KR20160087188A - 우수한 내화 성능을 갖는 통신 케이블 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내화 성능이 우수한 통신 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 내화 성능이 우수할 뿐만 아니라 화재로 인한 절연층의 연소후에도 화재전 통신특성을 유지할 수 있는 통신 케이블에 관한 것이다.

Description

우수한 내화 성능을 갖는 통신 케이블{Communication cable with excellent fire-resistance}
본 발명은 내화 성능이 우수한 통신 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 내화 성능이 우수할 뿐만 아니라 화재로 인한 절연층의 연소후에도 화재전 통신특성을 유지할 수 있는 통신 케이블에 관한 것이다.
최근, 케이블 제조 산업의 주요한 이슈는 극도의 온도상태, 특히 화재시에 직면하게 되는 상황에서 케이블의 거동 및 성능을 유지시키는 것이다. 안전을 위해서 불길이 번지는 것을 지연시키고 또한 화염을 견딜 수 있는 케이블의 내화특성(fire-resistance)을 극대화하는 것이 필수적이다.
내화특성에 대한 요구 수준은 점차 강화되는 추세이며, 특히 철도차량, 선박, 항공기 등의 대형 운송수단 등에 사용되는 통신 케이블 제품일수록 고 내화특성이 요구된다. 이러한 통신 케이블의 내화특성을 향상시킬수록 화재시 케이블의 통신특성을 더 지속시킬 수 있으며, 이로써 철도차량 등의 안전운전에 필수적인 설비의 제어를 비롯하여 화재 경보기, 비상등, 스프링클러 등의 소방/방재 시스템의 가동 및 제어를 유지할 수 있다.
이러한 통신 케이블은 케이블 내부에 마이카(mica) 테이프 등의 내화층을 적용함으로써 내화특성을 발휘하게 되는데, 상기 마이크(mica) 테이프는 700~800℃의 고온에서도 일정시간 이상 케이블의 기능을 유지할 수 있도록 한다.
도 1은 종래 내화특성을 갖는 통신 케이블의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 내화특성을 갖는 통신 케이블은 도체(10), 상기 도체에 마이카 테이프 등을 횡권하여 형성된 내화층(20), 상기 내화층(20)을 감싸는 절연층(30)으로 이루어진 하나 이상의 코어 및 중심개재(40), 상기 코어 및 중심개재(40)를 연합하기 위한 바인더층(50), 상기 바인더층(50)을 감싸는 편조층(60), 상기 편조층(60)을 감싸는 쉬스층(70) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 내화층(20)은 상기 도체(10)와 상기 절연층(30) 사이에 형성됨으로써 화재시 상기 절연층(30)이 연소되는 경우 상기 내화층(20)이 상기 절연층(30)의 기능을 수행하도록 하는 구조로 이루어져 있다.
그러나, 종래 통신 케이블과 같이 상기 내화층(20)이 상기 도체(10)와 상기 절연층(30) 사이에 형성되는 경우, 상기 통신 케이블의 제조시 상기 도체(10) 위에 상기 내화층(20)을 구성하는 마이카 테이프 등을 횡권한 후 상기 절연층(30)을 압출 피복하게 되는데, 여기서 상기 절연층(30)의 두께에 따라 피복 불량이 발생하기 쉽고, 결과적으로 상기 절연층(30)의 외관 불량과 내압 저하의 문제가 발생할 수 있다.
나아가, 종래 통신 케이블의 상기 절연층(30)이 화재에 의해 연소되는 경우 복수의 도체(10)간 거리가 유지되지 못하기 때문에, 이로 인한 통신 케이블의 정전용량 저하, 임피던스 변화, 신호감쇠 증가 등에 의한 통신특성 저하가 유발되는 문제가 있다.
