KR20210148733A

KR20210148733A - 가동용 이더넷 케이블

Info

Publication number: KR20210148733A
Application number: KR1020200065997A
Authority: KR
Inventors: 임재남; 홍인기; 신가람솔
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2020-06-01
Filing date: 2020-06-01
Publication date: 2021-12-08

Abstract

본 발명은 가동용 이더넷 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 균일한 임피던스에 의한 통신 특성 유지가 가능하고, 우수한 차폐 성능을 보유하는 동시에, 굴곡성, 유연성, 작업성 등이 우수한 가동용 이더넷 케이블에 관한 것이다.

Description

가동용 이더넷 케이블{Movable ethernet cable}

이더넷 케이블은 통신케이블을 의미하고, 가동용 이더넷 케이블은 FA(Factory Automation) 케이블, 로봇 케이블 등 반복적인 이동을 수행하는 설비의 신호 전송 및 제어를 위한 통신케이블을 의미한다.

도 1은 종래 이더넷 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 이더넷 케이블은 연선 도체(11) 및 이를 감싸는 절연층(12)을 포함하는 2가닥의 절연선이 일정한 피치로 서로 꼬여 형성되는 복수 개의 코어(10), 상기 복수 개의 코어(10)를 전체적으로 감싸는 바인더층(20), 상기 바인더층(20)을 감싸는 차폐층(30), 상기 차폐층(30)을 감싸는 시스층(40) 등을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 바인더층(20)은 상기 복수 개의 코어(10)의 구조적 안정을 위한 구성으로서, 일반적으로 바인더 테이프를 상기 복수 개의 코어(10) 위에 횡권함으로써 형성할 수 있고, 상기 바인더 테이프의 횡권시 견고한 바인더층(20)을 형성하기 위해 상기 바인더 테이프의 폭이 일부 중첩되도록 횡권하는 것이 일반적이다.

그러나, 상기 바인더 테이프의 폭이 일부 중첩되도록 횡권하는 경우 상기 복수 개의 코어(10)을 구조적으로 안정시키는 측면에서는 유리하나, 상기 이더넷 케이블의 굴곡성, 유연성, 작업성은 저하될 수 있다.

특히, 복수 개의 코어(10) 중 일부의 코어를 감싸는 부분에 대하여만 상기 바인더 테이프의 폭이 중첩되는 구간이 발생할 수 있으며, 상기 바인더 테이프의 폭이 중첩되는 구간에서는 상기 연선 도체(11)와 상기 차폐층(30)의 사이의 간격이 증가하기 때문에 일부 코어에 대하여만 임피던스가 증가할 수 있다. 이로 인해 모든 코어에 대하여 균일한 임피던스를 유지할 수 없기 때문에 통신 특성이 저하되는 문제가 유발될 수 있다.

따라서, 균일한 임피던스에 의한 통신 특성 유지가 가능하고, 우수한 차폐 성능을 보유하는 동시에, 굴곡성, 유연성, 작업성 등이 우수한 가동용 이더넷 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 균일한 임피던스에 의한 통신 특성 유지가 가능한 가동용 이더넷 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 우수한 차폐 성능을 보유하는 동시에, 굴곡성, 유연성, 작업성 등이 우수한 가동용 이더넷 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,

연선 도체 및 상기 연선 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 절연선 2가닥이 서로 꼬여 형성되는 복수 개의 코어; 상기 복수 개의 코어를 전체적으로 감싸는 바인더층; 상기 바인더층을 감싸는 차폐층; 및 상기 차폐층을 감싸는 시스층을 포함하고, 상기 바인더 층은 부직포 테이프의 횡권에 의해 형성되고, 상기 부직포 테이프는 이의 폭 방향으로 중첩되지 않고 2 mm 이하로 이격되거나 중첩 또는 이격되지 않고 접하는 상태로 횡권되는, 이더넷 케이블을 제공한다.

여기서, 상기 부직포 테이프는 신장율이 12 내지 30%이고, 인장강도는 10 내지 20 kgf/5cm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

또한, 상기 부직포 테이프의 두께는 0.07 내지 0.24 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

한편, 상기 차폐층은 폴리에스테르 필름에 알루미늄 박이 부착된 알루미늄-마일라(Al-Mylar) 테이프에 의해 형성되는 제1 차폐층 및 주석도금 구리 편조체에 의해 형성되는 제2 차폐층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

여기서, 상기 주석도금 구리 편조체는 편조밀도가 80% 이상인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

또한, 상기 2가닥의 절연선은 7 내지 20 mm의 대연 피치로 서로 꼬여 있는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

그리고, 상기 복수 개의 코어는 70 내지 110 mm의 연합 피치로 서로 꼬여 있는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

한편, 상기 연선 도체는 구리 연선 도체이고, 상기 절연층은 고밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하며, 상기 시스층은 폴리염화비닐 수지 또는 폴리우레탄 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

여기서, 상기 연선 도체의 직경은 0.45 내지 0.65 mm이고, 상기 절연층의 두께는 0.20 내지 0.35 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

또한, 상기 복수 개의 코어의 배치를 유지하도록 코어 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.

