KR20190022993A - Tpee 소재의 루즈튜브를 구비한 광케이블 - Google Patents

Abstract

TPEE 소재로 형성된 중심튜브를 구비하는 광케이블이 개시된다. TPEE 소재를 사용함으로써, 광케이블에 대하여 적절한 강도를 제공함과 동시에 충분한 굴곡 특성을 보장한다. 또한, 광케이블의 중심튜브와 같이 상대적으로 큰 직경을 갖는 루즈튜브의 소재로서 본 발명에 따른 소재를 사용함으로써, 추운 지역에서의 광케이블 포설 시에 작업성이 향상되고 포설 시간이 단축되는 등의 잇점이 있다.

Description

TPEE 소재의 루즈튜브를 구비한 광케이블{Optical cable having loose tube formed with TPEE}

본 발명은 통신용 광케이블에 관한 것으로서, 더 구체적으로는, TPEE 소재로 이루어진 루즈튜브, 특히, 중심튜브를 구비한 광케이블에 관한 것이다.

일반적으로 광케이블은 광섬유 또는 리본 스택을 어떤 방식으로 수납하느냐에 따라, 이들을 튜브 내부에 수납하는 루즈튜브 방식(loose tube type)과 코어의 외주면을 따라 마련된 슬롯 내에 수납하는 슬롯코어 방식(slotted core type) 등으로 구분된다. 이 중 루즈튜브 방식은 상대적으로 큰 직경을 갖는 하나의 루즈튜브를 구비하는 중심튜브 방식과, 상대적으로 작은 직경을 갖는 복수개의 루즈튜브를 구비하는 멀티튜브 방식으로 구분될 수 있다. 중심튜브 방식의 광케이블에서는 하나의 중심튜브 내부에 다수의 광섬유 또는 리본 스택이 배치된다. 이러한 중심튜브의 소재로서 종래에는 PBT(폴리부틸렌) 또는 PP(폴리프로필렌)이 사용되어 왔다.

PBT 소재의 경우 내구력이 크다는 장점으로 인하여 소형 광케이블을 포함한 다양한 광케이블의 루즈튜브의 소재로 사용되고 있다. 그러나, 상대적으로 큰 직경의 루즈튜브가 요구되는 중심튜브 방식 광케이블의 중심튜브 소재로 사용될 경우에는 유연성이 떨어진다는 단점이 있다. PP 소재의 경우 PBT에 비하여 유연성이 좋다는 장점이 있기 때문에 큰 사이즈의 루즈튜브를 요구되는 중심튜브 방식 광케이블의 중심튜브 소재로 사용된다. 그러나, PBT 소재와 대비하여 경도, 인장강도 등의 물리적인 특성이 낮기 때문에, 충격 및 인장, 압축 등의 외부 환경에 직접적으로 노출되는 광케이블에 있어서 단점으로 지적되고 있다. 따라서, 특히 중심튜브 방식 광케이블의 중심튜브 소재로서, 유연성을 가지면서도 물리적 특성이 우수한 소재가 요구된다.

한편, 추운 지역에서 광케이블을 포설할 경우, 추운 온도에 경직되어 있는 케이블에 유연성을 더하여 작업성을 향상시키기 위하여 케이블에 열을 가한 후 작업한다. 특히, 작은 직경의 케이블보다 큰 직경의 케이블의 경우, 충분한 열을 가하지 않고 작업하면, 케이블 내부의 루즈튜브의 꺾임 현상이나 킹크 (kink) 현상이 발생할 가능성이 크다. 이에 따라, 케이블 포설에 소요되는 시간이 증가된다는 문제점이 있다.

US 5574816 B US 6215931 B US 6658184 B US 6778745 B KR 2012-0084597 A

본 발명은, 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 중심튜브 방식 광케이블의 중심튜브와 같이 상대적으로 큰 직경을 갖는 루즈튜브의 소재로서, 기존의 PBT 소재 또는 PP 소재의 단점을 회피할 수 있고, 적절한 강도 및 충분한 굴곡 특성이 보장되는 소재를 사용하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 중심튜브 방식 광케이블의 중심튜브와 같이 상대적으로 큰 직경을 갖는 루즈튜브의 소재로서, 저온에서의 우수한 신율을 갖는 소재를 사용하여, 적은 가열 시간으로도 충분한 유연성을 확보할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

광케이블의 중심튜브와 같이 상대적으로 큰 직경을 갖는 루즈튜브의 소재로서 본 발명에 따른 소재를 사용함으로써, 광케이블에 대하여 적절한 강도를 제공함과 동시에 충분한 굴곡 특성을 보장한다.

