KR20060020924A - 공기압 포설용 튜브 및 이를 이용한 튜브케이블 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 공기압 포설 공법에 사용되는 포설용 튜브와 튜브케이블에 관한 것이다.
본 발명에 따른 공기압 포설용 튜브는, 폴리에틸렌 재질의 외부층; 및 상기 외부층의 내면에 동시 압출되는, 폴리에틸렌과 실록산이 혼합된 재질의 내부층;을 구비하고, 상기 내부층의 정지마찰계수는 0.05~0.20이고, 상기 내부층과 외부층의 두께가 각각 0.8mm 이하이며, 500m 길이의 튜브 내부에 24시간 동안 10bar의 압력을 가할 때 손상이 없는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의하면, 시스; 및 상기 시스내에 복수개가 집합되는, 폴리에틸렌 재질의 외부층;과 상기 외부층의 내면에 동시 압출되는, 폴리에틸렌과 실록산이 혼합된 재질의 내부층;을 구비한 튜브번들;을 포함하고, 상기 내부층의 정지마찰계수는 0.05~0.20이고, 상기 내부층과 외부층의 두께가 각각 0.8mm 이하이며, 500m 길이의 튜브 내부에 24시간 동안 10bar의 압력을 가할 때 손상이 없는 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브케이블이 제공된다.
공기압 포설용 튜브, HDPE, 실록산
Description
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 해석되어서는 아니된다.
도 1은 종래기술에 따른 공기압 포설용 튜브 제조장치의 구성도.
도 2는 종래기술에 따라 핫멜트를 이용하여 공기압 포설용 튜브를 제조하는 공정도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압 포설용 튜브의 구성을 도시하는 단면도.
도 4는 본 발명에 따라 제공되는 공기압 포설용 튜브케이블의 구성을 도시하는 단면도.
도 5는 종래기술에 따른 공기압 포설용 튜브에 발생하는 윤활층 박리현상을 도시하는 사진.
도 6은 종래기술에 따른 공기압 포설용 튜브에 발생하는 윤활층 수축현상을 도시하는 사진.
<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>
100...외부층 101...내부층
150...튜브번들 200...시스
본 발명은 공기압 포설용 튜브 및 튜브케이블에 관한 것으로서, 특히 윤활특성과 내압특성을 향상시킬 수 있는 재질과 구조를 갖는 공기압 포설용 튜브와 이를 이용한 튜브케이블에 관한 것이다.
공기압을 이용한 광섬유 포설공법은 포설용 튜브를 해당 지점에 미리 설치한 후 공기압을 이용해 튜브 내부로 광섬유 유닛을 삽입하여 포설하는 공법으로서, 광섬유 유닛의 설치 및 제거가 용이하고 시공비용이 저렴하여 예컨대, FTTH(Fiber To The Home)와 같이 협소한 공간에서의 광섬유 포설기술로서 널리 사용되고 있다.
공기압 포설공법에 있어서, 포설용 튜브는, 광섬유 유닛의 원활한 튜브내 진행을 위해 그 내벽에 별도의 윤활층이 형성된 이중구조로 제조되는 것이 일반적이다.
도 1에는 윤활층을 구비한 포설용 튜브의 제조를 위해 널리 사용되는, 미국특허 제4,892,442호를 통해 개시된 제조장치의 구성이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 포설용 튜브 제조장치는 크로스헤드(12)와, 상기 크로스헤드(12)를 통과하도록 튜브재료와 윤활층 재료를 각각 압출하는 제1압출기(10) 및 제2압출기(11)와, 상기 크로스헤드(12)를 거친 2중구조의 압출물(14)을 냉각시키는 냉각수조(13)로 이루어진다.
포설용 튜브의 내면에 윤활층을 형성하는 다른 공정기술로는 도 2에 도시된 바와 같이 핫멜트(hotmelt)를 이용하는 방법이 있다. 이것은 미국특허 제5,505,992호를 통해 개시된 것으로서, 스프레이 장치(20)를 이용하여 튜브(21) 내면을 따라 핫멜트 상태의 윤활층(22)을 형성하여 공기압 포설용 튜브를 제조하는 공정기술이다.