본 발명에 따른 가동용 이더넷 케이블은 새로운 바인더층을 통해 균일한 임피던스에 의한 통신 특성 유지가 가능한 우수한 효과를 나타낸다.

또한, 본 발명에 따른 가동용 이더넷 케이블은 새로운 바인더층과 새로운 차폐층의 조합을 통해 우수한 차폐 성능을 보유하는 동시에, 굴곡성, 유연성, 작업성 등이 우수한 효과를 나타낸다.

도 1은 종래 이더넷 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 다른 실시예에 관한 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

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 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이더넷 케이블은 연선 도체(110) 및 상기 연선 도체(110)를 감싸는 절연층(120)을 포함하는 절연선 2가닥이 일정한 피치로 서로 꼬여있는 코어(100) 복수 개, 상기 복수 개의 코어(100)를 전체적으로 감싸는 바인더층(200), 상기 바인더층(200)을 감싸는 차폐층(300), 상기 차폐층(300)을 감싸는 시스층(400) 등을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 연선 도체(110)는 구리, 알루미늄, 은 등 전도성 금속소재 또는 이들의 합금, 예를 들어, 비저항이 1.68×10^-8 Ω·m 이하인 금속소재로 이루어진 복수 개의 소선이 연합됨으로써 형성될 수 있고, 단선 도체에 비해 이더넷 케이블의 굴곡성, 유연성, 작업성 등을 확보하는데 유리하며, 외경은 이더넷 케이블의 용도에 따라 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어 0.45 내지 0.65 mm일 수 있다.

또한, 상기 절연층(120)은 전기 절연특성을 갖는 고분자 수지를 베이스 수지로 포함하는 절연 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있고, 상기 고분자 수지는 전기 절연특성을 구현할 수 있다면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌에틸아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트 등의 폴리올레핀계 수지, 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지를 포함할 수 있다. 상기 절연층(120)의 두께는 상기 연선 도체(110)의 소재, 직경, 상기 절연층(120) 소재 등에 따라 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어, 0.20 내지 0.35 mm일 수 있다.

상기 복수 개의 코어(100) 각각은 이를 구성하는 2가닥의 절연선이 일정한 대연 피치로 서로 꼬여 있다. 상기 대연 피치가 과도하게 짧은 경우 절연선의 과도한 꼬임에 의한 응력으로 이더넷 케이블의 유연성이 저하될 수 있는 반면, 상기 대연 피치가 과도하게 긴 경우 이더넷 케이블의 굴곡성, 내구성 등이 저하될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 이더넷 케이블은 복수 개의 코어(100)가 인접하여 배치되기 때문에 각각의 코어(100)에 흐르는 전류가 형성하는 전자기장에 의해 인접한 다른 코어(100)의 전송 신호에 노이즈가 발생하는 등의 악영향을 받는 현상, 즉 크로스토크(crosstalk) 현상이 발생할 수 있고, 이러한 크로스토크 현상을 억제하거나 최소화하기 위해 각각의 코어(100)는 각각 상이한 대연 피치로 절연선이 꼬여진 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어, 상기 대연 피치는 7 내지 20 mm의 수치범위 내에서 적절히 선택될 수 있다.

상기 복수 개의 코어(100) 각각을 형성하는 2가닥의 절연선은 대연 피치로 서로 꼬이고, 상기 복수 개의 코어(100)도 전체적으로 연합 피치로 서로 꼬여 있으며, 상기 연합 피치는 예를 들어 70 내지 110 mm일 수 있다. 상기 연합 피치가 과도하게 짧은 경우 상기 이더넷 케이블의 유연성, 작업성이 저하될 수 있는 반면, 상기 연합 피치가 과도하게 긴 경우 상기 이더넷 케이블의 굴곡성, 내구성 등이 저하될 수 있다.

