KR20210055180A - 자기말림 차폐튜브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 케이블 접속 또는 케이블 차폐 작업의 작업성을 향상시키며, 양호한 전자파 차폐성능을 확보하면서도 무게와 비용을 최소화할 수 있는 자기말림 차폐튜브에 관한 것이다.
Description
본 발명은 자기말림 차폐튜브에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 케이블 접속 또는 케이블 차폐 작업의 작업성을 향상시키며, 양호한 전자파 차폐성능을 확보하면서도 무게와 비용을 최소화할 수 있는 자기말림 차폐튜브에 관한 것이다.
일반적으로 케이블은 차폐를 위하여 케이블 제조 과정에서 차폐층이 부가될 수 있으나, 차폐층이 구비되지 않은 케이블 또는 케이블의 접속부위에서는 사후적으로 차폐층을 부가할 필요가 있다.
통신용 케이블의 접속부 등에 전자파 차폐를 부가하는 방법으로, 금속 재질의 차폐부재로 통신 케이블의 접속부 등을 감싸고 차폐부재를 통신 케이블의 차폐층에 용접하여 연결하는 방법 또는 열수축 튜브 형태의 차폐튜브를 통신 케이블의 적용하여 열수축시키는 방법이 적용될 수 있다.
전자의 경우, 금속 재질 편조 차폐부재로 양 통신케이블의 접속부 등을 감싼 후 금속 재질 편조 차폐부재와 양 통신케이블의 차폐층을 각각 용접하는 방법으로 양 통신케이블의 차폐층을 전기적으로 연결하여 양 통신케이블의 접속부 등을 통한 전자파 누설을 최소화할 수 있으나, 금속 재질 편조 차폐부재와 양 통신케이블의 차폐층을 각각 용접하는 방법은 현장 작업성이 좋지 않고 케이블 경량화에 장애가 될 수 있다.
후자의 경우 일반적인 수지재질의 열수축 튜브는 충분한 강성을 확보하기 어렵고 쉽게 찢어지는 문제가 있으며 일반 열수축 튜브는 수지 재질로만 구성되므로 전자파 차폐 성능이 떨어지고, 전자의 방법과 마찬가지로 케이블 접속 현장에서 열을 가해 튜브를 수축시켜야 하므로 현장 작업성이 떨어지며, 이러한 열수축 튜브에 탄소 섬유사 등을 적용하여 차폐성능을 보강하기 위한 시도가 있었으나, 금속 차폐층에 비해 여전히 차폐성능이 부족하다.
본 발명은 케이블 접속 또는 케이블 차폐 작업의 작업성을 향상시키며, 양호한 전자파 차폐성능을 확보하면서도 무게와 비용을 최소화할 수 있는 자기말림 차폐튜브에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 금속 도금된 탄소 섬유사가 합사되어 구성되는 복수 개의 탄소 섬유사 번들 및 탄소 섬유사 번들과 수직한 방향으로 배치되며 열수축성 섬유 재질의 복수 개의 수축부재로 구성되는 복수 개의 수축부;를 편조하여 형성된 편조부재로 구성되며, 상기 편조부재를 구성하는 상기 탄소 섬유사 번들이 길이방향으로 나란히 배치되고, 상기 수축부가 원주방향으로 배치되며, 상기 편조부재를 열수축하여 원통 모양으로 형성되며, 상기 원주방향으로 겹쳐진 중첩부를 포함하는 자기말림 차폐튜브를 제공할 수 있다.
또한, 상기 탄소 섬유사 번들은 3k 가닥, 6k 가닥 또는 12k 가닥의 탄소 섬유사로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 탄소 섬유사 번들을 구성하는 탄소 섬유사는 신율이 1 % 이상인 PAN 계열 탄소 섬유사일 수 있다.
여기서, 상기 탄소 섬유사의 금속 도금 재질은 구리, 금, 은, 알루미늄 또는 니켈이나 그 합금 재질일 수 있다.
또한, 상기 금속 도금의 도금 밀도는 2.7 g/cm3 이하일 수 있다.
