KR101247924B1

KR101247924B1 - 신축성 신호 전송 케이블

Info

Publication number: KR101247924B1
Application number: KR1020107019100A
Authority: KR
Inventors: ?지 다츠미; 야스노리 유우키; 히로유키 마키노
Original assignee: 아사히 가세이 셍이 가부시키가이샤
Priority date: 2008-06-25
Filing date: 2008-06-25
Publication date: 2013-03-26
Also published as: EP3255639B1; AU2008358560A1; EP2293307A4; EP3255639A1; ES2644066T3; KR20100110380A; JPWO2009157070A1; CN101960536A; AU2008358560B2; US8969724B2; KR101312134B1; US20150155076A1; CA2717031A1; DK2293307T3; US9455072B2; US20110088925A1; EP2293307B1; JP4690506B2; CA2717031C; EP2293307A1

Abstract

본 발명의 목적은, 형태 변형 추종성이 있고, 고속의 신호를 전송할 수 있는, 길이가 수 ㎝∼수 m인 신축 신호 전송 케이블을 제공하는 것이다. 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은 10% 이상의 신축성을 가지며, 250 MHz에서의 전송 손실이 이완 상태에서 10 dB/m 이하인 신축 전송 케이블로서, 10% 이상의 신축성을 갖는 탄성 원통체와, 이 탄성 원통체의 주위에 동일 방향으로 권취되어 있는 2개 이상의 도체선을 갖는 도체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블이다.

Description

신축성 신호 전송 케이블{ELASTIC SIGNAL TRANSMISSION CABLE}

본 발명은 신축성을 가지며, 고속의 신호 전송성이 우수한 신축성 신호 전송 케이블에 관한 것이다.

신호 전송 케이블에는, 주로 동축 케이블, 트위스트 페어 케이블 및 플렉시블 플랫 케이블이 있다. 유연성이나 굴곡성이 우수한 케이블로서, 저유전층에 폴리올레핀 수지를 이용한 플렉시블 플랫 케이블(특허문헌 1 참조)이나 플렉시블 프린트 기판을 코어재에 대하여 스파이럴형으로 권취한 플렉시블 플랫 케이블(특허문헌 2 참조)이 알려져 있다. 그러나, 이들은 모두 굴곡에는 강하지만, 신축성을 발현하는 것이 아니다.

고속의 신호 전송 케이블을 설계하는 경우, 2개의 도체선 사이의 거리나, 도체선 주위의 유전체가 전송성을 좌우하는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 2개의 도체선 사이의 거리를 일정히 유지하여 수지 등으로 안정시키는 것이 상식으로 되어 있고, 독립된 2개의 도체선을 따로따로 권취하며, 신축성을 발현시키면서, 신호를 전송시킨다고 하는 발상은 전혀 없다.

한편, 동축 케이블은 일반적으로 강직하고, 소위 컬코드로서 신축성을 부여한 것이 알려져 있지만, 신축 가능한 코어재 주위에 권취하고, 신축성을 부여시킨 것은 없다.

또한, 트위스트 페어 케이블은 2개의 도체선이 강고히 트위스트되어 있고, 신축성을 부여한 것은 없다.

또한, 신축성을 갖는 전선으로서, 예컨대 특허문헌 3에는, 커버링 장치를 이용하여, 탄성 장섬유 등을 코어부로 하고, 그 주위에 2개의 도체선을 S/Z(2 방향)로 권취하며, 이것을 복수개 묶어 하나로 하는 방법이 개시되어 있다. 이 특허문헌에 의하면, 이어폰코드나, USB 단일체 케이블로서 사용할 수 있는 취지가 개시되어 있다. 그러나, 전송 특성에 대해서는 일체 기재되어 있지 않다.

신축 가능한 코어재에 1방향으로만 도체선을 감으면, 권취 토크가 크게 남아, 꼬임이 생긴다. 이 때문에, 신축 가능한 코어재 주위에 2개의 도체선을 권취하는 경우는, S/Z(2 방향)로 권취하는 것이 일반적이다.

신호 전송 사상체(絲狀體)에 관한 특허문헌 6에는, 신호 전송용 실 가닥을 코어재 주위에 권취하는 취지의 기재가 있지만, 구리 평형선으로 대표되는 금속선을 하나 권취한 것으로, 2개 이상의 도체선을 권취한 것이 아니다. 또한, 전송 특성에 관한 기재는 일절 없고, 본 발명자 등의 지견에 의하면, 이 케이블은 고속의 신호 전송을 할 수 있는 것이 아니다.

탄성 지지체와 와이어의 접속 방법에 대해서는, 탄성 지지체에 와이어를 권취하는 기술이 특허문헌 7에 개시되어 있지만, 이것은 접속 부품에 대한 기술 개시이고, 케이블로서 사용하는 기술 개시가 아니며, 신축성과 전송성에 대한 기재는 일절 없다.

로터 블레이드용 케이블에 관한 특허문헌 8에는, 탄성체에 도체선을 권취하는 취지의 기재가 있지만, 높은 항장력을 갖는 것이며, 신축성은 없다.

최근, 로봇이나 웨어러블 전자기기의 발전이 현저하고, 카메라에 의해 얻은 화상(동화상)을 순간적으로 연산기(컴퓨터)와 교환시키는 것(즉, 고속의 신호 전송)이 요구되는 케이스가 증가하고 있다.

그러나, 신호 전송 케이블에는 신축성이 없기 때문에, 굴곡부(예컨대, 로봇의 관절부)의 배선 길이는 동작시의 최대 길이 이상이 필요해진다. 이 때문에, 동작시에 케이블이 느슨해지고, 굴곡부에 끼이거나, 걸리며, 케이블이 단선(斷線)되거나 커넥터 접속부가 빠지는 문제가 있다.

또한, 웨어러블 전자기기에서는, 배선에 신축성이 없기 때문에 큰 재킷 등으로서 사용해야 하므로, 신체에 피트된 웨어러블 전자기기를 만들 수 없어, 착용감이 좋지 않은 문제가 있다.

이들 문제를 해결하기 위해, 형태 변형 추종성이 있고, 고속의 신호를 전송할 수 있는, 길이가 수 ㎝∼수 m인 케이블이 요구되고 있다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-47505호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2007-149346호 공보 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2002-313145호 공보 특허문헌 4: 일본 특허 공개 제2004-134313호 공보 특허문헌 5: 일본 특허 공개 소화60-119013호 공보 특허문헌 6: 일본 특허 제3585465호 공보 특허문헌 7: 일본 특허 공개 제2005-347247호 공보 특허문헌 8: 미국 특허 출원 공개 제2007/264124호 명세서

본 발명의 목적은, 형태 변형 추종성이 있고, 고속의 신호를 전송할 수 있는, 길이가 수 ㎝∼수 m인 신축성 신호 전송 케이블을 제공하는 것이다.

본 발명자 등은, 다채로운 움직임에 추종하여 변형하고, 고속의 신호 전송을 할 수 있는 케이블에 대해 예의 연구한 결과, 10% 이상의 신축성을 가지며, 250 MHz에서의 전송 손실이 이완 상태에서 10 dB/m 이하인 신축성 신호 전송 케이블로서, 10% 이상의 신축성을 갖는 탄성 원통체 및 이 탄성 원통체의 주위에 동일 방향으로 권취되어 있는 2개 이상의 도체선을 갖는 도체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축 신호 전송 케이블이 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시킨 것이다.

즉, 본 발명은 하기의 발명을 제공한다.

(1) 10% 이상의 신축성을 가지며, 250 MHz에서의 전송 손실이 이완 상태에서 10 dB/m 이하인 신축 전송 케이블로서, 10% 이상의 신축성을 갖는 탄성 원통체 및 이 탄성 원통체의 주위에 동일 방향으로 권취되어 있는 2개 이상의 도체선을 갖는 도체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

(2) 도체부가, 도체선의 외측에 도체선의 역방향으로 권취되어 있는 절연성 사상체를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 신축성 신호 전송 케이블.

(3) 도체부가, 하나 또는 복수개의 도체선의 외측과 내측(탄성 원통체측)을 교대로 지나게, 도체선의 역방향으로 권취되어 있는 절연성 사상체를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 신축성 신호 전송 케이블.

(4) 도체선이 병렬로 권취되고, 근접하는 도체선 간격의 편차(r)가 0≤r≤4d(d는 이완시 근접하는 도체선의 평균 간격)이고, 신장 한계까지의 임의의 신장에 의해 신장시 평균 간격(d')이 1/2d∼4d의 범위에 있으며, 반복 신축에 의해서도, 이 범위를 일탈하지 않는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(3) 중 어느 하나에 기재된 신축성 신호 전송 케이블.