상기 바인더층(200)은 상기 복수 개의 코어(100)를 전체적으로 부직포 테이프로 횡권함으로써 형성될 수 있고, 상기 복수 개의 코어(100)를 구조적으로 안정적으로 고정함으로써, 각각의 코어(100)를 형성하는 절연선의 연선 도체(110) 사이의 거리를 일정하게 유지하여 임피던스 변화 및 이에 의한 통신 특성 변화를 방지하는 기능을 수행한다.

특히, 상기 바인더층(200)은 종래 바인더층과 달리 부직포 테이프에 의해 형성되고, 상기 부직포 테이프는 고유의 신축성 그리고 부드럽고 폭신한 재질 특성으로 인해 종래 바인더층과 달리 이더넷 케이블의 유연성, 작업성 등이 저하되는 것을 억제하거나 최소화할 수 있으며, 예를 들어 신장율이 12 내지 30%이고, 인장강도가 10 내지 20 kgf/5cm일 수 있다.

또한, 상기 부직포 테이프로 형성된 상기 바인더층(200)은 상기 차폐층(300)과 상기 코어(100)의 절연층(120)을 이격시켜 상기 차폐층(300)에 의한 상기 절연층(120)의 눌림으로 상기 차폐층(300)과 상기 연선 도체(110)의 간격이 좁아지는 등 임피던스 변화에 의한 통신 특성 저하를 방지하는 기능을 수행할 수 있다.

나아가, 상기 부직포 테이프는 횡권시 서로 중첩되지 않고 횡권됨으로써, 종래 바인더 테이프의 횡권시 중첩 구간에서 국부적으로 바인더층의 두께가 두꺼워지고 이로 인해 일부 코어에서 상기 바인더층을 감싸는 차폐층과 상기 바인더층 하부의 도체 사이의 거리가 변경됨에 따른 임피던스 변화 및 균일한 임피던스 확보를 하지 못한데 따른 통신 특성 변화를 방지할 수 있다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 부직포 테이프는 중첩되지 않고 횡권됨으로써 일부 구간에서만 과도하게 중첩되지 않고 균일한 두께를 유지하여 모든 코어에서 균일한 임피던스를 확보할 수 있으며 안정적인 통신 특성을 유지할 수 있다. 바람직하게는, 상기 부직포 테이프는 횡권시 이의 폭 방향으로 2 mm 이하로 이격되거나 접하면서 횡권될 수 있고, 상기 부직포 테이프의 두께는 약 0.07 내지 0.24 mm일 수 있다.

상기 차폐층(300)은 상기 복수 개의 코어(100)로부터 외부로 방출되는 전자파 및 외부로부터 본 발명에 따른 이더넷 케이블 내부로 침투하려는 전자파를 반사 또는 흡수하여 이를 차단하는 기능을 수행하고, 예를 들어, 폴리에스테르 필름에 알루미늄 박이 부착된 알루미늄-마일라(Al-Mylar) 테이프에 의해 형성되는 제1 차폐층(310) 및 주석도금 구리 편조체 등의 금속편조체에 의해 형성되는 제2 차폐층(320)을 포함할 수 있다.

특히, 상기 제1 차폐층(310)은 이를 형성하는 알루미늄-마일라(Al-Mylar) 테이프의 소재 및 구조에 의해 저주파 전자파의 차단 기능이 우수하고, 상기 바인더층(200)을 견고하게 지지함으로써, 상기 바인더층(200)의 부직포 테이프가 폭 방향으로 중첩되지 않고 이격되어 횡권됨으로써 구조적으로 충분히 견고하지 않은 부분을 보상하는 기능을 추가로 수행할 수 있고, 상기 제2 차폐층(320)은 이를 형성하는 주석도금 구리 편조체, 예를 들어, 편조밀도가 80% 이상인 주석도금 구리 편조체의 소재 및 구조에 의해 고주파 전자파의 차단 기능이 우수하다.

상기 시스층(400)은 외부의 압력이나 충격으로부터 상기 코어(100) 등을 보호하는 기능을 수행하고, 예를 들어, 폴리염화비닐 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 불소 수지 등, 바람직하게는 유연성이 우수한 폴리염화비닐 수지, 폴리우레탄 수지 등을 베이스 수지로 포함하는 시스 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있다. 또한, 상기 시스층(400)의 두께는 상기 시스층(400)의 소재, 케이블 전체 외경, 케이블의 용도나 포설환경 등을 감안하여 통상의 기술자가 적절히 선택할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 다른 실시예에 관한 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이더넷 케이블은 상기 복수 개의 코어(100)의 배치를 유지하도록 코어(100) 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터(500)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세퍼레이터(500)는 복수 개의 코어(100)의 배치를 안정적으로 유지하고, 이로써 통신 특성을 안정적으로 유지하는 동시에 외압에 의한 상기 시스층(400)의 저항력을 향상시킴으로써 이더넷 케이블의 구조적 안정성을 개선하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 상기 세퍼레이터(500)는 상기 시스층(400)을 구성하는 재질과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.

