KR20220036388A - 고난연 및 저발연 특성을 갖는 트위스트 페어 케이블 - Google Patents

고난연 및 저발연 특성을 갖는 트위스트 페어 케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고난연 및 저발연 특성을 갖는 트위스트 페어 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 최근 유럽에서 적용되는 CPR (Construction Products Regulation) 규격 기준으로 Cca 등급 이상의 고난연성 및 저발연성을 동시에 만족하는 트위스트 페어 케이블에 관한 것이다.

Description

고난연 및 저발연 특성을 갖는 트위스트 페어 케이블{Twisted Pair cable having high flame retardancy and low emitting smoke properties}
본 발명은 고난연 및 저발연 특성을 갖는 트위스트 페어 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 최근 유럽에서 적용되는 CPR (Construction Products Regulation) 규격 기준으로 Cca 등급 이상의 고난연성 및 저발연성을 동시에 만족하는 트위스트 페어 케이블에 관한 것이다.
트위스트 페어(Twisted Pair) 케이블은 UTP(Unshielded Twisted Pair), FTP(Foiled Twisted Pair), STP (Shielded Twisted Pair) 형태의 이더넷 또는 LAN 케이블을 의미하고, 일반적으로 랜카드에 연결되어 사용되는 표준 신호선이다.
트위스트 페어 케이블은 외표면이 시스재료로 피복되어 있으며, 이러한 시스재료에 의한 시스층은 외부와 직접 접촉하도록 노출되어 있다. 플레넘급 트위스트 페어 케이블의 경우 덕트가 없는 환경에 포설하는데 이용되므로 상기 케이블 등이 가설된 공간에서 화재가 발생되는 경우에 연기 발생이 과다하게 이루어지게 된다.
따라서, 플레넘급 트위스트 페어 케이블은 연소성이 강한 물질인 경우에는 화재 확산의 통로로 이용될 수 있다는 점에서 발연성이 낮고 난연성이 높은 물성을 갖는 재료가 이용되어야 한다.
종래의 플레넘급으로 사용되는 절연 및 시스 재질의 경우 신규 규격인 CPR 등급에서 요구하는 연소가스 독성 지수를 만족할 수 없다. 상대적으로 연소 가스 유해성이 낮은 재료로 폴리올레핀 수지를 적용하는데 특히, 폴리올레핀 시스를 적용한 트위스트 페어 케이블의 경우 일반적으로 CM 및 CMX 난연을 만족하며 이를 만족하기 위해 금속수산화물을 기반으로 한 다양한 난연제를 적용한다. CM 난연은 UL 1685 규격에 의거, 21kW의 열량으로 20분간 불꽃 인가 후 연소 길이로 난연성을 평가한다.
그러나, 최근 유럽에서 새로 적용되는 CPR (Construction Products Regulation) 인증의 경우에는 난연 평가 방법은 유사하나 특정 수준의 연소 길이와 최대열방출율, 총열방출율, 화염전파속도가 요구되며 추가로 연기지수 등이 요구되는데, 절연 및 시스 재질의 개선으로는 CPR 규격 기준으로 Dca 등급 수준 또는 Cca 등급 중 일부 요구조건을 만족하는 것으로 확인되었으며 보다 높은 등급인 Cca 등급의 모든 요구조건을 만족하는 트위스트 페어 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 CPR(Construction Products Regulation) 규격 기준으로 Cca 등급 이상의 고난연성 및 저발연성을 만족하는 트위스트 페어 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
트위스트 페어(Twisted Pair) 케이블로서, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 복수의 페어 유닛(pair unit), 및 상기 복수의 페어 유닛을 감싸는 시스층을 포함하고; 상기 복수의 페어 유닛에 대한 상기 시스층의 밀착력이 1 내지 6 kgf이며, 상기 밀착력은 길이가 200 mm인 트위스트 페어 케이블의 일측 종단으로부터 20 mm 지점의 시스층을 횡방향으로 절개하고 절개된 시스층을 타측으로 당겨 절개된 부위에서 시스층이 분리된 길이를 50 mm로 세팅한 후 시스층 내부의 페어 유닛 또는 페어 유닛 및 크로스필러를 제외한 모든 구성을 제거하고 상기 일측 종단을 고정한 상태로 분리된 시스층을 타측으로 200 mm/min의 속도로 당기면서 측정한 인장력인, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 시스층은 폴리올레핀계 베이스 수지 및 난연제를 포함하는 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
또한, 상기 폴리올레핀계 베이스 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 수지 및 극성기가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지는 이의 총 중량을 기준으로 비닐 아세테이트의 함량이 10 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
한편, 상기 극성기가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 무수 말레인산 또는 글리시딜메타크릴레이트가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
