WO2023090538A1 - 고난연 utp 케이블 - Google Patents

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WO2023090538A1
WO2023090538A1 PCT/KR2022/002199 KR2022002199W WO2023090538A1 WO 2023090538 A1 WO2023090538 A1 WO 2023090538A1 KR 2022002199 W KR2022002199 W KR 2022002199W WO 2023090538 A1 WO2023090538 A1 WO 2023090538A1
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WO
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retardant
highly
oxygen index
utp cable
cable
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Application number
PCT/KR2022/002199
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English (en)
French (fr)
Inventor
김인하
김유민
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
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Filing date
Publication date
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame
    • H01B7/292—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame using material resistant to heat
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L101/00—Compositions of unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/26—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment
    • C08L23/28—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers modified by chemical after-treatment by reaction with halogens or compounds containing halogen
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/29—Protection against damage caused by extremes of temperature or by flame

Definitions

  • the present invention relates to a category 6 (Category; C6) unshielded twisted pair (UTP) cable that satisfies plenum-class high-resistance characteristics.
  • C6 unshielded twisted pair
  • the present invention relates to a highly retardant UTP cable that satisfies the plenum-class highly retardant characteristics of the NFPA 262 standard, implements electrical characteristics required for C6 UTP cables, and can significantly reduce manufacturing costs.
  • UTP Unshielded Twisted Pair
  • LAN Local Area Network
  • a conventional UTP cable has a structure in which a plurality of pair units are wrapped by one outer jacket.
  • each pair unit is formed by twisting two conductive wires, preferably annealed copper wire, insulated and coated with an insulator at a predetermined pitch.
  • a separator including a plurality of barrier ribs disposed between each of the plurality of pair units to maintain the arrangement of the plurality of pair units, and a rip cord to facilitate peeling of the outer jacket, etc. can include
  • a flame retardancy test is performed according to NFPA 262 to determine whether it is acceptable or not according to the length of flame propagation and the amount of smoke generated. It is a standard and at the same time, it is a test that regulates the amount of smoke generation, so materials that can realize high flame retardancy and low smoke characteristics are used as polymer compound materials such as insulators, separators, and outer jackets.
  • fluororesins such as polytetrafluoroetylene (PTFE) resin and fluorinated ethylene propylene (FEP) resin
  • PTFE polytetrafluoroetylene
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • An object of the present invention is to provide a highly retardant C6 UTP cable that satisfies the plenum class high retardance characteristics of the NFPA 262 standard.
  • an object of the present invention is to provide a highly retardant UTP cable capable of implementing electrical characteristics required for a UTP cable and reducing manufacturing costs.
  • a highly flexible UTP cable comprising: a plurality of pair units formed by twisting a plurality of conductor wires including a conductor and an insulator surrounding the conductor, an outer jacket surrounding the plurality of pair units, and the plurality of pairs a separator including one or more barrier ribs disposed between the units;
  • a highly retardant UTP cable having a cross-sectional oxygen index defined by Equation 1 below at any cross section of the cable of 57% or more.
  • Sectional oxygen index (%) a/(a+b+c) ⁇ +a/(a+b+c) ⁇ +a/(a+b+c) ⁇
  • a is the cross-sectional area of the insulator (mm2)
  • c is the cross-sectional area of the outer jacket (mm2)
  • ⁇ is the oxygen index of the material forming the insulator
  • ⁇ is the oxygen index of the material forming the separator
  • ⁇ is the oxygen index of the material forming the outer jacket.
  • the maximum burning length measured by the plenum flame retardant test certified by UL based on the NFPA 262 standard is 1.52 m or less, the maximum smoke density is 0.5 or less, and the average smoke density is 0.15 or less. cable is provided.
  • Equation 1 the cross-sectional oxygen index defined by Equation 1 is 57 to 68%, characterized in that, to provide a highly retardant UTP cable.
  • the insulator provides a highly retardant UTP cable, characterized in that it comprises a fluororesin having an oxygen index of 90% or more.
  • the insulator provides a highly retardant UTP cable, characterized in that it includes fluorinated ethylene propylene (FEP).
  • FEP fluorinated ethylene propylene
  • the separator provides a highly retardant UTP cable, characterized in that it is formed from a flame retardant polyolefin resin composition having an oxygen index of 38 to 45%.
