통과하여 다시 상기 가열 구동 시스템 하우징(64)으로 되돌아간다. 상기 모터(70)는 과열을 방지하기 위하여 상기 가열 구동 시스템의 외부에 전기 모터를 갖는다. 상기 모터(70)는 날개가 있는 송풍기(68)를 움직이는 타이밍 벨트를 갖는 풀리를 포함한다. 상기 시스템은 원하는 온도에서 계속적인 공기 순환을 가능하도록 제어되는 컴퓨터이다. 상기 프로세스는 필요에 따라 온도가 언제든지 변할 수 있도록 하는 것이 선호된다.

예를 들어, 상기 컴퓨터는 필요한 온도 아래의 온도를 감지하고, 가열 요소를 작동시키거나 혹은 온도가 너무 높을 때 히터를 작동시키지 않는다. 상기 송풍기는 상기 가열 요소를 교차하면서 공기를 하류 방향으로 흐르게 한다. 상기 시스템은 온도를 일정하게 유지하면서 오븐을 통해 계속적으로 순환하는 폐쇄된 루프에서 강제로 공기를 이동시킨다.

도 10은 가열 요소(66)의 선호되는 실시예의 상세도이다. 한 실시예에서, 상기 히터 어셈블리는 아홉 개의 수평 강철 전기 히터(82)를 갖는다. 각 히터 유닛은 분리되어 있고 다른 히터와 식별이 된다. 각 히터 유닛은 간격에 의해 분리되어 있다. 온도 차이를 감지한 후, 상기 컴퓨터는 충분한 열을 제공하기 위해 여러 히터들을 활성화시킨다. 필요할 경우 상기 컴퓨터는 아홉 개의 히터 중 하나만을 활성화시킨다. 대안으로, 상기 프로세스의 필요에 따라, 상기 컴퓨터는 상기 히터 어셈블리에서 하나 건너 하나씩 히터를 활성화시킨다. 또 다른 실시예에서, 상기 컴퓨터는 히터 어셈블리에서 모든 히터들을 활성화시킨다. 또 다른 대안으로, 상기 컴퓨터는 상기 히터 어셈블리의 일부 히터를 활성화시키거나 또는 모든 히터들을 꺼버린다.

대안적 실시예에서, 상기 프로세스 재료에 전자기장을 통과시킴으로써 섬유들을 가열하고 습기를 제거하게 된다. 또 다른 실시예에서는 펄스형 마이크로파가 섬유들을 가열하고 습기를 제거한다. 또 다른 실시예에서, 전자 빔 프로세싱은 과잉 습기를 제거하기 위한 전리방사선으로서 전자를 사용한다.

또 다른 실시예에서, 상기 풀러는 구역(2)에서 구역(3), 즉 섬유 임프레그네이션 시스템으로 섬유들을 풀링한다. 구역(3)은 습윤 탱크(22)를 포함한다. 선호되는 실시예에서, 상기 습윤 탱크(22)는 습윤 과정 동안 섬유들의 방향재설정(redirection)을 가능하게 하는 장치를 포함한다. 상기 장치는 상기 탱크의 중심에위치하고 그리고 풀링 방향에 직각으로 섬유들을 아래위 수직방향으로 이동시킴으로써, 편향으로 인해 섬유들은 원형의 구성에서 평평한 구성으로 재구성된다. 상기 평평한 구성은 섬유들이 나란히 놓이게 하고 그리고 섬유들이 상기 수지에 의해 더욱 완전히 젖도록 한다.

당분야에 공지된 다양한 대안적 기술들이 수지로써 상기 섬유들을 임프레그네이트 하는데 사용될 수 있다. 이러한 기술에는 가령, 스프레잉, 딥핑, 리버스 코팅, 브러싱 및 수지 인젝션 등이 있다. 대안적 실시예에서, 초음파 활성화 기술은 섬유의 습윤 능력을 향상시키기 위해 진동 방식을 사용한다.

일반적으로, 다양한 열경화성 폴리메릭 수지 화합물이 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 가령, 상기 수지는 PEAR(PolyEther Amide Resin), 비스말레이미드(Bismaleimide), 폴리이미드, 액정 크리스탈 폴리머(LCP), 및 액정 크리스탈 기술이나 유사한 수지 재료를 바탕으로한 고온 에폭시 등이 될 수 있다. 수지들은 상기 프로세스 및 복합 코어에서 원하는 물리적 특성을 바탕으로 선택된다.

또한, 수지의 점도는 형성 비율에 영향을 끼친다. 복합 코어 부재의 형성에 있어서 섬유/수지의 원하는 비율을 얻기 위하여, 상기 점도는 20℃에서 대략 200-1500 cPs(centipoise) 범위가 선호된다. 특히, 상기 점도는 20℃에서 대략 200-600 cPs(centipoise) 범위가 더욱 선호된다. 상기 수지는 좋은 기계적 성질 및 60년을 초과하는 노출 기간에도 우수한 내화학성을 갖도록 선택되고, 특히 70년이 넘고 대략 230℃에서도 동작하는 것이 더욱 선호된다. 본 발명은 프로세스에서 낮은 점도의 수지를 사용할 수 있는 능력을 갖는 장점이 있다. 본 발명에 따라서, 62-75% 범위의 섬유/수지 무게 비율을 갖는 것이 선호된다. 특히, 72-75% 범위의 섬유/수지 무게 비율을 갖는 것이 더욱 선호된다. 낮은 점도의 수지는 상기 복합 코어 부재에서 섬유들을 충분히 젖게 할 것이다. 폴리머는 광범위한 유해 화합물에 저항성을 제공하고 매우 안정된 유전체 및 절연 특성을 갖는 것이 선호된다. 또한 상기 폴리머는 ASTME595 기체방출 요건을 충족시키고 220-280℃의 온도에서도 강도 부재를 열적으로 또는 기계적으로 손상시키지 않으면서 간헐적으로 동작할 수 있는 UL94 난연성 시험을 충족시키는 것이 선호된다.

원하는 섬유/수지 비율을 얻기 위하여, 상기 습윤 탱크의 상류측은 수많은 방향재설정 와이핑 바(redirectional wiping bars)를 포함한다. 섬유가 상기 습윤 탱크를 통하여 풀링될 때, 섬유는 과잉 수지를 제거하는 일련의 와이핑 바에 대하여 아래위로 조정된다. 대안으로, 상기 방향재설정 시스템은 섬유들에 의해 상기 탱크 밖으로 흘러나온 과잉 수지를 청소하는 와이퍼 시스템이다. 상기 과잉 수지는 수집되어서 상기 습윤 탱크(22)로 재순환된다.

대안으로, 상기 습윤 탱크는 과잉 수지를 없애기 위해 일련의 스퀴즈 아웃 (squeeze out) 부싱을 사용한다. 상기 습윤 과정 동안, 각 섬유 다발은 최종 제품에 대하여 원하는 수지의 세 배만큼을 포함한다. 복합 코어 부재의 단면에서 정확한 섬유 대 수지 비율을 얻기 위하여, 순수한 섬유 양이 계산된다. 상기 스퀴즈 아웃 부싱은 지정된 비율의 수지를 제거하도록 설계된다. 예를 들어, 부싱 통로가 섬유의 단면적보다 두 배만큼 클 때, 50% 이상의 수지 농도는 부싱을 통해 풀링되지 않을 것이며, 과잉 수지는 제거될 것이다. 대안으로, 상기 부싱은 100%의 섬유 및20%의 수지를 통과시키도록 설계될 수 있다.

