KR20100055489A - 자기 지지형 광 섬유 스풀의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 외측을 향해 롤의 내부로부터 풀릴 수 있는 데이터 전송용 광 섬유(13)가 적층식으로 위치하는 권선(20)의 층을 구비하는 자기 지지형 롤(12)을 포함하는 유리 섬유 스풀에 관한 것이며, 상기 권선(20)은 점착성 접합 약품에 의해 서로 고정된다. 롤(12)로부터 루프가 떨어져 나오지 않고 외측을 향해 내부로부터 신뢰성있게 풀릴 수 있는 충분한 안정적인 자기 지지형 롤(12)을 구현하기 위해, 상기 롤(12)은 크로스 방식의 권선으로서 구성되며, 탄화수소를 주성분으로 하고 염수에 내성이 있으며 화학적으로 불활성이고 가열에 의해 액화될 수 있는 침투 재료가 접합 약품으로서 사용된다.

Description

자기 지지형 광 섬유 스풀 및 그 제조 방법{SELF-SUPPORTING OPTICAL FIBER SPOOL AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF}

본 발명은 각각 청구항 1 및 청구항 7의 전제부에 따른 유리 섬유 스풀 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

이러한 유형의 공지된 유리 섬유 스풀(US 5 493 627 참고)에서는, 메탄에 용해된 폴리머 수지, 예컨대 듀퐁사(Dupont Company)로부터 입수 가능한 Vinac B15와 같은 폴리비닐 아세테이트 수지 또는 Elvamide 8063 수지와 같은 폴리아미드 수지가 자기 지지형 권선의 안정화를 위한 바인딩 약품으로서 사용된다. 바인딩 약품의 농도는, 유리 섬유가 꼬일 위험이 전혀 없이 권선의 내부로부터 유리 섬유가 풀릴 수 있는 충분히 강건한 자기 지지형 권선을 보장하는 점착력을 달성하도록 선택된다. 유리 섬유는 기계에 의해 복수 개의 층에서 권선 형성기 상에 권취되며, 이때 메탄올에 용해된 바인딩 약품이 권취 과정 중에 브러쉬에 의해 매 4번째 유리 섬유 층마다 도포된다. 일단 권선이 완전히 권취되면, 권선 형성기는 권선으로부터 제거되며, 바인딩 약품은 서서히 경화된다. 10.5 km 길이의 유리 섬유가 그 위에 권취되는 유리 섬유 스풀은 수중 운송수단으로부터 전개될 수 있는 발사체와 수중 운송수단 사이에서 정보 및 데이터를 전송하기 위해 사용되며, 예컨대 잠수함으로부터 전개되는 수중 발사체에 배치된다. 발사체 및/또는 수중 운송수단의 이동 및 전개 중에, 유리 섬유는 권선으로부터 풀리게 된다.

본 발명은, 풀리는 과정에서 루프가 권선으로부터 떨어져 나오지 않거나 또는 유리 섬유가 꼬이고 파손되지 않은 상태로 작은 인장력으로 최내측 층으로부터 신뢰성 있게 풀릴 수 있는 자기 지지형 권선을 갖춘 유리 섬유 스풀을 설명하려는 목적에 기초한다. 수중 용례 때문에, 풀고자 하는 권선은 그 과정 중에 환경적으로 유해한 어떠한 물질도 배출하지 않아야 한다.

본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 1의 특징에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 유리 섬유 스풀은, 권선의 형성을 위해 사용되는 크로스 오버(crossed-over) 권취 기법을 사용함으로써 유리 섬유가 용이하고 신뢰성 있게 풀리도록 보장하고 또한 유리 섬유가 풀리는 동안 접착식으로 접합된 이웃한 턴(turn)을 떼어내지 못하도록 보장하며, 이에 따라 바인딩 내부로부터 유리 섬유가 풀리는 것을 방해하는 느슨한 루프가 전혀 형성되지 않는다는 장점을 갖는다. 사용되는 침투 물질은 권선의 점착성을 개선하며, 유리 섬유가 풀리는 과정에서 이웃한 턴으로부터 전혀 급격하게 이동하지 않고 균일하게 떨어져 나오도록 보장한다. 그 특성을 이용하여, 침투 물질은 권선에 침투 물질을 도입하기 위해 단순화된 공정이 사용될 수 있도록 하며, 이때 가열에 의해 침투 물질이 액화된 이후에 침투 물질은 예컨대 진공 침투 과정을 사용하여 권선에 침투하게 된다. 다시 굳어진 이후에, 상기 침투 물질은, 유리 섬유에 대한 보통의 작동 온도 범위, 즉 0 ℃ 내지 40 ℃에서 연성, 접착력 및 점성과 같은 물리적 특성이 균일하다. 침투 물질은 용매가 없으며, 건강에 관한 권익을 유보시키지 않고, 염수에 용해되지 않으며, 환경 친화적이다.