  • the flame retardant polyolefin resin composition includes a polyolefin resin and a thermoplastic polyolefin elastomer resin as a base resin, and a metal hydroxide as a flame retardant.
  • the content of the flame retardant is 200 to 270 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin, to provide a highly retardant UTP cable.
  • the outer jacket provides a highly retardant UTP cable, characterized in that it is formed from a flame retardant polyvinyl chloride (PVC) resin composition having an oxygen index of 44 to 57%.
  • PVC polyvinyl chloride
  • a highly retardant UTP cable is provided, characterized in that it further comprises a rip cord inside the outer jacket to facilitate peeling of the outer jacket.
  • the highly retardant UTP cable according to the present invention reduces the manufacturing cost of the cable by applying the flame retardant polyolefin resin to the separator material, which has a relatively small effect on the electrical characteristics of the cable, while the insulator having a relatively large effect on the electrical characteristics of the cable is fluorine.
  • the flame retardant polyolefin resin to the separator material, which has a relatively small effect on the electrical characteristics of the cable, while the insulator having a relatively large effect on the electrical characteristics of the cable is fluorine.
  • FIG. 1 schematically illustrates a cross-sectional structure of a 4-pair UTP cable in which four pair units are wrapped with an outer jacket according to the present invention.
  • the plenum-class high-resistance category 6 (Category; C6) UTP cable according to the present invention includes a plurality of conductive wires 110 formed by insulating a conductive metal wire 111 with an insulator 112, preferably A plurality of pair units 100 formed by two twisted with each other at a certain pitch, an outer jacket 300 surrounding the plurality of pair units 100, and the plurality of pairs inside the outer jacket 300 A separator 400 including one or more barrier ribs disposed between a plurality of pair units 100 to maintain the arrangement of the pair units 100, and a rip cord 500 to facilitate removal of the outer jacket 300 etc. may be included.
  • the present inventors found that when the cross-sectional oxygen index defined by Equation 1 below is adjusted to 57% or more, for example, 57 to 68% in any cross section of the highly retardant UTP cable according to the present invention, the plenum-class non-retardant characteristics are satisfied.
  • the present invention was completed by experimentally confirming that the electrical characteristics required for Category 6 (Category; C6) UTP cable can be implemented and the manufacturing cost can be minimized.
  • Sectional oxygen index (%) a/(a+b+c) ⁇ +a/(a+b+c) ⁇ +a/(a+b+c) ⁇
  • a is the cross-sectional area of the insulator (mm2)
  • c is the cross-sectional area of the outer jacket (mm2)
  • ⁇ is the oxygen index of the material forming the insulator
  • ⁇ is the oxygen index of the material forming the separator
  • ⁇ is the oxygen index of the material forming the outer jacket.
  • the cross-sectional oxygen index defined by Equation 1 is less than 57%, the Category 6 (Category; C6) plenum class high-resistance property cannot be satisfied, whereas if the cross-sectional oxygen index exceeds 68%, the manufacturing cost of the UTP cable This may increase unnecessarily.
  • the conductive metal wire 111 may be made of a material such as copper, annealed copper, or tinned copper, and may be a solid wire or a stranded wire. , Preferably it may be a twisted pair to improve the flexibility of the UTP cable.
  • the outer diameter may be about 0.5 to 0.6 mm, and when the conductive metal wire 111 is a stranded wire, the wire diameter may be about 0.203 mm.
  • each pair unit 100 Since the plurality of pair units 100 are disposed adjacent to each other inside the outer jacket 300, the electromagnetic field generated by the current flowing through each pair unit 100 generates noise in transmission signals of other adjacent pair units 100. In order to suppress or minimize this crosstalk phenomenon, each pair unit 100 has a plurality of conductive wires 110 at a constant pitch, respectively. has this twisted structure.
  • the insulator 112 of the plurality of pair units 100 is made of a fluororesin, preferably a fluororesin having a Limited Oxygen Index (LOI) of 90% or more, for example, 90 to 99%, for example, poly Tetrafluoroethylene resin (PTFE), perfluoroalkoxy resin (PFA), fluorinated ethylene propylene (FEP), preferably fluorinated ethylene propylene (FEP) may be included.
  • LOI Limited Oxygen Index
  • the oxygen index (LOI) of the fluororesin included in the insulator 112 is less than 90%, the flame retardancy of the cable is greatly reduced, whereas if it exceeds 99%, the manufacturing cost of the cable unnecessarily increases.