재순환 트레이는 유출되는 수지를 취하기 위해서 상기 습윤 탱크(22)아래에서 세로로 확장되는 것이 선호된다. 특히, 상기 습윤 탱크가 유출 능력을 갖는 보조 탱크를 갖는 것이 더욱 선호된다. 유출되는 수지는 파이핑을 통하여 중력에 의해 상기 보조 탱크로 되돌아간다. 대안으로, 탱크의 유출물은 유출 채널에서 포획되어 중력에 의해 상기 탱크로 되돌아간다. 다른 대안으로, 상기 프로세스는 상기 수지를 상기 보조 탱크로부터 습윤 탱크로 다시 재순환시키기 위해 배출 펌프 시스템을 사용한다. 컴퓨터 시스템은 상기 탱크내의 수지 레벨을 조절한다. 센서는 낮은 수지 레벨을 감지하고, 펌프를 작동시켜서 수지를 상기 보조 혼합 탱크로부터 상기 프로세싱 탱크로 펌핑한다. 특히, 상기 습윤 탱크 영역내에 혼합 탱크가 위치하는 것이 선호된다. 수지는 상기 혼합 탱크내에서 혼합되고 수지 습윤 탱크 속으로 펌핑된다.

상기 풀러는 구역(3)으로부터 구역(4), B-단계 구역으로 섬유들을 풀링한다. 구역(4)은 오픈 프로세싱 시스템(24)을 포함한다. 상기 오븐 프로세싱 시스템은 공기의 온도를 조절하고 공기 흐름을 일정하게 유지하는 컴퓨터 시스템을 갖는 오븐이며, 이때 상기 오븐은 구역(2)에 있는 오븐과 동일하다.

상기 풀러는 구역(3)으로부터 구역(4)으로 섬유들을 풀링한다. 오븐은 프로펠러 히팅 시스템에 의해 공기를 하류에서 상류로 순환시킨다. 컴퓨터 시스템은 젖은 섬유를 B-단계로 가열함으로써 온도를 조절한다. 상기 프로세스는 온도를 결정하는 것이 선호된다. 본 발명의 B-단계 온도는 대략 200-250℉ 범위를 갖는다. 본발명의 B-단계 세미-큐어 프로세스는 상기 프로세스가 계속 진행되는 동안 대략 1분 내지 1.5분의 짧은 시간에서 상기 수지를 세미-큐어 상태로 가열할 수 있는 장점이 있다. 상기 가열 단계는 상기 시스템의 처리 속도에 영향을 미치지 않는 장점이 있다. 상기 B-단계 프로세스는 상기 습윤 단계로부터 과잉 수지를 제거함으로써 섬유/수지 비율의 추가로 조정할 수 있다. 또한, B-단계는 상기 섬유/수지 매트릭스가 프로세스 동안 추가로 압축되어 형성되도록 한다. 따라서, 상기 프로세스는 프리 프레그(pre-preg) 세미-큐어를 사용하는 종전의 프로세스들과는 다르다. 가열을 함으로써 섬유들은 끈적끈적한 단계로 세미-큐어 한다.

특히, 종래의 복합 프로세싱 적용예에서, 습윤된 섬유들은 세미-큐어 단계로 서서히 가열된다. 그러나, 가열 과정은 일반적으로 상기 세미-큐어 단계에 도달하는데 한 시간 이상의 시간이 걸린다. 게다가 복합재를 세미-큐어 단계로 유지하고 최종 단계에서의 큐어링을 방지하기 위해 즉시 상기 복합재를 감싸서 얼게 한다. 따라서, 제품을 형성하기 위해 라인으로부터 제품을 제거할 필요가 있기 때문에 상기 프로세싱은 분할된다.

본 발명에 따라, B-단계 가열은 고 효율의 상업적 용도에 쓰이며, 이때 세미-큐어는 빨라서 연속된 프로세스에서 1내지 1.5분의 시간이 걸린다. 상기 수지들은 빠른 B-단계 세미-큐어를 가능하게 하도록 설계되는 것이 선호되며, 상기 세미-큐어는 제품을 형성하고 추가로 압축하도록 하는 프로세스에서 일정하게 유지된다.

상기 풀러는 복합 코어 부재의 형성을 위해 B-단계 구역(4)으로부터 구역(5)으로 섬유들을 풀링한다. 구역(5)은 다수의 부싱을 갖는 후속 오븐 프로세싱 시스템(26)을 포함한다. 상기 부싱은 섬유 토우(12)의 단면을 형성하도록 작용한다. 상기 부싱은 서로 평행한 구성을 갖도록 연속적으로 구성되는 것이 선호된다. 한 실시예에서, 상기 오븐 프로세싱 시스템(26)내에는 일곱 개의 부싱 세트가 측면으로 간격을 두고 있다. 상기 부싱들의 간격은 프로세스에 따라 조정되는 것이 선호된다. 상기 부싱들은 같은 거리를 두고 있거나, 혹은 서로 다른 거리를 둘 수 있다.

구역(5)에 있는 일련의 부싱들은 대략 3/8에서 3/4 인치 두께의 비교적 얇은 부싱 범위로 인해 마찰을 최소화한다. 마찰을 최소화함으로써 프로세스의 속도는 최대화된다.

본 발명의 구역(4, 5, 및 6)은 대략 30-45 피트의 범위에서 확장한다. 특히, 구역(4, 5, 및 6)은 적어도 30 피트 이상을 확장한다. 이러한 풀링 거리 그리고 얇은 부싱 플레이트로 인한 감소된 마찰력은 대략 9-50 ft/min (20ft/min 가 가장 선호됨)의 원하는 풀링 속도 범위를 달성할 수 있게 한다. 프로세싱 속도는 높은 섬유/수지 비율에 의해 추가로 증가된다.

가령, 도 3에서, 상기 부싱(90)은 섬유 토우(12)가 풀링되어지는 다수의 통로를 갖는 평평한 강철 플레이트를 포함한다. 평평한 플레이트 강철 부싱(90)은 3/8에서 1/2 인치 두께의 범위를 갖는 것이 선호되며, 상기 두께는 프로세스에서 결정된다. 상기 부싱(90)은 비교적 얇은 벽을 가짐으로써 마찰 및 열을 줄이는데, 상기 열은 섬유/수지 매트릭스의 큐어링을 실행하는데 필요한 온도 변화를 이루기 위해 가열 및 냉각 과정에서 추가되거나 제거되어야 하는 열의 양이다. 상기 부싱(90)의 두께는 부싱을 통과하는 재료에 의해 부싱(90)에 가해지는 힘을 구속하는데필수적인 구조적 강도를 제공하는데 필요한 최소의 두께가 되는 것이 선호된다. 특히, 상기 부싱(90)의 두께는 부싱 벽의 변형을 상기 시스템을 통한 재료의 풀링을 방해하지 않는 수준으로 제한하는데 필요한 최소 두께가 되는 것이 바람직하다.

상기 부싱(90)의 디자인 및 크기는 동일한 것이 선호된다. 특히, 각 부싱(90)내의 통로는 크기가 줄어들고 상류 방향에서 각 연속된 부싱(90)내의 위치가 변하는 것이 더욱 선호된다. 도 3은 부싱(90)의 선호되는 실시예를 도시하고 있다. 상기 부싱(90)은 두 개의 ㄱ자 모양 부분(94) 및 내부의 정사각형 부분(92)을 포함한다. 내부의 정사각형 부분(92)은 통로들을 수용하며, 이때 상기 통로들을 통해 풀링 메카니즘이 섬유들을 풀링하게 된다. 상기 외부의 ㄱ자 모양 부분(94)은 지지용 시스템을 형성함으로써 부싱(90)이 구역(5)의 오븐 내에 위치하게 된다. 상기 외부의 ㄱ자 모양 부분(94)은 상기 부싱(90)을 지지하기 위해 상기 오븐 내에 긴 결합용 강철 빔과 연결되어 있다.