따라서, 내화 성능이 우수할 뿐만 아니라 화재로 인한 절연층의 연소후에도 화재전 통신특성을 유지할 수 있는 통신 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 내화 성능이 우수한 통신 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 화재로 인한 절연층의 연소후에도 화재전 통신특성을 유지할 수 있는 통신 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
도체, 상기 도체를 감싸는 절연층 및 상기 절연층을 감싸는 제1 내화층을 포함하는 복수의 코어; 상기 복수의 코어가 둘레에 배치되는 중심개재; 상기 복수의 코어를 연합하여 감싸는 제2 내화층; 상기 제2 내화층 내측 또는 외측에 배치되는 차폐층; 및 가장 외곽에 배치되는 쉬스층을 포함하는, 통신 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 제1 내화층, 제2 내화층, 또는 이들 모두는 내화 테이프의 횡권에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
또한, 상기 내화 테이프의 횡권시 내화 테이프 사이의 겹치는 부분이 차지하는 비율인 랩율이 1/3인 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 내화 테이프는 보강층, 접착제층 및 운모층이 차례로 적층되 구조로 이루어져 있고, 상기 내화 테이프의 두께는 0.1 내지 0.2 mm이고, 상기 보강층의 두께는 0.03 내지 0.05 mm이고, 상기 운모층의 두께는 0.05 내지 0.15 mm인 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 보강층은 유리사 직물을 포함하고, 상기 접착제층은 실리콘계 접착제를 포함하며, 상기 운모층은 경도가 2 내지 4.5의 운모 분말의 응집에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
한편, 상기 쉬스층은 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지와 말레산 무수물이 그라프트(graft)된 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지가 4:6 내지 6:4의 배합비로 혼합된 기재수지 및 상기 기재수지 100 중량부를 기준으로 난연제 160 내지 220 중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지는 아세트산 비닐의 함량이 25 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
또한, 상기 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 마그네사이트, 염기성 탄산 마그네슘, 하이드로 탈사이트 및 혼타이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 난연제는 비닐신란, 스테아린산, 올레인산, 아미노 폴리실록산, 또는 이들의 배합물로 표면 처리된 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 조성물은 가교제, 가교조제, 산화방지제, 가공조제, 또는 이들의 배합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 내화 성능이 우수한 통신 케이블은 내화층의 새로운 구조 및 특정 쉬스층의 조합에 의해 내화 성능을 극대화하는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 내화 성능이 우수한 통신 케이블은 내화층의 배치 변경에 의해 화재로 인한 절연층의 연소후에도 화재전 통신특성을 유지할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 종래 내화특성을 갖는 통신 케이블의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 내화 성능이 우수한 통신 케이블의 일 실시예에 관한 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 통신 케이블에 있어서 내화층의 일 실시예에 관한 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명 되어지는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공 되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 내화 성능이 우수한 통신 케이블의 일 실시예에 관한 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내화 성능이 우수한 통신 케이블은 구리, 알루미늄 등의 도체(100), 상기 도체(100)에 발포 압출 피복되어 형성된 절연층(200) 및 상기 절연층(200) 위에 형성된 제1 내화층(300)을 포함하는 복수의 코어와 상기 복수의 코어 연합가 둘레에 배치되는 중심개재(400), 상기 복수의 코어와 상기 중심개재(400)를 감싸는 제2 내화층(500), 상기 제2 내화층(500)을 감싸는 차폐층(600), 및 상기 차폐층(600)을 감싸는 쉬스층(700)을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연층(200)의 재료는 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌/프로필렌 공중합체, 에틸렌/부텐 공중합체 등의 폴리올레핀 수지를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에틸렌은 에틸렌 단독중합체 및/또는 에틸렌과 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 등의 α-올레핀과의 공중합체를 포함할 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌은 초저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌은 프로필렌 단독중합체 및/또는 프로필렌과 에틸렌 또는 탄소수 4 내지 8의 α-올레핀, 예를 들어, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 등과의 공중합체를 포함할 수 있다. 특히, 상기 프로필렌 공중합체는 프로필렌과 에틸렌 및/또는 α-올레핀이 규칙성 없이 중합된 랜덤 공중합체 또는 블록 공중합체일 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 폴리에틸렌에 버금가는 전기적 성질을 가지며, 특히 폴리에틸렌에 비해 내열성이 우수한 장점이 있다.
