KR20070045962A - 프로파일 절연 랜 케이블 - Google Patents

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Abstract

압출 단부와 압출 단부를 둘러싸는 중합체 챔버를 갖는 압출 다이를 구비한 프로파일 절연체. 중합체 챔버는 그 내부에 적어도 하나의 챔버를 구비하고 있다. 공기 챔버는 고정되어 있고 압출 단부로부터 외부로 뻗어나가는 수직 핀에 의해 압출 다이의 외부에 연결되어 있다. 용융 중합체가 공기 챔버를 둘러싸는 중합체 챔버를 통과할 때, 개구가 중합체에 삽입되어, 중합체가 압출 다이를 빠져나갈 때 적어도 하나의 공기 챔버에 의해 형성된 개구의 위치에 대응하는 길이방향 공동을 갖는 프로파일 절연체가 형성된다.
중합체, 압출 단부, 중합체 챔버, 공기 챔버

Description

프로파일 절연 랜 케이블{PROFILED INSULATION LAN CABLES}
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 한 실시예에 따른 프로파일 절연체를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1b의 프로파일 절연을 갖는 각각의 연선(twisted paris) 전도체(conductor)를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1a 내지 도 1c의 프로파일 절연을 갖는 다수의 연선을 갖는 케이블을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1d 내지 도 1f의 프로파일 절연을 갖는 다수의 연선을 갖는 케이블을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1a 내지도 1c의 프로파일 절연을 갖는 다수의 연선을 갖는 프로파일 자켓을 갖는 케이블을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 연선용 프로파일 절연과 프로파일 케이블 자켓을 생상하기 위한 압출 다이를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 도 6의 압출 다이 내에서 공기 챔버를 지지하는 핀을 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 도 1a 내지 도 1f의 프로파일 절연을 생 성하기 위한 흐름도.
도 9는 본 발명의 한 실시예에 따른 붕괴된 공동을 갖는 프로파일 절연체를 나타내는 도면.
본 발명은 LAN(지역 내 정보통신망) 케이블과 같은 케이블 내의 절연체에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 감소된 유효 유전체를 갖는, 케이블 내의 프로파일 절연체에 관한 것이다.
LAN 케이블과 같은 케이블의 분야에서, 특정 공통 절연체가 외부 자켓 뿐만 아니라 연선 절연을 형성하기 위해 사용된다. 사용되는 공통 중합체는 FEP(플루오르화 에틸렌 프로필렌) 및 PE(폴리에틸렌)을 포함하여 구성된다. 이러한 절연체는 UL 라이저 및 UL 플레늄 등급과 같은 화재 안전 기준을 충족시키기 위해 필요한 좋은 화염 방지 성질을 제공할지라도, 비교적 높은 유전상수를 가지므로, 케이블을 따라 전파되는 신호에서 삽입 손실을 초래하는 경향이 있다.
절연체의 유전상수를 줄이기 위한 종래기술분야의 연구는 절연체를 발포하기 위해 압출하는 공정이 진행되는 동안 중합체 절연체 내에 공기 또는 가스를 도입시키는 것이다. 일반적으로, 재료를 줄이고 데이터 통신 케이블용 전송 성질을 개선하기 위해 절연체(유전체)를 화학적으로 또는 물리적으로 발포하는 것이 이용된다. 그러나, 이러한 발포 과정에서는 여러가지 한계점이 있다.
유전체의 물리적 발포는 보통 질소 또는 이산화탄소와 같은 불활성 가스를 압출기 내부에 있는 동안 열 및 압력하에서 용융 중합체 내에 주입시키는 것을 포함한다. 가스는 나사의 낮은 압력 영역에서 압출기 내에서 주입되고 용융 중합체에 의해 흡수된다. 용융 중합체 내에 용해되는 동안 중합체가 압출기를 빠져나갈 때까지 가스는 압출기를 통과한다. 일단 중합체 내부의 사로잡힌 가스가 대기압에 노출되면, 핵심생성(nucleation) 지점에서 결합하고 절연체 내에서 거품을 형성한다. 이러한 프로세스는 다단 나사와 같은 복합 나사 구조와 중합체 내로 가스를 주입하기 위해 가스가압장치와 같은 추가 장치와 가스 주입 포트를 갖는 압출 배럴이 필요하다.