구역(5)은 여덟 개의 연속된 부싱들을 포함한다. 상기 부싱은 두 가지 기능, 즉 (1)최종 제품에 대한 구성에서 섬유를 안내하고, (2)섬유의 형상을 만들고 압축하는 기능을 가진다. 한 실시예에서, 상기 부싱들(90)은 ㄱ자 모양 구조에서 지지되는 오븐 내에서 떨어져서 위치한다. 상기 부싱들(90)은 섬유들을 계속적으로 압축하여 탄소 및 유리를 포함하는 복합 코어를 만들고, 상기 프로세스는 적절한 인장력하에서 섬유들의 혼합이 없이 섬유의 동심도 및 균일한 분배를 이루게 된다. 상기 부싱(90)은 다수의 구조의 다발을 형성하도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 도 5는 복합 부재의 단면에서의 변형을 도시하는 것으로서, 서로 다른 부싱(90) 디자인에 따른 각 단면이 도시되어 있다.

연속된 각 부싱(90)내의 통로들은 크기가 작아지면서 추가로 섬유 다발을 압축한다. 예를 들어, 도 6은 서로 중첩되어 있는 각 부싱(90)을 나타내고 있다. 연속된 각각의 부싱(90)에 몇몇 변화가 나타나 있다. 첫째, 각 중첩된 부싱(90)은 각 통로의 크기가 감소하고 있음을 보여준다. 둘째, 중첩된 그림은 코어 요소의 압축에 대한 중심 홀의 모양을 나타내고 있다. 셋째, 상기 그림은 중심 위치 방향으로 외부 모서리 통로의 움직임을 보여주고 있다.

도 4에서는 두 개의 부싱이 도시되어 있다. 제 1 부싱(100)이 도시되어 있으며, 이는 상기 가이드 부싱(18)과 유사한 구조를 갖는다. 제 2 부싱(104)은 상기 복합 코어를 압축하고 형상을 만들도록 작용하는 일련의 부싱 중 최초의 부싱이다. 상기 제 1 부싱(100)은 섬유가 풀링되는 다수의 통로(102)를 갖는 상기 내부 정사각형 부분(92)을 포함한다. 상기 통로(102)는 제 2 부싱(104)내에서 섬유들을 그룹으로 정렬하도록 설계되며, 상기 제 2 부싱(104)은 섬유들의 네 개의 외부 그룹(106) 및 섬유들의 네 개의 내부 그룹(108)을 갖는다. 부싱(100)의 내부 정사각형 부분은 여섯 개의 열을 갖는 통로들(110)을 포함한다. 통로들(110)의 배열은 복합 코어 부재의 원하는 단면 구조에 따라 다수의 구조로 설정될 수 있다. 상부 열(112) 및 하부 열(114)은 각각 동일한 수의 통로를 포함한다. 그 다음 상부 열(116) 및 다음 하부 열(118)은 각각 동일한 수의 통로를 포함하고, 두 개의 내부 열(120 및 122)은 동일한 수의 통로를 포함한다.

선호되는 실시예에서, 상부 열 및 하부 열은 각각 32개의 통로를 포함한다.그 다음 레벨은 각각 31개의 통로를 포함한다. 가운데 열들은 각각 네 개의 통로를 포함한다. 상기 풀링 메카니즘은 각 통로를 통해 두 개의 섬유들을 풀링한다. 가령, 도 4에서 상기 풀링 메카니즘은 열(112. 114. 116. 및 118)을 통해 유리 섬유들을 풀링(126)한다. 또한, 상기 풀링 메카니즘은 열(120 및 122)을 통해 탄소 섬유들을 풀링(16)한다.

도 7에서, 다음 부싱(130)(일련의 부싱 중 부싱(3))은 네 개의 외부 모서리 통로(132a, 132b, 132c 및 132d) 및 네 개의 내부 통로(134a, 134b, 134c 및 134d)를 갖는 내부의 정사각형 부분(131)을 포함한다. 섬유들은 부싱(2)을 빠져나와서 동등한 부분으로 쪼개지고 부싱(3)을 통과하여 풀링된다. 부싱(3)내의 각 통로는 부싱(2)을 통해 풀링된 섬유의 특정 형태의 1/4을 포함한다. 특히, 부싱(2)의 상부 및 하부의 상위 두 열은 반으로 쪼개지고 따라서 섬유들의 상위 두 열의 우측 절반은 부싱(3)의 우측 외부 모서리를 통해 풀링된다. 섬유들의 상위 두 열의 좌측 절반은 부싱(3)(130)의 상부 좌측 모서리(132a)를 통해 풀링된다. 섬유들의 상위 두 열의 우측 절반은 부싱(3)(130)의 상부 우측 모서리(132b)를 통해 풀링된다. 섬유들의 하위 두 열의 좌측 절반은 부싱(3)(130)의 하부 좌측 모서리(132d)를 통해 풀링된다. 부싱(1)의 내부 두 열은 반으로 쪼개지고 따라서 섬유들의 상위 가운데 열의 상부 우측 절반은 부싱(3)(130)의 내부의 상부 우측 모서리(134b)를 통해 풀링된다. 섬유들의 상위 가운데 열의 좌측 절반은 부싱(3)(130)의 내부의 상부 좌측 모서리(134a)를 통해 풀링된다. 섬유들의 하위 가운데 열의 우측 절반은 부싱(3)(130)의 내부의 하부 우측 모서리(134c)를 통해 풀링된다. 섬유들의 하위 가운데 열의 좌측 절반은 부싱(3)(130)의 내부의 하부 좌측 모서리(134d)를 통해 풀링된다. 따라서, 부싱(3)(130)은 일련의 다음 부싱을 통해 계속적으로 압축될 임프레그네이티드 섬유들의 여덟 개의 다발을 생성한다.

상기 풀러는 부싱(3)(130)을 통해 부싱(4)(140)으로 섬유들을 풀링한다. 부싱(4)은 부싱(3)과 동일한 구조를 포함한다. 부싱(4)(140)은 네 개의 외부 모서리 통로(142a, 142b, 142c 및 142d) 및 네 개의 내부 통로(144a, 144b, 144c 및 144d)를 갖는 정사각형의 내부 부분(141)을 포함한다. 상기 네 개의 외부 모서리 통로(142a-d) 및 네 개의 내부 통로(144a-d)는 부싱(3)(130)의 유사하게 구성된 통로보다 약간 크기가 작다. 부싱(4)(140)은 부싱(3)(130)을 통해 풀링된 섬유들을 압축한다.

상기 풀러는 부싱(4)(130)으로부터 부싱(5)(150)으로 섬유들을 풀링한다. 네 개의 외부 모서리 통로(152a, 152b, 152c 및 152d) 및 네 개의 내부 통로(154a, 154b, 154c 및 154d)는 부싱(4)(140)에서 유사하게 구성된 통로들보다 약간 크기가 작은 것이 선호된다. 부싱(5)(150)은 부싱(4)(140)을 통해 풀링된 섬유들을 압축한다.

연속된 각 부싱에 대하여, 각 부싱은 계속 더 작은 직경을 갖는 섬유 다발을 생성한다. 더욱 작아진 각 부싱은 과잉 수지를 없앰으로써 최적의 원하는 수지 대 섬유 화합물에 이르게 되는 것이 선호된다.

상기 풀러는 부싱(5)(150)에서 부싱(6)(160)으로 섬유들을 풀링한다. 네 개의 외부 모서리 통로(162a, 162b, 162c 및 162d) 및 네 개의 내부 통로(164a,164b, 164c 및 164d)는 부싱(5)(150)에서 유사하게 구성된 통로들보다 약간 크기가 작은 것이 선호된다. 부싱(6)(160)은 부싱(5)(150)을 통해 풀링된 섬유들을 압축한다.