상기 절연층(200)을 형성하는 조성물은 난연제, 난연보조제, 가교제, 산화방지제, 활제, 가공조제 등을 추가로 포함할 수 있다. 또한, 상기 도체(100)와 상기 절연층(200)의 규격은 통신 케이블에 대한 규격에 따라 당해 기술분야의 통상의 기술자가 적절히 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 통신 케이블은 종래의 통신 케이블과 달리 제1 내화층(300)이 상기 도체(100)와 상기 절연층(200) 사이가 아닌 상기 절연층(200) 위에 형성된다. 이로써, 화재로 인해 상기 절연층(200)이 연소되어 소실되더라도 상기 제1 내화층(300)에 의해 복수의 도체(100)간 거리가 유지되기 때문에 케이블의 정전용량, 임피던스, 신호감쇠 등의 통신특성을 그대로 유지할 수 있는 예측불가의 이질적 효과가 유발된다.
도 3은 본 발명에 따른 통신 케이블에 있어서 제1 내화층의 일 실시예에 관한 단면구조를 개략적으로 도시한 것이다. 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1 내화층(300)은 운모층(310), 접착제층(320) 및 보강층(330)을 포함하는 테이프의 횡권에 의해 형성될 수 있다.
여기서, 상기 테이프의 횡권시 테이프 사이의 겹치는 부분이 차지하는 비율을 의미하는 랩율이 대략 1/3 정도인 것이 바람직하다. 상기 랩율이 약 1/3 미만인 경우 통신 케이블의 내화 성능이 불충분할 수 있는 반면, 약 1/3 초과인 경우 정확한 랩율을 구현하는 것이 곤란하고 상기 테이프의 횡권시 공정 선속 미달로 생산성이 저하되는 문제가 있다.
상기 제1 내화층(300)에 있어서, 상기 운모층(310)은 경도 2 내지 4.5의 백운모, 흑운모, 금운모, 일라이트 등의 운모 분말의 응집에 의해 형성되어 내화 성능을 구현하는 층으로서, 상기 운모 분말은 특별히 제한되지 않지만 연질 운모 분말, 경질 운모 분말, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 내열온도가 900~1,000℃인 연질 운모 분말을 포함할 수 있다.
또한, 상기 운모층(310)은 바람직하게는 단위면적당 운모 분말의 중량을 의미하는 운모 중량 밀도가 140 내지 170 g/㎡일 수 있다. 상기 운모층(310)의 운모 중량 밀도가 140 g/㎡ 미만인 경우 통신 케이블의 내화 성능이 불충분할 수 있는 반면, 운모 중량 밀도가 170 g/㎡ 초과인 경우 상기 운모층(310)을 구성하는 운모 분말간 접착력이 상대적으로 저하되고, 이로써 상기 절연층(200) 위에 상기 제1 내화층(300)을 형성하는 과정에서 상기 제1 내화층(300)의 크랙, 부서짐 등이 발생할 수 있다.
그리고, 상기 운모층(310)은 이의 강도를 보강하기 위해 접착제층(320)을 매개로 보강층(330)과 결합될 수 있다. 여기서, 상기 접착제층(320)은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 실리콘, 폴리에틸렌글리콜 등의 수지를 포함하는 접착제로부터 형성될 수 있으며, 바람직하게는 실리콘계 접착제로부터 형성될 수 있다. 또한, 상기 접착제층(320)은 상기 운모층(310)과 상기 보강층(330)의 더욱 견고한 결합을 위해 벤질알코올, 에탄, 헥사 클로로, 7,9-디-3급-부틸-1-옥사스피로(4,5)데카-6,9-디엔-28-돈(7,9-Di-tert-butyl-1-oxaspiro(4,5)deca-6,9-diene-28-done) 등의 첨가제가 추가로 첨가될 수 있다.
