KR20100112291A - 전력선 케이블 및 광통신 케이블용 차수 내심재 및 그 제조방법 - Google Patents

전력선 케이블 및 광통신 케이블용 차수 내심재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력선 및 광통신 케이블용 차수 내심재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 기존 내심재에서 문제가 되는 차수성능을 케이블 차수용 테이프를 이용하여 제조하여 케이블의 차수 성능 및 가공성을 높이는 팽윤성 차수 내심재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 광 케이블 또는 중 고압 케이블용 팽윤성 테이프 형태의 차수 내심재에 있어서, 상기 내심재는 팽윤성 수지 분말을 수용성 접착제에 콜로이드 형태로 분산시켜 코팅한 부직포를 가공하여 지사 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 팽윤성 차수 내심재를 제공한다.
상기 구성에 의하면, 본 발명의 팽윤성 차수 내심재를 사용하여 케이블을 제조할 경우 별도의 공정 추가 없이 기존 PE 내심재나 PP 내심재를 대체하거나 혼합하여 사용할 수 있고, 공정을 축소시킬 수 있으며, 케이블의 차수 성능을 개선할 수 있다. 팽윤성 내심재의 집속도를 조절하거나 PE 또는 PP 내심재와 혼합 사용할 경우 그 집속 비율을 조절함으로써 간단히 차수성능의 조절이 가능하다. 또 팽윤성 내심재 제조시 테이프에 코팅 접합되는 팽윤성 파우더량을 조절함으로써 팽윤성 내심재 자체의 팽윤성도 조절할 수 있다. 또한 케이블에 구조에 따라 집속량을 조절함으로써 케이블의 중량을 경감시키는 효과도 기대할 수 있다. 케이블의 중량 감소는 제조, 운반시 여러 이점을 가져온다. 또 다양한 가공공법으로 케이블 제조에 사용할 경우 그 활용도가 높은 효과를 얻을 수 있다.
팽윤성, 내심재, 광 케이블, 전력선 케이블, 지사(紙絲)

Description

전력선 케이블 및 광통신 케이블용 차수 내심재 및 그 제조방법{Inner Core Cutting-Off Water for Power Cable and Optical Communication Cable, and Method Making the Same}
본 발명은 전력선 및 광통신 케이블용 차수 내심재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 내심재에 차수 기능을 부여하여 케이블의 생산 공정을 단순화할 수 있고, 케이블의 차수 기능 등을 크게 향상시킬 수 있으며, 또한 기존의 폴리에틸렌 처럼 내심재를 고 밀도로 접속시키지 않아도 부피당 20-70 배의 흡수 성능 및 부풀음 성능을 가지므로 공극을 따라 물의 침투가 이루어 지지 않게 하는 전력선 케이블 및 광통신 케이블용 차수 내심재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
다시 말하면, 본 발명은 전력선 및 통신용 케이블에 광범위하게 사용되고 있는 폴리에스테르 부직포 소재의 차수 테이프를 지사(紙絲)형태로 가공하여 광통신 및 전력선 케이블에 사용되는 기존 내심재, PP내심재, PE 내심재, 및 종이 내심재를 대체하는 것이다. 테이프 소재는 폴리에스테르 부직포 외에 크래프트지, PP 부직포 등이 사용될 수 있다.
전력선 및 통신 케이블은 신호 및 전력을 송전, 송신하는 도체 광섬유와 이 를 보호하는 여러 구성요소로 이루어진다. 주요 구성요소를 배치하여 제조하면 그 사이에 많은 공극이 발생되는데, 이 공극을 메우는 것이 내심재의 역할이다.
매설형 케이블의 경우 내심재를 이용하여 공극을 메우더라도 케이블의 손상이 발생되면 관로나 지중의 물이 침투하여 케이블의 미세한 공극을 따라 선로로 퍼지는 현상이 발생되는데 케이블에 물이 침투하게 되면 전력선 케이블의 경우 대부분 절연층의 열화 현상을 촉진시켜 절연성을 저하시키게 되고, 광통신 케이블의 경우 이러한 열화 현상을 발생하지 않지만, 케이블 중간의 터미널로 흘러들어 파손시키는 원인이 된다
내심재, 방수사, 방수 테이프 등이 케이블의 손상시 물의 침투를 막아 케이블의 열화나 터미널의 손상을 막는 역할을 하게 된다.