또한, 상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량은 30 내지 70 중량부이고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량은 15 내지 50 중량부이며, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량은 10 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 난연제는 금속수산화물, 삼산화 안티몬, 아연계 난연제, 탄산칼슘 및 탈크(talc)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 금속수산화물은 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 아연계 난연제는 붕산아연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
또한, 상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 금속수산화물의 함량은 150 내지 300 중량부이고, 상기 삼산화 안티몬, 아연계 난연제, 탄산칼슘 및 탈크 각각의 함량은 10 내지 40 중량부인 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
한편, 상기 복수의 페어 유닛 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터 및 상기 시스층 내부에 구비된 립코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 트위스트 페어 케이블은 내부 코어의 절연체에 대한 시스층의 밀착력을 조절함으로써 난연성 및 발연성을 추가로 향상시키는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 관한 트위스트 페어 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 또 하나의 실시예에 관한 트위스트 페어 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명 되어지는 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 제공 되어지는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 하나의 실시예에 관한 트위스트 페어 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이이고, 도 2는 본 발명에 따른 또 하나의 실시예에 관한 트위스트 페어 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 트위스트 페어 케이블은 전도성 금속선(111)이 절연체(112)로 절연 피복되어 형성된 도선(110) 복수 개, 바람직하게는 2개가 일정 피치로 서로 꼬여짐으로써 형성되는 복수의 페어 유닛(pair unit)(100) 및 상기 복수의 페어 유닛(100)을 감싸는 시스층(300)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 다른 트위스트 페어 케이블은 상기 시스층(300) 내부에 상기 복수의 페어 유닛(100)의 배치를 유지하도록 복수의 페어 유닛(100) 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터(400)를 추가로 포함할 수 있다.
상기 세퍼레이터(400)는 복수의 페어 유닛(100)의 배치를 안정적으로 유지하는 동시에 외압에 대한 시스층(300)의 저항력을 향상시킴으로써 트위스트 페어 케이블의 구조적 안정성을 개선하는 기능을 수행한다. 상기 세퍼레이터(400)는 상기 시스층(300)을 구성하는 재질과 동일하거나 상이한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 트위스트 페어 케이블은 상기 시스층(300) 내부에 립코드(500)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 립코드(500)는 상기 시스층(300)의 탈피를 용이하게 하는 용도로 사용되고, 케브라 아라미드 얀(Kevlar aramid yarn), 에폭시 섬유봉(Fiber glass epoxy rod), 섬유강화폴리에틸렌(FRP; Fiber Reinforced Polyethylene), 고강도 섬유, 아연도금강선, 강선 등의 소재로 이루어지는 경우 트위스트 페어 케이블에 항장력을 부여하는 인장선으로서의 기능을 병행할 수 있다.
상기 전도성 금속선(111)의 규격과 재질은 트위스트 페어 케이블 국제기준(ANSI/TIA/EIA 568A)에 따른다. 예를 들어, 상기 전도성 금속선(111)은 예를 들어 구리, 연동(annealed copper), 주석도금동(tinned copper) 등의 재질로 이루어질 수 있고, 단선(solid wire) 또는 연선(stranded wire)일 수 있으며, 바람직하게는 트위스트 페어 케이블의 유연성(flexibility) 향상을 위해 연선일 수 있다.
또한, 상기 전도성 금속선(111)이 단선인 경우 외경이 약 0.5 내지 0.6 mm일 수 있고, 연선인 경우 소선경이 약 0.17 내지 0.2 mm일 수 있으며, 단선과 연선의 공칭단면적은 동일할 수 있다.