추가 장치가 필요 없이 유전체 내에서 기포를 생성하기 위해 화학적 발포가 또한 사용된다. 그러나, 화학적 발포는 공정에 내재하는 부정적인 결함도 갖고 있기 때문에 물리적 발포처럼 자주 사용되지 않는다. 화학적 발포는 주어진 비율로 다수의 첨가제를 주요 중합체와 혼합함으로써 이루어진다. 보통, 붕소 질화물(Boron Nitride)와 같은 "조핵제(nucleating agent)"가 주요 중합체에 첨가되어 가스 기포가 형성되어 성장하는 지점을 제공한다. 조핵제는 압출 나사에 위치된 요소를 혼합하거나 혼합하지 않고 중합체 내로 분포된다. 중합체 내에서 얻을 수 있는 위치의 양을 증가시킴으로써 기포가 출발하는 위치를 더 많이 허용하게 된다. 또한, 다른 화학물질이 가스를 생성하도록 중합체 내에 혼합된다. 이러한 첨가제는 "발포제"라고 알려져 있으며, 이는 조핵제와 동시에 혼합된다. 발포제는 주요 중합 체 보다 훨씬 더 낮은 용융점을 갖고 있고, 따라서 재료가 주어진 온도에 도달하면, 이 재료는 감성되고 용해물 내에서 가스(증기)를 생성한다. 감성된 재료로부터 나오는 증기는 가장 가까운 핵심생성 지점에서 기포를 형성한다. 화학적 발포 및 가스 주입 압출 라인은 제어하기 어렵고 천천히 낮은 생성률로 작동된다.
전도체 내에서 상수를 줄이기 위한 또 다른 방법은 단순히 전도체를 둘러싸는 절연체 내에서 공동(cavity)을 생성하는 것이다. 그러나, 이 분야에서 종래기술의 노력들은 만족스럽지 못하며, 특히 연선에서 각각의 전도체에 대한 절연과 관련하여 만족스럽지 못하다. 예를 들어, 미국특허 제5,922,155는 동축 케이블에 제공되는 절연체를 나타낸다. 여기에서, 절연체는 압출되어, 동축 케이블의 중심 전도체를 둘러싸는 휠 모양의 절연체로 된다. 그러나 이러한 기술은 훨씬 직경이 작은 연선으로부터 각각의 전도체 내에 절연체를 위치시키는 것에 똑같이 적용될 수 없다. '155 특허 방법론의 또 다른 단점은 사용되는 압출 다이가 유지비가 많이 필요한 복잡한 다중-요소 다이라는 점에 있다. 또한, 중단 없이 그리고 기계를 재정비함이 없이 압출하는 동안 공동 내에서 압력을 조절하는 것은 불가능하다.
따라서, 종래 기술은 절연체를 발포하기 위해 재료를 비싸게 추가할 필요 없이 연선 통신 케이블의 개별 구리 전도체의 절연체와 같은 절연체의 유전상수를 줄이기 위한 수단을 전혀 보여주지 않는다.
본 발명은 연선 전도체와 그 결합된 자켓에 대해 프로파일 절연체와 이를 제 조하는 방법을 제공함으로써 종래 기술과 관련된 결함을 극복하기 위한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 프로파일 절연체를 생성하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 압출 다이를 갖는 프로파일 절연체를 만들기 위해 제공된다. 압출 다이는 압출 단부(tip)와 압출 단부를 둘러싸는 중합체 챔버를 구비한다. 중합체 챔버는 적어도 하나의 공기 챔버를 내부에 갖고 있다. 공기 챔버는 고정되며, 압출 단부로부터 외부로 뻗어나가는 수직 핀에 의해 압출 다이의 외부에 연결된다.
용융 중합체가 상기 공기 챔버 주위에서 중합체 챔버를 통해 지나갈 때, 개구가 중합체 내로 도입되어, 압출 다이를 중합체가 빠져나갈 때 적어도 하나의 공기 챔버에 의해 형성된 개구의 위치에 대응하는 길이방향 공동을 갖는 프로파일 절연체가 형성된다.
또한, 본 발명은 프로파일 절연체를 생산하는 방법에 관한 것이다. 프로파일 절연체를 제작하기 위한 방법은 압출 다이의 중합체 챔버 내에서 절연체 내로 형성된 용융 중합체를 제공하는 것을 포함한다. 압출 다이는 압출 단부를 구비한다. 중합체는 중합체 챔버 내의 하나 이상의 공기 챔버 주위에서 흐르고, 공기 챔버의 위치에 대응하는 길이방향 공동을 갖는 프로파일 절연체를 형성한다.