부싱(7)(170)은 네 개의 외부 모서리 통로(172a, 172b, 172c 및 172d) 및 하나의 내부 통로(174)를 포함한다. 상기 풀러는 부싱(7)(170)내에서 하나의 내부 통로(174)를 통해 부싱(6)(160)의 네 개의 내부 통로(164)로부터 섬유들을 풀링한다. 상기 프로세스는 상기 제품을 최종의 균일한 동심 코어로 압축한다. 부싱(6)(160)으로부터 내부의 네 통로(164)를 압축함과 동시에 부싱(7)(170)의 외부의 네 모서리(172a, 172b, 172c 및 172d)를 통해 섬유들이 풀링되는 것이 선호된다.

상기 풀러는 부싱(7)(170)을 통해 부싱(8)(180)으로 섬유들을 풀링한다. 상기 풀러는 내부의 압축된 코어(184)를 풀링하고 외부의 네 모서리(182a, 182b, 182c 및 182d)는 상기 코어(184)에 가까운 내부방향으로 이동한다. 상기 외부 섬유들은 상기 내부 코어와 상기 외부 코어 사이의 거리를 반만큼 줄이는 것이 선호된다.

상기 풀러는 부싱(8)(180)을 통해 부싱(9)(190)으로 섬유들을 풀링한다. 부싱(9)(190)은 복합 코어의 형성에 대한 최종 부싱이다. 상기 풀러는 네 개의 외부 섬유 다발 및 압축된 코어를 부싱(9)(190)의 중심에 있는 통로(192)를 통해 풀링한다.

부싱(9)(190)은 내부 부분 및 외부 부분을 압축함으로써 탄소의 내부 부분 및 유리 섬유의 외부 부분을 생성한다. 도 8은 복합 케이블의 단면을 도시하고 있다. 상기 예는 복합 코어 부재(200)를 도시하고 있으며, 내부에는 강화 탄소 섬유 복합 부분(202)이 있고 외부에는 강화 유리 섬유 복합 부분(204)이 있다.

구역(5)을 통해 온도는 일정하게 유지된다. 온도는 상기 프로세스에 의해 결정되고, 수지를 세미-큐어 상태로 유지할 만큼 충분히 온도가 높다. 구역(5)의 끝에서, 상기 제품은 최종 압축 레벨과 최종 직경을 갖는다.

상기 풀러는 구역(5)에서 구역(6)으로 섬유들을 풀링하고, 큐어링 단계는 구역(5,4, 및 2)에서 일정한 온도와 공기 흐름을 갖는 오븐을 포함하는 것이 선호된다. 상기 오븐은 구역(5,4, 및 2)에서와 동일한 일정 온도 및 순환 공기 흐름을 사용한다. 상기 프로세스는 큐어링 온도를 결정한다. 큐어링 온도는 큐어링 프로세스 동안 일정하게 유지된다. 본 발명에서, 큐어링을 위하여 선호되는 온도는 대략 350-400℉의 범위이다. 상기 큐어링 프로세스는 대략 8-15 피트의 범위에 이르는 것이 선호된다. 특히, 상기 큐어링 프로세스는 대략 10피트에 이르는 것이 더욱 선호된다. 구역(6)의 높은 온도는 딱딱한 수지를 형성하는 최종 큐어를 이루게 한다.

구역(6)은 최종 섬유 복합 코어 부재가 그 모양을 유지하기 위하여 부싱(10)을 포함한다. 게다가, 또 다른 부싱은 큐어링 동안 코어의 블러밍(bluming)을 방지한다.

다음 단계에서, 복합 코어 부재 제품은 일련의 가열 및 냉각 단계를 통해 풀링된다. 포스트-큐어 가열은 상기 제품의 물리적 특성을 향상시키기 위해 수지 내에서 교차 결합을 개선한다. 상기 풀러는 섬유들을 구역(7), 즉 냉각 장치로 풀링한다. 오븐의 기계적 구성은 구역(2,4,5 및 6)에서와 동일한 것이 선호된다. 특히,상기 장치는 냉각 장치 및 송풍기를 사용한 폐쇄된 순환 공기 시스템을 갖는다. 대안으로, 코일이 연속된 냉각 요소들에 수평으로 설치될 수 있다. 다른 대안으로, 냉각 장치는 냉각용 나선형(spirals)을 포함한다. 상기 송풍기는 상기 냉각 장치의 상류에 위치하고 상류 방향으로 냉각 챔버에서 계속적으로 공기를 불어낸다. 공기를 일정한 온도로 유지하면서 폐쇄된 순환 방향으로 상기 장치를 통해 공기는 순환된다. 냉각 온도는 대략 40-180℉ 범위를 갖는다.

상기 풀러는 구역(7)에서 구역(8), 즉 포스트-큐어링 상태(post-curing phase)로 복합 부재를 풀링한다. 복합 코어 부재는 복합 코어 부재 제품의 기계적 성질을 향상시키기 위해 포스트-큐어링 온도로 가열된다.

상기 풀러는 구역(8)에서 구역(9), 즉 포스트 큐어링 냉각 상태로 복합 부재를 풀링한다. 복합 코어가 재가열되면, 복합 코어는 상기 풀러가 상기 압축된 복합 코어를 잡기 전에 냉각된다. 상기 복합 코어 부재는 상기 풀러에 도달하기 전에 공기 전달에 의하여 대략 8-15 피트 범위의 거리를 냉각하는 것이 선호된다. 특히, 상기 냉각 거리는 대략 10 피트인 것이 가장 선호된다.

상기 풀러는 구역(9)를 통해 구역(10), 즉 와인딩 시스템으로 상기 복합 코어 부재를 풀링하고, 상기 와인딩 시스템에 의하여 섬유 코어는 휠 주위를 감싸게 되어 보관된다. 상기 와인딩에서 구부러짐에 의하여 코어를 지나치게 압박하지 않는 것이 코어 부재의 강도에 있어서 매우 중요하다. 한 실시예에서, 상기 코어는 비틀림은 없지만 어느 정도 구부러질 수는 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 휠은 7 피트의 직경을 가지며, 완전한 큐어 복합 코어 부재의 6800 피트까지 다룰 수 있다. 상기 휠은 상기 코어 부재를 너무 팽팽한 구성으로 만들지 않으면서 B-단계 형성 복합 코어 부재의 강직도를 수용하도록 설계된다. 추가 실시예에서, 상기 와인딩 시스템은 상기 휠이 와인딩에서 언와인딩(unwinding)으로의 역 흐름을 방지하는 수단을 갖는다. 상기 수단은 휠 방향이 반대가 되는 것을 방지하는 장치(가령, 브레이크 시스템)가 될 수 있다.

추가 실시예에서, 상기 프로세스는 라인 검사 시스템을 포함한 품질 관리 시스템을 갖는다. 상기 품질 관리 절차는 안정된 제품을 보증한다. 상기 품질 관리 시스템은 복합 코어 부재의 초음파 검사를 포함하여, 최종 제품에서 토우의 수를 기록하고, 수지의 품질을 모니터하고, 여러 상태에서 오븐 및 제품의 온도를 모니터하고, 형상을 측정하고, 풀링 프로세스의 속도를 측정한다. 예를 들어, 복합 코어 부재의 각 묶음은 상기 프로세스를 적절히 실행하기 위한 보조 데이터를 갖는다. 대안으로, 상기 품질 관리 시스템은 마킹(marking) 시스템을 포함한다. 상기 마킹 시스템은 복합 코어 부재에 특별한 로트(lot)의 제품 정보를 마킹한다. 또한, 상기 복합 코어 부재는 특정 품질에 따라 서로 다른 등급으로 배치될 수 있다. 가령, 등급 A(최상 등급), 등급 B, 및 등급 C를 들 수 있다.