상기 복수의 페어 유닛(100) 중 하나 이상의 페어 유닛(100)을 구성하는 절연체(112)는 폴리올레핀(PO) 수지 조성물, 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지 조성물을 포함할 수 있다.
상기 시스층(300)은 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성될 수 있고, 상기 비할로겐계 수지 조성물은 폴리올레핀계 베이스 수지 및 난연제를 포함하고, 추가로 산화방지제, 활제 등의 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 여기서, 상기 폴리올레핀계 베이스 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 수지 및 극성기, 예를 들어 무수 말레인산, 글리시딜메타크릴레이트 등이 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀계 베이스 수지가 앞서 기술한 특정 수지의 블렌딩에 의해 형성됨으로써 트위스트 페어 케이블의 시스층(300)에서 요구되는 기계적 특성 및 난연성을 구현하고 상기 난연제에 대한 충분한 필러로딩성을 구현할 수 있다.
구체적으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지는 비닐 아세테이트의 함량이 10 내지 50 중량%이고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지는 에틸렌 옥텐 공중합체를 포함할 수 있다.
한편, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 상기 베이스 수지에 대한 난연제의 필러 로딩성(filler loading capacity)을 향상시켜 동일한 함량의 난연제를 포함하는 다른 조성물에 비해 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성을 향상시키는 동시에, 상기 베이스 수지 내에서 상기 난연제의 분산성을 향상시킴으로써 상기 난연제의 응집에 의해 상기 비할로겐계 수지 조성물의 기계적 특성, 압출성 등이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 상기 비닐 아세테이트(EVA) 수지에서 비닐 아세테이트의 함량이 50 중량% 초과인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성은 향상되는 반면 기계적 강도는 저하되고, 반대로 10 중량% 미만인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 기계적 강도는 향상되는 반면 난연성은 저하된다.
나아가, 상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량은 30 내지 70 중량부이고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량은 15 내지 50 중량부이며, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량은 10 내지 30 중량부일 수 있다.
여기서, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량이 30 중량부 미만인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성이 저하되는 반면, 70 중량부 초과인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 강도가 크게 저하될 수 있다.
또한, 상기 폴리올레핀 엘라스토머의 함량이 15 중량부 미만인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 신율이 저하될 수 있는 반면, 30 중량부 초과인 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 기계적 강도가 크게 저하될 수 있다.
그리고, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량이 10 중량부 미만인 경우 상기 베이스 수지와 난연제 등의 첨가제와의 상용성 저하로 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성, 기계적 강도 및 신율, 압출성 등이 크게 저하될 수 있는 반면, 30 중량부 초과인 경우 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지 또는 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량이 상대적으로 감소해 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성 또는 신율이 선택적으로 크게 저하될 수 있다.
상기 난연제는 비할로겐계 난연제를 포함하고, 구체적으로 수산화마그네슘이나 수산화알루미늄 등의 금속수산화물, 바람직하게는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘을 포함하는 난연제와 삼산화 안티몬, 아연계 난연제, 바람직하게는 붕산아연, 탄산칼슘 및 탈크(talc)를 포함하는 난연보조제를 포함할 수 있다.
상기 수산화마그네슘 등을 포함하는 난연제는 화재 발생시 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연, 내화 및 억연 특성을 주로 향상시키고, 특히 수산화마그네슘은 약 340℃이상에서 아래와 같이 산화금속, 즉 세라믹과 물로 분해되는 흡열반응을 유발해 주변 온도를 낮출 뿐만 아니라, 강도가 향상되고 내수성이 우수한 상기 세라믹에 의해 가혹한 조건하에서도 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연, 내화 및 억연 특성을 유지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
Mg(OH)2 -> MgO + H2O - 330kJ/mol at ≥340℃
여기서, 상기 수산화마그네슘 등은 비닐실란 등의 소수성 표면처리제로 표면처리되거나 처리되지 않을 수 있다. 통상, 베이스 수지와의 상용성을 향상시키기 위해 친수성 표면을 갖는 첨가제의 표면이 소수성으로 표면처리될 수 있으나, 상기 수산화마그네슘의 표면이 소수성으로 처리되는 경우 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연성이 미세하게 저하될 수 있다.