본 발명의 또 다른 목적은 중앙 개구와, 두께를 갖는 외부 원주부를 구비하고, 적어도 하나의 길이방향 공동이 내부에 있고, 길이방향 공동은 실질적으로 0.0025" 와 0.0004" 사이에 있는, 프로파일 절연체를 제공하는 것이다.
본 발명으로 여겨지는 내용은 구체적으로 지적되고 명세서의 종결부분에서 명확히 청구된다. 그러나 특징, 목적 및 이점과 함께 구성 및 그 작동 방법과 관련 하여, 본 발명은 수반된 도면을 보면서 이어지는 상세한 설명을 참고할 때 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 한 실시예에서, 도 1a 내지 도 1f에 나타난 바와 같이, 프로파일 절연체(10)가 제공된다. 프로파일 절연체는 일반적으로 연선으로 된 전도체에 사용하기 위한 절연체를 나타낸다. 일반적인 솔리드(solid)(보통 원통형) 중합체 절연체와 달리, 본 발명의 프로파일 절연체(10)는 이하 논의되는 것처럼 모양과 관련하여 추가적인 물리적 특성을 갖고 있다.
프로파일 절연체(10)는 FEP(플루오르화 에틸렌-프로필렌)와 같은 열가소성 중합체 절연체(유전체)로 구성되는 것이 바람직하지만, 프로파일 절연체(10)의 요구되는 절연 능력, 내화도, 기계 강도, 또는 요구되는 생산 속도 중 어느 하나에 따라 적절한 중합체를 사용할 수 있다.
각 프로파일 절연체(10)에는 절연체(10)의 길이방향 축을 따라 뻗어나가는 하나 이상의 공동(12)이 제공된다. 공동(12)은 절연체 내부에 배치되어 있고, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 원형 단면을 가질 수 있고, 도 1d 내지 도 1f와 같이 사다리꼴 단면을 가질 수도 있고, 구조 강도를 높이기 위해 타원형(도시 안됨)일 수도 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 프로파일 절연체(10)는 연선의 와이어를 피복하기 위해 사용된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 바람직하게 연선(14)은 일정한 간격으로 서로에 대해 둘러싸면서 꼬여있는 한 쌍의 구리 전도체/와이어(16)로 구성된다. 두 개의 구리 와이어(16)의 각각은 프로파일 절연체(10) 내에 들어있다. 연선(14)은 연선용으로 사용되는 어떤 적절한 금속으로 구성될 수 있고, 구리는 예시적인 목적으로 와이어(16)를 기술하도록 사용된다. 도 3 내지 도 5와 관련하여 이하 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 일반적으로, 하나 이상의 연선(14)이 통신 케이블을 형성하기 위해 사용된다.
앞서 언급 바와 같이, 연선의 도체 상의 중합체 절연체에 대한 한 단점은 솔리드 FEP가 높은 유전상수를 가지기 때문에 전도체/와이어(16)를 따라 이동하는 신호에서의 두절을 유발한다는 것이다. 프로파일 절연체(10)로 된 본 발명은 FEP의 양 또는 연선(14)의 와이어(16)를 절연하는데 사용되는 다른 중합체의 양을 감소시키고, 따라서 솔리드 중합체 절연체에 대해 유효 유전상수를 줄인다. 나아가, 공동(12)은 FEP의 양 또는 프로파일 절연체(10)를 형성하는 데 사용되는 다른 중합체의 양을 감소시켜, 솔리드 중합체 절연체에 비해 형성에 필요한 중합체의 양 뿐만 아니라 프로파일 절연체(10)의 무게도 줄여준다.
따라서, 본 발명의 한 실시예에서, 도 1a 및 도 1f에도시된 바와 같이, 프로파일 절연체(10)는 동일한 재료의 솔리드 중합체 절연체에 비해 감소된 유전 상수를 갖는다. 예를 들어, 솔리드 FEP 절연체로 피복된 구리 와이어(16)를 갖는 연선(14)은 약 2.095인 유전 상수를 갖고, FEP로 만들어진 프로파일 유전체(10)의 유전 상수는 거의 1.964이며, 이는 총 FEP에서 실질적으로 15.95%가 감소된 계산결과를 보여준다(도 1a에 도시된 바와 같이 여섯 개의 원형 공동(12)에 기초). 제품의 시험 버전에서는 27.70%의 FEP 감소를 볼 수 있었다.