[실시예]

1. 제조예

도 2에 도시된 단면 구성 및 구조를 갖고 바인더층을 형성하기 위한 부직포 테이프(폭 : 0.2 mm)의 횡권시 중첩율, 횡권 이전의 코어 전체 외경, 횡권 이후의 바인더층 외경이 아래 표 1에 나타난 바와 같은 이더넷 케이블 시편을 제조했다.

	실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3
중첩율(%)	0	25	33	50
코어 전체 외경(mm)	3.6096	3.6096	3.6096	3.6096
바인더층 외경(mm)	4.0096	4.1416	4.2096	4.4096

2. 임피던스 측정

이더넷 케이블 통신특성 장비(제조사 : DCM Industry)를 이용하여 실시예 및 비교예의 이더넷 케이블 시편에 특정 주파수의 신호를 전송하면서 정전용량, 인덕턴스, 임피던스를 각각 측정했고, 측정결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.

	실시예 1		비교예 1		비교예 2		비교예 3
	100 MHz	250 MHz	100 MHz	250 MHz	100 MHz	250 MHz	100 MHz	250 MHz
정전용량(pF)	46.287		45.57		45.258		44.504
인덕턴스 (μH)	0.46517	0.46802	0.46919	0.47202	0.47401	0.47684	0.47807	0.48095
임피던스(Ω)	100.68	100.356	101.748	101.426	102.369	102.045	103.893	103.567

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 바인더층을 형성하기 위한 부직포 테이프의 횡권시 상기 부직포 테이프의 폭 방향으로 중첩되지 않도록 횡권한 실시예 1의 이더넷 케이블은 임피던스가 거의 100 Ω으로서 임피던스 변화 및 이에 의한 통신 특성 변화가 최소화된 것으로 확인되었다.

반면, 비교예 1 내지 3의 이더넷 케이블은 바인더층을 형성하는 부직포 테이프가 중첩되어 횡권되고 중첩율이 증가할수록 임피던스가 100 Ω을 초과하여 임피던스 변화에 의한 통신 특성 변화가 유발되는 것으로 확인되었다.

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.

100 : 코어 200 : 바인더층
300 : 차폐층 400 : 시스층
500 : 세퍼레이터

Claims

연선 도체 및 상기 연선 도체를 감싸는 절연층을 포함하는 절연선 2가닥이 서로 꼬여 형성되는 복수 개의 코어;
상기 복수 개의 코어를 전체적으로 감싸는 바인더층;
상기 바인더층을 감싸는 차폐층; 및
상기 차폐층을 감싸는 시스층을 포함하고,
상기 바인더 층은 부직포 테이프의 횡권에 의해 형성되고,
상기 부직포 테이프는 이의 폭 방향으로 중첩되지 않고 2 mm 이하로 이격되거나 중첩 또는 이격되지 않고 접하는 상태로 횡권되는, 이더넷 케이블.
제1항에 있어서,
상기 부직포 테이프는 신장율이 12 내지 30%이고, 인장강도는 10 내지 20 kgf/5cm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제2항에 있어서,
상기 부직포 테이프의 두께는 0.07 내지 0.24 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 차폐층은 폴리에스테르 필름에 알루미늄 박이 부착된 알루미늄-마일라(Al-Mylar) 테이프에 의해 형성되는 제1 차폐층 및 주석도금 구리 편조체에 의해 형성되는 제2 차폐층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제4항에 있어서,
상기 주석도금 구리 편조체는 편조밀도가 80% 이상인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2가닥의 절연선은 7 내지 20 mm의 대연 피치로 서로 꼬여 있는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 코어는 70 내지 110 mm의 연합 피치로 서로 꼬여 있는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연선 도체는 구리 연선 도체이고,
상기 절연층은 고밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하며,
상기 시스층은 폴리염화비닐 수지 또는 폴리우레탄 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제8항에 있어서,
상기 연선 도체의 직경은 0.45 내지 0.65 mm이고,
상기 절연층의 두께는 0.20 내지 0.35 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수 개의 코어의 배치를 유지하도록 코어 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.