이 경우, 상기 탄소 섬유사 번들을 구성하는 금속 도금된 탄소 섬유사의 합사 전 도금 두께는 0.2 ㎛ 내지 0.5 ㎛일 수 있다.
그리고, 상기 탄소 섬유사 번들을 구성하는 금속 도금된 탄소 섬유사의 합사 및 편조 후 도금 두께는 0.2 ㎛ 내지 0.4 ㎛일 수 있다.
또한, 상기 수축부를 구성하는 수축부재는 폴리올레핀 계열의 수지 재질 와이어로 구성될 수 있다.
여기서, 상기 수축부를 구성하는 복수 개의 수축부재는 단층으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 수축부재는 폴리올레핀 계열의 수지 재질 와이어이며, 직경이 0.25 밀리미터(mm) 내지 0.5 밀리미터(mm)이고, 1 내지 5개가 하나의 수축부를 구성될 수 있다.
그리고, 상기 자기말림 수축튜브의 내부에 케이블을 삽입하지 않은 상태에서 상기 중첩부의 원주방향 중첩범위는 20도 내지 50도일 수 있다.
본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브에 의하면, 열수축이 완료된 자기 말림 형상을 유지한 상태로 제공되어, 케이블 작업 현장에서 화기 등을 사용한 용접 또는 열수축 작업이 필요하지 않으며, 양호한 차폐 성능을 제공할 수 있는 경량화된 자기말림 차폐튜브를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브에 의하면, 케이블 접속부의 접속 후 힛건(Heat gun) 등의 화기 등을 사용하지 않고 장착이 가능하므로 전자파 차폐를 위한 작업의 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브에 의하면, 금속 도금된 탄소 섬유사 번들을 길이방향으로 적용하여, 수지 재질 또는 탄소 섬유사 재질의 열수축 튜브 형태의 차폐재보다 차폐성능이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브에 의하면, 금속 도금된 탄소 섬유사 번들을 길이방향으로 적용하여 양호한 차폐 성능을 확보함과 동시에 금속 편조부재로 구성된 차폐층에 비해 무게와 비용을 크게 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브를 구성하기 위한 편조부재의 하나의 실시예를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 편조부재를 튜브 형태로 열수축 시킨 자기말림 차폐튜브의 하나의 실시예의 사시도를 도시한다.
도 3 및 도 4는 2종의 탄소 섬유사의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
도 5는 본 발명의 6K 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께와 6K 금속 도금 탄소 섬유사를 합사 및 편조하여 구성된 편조부재 또는 자기말림 차폐튜브 상태에서 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화를 도시한다.
도 6은 도 5와 관련된 편조부재 또는 이를 이용한 자기말림 차폐튜브의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
도 7은 본 발명의 3K 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께와 3K 금속 도금 탄소 섬유사를 합사 및 편조하여 구성된 편조부재 또는 자기말림 차폐튜브 상태에서 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화를 도시한다.
도 8은 도 7과 관련된 편조부재 또는 이를 이용한 자기말림 차폐튜브의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 편조부재를 튜브 형태로 열수축 시킨 자기말림 차폐튜브의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 편조부재를 튜브 형태로 열수축 시킨 자기말림 차폐튜브의 하나의 실시예의 사시도를 도시한다.
도 3 및 도 4는 2종의 탄소 섬유사의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
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도 6은 도 5와 관련된 편조부재 또는 이를 이용한 자기말림 차폐튜브의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
도 7은 본 발명의 3K 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께와 3K 금속 도금 탄소 섬유사를 합사 및 편조하여 구성된 편조부재 또는 자기말림 차폐튜브 상태에서 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화를 도시한다.
도 8은 도 7과 관련된 편조부재 또는 이를 이용한 자기말림 차폐튜브의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
도 9는 본 발명에 따른 편조부재를 튜브 형태로 열수축 시킨 자기말림 차폐튜브의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)를 구성하기 위한 편조부재(100')의 하나의 실시예를 도시하며, 도 2는 도 1에 도시된 편조부재(100')를 튜브 형태로 열수축 시킨 자기말림 차폐튜브(100)의 하나의 실시예의 사시도를 도시한다.