본 발명의 다른 실시예에서, 프로파일 절연체(10)의 유전 상수는 도 1b 내지 도1c의 변형예에서 도시된 바와 같이 공동(12)의 수를 늘리거나 줄임으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 추가 시험에서 거의 1.881인 유전상수로 감소되었고 계산에 의하면 총 FEP의 26.61% 감소되었음을 볼 수 있었고(도 1b에 도시된 열 개의 원형 공동(12)에 기초), 시험 버전으로는 30.87%의 감소를 볼 수 있었다. 도 1c에 도시된 것처럼 17개의 원형 공동(12)에 기초하는 경우에는 약 1.747의 유전상수로 감소되고, 계산결과 총 FEP의 약 41.74% 감소됨을 알 수 있었다.
이러한 구성은 프로파일 절연체(10)에 대해 요구되는 가변 물리적 강도의 요구조건(기계 강도)이 허용될 때 감소된 유전체를 제공하는데 유용하다. 이러한 구성은 유전 상수가 매우 크게 감소될 필요가 있을 때 유용할 것이지만, 물리적으로 강한 절연체(10)가 필수적인 것은 아니고, 그 반대로 될 수 있다. 프로파일 절연체(10) 마다 공동(12)의 수는, 프로파일 절연체(10)가 요구되는 유전체 및 중량의 세부사항을 충족시키는 직경에 기초하여 적당한 수로 조절될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 공동(12)의 모양은 도 1d 내지 도 1f에 도시된 바와 같이, 사다리꼴일 수 있다. 예를 들어, 도 1d에 도시된 바와 같이 여섯 개의 사다리꼴 공동(12)을 사용함으로써, 유전 상수는 약 1.425로 감소되었고 총 FEP는 약 68.78%로 감소된 것으로 계산되었고, 도 1e에 도시된 바와 같이 열 개의 사다리꼴 공동(12)을 사용함으로써, 유전 상수는 약 1.501로 감소되었고 총 FEP는 약 63.35%로 감소된 것으로 계산되었고, 도 1f에 도시된 바와 같이, 17개의 사다리꼴 공동(12)을 사용함으로써, 유전 상수는 약 1.572로 감소되었고 총 FEP는 약 57.65%로 감소된 것으로 계산되었다. 아래의 테이블 1은 도 1a 내지 도 1f에 도시된 제품에 대한 계산 결과와 시험 결과를 보여준다.
Figure 112006077808932-PAT00001
테이블 1
이러한 구성으로 인해, 절연체(10)를 생성하는데 필요한 FEP의 양을 줄이는 동시에 솔리드 FEP 절연체에 대한 절연체(10)의 유효 유전상수를 줄일 수 있다. 또한, 이 공정은 복잡한 화학적 또는 기계적 발포 공정에 의존할 필요없이 발포 FEP에 필적하는 유전상수를 달성할 수 있다. 예를 들어, 도 1a에 도시된 본 발명의 프로파일 절연체(10)는 10% 발포 FEP에 필적하는 유전 상수를 가진다. 또한, 도 1b에 도시된 프로파일 유전체(10)는 16.5% 발포 FEP에 상응하는 유전상수를 가지고, 도 1c에 도시된 프로파일 유전체(10)는 27.25% 발포 FEP에 상응하는 유전상수를 가지 고, 도 1d에 도시된 프로파일 유전체(10)는 55.1% 발포 FEP에 상응하는 유전상수를 가지고, 도 1e에 도시된 프로파일 유전체(10)는 48.2% 발포 FEP에 상응하는 유전상수를 가지고, 도 1f에 도시된 프로파일 유전체(10)는 42% 발포 FEP에 상응하는 유전상수를 갖는다.
따라서, 상술한 구성에 따르면, 연선으로 제조된 단일 구리 전도체와 같이 작은 전도체를 절연하는데 사용되도록 프로파일 절연체(10)가 제공된다. 요구되는 무게와 요구되는 유전상수에 기초하여 프로파일 절연체(10) 내의 공동(12)의 모양과 수에 변화를 줄 수 있다는 것을 이해할 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 본 발명의 다른 실시예에는, 외부 자켓(22) 내에 4개의 연선(14)을 갖는 일반적인 케이블(20)이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 것과 유사한 각각의 연선(14)은 도 1a의 프로파일 절연체(10)와 같은 프로파일 절연체(10)에 의해 둘러싸인 한 쌍의 와이어(16)로 구성되어 있다. 십자 필터 요소(24)가 케이블 자켓(24) 내에 배치되어, 케이블(20) 내에서 내부 혼선을 줄이기 위해 연선(14)을 서로 분리시키도록 구성되어 있다. 도 4는 자켓(22)과 십자 필터(24)와 4개의 연선(14)을 구비한 유사한 케이블(20)을 나타내고 있다. 도 4에서, 연선(14)은 도 1e의 사다리꼴 프로파일 절연체(10)와 같은 프로파일 절연체(10)에 의해 둘러싸인 와이어(16)로 형성된다.