(5) 도체선의 권취 직경이 0.05 ㎜∼30 ㎜이고, 도체선이 병렬로 권취되며, 도체선의 권취 피치가 0.05 ㎜∼50 ㎜이고, 근접하는 도체선의 간격이 0.01 ㎜∼20 ㎜인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(4) 중 어느 하나에 기재된 신축성 신호 전송 케이블.

(6) 도체부의 외주에 절연 섬유로 이루어지는 외부 피복층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(5) 중 어느 하나에 기재된 신축성 신호 전송 케이블.

(7) 도체부의 외주에 고무 탄성을 갖는 수지로 이루어지는 외부 피복층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(6) 중 어느 하나에 기재된 신축성 신호 전송 케이블.

(8) 20% 신장 하중이 5000 cN 미만이고, 20% 신장 회복률이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 상기 (1)∼(7) 중 어느 하나에 기재된 신축성 신호 전송 케이블.

(9) 탄성 원통체를 신장하는 기능과, 이 탄성 원통체의 주위에 복수의 도체선 또는 복수의 도체선과 하나 이상의 절연성 사상체를 동일 방향으로 권취하는 기능과, 하나 이상의 절연성 사상체를 상기 방향의 역방향으로 권취하는 기능을 갖는 장치에 의해, 탄성 원통체를 신장한 상태로, 이 탄성 원통체의 주위에 복수의 도체선 또는 복수의 도체선과 하나 이상의 절연성 사상체를 동일 방향으로 권취하고, 이 도체선의 역방향으로 하나 이상의 절연성 사상체를 도체선의 외측에 더 권취하는 것을 특징으로 하는 상기 (2) 및 (4)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 신축성 신호 전송 케이블의 제조방법.

(10) 탄성 원통체를 신장하는 기능과, 이 탄성 원통체의 주위에 복수의 도체선 또는 복수의 도체선과 하나 이상의 절연성 사상체를 동일 방향으로 권취하는 기능과, 하나 이상의 절연성 사상체를 상기 방향의 역방향으로 권취하는 기능을 갖는 장치에 의해, 탄성 원통체를 신장한 상태로, 이 탄성 원통체의 주위에 복수의 도체선 또는 복수의 도체선과 하나 이상의 절연성 사상체를 동일 방향으로 권취하고, 이 도체선의 역방향으로 하나 또는 복수의 도체선의 외측과 내측(탄성 원통체측)을 교대로 지나게 하나 이상의 절연성 사상체를 더 권취하는 것을 특징으로 하는 상기 (3) 및 (4)∼(8) 중 어느 하나에 기재된 신축성 신호 전송 케이블의 제조방법.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 고속의 신호를 흐트러지지 않고 감쇠하지 않게 전파할 수 있고, 신축성을 가지며, 형태 변형 추종성이 있기 때문에, 로봇이나 웨어러블 전자기기용 전송 케이블로서 유용하다.

도 1은 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블의 이완시의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블의 신장시의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블의 절연성 사상체의 권취 방법의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블의 절연성 사상체의 권취 방법의 다른 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 반복 신축성 측정 장치의 모식도이다.
도 6은 차동 특성 임피던스의 측정 방법을 설명하는 도면이다.

본 발명에 대해서, 이하 구체적으로 설명한다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블에서, 고주파 신호를 흐트러지지 않고 감쇠하지 않게 전파하기 위해서는 신축하여도, 시그널 라인으로서 이용하는 2개의 도체선 사이의 거리가 전체 길이에 걸쳐 변화가 적은 것이 긴요하다. 또한, 신축성을 발현시키기 위해서는, 유연성이 높은 도체선을, 신축성이 있는 구조체와 일체화해야 한다. 본 발명자 등은, 10% 이상의 신축성을 갖는 탄성 원통체의 주위에 2개 이상의 도체선을 동일 방향으로 권취하는 것에 의해 얻어지는 신호 전송 케이블이 이들 요구를 만족시키는 것을 발견하였다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은 10% 이상의 신축성을 발현해야 한다. 바람직하게는 20% 이상, 더 바람직하게는 30% 이상이다. 10% 미만의 경우, 변형 추종성이 부족하여, 상기 목적을 달성할 수 없다. 여기서 말하는 신축성이란, 소정의 정도, 예컨대 10% 신장한 후, 이완하는 것에 의한 회복률이 50% 이상인 것을 말한다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 다관절 로봇이나, 신체 장착 전자기기의 배선으로서 사용되기 때문에, 관절에 상당하는 부분을 경유하는 배선으로서 사용하는 것을 목적으로 하고 있다. 이 때문에, 길이는 1 m를 목표로 한다. 또한, 고속의 신호 전송으로서, 250 MHz의 고주파에서의 전송 손실이 10 dB/m 이하여야 한다. 본 발명에서 말하는 전송 손실이란, 소위 네트워크 애널라이저에서, 시료 길이 1 m의 S 파라미터 측정을 행하고, S21(S21: 투과계수=투과파/입사파)을 측정하여, 얻어진 값(단위: dB)의 절대값을 말한다. 이 이상의 경우는, 전송성이 좋지 않고 고속 전송에 적합하지 않다. 바람직하게는 7 dB/m 이하, 보다 바람직하게는 6 dB/m 이하, 특히 바람직하게는 5 dB/m 이하이다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 10% 이상의 신축성을 갖는 탄성 원통체(1) 및 이 탄성 원통체의 주위에 동일 방향으로 권취되어 있는 2개 이상의 도체선(2 및 3)을 포함하는 도체부로 이루어진다. 또한, 도체부 외주에 절연성의 외부 피복층을 갖는 것이 바람직하다(외부 피복층은 도시 생략). 또한, 도체선 중 적어도 일부는 탄성 원통체의 표층 내부에 존재하여도 좋다.

탄성 원통체는 탄성 장섬유, 탄성 튜브, 또는 코일 스프링 등으로부터 형성할 수 있다.

또한, 탄성 원통체는 내부에 공극을 갖고 있는 것이 바람직하다. 공극은, 신축성을 저해하지 않고, 도체선의 권취 직경을 크게 할 수 있기 때문에, 신축성을 높이는 효과가 있다. 공극을 형성하는 방법은, 예컨대 탄성 장섬유 주위에 절연 섬유를 배치하는 방법, 탄성 장섬유 혹은 탄성 장섬유 주위에 절연 섬유를 배치한 사상체를 편조(編組)하는 방법, 탄성 장섬유를 발포시키는 방법, 탄성 장섬유를 중공으로 하는 방법, 또는 이들을 조합한 방법 등이 있다. 탄성 튜브 또는 코일 스프링으로 형성한 경우는 당연히 중공이 된다.

탄성 원통체를 형성하기 위해 이용하는 탄성 장섬유는 10% 이상의 신축성을 갖는 것이 필요하다. 50% 이상의 신축성을 갖는 것이 바람직하다. 신축성이 50% 미만인 경우는, 신축성능이 부족하고, 신축성 신호 전송 케이블을 신축시킬 때의 응력이 커진다. 100% 이상의 신축성을 갖는 탄성 장섬유를 이용하는 것이 보다 바람직하고, 300% 이상인 것이 특히 바람직하다.

본 발명에서 이용하는 탄성 장섬유는, 전술한 정도의 신축성이 풍부한 것이면 좋고, 폴리머의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 폴리우레탄계 탄성 장섬유, 폴리올레핀계 탄성 장섬유, 폴리에스테르계 탄성 장섬유, 폴리아미드계 탄성 장섬유, 천연고무계 탄성 장섬유, 합성고무계 탄성 장섬유, 및 천연고무와 합성고무의 복합고무계 탄성 장섬유 등을 들 수 있다.

폴리우레탄계 탄성 장섬유는, 신장이 크고, 내구성도 우수하기 때문에 본 발명의 탄성 장섬유로서 최적이다.

천연고무계 장섬유는, 단면적당의 응력이 다른 탄성 장섬유에 대비하여 작고, 저응력으로 신축하는 신축성 신호 전송 케이블을 얻기 쉽다는 이점이 있다. 그러나, 열화하기 쉽기 때문에, 장기간에 걸쳐 신축성을 유지하기가 어렵다. 따라서, 단기 사용을 목적으로 하는 용도에 적합하다.

합성고무계 탄성 장섬유는, 내구성은 뛰어나지만, 신장이 큰 물건이 잘 얻어지지 않는다. 따라서, 너무 큰 신장을 요구하지 않는 용도에 적합하다.

탄성 장섬유는, 모노필라멘트여도 멀티필라멘트여도 좋다.

탄성 장섬유의 직경은 0.01 ㎜∼20 ㎜의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.02 ㎜∼10 ㎜이다. 더 바람직하게는 0.03 ㎜∼5 ㎜이다. 직경이 0.01 ㎜ 이하인 경우, 신축성이 얻어지지 않고, 직경이 20 ㎜를 초과하면, 신장시키는 데 큰 힘이 필요해진다.