상기 보강층(330)은 유리사 조직, 고분자 필름 등에 의해 형성될 수 있고, 바람직하게는 유리사 직물에 의해 형성될 수 있다. 상기 유리사 직물은 유리사의 직조에 의해 형성될 수 있고, 여기서 상기 보강층(330)에 의한 충분한 강도 보강 효과를 발휘하기 위해 상기 유리사 직물의 단위면적당 유리사의 중량을 의미하는 유리사 중량 밀도가 20 내지 26 g/㎡일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 내화층(300)의 두께는 0.1 내지 0.2 mm일 수 있고, 여기서 상기 운모층(310)의 두께는 0.05 내지 0.15 mm, 상기 보강층(330)의 두께는 0.03 내지 0.05 mm일 수 있다.
상기 제1 내화층(300)의 두께가 0.1 mm 미만이거나 상기 운모층(310)의 두께가 0.05 mm 미만인 경우 충분한 내화 성능을 구현하는 것이 어려울 수 있는 반면, 상기 제1 내화층(300)의 두께가 0.2 mm 초과이거나 상기 운모층(310)의 두께가 0.15 mm 초과인 경우 통신 케이블의 유연성을 크게 저하시킬 수 있다.
또한, 상기 보강층(310)의 두께가 0.03 mm 미만인 경우 상기 제1 내화층(300)의 강도 보강 효과가 불충분하여 상기 절연층(200) 위에 형성시 또는 외부 충격에 의해 파손될 우려가 있는 반면, 0.05 mm 초과인 경우 통신 케이블의 유연성을 크게 저하시킬 수 있다.
본 발명에 따른 통신 케이블은 앞서 기술한 도체(100), 절연층(200) 및 제1 내화층(300)을 포함하는 코어 복수 개가 중심개재(400)를 중심으로 제2 내화층(500)에 의해 연합될 수 있다.
여기서, 상기 코어의 갯수는 2개 이상의 짝수일 수 있고, 상기 중심개재(400)는 이들 복수의 코어의 연합 형태를 유지할 수 있도록 하는 기능을 수행한다. 상기 중심개재(400)의 소재는 특별히 제한되지 않고 상기 절연층(200) 또는 후술하는 쉬스층(700)과 동일한 소재로 이루어지거나 항장력 기능을 수행할 수 있는 고강도 섬유로 이루어질 수 있다.
상기 제2 내화층(500)은 상기 복수의 코어를 연합하기 위한 바인더층으로서의 기능을 수행할 수 있고, 나아가 상기 제1 내화층(300)과 함께 본 발명에 따른 통신 케이블의 내화 성능을 향상시키는 기능을 수행할 수 있다. 상기 제2 내화층(500)이 상기 제1 내화층(300)과 같이 운모층, 접착제층 및 보강층을 포함하는 테이프의 횡권에 의해 형성되는 경우 상기 제1 내화층(300)과 횡권의 조건이 상이하기 때문에 상기 제1 내화층(300)의 테이프와 상이한 테이프의 폭, 랩율, 선속 등이 적용될 수 있다.
한편, 상기 제2 내화층(500)은 후술하는 차폐층(600)과 쉬스층(700) 사이에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 상기 복수의 코어를 연합하기 위한 별도의 바인더층이 상기 차폐층(600) 아래에 형성되어야 하기 때문에 이러한 바인더층 형성을 위한 추가 공정으로 통신 케이블의 제조비용이 상승할 수 있다.
상기 차폐층(600)은 구리, 알루미늄 및 구리 합금, 알루미늄 합금 등의 재료를 적용하며 금속 테이프 형태이거나 금속 편조 형태로 이루어질 수 있다. 상기 차폐층(600)은 전자파 차폐에 의한 통신 케이블의 통신특성 유지를 주된 기능으로 하고 외부로부터의 충격으로부터 케이블을 보호하는 부수적인 기능도 함께 수행한다.