도 5에 도시된 본원 발명의 또 다른 실시예에서, 도 3 및 도 4에 도시된 케이블(20)과 유사한 케이블(30)이 도시되어 있다. 케이블(30)은 외부 자켓(32) 내에 4개의 연선(14)을 갖는다. 도 2에 도시된 것과 유사한 각각의 연선(14)은 도 1b의 프로파일 절연체(10)와 같은 프로파일 절연체(10)에 의해 둘러싸여 있는 한 쌍의 와이어(16)로 구성되어 있다. 십자 필터 요소(도시 안됨)가 케이블 자켓(32) 내에 배치되어, 케이블(30)에서 내부 혼선을 줄이도록 연선(14)을 서로 분리시킬 수 있다.
이러한 구성에 있어서, 외부 자켓(32)은 자켓의 길이방향 축을 따라 놓여 있는 일련의 길이방향 공동(33)을 갖는 프로파일 자켓으로 구성된다. 길이방향 공동의 이러한 구성은 외부 자켓의 유전 상수를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 케이블의 최종 무게도 줄일 수 있어서, 제조 비용을 줄이면서 전기적 특성도 개선할 수 있게 된다.
아래에 보다 자세히 논의되는 바와 같이, 길이방향 공동(33)을 갖는 자켓(32)을 제조하기 위한 공정은 프로파일 절연체(10)를 줄이는 데 사용되는 것과 유사하다.
본 발명의 한 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 압출 다이(50)가 제공된다. 압출 다이(50)는 바람직하게 InconelTM 또는 HastelloyTM 과 같은 상표명으로 판매되는, 니켈 합금과 같은 단련된 금속으로 구성될 수 있으며, 단련되었든 아니든 어떤 적절한 금속이 사용될 수 있다. 압출 다이(50)는 바람직하게 스파크 부식 뿐만 아니라 황동 와이어 부식과 같은 황동 와이어 절단 기술을 사용하여 만들어지며, 이와 유사한 유효적절한 제조 기술이 사용될 수 있다.
압출 다이(50)는 압출 단부(52)를 보유하며, 중공 공동(53)이 이 압출 단부 를 통과한다. 중공 공동(53)은 압출된 절연체에 의해 덮히게 되는 기층 또는 아이템이 압출 다이(50)를 통과할 수 있게 한다. 설명을 위해, 프로파일 절연체(10)를 갖는 연선(14)을 형성하기 위한 와이어(16)와 함께, 압출 다이(50) 및 프로파일 절연체(10) 적용 공정이 설명된다. 그러나, 유사한 장치 및 공정은 공동(33)을 갖는 자켓(32)을 제조하는 데에도 똑같이 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
압출 다이(50)는 와이어가 압출 단부(52)의 중공 공동(53)의 단부를 통과할 때 용융된 중합체를 와이어(16) 주위에 위치되도록 안내하는 중합체 챔버(54)를 추가로 보유한다. 앞서 기술한 바와 같이, 사용되는 중합체는 일반적으로 FEP이지만, 요구되는 어떤 비슷한 중합체가 중합체 챔버(54)를 통해 지나가게 될 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 중합체 챔버(54) 내에, 다수의 공기 챔버(56)가 중공 공동(53) 주위에 균일한 간격으로 배치되어 있는 것을 볼 수 있다. 공기 챔버(56)는 일반적으로 중공 튜브 형상의 돌출부이며, 이는 아래에 상세히 설명되는 것처럼 프로파일 절연체(10)에서 형성된 공동(12)에 대응하는 중합체 챔버(54) 내에서 매달려 있다. 바람직하게, 공기 챔버(56)는 약 1/2" 인치로 압출 다이(50)의 중합체 챔버(54) 내에서 압출 다이의 개방단부로부터 뒤로 뻗어나가지만, 이는 공동(12)으로부터 필요에 따라 연장되거나 단축될 수 있다. 또한, 도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이 0.003"와 0.004" 사이의 직경으로 된 프로파일 절연체(10) 내의 공동(12)을 생성하기 위해, 공기 챔버(56)는 직경이 0.035" 인 것이 바람직하다. 공기 챔버(56)에 의해 생성된 공동(12)의 크기(직경)의 변화는 또한 아래에 설명되는 것처럼 챔버(56)를 통과하는 공기 흐름에 기초하여 동적으로 제어될 수 있 다.