차수 기능은 주로 차수용 팽윤성(膨潤性) 테이프, 팽윤성 얀(yarn) 등이 담당하게 되는데 이러한 차수용 팽윤성 테이프 및 팽윤성 얀은 이미 여러 종류가 개발되어 현재 광범위하게 사용되고 있다. 예를 들어, 미국특허 제4,366,206호, 제4,909,592호, 제5,980,996호, 제5,925,461호, 및 5,756,159호 등을 참조할 수 있다.
또한 내심재에도 차수기능을 부여하기 위해 여러 방법이 사용되고 있는데 내심재 집속시 팽윤성 파우더 분말을 같이 시공하는 방법과 내심재와 팽윤성 차수사를 같이 집속시키는 방법, 내심재와 미세 공극사이에 팽윤성 차수사를 삽입시키는 방법 등이 현재에도 사용되고 있다. 그러나 이러한 방법들은 공정을 복잡하게 하여 케이블 가공에 어려움을 가중시키고 케이블의 중량을 높이는 요인이 되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로 차수성을 높일 수 있는 방법에 대해 연구하였고, 케이블의 차수기능의 대부분을 수행하는 팽윤성 차수 테이프를 내심재 형태로 가공하는 방법을 생각하게 되었다. 팽윤성 차수 테이프는 내심재에 비해 가격이 다소 높은 편이지만 내심재에 팽윤성을 부여하기 위한 다른 공법에 비해 높은 차수성능을 발휘할 수 있어 실제 케이블 제작단가에서는 차이가 없거나 오히려 저렴하게 케이블의 제작이 가능하다. 또한 폴리에스터 소재의 차수테이프로 만든 내심재는 PP 또는 PE 소재에 비해 내열성이 높고 인장강도가 우수하여 케이블 적용시 가공성이 좋다.
그러나 차수 테이프를 이용한 내심재는 집속도가 낮아지므로 케이블의 원형을 유지하기가 어려워진다는 단점이 있다.
케이블의 공극이 크고 내심재에 의해 케이블의 형태가 유지되는 경우는 차수테이프와 PP내심재를 동시에 혼합 집속시켜 개선할 수 있으며, 혼합하는 차수 내심재의 비율을 조정하여 집속도와 차수성능의 조절도 가능하다.
따라서 본 발명은 기존 내심재에서 문제가 되는 차수성능을 케이블 차수용 테이프를 이용하여 지사 형태로 제조하고 이를 활용하여 케이블의 차수 성능 및 가공성을 높이는 팽윤성 차수 내심재를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 팽윤성 차수 내심재의 제조방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 광 케이블 또는 중 고압 케이블용 팽윤성 테이프 형태의 차수 내심재에 있어서,상기 내심재는 팽윤성 파우더 분말과 수용성 접착제에 콜로이드 형태로 분산시켜 코팅되어 지사 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 팽윤성 차수 내심재가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 내심재로 사용될 팽윤성 차수 부직포 테이프를 제조하는 공정과 팽윤성 차수 부직포 테이프를 내심재로 가공하는 공정을 포함하는 제1항의 팽윤성 차수 내심재에 따른 팽윤성 차수 내심재의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 팽윤성 차수 내심재를 사용하여 케이블을 제조할 경우 별도의 공정 추가 없이 기존 PE 내심재나 PP 내심재를 대체하거나 혼합하여 사용할 수 있고, 공정을 축소시킬 수 있으며, 케이블의 차수 성능을 개선할 수 있다. 팽윤성 내심재의 집속도를 조절하거나 PE 또는 PP 내심재와 혼합 사용할 경우 그 집속 비율을 조절함으로써 간단하게 차수성능의 조절이 가능하다. 또 팽윤성 내심재 제조시 테이프에 코팅 접합되는 파우더 량을 조절함으로써 팽윤성 내심재 자체의 팽윤성도 조절할 수 있다. 또한 케이블에 구조에 따라 접속량을 조절함으로써 케이블의 중량을 경감시키는 효과도 기대할 수 있다. 케이블의 중량 감소는 제조, 운반시 여러 이점을 가져온다.