본 발명에 따른 유리 섬유 스풀의 유리한 실시예뿐만 아니라 본 발명의 유리한 개발 및 수정은 추가적인 청구항 2 내지 청구항 6으로부터 명확해질 것이다.

유리 섬유 스풀의 한 가지 유리한 제조 방법은 청구항 7에서 상술된다. 크로스 오버 권선이 권취되는 동안 유리 섬유가 유리 섬유 상에서 회전하면, 유리 섬유가 풀릴 때 꼬이지 않도록 보장된다.

본 발명에 따른 제조 방법의 유리한 실시예뿐만 아니라 이 제조 방법의 유리한 개발 및 수정은 추가적인 청구항 8 내지 청구항 15로부터 명확해질 것이다.

본 발명은, 도면에 도시된 예시적인 일 실시예를 참고하여 이후에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 이 경우에, 개략적으로 도시된 도면은 유리 섬유 스풀을 통한 종방향 단면을 도시한다.

본 발명에 따르면, 유리 섬유가 풀리는 과정에서 루프가 권선으로부터 떨어져 나오지 않거나 또는 유리 섬유가 꼬이고 파손되지 않은 상태로 작은 인장력으로 최내측 층으로부터 신뢰성 있게 풀릴 수 있는 자기 지지형 권선을 갖춘 유리 섬유 스풀의 제작 방법을 얻을 수 있다. 또한, 수중 용례에서, 본 발명에 따라 제작된 권선은 풀리는 과정에서 환경적으로 유해한 어떠한 물질도 배출하지 않는다.

도 1은 유리 섬유 스풀을 통한 종방향 단면을 개략적으로 도시하는 도면이다.

도면에 종방향 단면의 형태로 개략적으로 도시되어 있는 유리 섬유 스풀은, 예컨대 잠수함과 잠수함으로부터 발사된 자동 추적 어뢰(homing torpedo) 사이의 데이터 전달을 위해 사용된다. 이와 같은 유리 섬유 스풀은 자동 추적 어뢰와 잠수함 양자 모두에 배치되며, 이러한 2개의 유리 섬유 스풀의 유리 섬유 단부는 기계적으로 그리고 광학적으로 광학 커플러에 의해 서로 연결된다. 이러한 한 가지 시나리오가 예컨대 EP 0 337 254 A2에 도시되고 설명되어 있다.

도시된 단면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 유리 섬유 스풀은, 정보의 전송을 위해 다층 권선(12)을 형성하도록 권취되며 수 킬로미터의 길이를 갖는 유리 섬유(13)를 구비한다. 유리 섬유가 권취되는 동안 초기에 꼬여 있으면 유리 섬유가 끝났을 때 꼬이지 않도록 보장한다. 권선(12)은, 예로서 실패(thread spool)로 알려져 있는 바와 같이 크로스 턴(20; crossing turn)을 갖춘 크로스 오버 권선의 형태이다. 이와 같은 크로스 오버 권선을 도시하기 위해, 개략적인 종방향 단면은 다수의 연속적인 턴(20)을 도시하며, 이때 턴(20)의 부분은 전방에 배치되어 있는데 점선으로 도시된 단면 위치 때문에 실제로는 이를 볼 수 없다. 권선(12)의 권선 시작부(14)는 최내측 턴 층의 시작부에 위치하며, 권선 단부(15)는 최외측 턴 층의 단부에 위치한다. 권선(12)은, 권선 형성기를 구비하지 않지만 적절한 점착성 바인딩 약품을 이용하여 개별적인 턴(20)이 서로 고정되도록 함으로써 자기 지지형으로 구성된다. 해수에 내성이 있는 침투 물질은 화학적으로 불활성이며, 가열에 의해 액화될 수 있고, 탄화수소를 주성분으로 하며, 바인딩 약품으로서 사용된다. 침투 물질의 예는, 예컨대 Zinke DAB10 또는 Merkur Type 641 등인 바셀린, 또는 예컨대 Sasol Type Varagel 6527인 왁스 또는 왁스 겔, 또는 예컨대 추가적인 첨가제와 혼합될 수 있는 클래리언트사(Clariant company)로부터 입수 가능한 Ceridust 3719 또는 Ceridust 9325F인 고융점 왁스와 바셀린의 혼합물, 또는 예컨대 왁스 성분이 25 % 내지 30 % Ceridust 3719인 머큐어사(Merkur company)로부터 입수 가능한 WOP150PB와 같은 백유와 왁스의 혼합물, 또는 캐스터 오일(caster oil) 성분이 85 % 내지 95 %인 캐스터 오일과 칼슘 비누(calcium soap)의 혼합물(칼슘-12 하이드록시스테아레이트)가 있다. 상 또는 응집 상태가 변화하는, 다시 말하면 고체 상태로부터 액체 상태로 그리고 그 반대로 물질이 변하는, 전술한 물질 모두의 상 변화 온도는, 권선(12)이 노출되는 일반적인 작동 온도보다 높다. 상기 작동 온도는 보통 0 ℃ 내지 40 ℃이다.