공기 챔버(56)는 도 1a 내지 도 1f에 도시된 것처럼, 프로파일 절연체(10) 에서 공동(12)이 되는 원형 단면 또는 사다리꼴 구조를 갖는 공기 챔버(56)가 형성될 수 있다. 다르게 모양이 형성된 공동(12)을 생성하도록, 공기 챔버(56)에 대해 다른 모양도 사용될 수 있다. 공기 챔버(56)의 모양은 보통 프로파일 절연체(10) 내의 공동(12)의 모양에 결국 대응한다.
도 7에 도시된 것처럼, 통기구(57)를 통해 압출 다이(50)의 중심부로부터 외부를 향해 방사상으로 뻗어나가는 수직 핀(58)이 각각의 공기 챔버(56)의 후방 단부에 부착되어 있다. 바람직하게, 핀(58)의 직경은 0.030" 인치이고, 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 압출 다이(50)의 외부로부터 공기 챔버(56) 내로의 공기 흐름의 요구되는 비율에 기초하여, 다른 직경이 사용될 수 있다. 중합체 챔버(54) 내에 공기 챔버(56)와 얇게 형성된 핀(58)을 갖는 본 발명의 구조는 중합체가 더 잘 흐르도록 하여, 프로파일 절연체(10) 내에서 중합체가 더 잘 분포되게 된다. 여기서, 압출하는 동안 공동(12)에 들어가는 공기에 대한 흐름과 체적이 통기구(57)를 통해 조심스럽게 제어될 수 있도록 핀(58)과 공기 챔버(56)의 모양이 형성된다.
예를 들어, 통기구(57)는 공기가 압출 다이(50)의 외부로부터 핀(58)을 통해 공기 챔버(56)내로 들어가게 하고, 프로파일 절연체(10) 내에 형성된 공동(12)의 안정성을 유지하도록 공기가 중합체 챔버(54) 내로 들어가게 한다. 이러한 구성에 의해 대기압은 아래에 설명되는 압출 공정 중에 공동(12)의 공기층 내에 위치될 수 있다.
다른 구조에서, 통기구(57)의 출구는 양 또는 음의 공기압을 공기 챔버(56) 내로 도입하도록 가압 장치(59)에 추가로 연결될 수 있다. 양의 공기압은 압출하는 동안 공동(12)의 구조를 추가로 지지하도록 사용될 수 있다. 또는, 아래에 보다 자세히 설명되는 것처럼 능선이 형성된 프로파일 절연체(10)를 형성하기 위해, 음의 공기압이 공기 챔버(56)에 의해 형성된 공동(12)을 붕괴하는데 사용될 수 있다.
압출 다이(50)에 대해 앞서 확인한 기본 요소를 이용하여, 다음의 내용은 본 발명의 프로파일 절연체(10)를 생산하는 공정의 요점을 제시한다.
도 8에 나타난 본 발명의 한 실시예에서, 제1 단계(100)에서, 사용자는 우선 프로파일 절연체(10)를 적용시킬 기층을 얻는다. 전형적인 목적으로, 프로파일 절연체(10)가 위치되는 기층은 도 2에서 연선으로 도시되고 이하 상세히 설명할 구리 와이어(16) 이다. 도 5의 프로파일 자켓(32)을 형성하기 위해 비슷한 공정이 사용될 수 있고, 여기서 기층은 케이블(30)의 모든 내부 요소일 것이다.
일단 기층, 와이어(16)가 선택되면, 압출 단부(52)의 중공 공동(53)을 통해 공급되고, 단계(102)에서 압출 다이(50)의 전방 개구로부터 뽑혀나온다. 다음으로, 단계(104)에서, 가열된 용융 중합체, 즉 FEP와 같은 중합체는 압출 다이(50)의 중합체 챔버(54) 내로 도입된다.
단계(106)에서, 중합체가 압출 다이(50)의 전방으로 진행되어 전방 단부로부터 빠져나가면, 중합체는 공기 챔버(56)(또한 수직 핀(58)) 주위에서 움직이게 되어, 대응하는 수의 공동(12)이 중합체(12) 내에 형성된다.