이하 본 발명의 일 실시예를 구체적으로 설명한다.
먼저 팽윤성 파우더층을 포함하는 차수 테이프의 제조 방법에 관해 설명한다.
전술한 바와 같이, 차수 테이프를 제조하는 방법은 이미 여러 특허가 공개되어 있다. 예를 들면, 미국특허 제4,366,206호, 제4,909,592호, 제 5,980,996호, 제5,925,461호, 제5,756,159호 등을 참조할 수 있다.
위의 특허 이외에도 다양한 방법으로 차수 테이프가 현재 제조되고 있다.
이러한 차수 테이프는 모두 지사형태로 가공함으로써 내심재로 활용될 수 있다. 그러나 차수 테이프를 내심재로 가공할 경우 몇 가지 문제점이 발생한다. 먼저 팽윤성 파우더의 분리현상이다.
도 1은 일반적인 차수 테이프의 구조를 도시한다. 도시한 바와 같이, 일반적인 차수 테이프는 상원단 부직포 층(10), 하원단 부직포 층(30) 및 파우더층(20)으로 구성되어 있다.
상기 파우더(20)에 있어서, ○은 팽윤성 수지로서 흡수속도 및 흡수력 우수하고, △는 접착제이고, □는 평윤성 수지로서 겔(gel) 지속성 및 열 안정성이 우수하다. 그리고 ×는 첨가제 이다.
이러한 형태의 차수 테이프는 흡수성능을 가지는 파우더 층(20)과 이 층을 고정시켜주는 상원단 및 하원단 부직포 층(10, 30) 사이에서 그 형태가 유지되는 구조이다. 파우더 층(20) 및 부직포 층(10, 30)은 위 구조에서 더 추가가 가능하다. 이 형태의 테이프는 침수시 파우더 층(20)안에 들어있는 팽윤성 수지가 젤 형 태로 변형되어 부풀어 팽윤 압력이 상원단 부직포 층(10)의 상 원단과 하원단 부직포 층(30)의 하 원단을 밀어 상 원단 및 하 원단이 틈을 메우고 물의 침투를 막는 형태의 팽윤성 차수 테이프이다.
이러한 형태의 차수 테이프를 내심재로 가공할 경우 몇 가지 문제가 발생되는데 그중 하나가 파우더 층(20)의 분리 현상이다. 내심재를 가공할 경우 테이프는 평면 형태에서 접히거나 구겨지고 비틀리게 되는데 위 구조의 부풀음 테이프는 파우더 층 위 아래의 부직포 층(10, 30)이 파우더 층(20)의 형태를 유지하는 구조로 파우더 층(20) 내의 파우더가 상원단 부직포 층과 하원단 부직포층(10, 30)의 상하 원단과 접착이 강하게 이루어 지지 않아 접히거나 비틀릴 경우 상하 원단이 분리되면서 안에 고정되어 있던 파우더 층(20)이 쉽게 탈락되는 현상이 발생된다. 파우더가 탈락될 경우 흡수 성능이 하락할 뿐 아니라 탈락한 파우더는 비산하여 작업 환경을 나쁘게 하는 요소가 된다.
또 하나의 문제는 지사 가공후 내심재의 부풀음 기능 저하이다. 상하 원단이 파우더 층(20)을 고정시키는 위 형태의 테이프는 지사 가공공정을 거치게 되면 접히고 뒤틀린 지사 형태가 되어 침수시 상 하 원단에 가해진 압력으로 인해 충분한 부풀음 성능을 나타내지 못한다. 꼬이고 접힌 부분은 물의 침투가 어려울 뿐 아니라 팽윤시 꼬여진 부분의 압력으로 인해 팽윤성 파우더가 충분히 팽윤되지 못하기 때문이다. 따라서 위 구조의 테이프로 팽윤성 내심재를 제조할 경우 충분한 팽윤성을 확보하기가 어렵다.
그러나 위 구조의 팽윤성 테이프는 가장 보편화 되어있는 구조이며 테이프의 제조가 쉽고 가장 비용이 적게 드는 구조이다.