본 발명에 따른 통신 케이블이 철도차량 등 대형 운송수단용 통신 케이블의 용도로 사용되는 그 용도에 따라 상기 쉬스층(700)은 난연성, 기계적 특성, 내유성 등이 요구될 수 있다. 특히, 상기 쉬스층(700)은 산소지수가 38% 이상이고, 최대 열방출량이 약 110KW/㎟일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 쉬스층(700)은 기재수지, 난연제, 가교제, 가교조제, 가소제, 기타 첨가제 등의 혼합에 의해 형성될 수 있다.
상기 기재수지는 상기 쉬스층(700)의 내유성을 구현하기 위해 극성기를 갖는 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지와 말레산 무수물이 그라프트(graft)된 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지의 비할로겐계 수지를 포함할 수 있다. 상기 쉬스층(700)의 기재수지로서 비할로겐계 수지를 채택함으로써 환경 친화적인 장점이 있다.
여기서, 상기 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지는 아스테산 비닐의 함량이 25 내지 30 중량%, 바람직하게는 28 중량%일 수 있고, 상기 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지와 말레산 무수물이 그라프트된 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지의 배합비는 4:6 내지 6:4일 수 있다. 상기 배합비가 6:4를 초과하는 경우 상기 쉬스층(700)의 기계적 특성 및 내유성이 불충분할 수 있다.
또한, 상기 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 마그네사이트, 염기성 탄산 마그네슘, 하이드로 탈사이트, 혼타이트 등의 금속수산화물 또는 이들의 배합물일 수 있다. 또한, 상기 금속수산화물 난연제는 상기 기재수지와의 상용성을 위해 비닐신란, 스테아린산, 올레인산, 아미노 폴리실록산, 또는 이들의 배합물로 표면 처리될 수 있다.
상기 난연제의 함량은 상기 기재수지 100 중량부를 기준으로 160 내지 220 중량부일 수 있다. 상기 난연제의 함량이 160 중량부 미만인 경우 상기 통신 케이블의 난연성 등이 불충분할 수 있는 반면, 220 중량부 초과인 경우 과량의 난연제 첨가에 따른 상기 쉬스층(700)의 신장율 저하, 압출 성형성 저하, 외관 불량 등의 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 가교제는 상기 기재수지의 가교 방식에 따라 상이할 수 있고, 예를 들어, 상기 기재수지의 가교 방식이 화학가교인 경우 상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 벤조일퍼옥사이드, 라우릴퍼옥사이드, t-부틸 큐밀퍼옥사이드, 디(t-부틸 퍼옥시 아이소프로필) 벤젠, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 디-t-부틸 퍼옥사이드 등의 유기과산화물계 가교제일 수 있고, 가교 방식이 수가교인 경우 상기 가교제는 실란계 가교제일 수 있다.
상기 가교제의 함량은 상기 기재수지 100 중량부를 기준으로 1 내지 10 중량부일 수 있다. 상기 가교제의 함량이 1 중량부 미만인 경우 상기 기재수지의 가교도가 저하되어 상기 쉬스층(700)의 기계적 특성이 저하될 수 있는 반면, 10 중량부 초과인 경우 가교도가 과도하여 조기 가교에 의한 스코치(scorch)가 발생하는 등 장기 압출성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 쉬스층(700)을 형성하는 조성물은 상기 가교제 이외에 트리알리이소시아뉴레이트(triallyisocyanurate), 트리알리시아뉴레이트(triallycyanurate), 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트(trimethylolpropane trimethacrylate), 트리메틸올프로판 트리아크리레이트(trimethylolporpane triacrylate) 등으로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 가교조제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 가교조제는 상기 가교제의 활성을 증가시켜 가교도를 높이는 작용을 수행함으로써 상기 가교제의 함량을 낮출 수 있다. 상기 가교조제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 1.5 내지 3 중량부일 수 있다.