본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)는 금속 도금된 탄소 섬유사(11)가 합사되어 구성되는 복수 개의 탄소 섬유사 번들(10) 및 탄소 섬유사 번들(10)과 수직한 방향으로 배치되며 열수축성 섬유 재질의 복수 개의 수축부재(21)로 구성되는 수축부(20);를 편조하여 형성된 편조부재(100')로 구성되며, 상기 편조부재(100')를 구성하는 상기 탄소 섬유사 번들이 길이방향(제1방향)으로 나란히 배치되고, 상기 수축부(20)가 원주방향(제2방향)으로 배치되며, 원주방향으로 겹쳐진 중첩부(O)가 형성되도록 원통형으로 말아 상기 수축부(20)를 열수축시켜 구성될 수 있다.
자기말림 튜브란 외력이 없는 경우에도 스스로 둘레방향으로 말리는 자기말림 특성을 보유하여 원주방향의 양 단부가 일정 각도 서로 중첩(overlap)되는 중첩부가 존재하는 튜브를 의미한다. 따라서, 상기 중첩부를 작업자가 손이나 기타 기구로 분리하여 벌린 사이를 통해 케이블 등을 삽입하면 설치가 완료되고, 별도의 화기 사용 또는 체결부재 등이 불필요하므로 케이블 현장 작업의 작업성이 크게 향상될 수 있다.
도 1에 도시된 편조부재(100')로 제조된 도 2에 도시된 자기말림 차폐튜브(100)의 내경이 9 밀리미터(mm)이고, 그 내부에 수용되는 케이블의 직경은 10 밀리미터(mm)인 경우, 자기말림 차폐튜브(100)의 중첩부(O)를 벌려 케이블을 삽입 장착한 경우 별도의 추가적인 고정작업 없어도 자기말림 상태에 대한 복원 탄성으로 안정적으로 케이블을 감싸는 상태를 유지할 수 있다.
그리고 ‘번들’이란 다수의 미세 섬유사로 구성되는 섬유 묶음 또는 다발을 의미하는 것으로 탄소 섬유사의 경우 몇 천 개의 미세 탄소 섬유사가 하나의 번들을 구성하게 된다.
탄소 섬유(사)는 철에 비해 질량은 1/4에 불과하나 강도 및 탄성이 각각 10배 및 7배에 이르는 특성으로 인하여 다양한 분야에서 활용이 시도되고 있다. 본 발명에 따른 자기말림 차폐튜브(100)에서는 차폐 효과를 제공하는 차폐재로서 탄소 섬유사를 적용하고, 전자파 차폐효과를 더욱 향상시키기 위하여 금속 도금된 탄소 섬유사를 적용한다.
그리고, 본 발명의 탄소 섬유사는 신율이 1% 이상인 PAN 계열 탄소 섬유사인 것이 바람직하다. PAN 계열 탄소 섬유사는 직경이 5 ~ 8 μm이다.
일반적으로 탄소 섬유사 번들(10)은 탄소 섬유사(11)를 3k(3,000) 가닥, 6k(6,000) 가닥 또는 12k(12,000) 가닥 등 1k(1,000) 가닥 이상으로 구성된 번들일 수 있고, 본 발명에서는 주로 3k 가닥, 6k 가닥으로 구성된 탄소 섬유사 번들이 적용된 편조부재 또는 자기말림 차폐튜브(100)에 대하여 설명한다.
참고로 본 발명의 시험에 사용된 3K 탄소 섬유사 번들의 대략적인 직경 또는 폭은 0.40 밀리미터(mm) 내지 0.50 밀리미터(mm)이며, 6K 탄소 섬유사 번들의 대략적인 직경 또는 폭은 0.60 밀리미터(mm) 내지 0.70 밀리미터(mm) 정도로 측정되었다. 그리고, 각각의 탄소 섬유사는 제조 과정에서 폴리아미드(Polyamude) 코팅이 수행되어, 탄소 섬유사 간의 들러 붙음 또는 엉킴 등을 방지하는 효과가 있다. 폴리아미드 코팅층은 탄소 섬유사 표면에 접착성이 좋으며 또 휨성이 양호한 피막을 형성하게 된다.