탄성 장섬유를 미리, 쌍사(雙絲) 또는 여러 가닥 꼬임으로 한 것, 또는 탄성 장섬유를 코어로 하여 그 둘레에 다른 탄성 장섬유를 권취한 것으로 함으로써, 탄성 원통체와 도체부의 일체화(신축한 경우에 도체부가 어긋나지 않도록 하는 것)를 용이하게 할 수도 있다.

본 발명에서 탄성 원통체를 형성하기 위해 이용하는 코일 스프링은, 금속 이외의 코일 스프링이어도 좋고, 금속 코일 스프링이어도 좋다. 금속 이외의 코일 스프링은 전송성에 미치는 영향이 적다. 금속의 코일 스프링은 고온하에서도 열화되지 않아, 고온 환경하에서 사용되는 용도에 적합하다. 코일 형상의 스프링은 코일링 머신의 선정과 선정한 코일링 머신의 조건 설정으로 임의로 설계할 수 있다.

코일 스프링 단독으로는, 그 주위에 도체선을 권취할 수 없기 때문에, 미리 코일 스프링 주위에 절연 섬유의 편조 등을 형성함으로써 탄성 원통체를 얻을 수 있다.

코일 직경(Cd)과 신선(伸線)(코일을 형성하는 선재의 것) 직경(Sd)이 24>Cd/Sd>4인 것이 바람직하다. Cd/Sd가 24 이상인 경우는, 안정적인 형태의 스프링을 얻을 수 없고, 변형되기 쉬워 바람직하지 않다. 바람직하게는 Cd/Sd가 16 이하이다. 한편, Cd/Sd가 4 이하에서는, 코일을 형성하기가 곤란해지는 동시에, 신축성이 잘 발현되지 않는다. 바람직하게는 6 이상이다.

신선의 직경(Sd)은 3 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 3 ㎜ 이상이 되면, 스프링이 무거워지고, 신축 응력도 코일 직경도 커지기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 신선의 직경이 0.01 ㎜ 이하가 되면, 형성할 수 있는 스프링이 너무 약해, 옆에서 힘이 가해지면 변형되기 쉬워, 실용적이지 않다.

코일의 피치 간격은 1/2 Cd 이하인 것이 바람직하다. 이 이상의 간격이어도 코일형의 스프링을 형성할 수는 있지만, 코일 외주에의 절연 섬유의 편조 등의 형성이 곤란해진다. 또한, 신축성이 저하되고, 외력에 의해 변형되기 쉬워지기 때문에 바람직하지 않다. 바람직하게는 1/10 Cd 이하이다.

피치 간격을 대략 제로로 한 것은, 신축성을 가장 높일 수 있고, 스프링 자체가 잘 얽히지 않게 되며, 권취한 스프링을 인출하기 쉽다는 특징이 있고, 외력에 의한 변형에도 강하다는 이점이 있어 바람직하다.

코일 직경은 0.02 ㎜∼30 ㎜의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.05 ㎜∼20 ㎜이고, 더 바람직하게는 0.1 ㎜∼10 ㎜이다. 외경이 0.02 ㎜ 이하인 코일 스프링은 제조가 곤란하고, 30 ㎜를 초과하면, 도체선의 권취 직경이 너무 커져, 바람직하지 않다.

코일 스프링의 재료는, 공지의 신선으로부터 임의로 선택할 수 있다. 선재의 재료는, 피아노선, 경강선, 스테인레스강선, 오일템퍼선, 인청동선, 베릴륨동선 및 양백선 등이 있다. 내식성 및 내열성이 우수하고, 또한 입수하기 쉬운 점에서, 스테인레스강선이 바람직하다.

탄성 튜브는, 내부에 공극을 갖고 있어, 그대로 탄성 원통체로서 이용할 수도 있고, 탄성 튜브의 외층에 섬유층을 형성하여, 탄성 원통체로 할 수도 있다. 도체선과 탄성 튜브가 직접 접촉하면, 탄성 튜브에 흠이 가기 쉽기 때문에, 탄성 튜브의 외층에 섬유층을 형성하는 것이 바람직하다.

또한, 탄성 튜브 안에 도체선을 매립할 수도 있다. 예컨대, 스테인레스봉에 도체선을 권취하고, 이것을 고무 라텍스 중에 침지 또는 도포한 후, 공지의 방법(예컨대, 가황처리, 열처리 및 건조처리 등)을 행한 후, 내부의 스테인레스봉을 빼내는 등에 의해, 탄성 튜브 안에 도체선을 매립할 수 있다.

탄성 원통체의 신축성은 10% 이상 필요하고, 30% 이상이 바람직하며, 50% 이상이 더 바람직하다. 신축성이 30% 미만으로 낮은 경우는, 도체부 및 외부 피복층의 피복에 의해 신장이 저하되고 신축성이 낮은 전송 케이블이 되는 경우가 있다.

탄성 원통체의 20% 신장 하중은 5000 cN 이하인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 2000 cN 이하, 특히 바람직하게는 1000 cN 이하이다.

탄성 원통체의 직경은, 30 ㎜ 이하, 바람직하게는 20 ㎜ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎜ 이하이다. 직경이 30 ㎜ 이상이 되면, 굵고, 무거워져, 실용상 바람직하지 않다.

본 발명에서 이용되는 도체선은, 도전성이 좋은 물질로 이루어지는 세선(細線)의 집합선인 것이 바람직하다. 금속 세선의 집합선은, 부드럽고, 잘 단선되지 않기 때문에, 신축성 신호 전송 케이블의 신축성이나, 내구성의 향상에 기여한다.

신호선을 구성하는 도체선으로서 세선을 단독으로 이용할 수도 있지만, 전기 저항이 커지면, 전송성이 저하된다. 이 때문에, 세선을 2개 이상 집합하여 하나의 도체선으로서 이용하는 것이 바람직하다. 집합 개수의 상한은 특별히 없지만, 유연성과, 전기 저항을 감안하여 임의로 결정할 수 있다. 집합 개수를 늘리면 생산성이 저하되기 때문에, 10000개 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 1000개 이하이다.

도전성이 좋은 물질이란 비저항이 1×10^-4Ω·㎝ 이하인 전기 전도체를 말한다. 특히 바람직하게는 1×10^-5Ω·㎝ 이하인 금속을 말한다. 구체적인 예로서는, 소위 동(비저항이 0.2×10^-5Ω·㎝) 및 알루미늄(비저항이 0.3×10^-5Ω·㎝) 등을 들 수 있다.

동선은, 비교적 저렴하고 전기 저항이 낮으며 세선화도 용이하여, 가장 바람직하다. 알루미늄선은 경량이기 때문에, 동선 다음으로 바람직하다. 동선은 연동선 또는 주석구리 합금선이 일반적이지만, 강력을 높인 강력구리 합금(예컨대, 무산소동에 철, 인 및 인듐 등을 첨가한 것), 주석, 금, 은 또는 백금 등으로 도금하여 산화를 방지한 것, 전기 신호의 전송 특성을 향상시키기 위해 금, 그 외의 원소로 표면 처리한 것 등을 이용할 수도 있지만, 이들에 한정되는 것이 아니다.

도체선을 구성하는 세선의 단선(單線) 직경은 0.5 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 0.1 ㎜ 이하이며, 특히 바람직하게는 0.05 ㎜ 이하이다. 세선화하는 것에 의해, 유연성을 높일 수 있다. 또한, 고주파 특유의 표피 효과에 대하여, 세선화에 의해, 표면적이 높아져 전송성을 높일 수 있다. 너무 가늘면 가공시에 단선되기 쉽기 때문에, 0.01 ㎜ 이상이 바람직하다.

세선을 집합시키기 위해서는 여러 가지 방법이 알려져 있고, 본 발명에서도 공지의 어떤 방법으로 집합시켜도 좋다. 그러나, 스트레이트로 정렬하는 것만으로는 권취하기 어렵기 때문에, 연선(撚線)으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 가요성을 발휘하기 위해, 집합선을 절연 섬유로 권취한 것을 이용할 수도 있다.

본 발명에서 이용되는 도체선은, 세선 각각 또는 도체선으로서, 절연되어 있는 것이 바람직하다. 절연층의 두께나 종류는 신축성 신호 전송 케이블의 용도에 의해 임의로 설계된다.

절연재는 절연성, 전송성 및 유연성을 가미하여 선택된다. 절연재는 공지의 절연 재료로부터 임의로 선택할 수 있다.

세선 각각에 절연 피복을 하는 절연 재료로서는, 소위 에나멜 피복제를 이용할 수 있다. 예컨대, 폴리우레탄 피복제, 폴리우레탄-나일론 피복제, 폴리에스테르 피복제, 폴리에스테르-나일론 피복제, 폴리에스테르-이미드 피복제, 및 폴리에스테르이미드·아미드 피복제 등을 들 수 있다.