상기와 같은 장치들에 의해 제조되는 포설용 튜브는 별도의 윤활층을 구비하는 특성상 윤활층 재료의 조성이나 함량 등에 따라 포설특성이 달라지게 되고, 시간이 지남에 따라 외피층과 윤활층이 서로 분리되는 계면박리(delamination) 현상이나 수축현상이 일어나는 등 튜브의 자체구조가 변형될 우려가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 고려하여 창안된 것으로서, 윤활특성이 향상되고 구조적으로 안정된 내부 윤활층과 외부층을 구비한 공기압 포설용 튜브와 이를 이용한 공기압 포설용 튜브케이블을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 공기압 포설용 튜브는, 폴리에틸렌 재질의 외부층; 및 상기 외부층의 내면에 동시 압출되는, 폴리에틸렌과 실록산이 혼합된 재질의 내부층;을 구비하고, 상기 내부층의 정지마찰계수는 0.05~0.20이고, 상기 내부층과 외부층의 두께가 각각 0.8mm 이하이며, 500m 길이의 튜브 내부에 24시간 동안 10bar의 압력을 가할 때 손상이 없는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 폴리에틸렌으로는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 시스; 및 상기 시스내에 복수개가 집합되는, 폴리에틸렌 재질의 외부층;과 상기 외부층의 내면에 동시 압출되는, 폴리에틸렌과 실록산이 혼합된 재질의 내부층;을 구비한 튜브번들;을 포함하고, 상기 내부층의 정지마찰계수는 0.05~0.20이고, 상기 내부층과 외부층의 두께가 각각 0.8mm 이하이며, 500m 길이의 튜브 내부에 24시간 동안 10bar의 압력을 가할 때 손상이 없는 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브케이블이 제공된다.
상기 시스는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압 포설용 튜브의 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 공기압 포설용 튜브는 폴리에틸렌 재질의 외부층(100)과, 외부층(100)의 내면에 동시압출(Coextrusion)에 의해 형성되는, 실록산을 함유한 내부층(101)을 구비한다.
외부층(100)은 포설시 가해지는 압력에 대하여 내압성이 우수하고 상대적으로 가격도 저렴한 고밀도폴리에틸렌(HDPE)으로 이루어지는 것이 바람직하다. 일반적으로, 표면경도는 밀도에 비례하여 증가하지만 연신율과 충격강도는 감소하게 되며, 충격강도, 인열강도, 신율 등도 분자량에 비례하여 증가하지만 용융점도가 증가하게 되고, 어떤 임계치 이상에서는 분자량이 증가하여도 물성은 그다지 향상되지 않는 바, 이러한 점을 고려할 때 상기 고밀도폴리에틸렌(HDPE)의 밀도는 0.94~0.965g/㎤ 정도의 값을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 고밀도폴리에틸렌은 0.945g/㎤ 수준의 밀도를 갖는 것이 사용되어 통상의 ASTMD638에 의하여 240kg/㎠의 인장강도를 가짐으로써 포설시 사용되는 10bar수준의 압력을 견딜수 있다.
내부층(101)은 외부층(100)과 동일한 재질인 폴리에틸렌과, 상대적으로 정전기 흡수특성이 우수한 실록산의 혼합물로 이루어진다. 이때, 폴리에틸렌으로는 외부층(100)과 동일한 고밀도폴리에틸렌(HDPE)이 사용되는 것이 바람직하며, 실록산으로는 마찰계수 특성이 좋은 초고분자량 실록산(UHMWSi ; Ultra High Molecular Weight Siloxane)이 채용되는 것이 바람직하다. 고밀도폴리에틸렌(HDPE)에 초고분 자량 실록산(UHMWSi)이 분산된 실록산 마스터배치를 사용하게 되면 분산도를 향상시킬 수 있다.
내부층(101)은 정지마찰계수(Static Coefficient of Friction)가 0.05~0.20 수준이 될 경우 규정속도를 만족하는 포설특성을 제공하게 된다. 이러한 내부층(101)은 폴리에틸렌과 실록산의 특성상 0.1wt%~5wt%의 실록산 함량 범위에서 상기 포설특성을 만족시키는 윤활특성을 가지게 되며, 계면박리가 방지되고, 동시에 기계적 강도를 만족시킬 수 있다. 실리콘의 함량 증가에 따라 초기에는 윤활특성이 증가하며 마찰계수가 낮아지지만, 5wt%의 수준을 넘게 되면 마찰계수가 큰 차이를 보이지 않으면서 실리콘 증가에 의하여 외부층(100)과 내부층(101)간에 계면 박리현상이 발생하게 된다. 보다 바람직한 실록산의 함량은 0.2wt%~0.3wt% 수준이며, 이 경우 정지마찰계수는 0.10 정도의 값을 갖는다.