따라서 팽윤성이 낮고 고밀도 집속이 필요한 내심재를 만들 경우 위 구조의 테이프를 이용하여 내심재를 제조하기 적합한 구조라 할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시한 기존 팽윤성 차수 테이프에서 상원단이라고 불리는 부직포 층을 제거하여 팽윤성 파우더가 물에 직접 접촉될 수 있도록 만든 구조의 팽윤성 차수 테이프를 도시한다. 도 1에서와 같이, 차수 테이프는 파우더 층(20')과, 하원단 부직포 층(30')으로서 장섬유 및 단섬유 부직포 층으로 되어 있는데, 상원단 부직포 층이 제거되어 있는 상태이다. 상기 파우더 층(20')는 팽윤성 파우더 층이다. 또한, 파우더 층에서, 상기 □,○,△,×는 도 1에서 설명한 바와 같다.
이 구조의 차수 테이프는 여러 면에서 우수한 차수 성능을 발휘한다. 팽윤성 파우더가 물에 직접 접촉되므로 물의 침투시 파우더의 팽윤성에 제한이 없고 팽윤된 파우더가 공극을 메우는 형태이므로 미세한 공극이 있는 경우 파우더가 직접 공극을 메우므로 보다 우수한 차수 성능을 발휘한다.
이 구조의 테이프는 여러 장점이 있으나 일반화되지 않고 있는데, 그 이유 중 하나가 가공의 어려움이다. 파우더 층이 외부에 직접 노출되므로 공정에서 마찰이 생기면 접착된 파우더가 쉽게 떨어져나가게 되는데 이를 방지하기 위해서는 분말 형태의 파우더를 베이스 원단에 강력하게 부착시킬 방법을 찾아야 한다.
개선된 방법들로는 파우더를 미세한 분말로 만들고 수용성 또는 유용성 접착제에 콜로이드 형태로 분산시켜 코팅하는 방법이 있고, 또 다른 방법으로 점도가 높은 수용성 또는 수용성 또는 유용성 접착제를 베이스층에 두껍게 코팅한 뒤 파우더를 산포하고 가열 롤러 및 압착 롤러를 통과시켜 파우더가 코팅된 접착제층에 압착시켜 가공하는 방법이 있다.
코팅한 형태나 압착한 형태의 제품은 지사형태로 가공할 경우 최적의 제품이 될 수 있다. 지사 가공 후에도 파우더 층(20')이 물과 직접 접촉할 수 있으므로 꼬임으로 인해 가해진 압력에 관계없이 침수될 경우 높은 팽윤성을 보여주기 때문이다. 또한 노출된 파우더 층은 내심재가 메우지 못한 미세한 공극을 침수시 파우더가 팽윤되면서 메워주게 되어 차수 성능을 최대한 발휘할 수 있다. 따라서 이러한 형태의 팽윤성 테이프는 내심재로 가장 적합하다고 할 수 있다.
위 구조에서는 베이스 원단에 단면 코팅되어 있는 구조로 되어 있으나 코팅은 양면으로 할 수도 있다. 양면으로 코팅할 경우 보다 높은 차수 성능을 보여준다. 그러나 공정이 늘어나면 그만큼 제조 단가도 높아지게 되므로 특별한 경우가 아니라면 단면 코팅으로도 충분한 효과를 볼 수 있을 것이다.
코팅에 사용되는 접착제는 여러 종류가 사용될 수 있다. 그러나 상기 제품이 흡수성을 가지는 팽윤성 차수 내심재이므로 유용성 접착제는 사용하는 것은 바람직하지 못하다. 코팅에 사용되는 접착제는 수용성 접착제가 유리하다.
또, 침수로 인한 물 침투 시 코팅층은 빠르게 수분을 흡수하여야 하며 일정 점도 이상을 가진 젤 형태로 유지가 되어야 하는데 이런 조건 충족시키기 위해서 몇 가지 첨가제를 투입하여 보완하게 된다. 위에 기술된 내용에 적합한 접착제로 본 출원인의 출원중인 특허출원 제10-2002-0070694호에 예시된 수용성 접착제를 예 로 들 수 있다. 이 접착제는 침수시 빠른 흡수속도를 보여주며 충분한 점도를 유지하여 준다.
그러나 본 출원인의 상기 특허출원의 방수테이프용 수용성 접착제를 사용하는 방법 이외에도 동일한 구조의 테이프를 제조할 수 있는 방법은 여러 방법이 있으므로 본 발명은 이외의 여러 방법으로 제조된 팽윤성 차수테이프를 대상 소재로 포함한다.