또한, 광케이블의 중심튜브와 같이 상대적으로 큰 직경을 갖는 루즈튜브의 소재로서 본 발명에 따른 소재를 사용함으로써, 추운 지역에서의 광케이블 포설 시에 작업성이 향상되고 포설 시간이 단축되는 등의 잇점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 수지 소재로 이루어진 중심튜브를 구비하는 광케이블의 단면도.
도 2는 TPE 소재의 종류를 나타내는 도표.
도 3은 TPE 소재의 종류에 따른 일반적인 특성을 나타내는 도표.
도 4는 광케이블 중심튜브를 만들기 위해 이용되는 소재들의 특성을 대비한 도표.
도 5는 본 발명에 따른 광케이블의 중심튜브의 소재로 이용되는 TPEE 소재와, 일반적인 PP, PBT 소재의 물성을 비교한 도표.
도 6은 본 발명에 따른 광케이블의 중심튜브의 소재로 이용되는 TPEE 소재와, PP, PBT 소재의 물성을 정성적으로 비교한 도표.
도 7은 본 발명에 따른 광케이블의 중심튜브의 소재로 이용되는 TPEE 소재의 상온 및 저온에서의 신율을 비교하여 도시한 그래프.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 이하의 설명에서는 구체적인 사항들이 나타나 있는데 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 원칙적으로 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1에는 본 발명에 따른 수지 소재로 이루어진 중심튜브를 구비하는 광케이블의 단면도가 도시되어 있다.

광케이블(1)은 다수의 광섬유 또는 리본스택(10)을 내부에 포함하는 하나의 중심튜브(100), 중심튜브(100)의 내주면 및/또는 외주면을 둘러싸게 배치되는 방수 테입(310, 320), 중심튜브(100)의 내부에 광케이블의 길이 방향을 따라 배치되는 1개 이상의 방수 얀(330), 외부 인장 자재(210), 립코드(220) 및 외피(200)를 포함한다.

중심튜브(100)는 광케이블(10)의 중심에 위치한다. 본 발명에 따른 중심튜브(100)를 형성하는 소재로서, 적절한 강도를 제공함과 동시에 충분한 굴곡 특성을 보장하며, 저온에서도 유연성을 갖는 수지가 이용된다. 본 발명에 따른 중심튜브(100)를 형성하는 수지 소재의 물리적 특성에 대하여는 뒤에서 자세히 설명한다.

광케이블(10)은 중심튜브(200) 내부 공간에 습기가 침투하는 것을 방지하기 위하여 수분을 흡수하는 특성을 갖는 방수용 얀(yarn)(330)을 중심튜브 내부에 배치시킬 수 있으며, 중심튜브(200)의 내주면 및/또는 외주면을 둘러싸도록 배치되는 방수 테입(310, 320)이 제공될 수 있다. 방수 테입(310, 320)의 소재로서는 부직포(Non woven fabric) 등이 사용될 수 있다.

외부 인장 자재(210)는 광케이(10)블에 항장력을 제공하며, 도시된 실시예에서는, 중심튜브(200) 외부에 광케이블(10)의 길이 방향을 따라 배치된다. 외부 인장 자재(210)의 소재로서는, 섬유강화플라스틱(FRP), 아연도금 강선, 아라미드 얀, 글라스 얀, 알루미늄 적층 테입(Laminated Aluminum Tape), 강재 주름 테입(Corrugated steel tape)과 같은 항장 기능을 갖는 자재를 사용할 수 있다.

