KR20140004599A - 랜 케이블에 사용하기 위한 비틀린 쌍의 스페이서 테이프 - Google Patents
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Abstract
전기 컨덕터들의 비틀린 쌍에 사용하기 위한 스페이서로서, 상기 스페이서는, 폴리머 스트립과, 상기 폴리머 스트립의 일련의 개구들을 포함한다. 폴리머 스트립은 비틀린 쌍의 두 개의 인접한 컨덕터들 사이에 설치되도록 구성된다. 상기 폴리머 스트립과 상기 일련의 개구들은 비틀린 쌍의 인접한 컨덕터들을 비트는 트위닝 공정(twinning process) 동안 일련의 개구들이 실질적으로 부서지지 않도록 구성된다.
Description
본 발명은 케이블 분야에 대한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 네트워킹 케이블에 사용하기 위한 부품에 대한 것이다.
통신 케이블들은 널리 광섬유 케이블과 금속 컨덕터 케이블로 구분되며, 각각 전송되는 통신 신호의 품질에 영향을 미치는 자체적인 세트를 이루는 특수한 구성의 파라미터들을 가진다.
금속 컨덕터 케이블들에 대해, 하나의 전형적인 장치는 자킷 내에 내장된 네 쌍의 비틀린 절연 동 컨덕터들로 보통 구성되는 LAN (Local Area Network) 케이블이다. 다른 더 큰 케이블들은 더 많은 쌍의 컨덕터들을 사용할 수 있다.
이러한 통상적인 네 쌍의 LAN 케이블 구성에서, 외부 환경의 간섭에 대해 보호하는 외에, 하나의 쌍을 통해 전송되는 신호들과, 같은 LAN 케이블 내의 인접한 쌍들을 통해 전송되는 신호들 사이의 혼선을 감소시키기 위하여, 컨덕터들의 쌍은 비틀려진다.
또한, 인접한 쌍들의 컨덕터들이 서로 평행으로 위치될 때, 쌍들 사이의 신호 간섭이 최고이므로, 쌍들은 인접한 쌍들에서 평행한 컨덕터들을 최소화하기 위하여 다른 비율(즉, 다른 레이 길이들)에서 서로 둘레에 컨덕터 쌍들이 비틀려진다.
케이블 내에서 쌍들 사이의 혼선의 양을 더욱 감소시키기 위하여 크로스(cross) 필러들과 같은 다른 요소들이 부가될 수 있다. 종래기술의 도 1은 4쌍의 LAN 케이블에 배치된 예시적인 크로스 필러를 도시한다.
더욱 최근의 종래기술인, 미국 특허 제6,506,976호는 종래기술의 도 2에 도시된 바와 같이 4쌍 내에 각 쌍을 형성하는 두 개의 컨덕터들 사이에 설치된 단일 스페이서 요소를 이용하는 대체적인 방안을 도시한다.
미국 특허출원 공개 2009/0236120호에 개시된 종래 기술의 도 3과 도 4에 도시된 또 다른 장치는, 케이블의 전기적이며 기계적인 특성을 향상시키기 위하여 쌍들 사이에 스페이서를 사용한다. 기본적인 형태의 스페이서는 트위닝(twining) 이전에 쌍의 두 컨덕터들 사이에 설치된 디바이더(divider)이다. 트위닝 후에, 절연 컨덕터들의 외면들이 서로 접촉되지 않도록 두 컨덕터들 사이에서 스페이서는 쌍을 이루는 컨덕터들에 의해 헬리컬식으로 비틀려져 유지된다.
그러한 장치는, 제한하는 것이 아닌, 삽입 손실을 제어 및/또는 감소시키고, 임피던스를 합치시키기 위하여 더 많은 컨덕터 절연 옵션들을 제공하며, 인접 쌍들 사이의 전송 지연 및/또는 비틀어짐(skew)을 감소시키며, 신축성을 향상시키며, 중량을 감소시키며, 케이블 직경을 감소시키고 화재시 방출되는 연기를 감소시키는 것을 포함하는 케이블의 전기적이고 기계적인 특성을 향상시키기 위하여 여러 목적으로 사용된다. 종래기술의 도 4에 도시된 하나의 장치에서, 스페이서는 중공 프로파일을 사용할 수 있다.