  • the separator 400 may be formed from a flame retardant polyolefin resin composition
  • the flame retardant polyolefin resin composition includes, for example, a base resin and a flame retardant, and further includes other additives such as antioxidants, lubricants, and processing aids. can do.
  • the base resin may include, for example, 50 to 90 parts by weight of a polyolefin resin and 10 to 50 parts by weight of a thermoplastic polyolefin elastomer resin based on 100 parts by weight in total.
  • 2 to 10 parts by weight of a reactive polyolefin into which a polar group is introduced may be additionally included to impart compatibility between the base resin and the flame retardant.
  • the polyolefin resin may be a homopolymer or a random or block copolymer, and a block copolymer is preferable in consideration of cold resistance and mechanical properties, and may be, for example, a low density polyethylene resin.
  • a melting flow rate MFR (2.16 kg, 230° C.) of 3 to 15.
  • the thermoplastic polyolefin elastomer resin may be, for example, a copolymer of ethylene and another ⁇ -olefin, such as an ethylene-propylene copolymer or a thermoplastic elastomer including a styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer, etc.
  • thermoplastic elastomers containing ethylene- ⁇ -olefin copolymers are preferred.
  • the reactive polyolefin into which the polar group is introduced is preferably polyethylene grafted with maleic anhydride or glycidyl methacrylate.
  • the thermoplastic polyolefin elastomer resin may preferably have an MFR (2.16 kg, 230 ° C) of 3 to 15.
  • the flame retardant may be added in an amount of 200 to 270 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin.
  • the flame retardant may be, for example, a metal hydroxide such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide, and may be untreated or surface-treated with silane, stearic acid, or the like.
  • a metal hydroxide such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide
  • the flame retardant polyolefin resin composition preferably has a dielectric constant (@1MHz) of 2.9 or less, an oxygen index (LOI) of 38 to 45%, a smoke density (ASTM E662, Flaming mode, Dm) of 500 or less, and It exhibits sufficient electrical properties, mechanical properties, flame retardancy, and flame retardancy by
  • LOI oxygen index
  • ASTM E662 Flaming mode, Dm smoke density
  • the other additives may be included in an amount of 5 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of the base resin.
  • the outer jacket 300 may preferably be made of a resin composition including flame retardant polyvinyl chloride (PVC).
  • the flame retardancy of the flame retardant polyvinyl chloride (PVC) is preferably an oxygen index (LOI) of 44 to 57%. Since flame retardant polyvinyl chloride (PVC) of a flame retardant grade having an oxygen index (LOI) of greater than 57% is very expensive, there is a problem of excessively increasing the unit price of the UTP cable.
  • the oxygen index (LOI) of the flame retardant polyvinyl chloride (PVC) is less than 44%, the flame retardancy of the cable is lowered, but if it is more than 57%, there is a problem in that the cost of the cable unnecessarily increases.
  • the rip cord 500 is used to facilitate peeling of the outer jacket 300, and is made of Kevlar aramid yarn, fiber glass epoxy rod, fiber reinforced polyethylene (FRP) Polyethylene), high-strength fiber, galvanized steel wire, steel wire, etc., it can function as a tension wire that gives tensile strength to the UTP cable.
  • FRP fiber reinforced polyethylene
  • the UTP cables of Examples 1 to 4 according to the present invention having a cross-sectional oxygen index defined by Equation 1 of 57% or more satisfy the C6 plenum class high-resistance characteristics according to NFPA 262 standard
  • the UTP cables of Comparative Examples 1 to 5 having a cross-sectional oxygen index of less than 57% did not satisfy the C6 plenum class high flame retardancy according to the NFPA 262 standard due to insufficient flame retardancy or flame retardancy.

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Abstract

본 발명은 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 카테고리 6(Category; C6) UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 NFPA 262 규격의 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 동시에 C6 UTP 케이블에서 요구되는 전기적 특성이 구현되고 제조비용이 크게 절감될 수 있는 고난연 UTP 케이블에 관한 것이다.

Description

고난연 UTP 케이블
본 발명은 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 카테고리 6(Category; C6) UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 NFPA 262 규격의 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 동시에 C6 UTP 케이블에서 요구되는 전기적 특성이 구현되고 제조비용이 크게 절감될 수 있는 고난연 UTP 케이블에 관한 것이다.
UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블은 일반 전화선이나 랜(LAN)의 환경을 이어주는 신호선의 일종으로서, 절연된 2개의 구리선을 서로 꼬아 만든 복수 개의 페어 유닛(pair unit) 외부를 플라스틱 재킷(jacket)으로 감싼 선이라는 뜻으로 붙여진 이름이다.
종래 UTP 케이블은 복수 개의 페어 유닛이 하나의 외부재킷에 의해 감싸여진 구조로 이루어져 있다. 여기서, 각각의 페어 유닛은 전도성 금속선, 바람직하게는 연동선(annealed copper wire)이 절연체로 절연 피복된 도선 2개가 일정 피치로 서로 꼬여짐으로써 형성된다.
또한, 상기 외부재킷 내부에는 상기 복수 개의 페어 유닛의 배치를 유지하도록 복수의 페어 유닛 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터, 상기 외부자켓의 탈피를 용이하게 하는 립코드 등을 추가로 포함할 수 있다.
플레넘급 카테고리 6(Category 6, C6) UTP 케이블의 경우 NFPA 262에 의거한 난연 시험을 수행하여 화염 전파 길이 및 연기 발생량에 따라 합부를 판정하는데, NFPA 262 규격의 경우 통신용 UTP 케이블에 있어서 가장 고난연 규격이고 이와 동시에 연기 발생량까지 규제하는 시험이어서 절연체, 세퍼레이터, 외부자켓 등 고분자 컴파운드 소재로는 고난연 및 저발연 특성의 구현이 가능한 재질을 사용하고 있다.
특히, 절연체 및 세퍼레이터로 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroetylene; PTFE) 수지, 불소화에틸렌프로필렌(Fluorinated Ethylene Propylene; FEP) 수지 같은 불소수지를 사용하는 것이 일반적이었으나 고가의 불소수지 사용으로 인해 제품의 가격이 높게 형성되는 문제가 있고, 가격 인하를 위해 불소수지 이외의 난연소재를 적용하는 경우 UTP 케이블에서 요구되는 전기적 특성이 크게 저하될 수 있다.
따라서, NFPA 262 규격의 C6 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 동시에 UTP 케이블에서 요구되는 전기적 특성이 구현되고 제조비용이 절감될 수 있는 고난연 UTP 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 NFPA 262 규격의 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 고난연 C6 UTP 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 UTP 케이블에서 요구되는 전기적 특성이 구현되고 제조비용이 절감될 수 있는 고난연 UTP 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
고난연 UTP 케이블로서, 도체 및 상기 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 복수의 페어 유닛(pair unit), 상기 복수의 페어 유닛을 감싸는 외부자켓, 및 상기 복수의 페어 유닛 사이에 배치된 하나 이상의 격벽을 포함하는 세퍼레이터을 포함하고; 상기 케이블의 임의의 단면에서 하기 수학식 1로 정의되는 단면적 산소지수가 57% 이상인, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
[수학식 1]
단면적산소지수(%)=a/(a+b+c)×α+a/(a+b+c)×β+a/(a+b+c)×γ
상기 수학식 1에서,
a는 절연체의 단면적(㎟)이고,
b는 세퍼레이터의 단면적(㎟)이고,
c는 외부자켓의 단면적(㎟)이고,
α는 절연체를 형성하는 소재의 산소지수이고,
β는 세퍼레이터를 형성하는 소재의 산소지수이고,
γ는 외부자켓을 형성하는 소재의 산소지수이다.