자기 지지형이며 차원적으로 안정한 권선(12)은 금속 하우징(17)에 의해 둘러싸인 중공 원통형 몰드(16)에 삽입된다. 하우징(17)은 해수에 내성이 있는 알루미늄으로 제작되며, 단부면 상에 개구(18, 19)를 구비한다. 개구(18)는 권선 단부(15)로부터 계속되어 이 개구를 통과하는 유리 섬유(13)를 위해 사용되며, 동축으로 배치되는 개구(19)는 권선 시작부(14)에 연결되어 이 개구를 통과하는 유리 섬유(13)를 위해 사용되고 유리 섬유가 풀릴 때 유리 섬유(13)를 위한 배출 개구를 형성한다. 이러한 구조에 있어서, 유리 섬유 스풀은 예컨대 어뢰의 선미에서 챔버 내에 삽입되는데, 이때 상기 챔버는 물 유입구를 통해 침수된다. 유리 섬유(13)는 권선(13)으로부터 중앙으로 연장되며, 이후에 어뢰 본체로부터 나타날 때까지 안내관에서 안내되는데, 상기 안내관은 어뢰의 추진 샤프트 및 추진 모터를 통해 중앙으로 연장되고, 어뢰 추진기를 지나 단부에서 돌출된다. 권선 단부(15)로부터 멀리 연장되고 개구(19)를 통해 외부로 통과하는 유리 섬유(13)는, 데이터 전달을 위해 어뢰 본체에 통합된 송신 및 수신 장치에 연결된다.

설명한 유리 섬유 스풀은 다음과 같이 제작된다.

긴 유리 섬유(13)는 적층식으로 위치하는 다수의 턴 층을 갖는 크로스 오버 권선 구조로 기계에 의해 권선 형성기 상에 권취된다. 권취 과정 중에, 유리 섬유(13)는 팽팽하게 되며, 유리 섬유(13)에 작용하는 인장력은 내측 턴 층의 권선으로부터 최외측 턴 층의 권선으로 갈수록 점점 감소한다. 인장력은 이러한 경우에 하나의 턴 층으로부터 다음 턴 층까지 연속적으로 또는 불연속적으로 감소하게 될 수 있다. 인장력은 하나의 턴 층에서는 일정하게 유지된다. 이에 따라, 유리 섬유(13)가 약간 꼬인 지점을 나타내는 턴(20)의 교차점(crossing point)에서 유리 섬유(13)에서의 광 손실이 전혀 발생하지 않거나 단지 무시할 만큼 작은 광 손실만이 발생한다는 장점을 가지므로, 정보 또는 데이터의 전송에서의 감쇠가 작게 유지될 수 있다. 권선(12)의 단부 턴(20)이 권취 과정 중에 미끄러져 나갈 가능성을 없애기 위해, 권선(12)은 내측으로부터 외부를 향할수록 권선 층당 턴(20)의 개수가 감소하므로, 완성된 권선(12)은 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이 권선 축을 따라 단면에서 볼 때 사다리꼴 형상을 갖는다. 또한, 권선(12)은 완전한 중공 실린더와 같이 권취될 수 있음은 물론이다.