본 발명은 차수테이프를 지사 형태로 가공한다. 팽윤성 차수테이프를 지사 형태로 가공하는 방법은 여러 가지 방법이 사용된다. 외꼬임, 쌍꼬임, 접힘 형태의 지사 가공법이 주로 사용되는데 각 방법에는 장단점이 존재한다. 외꼬임 형태는 지사의 단면을 원형 형태로 가공할 수 있는 방법으로 일정한 폭으로 재단된 팽윤성 차수테이프를 단방향으로 꼬아 끈 형태로 제조하는 방법이다. 쌍꼬임 방법은 두매 이상의 차수테이프를 각각 외꼬임 형태로 꼰 뒤 이를 두 가닥 이상을 합사시키는 방법이다. 이는 로프 등의 제조에 사용되는 방법과 유사하다. 접힘 가공법은 테이프를 접어서 납작한 리본형태의 끈 모양으로 만드는 방법으로 끈의 폭을 조절해주는 다이스를 통과시켜 주름을 잡은 뒤 압착롤러 사이를 통과시켜 형태를 완성한다. 완성된 끈 형태의 지사는 여러 번 접힌 일정한 폭을 가진 납작한 노끈 형태가 된다.
각 각의 가공법은 장단점을 가지는데 외꼬임 형태의 지사는 단면이 원형이고 인장강도가 비교적 높아 케이블 생산 공정에 적용할 경우 광케이블의 광튜브 사이의 빈 공간이나 케이블의 원형을 잡아주는 역할로 사용이 가능하다. 외꼬임 형태 의 지사가 가지는 단점은 시작지점과 끝부분이 고정되지 않을 경우 꼬임이 자연적으로 풀려 그 형태를 유지하기 어려운 점과 꼬임이 너무 적을 경우 단면을 원형으로 유지가 어렵고 꼬임이 과도하게 꼬였을 경우는 꼬인 압력이 팽윤성을 제한하는 요소로 작용하게 된다는 점이다. 따라서 내심재로서의 용도가 더 중요한지 차수 성능이 더 중요한지 파악하여 가공할 필요가 있다.
쌍꼬임 형태는 외꼬임 형태의 지사를 합사하여 그 형태를 유지시키는 방법이다. 외꼬임 형태의 지사를 합사하면 합사시킬 때 각 지사들은 서로 꼬이게 되지만 지사 각각은 처음 꼬임 가공을 했던 것이 풀리게 된다. 따라서 합사시킨 지사는 인장강도가 유지되고 처음 외꼬임 가공은 풀리게 되므로 차수성능이 향상되게 된다. 따라서 가공성이 좋고 차수성이 우수하다. 그러나 이 가공법의 경우 그 단면이 원형이 아니고 두 개 이상의 원형이 겹쳐진 형태이므로 내심재로 적용시 케이블의 원형을 유지시키기는 적합하지 않다. 따라서 케이블의 원형을 유지하는 내심재가 필요한 경우는 이 형태의 내심재를 사용하는 것은 적당하지 않다. 접힘 가공으로 만들어진 지사는 주로 내심재로 공간을 메우는 방법이 아닌 다중 코어 케이블 사이와 자켓 사이의 공간을 매워서 자켓을 입힌 후 냉각시 케이블의 외벽에 요철이 생기는 것을 막는 용도로 사용된다. 여기에는 주로 종이 재질의 지사가 사용되는데 이는 종이가 그 두께가 얇고 접었을 때 형태가 잘 유지되고 열변성이 적기 때문에 많이 사용된다. 폴리에스터 소재의 경우 접힘 형태의 지사로 가공할 경우 형태 유지가 잘 되지 않으므로 이 경우 종이 소재에 팽윤성 코팅을 하여 지사로 가공할 경우 팽윤성 지사로 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 팽윤성 차수 내심재의 팽윤 성능에 대해 설명한다. 내심재를 가공한 후 팽윤성 코팅을 할 경우는 그 성능을 예측하기가 어렵고 가공에 어려움이 있으나 테이프의 경우는 코팅가공이 쉽고 성능 예측이 가능한 것이 가장 큰 장점이다. 팽윤성 내심재의 차수 성능은 내심재가 얼마나 많은 양의 물을 흡수하여 팽윤하는지 측정이 가능하다. 팽윤성 테이프를 이용하여 내심재를 제조하는 것이므로 팽윤성 테이프의 흡수량을 측정하고 내심재로 제조 후 팽윤성을 측정하여 비교하면 두 데이터 사이에 상관 관계를 예측할 수 있다. 따라서 내심재 설계시 팽윤성 테이프의 성능으로 내심재의 팽윤성을 예측이 가능해진다. 따라서 제조시 발생될 부적합 발생율을 감소시키는 것이 가능해진다.
