KR100420174B1 - 리본 유닛을 포함하는 튜브 집합형 광케이블 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리본 유닛을 포함하는 튜브 집합형 광케이블의 구조에 관한 것으로, 특히 상기 케이블의 중심 멤버를 흡수성 물질로 코팅하고, 상기 중심 멤버의 주위를 둘러싸는 하나 이상의 튜브와 상기 튜브를 둘러싸는 외피 사이의 빈 공간에 흡수성 물질로 코팅된 개재를 삽입함으로써, 광 케이블의 침수 차폐 능력 및 압축 특성을 향상시키는 동시에, 광 케이블의 제조 공정을 간략화하여 공정의 경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 광케이블의 구조에 관한 것이다.

Description

리본 유닛을 포함하는 튜브 집합형 광케이블{OPTICAL FIBER CABLE CONTAINING RIBBON UNITS}

본 발명은 리본 유닛을 포함하는 튜브 집합형 광케이블의 구조에 관한 것으로, 특히 상기 케이블의 중심 멤버를 흡수성 물질로 코팅함을 특징으로 하는 광 케이블 및 상기 중심 멤버의 주위를 둘러쌓는 하나 이상의 튜브와 상기 튜브를 둘러 쌓는 외피 사이의 빈 공간에 흡수성 물질로 코팅된 개재를 삽입함을 특징으로 하는 광 케이블을 제공함으로써, 광 케이블의 침수 차폐 능력 및 압축 특성을 향상시키는 동시에, 광 케이블의 제조 공정을 간략화하여 공정의 경제성을 향상시킬 수 있도록 하는 리본 유닛을 포함하는 튜브 집합형 광케이블의 구조에 관한 것이다.

광 케이블은 텔레비젼, 컴퓨터, 전화 등의 전기, 전자적인 신호를 전달하는데 널리 사용되고 있으며, 특히 종래의 동축 케이블에 비해 방대한 정보를 빠르게 전달할 수 있어서, 점점 더 각광받고 있다. 그러나, 이러한 광 케이블에 사용되는 광 섬유는 미세한 지름을 가지며, 충격에 약하고, 특히 수분과의 접촉에 의해 손상되기 쉬운 특성을 가지고 있어서, 이러한 광섬유를 수분 및 외부의 충격으로부터 보호할 수 있는 구조를 가지는 광케이블이 절실히 요구되어 왔으며, 이에 따라 다양한 구조를 가지는 광케이블이 개발되어 왔다.

이하, 도면을 참고하여 종래의 광 케이블 구조에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

우선, 도 1은 미국 특허 제 5229851 호에 의한 광 케이블의 구조를 나타낸 것으로, 도 1에서 보는 바와 같이, 상기 광 케이블은 중심 멤버(10), 상기 중심 멤버 주위를 어느 정도의 거리를 두고 방향을 바꾸는 나선 구조(alternating hand helix)로 감고 있는 하나 이상의 액체 불침투성 튜브(16), 상기 튜브의 내부에 헐렁하게 수용되는 하나 이상의 리본 유닛(14) 및 상기 액체 불침투성 튜브를 감싸고 있는 플라스틱 재질의 외피(20)로 구성되어 있으며, 광섬유를 수분 및 외부의 충격으로부터 보호하기 위하여, 상기 외피의 내막과 튜브 사이 및 상기 튜브 사이의 모든 공간에 젤리 형태의 방수 물질(12)을 충진하고 있다.

그러나, 실제 케이블을 연결하여 사용하기 위해서는, 광 케이블로부터 광섬유를 빼 내어야 할 필요가 있게되는 데, 상기와 같이 젤리 형태의 방수 물질을 케이블 내에 충진하면, 광섬유를 빼내기 위하여 젤리 또한 케이블에서 제거하여야 하므로, 상기 젤리에 의해 손이나 장비가 오염될 수 있는 단점이 있으며, 젤리 자체의 점성으로 인하여 이를 충진하는 공정에 시간이 많이 소요되게 되므로, 공정 전체의 수율 및 경제성이 떨어질 수 있게 되고, 또한 젤리가 튜브 사이의 빈공간에 완전히 채워지지 않을 수 있어서, 만족할만한 압력 특성을 얻지 못하여 왔던 것이 사실이다.