상기 복합 코어 부재들을 처리하는데 사용된 섬유들은 최종 복합 코어 부재 제품에서 필요한 규격을 충족하도록 상호교환될 수 있다. 예를 들어, 상기 프로세스는 탄소 코어와 유리 섬유 외부 코어를 갖는 복합 코어 부재를 높은 등급의 탄소와 E-유리로 대체할 수 있다. 상기 프로세스는 섬유들의 조합 및 필요한 작은 코어 사이즈로 인해 비싸지 않은 섬유들 대신에 비싸고 좋은 섬유들을 사용하게 한다.한 실시예에서, 섬유들을 조합하게 되면 작은 도전성을 갖는 높은 강도의 내부 코어 및 낮은 계수의 비도전성 외부 절연 층을 생성하게 된다. 또 다른 실시예에서, 외부 절연 층은 복합 코어 부재의 유연성에 기여함으로써 코어 부재가 와인딩되고, 보관 및 운송될 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예는 다양한 물리적 성질을 수용하고 복합 코어 부재의 유연성을 증가시키기 위하여 복합 코어 단면을 재설계할 수 있도록 한다. 도 5를 다시 참조하면, 서로 다른 복합재 모양은 상기 복합 코어 부재의 유연성을 변화시킨다. 코어 디자인을 변화시킬 경우, 휠의 직경이 작아지더라도 코어의 와인딩을 가능하게 할 수 있다. 또한, 복합 코어 디자인을 변화시킬 경우, 내부 코어의 강도 및 강직도에 영향을 줄 수 있다. 최종 ACCC 케이블에서 원하는 최적의 물리적 특성을 달성하기 위해 코어 구조는 재설계될 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 코어 직경은 0.375인치보다 크다. 0.375 인치보다 큰 코어는 7피트 휠 직경의 랩핑을 하도록 구부러지지 않는다. 외부로 구부러지는 모양의 잠재적 강도는 재료의 강도를 초과하게 되어 상기 재료는 크랙이 생길 것이다. 1/2에서 5/8인치 까지의 코어 직경은 15 피트의 휠 직경을 필요로하지만 이는 상업적으로 유용하지 못하다. 복합 코어의 유연성을 증가시키기 위하여, 상기 코어는 수용가능한 랩핑 직경을 이루도록 비틀리거나 분할될 수 있다. 섬유 방향으로 360도만큼 한번 비틀면 코어가 1회전 하게 된다. 대안으로, 상기 코어는 비틀린 직선의 섬유의 조합이 될 수 있다. 이러한 비틀림은 휠 직경 한계에 의해 결정될 수 있다. 만일 상기 한계가 금지되면 휠 직경의 한 회전만큼 비틀린다. 코어에서의 장력 및 압축 스트레스는 1회전에 의해 균형이 잡힌다.

와인딩 스트레스는 분할된 코어를 생성함으로써 감소된다. 도 5는 분할된 코어의 가능한 단면 구성의 일부 예를 보여준다. 상기 프로세스에서 분할된 코어는 섹션을 분리된 조각으로 큐어링함으로써 생성되고, 이때 분리된 조각들은 이후 함께 그룹화된다. 코어를 분할하게 되면 0.375인치 이상의 코어를 갖는 복합 부재 제품을 얻게 됨으로써, 부재 제품에 추가로 스트레스를 가하지 않고서 원하는 와인딩 직경을 이루게 된다.

상기 복합 코어 부재에서 단면을 구조는 다수의 흐름으로 프로세싱되는 것이 선호된다. 프로세싱 시스템은 병렬로 각 세그먼트를 형성하도록 설계된다. 각 세그먼트는 각 통로에 대하여 정해진 구성을 갖는 부싱들을 연속된 일련의 부싱들로 교환함으로써 형성된다. 특히, 상기 통로의 크기는 섬유의 수에 따라 바뀔 수 있고, 통로의 배열은 최종 제품에서 서로 다른 구성의 섬유들을 결합하도록 변형될 수 있고 그리고 복합 코어 부재에서 변형된 구조 단면의 형성을 쉽게 하도록 다수의 연속된 부싱내에 부싱이 추가로 더해질 수 있다. 상기 프로세싱 시스템의 끝에서, 다섯 개의 흐름의 다섯 섹션은 복합 케이블 코어를 형성하도록 상기 프로세스의 끝에서 결합된다. 대안으로, 상기 세그먼트는 유연성을 증가시키고 와인딩을 용이하게 하도록 비틀어질 수 있다. 상기 복합 코어 케이블은 내부의 탄소 코어와 외부의 절연 유리 섬유 복합 층 및 알루미늄 가닥으로 형성된 사다리꼴 모양의 두 개 층을 포함한다.

한 실시예에서, 알루미늄의 내부 층은 상기 복합 코어 부재 주위로 반시계방향으로 랩핑된 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 세그먼트를 포함한다. 각 사다리꼴 단면은 알루미늄의 양을 극대화하고 도전성을 증가시키도록 설계된다. 사다리꼴 세그먼트의 구조는 각 세그먼트가 상기 코어 부재 주위로 단단하게 맞아들어 가도록 한다.

추가 실시예에서, 외부 알루미늄 층은 상기 복합 코어 부재 주위로 시계 방향으로 랩핑된 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 세그먼트를 포함한다. 반대방향으로 랩핑을 하면 최종 케이블의 뒤틀림을 막을 수 있다. 각 사다리꼴 알루미늄 요소는 내부 알루미늄 층 주위로 랩핑된 사다리꼴 모양의 알루미늄 요소들과 잘 들어맞게 되어 있다. 상기와 같이 잘 들어맞게 됨으로써 알루미늄의 양을 최적화하여 높은 도전성에 필요한 알루미늄을 감소시킨다.

예

이제 본 발명의 특별한 실시예가 설명되며, 이때 복합 강도 부재는 E-유리 및 탄소 형태(13) 사이징을 포함한다. E-유리는 좋은 화학적 안정성, 온도 안정성, 및 높은 강도를 갖는 전기적 저항 등의 원하는 성질을 결합한다. 단면 모양 및 프로파일은 도 8에 도시되어 있고, 이때 복합 강도 부재는 유리 섬유 복합재의 균일한 층으로 둘러싸인 동심 탄소 코어를 갖는다. 선호되는 실시예에서, 상기 프로세스는 두 개의 서로 다른 재료를 포함하는 하이브리드 코어 부재를 생산한다.

특별한 실시예에서, 섬유 구조는 Veterotex Amer사의 수율 900, E-유리 제품의 126개의 단부가 있고, 탄소 Torayca T7DOS 수율 24K의 16개의 단부가 있다. 사용된 수지는 Vantico 사의 Aralite MY 721이다.

작동시, E-유리의 126개 섬유 토우의 단부 및 탄소의 12개 섬유 토우는 섬유 토우 가이드를 통해 실로 연결되고, 상기 가이드는 두 열의 32개 통로, 두 열의 내부 31개 통로 및 가장 안쪽 두 열의 4개 통로를 포함하고, 습기를 없애기 위해 150℉에서 예열 단계로 진행된다. 예열 오븐을 통과한 후, 섬유 토우는 습윤 탱크를 통해 풀링된다. 습윤 탱크내의 장치는 섬유들을 수직방향으로 아래위로 움직임으로써 섬유 토우가 완전히 젖도록 한다. 섬유 토우가 습윤 탱크로부터 풀링될 때, 과잉 수지를 없애는 와이퍼 시스템은 상기 습윤 탱크의 상류 측에 위치한다. 과잉 수지는 수지 오버플로우 트레이에 수집되고 상기 수지 습윤 탱크에 다시 더해진다.