상기 외부층(100)과 내부층(101)의 두께 t1과 t2는 내압특성을 고려하여 각각 0.8mm 이하로 설계되는 것이 바람직하다.
공기압을 이용한 포설공법의 경우 재포설을 위해서는 반복사용 가능성을 만족하여야 한다. 이를 위한 내구성과 내압특성에 따라 공기압 포설용 튜브는, 일반적인 10개동 규모의 아파트 포설거리인 500m 구간에서 24시간 동안 10bar 수준의 포설 압력을 가했을 때 튜브가 손상되지 않는 특성을 가져야 한다.
도 4에는 본 발명의 다른 측면에 따라 제공되는 공기압 포설용 튜브케이블의 구성이 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 공기압 포설용 튜브게이블은 소정 직경의 시스(200)와, 상기 시스(200)내에 집합되는 튜브번들(Tube bundle)(150)을 포함한다. 여기서, 튜브번들(150)을 이루는 공기압 포설용 튜브는 전술한 바와 동일하게 외부층(100)과, 외부층(100)의 내면에 동시 압출되는, 바람직하게 0.1wt%~5wt%의 실록산을 함유한 내부층(101)을 구비한다.
튜브번들(150)을 감싸는 시스(200)는 바람직하게 알루미늄이나 알루미늄 합금으로 형성되어 외력에 의해 튜브번들(150)이 손상되는 것을 방지하고, 수분침투를 차단하는 장벽(barrier) 역할을 하게 된다.
<실시예>
공기압 포설용 튜브를 제조하기 위하여 이중의 압출기를 구비한 전용압출기를 준비하고, 외부층의 재료로 고밀도폴리에틸렌(HDPE)을 채용하여 제1압출기에 장착하고, 내부층의 재료로는 마찰계수가 0.05~0.06 수준이 되도록 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 97.5%와 실록산 2.5%가 혼합된 컴파운드를 채용하여 제2압출기에 장착하였다. 이어서, 내압특성과 제조편차를 고려하여 내부층과 외부층의 두께가 0.75mm 내지 0.8mm 이하가 되고, 외경 5mm, 내경 3.5mm가 되도록 다이스를 조절하여 동시압출 공정을 수행하였다.
제조 결과 내부층이 균일하게 형성된 이중구조의 공기압 포설용 튜브가 제조되었으며, 튜브 내면의 윤활특성이 양호하고, 내부층의 계면분리 현상도 발생하지 않았다.
포설특성은, 규격제품중 일반적으로 사용되는 공기압 포설용 광섬유 유닛 4 코어형을 사용하고, 규격치 허용 한계인 10bar수준으로 가압하여 시험하였다. 시험 결과 일반적인 10개동 규모의 아파트 포설거리인 500m 구간에 대하여 정전기의 발생없이 규격속도인 20~23mpm 수준으로 양호하게 포설이 이루어졌다.
<비교예1>
공기압 포설용 튜브를 제조하기 위하여 이중의 압출기를 구비한 전용압출기를 준비하고, 외부층의 재료로 저밀도폴리에틸렌(LDPE)을 채용하여 제1압출기에 장착하고, 내부 윤활층의 재료로는 마찰계수가 0.05 이하의 저마찰 수준이 되도록 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 92%와 실록산 8%가 혼합된 컴파운드를 채용하여 제2압출기에 장착하였다. 이어서, 내압특성과 제조편차를 고려하여 윤활층과 외부층의 두께가 0.75mm 내지 0.8mm 이하가 되고, 외경 5mm, 내경 3.5mm가 되도록 다이스를 조절하여 이중압출 공정을 수행하였다.
제조 결과 윤활층의 내부에는 한쪽으로 치우친 함몰현상이 발생하였으며, 튜브의 내면과 윤활층의 경계면은 균일하게 접착되지 못하여 도 5와 같이 계면 분리 부분(1)이 발생하였고, 중간부위는 코팅층이 협소해져서 도 6과 같이 막혀있는 부분(2)이 존재하였다.