본 발명에 따른 편조부재(100') 및 자기말림 차폐튜브(100)은 편조 구조로 제조되며, 금속 도금 탄소 섬유사를 기본 구성으로 한다.
탄소 섬유사 자체는 무게가 가볍고 강성과 탄성을 가지는 소재이며, 전자파 차폐 성능을 향상시키고자 탄소 섬유사 위에 한 가지 이상의 금속을 도금한 탄소 섬유사를 사용한다.
상기 탄소 섬유사의 금속 도금 재질은 구리, 금, 은, 알루미늄 또는 니켈이나 그 합금 재질인 것이 바람직하며, 상기 금속도금의 도금 밀도는 2.7 g/cm3 이하로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 탄소 섬유에 적용된 금속 도금은 탄소섬유 위에 구리(Cu) 도금 후 니켈(Ni) 도금을 수행한 이중 도금이다.
그리고, 상기 탄소 섬유사 번들을 구성하는 금속 도금된 탄소 섬유사는 합사 전 도금 두께가 0.2 ㎛ 내지 0.5 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 탄소 섬유사의 금속 도금 두께와 관련된 상세한 설명은 뒤로 미룬다.
본 발명에 따른 편조부재(100') 및 자기말림 차폐튜브(100)는 길이방향으로는 금속 도금된 탄소 섬유사(11)로 구성되는 탄소 섬유사 번들(10)과 원주 방향으로 자기말림 즉 열이 가해지면 열수축되는 수축성을 갖는 복수 개의 수지 재질의 수축부재(21)로 구성되는 수축부(20)를 편조하여 탄소 섬유사의 장점인 경량 및 차폐성능을 극대화 하면서, 마감재로서의 편리성을 부여할 수 있다.
도 1에 도시된 본 발명에 따른 탄소 섬유사 편조부재(100’)는 일방향(제 1 방향)으로 탄소 섬유사 번들(10) 및 그 수직방향(제 2 방향)으로 수축부(20)를 편조방식으로 조직하여 편조부재(100')를 제조할 수 있다.
도 1 및 도 2에는 하나의 수축부(20)가 2개의 수축부재(21)로 구성되는 예를 도시하였으나 1 내지 5개가 하나의 수축부를 구성할 수도 있다.
상기 수축부재(21)의 예로서 폴리올레핀(Polyolefine) 계열 수지 재질의 와이어가 사용될 수 있다.
폴리올레핀이란 합성수지의 종류로써, 에틸렌과 프로필렌 같은 올레핀(분자 1개당 1개의 이중결합을 포함하고 있는 탄화수소)을 첨가중합반응시켜 만드는 유기물질을 의미한다.
폴리올레핀의 재질로는 폴리에틸렌(HDPE(High Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), LLDPE(Linear Low Density Polyethylene)), EVA(ethylene-vinylacetate copolymer), UHMWPE(ultra-high molecular weight PE) 등이 적용될 수 있고, 이외에도 각종 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 러버/엘라스토머(ethylene-propylene rubber), EPDM(ethylene-propylene-diene monomer), POE(polyolefin elastomer, ethylene/octene-1)) 등이 적용될 수 있다.
폴리올레핀 와이어는 일반적으로 탄성이 있고, 대부분이 유기 용매에 녹지 않으며 산과 염기에 내성이 있고 전기 절연성이 있어서 일반적인 열수축튜브의 재료로 활용된다.
이와 같은 폴리올레핀 재질로 구성된 폴리올레핀 와이어 형태의 수축부재(21)로 수축부(20)를 구성하여 제 1 방향과 수직한 제 2 방향으로 배치되도록 직조한다.상기 수축부(20)는 복수 개의 수축부재(21)를 제 1 방향으로 나란하게 되도록 인접하여 제 2 방향을 따라 배치할 수 있다.