섬유 토우는 상기 습윤 탱크로부터 B-상태 오븐으로 풀링되고, 상기 B-상태 오븐은 수지 임프레그네이트 섬유 토우를 끈적끈적한 단계로 세미-큐어한다. 이 단계에서, 섬유 토우는 다음 상태에서 최종 형태로 추가 압축되고 형성될 수 있다. 섬유 토우는 끈적끈적한 단계를 유지하도록 B-단계 오븐 온도에서 다음 오븐으로 풀링된다. 상기 오븐내에는 여덟 개의 연속된 부싱들이 있으며, 이 부싱들은 섬유 토우를 최종 복합 코어 부재 형태로 압축 및 형성하도록 작용한다. 두 개의 섬유 토우 단부는 제 1 부싱내의 134개 통로 각각을 통과하여 실로 연결되어 있으며, 최종 복합 코어 부재에서 72%의 섬유 부피 및 28%의 수지 부피를 이루도록 미리 계산된 치수로 자동화되어 있다. 상위 우측 쿼터(상위 두 열의 절반을 포함)에 있는 통로를 통해 빠져나오는 섬유 토우의 단부는 다음 부싱의 통로(132)를 통해 실로 연결되고, 상위 좌측 쿼터(상위 두 열의 절반을 포함)에 있는 통로를 통해 빠져나오는 섬유 토우의 단부는 다음 부싱의 통로(136)를 통해 실로 연결되며, 하위 우측쿼터(하위 두 열의 절반을 포함)에 있는 통로를 통해 빠져나오는 섬유 토우의 단부는 다음 부싱의 통로(140)를 통해 실로 연결되고, 가운데 상위 열에 있는 통로의 우측 및 좌측 쿼터는 다음 부싱의 통로(142 및 144)를 통해 실로 연결되며, 그리고 가운데 하위 열에 있는 통로의 우측 및 좌측 쿼터는 통로(134 및 146)를 통해 각각 실로 연결된다.

상기 섬유 토우는 각 연속된 부싱의 외부 및 내부 통로를 통해 연속적으로 풀링되어 상기 섬유 다발을 추가로 압축하고 형상을 만든다. 부싱(7)에서, 부싱(6)의 내부의 네 통로를 통해 풀링된 섬유 다발은 복합 코어를 형성하도록 결합되지만, 나머지 외부 통로는 네 개의 유리 섬유 다발을 분리되도록 계속 유지한다. 부싱(7)의 네 개의 외부 통로는 부싱(8)에서 내부로 가깝게 이동하여 내부의 탄소 코어에 가까워진다. 상기 섬유 토우는 부싱(9)의 내부 탄소 코어와 결합하고 외부 유리 층 및 내부의 탄소 코어를 갖는 하이브리드 복합 코어 부재를 형성한다.

복합 코어 부재는, 특정 수지에서 필요한 경우 380℉의 상승된 온도에서 부싱(9)으로부터 최종 큐어링 오븐으로 풀링된다. 상기 큐어링 오븐으로부터 복합 코어 부재는 150℉에서 180℉로 냉각되기 위해 냉각 오븐을 통해 풀링된다. 냉각 후 상기 복합 코어 부재는 상기 부재를 적어도 B-단계 온도로 가열하기 위해, 상승된 온도에서 포스트 큐어링 오븐을 통해 풀링되는 것이 선호된다. 포스트 큐어링 후, 상기 부재는 공기에 의해 대략 180℉까지 냉각된다. 상기 부재는 캐터필러 풀러에 의해 잡히기 전에 6000 피트를 갖는 코어 와인딩으로 냉각된다.

예:

본 발명에 따른 ACCC 케이블 강화 케이블의 한 예가 아래에 주어진다. ACCC 강화 케이블은 네 개의 구성요소의 층, 즉 내부 탄소/에폭시 층, 다음 유리섬유/에폭시 층 및 두 개의 사면체 모양의 알루미늄 가닥 층으로 구성된다. 강도 부재는 대략 0.2165 인치의 직경을 갖는 고급 복합재 T700S 탄소/에폭시, 및 대략 0.375 인치의 직경을 갖는 외부 R099-688 유리섬유/에폭시 층으로 구성된다. 상기 유리섬유/에폭시 층은 대략 0.7415 인치의 직경을 갖는 9개 사다리꼴 모양의 알루미늄 가닥의 내부 층 및 대략 1.1080 인치의 직경을 갖는 13개 사다리꼴 모양의 알루미늄 가닥의 외부 층으로 둘러싸인다. 탄소의 총 면적은 대략 0.037 제곱인치이고, 유리의 총 면적은 대략 0.074 제곱인치이며, 내부 알루미늄의 총 면적은 대략 0.315 제곱인치이고, 그리고 외부 알루미늄의 총 면적은 대략 0.5226 제곱인치이다. 내부 탄소 강도 부재에서 섬유 대 수지의 무게 비율은 70/30이고, 외부 유리 층의 섬유 대 수지의 무게 비율은 75/25 이다.

특정 규격은 아래의 표에 요약되어 있다.

상기 규격을 갖는 ACCC 강화 케이블은 다음과 같이 제조된다. 본 예에서 복합 케이블을 형성하는데 사용된 프로세스는 도 1에 도시되어 있다. 먼저, 유리 섬유 토우(12)의 126개의 스풀 및 탄소의 8개 스풀은 상기 래크 시스템(14)에서 설정되고, 스풀(11)로부터 시작되는 각 섬유 토우(12)의 단부는 섬유 토우 가이드(18)를 통해 실로 연결된다. 섬유들은 섬유가 뒤틀리지 않도록 접선 풀링이 이루어진다. 각 분배 래크(14)는 각 스풀의 인장력을 조정하기 위해 작은 브레이크를 갖는다. 상기 토우(12)는 습기를 없애도록 150℉에서 가이드(18)를 통해 예열 오븐(20)속으로 풀링된다.

상기 토우(12)는 습윤 탱크(22)속으로 풀링된다. 습윤 탱크(22)는 섬유 토우(12)를 임프레그네이트 하기 위하여 Araldite MY 721/Hardener 99-023/Accelerator DY070으로 채워져 있다. 과잉 수지는 습윤 탱크(22)의 배출 동안 상기 섬유 토우(12)로부터 제거된다. 섬유 토우(12)는 습윤 탱크(22)로부터 B-단계 오븐(24)로 풀링되고 200℉로 가열된다. 가이드(18)에 의해 분리된 채로 유지된 섬유 토우(12)는 200℉에서 제 2 B-단계 오븐(26)으로 또한 풀링되고, 이때 상기 오븐(26)은 상기 토우(12)를 압축 및 형상을 만들기 위해 다수의 연속된 부싱들을 포함한다. 제 2 B-단계 오븐(26)에서, 섬유 토우(12)는 부싱들에 의해 주어지는 다수의 통로를 향한다. 상기 연속된 통로는 섬유 토우(12)를 계속적으로 압축 및 형성하여 최종의 균일한 복합 코어 부재를 이루게 한다.

제 1 부싱은 두 열의 32개 통로, 31개 통로의 두 내부 열 및 4개 통로의 두 가장 안쪽 열을 갖는다. 126개의 유리 섬유 토우는 각각 외부 두 열의 32개 및 31개 통로를 통해 풀링된다. 탄소 섬유 토우는 각각 네 개의 통로의 내부 두 열을 통해 풀링된다. 다음 부싱은 상위 두 열을 반으로 쪼개고, 좌측부는 제 2 부싱에서좌측 상부 및 외부 모서리 통로를 통해 풀링된다. 우측부는 제 2 부싱에서 우측 상부 및 외부 모서리를 통해 풀링된다. 하부의 두 열은 반으로 쪼개지고 우측부는 제 2 부싱의 하부 우측 외부 모서리를 통해 풀링되고, 좌측부는 제 2 부싱의 하부 좌측 외부 모서리를 통해 풀링된다. 유사하게, 탄소의 두 내부 열은 반으로 쪼개지고 두 개의 우측 상부 통로의 섬유들은 제 2 부싱의 내부 상부 우측 모서리를 통해 풀링된다. 좌측 상부 통로의 섬유들은 제 2 부싱의 내부 상부 좌측 모서리를 통해 풀링된다. 우측 하부 통로의 섬유들은 제 2 부싱의 내부 하부 우측 모서리를 통해 풀링되고, 좌측 하부 통로의 섬유들은 제 2 부싱의 내부 하부 좌측 모서리를 통해 풀링된다.