또 내심재의 팽윤성 이외의 성능도 테이프 단계에서 측정이 가능하므로 내심재로 가공전에 불량의 발생을 미리 예방이 가능한 것이 이 가공법의 장점중 하나이다.
다음 표1은 팽윤성 차수테이프의 팽윤 성능에 관한 내용을 개시한다.
표1
코팅량(파우더+접착제)/m2 30g 40g 50g 60g 70g
부풀음 테이프 흡수량(g/cm2) 15 18 22 25 30
팽윤성 내심제 흡수량(g/g) 24 32 38 52 61
위 표에서 지사 가공전의 부풀음 테이프의 팽윤성능과 지사 가공후의 팽윤성능은 대략 1.6 ~ 2.1배로 예측 가능한 연관관계가 있음을 알 수 있다.
도 3은 본 발명의 팽윤성 내심재를 광 케이블에 적용한 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 광 케이블은 팽윤성 차수 얀(31) 및 팽윤성 차수 내심재(개재심)(32), 광 케이블(33), 젤리(34), 루즈 튜브(loose tube;35) 및 중심 인장선(36)을 포함한다. 젤리(34)는 광 케이블의 형태를 유지시키고, 물의 침투를 방지한다. 루즈 튜브는 외압을 견디도록 되고, 열가소성 플라스틱(PBT)으로 만들어진다. 중심 인장선(34)은 광 케이블을 지지하는 역할을 하며, PE로 만들어진다. 상기 팽윤성 차수 내심재(32)는 광 케이블의 손상시 공극(32')을 메워서 물의 침투로부터 케이블을 보호한다. 상기 내심재(32)는 수지 분말과 수용성 접착제에 콜로이드 형태로 분산시켜 코팅되어 있다. 상기 내심재는 20,000데니어(D) 이상의 중량을 가진다.
도 4는 본 발명의 팽윤성 내심재를 중고압 케이블에 적용한 예를 도시한다.
도 4에 있어서, 중고압 케이블은 팽윤성 차수 내심재(41), 팽윤성 차수 테이프(42), 내피(43), 도체(44), 강재 보호층(45)(예를 들어, 알루미늄, 납, 스틸 등), 외피(46), PP 또는 PE(47)(개재심)로 구성되어 있다. 팽윤성 차수 내심재(41)는 케이블의 손상시 공극(41') 등을 메워서 물의 침투로부터 케이블을 보호한다.
따라서 본 발명에 의하면, 팽윤성 차수 내심재를 사용하여 케이블을 제조할 경우 별도의 공정 추가 없이 기존 PE 내심재나 PP 내심재를 대체하거나 혼합하여 사용할 수 있고, 공정을 축소시킬 수 있으며, 케이블의 차수 성능을 개선할 수 있다. 팽윤성 내심재의 집속도를 조절하거나 PE 또는 PP 내심재와 혼합 사용할 경우 그 집속 비율을 조절함으로써 간단히 조절이 가능하다. 또 팽윤성 내심재 제조시 테이프에 코팅 접합되는 파우더 량을 조절함으로써 팽윤성 내심재 자체의 팽윤성도 조절할 수 있다.
한편, 본 발명에 적용되는 내심재의 제조 방법은 크게 두 단계로 나누어진다.
즉, 내심재로 사용될 팽윤성 차수 부직포 테이프를 제조하는 공정과, 팽윤성 차수 부직포 테이프를 내심재로 가공하는 공정이다.
첫째 단계의 팽윤성 차수 부직포 테이프의 제조 공정은 여러 방법으로 제조되는데, 일반적인 것이 상기 도 1에 도시한 형태의 차수 부직포 제조 방법이다.