여기서, NFPA 262 규격을 근간으로 UL로부터 인증이 부여되는 플레넘 난연 시험으로 측정한 최대 연소 길이가 1.52 m 이하, 최대 연기 밀도가 0.5 이하, 평균 연기 밀도가 0.15 이하인 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
또한, 상기 수학식 1로 정의되는 단면적 산소지수는 57 내지 68%인 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 절연체는 산소지수가 90% 이상인 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 절연체는 불화에틸렌프로필렌 수지(Fluorinated ethylene propylene; FEP)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
한편, 상기 세퍼레이터는 산소지수가 38 내지 45%인 난연성 폴리올레핀 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 베이스 수지로서 폴리올레핀 수지 및 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 수지를 포함하고, 난연제로서 금속수산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
또한, 상기 난연제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 200 내지 270 중량부인 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 외부자켓은 산소지수가 44 내지 57%인 난연성 폴리염화비닐(PVC) 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
한편, 상기 외부자켓 내부에 상기 외부자켓의 탈피를 용이하게 하는 립코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 고난연 UTP 케이블은 상대적으로 케이블의 전기적 특성에 영향이 작은 세퍼레이터의 소재를 난연 폴리올레핀 수지로 적용함으로써 케이블의 제조비용을 절감하는 동시에 상대적으로 케이블의 전기적 특성에 영향이 큰 절연체는 불소수지계 소재를 사용하고 케이블 단면적에서의 산소지수를 정밀하게 조절함으로써 케이블의 충분한 전기적 특성을 구현할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 4개의 페어 유닛을 외부재킷으로 감싼 4-페어(4-pair) UTP 케이블의 단면 구조를 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 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플레넘급 고난연 카테고리 6(Category; C6) UTP 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), 상기 복수의 페어 유닛(100)을 감싸는 외부재킷(300), 상기 외부재킷(300) 내부에서 상기 복수 개의 페어 유닛(100)의 배치를 유지하도록 복수의 페어 유닛(100) 사이에 배치된 하나 이상의 격벽을 포함하는 세퍼레이터(400), 상기 외부자켓(300)의 탈피를 용이하게 하는 립코드(500) 등을 포함할 수 있다.
본 발명자들은 본 발명에 따른 고난연 UTP 케이블의 임의의 횡단면에서 아래 수학식 1로 정의된 단면적 산소지수가 57 % 이상, 예를 들어, 57 내지 68 %로 조절되는 경우 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 동시에 카테고리 6(Category; C6) UTP 케이블에서 요구되는 전기적 특성이 구현되고 제조비용이 최소화될 수 있음을 실험적으로 확인함으로써 본 발명을 완성했다.
[수학식 1]
단면적산소지수(%)=a/(a+b+c)×α+a/(a+b+c)×β+a/(a+b+c)×γ
상기 수학식 1에서,
a는 절연체의 단면적(㎟)이고,
b는 세퍼레이터의 단면적(㎟)이고,
c는 외부자켓의 단면적(㎟)이고,
α는 절연체를 형성하는 소재의 산소지수이고,
β는 세퍼레이터를 형성하는 소재의 산소지수이고,
γ는 외부자켓을 형성하는 소재의 산소지수이다.
여기서, 상기 수학식 1로 정의되는 단면적 산소지수가 57 % 미만인 경우 카테고리 6(Category; C6) 플레넘급 고난연 특성을 만족할 수 없는 반면, 상기 단면적 산소지수가 68 % 초과인 경우 UTP 케이블의 제조비용이 불필요하게 증가할 수 있다.
상기 전도성 금속선(111)의 규격과 재질은 UTP 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 UTP 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 0.203 mm일 수 있다.
상기 복수 개의 페어 유닛(100)은 상기 외부재킷(300) 내부에서 서로 인접하게 배치되므로 각각의 페어 유닛(100)에 흐르는 전류가 형성하는 전자기장에 의해 인접한 다른 페어 유닛(100)의 전송 신호에 노이즈가 발생하는 등의 악영향을 받는 현상, 즉 크로스토크(crosstalk) 현상이 발생할 수 있고, 이러한 크로스토크 현상을 억제하거나 최소화하기 위해 각각의 페어 유닛(100)은 각각 일정한 피치로 복수 개의 도선(110)이 꼬여진 구조를 갖는다.