한편, 상기 수산화마그네슘의 표면이 다른 물질로 표면처리되지 않아 상기 수산화마그네슘과 상기 베이스 수지의 상용성이 저하되는 것을 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지에 의한 난연제의 필러 로딩성 향상에 의해 보상할 수 있다.
종래 난연보조제로 일반적으로 사용되어 왔던 멜라민 시아누레이트는 연소 후 산(acid)을 포함하는 부식성 연소가스를 발생시키는 문제가 있어, 이를 앞서 기술한 삼산화 안티몬, 아연계 난연제, 탄산칼슘 및 탈크로 대체하여 해결할 수 있다.
구체적으로, 상기 삼산화 안티몬 등을 포함하는 안티몬계 난연제는 화재 발생시 금속 수산화물계 난연제와 더불어 난연 상승 작용을 발현하는데, 주변 온도를 낮추는 등의 상기 비할로겐계 수지 조성물의 난연 및 내화특성을 유지할 수 있도록 하는 보조적으로 난연, 내화 및 억연 특성을 구현할 수 있고, 상기 붕산아연 등을 포함하는 아연계 난연제는 화재 발생시 차르(char)를 형성하여 상기 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성된 시스층 및 이를 포함하는 트위스트 페어 케이블의 구조를 유지시켜 보조적으로 난연, 내화 및 억연 특성을 구현할 수 있다.
상기 난연제는 상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 상기 금속수산화물 난연제 150 내지 300 중량부를 포함할 수 있고, 상기 난연보조제는 상기 폴리올레핀 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 상기 삼산화 안티몬, 아연계 난연제, 탄산칼슘 및 탈크를 선택적으로 각각 10 내지 40 중량부로 포함할 수 있다.
상기 난연제 및 상기 난연보조제의 함량이 상기와 같이 정밀하게 조절됨으로써 상기 비할로겐계 수지 조성물의 제조비용을 최소화하는 동시에 CPR(Construction Products Regulation) 인증의 Cca 등급 이상 수준의 고난연성 및 저발연성을 구현할 수 있게 된다.
본 발명자들은 트위스트 페어 케이블에 있어서 상기 복수의 페어 유닛(100)에 접촉하여 감싸는 시스층(300)의 상기 복수의 페어 유닛(100)에 대한 밀착력에 의해 상기 트위스트 페어 케이블의 난연성이 상이할 수 있고, 특히 상기 밀착력이 1 내지 6 kgf인 경우 상기 트위스트 페어 케이블의 난연성이 추가로 향상될 수 있음을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.
여기서, 상기 밀착력은 예를 들어 길이가 200 mm인 트위스트 페어 케이블의 일측 종단으로부터 20 mm 지점의 시스층(300)을 횡방향으로 절개하고 절개된 시스층(300)을 타측으로 당겨 절개된 부위에서 시스층(300)이 분리된 길이를 50 mm로 세팅한 후 시스 내부의 페어 유닛(100) 및 크로스필러를 제외한 립코드 등 개재물을 제거하고 상기 일측 종단을 고정한 상태로 분리된 시스층(300)을 타측으로 200 mm/min의 속도로 당기면서 인장력을 측정함으로써 구할 수 있다.
예측컨데, 상기 복수의 페어 유닛(100)에 대한 상기 시스층(300)의 밀착력이 1 kgf 미만인 경우 상기 시스층(300) 내부의 빈 공간 및 상기 빈 공간에 충진된 산소의 함량이 과도하여 트위스트 페어 케이블의 난연성 및 억연성이 저하됨과 동시에 트위스트 페어 케이블 전송 특성 중 RL(Return Loss) 특성 저하가 동반될 수 있는 반면, 6 kgf 초과인 경우 상기 시스층(300) 내부의 빈 공간 및 상기 빈 공간에 충진된 산소의 함량이 저감되어 트위스트 페어 케이블의 난연성 및 억연성은 향상되나 과도한 밀착력으로 인해 트위스트 페어 케이블의 전송 특성 중 감쇄량(Attenuation) 특성이 저하될 수 있다.