종래기술의 그러한 비틀린 쌍의 스페이서들이 비틀린 쌍의 컨덕터들을 분리시키도록 작용하지만, 그러한 스페이서들의 현재 구조는 너무 많은 소재를 가지며, 이로써 실행/삽입의 어려움에 대해 이점을 거의 주지 못한다.
부가적으로, 도 4 도시와 같은 다른 형상의 스페이서들에서, 스페이서의 구조는 제조하기 어려우며, 또한 트위닝 공정 동안 부여된 크러시 힘(crush force)의 작용 동안, 그 형상 및/또는 간격 기능을 유지할 수 없다.
본 발명의 장치는 종래기술의 장치의 일정한 결점들을 극복하며 미국 특허 제6,506,976호에 개시된 고형 테이프 또는 필름 스페이서에 대해 향상된 전기적인 특성(예컨대, 감소된 삽입 손실, 감소된 전송 지연, 쌍들 사이의 감소된 지연/비틀어짐을 제공할 뿐만 아니라 미국 특허출원 공개 제2009/0236120호에 개시된 중공 스페이서 요소들에 대한 기계적인 크러시 저항의 향상을 제공한다.
예컨대, 종래기술의 장치는 이론상, 특히 ‘트위닝(twinning)’(두 컨덕터들을 하나의 쌍으로 비트는) 공정에서, 케이블 제조 라인의 속도 및 장력에 기인하여, 컨덕터들 사이의 공기 포켓들을 생성하려는 중공 스페이서들(예컨대, 종래기술 도 4)은 쭈그러지고 및/또는 변형되어 공기 갭들의 효과를 없앤다.
따라서, 본 발명에서는, 트위닝 공정 동안 개방 공간들이 유지되고 이로써 최종 제품에서 동시에 잔류하도록 구성하면서, 스페이서가 향상된 전기적 특성을 제공하는, 개방된 공간을 이용하는 스페이서가 제공된다.
이러한 목적으로서, 폴리머 스트립과 폴리머 스트립의 일련의 개구들을 포함하는 전기 컨덕터들의 비틀린 쌍에 사용하기 위한 스페이서가 제공된다. 폴리머 스트립은 비틀린 쌍의 두 개의 인접한 컨덕터들 사이에 설치되도록 구성된다. 상기 폴리머 스트립과 상기 일련의 개구들은, 비틀린 쌍의 인접한 컨덕터들을 비트는 트위닝 공정 동안 일련의 개구들이 실질적으로 부서지지 않도록 구성된다.
본 발명은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면들을 통해 가장 잘 이해될 수 있으며, 여기에서:
도 1-4는 종래기술의 크로스 필러들과 스페이서 요소들을 도시하며;
도 5는 일 실시예에 따라 스페이서 요소를 이용하는 예시적인 LAN 케이블을 도시하며;
도 6은 일 실시예에 따른 격리된 스페이서 요소를 도시하며;
도 7은 일 실시예에 따른 도 5의 스페이서 요소를 가진 비틀린 쌍을 도시한 도면,
도 8은 일 실시예에 따른 다른 스페이서 요소를 가진 비틀린 쌍을 도시한 도면이다.
도 1-4는 종래기술의 크로스 필러들과 스페이서 요소들을 도시하며;
도 5는 일 실시예에 따라 스페이서 요소를 이용하는 예시적인 LAN 케이블을 도시하며;
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도 7은 일 실시예에 따른 도 5의 스페이서 요소를 가진 비틀린 쌍을 도시한 도면,
도 8은 일 실시예에 따른 다른 스페이서 요소를 가진 비틀린 쌍을 도시한 도면이다.
도 5 도시와 같은 일 실시예에서, LAN (Local Area Network) 케이블(10)이 도시된다. 예시 목적으로, 본 발명 장치의 현저한 특징은 LAN 케이블의 비틀린 쌍들에 비추어 설명되며, 그러나, 본 발명은 이러한 측면에 제한되지 않는다. 통상적인 두 쌍의 폰 케이블 또는 더 큰 25+ 쌍의 네트워크 케이블들과 같은 비틀린 쌍들을 가진 다른 케이블들은, 또한 본 기술을 채용할 수 있다.