섬유 다발은 일련의 일곱 개의 부싱을 통해 인발됨으로써 계속적으로 상기 다발을 압축하고 형상을 만들어서 하나의 하이브리드 균일 동심 코어 부재를 이루게 한다.

상기 복합 코어 부재는 330-370℉에서 제 2 B-단계 오븐(26)으로부터 다음 오븐 프로세싱 시스템(28)으로 풀링되고, 이때 상기 복합 코어 부재는 냉각을 위해 30-100℉에서 큐어링되고 다음 냉각 시스템(30)으로 풀링된다. 냉각 후, 상기 복합 코어는 포스트 큐어링을 위해 330-370℉에서 다음 오븐 프로세싱 시스템(32)으로 풀링된다. 상기 풀링 메카니즘은 대략 180℉에서 10 피트의 공기 냉각 영역을 통해 제품을 풀링한다.

아홉 개의 사다리꼴 모양의 알루미늄 가닥은 냉각 후 복합 코어 주위로 래핑되며, 이때 상기 코어상에서 각 가닥의 총 면적은 대략 0.0350 또는 0.315 sq.이다. 그 다음으로, 13개의 사다리꼴 모양의 알루미늄 가닥은 내부 알루미늄 층 주위로 래핑되며, 이때 상기 코어상에서 각 가닥의 총 면적은 대략 0.0402 또는 0.5226 sq.이다.

Claims

알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블용 복합 코어에 있어서, 상기 복합 코어는 열경화성 수지 매트릭스에서 둘 이상의 세로 방향의 연속적 강화 섬유 형태를 포함하고, 이때 상기 코어는 50% 이상의 섬유 부피율을 가지며 90-230℃에서 동작 능력을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 이때 복합 코어의 상기 강화 섬유 형태는 탄소, 케블라, 현무암, 유리, 아라미드, 붕소, 액정 크리스탈 섬유, 고성능 폴리에틸렌, 및 탄소 나노섬유로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에서, 상기 복합 코어는 대략 0.87 INS-lb/in의 순수 수지 파괴 인성을 갖는 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 160-240Ksi 범위의 인장 강도를 갖는 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 90-230℃ 범위에서 동작 온도를 견딜 수 있는 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 이때 하나 이상의 강화 섬유 형태는 대략 22-37 Msi 범위의 탄성 계수 및 대략 -0.7에서 0 m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 이때 하나 이상의 강화 섬유 형태는 대략 6-7 Msi 범위의 탄성 계수 및 대략 5×10^-6에서 10×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 50-57% 범위의 섬유/수지 부피율을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 62-75% 범위의 섬유/수지 무게 비율을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 -40에서 90℃ 범위의 주위 온도 능력을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 1 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 내부의 탄소/에폭시 층 및 외부의 유리섬유/에폭시 층을 갖는 하이브리드 동심 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는복합 코어.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블용 복합 코어에 있어서, 상기 복합 코어는 열경화성 수지 매트릭스에서 하나 이상의 세로 방향의 연속된 강화 섬유 형태를 포함하고,

이때 상기 코어는 50% 이상의 섬유 부피율을 가지며, 대략 90-230℃ 범위에서 동작 능력을 가지며, 대략 22-37 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 -0.7에서 0 m/m/C 범위의 열 팽창 계수, 및 160-240 Ksi 범위의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어의 강화 섬유는 탄소, 케블라, 현무암, 유리, 아라미드, 붕소, 액정 크리스탈 섬유, 고성능 폴리에틸렌, 및 탄소 나노섬유로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에서, 상기 복합 코어는 대략 0.87 INS-lb/in의 순수 수지 파괴 인성을 갖는 열결화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 160-240Ksi 범위의 인장 강도를 갖는 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 -40에서 90℃ 범위의 주위 온도를 견딜 수 있는 열경화성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 50-57% 범위의 섬유/수지 부피율을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 62-75% 범위의 섬유/수지 무게 비율을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 170-220℃ 범위의 동작 온도 능력을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 -40에서 90℃ 범위의 주위 온도 능력을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 이때 상기 코어는 열경화성 수지 매트릭스에서 둘 이상의 세로 방향의 연속적 강화 섬유 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 12 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 내부의 탄소/에폭시 층 및 외부의 유리섬유/에폭시 층을 갖는 하이브리드 동심 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블용 복합 코어에 있어서, 상기 복합 코어는

- 향상된 복합재를 포함하는 내부 코어, 및

- 낮은 계수의 복합재를 포함하는 외부 코어

를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 내부 및 외부 층은 균일한 동심 하이브리드 코어를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 50-57% 범위의 총 섬유 부피율

을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 62-75% 범위의 총 섬유/열경화성 수지 무게 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 외부 층의 물리적 특성은 접합을 수용하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 내부의 탄소/에폭시 층 및 외부의 유리섬유/에폭시 층을 갖는 하이브리드 동심 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 160-240Ksi 범위의 인장 강도를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 23 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블용 복합 코어에 있어서, 상기 복합 코어는

- 탄소/에폭시 복합재를 포함하는 내부 코어, 및

- 유리섬유/에폭시 복합재를 포함하는 외부 코어

를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 내부 및 외부 층은 균일한 동심 하이브리드 코어를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 내부 및 외부 층은 분할된 동심 코어를 형성하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 50-57% 범위의 총 섬유 부피율을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 62-75% 범위의 섬유/수지 무게 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 34 항에 있어서, 이때 상기 외부 층의 물리적 특성은 접합을 수용하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블에 있어서, 상기 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블은 열경화성 수지 매트릭스에서 하나 이상의 세로 방향의 연속된 강화 섬유 형태를 갖는 복합 코어를 포함하고,

이때 상기 코어는 50% 이상의 섬유 부피율, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 45 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어를 둘러싸는 하나 이상의 알루미늄 층은 상기 코어 주위로 랩핑된 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 45 항에 있어서, 이때 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 세그먼트의 제 2 층은 상기 코어 주위로 랩핑되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 45 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 둘 이상의 세로 방향의 연속된 강화 섬유 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 45 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 접합을 허용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 45 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 50-57% 범위의 섬유/수지 부피율을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 45 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 62-75% 범위의 섬유/수지 무게 비율을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 45 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어의 강화 섬유 형태는 탄소, 케블라, 현무암, 유리, 아라미드, 붕소, 액정 크리스탈 섬유, 고성능 폴리에틸렌, 및 탄소 나노섬유로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블에 있어서, 상기 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블은 열경화성 수지 매트릭스에서 둘 이상의 세로 방향의 연속된 강화 섬유 형태를 갖는 복합 코어를 포함하고,

이때 상기 코어는 50% 이상의 섬유 부피율 및 대략 90-230℃ 범위에서 동작 능력을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어를 둘러싸는 하나 이상의 알루미늄 층은 상기 코어 주위로 랩핑된 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 세그먼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 이때 다수의 사다리꼴 모양의 알루미늄 세그먼트의 제 2 층은 상기 코어 주위로 랩핑되어 있는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 접합을 허용하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 50-57% 범위의 섬유/수지 부피율을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 상기 복합 코어는 대략 62-75% 범위의 섬유/수지 무게 비율을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어의 섬유들은 탄소, 케블라, 현무암, 유리, 아라미드, 붕소, 액정 크리스탈 섬유, 고성능 폴리에틸렌, 및 탄소 나노섬유로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 53 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 내부의 탄소/에폭시 층 및 외부의 유리섬유/에폭시 층을 갖는 하이브리드 동심 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블에 있어서, 상기 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블은