이 때문에 상기와 같은 결점을 보완하기 위한 연구가 계속적으로 진행되어 왔으며, 그 결과 도 2 및 도 3에 나타난 바와 같은 구조를 가진 광케이블이 개발된 바 있다. 도 2 및 도 3에 나타난 광케이블은 미국 특허 제 5621841 호에 나타난 것으로, 우선 도 2에 나타난 광 케이블은 상기 도 1에 나타난 바와 같이, 중심 멤버(10), 상기 중심 멤버를 얼터네이팅 헨드 헬릭스 구조로 감고 있는 튜브(16), 상기 튜브 내에 위치하는 리본 유닛(14) 및 상기 튜브의 주위를 감싸고 있는 외피(20)로 구성된 리본형 광케이블에 있어서, 상기 튜브 사이의 공간을 방수 얀(24)으로 채우고, 상기 튜브를 우선 방수 테이프(22)로 감고나서, 그 주위를 플라스틱 재질의 외피(20)로 감싸는 구조를 가짐을 특징으로 하는 것이다.

즉, 상기 광 케이블에서는 젤리 형태의 방수 물질 대신 방수 얀 및 리본 튜브를 감싸는 방수 테이프를 사용함으로써, 상기 젤리 형태의 방수 물질을 사용하였을 경우 나타나는 문제점을 해결하고 있다. 그러나, 상기 방수 얀은 고흡수성 폴리머(SUPER ABSORBENT POLYMER)를 포함하는 분말 또는 미세사로 구성되게 되는 바, 상기와 같은 광케이블에 있어서는, 이러한 방수 얀이 케이블의 집합 공정 중 외부로 노출되어 있어서, 상기 튜브가 방수 얀의 표면에 마찰될 수 있으므로, 분진이 발생하게 되며, 이러한 분진은 제품 불량 및 공장내 청결성을 저해하는 요소가 되므로, 공정의 경제성 및 수율이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 도 3에 나타난 광케이블을 살펴보다라도, 상기 광 케이블은 중심 멤버(10), 튜브(16), 리본 유닛 및 외피(20)로 이루어진 리본형 광케이블에 있어서, 상기 중심 멤버의 주위를 방수 테이프(26)로 종첨(LONGITUDINALLY WRAPPING)하고, 상기 튜브 사이의 빈 공간을 방수 얀으로 채우는 구조를 가짐을 특징으로 하는 것으로, 이 또한 상기 도 2에 의한 광 케이블에서 나타나는 문제점을 해결할 수 없고, 더구나 상기 도 3에 의한 구조에 의하면, 케이블의 집합 공정에 있어서 방수 테이프를 종첨하기 위한 별도의 장치 및 공정이 필요하게 되고, 작업 중에 방수 테이프 교체 작업이 필요하므로 연속 작업이 어렵게 되어서, 공정의 경제성이 저하되는 문제가 있으며, 테이프를 종첨하는 경우 테이프 사이의 틈이 생길 수 있어서, 케이블의 방수 특성이 저하될 수 있는 문제점이 있다.

상기 도 2 및 도 3의 광 케이블에서 압력 특성 및 굴곡 특성이 저하되는 문제점을 해결하기 위한 구조로써 도 4에 나타난 바와 같은 구조를 가지는 미국 특허 제 6014487 호에 의한 광 케이블이 있다. 도 4를 참고하면, 상기 광케이블은 중심 멤버(10), 튜브(16), 리본 유닛(14) 및 외피(20)로 이루어진 리본형 광케이블에 있어서, 상기 튜브 사이의 빈 공간에 케이블의 압력 특성을 향상시키기 위한 개재(28)를 삽입하고, 상기 개재의 주위에 방수 멤버(water swellable member)(24)를 배치하는 구조를 가짐을 특징으로 하는 것으로, 상기 플라스틱 재질의 개재를 삽압힘으로서, 케이블의 압력 특성을 향상시킬 수 있고, 상기 개재 주위의 방수 멤버를 통해 케이블에 수분이 흡수되는 것을 막을 수 있기는 하지만, 상기 개재 자체는 아무런 방수 특성을 가지지 못하므로, 케이블의 충분한 방수 특성을 얻을 수 없고, 상기 방수 멤버로 얀을 사용함으로써, 케이블의 집합 공정 시, 얀에 의한 분진이 발생할 수 있고, 상기 튜브, 개재 및 방수 멤버를 동시에 배열하는 복잡한 작업이 필요하게 되어 생산성이 저하되는 문제가 있다.