도 5 도시와 같이, LAN 케이블(10)은 예컨대 PVC(폴리염화비닐)와 같은 특정의 통상적인 자킷 폴리머로 구성되는 자킷(12)을 가진다. 자킷(12) 내에는 4개의 비틀린 쌍(20)들이 있다. 각 비틀린 쌍은 서로 둘레에 비틀려진 두 개의 1차 컨덕터(22)들로 형성된다. 도 5 도시와 같이, 1차 컨덕터(22)들은 통상적으로 절연층(24)으로 덮힌 동선 컨덕터(23)로 제조된다. 4개의 비틀린 쌍의 LAN 케이블의 사용은 예시적인 목적이다. 도 5에서, 케이블(10)은 크로스 필러(26)를 가지는 것으로 도시되나, 이하에 설명된 스페이서 요소의 현저한 특징들은 크로스 필러(26)들을 가지거나 없이 케이블(10)에 사용될 수 있다.
하나의 장치에는, 도 6 도시와 같이, 스페이서 요소(30)가 제공된다. 스페이서 요소(30)는 개구(32)들을 가진 길이방향의 직사각형 디바이더로 형성된다. 스페이서(30)는 대체로 비틀린 쌍(20)의 1차 컨덕터(22)들의 크기 및 치수에 합치하도록 형성된다. 스페이서(30)는 도 7과 관련해서 이하에 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은 비틀린 쌍(20)을 생성하는 트위닝 공정 동안 1차 컨덕터(22)들 사이에 설치되도록 구성된다.
하나의 장치에서 스페이서(30)의 치수에 대해 설명하면, 스페이서(30)는 바람직한 두께가 대략 0.008″이며 실질적으로 0.005″ 내지 0.020″ 사이의 두께를 가지는 테이프이다. 스페이서(30)의 폭은 대체로 0.030″ 내지 0.060″이며 바람직한 폭은 0.045″이다. 하나의 장치에서, 컨덕터(22)들 사이의 증가된 간격이 필요하면, 스페이서(30)의 폭은 증가되고 이어서 절연된 쌍의 간격을 증가시키기 위하여 그 자체 위로 접혀져서 두 배 두께의 스페이서가 형성될 수 있다. 그러한 치수들은 예시적이며 소정의 물리적이고 전기적인 특징들에 따라 부가적인 치수들이 이용될 수 있음이 이해된다.
일 실시예에서, 스페이서(30)의 개구(32)들은 원형, 난형(ovoid), 정사각형, 직사각형, 다각형 형상이며, 또는 다른 기하학적 형상들이다. 예컨대, 0.008″ 두께와 0.040″폭의 스페이서(30)의 직삭각형 개구(32)들은 약 0.040″ 길이와 0.020″폭일 수 있다. 직사각형 개구들의 중심 사이의 거리는 0.080″일 수 있다. 이러한 중심에서 중심까지의 거리는 스페이서(30)의 길이를 따라 일정하거나 또는 변할 수 있다.
일 예에서, 스페이서(30)에 사용되는 소재를 설명하면, 스페이서(30)는 폴리머 테이프로 형성된다. 양호한 전기적 특성과 기계적 강성을 가진 일정한 폴리머가 선택될 수 있다. 그러한 소재의 공통적인 예들은, 제한되는 것이 아닌, UHMPE, HDPE, PP, PEI, FEP, PTFE, MFA, PFA, 및 Nomex와 같은 폴리아라미드일 수 있다. 이들 폴리머들은 크러시 저항성을 향상시키거나 또는 불꽃 특성을 향상시키기 위하여 첨가제를 포함할 수 있다.
다른 장치에서, 스페이서(30)에 대해 직조된 메시 폴리머 테이프(섬유로 제조된 폴리머 스트랜드 또는 폴리머로 구성된 직조된 패브릭)가 사용될 수 있다. 이들은, 제한되는 것이 아닌, PP, PET, PEI, 및 폴리아라미드(Kevlar)를 포함할 수 있다.
그러한 직조된 메시 폴리머 스페이서(30)들은 경량이며 크러시 저항성이 요구되는 경우에 사용될 수 있다. 예컨대, 직조된 메시 테이프가 스페이서(30)에 대해 사용되면, 직조 섬유들의 두께와 섬유들 사이의 거리는 변할 수 있다. 이러한 예는 섬유들 사이에 0.0025″의 간격을 함께 가지는 0.0025″의 직조된 섬유들을 사용하는 것이다. 그러한 치수는 예시적이며 소정의 물리적이고 전기적인 특징들에 따라 부가적인/대체적인 개구 치수들이 사용될 수 있다.