상기 복수의 페어 유닛(100)의 절연체(112)는 불소수지, 바람직하게는 산소지수(Limited Oxygen Index; LOI)가 90% 이상, 예를 들어 90 내지 99%인 불소수지, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지(PTFE), 과불화알콕시 수지(PFA), 불화에틸렌프로필렌 수지(Fluorinated ethylene propylene; FEP), 바람직하게는 불화에틸렌프로필렌 수지(Fluorinated ethylene propylene; FEP)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 절연체(112)에 포함되는 불소수지의 산소지수(LOI)가 90% 미만인 경우 케이블의 난연성이 크게 저하되는 반면, 99% 초과인 경우 불필요하게 케이블의 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
한편, 상기 세퍼레이터(400)는 난연성 폴리올레핀 수지 조성물로부터 형성될 수 있고, 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 예를 들어 베이스 수지 및 난연제를 포함하고, 산화방지제, 활제, 가공조제 등의 기타첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 베이스 수지는 예를 들어 총 100 중량부를 기준으로 폴리올레핀 수지 50 내지 90 중량부 및 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 수지 10 내지 50 중량부를 포함할 수 있다. 또한, 베이스 수지와 난연제 간의 상용성 부여를 위해 극성기가 도입된 반응성 폴리올레핀이 2 내지 10 중량부 추가로 포함될 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 단독중합체이거나 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있고, 내한성 및 기계적 특성 등을 고려하여 블록 공중합체가 바람직하며, 예를 들어 저밀도폴리에틸렌 수지일 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지의 함량이 50 중량부 미만인 경우 세퍼레이터(400)의 경도가 저하되어 눌림이 발생하고 내스크레치성이 저하되며 고속 압출시 외관이 거칠게 될 수 있는 반면, 90 중량부 초과인 경우 신장율과 유연성이 저하될 수 있다. 상기 폴리올레핀수지는 바람직하게는 용융흐름속도(melting flow rate; MFR)(2.16㎏, 230℃)가 3 내지 15일 수 있다.
상기 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 수지는 예를 들어 에틸렌과 다른 α-올레핀의 공중합체, 예를 들어, 에틸렌프로필렌 공중합체, 또는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체 등을 포함하는 열가소성 엘라스토머 등일 수 있고, 전기적 특성 등을 고려할 때 에틸렌-α-올레핀 공중합체를 포함하는 열가소성 엘라스토머가 바람직하다. 또한, 상기 극성기가 도입된 반응성 폴리올레핀은 무수말레인산, 글리시딜메타크릴레이트 등이 그래프트된 폴리에틸렌이 바람직하다. 상기 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 수지는 바람직하게는 MFR(2.16㎏, 230℃)이 3 내지 15일 수 있다.
상기 난연제는 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 200 내지 270 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 난연제는 예를 들어 수산화마그네슘, 수산화알루미늄 등의 금속 수산화물일 수 있고, 표면처리되지 않거나 실란, 스테아르산 등에 의해 표면처리될 수 있다. 상기 난연제의 함량이 200 중량부 미만인 경우 난연성이 불충분할 수 있는 반면 270 중량부 초과인 경우 가공성 및 전기적 특성이 저하될 수 있다.
상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 바람직하게는 유전율(@1MHz)이 2.9 이하, 산소지수(LOI)가 38 내지 45%, 연기밀도(ASTM E662, Flaming mode, Dm)가 500 이하이고, 상기 구성 및 물성에 의해 충분한 전기적 특성, 기계적 물성, 난연성, 억연성 등을 발휘한다. 여기서, 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물의 산소지수(LOI)가 38% 미만인 경우 케이블의 난연 특성이 크게 저하되는 반면, 45% 초과인 경우 세퍼레이터(400)의 가공성이 저하되고 케이블의 전기적 특성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 기타 첨가제는 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량으로 포함될 수 있다.
상기 외부자켓(300)은 바람직하게는 난연성 폴리염화비닐(PVC)을 포함하는 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 상기 난연성 폴리염화비닐(PVC)의 난연성은 산소지수(LOI)가 44 내지 57%인 것이 바람직하다. 산소지수(LOI)가 57%를 초과하는 난연 등급의 난연성 폴리염화비닐(PVC)은 매우 고가이기 때문에 UTP 케이블의 단가를 과도하게 상승시키는 문제가 있다. 여기서, 상기 난연성 폴리염화비닐(PVC)의 산소지수(LOI)가 44% 미만인 경우 케이블의 난연성이 저하되는 반면, 57% 초과인 경우 불필요하게 케이블의 비용이 증가하는 문제가 있다.
상기 립코드(500)는 상기 외부자켓(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 UTP 케이블에 항장력을 부여하는 인장선으로서의 기능을 병행할 수 있다.