또한 경량화 또는 비용 절감을 위하여, 상기 수축부재(21)는 단층으로 배치하는 것이 바람직하며, 직경이 0.25 밀리미터(mm) 내지 0.5 밀리미터(mm)인 것이 바람직하다.
길이 방향의 탄소 섬유사 번들(10)을 배치하기 위해서는 번들을 평행하게 펼쳐주고 한데 모아주는 합사 또는 편조 작업 공정을 거쳐야 번들을 배치할 수 있다.
이러한 금속 도금된 탄소 섬유사는 번들로 합사되고, 편조부재로 직조되는 과정에서 코팅층의 코팅 두께가 변화될 수 있다. 즉, 금속 도금된 탄소 섬유사는 번들로 합사되고, 편조부재로 직조되는 과정에서 인접한 탄소 섬유사들과 마찰 등에 의하여, 탄소 섬유 자체가 부서져 보풀 등이 생성되거나, 탄소섬유의 도금층이 손상되거나 도금층의 두께가 쉽게 감소되는 특성이 확인되었다.
따라서, 전자파 차폐 성능 향상을 위해 탄소 섬유사의 도금 두께를 무조건 두껍게 하는 것은 바람직하지 않다. 이하 전자파 차폐 효과와 도금 두께의 관계를 검토하여 최적의 도금 두께를 설정하는 방법을 설명한다.
도 3 및 도 4는 2종의 탄소 섬유사의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
도 3과 도 4는 각각 6k 탄소 섬유사와 3k 탄소 섬유사의 금속 도금 두께에 따른 전자파 차폐 효과를 도시한다.
도 3과 도 4는 금속 도금 두께가 0.10 마이크로미터(㎛)부터 0.70 마이크로미터(㎛)까지의 6k 탄소 섬유사와 3k 탄소 섬유사로 차폐 시험물을 감싼 후 전자파 차폐효과를 측정하여 시험하였다.
구체적으로, 도 3과 도 4의 시험 결과는 6k 금속도금 탄소 섬유사와 3k 금속도금 탄소 섬유사의 도금두께를 0.05 마이크로미터(㎛) 단위로 도금하여, 합사 또는 편조하지 않은 상태의 다수의 탄소 섬유사로 차폐 대상 케이블을 나선형으로 횡권하여 감싸고, 케이블을 측정설비와 접속한 후 케이블을 통해 전류를 통전하여 100MHz 주파수에서의 차폐율을 측정하는 방법으로 시험하였다.
그리고, 도 3과 도 4의 시험에서 금속도금 탄소 섬유사의 도금 두께는 SEM 장비를 이용하여 측정하였다. 구체적으로, 각각의 금속 도금된 탄소 섬유사의 임의 3곳의 두께를 측정하고 이의 평균값을 측정시료의 도금 두께로 기록하였다. 도금 두께는 0.05 마이크로미터(㎛) 단위로 증가시켰으며, 최소 도금 두께는 0.10 마이크로미터(㎛)로 하였다.
도 3 및 도 4의 6k 탄소 섬유사와 3k 탄소 섬유사 모두 금속 도금 두께가 0.10 마이크로미터(㎛)에서 증가될수록 차폐효과가 점진적으로 증가되어, 도금 두께가 0.20 마이크로미터(㎛) 이상이 되면, 일반적인 양호한 차폐성능의 기준이 되는 40dB 이상의 값을 확보함을 확인할 수 있다. 그리고, 도금 두께가 약 0.50 마이크로미터(㎛)까지는 전자파 차폐율이 40dB 이상으로 안정적으로 유지되지만, 도금 두께가 더 증가되어도 차폐율이 오히려 감소하여 전자파 차폐율이 40dB 이하가 됨을 확인할 수 있다.
이와 같은 시험결과를 통해 금속 도금 두께가 0.10 마이크로미터(㎛) 이하인 경우 금속 도금층의 전기 전도도가 낮아 차폐효과가 크지 않으며, 전자파 차폐를 위한 금속 도금 탄소 섬유사에서 전자파 차폐성능과 도금 두께의 비례 범위는 일정한 한계가 존재함을 확인할 수 있다. 그리고, 금속 도금층의 두께가 0.5 마이크로미터(㎛) 보다 큰 경우, 상기 자기말림 차폐튜브(100)의 무게가 증가하여, 도금 두께가 불필요하게 두껍다는 것을 확인하였다.