막혀있는 구간을 제거하고 포설특성을 검증하기 위하여, 규격제품중 일반적으로 사용되는 공기압 포설용 광섬유 유닛 4코어형을 사용하고, 규격치 허용 한계인 10bar수준으로 가압하여 시험하였다. 포설시험 결과 내부 윤활층의 불균일 상태로 인해 포설이 제대로 이루어지지 않았으며 규격허용 한계인 10bar에서 튜브 외면에 변형이 발생하여 포설이 중단되었다.
<비교예2>
단일층의 공기압 포설용 튜브를 제조하기 위하여 저마찰 소재의 PBT를 준비한 후 단일 압출기에 장착하고, 외경 5mm, 내경 3.5mm가 되도록 다이스를 조정하여 단일층의 PBT 튜브 제조공정을 수행하였다.
제조 결과 내외면이 저마찰소재인 PBT로 인하여 매끄러운 특성을 가지며 내외면이 모두 균일한 튜브가 압출되었다.
그러나, 규격제품중 일반적으로 사용되는 공기압 포설용 광섬유 유닛 4코어형을 사용하고, 규격치 허용 한계인 10bar수준으로 가압하는 방식으로 수행된 포설시험 결과, 공기압 포설용 광섬유 유닛이 통과하면서 튜브벽면과 마찰력에 의하여 정전기가 발생하여 스파크 현상이 일어났으며 대략 20m 전진후 정지하여 포설이 불가하였다.
이상에서 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.
이상의 설명과 같이 본 발명에 따른 광섬유 유닛 포설용 튜브 및 튜브케이블은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 윤활성분 함량이 최적화되어 포설특성이 우수하고, 계면접착력이 좋아 반복적인 사용이 가능하다.
둘째, 외부층의 내압특성이 우수하여 포설압력을 종래에 비해 높일 수 있으므로 포설효율을 향상시킬 수 있다.
셋째, 윤활층이 실록산을 함유하여 구성되므로 정전기 방지특성이 우수하다.
넷째, 알루미늄 시스를 통해 기계적, 화학적 스트레스로부터 공기압 포설용 튜브와 광섬유 유닛을 보호할 수 있다.
Claims (9)
- 공기압 포설 공법에 사용되는 포설용 튜브에 있어서,폴리에틸렌 재질의 외부층; 및상기 외부층의 내면에 동시 압출되는, 폴리에틸렌과 실록산이 혼합된 재질의 내부층;을 구비하고,상기 내부층의 정지마찰계수는 0.05~0.20이고,상기 내부층과 외부층의 두께가 각각 0.8mm 이하이며,500m 길이의 튜브 내부에 24시간 동안 10bar의 압력을 가할 때 손상이 없는 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브.
- 제1항에 있어서,상기 실록산의 함량이 0.1wt%~5wt%인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브.
- 제1항에 있어서,상기 폴리에틸렌은 고밀도폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브.
- 제3항에 있어서,상기 고밀도폴리에틸렌(HDPE)의 밀도가 0.94~0.965g/㎤ 인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브.
- 공기압 포설 공법에 사용되는 포설용 튜브케이블에 있어서,시스; 및상기 시스내에 복수개가 집합되는, 폴리에틸렌 재질의 외부층;과 상기 외부층의 내면에 동시 압출되는, 폴리에틸렌과 실록산이 혼합된 재질의 내부층;을 구비한 튜브번들;을 포함하고,상기 내부층의 정지마찰계수는 0.05~0.20이고,상기 내부층과 외부층의 두께가 각각 0.8mm 이하이며,500m 길이의 튜브 내부에 24시간 동안 10bar의 압력을 가할 때 손상이 없는 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브케이블.
- 제5항에 있어서,상기 실록산의 함량이 0.1wt%~5wt%인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브케이블.
- 제5항에 있어서,상기 폴리에틸렌은 고밀도폴리에틸렌(HDPE)인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브케이블.
- 제7항에 있어서,상기 고밀도폴리에틸렌(HDPE)의 밀도가 0.94~0.965g/㎤ 인 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브케이블.
- 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 시스가 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공기압 포설용 튜브케이블.
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