[실시예]
1. 제조예
아래 표 1에 기재한 절연체, 세퍼레이터 및 외부자켓의 소재 및 구성으로 제조한 UTP 케이블 시편을 제조했다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5

세퍼레이터		 산소지수(%) 40 40 40 40 40 35 40 35 18
높이(㎜) 4.2 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75 3.75
두께(㎜) 0.4 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48
단면적(㎟) 3.20 3.37 3.37 3.37 3.37 3.37 3.37 3.37 3.37

외부자켓		 산소지수(%) 46 46 46 55 46 46 42 42 55
두께(㎜) 0.325 0.325 0.350 0.350 0.500 0.350 0.350 0.350 0.350
단면적(㎟) 5.539 5.539 5.993 5.993 8.796 5.993 5.993 5.993 5.993
절연체 산소지수(%) 95 95 95 95 95 95 95 95 95
단면적(㎟) 3.441 3.441 3.441 3.441 3.441 3.441 3.441 3.441 3.441
단면적 산소지수(%) 58.27 58.02 57.59 61.80 55.51 56.27 55.72 54.40 56.01
2. 난연성 평가
NFPA 262 규격을 근간으로 UL로부터 인증이 부여되는 플레넘 난연 시험과 같이 수평으로 고정된 시료에 90° 각도로 설치된 버너로부터 발생되는 불꽃이 케이블 길이 방향으로 20분간 인가되며, 이때의 케이블 화염 전파 길이 및 연소시 발생하는 연기 발생량을 비교예 및 실시예 각각의 UTP 케이블 시편(길이 7.32 m)에 대해 측정했다. 결과는 최대 연소 길이 1.52 m 이하, 최대 연기 밀도 0.5 이하, 평균 연기 밀도 0.15 이하면 통과이다. 평가 결과는 아래 표 2에 기재된 바와 같다.
실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4 5
최대연소길이(m) 3.5 4.0 3.5 3.0 4.5 6.5 7.5 6.5 6.0
최대연기밀도 0.39 0.42 0.45 0.49 0.79 0.58 0.66 0.96 0.84
평균연기밀도 0.10 0.10 0.11 0.11 0.15 0.13 0.12 0.16 0.14
상기 표 1 및 2에 기재된 바와 같이, 수학식 1로 정의되는 단면적 산소지수가 57% 이상인 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 UTP 케이블은 NFPA 262 규격에 따른 C6 플레넘급 고난연 특성을 만족하는 반면, 단면적 산소지수가 57% 미만인 비교예 1 내지 5의 UTP 케이블은 난연성 또는 억연성이 불충분하여 NFPA 262 규격에 따른 C6 플레넘급 고난연 특성을 만족하지 못하는 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.

Claims (10)

  1. 고난연 UTP 케이블로서,
    도체 및 상기 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 복수의 페어 유닛(pair unit), 상기 복수의 페어 유닛을 감싸는 외부자켓, 및 상기 복수의 페어 유닛 사이에 배치된 하나 이상의 격벽을 포함하는 세퍼레이터을 포함하고;
    상기 케이블의 임의의 단면에서 하기 수학식 1로 정의되는 단면적 산소지수가 57% 이상인, 고난연 UTP 케이블.
    [수학식 1]
    단면적산소지수(%)=a/(a+b+c)×α+a/(a+b+c)×β+a/(a+b+c)×γ
    상기 수학식 1에서,
    a는 절연체의 단면적(㎟)이고,
    b는 세퍼레이터의 단면적(㎟)이고,
    c는 외부자켓의 단면적(㎟)이고,
    α는 절연체를 형성하는 소재의 산소지수이고,
    β는 세퍼레이터를 형성하는 소재의 산소지수이고,
    γ는 외부자켓을 형성하는 소재의 산소지수이다.
  2. 제1항에 있어서,
    NFPA 262 규격을 근간으로 UL로부터 인증이 부여되는 플레넘 난연 시험으로 측정한 최대 연소 길이가 1.52 m 이하, 최대 연기 밀도가 0.5 이하, 평균 연기 밀도가 0.15 이하인 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수학식 1로 정의되는 단면적 산소지수는 57 내지 68%인 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연체는 산소지수가 90% 이상인 불소수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연체는 불화에틸렌프로필렌 수지(Fluorinated ethylene propylene; FEP)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는 산소지수가 38 내지 45%인 난연성 폴리올레핀 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 베이스 수지로서 폴리올레핀 수지 및 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 수지를 포함하고,
    난연제로서 금속수산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 난연제의 함량은 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로 200 내지 270 중량부인 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부자켓은 산소지수가 44 내지 57%인 난연성 폴리염화비닐(PVC) 수지 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외부자켓 내부에 상기 외부자켓의 탈피를 용이하게 하는 립코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 고난연 UTP 케이블.
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