이러한 종래 기술의 문제점으로 인하여, 우수한 방수 특성 및 압력 특성을 가지면서도, 공정이 간편하고, 오염 물질이 발생하지 않아서, 경제성을 극대화할 수 있는 구조를 가지는 광 케이블이 절실히 요구되고 있다.

이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 광 케이블의 문제점을 해결하기 위하여, 중심 멤버에 흡수성 물질 자체를 코팅하고, 튜브 꼬임체와 폴리 에틸렌 외피 사이에 논-젤리 성분의 방수재를 형성함으로써, 우수한 방수 특성을 가지면서도,간단한 공정으로 생산이 가능하고, 방수 얀에 의한 분진의 발생 등을 막을 수 있는 광 케이블을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같은 구조를 가지는 광케이블에 있어서, 튜브와 플라스틱 재질의 외피 사이의 빈 공간에 흡수성 물질이 코팅된 개재를 삽입함으로서, 우수한 압력 특성 및 방수 특성을 가지면서도, 공정이 간단하고, 방수 얀에 의한 분진의 발생 등을 막을 수 있는 광 케이블을 제공하는데 있다.

도 1 내지 도 4는 종래 기술에 의한 광 케이블의 구조를 나타낸 도면이고,

도 5는 중심 멤버를 흡수성 물질로 코팅한, 본 발명에 의한 광 케이블의 구조를 나타낸 도면이며,

도 6은 튜브와 튜브를 둘러싸는 외피 사이의 빈 공간에 코팅된 개재를 삽입한, 본 발명에 의한 광 케이블의 구조를 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 중심 멤버 102 : 방수 물질(젤리)

104 : 리본 유닛 106 : 튜브

108 : 논-젤리 형태의 방수재 110 : 보조 인장재

112 : 플라스틱 재질의 외피 114 : 흡수성 물질 코팅

116 : 플라스틱 개재 118 : 논-젤리 형태의 방수재

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 흡수성 물질(114)이 표면에 코팅된 중심 멤버(100);

내부에 수분의 침투를 방지할 수 있는 방수 물질(102)로 충진되고, 적어도 하나 이상의 광 섬유를 포함하며, 상기 중심 멤버의 주위를 일정한 거리를 두고 방향을 바꾸는 나선 구조(alternating hand helix)로 감고 있는 적어도 하나 이상의 튜브(106);

상기 튜브를 감싸는 플라스틱 재질의 외피(112); 및

상기 튜브의 꼬임체와 외피의 사이에 형성되어 케이블 내부로의 수분 침투를 방지하는 논-젤리(non-jelly)성분의 방수재(108)로 구성됨을 특징으로 하는 광 케이블을 제공한다.

상기 본 발명에 의한 광 케이블은 종래 기술과 달리 흡수성 물질을 중심 멤버 주위에 코팅하고, 튜브와 외피 사이에 논-젤리 성분의 방수재를 형성함으로써,제조 공정을 간단히 할 수 있고, 방수 얀에 의한 분진의 발생을 막을 수 있는 동시에, 테이프를 종첨하였을 때 일어날 수 있는 방수 특성의 저하가 발생하지 않아서, 우수한 방수 특성을 가질 수 있다.

상기와 같은 광 케이블에 있어서, 상기 흡수성 물질로는 소량의 흡수성 폴리머가 결합된 열 가소성 수지를 사용함이 바람직하며, 특히 상기 열 가소성 수지로는 폴리 올레핀 수지를 사용함이 바람직하다.

다만, 상기 폴리 올레핀 수지로는 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌 수지 등 일반적인 수지를 모두 사용할 수 있으나, 바람직하게는 폴리 에틸렌을 사용할 수 있으며, 상기와 같이 폴리 에틸렌 수지에 흡수성 폴리머가 결합된 흡수성 물질의 대표적인 예로는 하기 화학식 1에 의한 폴리 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체가 있다.