선택적인 단계(108)로서, 공기압이 수직 핀(58)과 통기구(57)를 통해 공기압 장치(59)에 의해 도입되거나 제거되어, 공동(12) 내에서 공기압을 더욱 증가시키거나 감소시킨다. 또는, 수직 핀(58)은 단순히 통기구(57)를 통해 압출 다이(50) 주위의 대기가 공기 챔버(50)로 들어가게 하고, 그 결과 중합체 내의 공동(12)에 들어가게 한다. 압력이 공기압 장치(59)에 의해 도입될 때, 공기, 질소 또는 헬륨 중 어느 하나가 사용되며, 유용한 비반응성 가스가 필요에 따라 사용될 수도 있다.
본 발명의 한 실시예에서, 사용되는 공기압 장치(59)는, 예를 들어 도 1b의 절연체(10) 내에 공동(12)을 생성할 때, 728cc/min로 질소 체적을 갖는 2 psi의 압력은 127:1의 장치 인발 비율로 그리고 1.930의 계산된 유효 유전체를 가지고 직경이 0.003" 인 10 개의 홀을 각각 형성한다. 2 psi의 비슷한 압력으로 612cc/min으로 질소의 체적을 변경하면, 127:1의 장치 비율을 갖는 직경 0.0025"의 절연체 내의 홀을 생성하여, 1.978의 유효 유전체를 산출하게 된다.
이 단계(108)는 종래 기술에 대해 특별한 이점을 제공한다. 여기에서, 가변 공기압을 통기구(57)와 핀(58)과 공기 챔버(56)를 통해 공동(12) 내로 도입함으로써, 공기압은 압출 공정이 진행되는 동안 동적으로 변경될 수 있고, 따라서 프로파일 절연체(10)의 유효 유전 상수를 변경하게 된다. 압출이 진행되는 동안 압력 장치(59)에 의한 이러한 공기압의 동적 변화는 비용이 많이 드는 압출장치의 중단 및 재정비 작업을 제거하여, 최종 프로파일 절연체의 유전 상수가 쉴 새 없이 조절/정정되도록 한다.
단계(110)에서, 중합체뿐만 아니라 와이어(16)(기층)는 압출 다이(50)의 전방부를 빠져나간다. 압출 다이(50)의 장치는 공정에 의해 얻은 최종 프로파일 절연 체(10)보다 더 크다는 것에 유의하여야 한다. 압출 다이 개구의 크기와 최종 프로파일 절연체(10) 제품의 크기의 비율은 인발 비율로 알려져 있다. 이러한 크기의 차이는 용융 중합체가 압출 다이(50)의 전방 출구로부터 멀리 떨어져서 와이어(16) 상에서 "인발"되도록 한다. 바람직하게 인발 비율 DDR은 120 이지만 50 내지 200 사이에서 바뀔 수 있다. DDR은 장치를 빠져나갈 때 중합체의 단면에 대한 절연체의 단면 영역의 비율이다.
이러한 인발 공정은 압력 압출 환경에서는 있을 수 없는 공동(12)의 완전한 상태를 보존하도록 수행된다. 절연체 홀이 가져야 하는 직경보다 더 큰 외부 직경으로 다이 튜브가 만들어져야 하기 때문에, 중합체로부터의 인발은 절연체 내에서 더 작은 홀을 이루는데 도움이 된다. 단계(108)에서 도입된 가스 압력이 양의 값이라고 가정하거나, 대기가 수직 핀(58)을 통해 공기 챔버(56) 내로 흘러들어가도록 허용되면, 이 공정의 최종 제품은 도 1a 내지 도 1f에 도시된 것과 같은 프로파일 절연체를 갖는 와이어(16)이다. 두 와이어(16)는 도 2에 도시된 것처럼 요구되는 연선(14)으로 형성될 수 있고, 네 개의 연선(14)은 도 3 내지 도 5에 도시된 것처럼 케이블(20, 30)로 형성될 수 있다.
대기 흐름을 막음으로써 중합체가 튜브에 대해 당겨질 때 대기 흐름이 막히는 것과 같은 음의 공기압은 진공을 생성할 수 있다는 것에 유의하여야 한다. 이는 도 9에 도시된 것과 같은 능선이 형성된 프로파일 절연체(10)로 귀착된다. 이러한 능선이 있는 형태의 프로파일 절연체(10)는 공동(12)을 나타내지 않을 것이지만, 대신 일련의 피크(13)와 골(15)을 보유할 것이며, 이로써 절연체에 사용되는 중합 체의 양이 줄고, 따라서 감소된 중량 뿐만 아니라 똑같이 감소된 유전 상수를 가지게 된다. 그러나 번갈아 형성된 피크(13)와 골(15)은 능선이 형성된 프로파일 절연체(10)에 상이한 기계적 강도 프로파일을 제공하고 이 프로파일은 일부 목적에 대해 더욱 잘 맞을 수 있다.