스페이서(30)를 사용하는 이유는 쌍(20)에서 컨덕터(22)들 사이의 유전성의 분리를 증가시키기 위한 것으로 알려져 있다. 스페이서(30)의 개구(32)들을 충진하는 공기는 폴리머보다 양호한 유전 특성을 가지며 따라서 그러한 개구들은 이상적으로 최대화된다. 그러나, 이하에서 보다 구체적으로 설명되는 바와 같이, 개구(32)의 수, 형상 및 크기에 실제적인 한계가 있으며, 따라서 스페이서(30)는 그러한 개구(32)들을 가지도록 구성될 뿐만 아니라 그러한 개구들이 이하에서 보다 구체적으로 설명되는 바와 같은 트위닝 공정을 통하여 적어도 소정 정도까지 유지되도록 스페이서(30)에 적어도 충분한 폴리머가 존재하는 것이 필요하다.
도 7 도시와 같이, 쌍(20)의 컨덕터(22)들 사이에 스페이서(30)를 배치할 때, 스페이서(30)는 트위너(일정한 레이 길이/비틀림 비율에서 쌍을 비트는 머신)에 진입하기 전의 각각의 개별 와이어 쌍(20) 사이로 당겨질 수 있다.
도 8은 쌍(20)의 컨덕터(22)들 사이의 직조된 메시로서 스페이서(30)의 대체적인 장치를 도시한다. 이하의 현저한 특징을 예시하기 위하여, 도 7 도시와 같은 개구(32)들을 가진 폴리머 테이프의 예가 사용된다.
스페이서(30)를 구성하는 비틀린 쌍(20)의 최종 레이 길이는 통상적으로 구조에 따라 0.25″ 내지 1.00″(1회의 완전 비틀림에 대한 길이방향 길이)로 변한다. 개선된 폐쇄 다이가 부품 위치들을 유지하기 위하여 비틀림(twisting) 동안 이용될 수 있다. 이들 방안들이 통상적인 LAN 케이블 용도들의 경우를 위한 것이며, 그러나 트윈 쌍(20)의 스페이서(30)는 소정의 레이 길이에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다.
위에 개략적으로 설명된 바와 같이, 스페이서(30)는 사용된 소재의 양을 감소시키기 위하여(예컨대, 개구(32)) 및 트위닝 공정 고유의 크러시 힘에 대항하도록 구성된다. 컨덕터(22)들을 쌍(20)으로 형성하면, 비틀림 동안 서로에 대해 일정한 양의 힘이 가해진다. 스페이서(30)를 사이에 두고 힘이 가해진다.
예컨대, 소정의 전기 특성과 레이 길이에 따르는 비틀림 속도는 스페이서를 포함하는 비틀린 쌍의 릴 위로의 휘어지는(bow) 속도와 감기 속도의 조합에 의해 제어된다. 예시적인 휘어지는 회전 속도는 대략 100 RPM 내지 3,000 RPM 범위일 수 있으며 스페이서를 포함하는 비틀린 쌍의 감기 속도는 20 FPM 내지 500 FPM 범위로 변할 수 있다. 그 사이에 스페이서(30)를 포함하는 비틀린 쌍(20)의 소정 레이 길이는 휘어지는 회전속도와 비틀린 쌍의 감기 속도를 제어한다.
스페이서(30)의 크기와 위치 및 개구(32)들의 수는, 언제나, 스페이서(30)의 기본 구조와 그 간격 목표(컨덕터(22)들 사이의 소정 공간), 및 소정의 전기적 특징이 트위닝 공정 동안 유지되도록 효과적으로 구성된다.
일 장치에서, 스페이서(30)에 대해 선택된 소재는 트위닝 동안 스페이서(30)의 압축에 영향을 주며, 예컨대, PEI와 같은 소재는 PTFE와 같은 소재보다 더욱 내압축성을 가진다.