상기 쉬스층(700)을 형성하는 조성물은 힌더드 페놀계, 인계, 이미다졸계, 황계 등의 산화방지제; 및 고분자량 왁스, 저분자량 왁스, 폴리올레핀 왁스, 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 스테아린산 칼륨, 스테아린산 바륨, 스테아린산 납, 금속 비누, 유기 실리콘, 지방산 에스테르, 지방산 아마이드, 지방 알콜, 지방산 등의 가공조제 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 쉬스층(700)은 앞서 기술한 구성성분 및 이들의 배합비를 통해 철도차량용 통신 케이블의 쉬스층으로 사용되기에 적합한 내화 성능, 난연성, 기계적 특성, 내유성 등의 특성을 구현할 수 있다.
[실시예]
1. 제조예
아래 표 1에 따른 구성으로 실시예 및 비교예 각각에 따른 통신 케이블 시편을 제조했다. 공통적으로 도체는 0.5SQ 4개를 사용했고, 각각의 도체에 형성된 절연층은 발포 저밀도 폴리에틸렌을 사용했다. 또한, 내화층은 경도 2.5의 백운모층을 갖는 내화 테이프의 횡권에 의해 형성했고, 구체적으로, 제1 내화층 형성을 위해 두께 0.13 mm, 폭 10 mm의 내화 테이프를 수직테이핑기를 이용하여 선속 12 mpm 및 랩율 1/3로 횡권했고, 제2 내화층 형성을 위해 두께 0.13 mm, 폭 25 mm의 내화 테이프를 수직테이핑기를 이용하여 선속 10 mpm 및 랩율 1/3로 횡권했다. 아래 표 1에서 별도로 단위가 표시되지 않은 경우 단위는 중량부이다.
내화층 내화층 쉬스층
운모층 접차제층 보강층 제1
내화층		 제2
내화층		 수지1 수지2 난연제 산화
방지제		 가공
조제
실시예1 0.09mm


















실리콘계
접착제		 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 40 60 180 2 1
실시예2 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 180 2 1
실시예3 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 160 2 1
실시예4 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 200 2 1
실시예5 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 240 2 1
비교예 1 0.09mm 유리사
1mm		 절연위 연합위 60 40 180 2 1
비교예 2 0.02mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 180 2 1
비교예 3 0.09mm PE필름
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 180 2 1
비교예 4 0.2mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 180 2 1
비교예 5 0.09mm 유리사
0.04mm		 도체위 연합위 60 40 180 2 1
비교예 6 0.09mm 유리사
0.04mm		 도체위 차폐위 60 40 180 2 1
비교예 7 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 - 60 40 180 2 1
비교예 8 0.09mm 유리사
0.04mm		 - 연합위 60 40 180 2 1
비교예 9 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 80 30 180 2 1
비교예 10 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 90 10 180 2 1
비교예 11 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 100 0 180 2 1
비교예 12 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 110 2 1
비교예 13 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 120 2 1
비교예 14 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 140 2 1
비교예 15 0.09mm 유리사
0.04mm		 절연위 연합위 60 40 240 2 1
수지1 : 에틸렌-아세틸렌 비닐 공중합수지
수지2 : 말레산 무수물이 그라프트된 에틸렌-아세틸렌 비닐 공중합수지
난연제 : 수산화알루미늄
산화방지제 : 폐놀계 1차 산화방지제
가공조제 : 폴리에틸렌 왁스
2. 물성 평가
1) 일반내화(750℃/90분) 성능 평가
규격 IEC 60331-21에 따라 길이가 1,200m 인 실시예 및 비교예 각각에 따른 케이블 시편을 750℃의 화염에 90분 동안 노출시킨 후 전압을 15분 동안 인가하여 케이블의 작동 유무를 평가했다. 규정 전압이상에서 합선 및 단선 없이 통전되어야 합격이다.
2) 일반내화(830℃/30분) 성능 평가
규격 EN 50200에 따라 1) 일반내화(750℃/90분) 성능 평가와 동일한 방법으로 평가했다.