[화학식 1]

상기와 같이, 흡수성 폴리머가 결합된 열 가소성 물질을 상기 흡수성 물질로 사용함으로써, 중심 멤버에 상기 흡수성 물질을 압출하는 방법을 통해, 상기 흡수성 물질을 간단히 코팅할 수 있어서, 방수 테이프를 종첨하는 경우와 같이 별도의공정이나 장치를 필요하지 않게 되고, 압출 후 매우 빠르게 고체로 경화될 수 있으므로, 중심 멤버의 코팅 공정과 중심 멤버 주위의 튜브 집합 작업을 거의 동시에 진행할 수 있게 되어, 광 케이블의 제조 공정이 간단해 질 수 있다.

이러한 흡수성 물질이 수분을 흡수하는 메카니즘을 상기 화학식 1에 의한 물질을 가지고 간략히 살펴보면, 우선 상기 물질이 물 분자와 접촉하면 아세테이트기의 산소 원자에 결합되어 있던 나트륨 이온이 물 분자의 산소에 배위 결합되어, 하기 화학식 2의 구조를 가지게 되는 바, 이러한 메카니즘을 통해 수분을 흡수하게 된다. 특히, 상기 화학식 1의 물질은 수분 흡수 시 어떠한 부산물도 발생시키지 않는 바, 오염 물질의 발생을 최소화할 수 있고, 광 케이블의 방수 특성을 극대화할 수 있다.

[화학식 2]

상기와 같은 광 케이블에 있어서, 상기 튜브와 외피 사이에 형성되는 논-젤리 성분의 방수재로는 종래의 방수재로 사용되던 물질을 모두 사용할 수 있으나, 특히 방수 테이프 또는 고흡수성 폴리머를 포함하는 비금속 인장선을 사용함이 바람직하다. 이러한 방수재를 사용함으로써, 종래의 방수 얀을 사용할 때, 발생할 수 있는 분진의 발생을 막을 수 있으며, 케이블의 방수 특성을 최대화할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 광 케이블의 압력 특성을 향상시키기 위하여,

논-젤리 성분의 방수 물질로 둘러싸인 중심 멤버(100);

내부에 수분의 침투를 방지할 수 있는 방수 물질(102)로 충진되고, 적어도 하나 이상의 광 섬유를 포함하며, 상기 중심 멤버의 주위를 일정한 거리를 두고 방향을 바꾸는 나선 구조(alternating hand helix)로 감고 있는 적어도 하나 이상의 튜브(106);

상기 튜브를 감싸는 플라스틱 재질의 외피(112); 및

상기 튜브와 외피의 사이 빈 공간에 위치하고, 흡수성 물질(114)로 코팅된 플라스틱 재질의 개재(116)로 구성됨을 특징으로 하는 광 케이블을 제공한다.

상기와 같은 광 케이블은 플라스틱 재질의 개재가 포함됨으로써, 케이블의 압축 특성을 향상시킬 수 있는 동시에, 상기 개재 자체를 흡수성 물질로 코팅함으로써, 종래 기술에서와 같이 별도의 방수재를 개재의 주위에 배치할 필요가 없어서, 공정이 간단해질 수 있으며, 개재 자체가 방수 특성을 가지게 됨으로써, 케이블의 침수 차폐 능력을 향상시킬 수 있고, 방수 얀에 의한 분진의 발생을 방지할 수 있다.

상기와 같은 광 케이블에 있어서, 중심 멤버를 둘러 싸는 상기 논-젤리 성분의 방수 물질로는 방수얀, 방수 테이프, 흡수성 물질로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 사용함이 바람직하다.

또한, 상기 개재에 코팅되는 흡수성 물질 또는 상기 중심 멤버를 둘러 싸는 흡수성 물질로는 본 발명의 첫 번째 구성에서 사용된 물질과 동일한 물질을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 개재의 재질로는 일반적인 플라스틱을 모두 사용할 수 있으나, 바람직하게는 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌, 폴리 비닐 클로라이드(PVC) 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질을 사용할 수 있다.

또한, 상기와 같은 광 케이블에 있어서, 상기 외피와 튜브 꼬임체의 사이에 논-젤리 성분의 방수재를 부가적으로 형성함으로써, 광 케이블의 방수 특성을 더욱더 향상시킬 수 있다.