본 발명의 일부 특징만이 설명되고 보여졌지만, 당업자에게 여러가지 수정, 대체, 변경, 또는 균등물이 발생할 수 있다. 따라서, 본 출원은 본 발명의 사상에 포함되는 이러한 모든 수정과 변경을 포함하려는 것이라는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 케이블 절연체의 구성 및 그 제조 방법에 의하면, 복잡한 화학적 또는 기계적 발포 공정에 의하지 않고 또한 절연체를 발포하기 위한 추가 재료 없이, 유전상수를 줄일 수 있다.

Claims (17)

  1. 압출 단부와 상기 압출 단부를 둘러싸는 중합체 챔버를 구비하는 압출 다이를 포함하고,
    상기 중합체 챔버는 내부에 적어도 하나의 공기 챔버를 구비하고, 상기 공기 챔버는 고정되어 있고 상기 압출 단부로부터 외부로 뻗어나가는 수직 핀에 의해 상기 압출 다이의 외부에 연결되고,
    용융 중합체가 공기 챔버 주위에서 상기 중합체 챔버를 통해 흐를 때, 상기 중합체가 상기 압출 다이를 빠져나감에 따라 적어도 하나의 공기 챔버에 의해 형성된 개구의 위치에 대응하는 길이방향 공동을 갖는 프로파일 절연체가 형성되도록 개구가 상기 중합체 내에 삽입되는 프로파일 절연체를 제조하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압출 다이는 상기 중합체 챔버 내에 6개의 공기 챔버, 10개의 공기 챔버, 및 17개의 공기 챔버 중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공기 챔버는 원형 형상 또는 사다리꼴 형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기 챔버는 직경이 0.035"인 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공기 챔버는 상기 중합체 챔버의 내부에서 상기 압출 단부의 개방 단부로부터 1/2" 떨어진 곳에서 종료되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 핀은 상기 공기 챔버와의 연결지점에서 직경이 0.030"인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    가압된 가스를 상기 프로파일 절연체의 상기 공동 내로 제공하는 상기 핀에 연결된 공기압 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 중앙 개구와 두께를 갖는 외주를 구비하고, 제1항의 장치를 사용하여 형성된 적어도 하나의 길이방향 공동을 내부에 구비한 프로파일 절연체.
  9. 압출 단부를 갖는 압출 다이의 중합체 챔버 내에서 절연체 내에 형성되는 용융 중합체를 제공하는 단계;와
    상기 중합체가 상기 중합체 챔버 내의 하나 이상의 공기 챔버 주위에서 흐르는 단계;와
    상기 공기 챔버의 위치에 대응하는 길이방향 공동을 갖는 프로파일 절연체를 형성하는 단계;를 포함하는 압출 공정에 의해 프로파일 절연체를 제작하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 공기 챔버에 연결된 외부 핀에 연결된 공기압 장치에 의해 양의 압력을 공기 챔버 내로 도입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 양의 압력은 압축 공기, 질소 및 헬륨 중 어느 하나를 사용하여 획득되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 양의 압력은 2 psi에서 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 가스는 728cc/min 및 612cc/min 중 어느 하나로 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    동적으로 도입된 가스의 체적 및 압력의 변화가 상기 프로파일 절연체 내의 공동의 직경을 변경하도록, 상기 양의 압력은 압출 공정 중에 동적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    진공을 유발하여, 상기 공기 챔버의 위치에 대응하는 길이방향의 붕괴된 공동을 갖는 프로파일 절연체를 형성하는 상기 압출 다이의 상기 단부를 빠져나가는 절연체를 생성하는, 공기 챔버를 막는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 중앙 개구와 두께를 가지는 외주를 구비하고, 제9항의 방법을 이용하여 형성된 적어도 하나의 길이방향 공동을 내부에 구비한 프로파일 절연체.
  17. 중앙 개구;와
    적어도 하나의 길이방향 공동을 내부에 갖고, 상기 길이방향 공동은 0.0025"와 0.0004" 사이에 있는, 두께를 갖는 외주;를 포함하는 프로파일 절연체.
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