도체선에 절연 피복을 행하는 절연재로서는, 전송성의 관점에서는 유전율이 낮은 소재가 바람직하고, 불소계 및 폴리올레핀계 등의 절연재를 들 수 있다. 유연성의 점에서는, 염화비닐계 및 고무계 등의 절연재를 들 수 있다.

공기를 포함한 절연재를 이용할 수도 있다. 공기를 포함한 절연재를 얻기 위해서는, 상기 절연재를 발포시킨 것을 이용할 수도 있다. 공기는 유전율이 낮고, 유전율을 낮추는 효과가 있다.

절연성 섬유의 집합체로, 도체선을 덮는 것에 의해, 공기를 포함한 절연층을 형성할 수도 있다. 절연성의 섬유는 특별히 한정되는 것이 아니지만, 저렴하고, 강도가 강하며, 취급성이 우수한 것으로서, 폴리에스테르 섬유 및 나일론 섬유를 들 수 있다. 전송성을 높이기 위해, 유전율이 낮은 불소 섬유, 폴리프로필렌 섬유를 이용할 수도 있다. 비단, 면 및 레이온단섬유계를 이용할 수도 있다.

수분의 영향을 잘 받지 않게 하기 위해, 발수 가공을 실시한 섬유를 이용할 수도 있다.

공기를 포함한 절연재로서, 절연지 또는 절연 부직포로 이루어진 테이프형물에 의해 도체선을 덮을 수도 있다. 절연성을 높이기 위해 절연 유제를 함침시킬 수도 있다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 10% 이상의 신축성을 갖는 탄성 원통체의 주위에 2개 이상의 도체선을 동일 방향으로 권취함으로써 얻을 수 있다.

이 도체선끼리는, 병렬로 권취되는 것이 바람직하다. 병렬이란, 도체선끼리가 크로스하여 중첩되지 않고, 바람직하게는 부분적으로도 중첩되지 않으며, 동일 방향으로 권취되어 있는 상태를 말한다. 중첩 부분은, 전송성 저하의 요인이 되고, 반복 신축에서의 단선(斷線)의 원인이 되기 때문에, 바람직하지 않다. 또한, 병렬로 권취함으로써, 컴팩트하고 신축성이 풍부한, 신축성 신호 전송 케이블이 얻기 쉬워진다.

종래부터 알려져 있는, S/Z의 권취는, 도선의 간격이 대략 제로가 되는 점과, 크게 넓어지는 점을 갖기 때문에 전송성 저하의 요인이 된다. 또한, 신축에 의해, 교차 부분이 닿아, 용이하게 단락 또는 단선되어, 실용상 바람직하지 않다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 각각의 도체선 사이에 공기를 보유하고 있는 것이 바람직하다. 공기는 유전율이 낮은 매체이며, 전송성을 높이는 효과가 있다.

공기를 보유시키기 위해, 도체선 사이에 절연 섬유로 이루어지는 사상체를 개재시킬 수도 있고, 도체선 사이에 중공 튜브를 개재시킬 수도 있으며, 또한 도체선 전체를 발포성 수지로 덮을 수도 있다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 탄성 원통체의 주위에 극세 동축 케이블을 권취하는 것에 의해서도 얻을 수 있다. 극세 동축 케이블은 중심 도체와, 주위의 도체, 실질적으로 2개의 도체선으로 구성되어 있고, 이 2개의 도체선은 동일 방향으로 권취되는 것으로 간주할 수 있다. 극세 동축 케이블은, 도체간의 유전체의 상태가 일정하여, 전송 손실을 작게 할 수 있다.

이 극세 동축 케이블은 굵기 3 ㎜ 이내가 바람직하다. 그 중에서도, 굴곡성 및 유연성이 높은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 허용 굽힘 반경은 10 ㎜ 이하인 것이 바람직하고, 5 ㎜ 이하이면 더 바람직하다. 굽힘 반경이 10 ㎜ 이상인 경우는 권취 직경이 너무 커지거나, 또는 신축성이 저하된다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 탄성 원통체의 주위에, 소위 트위스트 페어 케이블을 권취하는 것에 의해서도 얻을 수 있다. 트위스트 페어 케이블을 다른 트위스트 페어 케이블과 함께 권취할 수도 있고, 다른 도체선과 다른 트위스트 페어 케이블과 함께 권취할 수도 있다. 복수개의 트위스트 페어 케이블을 권취하는 경우는, 트위스트 피치가 다른 것을 권취하는 것이 바람직하다. 동일 피치의 것은, 소위 크로스토크가 발생하기 쉽다. 어느 경우라도 동일 방향으로 권취되어 있는 것이 필요하다. 2방향으로 권취된 것은, 도체선끼리가 중첩되는 부분이 있어, 전송성이 저하되며, 고속 전송에 적합하지 않다. 또한, 반복 신축에 의해 단선되기 쉬워, 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.

본 발명의 신축성 전송 케이블은, 탄성 원통체의 주위에, 소위 플렉시블 플랫 케이블을 권취하는 것에 의해서도 얻을 수 있다. 플렉시블 플랫 케이블의 폭은 10 ㎜ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 5 ㎜ 이하이다. 두께는 3 ㎜ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 2 ㎜ 이하이다. 이 이상의 것은, 탄성 원통체의 주위에 권취하여도 신축성이 잘 발현되지 않는다. 이 플렉시블 플랫 케이블의 안에, 도체선은 2개 이상 포함되는 것이 필수이다. 신축성의 제약으로 인해, 사용할 수 있는 케이블의 폭에 한계가 있고, 포함되는 도체선의 수도 자연히 한계가 있다. 전송성과의 균형을 이유로 20개 이내가 바람직하다. 보다 바람직하게는 10개 이내이다.

사용되는 도체선은 2개 이상이 필요하다. 사용되는 도체선이 하나이면, 전송 케이블로서 사용할 수 없다. 범용으로 이용되는 케이스로서는 2개, 3개, 4개, 5개, 6∼10개 등이 있다. 상한은 특별히 한정되지 않지만, 30개 이상이 되면, 신축성이 저해되기 쉽다. 바람직하게는 20개 이내이다. 특히 바람직하게는 3개∼10개이다.

2개의 도체선만을 이용하는 경우는, 하나를 시그널 라인, 다른 것을 그라운드 라인으로 한다. 3개의 도체선을 이용하는 경우는, 2개를 시그널 라인, 나머지 하나를 그라운드 라인으로 할 수도 있고, 시그널 라인 하나, 전원 라인 하나, 그라운드 라인 하나로 할 수도 있다.

범용성이 높은 케이블로서, 시그널 라인과 전원 라인을 함께 갖는 것이 바람직하다. 특히 고주파 영역에는, 차동 전송 방식이 이용되는 경향이 강하지만, 시그널 라인 2개, 전원 라인 하나, 그라운드 라인 하나의 합계 4개로 함으로써, 차동 전송 방식에 의한 신호 전송과, 전원 공급을 함께 갖는 신축성 신호 전송 케이블을 얻을 수 있다.

전원 라인에는 시그널 라인보다 큰 전류가 흐르기 때문에, 전원 라인의 굵기는, 시그널 라인과 같거나 그 이상인 것이 바람직하다.

고주파 영역에 있어서는 전기 저항의 영향이 작아지기 때문에, 시그널 라인에는 비교적 저항값이 높은 도체선을 이용할 수도 있다. 한편, 전원 라인은 전기 저항이 작은 것이 바람직하다. 이완 상태에서의 신축성 신호 전송 케이블 1 m당, 시그널 라인의 전기 저항은 100 Ω/m 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10 Ω/m 이하이다. 한편, 전원 라인의 전기 저항은 20 Ω/m 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5Ω/m 이하이다.

그라운드 라인은 시그널 라인과 동등한 전기 저항인 것이 바람직하고, 전원 라인과 동등한 전기 저항인 것이 더 바람직하다.

도체선은 권취 1바퀴마다 1지점 이상, 절연성의 사상체로 구속되어 있는 것이 바람직하다. 비구속의 경우는, 신축에 의해 도체선 사이의 간격이 변동하고, 전송성이 저하되기 때문에, 실용상 바람직하지 않다. 도체선과 절연성 사상체로 도체부가 구성된다.

절연성 사상체에는, 공지의 절연성 사상체를 임의로 이용할 수 있다. 예컨대, 멀티필라멘트, 모노필라멘트, 또는 방적사를 이용할 수 있다. 바람직하게는 멀티필라멘트이다. 가늘고, 부드러우며, 구속력이 강하고(고강도), 저렴하다는 관점에서는 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유를 들 수 있다. 유전율이 낮다고 하는 관점에서는 불소 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유를 들 수 있다. 난연성의 관점에서는 염화비닐 섬유, 사란 섬유, 유리 섬유를 들 수 있다. 신축성의 관점에서는 폴리우레탄 섬유, 또는 폴리우레탄 섬유의 외부를 다른 절연 섬유로 피복한 것 등을 들 수 있다. 그 외 비단, 레이온 섬유, 큐프라 섬유, 코튼 방적사를 이용할 수도 있다. 그러나, 이들에 한정되는 것이 아니라, 공지의 절연 섬유를 임의로 이용할 수 있다.