그리고, 상기 논-젤리 성분의 방수재로는 본 발명의 첫 번째 구성에서 사용한 것과 같은 부재를 사용할 수 있다.

상기에서 본 바와 같이, 본 발명에 의한 광 케이블은 중심 멤버를 흡수성 물질로 코팅하고, 튜브와 외피 사이에 논-젤리 성분의 방수재를 형성함으로써, 종래의 광 케이블에 비하여 방수 특성을 향상시킬 수 있고, 광 케이블의 제조 공정을 간단하게 할 수 있으며, 분진의 발생을 막을 수 있고, 케이블의 조장에 관계 없이 역속 작업이 가능하므로 작업 공정의 생산성이 향상될 수 있다

또한, 상기와 같은 광 케이블의 구조에서 상기 튜브 및 외피 사이의 빈 공간에 흡수성 물질로 코팅된 플라스틱 재질의 개재를 삽입함으로써, 별도의 부가 공정없이 광 케이블의 압력 특성 및 방수 특성을 극대화할 수 있다.

Claims (15)

1. 흡수성 물질이 표면에 코팅된 중심 멤버;

   내부에 수분의 침투를 방지할 수 있는 방수 물질로 충진되고, 적어도 하나 이상의 광 섬유를 포함하며, 상기 중심 멤버의 주위를 일정한 거리를 두고 방향을 바꾸는 나선 구조(alternating hand helix)로 감고 있는 적어도 하나 이상의 튜브;

   상기 튜브를 감싸는 플라스틱 재질의 외피; 및

   상기 튜브 꼬임체와 외피의 사이에 형성되어 케이블 내부로의 수분 침투를 방지하는 논-젤리(non-jelly)성분의 방수재로 구성됨을 특징으로 하는 광 케이블.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수성 물질로는 소량의 흡수성 폴리머가 결합된 열 가소성 수지를 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 열 가소성 수지로는 폴리 올레핀 수지를 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리 올레핀 수지로는 폴리 에틸렌을 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 흡수성 물질로는 하기의 화학식 1에 의한 물질을 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.

   [화학식 1]
6. 제 1 항 내지 제 5 항에 있어서, 상기 논-젤리 성분의 방수재로는 방수 테이프 또는 고흡수성 폴리머를 포함한 비금속 인장선을 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
7. 논-젤리 성분의 방수 물질로 둘러싸인 중심 멤버;

   내부에 수분의 침투를 방지할 수 있는 방수 물질로 충진되고, 적어도 하나이상의 광 섬유를 포함하며, 상기 중심 멤버의 주위를 일정한 거리를 두고 방향을 바꾸는 나선 구조(alternating hand helix)로 감고 있는 적어도 하나 이상의 튜브;

   상기 튜브를 감싸는 플라스틱 재질의 외피; 및

   상기 튜브와 외피의 사이 빈 공간에 위치하고, 흡수성 물질로 코팅된 플라스틱 재질의 개재로 구성됨을 특징으로 하는 광 케이블.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 논-젤리 성분의 방수 물질로는 방수성 테이프, 방수 얀 및 제 2 항 내지 제 5 항에 의한 흡수성 물질로 이루어진 그룹에서 선택된 하나를 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 흡수성 물질로는 소량의 흡수성 폴리머가 결합된 열 가소성 수지를 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 열 가소성 수지로는 폴리 올레핀 수지를 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 폴리 올레핀 수지로는 폴리 에틸렌을 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 흡수성 물질로는 하기의 화학식 1에 의한 물질을 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.

    [화학식 1]
13. 제 7 항 내지 제 12 항에 있어서, 상기 개재의 재질로는 폴리 에틸렌, 폴리 프로필렌, 폴리 비닐 클로라이드(PVC) 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질을 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.
14. 제 7 항 내지 제 12 항에 있어서, 상기 외피와 튜브 꼬임체의 사이에 논-젤리 성분의 방수재를 부가적으로 형성함을 특징으로 하는 광 케이블.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 논-젤리 성분의 방수재로는 방수 테이프 또는 고흡수성 폴리머를 포함한 비금속 인장선을 사용함을 특징으로 하는 광 케이블.