도 1 형태의 차수 부직포는 팽윤 방향에 따라 단면 팽윤성 테이프와 양면 팽윤성 테이프로 나누어지며, 단면 팽윤성 테이프는 하원단의 중량 및 두께와 밀도와 인장강도가 상원단보다 높은 구조이다.
양면 팽윤성 테이프는 상원단과 하원단의 특성이 유사한 구조이다.
단면 및 양면 팽윤성 테이프의 제조 방법은 동일하다.
먼저 하원단을 수성 또는 유성접착제로 파우더가 쉽게 고착될 수 있도록 가공하는데, 가공방법에는 접착제와 용제(물 또는 유기용제)를 적당히 혼합하여 이를 접착제 공급장치로 이송한다.
하원단을 접착제로 함침하거나 접착제 도포 롤러 또는 포밍 장치를 이용하여 원단에 도포하고 이를 파우더 분산장치로 이송하여 파우더를 도포한다.
파우더가 도포된 하원단은 합지 장치로 이송되어 상원단과 합지시키고 건조장치로 이송되어 용제를 건조시켜 권취 장치로 이송되면, 도 1의 구조를 가진 팽윤 성 테이프가 제조된다.
도 2의 구조를 가진 팽윤성 테이프는 두 가지 방법으로 제조할 수 있는데, 팽윤성 코팅이 가능한 코팅액을 제조하여 가공하는 방법과 원단에 접착제를 코팅한 후 파우더를 분산 압착하여 가공하는 방법이 있다.
팽윤성 코팅액의 제조에 있어서 수용성 접착제와 팽윤성 파우더 용제로 물이 사용되는 것을 고려해야 한다.
팽윤성 파우더와 접착제에 물을 혼합할 경우 팽윤성 파우더가 팽창되어 젤 형태가 되고, 이 경우 코팅 공정이 진행될 수 없으므로 혼합시 팽윤성 파우더의 흡수성을 최대한 낮춰줄 방법을 찾아야 한다. 본 출원인은 물에 메탄올을 적당한 비율로 혼합하여 팽윤성 파우더의 흡수성을 저하시키는 방법을 이용하고 있다.
제조된 코팅액은 이송장치로 이송하고, 코팅 롤러에 일정 두께로 도포하거나 원단에 직접 나이프 코팅방식으로 코팅한 뒤 압착 롤러 사이를 통과시켜 압착한다. 코팅된 원단은 건조장치로 이송하여 건조하고 완성된 코팅방식의 팽윤성 테이프를 권취장치로 이송한다.
다음으로 접착제를 원단에 도포한 뒤 파우더를 도포하여 가공하는 방법이 있는데 이때 접착제는 수용성 아크릴 계열 또는 PVA 계열이 주로 쓰이게 된다.
접착제는 유효 고형분이 25~30%일 때 점도 및 도포성이 가장 우수하다.
접착제의 고형분이 높을 경우 고형분이 25~30%가 되도록 물을 혼합하여 교반하여 사용하도록 한다.
완성된 접착제는 이송장치로 이송하고 코팅 롤러를 이용하거나 나이프 코팅 방식으로 일정 두께로 코팅한 뒤 파우더 도포장치를 통과시키고 압착롤러를 통과시키면 일정한 두께의 코팅면이 완성되고 이를 건조 장치로 건조시키면 완성된다.
위에서 설명한 도 1, 도 2의 방식의 팽윤성 차수 테이프는 원단 형태로 폭이 설비에 따라 1M~4M까지 제조가 가능하다.
팽윤성 차수 내심재를 만들기 위해서는 원단 형태의 팽윤성 차수 테이프를 적당한 폭으로 재단하는 공정이 필요하다.
먼저 팽윤성 차수 내심재를 만들기 위해서는 만들어진 팽윤성 차수 테이프의 중량에 따라 재단할 테이프의 폭을 결정해야 하는데, 현재 본 출원인이 제조하는 팽윤성 내심재에 사용되는 원단중 85g/m2인 원단을 기준으로 20,000데니어의 차수 내심재를 만들 경우 20,000 데니어 차수 내심재의 1m당 중량이 2.222g이 되므로 테이프의 폭은 약 26mm로 재단되어야 한다.