도 5는 본 발명의 6K 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께와 6K 금속 도금 탄소 섬유사를 합사 및 편조하여 구성된 편조부재 또는 자기말림 차폐튜브(100) 상태에서 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화를 도시한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 도 3의 6K 탄소 섬유사를 합사하여 도 1에 도시된 바와 같은 편조부재를 직조한 후 탄소 섬유사의 도금 두께를 측정한 결과 탄소 섬유사의 도금 두께가 0.50 마이크로미터(㎛)까지는 합사 및 편조된 편조부재에서의 탄소 섬유사의 금속 도금 두께가 비례하여 증가하지만, 합사 또는 편조 전 원래의 탄소 섬유사의 도금 두께보다는 작은 도금 두께를 가지는 결과를 통해 합사 또는 편조 과정에서 어느 정도의 도금층 손상이 발생됨을 확인할 수 있었다.
그리고, 탄소 섬유사의 도금 두께가 0.50 마이크로미터(㎛)보다 큰 경우에는 오히려 합사 및 편조된 편조부재에서의 탄소 섬유사의 금속 도금 두께가 50% 이하, 구체적으로 0.20 마이크로미터(㎛) 이하로 감소함을 확인할 수 있었다.
이와 같은 결과는, 탄소 섬유사의 도금 두께가 증가할수록 합사 또는 편조 작업시 마찰 또는 압력에 의하여 보풀(탄소 섬유사 부서진 조각)이 증가하고, 도금층이 이탈되어 도금 두께가 합사 또는 편조 작업 전보다 얇아지는 현상이 발생되는 것으로 추측된다.
도 6은 도 5와 관련된 편조부재 또는 이를 이용한 자기말림 차폐튜브(100)의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다.
도 5의 도금 두께 측정 결과에서 도시한 바와 같이, 도 6에 도시된 합사 및 편조된 금속 도금 탄소 섬유사로 직조된 편조부재 또는 이를 전자파 차폐성능 시험 결과, 금속 도금 두께가 0.10 마이크로미터(㎛)에서 증가될수록 차폐효과가 점진적으로 증가되고, 합사 및 편조된 탄소 섬유사의 금속 도금 두께가 감소되는 시점인 0.40 마이크로미터(㎛)를 초과하면 전자파 차폐 효과가 감소되기 시작하여, 양호한 차폐 성능의 기준인 40dB 이하를 만족할 수 없음을 확인할 수 있다.
결국, 도 3의 6K 탄소 섬유사를 합사하여 도 1에 도시된 바와 같은 편조부재를 직조한 후 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화와 그에 따른 전자파 차폐 효과의 변화는 합사 및 편조 전의 탄소 섬유사의 도금 두께 50마이크로미터(㎛)는 합사 및 편조 후의 탄소 섬유사의 도금 두께 40마이크로미터(㎛)와 그에 따른 전자파 차폐효과의 경계가 됨을 확인할 수 있다.
즉, 전자파 차폐를 위한 자기말림 차폐튜브(100)를 구성함에 있어서, 전자파 차폐 성능향상을 위하여 합사 및 편조 전 6k 탄소 섬유사의 금속 도금층 코팅 두께를 50 마이크로미터(㎛) 이상이 되도록 하여도 오히려 합사 및 편조 후의 편조부재 또는 이를 이용한 자기말림 차폐튜브(100)의 탄소 섬유사의 도금 두께는 급격하게 감소되며 그에 따라 전자파 차폐성능 역시 40dB 이하가 되어 바람직하지 않음을 확인할 수 있다.
아래의 표 1은 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명의 6K 금속 도금 탄소 섬유사를 합사 및 편조하여 편조부재를 구성한 상태에서의 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화와 그에 따른 전자파 차폐성능 시험 결과를 정리한 표를 도시한다.