외피(200)는 광케이블(10)의 최외곽에 위치하여 내부의 자재들을 보호하는 역할을 한다. 외피(200)의 소재로서는 PVC, PE, 하이트렐, 나일론, 폴리 프로필렌과 같은 고분자 화합물 등이 사용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 광케이블(10)의 중심튜브(100)를 형성하는 소재의 물리적 특성에 대하여 설명한다. 전술한 바와 같이, 적절한 강도를 제공함과 동시에 충분한 굴곡 특성을 보장하며, 저온에서도 유연성을 갖는 수지가 이용된다. 이러한 물리적 특성을 갖는 수지로서는, 부탄디올과 디메틸테레프탈레이트의 하드 세그먼트를 가지고, 폴리에테르계 폴리올과 디메틸테레프탈레이트의 소프트 세그먼트로 이루어진 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머 (TPEE) 수지가 있다. 예를 들어, 특허등록 10-1766421호에 개시된 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머 수지를 이용할 수 있다. 제품으로서는, 열가소성 폴리에테르에스테르 엘라스토머 수지는 코오롱플라스틱 주식회사에서 생산되어 KOPEL이라는 상품명으로 유통되는 수지를 이용할 수 있다. 코오롱플라스틱 주식회사는 KOPEL이라는 상품명 하에 여러 사양을 갖는 수지를 제공하고 있다.

본 발명에 따른 큰 사이즈의 버퍼 튜브를 요하는 리본 광케이블용 버퍼 튜브 소재로써 TPEE를 사용하여 종래에 튜브 자재로 주로 사용되었던 PBT 및 PP의 단점을 보완함으로써, 리본 광 케이블의 물리적 특성을 향상시킨다. 또한, 저온에서의 우수한 신율을 가지고 있는 TPEE로 튜브를 만듦으로써, 추운 지역에서의 포설 작업성 향상과 포설 시간 단축 등의 효과를 볼 수 있다.

일반적으로 광케이블 내 리본 스택을 포함하고 있는 버퍼 튜브의 소재로서 PBT(폴리부틸렌) 또는 PP(폴리프로필렌)이 사용되고 있다. PBT의 경우 특유의 내구력으로 인하여 리본 광케이블뿐만 아니라, 소형 광케이블을 포함한 다양한 광케이블의 버퍼 튜브의 소재로 사용되고 있으나 큰 사이즈의 버퍼 튜브를 요하는 리본 광케이블용 버퍼 튜브 소재로 사용될 시에 유연성이 떨어진다는 단점이 있다. PP의 경우 위와 같은 PBT의 단점을 보완하기 위하여 큰 사이즈의 버퍼 튜브를 요하는 리본 광케이블용 버퍼 튜브 소재로 사용되고 있으나, PBT 대비 경도 및 인장강도 등의 물리적인 특성이 낮기 때문에 충격 및 인장, 압축 등의 외부 환경에 직접적으로 노출 되는 광케이블에 있어서 충분한 단점이 될 수 있다.

이러한 리본 광케이블과 같은 큰 사이즈의 버퍼 튜브가 요구되는 케이블에 있어 특히 버퍼 튜브의 소재로서 기존 PBT 및 PP 대신 TPEE를 사용함으로써 위에서 발생하는 단점들을 보완할 수 있다. TPEE의 소재는 다음과 같은 특징이 있다: 1) 적절한 강도, 2) 충분한 굴곡 특성, 3) 우수한 저온 유연성, 4) 균형잡힌 열, 화학 및 기계적 물성, 5) 타 소재에 비해 균형잡힌 물성.

도 2에는 TPEE 소재의 정성적 특성이 도표로 나타나 있으며, 도 3 및 4에는 TPEE, PBT, PP의 물리적 특성을 대비하여 도표로 나타나 있다. PBT의 경우, 경도(Shore D) 값이 높고, 인장 강도(Tensile strength)가 높다. 이러한 이유로 작은 사이즈의 내경을 가진 루즈 튜브에 가해질 충격과 인장에 충분한 내성을 가지고 있기 때문에 튜브 내경 3.0mm이하의 일반적인 광케이블에 주로 사용되었다. 하지만, 일반적으로 튜브 내경이 최소 4.0mm가 넘어가는 리본 광케이블에 사용되는 큰 사이즈의 튜브의 자재로 사용했을 경우, 굴곡 강도(Flexural strength) 값이 높기 때문에 잘 구부려지지 않고, 함체 내부에 튜브를 감을 시에 꺾임 현상 등일 발생하는 문제가 있다. 이를 보완하기 위하여, 일반적으로 리본 광케이블을 구성하는 큰 사이즈의 튜브의 물질로써 PP가 사용된다.