적당한 폭으로 재단된 팽윤성 차수 테이프는 지사 가공 공정을 거치게 된다.
지사 가공기를 이용하여 지사 형태로 가공하게 되는데 외꼬임 방식의 경우 목표 데니어 별로 테이프를 다이스에 통과시키면 테이프가 여러 방향으로 구김이 생기고 이를 회전 권취기를 이용하여 단방향으로 회전시켜서 꼬임을 만든 뒤 귄취하여 완성하게 된다.
쌍꼬임 방식은 외꼬임 방식으로 가공된 팽윤성 내심재를 2가닥 이상 합사시키는 방법으로 지사 가공기에 2가닥 이상의 외꼬임 방식의 팽윤성 내심재를 장착한 뒤 다이스를 통과시키지 않고 바로 회전 권취기를 외꼬임 방향의 역방향으로 회전 시키면서 권취하게 되면 완성품이 만들어진다.
접힙 가공 형태의 지사형 팽윤성 내심재는 팽윤성 테이프를 일정폭의 다이스를 통과시켜 주름을 만들고 압착롤러 사이를 통과시켜 주름에 따라 접힘을 만든뒤 권취하면 완성된다.
지금까지 본 발명의 일 실시예를 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 이하의 부속 청구범위의 사상 및 영역을 일탈하지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 여러 가지로 수정 및 변형 실시될 수 있으며, 이러한 수정 및 변형은 본 발명의 영역에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 일반적인 차수 테이프의 구조를 도시한다.
도 2는 도 1에서 상원단 부직포 층을 제거하여 팽윤성 파우더가 물에 직접 접촉될 수 있도록 만든 구조의 팽윤성 차수 테이프를 도시한다.
도 3은 본 발명의 팽윤성 내심재를 광 케이블에 적용한 도면이다.
도 4는 본 발명의 팽윤성 내심재를 중고압 케이블에 적용한 예를 도시한다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명*
31: 차수 얀 32: 팽윤성 차수 내심재(개재심)
32': 공극33: 광 케이블 34: 젤리
35: 루즈 튜브 36: 중심 인장선
41: 팽윤성 차수 내심재 41':공극
42; 팽윤성 차수 테이프 43: 내피
44: 도체 45: 강재 보호층
46: 외피 47: PP 또는 PE(개재심)

Claims (6)

  1. 광 케이블 또는 중 고압 케이블용 팽윤성 테이프 형태의 차수 내심재에 있어서,
    상기 내심재는 팽윤성 파우더 분말을 수용성 접착제에 콜로이드 형태로 분산시켜 코팅되어 지사 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 팽윤성 차수 내심재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내심재는 광 케이블 또는 중 고압 케이블의 손상시 팽윤되어 공극을 메우는 것을 특징으로 하는 팽윤성 차수 내심재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 내심재는 20,000 데니어 이상의 중량을 가지는 것을 특징으로 하는 팽윤성 차수 내심재.
  4. 내심재로 사용될 팽윤성 차수 부직포 테이프를 제조하는 공정과
    팽윤성 차수 부직포 테이프를 내심재로 가공하는 공정을 포함하는 제1항의 팽윤성 차수 내심재에 따른 팽윤성 차수 내심재의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팽윤성 차수 부직포 테이프를 제조하는 공정은,
    하원단을 수성 또는 유성 접착제로 파우더가 쉽게 고착될 수 있도록 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽윤성 차수 내심재의 제조 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 가공 공정은 접착제와 용제(물 또는 유기용제)를 적당히 혼합하여 이를 접착제 공급장치로 이송하는 단계;
    하원단을 접착제에 합침하거나 접착제 도포 롤러 또는 포밍 장치를 이용하여 원단에 도포하고, 이를 파우더 분산 장치로 이송하여 파우더를 도포하는 단계; 및
    파우더가 도포된 하원단은 합지 장치로 이송되어 상원단과 합지시키고 건조장치로 이송되어 용제를 건조시켜 권취 장치로 이송되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽윤성 차수 내심재의 제조 방법.
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CN109599205A (zh) * 2018-11-09 2019-04-09 安徽凌宇电缆科技有限公司 一种智能工程装备用光电复合缆
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