도체선을 1방향(예컨대 Z 방향)으로 권취하고, 그 위에서 절연성 사상체를 역방향(S 방향)으로 권취함으로써, 도체선을 구속하며, 신축에 의한 어긋남을 방지할 수 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 커버링 머신에 의해 도체선의 외측에 절연성 사상체를 권취하는 경우는, 권취 속도를 높임으로써(스핀들 회전수를 올림으로써), 권취 장력(벌루닝 장력)이 증가하고, 구속력을 높일 수 있다.

더 바람직하게는, 도 4에 도시한 바와 같이, 도체선의 역방향으로 도체선의 내측(탄성 원통체측)과 외측을 교대로 지나게 절연성 사상체를 권취하여 도체선을 구속하는 것이다. 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게, 도체선의 역방향으로 절연성 사상체를 권취함으로써, 반복 신축이나, 신축을 수반하는 굴곡 동작에 의해서도, 신장시와 이완시의 도체선 간격의 변화가 적고, 반복 신축에 따른 도체선 간격의 변화가 적은 신축성 신호 전송 케이블을 얻을 수 있다. 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게 하는 경우, 도체선 하나씩 교대로 지나게 하여도 좋고, 복수의 도체선을 통합하여 교대로 지나게 하여도 좋다.

이 절연성 사상체는, 도체선보다 가는 것이 바람직하다. 굵은 절연성 사상체를 이용하면, 도체선 그 자체가, 변형하지 않을 수 없게 되고, 잘 신축되지 않게 된다.

구속력을 높이기 위해서는, 1바퀴당 1지점 이상 바람직하게는 4지점 이상 더 바람직하게는 8지점 이상 구속점을 갖도록, 절연성 사상체를 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게 권취하는 것이 바람직하다.

권취하는 실에 하중을 거는 것에 의해, 권취 장력을 높일 수 있고, 구속력을 늘릴 수 있다.

또한, 쌍방의 도체선의 위치가 어긋나지 않도록, 도체선 사이에 절연성의 사상체를 개재시켜, 도체선과 개재시킨 사상체를 하나로 하거나, 또는 따로따로, 이들의 내측과 외측을 교대로 지나게 상기 절연성 사상체를 권취할 수도 있다. 이 개재물에 의해, 도체선 사이의 거리를 제어하고, 특성 임피던스를 조정할 수도 있다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 도체선과 탄성 원통체가 접착되어 있어도 좋다. 통상 접착제는 신축성이 부족하여, 탄성 원통체 전체를 피복하도록 도포하면 탄성 원통체의 신축성을 잃기 쉽다. 이것을 막기 위해, 탄성이 있는 폴리우레탄 등을 이용하여 접착하는 방법이나, 도체선과 탄성 원통체의 접촉면만을 접착시키는 등의 방법이 있다.

도체선은 동일 방향으로 일정한 피치로, 권취되어 있는 것이 바람직하다. 길이 방향으로 피치가 변동되면, 도체선의 특성 임피던스가 변동되고, 전송성이 저하된다.

도 1의 a로 도시되는 도체선의 권취 피치는 0.05 ㎜∼50 ㎜가 바람직하다. 0.05 ㎜ 이하인 경우는 권취되는 도체선의 길이가 너무 길어져, 전송성이 저하된다. 50 ㎜ 이상인 경우는 신축성이 부족해진다. 바람직하게는, 권취 피치가 0.1 ㎜∼20 ㎜이고, 특히 바람직하게는 권취 피치가 1 ㎜∼10 ㎜이다.

병렬로 권취되는 독립된 근접하는 도체선의 간격(도 1에서 d가 근접하는 도체선의 간격임)은, 이완 상태에서, 30지점의 권취 상태를 관찰하여 구한 이완시 평균 간격(d)과, 편차(r)(r=최대 간격-최소 간격)와의 관계가 0≤r<4d인 것이 바람직하다. 4d 이상의 편차가 있는 경우는, 전송성이 저하된다. 바람직하게는 3d 이하, 더 바람직하게는 2d 이하이다. 또한, 본 발명에서, 근접하는 도체선의 간격은 인접하는 도체선 사이의 거리 중 짧은 쪽에서, 중심간의 거리로 나타내는 것으로 한다.

본 발명의 신축 전송 케이블은, 신장 한계까지의 임의의 신장시에서, 근접하는 도체선의 평균 간격(d')이 1/2d<d'<4d인 것이 바람직하다. 바람직하게는 3d 이하, 더 바람직하게는 2d 이하이다. 반복 신장에 의해서도, 이 범위를 일탈하지 않는 것이 바람직하다. 이 범위를 일탈하면 전송성이 저하된다.

또한, 본 발명에서 말하는 신장 한계란, 신장 후 이완되어도 신장률이 20% 이하로 회복되지 않게 되는 한계 신장률에, 0.7을 곱한 값을 말한다.

근접하는 2개의 도체선의 간격은, 0.01 ㎜∼20 ㎜인 것이 바람직하다. 0.01 ㎜ 미만인 경우는, 신축에 의해 쇼트될 위험성이 있다. 20 ㎜ 이상인 경우는, 신축에 의해 특성 임피던스의 값이 커지고, 전송성이 저하된다. 더 바람직하게는 0.02 ㎜∼10 ㎜이고, 특히 바람직하게는 0.05 ㎜∼5 ㎜이다.

도체선의 권취 직경은 0.05 ㎜∼30 ㎜가 바람직하다. 더 바람직하게는 0.1 ㎜∼20 ㎜이고, 특히 바람직하게는 0.5 ㎜∼10 ㎜이다. 30 ㎜ 이상인 경우는, 완성 외경이 너무 커지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 신장에 의해 임피던스의 값이 크게 변화하여, 전송성을 저하시킨다. 0.05 ㎜ 이하인 경우는, 도체선을 권취하기가 곤란해진다.

도체선의 피치, 간격 및 권취 직경을 상기와 같은 범위로 하면, 컴팩트하고 신축성이 좋은 신축성 신호 전송 케이블을 얻기 쉽고, 특성 임피던스를 500 Ω 이하로 설정하기 쉬우며, 전송성이 좋은 케이블을 얻기 쉽다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은 외부 피복층을 갖고 있어도 좋다. 외부 피복층을 갖는 것에 의해, 물리적인 자극이나, 화학적인 자극으로부터 보호되어, 내구성이 향상된다. 외부 피복층은 절연 섬유 또는 고무탄성을 갖는 탄성 수지에 의해 형성하는 것이 바람직하다.

절연 섬유에 의한 피복은 신축성을 잘 저해하지 않아서, 부드러운 신축성을 요구하는 용도에 적합하다. 또한, 절연 섬유는, 유전율이 낮은 공기를 다량으로 포함하기 때문에, 전송성의 저하가 적은 피복을 할 수 있다.

유전율이 낮은 절연 섬유는 전송성을 저하시키는 경우가 적어 바람직하다. 유전율이 낮은 절연 섬유로서, 불소 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유를 들 수 있다.

발수성의 절연 섬유는, 유전율이 높은 물의 침입을 막는 효과가 있어 바람직하다. 구체적으로는 불소 섬유나, 폴리프로필렌 섬유 등의 발수성의 절연 섬유를 이용할 수도 있고, 폴리에스테르 섬유나, 나일론 섬유에 발수 가공을 실시하여 이용할 수도 있다. 발수 가공제는, 공지의 가공제로부터 임의로 선정할 수 있다. 구체적으로는 불소계, 실리콘계의 발수 가공제 등을 들 수 있다.

절연 섬유는 멀티필라멘트, 모노필라멘트, 또는 방적사를 이용할 수 있다. 멀티필라멘트는 피복성이 좋고, 보풀도 잘 발생하지 않아 바람직하다.

절연 섬유는, 신축 전송 케이블의 용도나 상정(想定)되는 사용 조건에 맞춰, 공지의 절연성 섬유로부터 임의로 선택할 수 있다. 절연 섬유는 생사(生絲) 그대로여도 좋지만, 의장성이나 열화 방지의 관점에서 원착사(原着絲)나 선염사(先染絲)를 이용할 수도 있다. 마무리 가공에 의해, 유연성이나 마찰성의 향상을 도모할 수도 있다. 또한, 난연 가공, 발유 가공, 방염 가공, 항균 가공, 제균 가공 및 소취 가공 등, 공지의 섬유 가공을 실시하는 것에 의해, 실용시의 취급성을 향상시킬 수도 있다.