<실시예>
1. 제조예
아래 표 1에 나타난 바와 같은 구성성분 및 함량으로 시스층 시편 및 트위스트 페어 케이블 시편(페어 유닛 4개)을 제조하고, 트위스트 페어 케이블 시편에서 페어 유닛에 대한 시스층의 밀착력을 측정했다. 아래 표 1에 기재된 함량의 단위는 중량부이고, 상기 밀착력은 상기 트위스트 페어 케이블 시편을 200 mm의 길이로 절단하고 일측 종단으로부터 20 mm 지점의 시스층을 절개하고 절개된 시스층을 타측으로 당겨 절개된 부위에서 시스층이 분리된 길이를 50 mm로 세팅한 후 상기 일측 종단을 고정한 상태로 분리된 시스층을 타측으로 200 mm/min의 속도로 당기면서 인장력을 측정함으로써 구했다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
절연체 비난연 고밀도 폴리에틸렌




시스층
수지1 45 45 45 45 45 45 45 45 75
수지2 35 35 35 35 35 35 35 35 10
수지3 20 20 20 20 20 20 20 20 15
난연제1 55 60 55 55 40 75 55 55 55
난연제2 110 115 110 110 60 180 110 110 110
난연제3 40 50 40 40 20 60 40 40 40
난연제4 10 10 10 10 10 10 10 10 10
난연제5 10 10 10 10 10 10 10 10 10
난연제6 10 10 10 10 10 10 10 10 10
난연제7 10 10 10 10 10 10 10 10 10
케이블 밀착력(kgf) 3.5 3.5 5.5 1.5 3.5 3.5 0.5 7.0 3.5
수지1 : 에틸렌-아세트산 비닐 공중합 수지(아세트산 비닐의 함량이 28 중량%)수지2 : 폴리올레핀 엘라스토머
수지3 : 무수말레인산이 그래프트된 선형저밀도 폴리에틸렌 수지
난연제1 : 수산화알루미늄
난연제2 : 활제로 표면처리된 수산화마그네슘
난연제3 : 실란으로 표면처리된 수산화마그네슘
난연제4 : 삼산화 안티몬
난연제5 : 붕산아연
난연제6 : 탄산칼슘
난연제7 : 탈크
케이블 밀착력 : 복수의 페어 유닛에 대한 시스층의 밀착력 (kgf)
2. 물성 평가
(1) 상온 인장강도 및 신장율 평가
규격 IEC 61156-1(평가 속도는 200 mm/min)에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 시스층 시편에 대해 인장강도 및 신장율을 측정했고, 인장강도는 0.92 kgf/㎟ 이상 및 신장율은 100% 이상이어야 한다.
(2) 가열 후 인장강도 및 신장율 평가
실시예 및 비교예 각각의 시스층 시편을 100℃오븐에서 168시간 방치 후 인장강도와 신장율을 측정(평가 속도는 200 mm/min)하였을 때 상온 인장강도 및 신장율을 기준으로 하는 인장잔율 및 신장잔율이 각각 70% 이상 및 50% 이상이어야 한다.
(3) 난연성 및 발연성 평가
① 연소 길이 측정
규격 EN 50399에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 트위스트 페어 케이블 시편에 대해 불꽃을 20분간 인가 후 자연소화 된 다음 수직으로 전파된 케이블의 연소 길이를 측정하였고, CPR B2ca 등급을 만족하기 위해서는 연소길이가 1.5 m 이하여야 하고, CPR Cca 등급을 만족하기 위해서는 연소길이가 2.0 m 이하여야 한다.
② 최대열방출율(Peak Heat Release Rate, PHRR)
규격 EN 50399에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 트위스트 페어 케이블 시편에 대해 불꽃을 20분간 인가하여 연소하는 동안 발생하는 연기를 포집하여 소비되는 산소, 방출되는 일산화산소 및 이산화탄소의 함량을 측정하고, 연기의 온도, 유량, 압력차 등을 측정하여 종합적으로 열방출율을 계산하고, 최대값을 선정했다. 이때 CPR B2ca 등급을 만족하기 위해서는 최대열방출율이 30 kW 이하여야 하고, CPR Cca 등급을 만족하기 위해서는 최대열방출율이 60 kW 이하여야 한다.