트위닝 공정은 또한 스페이서(30)의 압축양에서 역할을 가지며, 휘어지는(bow) 속도와 레이 길이는 임계 인자들이다. 스페이서(30)에 대해 선택된 요소에 따라, 따라서 트위닝 공정은 압축을 최소화하기 위하여 조정될 수 있다.
양자의 경우에서, 스페이서(30)의 존재와 개구(32)들의 포함 및 유지는, 재료 소비의 감소에 기인하여 케이블 비용을 더 낮춘다. 부가적으로, 스페이서(30)에 의해 실현되는 향상된 전기적 특성에 기인하여 절연 컨덕터(20)의 크기가 감소될 수 있다.
예컨대, 개구(32)들을 가진 스페이서(30)의 효과적인 전기적인 특성에 의해 케이블의 절연 와이어(20)들은 최종 사용자에게 이득인 기존의 커넥터 장치에 맞는 우수한 전기적 특성을 가질 수 있다. 또한, 컨덕터(20)들에 대해 사용되는 절연 양의 감소는, 최종 사용자가 소망하는 또 다른 케이블 특징인 전체 케이블 크기를 또한 감소시킨다.
여기서 본 발명의 일정한 특징들만이 설명되고 도시되었지만, 이제 많은 수정들, 대체들, 변화들 및 균등물이 이 기술 분야의 보통의 기술자에게 용이하게 착안될 수 있을 것이다. 따라서, 이 출원은, 본 발명의 진정한 사상에 속하는 모든 그러한 수정들 및 변경들을 포함하도록 의도됨이 이해되어야 한다.
Claims (14)
- 전기 컨덕터들의 비틀린 쌍에 사용하기 위한 스페이서로서,
폴리머 스트립과;
상기 폴리머 스트립의 일련의 개구들;을 포함하며,
상기 폴리머 스트립은 비틀린 쌍의 두 개의 인접한 컨덕터들 사이에 설치되도록 구성되며,
상기 폴리머 스트립과 상기 일련의 개구들은, 상기 비틀린 쌍의 상기 인접한 컨덕터들을 비트는 트위닝 공정 동안 상기 일련의 개구들이 실질적으로 부서지지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제1항에 있어서,
상기 스페이서는 직사각형 형상인 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제2항에 있어서,
상기 스페이서는 0.005″ 내지 0.020″ 두께인 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제2항에 있어서,
상기 스페이서는 0.030″ 내지 0.060″두께인 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제1항에 있어서,
상기 스페이서는 폴리머로 제조되는 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제5항에 있어서,
상기 폴리머는 UHMWPE, HDPE, PP, PEI, FEP, PTFE, MFA, PFA 및 폴리아라미드로 구성되는 그룹에서 선택되는 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제1항에 있어서,
상기 스페이서는 섬유의 직조된 메시로 제조되는 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제7항에 있어서,
상기 섬유의 직조된 메시는 PP, PET, PEI, 및 폴리아라미드(Kevlar, Nomex)로 구성되는 그룹에서 선택된 폴리머들의 섬유를 포함하는 섬유로 방적된 폴리머 섬유들로부터 제조된 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제7항에 있어서,
상기 직조된 메시는 섬유들 사이에 실질적으로 0.0025″의 거리를 가지는 섬유들로 제조되는 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제1항에 있어서,
상기 개구들은 원형, 난형, 정사각형, 직사각형, 및 다각형 형상으로 구성되는 그룹에서 선택된 형상인 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제10항에 있어서,
상기 개구들은 직사각형이며, 상기 스페이서가 0.008″ 두께이고 0.045″ 폭일 때, 상기 개구들은 실질적으로 대략 0.040″ 길이와 0.020″ 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제11항에 있어서,
직사각형 개구들의 중심 사이의 거리는, 상기 스페이서의 길이를 따라 실질적으로 0.080인 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제1항에 있어서,
상기 스페이서의 상기 개구들은 공기로 충진되는 것을 특징으로 하는 스페이서. - 제13항에 있어서,
상기 스페이서는 일 소재로 구성되고, 상기 개구들의 공기 유전성을 유지하기 위하여 상기 컨덕터들의 트위닝 동안 상기 개구들이 실질적으로 형태를 유지하도록 상기 개구들의 크기, 형상 및 치수가 결정되는 것을 특징으로 하는 스페이서.
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