내열성과 내마모성을 양립시키는 절연 섬유로서는 아라미드 섬유, 폴리술폰 섬유 및 불소 섬유를 들 수 있다. 내화성의 관점에서는 유리 섬유, 내염성 아크릴 섬유, 불소 섬유 및 사란 섬유를 들 수 있다. 내마모성이나 강도의 관점에서는 고강력 폴리에틸렌 섬유 및 폴리케톤 섬유가 부가된다. 비용과 내열성의 관점에서는 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유 및 아크릴 섬유가 있다. 이들에 난연성을 부여한 난연 폴리에스테르 섬유, 난연 나일론 섬유 및 난연 아크릴 섬유(모드 아크릴 섬유) 등도 적합하다. 마찰열에 의한 국부적인 열화에 대해서는, 비용융 섬유를 이용하는 것이 바람직하다. 그 예로서는, 아라미드 섬유, 폴리술폰 섬유, 코튼, 레이온, 큐프라, 울, 비단 및 아크릴 섬유를 들 수 있다. 강도를 중시하는 경우는 고강력 폴리에틸렌 섬유, 아라미드 섬유 및 폴리페닐렌설파이드 섬유를 들 수 있다. 마찰성을 중시하는 경우는 불소 섬유, 나일론 섬유 및 폴리에스테르 섬유를 들 수 있다.

의장성을 중시하는 경우는, 발색이 좋은 아크릴 섬유를 이용할 수도 있다.

또한, 사람과의 접촉에 의한 촉감을 중시하는 경우는 큐프라, 아세테이트, 코튼 및 레이온 등의 셀룰로스계 섬유나, 비단 또는 섬도가 가는 합성 섬유를 이용할 수 있다.

탄성수지에 의한 피복, 또는 고무 튜브에 의한 피복은, 액체가 내부에 침입할 위험성이 있는 용도에 바람직하게 이용된다.

탄성수지는, 여러 가지 탄성의 절연수지로부터 임의로 선택할 수 있고, 신축 전송 케이블의 용도 및 동시에 사용하는 다른 절연 섬유와의 상성을 고려하면서, 선정할 수 있다.

고려해야 할 성능으로서, 전송성, 신축성, 내마모성, 내열성 및 내약품성 등을 들 수 있다.

전송성이 우수한 것으로서는, 유전율이 낮은 탄성수지가 바람직하다. 대표예로서는 불소계 또는 올레핀계의 탄성수지를 들 수 있다.

신축성이 우수한 것으로서는, 소위 천연고무계의 탄성수지, 스티렌부타디엔계의 탄성수지를 들 수 있다.

내마모성, 내열성, 내약품성이 우수한 것으로서는 합성고무계 탄성체를 들 수 있고, 불소계 고무, 실리콘계 고무, 에틸렌·프로필렌계 고무, 클로로프렌계 고무 및 부틸계 고무가 바람직하다.

절연체로 이루어지는 외부 피복층은, 절연 섬유에 의해 편조된 것과 탄성수지를 조합할 수도 있다. 신축 전송 케이블은 작은 힘으로 신축시키는 것을 요구하는 케이스가 많지만, 탄성수지만으로의 피복인 경우는, 탄성수지의 두께가 두꺼워지는 경향이 있어, 신축시키는 힘이 커지기 쉽다. 이러한 경우는 두께가 얇은 탄성수지와, 절연 섬유에 의한 편조를 조합시킴으로써, 피복성과 신축성을 양립시킬 수 있다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 실드되어 있어도 좋다. 실드의 방법은, 전기 전도성이 있는 유기 섬유 또는, 전기 전도성이 좋은 금속 세선에 의해 편조하는 것, 전기 전도성이 좋은 테이프형물(예컨대 알루미늄박)을 권취하는 것 등에 의해 얻을 수 있다.

탄성 원통체의 주위에 도체선을 병렬로 권취한 후, 절연 섬유에 의해, 절연층을 구성하고, 그 외주에 실드층을 형성한다. 실드층은 전기 전도성이 있는 유기 섬유 또는 전기 전도성이 좋은 금속 세선 또는 그 조합으로 편조하는 것에 의해 얻을 수 있다. 실드층을 보호할 목적으로, 실드층의 외층에 절연체에 의한 외부 피복층을 형성하는 것이 바람직하다.

전기 전도성이 있는 유기 섬유란, 비저항이 1 Ω·㎝ 이하인 것을 말한다. 예컨대, 도금 섬유나, 도전성 필러를 충전한 섬유를 들 수 있다. 보다 구체적으로는 은 도금 섬유 등을 들 수 있다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 신장 한계까지의 임의의 신장에서 250 MHz의 전송 손실이 10 dB 이하인 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는, 신장시와 이완시의 250 MHz에서의 전송 손실의 최대값-최소값이 2 dB 이하이다. 이 범위를 초과하면, 신축에 의해 신호 전송이 흐트러져, 신호를 전송할 수 없게 되는 등의 트러블이 발생한다. 특히 바람직하게는, 신장 한계까지의 임의의 신장에서 500 MHz의 전송 손실이 10 dB 이하이다. 고속의 신호 전송에서 이용되는 직사각형파는 고조파를 합성하여 이루어진다. 높은 주파수 영역에서의 전송 손실이 적은 케이블은 고조파를 포함해서 전송할 수 있고, 고속의 정보 전송에 우수하다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은 신호 라인으로서 이용하는 도체선의 특성 임피던스가 20 Ω∼500 Ω인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 50 Ω∼300 Ω이다.

특성 임피던스는, 접속되는 여러 가지 전자기기와의 임피던스 매칭의 관점에서 중요하고, 이 범위를 일탈하면, 전자기기와 접속된 경우에 실용상의 전송성이 저하된다. 사용되는 전자부품에 따라 특성 임피던스를 조정하는 것이 바람직하다.

특성 임피던스는, 고주파역에서는 인덕턴스와 커패시턴스가 지배한다. 이들은 권취 직경, 권취 피치, 도체선 간격에 크게 의존한다. 동일 방향으로 권취함으로써, 신축에 의한 인덕턴스의 변화와 커패시턴스의 변화가 상쇄되는 효과가 있어, 전송성을 유지할 수 있다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 2개의 도체선의 TDR법에 의한 차동 특성 임피던스가 20 Ω∼500 Ω인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 50 Ω∼300 Ω의 범위이다. 특히 바람직하게는 100 Ω∼200 Ω이다. 이 범위 이외의 경우, 신호의 입출력 쌍방에서 반사가 발생하고, 전송성이 저하된다.

차동 신호는, 쌍을 이뤄 신호가 전송되기 때문에, 쌍을 이루는 1조의 도체선은 소위 평형인 것이 바람직하다. 여기서 말하는 평형이란, 쌍을 이루는 도체선이 동일한 구조이며 전자기적으로도 평형한 전압이 걸리도록 되어 있는 상태를 말한다. 이 때문에, 쌍을 이루는 도체선과 다른 도체선을 권취하는 경우, 다른 도체선이 홀수개인 경우는, 쌍을 이루는 1조의 도체선 사이에 다른 도체선 하나를 배치하고, 쌍을 이루는 도체선의 양측에 나머지 도체선을 동등하게 배치하는 것이 바람직하다. 다른 도체선이 짝수개인 경우는, 쌍을 이루는 도체선의 양측에 다른 도체선을 같이 배치하는 것이 바람직하다. 쌍을 이루는 도체선 사이에 다른 도체선이 존재하면, 차동 신호의 전자(電磁) 결합이 차단되어 전송성이 저하되는 경우가 있다.

차동 신호를 흘리는 1조의 도체선의 외측에 다른 도체선(바람직하게는 그라운드 라인)을 배치하는 것이 바람직하다. 다른 도체선은 시그널 라인으로부터 방사되는 전파나 외부로부터 날아오는 전파에 대하여, 차폐하는 효과가 있다.

한편 싱글 모드의 전송에서, 복수의 시그널 라인을 이용하는 경우는, 시그널 라인 사이에, 다른 도체선(바람직하게는 그라운드 라인)을 배치하는 것이 바람직하다. 근접하는 그라운드 라인에는 소위 실드 효과가 있고, 크로스토크를 저감하며, 방사 전파나 입사 전파를 차폐하는 효과도 있다.