③ 총열방출율(Total Heat Release, THR)
시간에 대한 함수로 표현되는 열방출율(HRR) 값들을 적분하여 계산했고, CPR B2ca 등급을 만족하기 위한 총열방출율은 15MJ 이하이고, CPR Cca 등급을 만족하기 위한 총열방출율은 30MJ 이하여야 한다.
④ 화염전파속도(Fire Growth Rate, FIGRA)
케이블 시편에 불꽃 인가 후 열방출율이 최대가 되는 시간으로 최대열방출율을 나눠서 화염전파속도를 구했다. CPR B 등급을 만족하기 위한 화염전파속도는 150W/s 이하이고, CPR C 등급을 만족하기 위한 화염전파속도는 300W/s 이하여야 한다.
⑤ 총발연량(Total Smoke Production; TSP) 및 최고발연속도(Peak Smoke Production Rate; SPR)
규격 EN 50399에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 트위스트 페어 케이블 시편에 대해 불꽃을 20분간 인가 후 자연소화된 다음 총발연량을 측정했고, 시간별 발연량으로서부터 최고발연속도를 계산했다. s1 등급을 만족하기 위한 총발연량은 50 ㎡ 이하이고, 최고발연속도는 0.25 ㎡/s 이하여야 한다. 참고로 s2 등급은 총발연량이 400 ㎡ 이하이고, 최고발연속도는 1.5 ㎡/s 이하이면 된다. s1 등급의 경우 추가로 규격 EN 61034-2에 준하여 연기 투과도 평가 시, 80 % 이상이면 s1a, 60~80 % 이면 s1b 등급이 부여된다.
⑥ 연소가스유해성
규격 EN 50267-2,3에 준하여 실시예 및 비교예 각각의 시스층 시편을 935℃이상의 튜브 퍼니스(tube furnace)에서 30분 동안 가열 후 증류수 용기에 침지 후 pH와 전도도를 측정했다. a1 등급을 만고하기 위해서는 pH는 4.3 이상이어야 하고 전도도는 2.5 μS/mm 이하여야 한다. 참고로 a2 등급은 pH는 동일하게 4.3 이상이어야 하나 전도도는 10 μS/mm 이하이면 된다.
⑦ 화염입자발생도
규격 EN 50399에 준하여 연소하였을 때, d0 등급을 만족하기 위해서는 불꽃 방울 혹은 화염 입자가 발생하지 않아야 한다. 참고로 d1 등급은 불꽃 방울과 비화염 입자가 10초 이내에 발생하여야 하며, d2 등급은 10초 이상 지속적으로 발생될 때 부여된다.
(4) 통신 특성 평가
규격 ISO/IEC 11801에 따라 실시예 및 비교예 각각의 트위스트 페어 케이블 시편의 감쇄, 즉 접속장치가 링크 상에 삽입되었을 때 Cat.6 등급 기준 측정 주파수대(1~250MHz)에서 전송특성을 측정했다. 전체 측정 주파수 대에서 Attenuation(Insertion Loss) 및 Return Loss(RL) 값은 규격 대비 각각 0.1 및 3 (dB/100m) 이상의 마진값을 확보하여야 한다.
물성 평가 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.
spec. 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5

상온
인장강도
(kgf/㎟)
0.92
이상
1.45 1.35 1.48 1.44 1.57 0.85 1.42 1.38 2.21
신장율(%) 100이상 135 115 142 138 145 96 132 139 88
내열
(100℃/
168h)
강도잔율(%) 75이상 97 87 95 91 90 65 91 93 82
신율잔율(%) 50이상 95 88 92 93 92 45 92 90 48
난연
(EN
50399)
연소길이(m) 2.0이하 1.70 1.64 1.62 1.76 3.09 1.65 2.97 1.65 1.72
PHRR(kW) 60이하 45.2 42.1 41.9 47.8 163.2 39.8 132.7 38.9 47.8
THR(MJ) 30이하 17.5 14.3 12.5 18.2 75.5 16.5 62.1 15.3 15.3
FIGRA(W/s) 300이하 221.2 198.2 210.5 235.6 425.4 189.2 345.2 200.5 218.2
TSP(㎡) 50이하 40.1 39.8 40.5 42.4 88.3 38.5 76.8 39.9 40.9
SPR(㎡/s) 0.25이하 0.11 0.08 0.13 0.17 0.68 0.11 0.52 0.13 0.17
Drip(s) 10이하 10
이하
10
이하
10
이하
10
이하
10
이상
10
이하
10
이상
10
이하
10
이하


전특
Attenuation
Margin
(dB/100m)
0.1
이상
0.24 0.23 0.19 0.26 0.25 0.27 0.32 -0.15 0.28
RL
Margin
(dB/100m)
3.0
이상
3.6 3.8 4.1 3.5 3.7 3.8 -0.8 5.2 3.1
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 트위스트 페어 케이블은 시스층의 상온 기계적 특성 및 내열성이 우수하고, 규격 EN 50399 및 EN 50267-2,3에 의거한 난연 시험 결과 모든 요구 수준을 만족하여 CPR C 등급 s1 d1 a1 확보가 가능할 뿐만 아니라, 규격 ISO/IEC 11801에 의거한 감쇄 변화량 및 RL도 요구 특성을 만족하는 것이 확인되었다.