PP의 경우, PBT와 대비하여 굴곡 강도(Flexural strength)값이 충분히 낮기 때문에 부드럽게 잘 구부려진다. 하지만, PBT에 대비하여 경도(shore D) 강도 및 인장 강도(Tensile Strength)가 낮기 때문에 PBT에 대비하여 물리적인 충격에 취약하다. 이는 충격 및 인장, 압축 등의 외부 환경에 직접적으로 노출되는 광케이블에 있어서 충분한 단점이 될 수 있다. 또한, 굴곡 탄성(Flexural modulus)의 값이 상당히 낮기 때문에 리본 케이블에 포함되는 큰 사이즈의 튜브를 포함한 케이블은 일반적인 작은 케이블에 포함되는 작은 사이즈의 튜브와 대비하여 굽힘으로 인한 재료 내에 응력분포가 더 빨리 생기게 된다. 이는 점점 심하게 굽혀질 때, 어느 한계를 지나면 탄성 영역에서 소성 영역으로 변해버려서 튜브 꺾임 현상이 빨리 발생하게 되는 가장 큰 이유가 된다.

본 발명에서는 이러한 PBT 및 PP의 단점들을 보완하여 큰 사이즈의 튜브가 요구되는 리본 광케이블의 튜브 자재로써 TPEE를 사용하였다. TPEE는 플라스틱 소재가 가지고 있는 열가소성 특성과 고무 탄성 물질의 그 모두 특유의 유연성으로 인하여 Air blown cable 등과 같이 작은 사이즈의 튜브를 구성하는 자재로도 쓰인다.

또한, 추운 지역에서 케이블을 포설할 시, 얼어있는 케이블과 튜브에 충분한 열을 가하지 않고 작업하게 되면 작업성이 떨어질 뿐만 아니라 튜브 꺾임 현상 및 킹크(kink) 현상이 발생할 수도 있다. 특히, 리본 케이블과 같이 큰 사이즈의 튜브의 경우에는 더 많은 열을 가해야 한다. TPEE의 상온에서의 Izod 충격강도는 5배 이상 높으며, 영율은 1/5 수준이다. TPEE는 이러한 유연성으로 인해 도 5에 도시된 바와 같이 상온 뿐만 아니라 저온에서도 우수한 신율을 나타내는 것을 볼 수 있다. 도 5로부터 알 수 있듯이 ISO 규격으로 측정한 결과에 있어, 상온에서 분석한 TPEE 시편의 경우 1400%로 높은 신율을 보이며, -40℃ 역시 500%의 높은 신율을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이는 추운 지역에서 케이블 포설을 진행할 시, 케이블 및 튜브 외피에 히팅하는 시간을 줄일 수 있으며, 이를 통하여 케이블 포설 시간을 단축할 수 있는 장점을 가지게 된다.

특히, PBT와 대비하여 탄성 강도(Flexural strength) 값이 충분히 낮기 때문에 부드럽게 잘 구부려진다. 이는 함체 내부에 큰 사이즈의 튜브를 감아야 하는 리본 광케이블에 반드시 필요한 특성이다. 또한, PP와 대비하여 굴곡 탄성(Flexural modulus)가 높기 때문에 큰 사이즈의 튜브를 감을 시에도 굽힘으로 인한 재료 내에 응력분포가 상대적으로 천천히 발생하게 되므로 튜브를 점점 심하게 굽힐 때에도 탄성 영역에서 소성 영역으로 변해버리는 시기가 늦어지기 때문에 같은 사이즈, 같은 조건의 튜브 굽힘에도 PP 튜브 대비 꺾임 현상이 늦게 발생하게 된다. 이러한 특성 덕분에 TPEE 튜브를 포함한 케이블은 PP 튜브를 포함한 케이블보다 현장에서 케이블 포설 시에도 더욱 유연한 조건으로 다룰 수 있다. 게다가 상온에서의 아이조드 충격 강도 및 인장 강도가 PP에 비하여 높기 때문에 충격 및 인장, 압축 등의 특성이 우수하다. 리본 광케이블 내부에 들어가는 튜브의 두께의 경우 일반적인 광케이블의 내부에 들어가는 튜브 두께의 약 2배 이상 두껍기 때문에 PBT만큼 높은 경도와 인장 강도를 필요로 하지 않는다. 이러한 이유로 TPEE는 외부 환경에 직접적으로 노출되는 광케이블의 튜브에 적용하기에 적합하다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: 광케이블
100: 중심튜브
200: 외피
210: 외부 인장 자재
220: 립코드
310, 320: 방수 테입
330: 방수 얀

Claims (1)

1. TPEE 소재로 형성된 중심튜브를 구비한 광케이블.

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