시그널 라인과 다른 도체선의 위치 관계가 신축에 의해 변화되면 전송성이 저하된다. 이 때문에 모든 도체선이 동일 방향으로 권취되는 것은 필수이다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은 신장 회복율이 높은 것이 바람직하다. 20% 신장 후의 회복율(20% 신장 회복율)은 50% 이상이 바람직하다. 20% 신장한 후에 50% 이상 회복하지 않는 것은, 형태 변형 추종성이 부족하다. 20% 신장한 후, 70% 이상 회복하는 것이 더 바람직하다. 특히 바람직하게는 30% 신장 후에 70% 이상 회복하는 것이다. 가장 바람직하게는 40% 이상 신장한 후에 70% 이상 회복하는 것이다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은 용이하게 신장되는 것이 바람직하다. 20% 신장 하중은 5000 cN 미만이 바람직하다. 더 바람직하게는 2000 cN 이하, 보다 바람직하게는 1000 cN 이하이다. 5000 cN 이상인 것은, 신장시키기 위해 큰 부하가 필요해져 바람직하지 않다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 사용시의 소정의 신장을, 1만회 이상 바람직하게는 10만회 이상, 더 바람직하게는 50만회 이상 반복하여도 단선되지 않고, 전송성이 저하되지 않는 것이 바람직하다. 본 발명은 반복 사용에 견디는 특성이 우수하고, 실용에 적합한 신축 전송 케이블을 제공하는 것이다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 탄성 원통체를 신장하는 기능과, 그 주위에 복수의 도체선을 병렬로 권취하는 기능과, 도체선의 권취 방향의 역방향으로 절연성 사상체를 권취하는 기능을 갖는 장치에 의해, 신장한 상태의 탄성 원통체에 2개 이상의 도체선을 병렬로 권취하고, 도체선과 반대 방향으로 절연성 사상체를 도체선의 외측에 권취하는 것에 의해 얻을 수 있다.

보다 바람직하게는, 도체선의 권취 방향의 역방향으로 절연성 사상체를 권취하는 기능을, 절연성 사상체를 도체선의 내측(탄성 원통체측)과 외측을 교대로 지나게 권취할 수 있는 기능으로 하고, 2개 이상의 도체선을 병렬로 권취하며, 도체선과 반대 방향으로 하나 또는 복수개의 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게 절연성 사상체를 권취하고, 도체선을 구속하는 구조로 하는 것이다.

상기 기능을 갖는 장치이면, 이용하는 장치는 특별히 한정되지 않는다.

상기 기능을 갖는 장치가 구비하는 주된 기구는 다음과 같다.

(1) 탄성 원통체를 공급하는 기구.

(2) 탄성 원통체를 파지하고, 일정 속도로 피드하는 기구(바람직하게는 니핑하지 않고 파지하여 일정 속도로 피드하는 기구, 예컨대 복수의 V홈을 갖는 2연 롤의 V홈에 8자 걸기에 따라 파지하고, 피드하는 기구).

(3) 탄성 원통체를 파지하고, 일정 속도로 권취하는 기구(바람직하게는 니핑하지 않고 파지하여 일정 속도로 권취하는 기구, 예컨대 복수의 V홈을 갖는 2연 롤의 V홈에 8자 걸기에 따라 파지하고, 권취하는 기구나, 또는 V홈을 갖은 직경이 큰 드럼의 V홈에 복수회 감아 권취하는 기구).

(4) 탄성 원통체를 신장한 상태로, 도체선 또는 도체선과 절연성 사상체를 탄성 원통체에 병렬로 권취하는 기구(예컨대, 도체선 또는 절연성 사상체를 감은 보빈을 파지된 탄성 원통체의 주위로 선회시키는 기구, 파지된 탄성 원통체를 회전시켜 도체선 또는 절연성 사상체를 탄성 원통체의 주위에 권취하는 기구, 또는 도체선 또는 절연성 사상체를 감은 복수의 중공 보빈을 직렬로 배치하고, 탄성 원통체를 중공 보빈의 중공부를 통과시키면서, 중공 보빈을 회전시켜 도체선을 탄성 원통체에 권취시키는 기구).

(5) 탄성 원통체를 신장한 상태로, 절연성 사상체를 도체선의 권취 방향의 역방향으로 탄성 원통체에 병렬로 권취하는 기구, 특히 바람직하게는, 탄성 원통체를 신장한 상태로, 도체선의 권취 방향의 역방향으로 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게 절연성 사상체를 권취하는 기구(예컨대, 도체선을 감은 하나 이상의 보빈과 절연성 사상체를 감은 하나 이상의 보빈이, 전후 또는 상하로 이동하고, 서로 역방향으로 탄성 원통체의 주위를 선회하는 기구).

실시예

이하에, 본 발명을 실시예 및 비교예에 기초하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것이 아니다.

본 발명에서 이용한 평가방법은 이하와 같다.

(1) 신축성

신축성 신호 전송 케이블에 20 ㎝ 간격으로 마킹한다. 그 외측을 손으로 잡고, 마크의 위치가 22 ㎝가 될 때까지 늘린 후, 이완하여 길이를 측정한다. 하기 기준으로 구별하여, 22 ㎝까지 늘릴 수 있고, 이완 후 21 ㎝ 미만으로 회복한 것 (A)를 10% 이상의 신축성이 있는 것으로 판단하였다.

A: 22 ㎝까지 신장시킬 수 있고, 이완시키면 21 ㎝ 미만으로 회복된 것.

B: 22 ㎝까지 신장시킬 수 없거나, 또는 22 ㎝까지 신장시킬 수 있었지만, 이완하여도 21 ㎝ 미만으로 회복되지 않는 것.

(2) 동일 방향성

도체선을 권취하는 방향에 의해, 하기 기준에 의해 구별하였다.

A: 도체선의 권취 방향이 1방향인 것.

B: 도체선의 권취 방향이 2방향인 것.

(3) 병렬성

도체선을 권취한 상태에서, 육안으로 100 ㎝의 길이를 관찰하고, 도체선끼리가 중첩되는 부분의 유무에 의해, 하기 기준으로 판정하였다.

A: 중첩되는 부분이 전혀 없다.

B: 중첩되는 부분이 있지만, 크로스되어 있는 부분은 없다.

C: 크로스되어 중첩되는 부분이 있다.

(4) 권취 직경

도체선 권취 후, 이완 상태로, 버니어캘리퍼스에 의해 3지점의 권취 외경을 측정하고, 그 평균값을 구하여 L1로 했다. 또한, 도체선의 외경을 버니어캘리퍼스에 의해 3지점 측정하고 평균값을 구하여 L2로 하며, 다음 식에 의해 권취 직경을 구하였다.

권취 직경=L1-L2

(5) 피치 간격

동일 도체선의 임의의 30피치의 거리를 측정하고, 그 평균값을 피치 간격으로 하였다.

(6) 근접 도체선 간격

근접하는 도체선의 중심간 거리를 임의로 30지점 측정하고, 그 평균값을 근접 도체선 간격(d)으로 하였다. 최대값-최소값을 편차(r)로 하였다.

(7) 20% 신장 하중

표준 상태(온도 20℃, 상대 습도 65%)에 시료를 2시간 이상 정치(靜置)한 후, 표준 상태하에서 텐실론 만능시험기[(주)A and D사 제조]를 이용하여, 길이 100 ㎜의 시료를 인장 속도 100 ㎜/min으로 인장하고, 20% 신장시의 하중을 구하였다.

(8) 신장 회복성

길이 100 ㎜의 시료를 텐실론 측정기에 의해 인장 속도 100 ㎜/min으로 인장하고, 소정 신장률로 신장 후 리턴시키며, 응력이 제로가 되는 거리(Amm: 신장 제로 위치로부터 이 위치까지의 거리)를 구하여 다음 식에 의해 회복율을 구하였다. 회복성은 하기 기준에 의해 판정하였다.

회복율(%)=[(100-A)/100]×100

A: 회복율≥70%

B: 70%>회복율≥50%

C: 50%>회복율

(9) 반복 신장 시험

데마티아 시험기[(주)다이에과학정기제작소 제조]를 이용하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 척부(21) 및 척부(22)를 시료(20)의 길이 20 ㎝로 세팅하고, 그 중간에 직경 1.27 ㎝의 스테인레스봉(23)을 배치한다. 척부(22)의 가동 위치를 시료의 신장시의 길이인 30 ㎝로 설정하고, 실온에서, 초기 신장 11% 및 인장시 신장 59%로 100회/min으로 소정의 회수 신축을 반복하여, 반복 신장 시험을 행한다.

반복 신장 시험 전후에서 시료의 모든 도체선의 전기 저항을 측정하고, 가장 변화가 큰 도체선에 대해, 다음 식에 의해 반복 신장 시험 전후에서의 전기 저항의 변화율(ΔR)을 구한다.

ΔR=100×(R2-R1)/R1

(단, R1: 시험 전의 전기 저항, R2: 시험 후의 전기 저항)

전기 저항의 변화율(ΔR)에 기초하여, 하기 기준에 의해 내단선성을 판정하였다.