반면, 비교예 1의 트위스트 페어 케이블은 시스층에 첨가된 난연제 함량이 불충분하여 난연성이 크게 저하되었고, 비교예 2의 트위스트 페어 케이블은 시스층에 첨가된 난연제 함량이 과도하여 기계적 특성 및 내열성이 크게 저하되었으며, 비교예 3의 트위스트 페어 케이블은 페어 유닛에 대한 시스층의 밀착력이 기준 미달로 난연성이 크게 저하됨과 동시에 RL값의 마진을 확보할 수 없는 된 반면, 비교예 4의 트위스트 페어 케이블은 페어 유닛에 대한 시스층의 밀착력이 과도하여 시스층 내부 구조의 변형에 의해 Attenuation 값의 마진이 저하되었고, 비교예 5의 트위스트 페어 케이블은 시스층 베이스 수지의 조합이 부적절하여 시스층의 신장율 및 내열성이 저하된 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 : 페어 유닛 300 : 시스층
400 : 세퍼레이터 500 : 립코드

Claims (10)

  1. 트위스트 페어 케이블로서,
    도체 및 상기 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 복수의 페어 유닛(pair unit), 및 상기 복수의 페어 유닛을 감싸는 시스층을 포함하고;
    상기 복수의 페어 유닛에 대한 상기 시스층의 밀착력이 1 내지 6 kgf이며,
    상기 밀착력은 길이가 200 mm인 트위스트 페어 케이블의 일측 종단으로부터 20 mm 지점의 시스층을 횡방향으로 절개하고 절개된 시스층을 타측으로 당겨 절개된 부위에서 시스층이 분리된 길이를 50 mm로 세팅한 후 시스층 내부의 페어 유닛또는 페어 유닛 및 크로스필러를 제외한 모든 구성을 제거하고 상기 일측 종단을 고정한 상태로 분리된 시스층을 타측으로 200 mm/min의 속도로 당기면서 측정한 인장력인, 트위스트 페어 케이블.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스층은 폴리올레핀계 베이스 수지 및 난연제를 포함하는 비할로겐계 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 베이스 수지는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지, 폴리올레핀 엘라스토머 수지 및 극성기가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지는 이의 총 중량을 기준으로 비닐 아세테이트의 함량이 10 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 극성기가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 무수 말레인산 또는 글리시딜메타크릴레이트가 그라프트된(grafted) 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 수지의 함량은 30 내지 70 중량부이고, 상기 폴리올레핀 엘라스토머 수지의 함량은 15 내지 50 중량부이며, 상기 극성기가 그라프트된 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 함량은 10 내지 30 중량부인 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 난연제는 금속수산화물, 삼산화 안티몬, 아연계 난연제, 탄산칼슘 및 탈크(talc)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 금속수산화물은 수산화마그네슘 및 수산화알루미늄으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 포함하고, 상기 아연계 난연제는 붕산아연을 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 상기 금속수산화물의 함량은 150 내지 300 중량부이고, 상기 삼산화 안티몬, 아연계 난연제, 탄산칼슘 및 탈크 각각의 함량은 10 내지 40 중량부인 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 페어 유닛 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터 및 상기 시스층 내부에 구비된 립코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 트위스트 페어 케이블.
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