3) 내화타격(830℃/30분) 평가
실시예 및 비교예 각각에 따른 케이블 시편을 830℃의 화염에 30분 동안 노출시킨 후 5분마다 충격기로 충격을 가하여 통전특성이 유지되는지 여부를 평가했다.
4) 통신특성 평가
일반내화(750℃/90분) 시험 후 측정기를 이용하여 정전용량, 임피던스 및 신호감쇠를 측정했고, 정전용량은 최대 46 pF/m (1kHz, 1.5 MHz), 임피던스는 120±12 Ω (0.75~3.0 MHz), 신호감쇠는 최대 17 dB/km (1.5 MHz) 또는 최대 25 dB/km (3 MHz)이어야 한다.
5) 상온 기계적 특성 평가
규격 IEC 60811-1-1에 준하여 250 mm/min의 선속으로 측정했고 규격 AS/NZS 3808에 의거하여 쉬스층 인장강도는 0.6 kgf/㎟ 이상, 신장율은 125% 이상을 만족해야 한다.
6) 내유성 평가
규격 IEC 60811-2-1에 준하여 IRM 903 오일에 대하여 정하여진 온도와 시간동안 실시예 및 비교예 각각에 따른 케이블 시편을 함침한 후 인장잔율 및 신장잔율을 측정했고 모두 70% 이상이어야 한다.
7) 난연성 평가
규격 IEC 60332-3 cat. A에 준하여 실시예 및 비교예 각각에 따른 케이블 시편 3.5 m에 40분 동안 불꽃 인가 후 연소길이가 2.5 m 이하이어야 한다.
8) 산소지수 및 열방출율 평가
규격 IEC 60332-3 cat. A 및 EN 50200에 준하여 실시예 및 비교예 각각에 따른 케이블 시편의 산소지수 및 열방출율을 평가했다.
9) 유연성 평가
3-point bending test를 이용하여 실시예 및 비교예 각각에 따른 케이블 시편이 일정 거리를 움질일 때 필요한 인장력을 평가했다.
상기 물성의 평가 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.
내화 평가 통신
특성		 상온 특성 내유성 산소
지수
(%)		 열방출량
(KW/㎟)		 난연성 유연성
(N)
750℃
/90분		 830℃
/30분		 내화
타격		 인장
강도
(kgf/㎟)		 신장율(%) 인장
잔율
(%)		 신장잔율(%)

실
시
예		 1 ○ ○ ○ ○ 1.3 180 82 89 - - - -
2 ○ ○ ○ ○ 0.98 155 75 82 38.5 115 ○ 69
3 ○ ○ ○ ○ 0.90 180 - - 38 122 ○ 60
4 ○ ○ ○ ○ 1.03 135 - - 39 109 ○ 75
5 ○ ○ ○ ○ 1.13 128 - - 40.6 100 ○ 78





비
교
예		 1 ○ ○ × ○ - - - - - - - -
2 × × × × - - - - - - - -
3 × × × ○ - - - - - - - -
4 ○ ○ × × - - - - - - - -
5 ○ ○ ○ × - - - - - - - -
6 ○ ○ ○ × - - - - - - - -
7 ○ × × ○ - - - - - - - -
8 × × × ○ - - - - - - - -
9 - - - - 0.76 170 69 75 - - - -
10 - - - - 0.68 188 63 64 - - - -
11 - - - - 0.5 200 51 62 - - - -
12 - - - - 0.32 250 - - 33 133 × ×
13 - - - - 0.48 220 - - 35 130 × ×
14 - - - - 0.74 195 - - 35.6 130 × ○
15 - - - - 1.2 118 - - 42 100 ○ ○
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 케이블의 내화 평가에 있어서, 비교예 1에 따른 케이블 시편은 내화층을 형성하는 내화 테이프 중 보강층의 두께가 너무 두꺼워 내화 테이프의 굴곡성이 저하됨에 따라 내화타격시 보강층과 운모층이 분리된 것으로 확인되었고, 비교예 2 내지 4에 따른 케이블 시편은 내화 테이프 중 보강층 또는 운모층의 두께가 너무 얇아 전체적인 내화 성능 및 통신특성이 저하된 것으로 확인되었다.