즉, 아래의 표 1에서도 확인된 바와 같이, 탄소 섬유사의 합사 및 편조 전의 도금 두께는 0.1 마이크로미터(㎛)에서 0.5 마이크로미터(㎛) 까지는 어느 정도의 비례하여 합사 및 편조 과정에서 금속 도금층의 두께 손실이 크지 않음을 확인할 수 있다.
그러나, 탄소 섬유사의 합사 및 편조 전의 도금 두께가 0.5 마이크로미터(㎛) 이상이 되는 순간 마찰 등에 의하여 탄소 섬유사의 합사 및 편조 후의 도금 두께가 오히려 감소됨을 확인할 수 있으므로, 탄소 섬유사의 합사 및 편조 전의 도금 두께는 0.5 마이크로미터(㎛) 이하가 되어야 함을 확인할 수 있다.
또한, 탄소 섬유사의 합사 및 편조 전의 도금 두께가 0.2 마이크로미터(㎛)보다 작은 경우에는 합사 및 편조 과정에서 도금층의 두께 손실이 발생되지 않으나, 합사 및 편조된 편조부재 또는 자기말림 차폐튜브(100)의 차폐효과가 40dB 이하가 되어 도금층의 두께가 부족하다.
따라서, 6k 탄소 섬유사의 합사 및 편조 전의 도금 두께는 합사 및 편조 과정에서의 도금층 손실을 방지하고 양호한 전자파 차폐 효과의 확보를 위하여 0.2 마이크로미터(㎛) 내지 0.5 마이크로미터(㎛)가 바람직하다고, 합사 및 편조 후의 도금 두께는 0.2 마이크로미터(㎛) 내지 0.4 마이크로미터(㎛)가 바람직하다는 결론을 도출할 수 있다.
| (6K) 합사/편조 전 도금두께 (μm) |
합사/편조 후 도금두께 (μm) |
차폐효과 (dB) |
| 0.10 | 0.10 | 22 |
| 0.15 | 0.15 | 33 |
| 0.20 | 0.20 | 41 |
| 0.25 | 0.24 | 45 |
| 0.30 | 0.29 | 48 |
| 0.35 | 0.33 | 48 |
| 0.40 | 0.39 | 45 |
| 0.45 | 0.40 | 44 |
| 0.50 | 0.38 | 46 |
| 0.55 | 0.18 | 38 |
| 0.60 | 0.17 | 36 |
| 0.65 | 0.18 | 38 |
| 0.70 | 0.18 | 38 |
도 7은 본 발명의 3K 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께와 3K 금속 도금 탄소 섬유사를 합사 및 편조하여 구성된 편조부재 또는 자기말림 차폐튜브(100) 상태에서 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화를 도시하며, 도 8은 도 7과 관련된 편조부재 또는 이를 이용한 자기말림 차폐튜브(100)의 전자파 차폐성능 시험 결과를 도시한다. 또한, 아래의 표 2 역시 본 발명의 3K 금속 도금 탄소 섬유사를 합사 및 편조하여 편조부재를 구성한 상태에서의 금속 도금 탄소 섬유사의 도금 두께의 변화와 그에 따른 전자파 차폐성능 시험 결과를 정리한 표를 도시한다.
도 7, 도 8 및 표 2의 실험 결과를 통해, 6K 탄소 섬유사와 마찬가지로 3K 탄소 섬유사를 적용한 경우에도 합사 및 편조 과정에서의 도금층 손실을 방지하고 양호한 전자파 차폐 효과의 확보를 위하여 합사 및 편조 전의 도금 두께는 0.2 마이크로미터(㎛) 내지 0.5 마이크로미터(㎛)가 바람직하고, 합사 및 편조 후의 도금 두께는 0.2 마이크로미터(㎛) 내지 0.4 마이크로미터(㎛)가 바람직하다는 것을 확인할 수 있다.