일단 유리 섬유(13)가 완전하게 권취되면, 권선(12)은 내부에 권선 형성기가 남아있는 상태에서 권취기로부터 제거되며, 화학적으로 불활성이고 해수에 내성이 있으며 탄화수소를 주성분으로 하는 침투 물질이 앞서 다양한 예에서 설명한 바와 같이 침투하고, 이때 침투 물질은 침투 물질의 상 또는 그 응집 상태가 변하는 온도보다 높은 온도까지 가열됨으로써 이미 액화되어 있다. 이러한 경우에 있어서, 상기 온도는 70 ℃를 초과한다. 예컨대 진공 침투 과정에 의해 또는 플런지 배스(plunge bath) 내에서 권선 형성기에 의해 지지되어 있는 권선(12)에 침투된다. 이때 권선(12)에 대해 사전에 결정된 침투 수준에 도달할 때까지 침투된 권선(12)으로부터 점적되도록 허용한다. 이러한 침투 수준은, 권선으로부터의 점적량만큼 감소된 권선(12)의 중량을 측정하는 방식으로 정해지며, 사전에 결정된 중량에 도달하면 점적 과정(dripping off process)은 종료된다. 권선(12)은 이제 상 변화 온도 미만의 온도로, 예컨대 실온으로 냉각된다. 결과적으로, 침투 물질은 굳어지기 시작하며, 고체, 즉 겔과 같은 상태로 다시 변한다. 권선(12)이 냉각되는 동안, 권선 형성기는 수평으로 정렬되며, 회전하도록 구동되어 초기에 여전히 액체인 침투 물질이 권선(12)에서 균일하게 분포되도록 한다. 일단 권선(12)이 냉각되면, 권선 형성기는 제거된다.

12 : 권선
13 : 유리 섬유
14 : 권선 시작부
15 : 권선 단부
16 : 중공 원통형 몰드
17 : 금속 하우징
18, 19 : 개구
20 : 크로스 턴

Claims (12)

1. 권선 내부로부터 풀릴 수 있는 정보 전송용 유리 섬유(13)의 다층 자기 지지형 권선(12)을 구비하며 상기 유리 섬유(13)는 권선 형성기 상에 권취되어 권선(12)을 형성하고, 상기 권선 형성기는 이후 권선(13)으로부터 제거되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법에 있어서,
   상기 권선(12)은 크로스 오버 구조로 권취되며, 상기 권선(12)은 내부에 권선 형성기가 남아 있는 상태에서 침투 물질에 의해 침투되는데, 상기 침투 물질은 화학적으로 불활성이고 해수에 내성이 있으며 가열에 의해 액화되고 탄화수소를 주성분으로 하며, 상기 권선(12)의 사전에 결정된 침투 수준은 침투 물질의 일부의 점적에 의해 설정되고, 상기 권선(12)은 권선 형성기가 회전하고 수평으로 정렬된 상태에서 침투 물질의 상 변화 온도 미만으로 냉각되며, 상기 권선 형성기는 냉각된 권선(12)으로부터 제거되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 유리 섬유(13)는 자체로 권취 과정 동안 각각의 턴 상에서 회전하는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 권취 과정 동안 상기 유리 섬유(13)는 인장력을 받게 되며, 상기 인장력은 최내측 턴 층의 권선으로부터 최외측 턴 층의 권선까지 점점 감소하게 되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
4. 제3항에 있어서, 하나의 턴 층을 권취하는 동안 상기 인장력이 일정하게 유지되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 유리 섬유 스풀의 최고 작동 온도보다 높은 상 변화 온도를 갖는 침투 물질이 사용되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 권선(12)으로의 침투는 진공에서 행해지는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 권선(12)의 침투 수준은 점적된 권선(12)의 중량을 측정함으로써 결정되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 침투 물질로서 바셀린, 바람직하게는 DAB10 Zinke 또는 Merkur Type 641이 사용되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 침투 물질로서 왁스 또는 왁스 겔, 바람직하게는 Sasol Type Varagel 6527이 사용되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 침투 물질로서 바셀린과 고융점 왁스의 혼합물, 바람직하게는 Clariant Ceridust 3719 또는 Clariant Ceridust 9325F의 혼합물이며 바람직하게는 추가적인 첨가물이 포함된 혼합물이 사용되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
11. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 침투 물질로서 백유와 왁스의 혼합물, 바람직하게는 왁스 성분이 25 내지 30 %의 Ceridust 3719인 Merkur WOP150PB가 사용되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.
12. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 침투 물질로서 캐스터 오일, 바람직하게는 85 % 내지 95 %의 비율을 갖는 캐스터 오일과 칼슘 비누의 혼합물이 사용되는 것인 유리 섬유 스풀의 제작 방법.

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