또한, 비교예 5 및 6에 따른 케이블 시편은 제1 내화층이 절연층 위가 아닌 도체 위에 형성됨으로써 내화 평가에 따른 절연층 연소시 도체간 거리가 유지되지 않아 케이블의 통신특성이 저하된 것으로 확인되었고, 비교예 7 및 8은 제1 내화층 또는 제2 내화층만을 포함하여 내화 성능이 불충분한 것으로 확인되었다.
그리고, 쉬스층과 관련된 평가에 있어서, 비교예 9 내지 11에 따른 케이블 시편은 이들의 쉬스층을 형성하는 기재수지 중 에틸렌-아세틸렌 비닐 공중합수지가 과량 첨가됨으로써 상기 쉬스층의 상온 인장강도 및 내유성이 저하된 것으로 확인되었다.
또한, 비교예 12 내지 14에 따른 케이블 시편은 이들의 쉬스층이 기준 미달의 난연제를 포함함으로써 난연성, 내화성이 불충분한 것으로 확인된 반면, 비교예 15에 따른 케이블 시편은 이의 쉬스층이 과량의 난연제를 포함함으로써 신장율이 크게 저하된 것으로 확인되었다.
한편, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 5의 케이블 시편은 내화성, 난연성, 상온 기계적 특성, 유연성 등이 우수한 동시에 화재로 인해 절연층이 연소된 경우에도 도체간 거리가 유지됨으로써 케이블의 통신특성이 유지되는 것으로 확인되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
100 : 도체 200 : 절연층
300 : 제1 내화층 400 : 중심개재
500 : 제2 내화층 600 : 차폐층
700 : 쉬스층

Claims (10)

  1. 도체, 상기 도체를 감싸는 절연층 및 상기 절연층을 감싸는 제1 내화층을 포함하는 복수의 코어;
    상기 복수의 코어가 둘레에 배치되는 중심개재;
    상기 복수의 코어를 연합하여 감싸는 제2 내화층;
    상기 제2 내화층 내측 또는 외측에 배치되는 차폐층; 및
    가장 외곽에 배치되는 쉬스층을 포함하는, 통신 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 내화층, 제2 내화층, 또는 이들 모두는 내화 테이프의 횡권에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내화 테이프의 횡권시 내화 테이프 사이의 겹치는 부분이 차지하는 비율인 랩율이 1/3인 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 내화 테이프는 보강층, 접착제층 및 운모층이 차례로 적층되 구조로 이루어져 있고, 상기 내화 테이프의 두께는 0.1 내지 0.2 mm이고, 상기 보강층의 두께는 0.03 내지 0.05 mm이고, 상기 운모층의 두께는 0.05 내지 0.15 mm인 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보강층은 유리사 직물을 포함하고, 상기 접착제층은 실리콘계 접착제를 포함하며, 상기 운모층은 경도가 2 내지 4.5의 운모 분말의 응집에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 쉬스층은 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지와 말레산 무수물이 그라프트(graft)된 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지가 4:6 내지 6:4의 배합비로 혼합된 기재수지 및 상기 기재수지 100 중량부를 기준으로 난연제 160 내지 220 중량부를 포함하는 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에틸렌-아세트산 비닐 공중합수지는 아세트산 비닐의 함량이 25 내지 30 중량%인 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 마그네사이트, 염기성 탄산 마그네슘, 하이드로 탈사이트 및 혼타이트로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 난연제를 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 난연제는 비닐신란, 스테아린산, 올레인산, 아미노 폴리실록산, 또는 이들의 배합물로 표면 처리된 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 조성물은 가교제, 가교조제, 산화방지제, 가공조제, 또는 이들의 배합물을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 통신 케이블.
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