| (3K) 합사/편조 전 도금두께 (μm) |
합사/편조 후 도금두께 (μm) |
차폐효과 (dB) |
| 0.10 | 0.10 | 22 |
| 0.15 | 0.15 | 33 |
| 0.20 | 0.20 | 41 |
| 0.25 | 0.24 | 45 |
| 0.30 | 0.28 | 47 |
| 0.35 | 0.33 | 48 |
| 0.40 | 0.38 | 46 |
| 0.45 | 0.40 | 44 |
| 0.50 | 0.40 | 44 |
| 0.55 | 0.17 | 36 |
| 0.60 | 0.17 | 36 |
| 0.65 | 0.16 | 35 |
| 0.70 | 0.17 | 36 |
도 9는 본 발명에 따른 편조부재를 튜브 형태로 열수축 시킨 자기말림 차폐튜브(100'')의 다른 실시예의 사시도를 도시한다.
도 9에 도시된 실시예는 탄소 섬유사 번들을 금속 와이어 번들(10')로 대체한 실시예이다. 이 경우, 금속 와이어 번들(10')은 전술한 실시예들보다 훨씬 더 적은 개수, 예를 들면 수십개 이내의 금속 와이어(11')로 번들을 구성할 수 있다.
상기 금속 와이어(11')는 구리, 금, 은, 알루미늄, 니켈이나 그 합금 또는 CCA와 같은 도금 도체가 적용될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 와이어 번들(10')을 구성하는 경우, 종래 금속 편조부재를 감아 용접 등의 방법을 적용하지 않아도 케이블 접속 작업이 간소화되고 원주방향으로 수축성 수지재질로 구성되는 수축부로 인해 무게 감소 효과를 얻을 수 있음은 전술한 실시예들과 마찬가지이다.
본 명세서는 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.
Claims (11)
- 금속 도금된 탄소 섬유사가 합사되어 구성되는 복수 개의 탄소 섬유사 번들 및 탄소 섬유사 번들과 수직한 방향으로 배치되며 열수축성 섬유 재질의 복수 개의 수축부재로 구성되는 복수 개의 수축부;를 편조하여 형성된 편조부재로 구성되며,
상기 편조부재를 구성하는 상기 탄소 섬유사 번들이 길이방향으로 나란히 배치되고, 상기 수축부가 원주방향으로 배치되며, 상기 편조부재를 열수축하여 원통 모양으로 형성되며, 상기 원주방향으로 겹쳐진 중첩부를 포함하는 자기말림 차폐튜브. - 제1항에 있어서,
상기 탄소 섬유사 번들은 3k 가닥, 6k 가닥 또는 12k 가닥의 탄소 섬유사로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제2항에 있어서,
상기 탄소 섬유사 번들을 구성하는 탄소 섬유사는 신율이 1 % 이상인 PAN 계열 탄소 섬유사인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제1항에 있어서,
상기 탄소 섬유사의 금속 도금 재질은 구리, 금, 은, 알루미늄 또는 니켈이나 그 합금 재질인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제4항에 있어서,
상기 금속 도금의 도금 밀도는 2.7 g/cm3 이하인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제4항에 있어서,
상기 탄소 섬유사 번들을 구성하는 금속 도금된 탄소 섬유사의 합사 전 도금 두께는 0.2 ㎛ 내지 0.5 ㎛인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제4항에 있어서,
상기 탄소 섬유사 번들을 구성하는 금속 도금된 탄소 섬유사의 합사 및 편조 후 도금 두께는 0.2 ㎛ 내지 0.4 ㎛인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제1항에 있어서,
상기 수축부를 구성하는 수축부재는 폴리올레핀 계열의 수지 재질 와이어로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제8항에 있어서,
상기 수축부를 구성하는 복수 개의 수축부재는 단층으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제9항에 있어서,
상기 수축부재는 폴리올레핀 계열의 수지 재질 와이어이며, 직경이 0.25 밀리미터(mm) 내지 0.5 밀리미터(mm)이고, 1 내지 5개가 하나의 수축부를 구성하는 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브. - 제1항에 있어서,
상기 자기말림 수축튜브의 내부에 케이블을 삽입하지 않은 상태에서 상기 중첩부의 원주방향 중첩범위는 20도 내지 50도 인 것을 특징으로 하는 자기말림 차폐튜브.
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