- 탄소/에폭시 내부 코어,

- 유리섬유/에폭시 외부 코어, 및

- 상기 복합 코어를 둘러싸는 하나 이상의 알루미늄 도체 층

을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 64 항에 있어서, 이때 상기 내부 코어는 대략 370 Ksi 이상의 인장 강도, 20 Msi 이상의 인장 계수, 및 1.7% 이상의 인장 스트레인(strain)을 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 64 항에 있어서, 이때 상기 외부 코어는 298,103 psi 이상의 인장 강도, 11.2×10⁶psi 이상의 인장 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 64 항에 있어서, 이때 상기 외부 코어 및 내부 코어는 균일한 동심 하이브리드 코어를 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 64 항에 있어서, 이때 상기 외부 코어 및 내부 코어는 분할된 동심 코어를 형성하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 64 항에 있어서, 이때 상기 외부 코어 및 내부 코어는 대략 50-57% 범위의 총 섬유 부피율을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 64 항에 있어서, 이때 상기 외부 코어 및 내부 코어는 62-75% 범위의 총 섬유/수지 무게 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
제 64 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블을 사용하여 전력을 제공하는 방법에 있어서, 상기 방법은

- 열경화성 수지 매트릭스에서 하나 이상의 세로 방향의 연속된 강화 섬유 형태를 포함하는 복합 코어를 갖는 케이블을 사용하고, 이때 상기 코어는 50% 이상의 섬유 부피율 및 대략 90-230℃ 범위에서 동작 능력을 가지며 하나 이상의 알루미늄 도체의 층으로 둘러싸여 있고, 그리고

- 상기 복합 케이블을 통하여 전력을 수송하는

단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제공 방법.
제 72 항에 있어서, 이때 상기 케이블은 하나 이상의 기존 케이블 부분을 대체하는 것을 특징으로 하는 전력 제공 방법.
제 72 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 대략 62-75%의 섬유/수지 무게 비율을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제공 방법.
제 72 항에 있어서, 이때 상기 케이블은 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제공 방법.
제 72 항에 있어서, 이때 상기 케이블은 대략 -40에서 90℃ 범위의 주위 온도를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 제공 방법.
복합 코어를 프로세싱하는 방법에 있어서, 상기 프로세싱 방법은

- 지정된 수의 섬유 토우를 제공하고,

- 수지로 채워진 습윤 탱크를 통해 섬유 토우를 가이드하며,

- 상기 섬유 토우를 압축하고 형상을 만들기 위해, B-단계 오븐 및 다수의 간격을 둔 부싱들을 사용하고, 그리고

- 상기 복합 부재를 큐어링하는

단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 상기 가이드는 다수의 통로를 갖는 플레이트이고, 통로의 방향은 복합 코어의 원하는 단면적 구성에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 섬유 토우의 수 및 형태는 최종 복합 코어의 물리적 특성을 만족시키도록 결정되고, 상기 최종 복합 코어는 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 수지로 채워진 습윤 탱크를 통해 섬유 토우를 가이드하는 단계는

- 상기 섬유 토우에서 습기를 없애기 위해 습윤 이전에 예열하는

단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 수지로 채워진 상기 습윤 탱크는 섬유를 젖게 하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 수지로 채워진 상기 습윤 탱크는 섬유로부터 과잉 수지를 제거하기 위하여 일련의 와이퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 상기 섬유 토우를 압축하고 형상을 만드는 단계는

- 상기 섬유 토우를 제 1 B-단계 온도 오븐으로 가이드하고,

- 상기 섬유 토우를 일련의 부싱을 포함하는 제 2 B-단계 온도 오븐으로 가이드하며, 이때 일련의 부싱 각각은 다수의 통로를 포함하고,

- 상기 섬유 토우를 연속된 일련의 부싱 및 통로를 통해 가이드하며, 그리고

- 복합 코어를 형성하도록 상기 부싱을 사용하는

단계들을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 상기 통로의 하나 이상의 부분의 크기는 연속된 부싱과 함께 감소하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 상기 통로 위치의 하나 이상의 부분은 연속된 부싱과 함께 변하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 제 1 B-단계 온도 오븐은 대략 200-250℉ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 제 2 B-단계 온도 오븐은 대략 200-250℉ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 복합 코어를 큐어링하는 단계는

- 상기 복합 코어를 제 2 B-단계 온도 오븐으로부터 큐어링 오븐으로 가이드하고, 이때 상기 큐어링 오븐 온도는 대략 330-370℉ 범위이며,

- 상기 복합 코어를 상기 큐어링 오븐으로부터 냉각 구역을 가이드하고, 이때 상기 냉각 구역은 대략 30-100℉ 범위에 있으며,

- 상기 복합 코어를 상기 냉각 구역으로부터 포스트-큐어 오븐으로 가이드하고, 이때 상기 포스트-큐어 오븐의 온도는 330-370℉ 범위에 있으며, 그리고

- 상기 복합 코어를 냉각 구역을 통해 상기 포스트-큐어 오븐으로부터 가이드하고, 이때 상기 코어는 대략 170-180℉ 범위에서 공기에 의해 냉각되는

단계들을 추가로 포함하는

것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어의 섬유는

탄소, 케블라, 현무암, 유리, 아라미드, 붕소, 액정 크리스탈 섬유, 고성능 폴리에틸렌, 및 탄소 나노섬유로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
제 77 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어 프로세싱 방법은 대략 9 ft/min에서 50 ft/min 범위의 프로세싱 속도를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어 프로세싱 방법.
전력 분배 시스템의 효율을 개선시키는 방법에 있어서, 상기 개선 방법은

- 열경화성 수지 매트릭스에서 하나 이상의 세로 방향의 연속된 강화 섬유 형태를 갖는 복합 코어를 포함하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블을 형성하고, 이때 상기 코어는 50% 이상의 섬유 부피율 및 90-230℃ 범위에서 동작 능력을 가지며 하나 이상의 알루미늄 도체 층으로 둘러싸여 있으며, 그리고

- 기존 분배 라인의 하나 이상의 부분을 상기 케이블로 대체하는

단계들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 효율 개선 방법.
제 91 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 62-75% 범위의 섬유/수지 무게비율을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 효율 개선 방법.
제 91 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 50-57% 범위의 섬유 부피율을 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 효율 개선 방법.
제 91 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 내부의 탄소/에폭시 층 및 외부의 유리섬유/에폭시 층을 갖는 하이브리드 동심 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 분배 시스템의 효율 개선 방법.
알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블용 복합 코어에 있어서, 상기 복합 코어는

- 향상된 복합재를 포함하는 분할된 내부 코어, 및

- 낮은 계수의 복합재를 포함하는 분할된 외부 코어

를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 95 항에 있어서, 이때 상기 총 섬유 율은 대략 50-57% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 95 항에 있어서, 이때 상기 총 섬유/수지 무게 비율은 대략 62-75% 범위에 있는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 95 항에 있어서, 이때 상기 코어는 대략 160-240 Ksi 범위의 인장 강도, 대략 7-30 Msi 범위의 탄성 계수, 대략 90-230℃ 범위의 동작 온도, 및 대략 0에서 6×10^-6m/m/C 범위의 열 팽창 계수를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 95 항에 있어서, 이때 상기 외부 층의 물리적 특성은 접합을 수용하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 95 항에 있어서, 이때 상기 세그먼트는 분리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 95 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 내부의 탄소/에폭시 층 및 외부의 유리섬유/에폭시 층을 갖는 분할된 동심 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 코어.
제 45 항에 있어서, 이때 상기 복합 코어는 내부의 탄소/에폭시 층 및 외부의 유리섬유/에폭시 층을 갖는 하이브리드 동심 코어를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 도체 복합 코어 강화 케이블.