AA: 50만회 후의 ΔR<1%

A: 10만회 후의 ΔR<1%

B: 1%≤10만회 후의 ΔR<20%

C: 20%≤10만회 후의 ΔR<∞

D: 10만회로 단선(10만회 후의 ΔR이 무한대)

(10) 전송 손실

측정 장치: Lightwave Component Analyzer(Hewlett Packard 8703A)

측정 방법: 이완 상태에서 1 m의 케이블을 채취하고 양단의, 시그널 라인과 시그널 라인에 인접하는 도체선의 선단을 약 5 ㎜ 인출하며, 선단 약 3 ㎜를 땜납욕에 침지하여 세선간의 도통을 높인 후, 각각 SMA(Sub-Miniature-type-A) 커넥터의 시그널 단자와 그라운드 단자에 납땜을 하며, 상기 장치에 접속하여, S 파라미터 측정을 행하고, 130 MHz∼1000 MHz의 S21(S21: 투과계수=투과파/입사파; 단위는 dB)를 측정하며, 얻어진 차트로부터 소정의 주파수의 값을 판독하여, 그 절대값을 전송 손실로 하였다.

(11) 특성 임피던스[TDR(time domain reflectometry)법에 의함]

측정 장치: Digital Oscillocope(Hewlett-Packard 54750A)/Differential TDR module(Agilent 54754A)

측정 방법: 상기 측정 장치에 1 m의 50 Ω 동축 케이블을 접속하고, 그 선단에, 상기 전송 손실 측정(10)에서 얻은, 양단에 SMA 커넥터가 접속된 케이블의 일단을 접속하고, 타단(종단)을 오픈으로 하며, TDR법에 의해 최대 20 ns(나노 초) 사이의 특성 임피던스(단위 Ω)를 측정하고, 그 차트로부터 커넥터 부분 및 종단 부분의 값을 제외하며, 최소값 및 최대값을 판독하였다.

(12) 차동 특성 임피던스(TDR법에 의함)

측정 방법: 이완 상태에서 1 m의 케이블을 채취하고, 그 일단의 모든 도체선의 선단을 약 5 ㎜ 인출하며, 선단 약 3 ㎜를 땜납욕에 침지하여 세선간의 도통을 높인 후, 차동 신호를 보내는 시그널 라인 2개를 2개의 SMA 커넥터의 시그널 단자에 납땜을 하고, 그 외의 도체선을 통합하여, 미리 접합된 그라운드 단자에 납땜을 하였다(도 6 참조). 이 커넥터에, 각각 50 Ω 동축 케이블(1 m)을 접속하고, 이 동축 케이블을 상기 장치의 2개의 포트에 접속하며, 타단(종단)을 오픈으로 하고, TDR법에 의해 최대 20 ns(나노 초) 사이의 차동 특성 임피던스 측정을 하였다. 얻어진 차트로부터 커넥터 부분 및 종단 부분의 값을 제외하고, 최소값 및 최대값을 판독하였다.

(13) USB 디바이스 동작 테스트

측정 방법: 이완 상태에서 1 m의 케이블을 채취하고 양단의 도체선 선단을 약 5 ㎜ 인출하며, 선단 약 3 ㎜를 땜납욕에 침지하여 세선간의 도통을 높인 후, 각각 USB 커넥터(A 타입 수형)의 단자 위치(2 및 3)에 시그널 라인(특별히 문제가 없는 한, 인접하는 2개의 도체선), 단자 위치(1 및 4)에 다른 2개의 도체선을 각각 납땜하고, 접합 부분을 절연성 비닐 테이프로 피복하며, USB 커넥터(A 타입 수형)를 양단에 접속한 케이블을 얻었다. 이 케이블의 일단을, 30만 화소 WEB 카메라(WCU204SV Arvel사 제조) 부속의 소프트웨어를 미리 인스톨하고, 이 WEB 카메라를 직접 퍼스널 컴퓨터에 접속하며, 동작하는 것을 확인해 둔 퍼스널 컴퓨터(Dynabook Satelitet12 PST101MD4H41LX 주식회사 도시바 제조)의 USB 포트에 삽입하고, 타단에 USB 변환 어댑터[A 타입 암형→A 타입 암형(아이넥스(주)사 제조 ADV-104)]를 삽입하며, 이 어댑터에 30만 화소 WEB 카메라(WCU204SV Arvel사 제조)의 USB 커넥터를 삽입하고, 작동을 조사하여, 하기 기준으로 판정하였다.

A: 동작하고, 동화상의 움직임이 원활.

B: 동작하지만 동화상의 움직임이 불안정.

C: 동작하지 않는다.

(14) 전기 저항

이완 상태에서, 길이 1 m의 시료를 절취하고, 그 양단의 도체선의 선단을 약 5 ㎜인출하며, 선단 약 3 ㎜를 땜납욕에 침지하여 세선간의 도통을 높인 후, 밀리오옴 하이테스터 3540[히오키전기(주)]에 의해 전기 저항을 측정하였다.

(15) 내수성(耐水性)

상기 (13)의 USB 디바이스 동작 테스트에서, 하기 기준에 의해 판정하였다.

A: 케이블 중앙부 50 ㎝를 수중에 30분 이상 침지한 상태하에서 USB 디바이스가 동작한다.

B: 케이블 중앙부에 20 ml의 물을 뿌려도 USB 디바이스가 정상적으로 동작하지만, 수중에 30분 이상 침지하면 USB 디바이스가 동작하지 않게 된다.

C: 케이블에 스포이드로 1방울을 떨어뜨려도 USB 디바이스가 정상적으로 작동하지만, 20 ml의 물을 뿌리면 디바이스가 동작하지 않게 된다.

D: 케이블에 스포이드로 1방울의 물을 떨어뜨린 것만으로, USB 디바이스가 동작하지 않게 된다.

(실시예 1 및 2)

940 dtex의 폴리우레탄 탄성 장섬유[아사히카세이 섬유(주) 제조, 상품명: 로이카]를 코어로 하고, 4.2배 신장하에서, 230 dtex의 울리나일론(흑염사)을 700 T/M의 하연(下撚) 및 500 T/M의 상연(上撚)으로 권취하여, 더블 커버사를 얻었다. 얻어진 더블 커버사를 브레이딩용 보빈에 권취하고, 이 보빈 4개를, 8타 브레이딩 기계[(유)사쿠라이철공 제조]의 S 방향으로 2개, Z 방향으로 2개, 균등하게 배치하여 브레이드를 제작하며, 직경 1.8 ㎜의 탄성 원통체를 얻었다. 이 탄성 원통체를, 특수 브레이딩 기계[(1) 탄성 원통체를 코어부로서 공급하는 기구, (2) 탄성 원통체를, 복수의 V홈을 갖는 2연 롤의 V홈에 8자 걸기에 따라 파지하고, 피드하는 기구, (3) 탄성 원통체를, 복수의 V홈을 갖는 2연 롤의 V홈에 8자 걸기에 따라 파지하며, 권취하는 기구, (4) 탄성 원통체를 신장한 상태에서, 도체선을 탄성 원통체에 병렬로 권취하는 기구, 및 (5) 탄성 원통체를 신장한 상태에서, 도체선의 권취 방향의 역방향으로 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게 절연성 사상체를 권취하는 기구를 구비한 브레이딩 기계]에 의해, 2.2배로 신장하면서, 탄성 원통체에 소정의 도체선[(유)타츠노전선사 제조 2USTC: 30 μ*48개 및 30 μ*90개] 4개를 Z방향으로 병렬로 등간격으로 권취하고, 폴리에스테르 섬유[56 dtex(12f)] 4개를 S방향으로 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게 병렬로 등간격으로 권취하여 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다.

얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 3 및 4)

천연고무의 No.18 각(角)고무(마루에이닛산 주식회사 제조)를 코어로 하고, 4배 신장하에서, 울리나일론[230 dtex(흑염사)*3개 정렬]을 이용하여, 16타 브레이딩 기계에 의해 외부 피복을 하며, 직경이 2.5 ㎜인 탄성 원통체를 얻었다. 얻어진 탄성 원통체를 이용한 것을 제외하고, 실시예 1 및 2와 마찬가지로 하여 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블을 제작하였다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(실시예 5)

시판되는 고무끈(자전거 짐싸기용: 직경 6 ㎜)을 탄성 원통체로서 이용하여, 이 탄성 원통체를 코어부로 하고, 이 코어부를 1.4배로 신장하면서 도체선[(유)타츠노전선 제조 2USTC: 30 μ*90개] 4개를 Z 방향으로 병렬로 등간격으로 권취하여, 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(실시예 6)

더블 커버링 머신(가타오카기계공업 주식회사 제조 모델 번호 SSC)을 이용하여, 실시예 3에서 얻어진 탄성 원통체를 코어로 하고, 이 코어부를 3배로 신장하면서, 도체선[(유)타츠노전선 제조 2USTC: 30 μ*90개]을 하연 Z 방향 133 T/M, 상연 Z 방향 125 T/M으로 더블 커버하여, 신축성 신호 전송 케이블의 중간체를 얻었다. 또한, 이 중간체를 코어로 하고, 특수 더블 커버링 머신[유한회사 카타오카테크노사 제조 형식 SP-D-400: (1) 탄성 원통체를 코어부로서 공급하는 기구, (2) 탄성 원통체를 복수의 V홈을 갖는 롤의 V홈을 따라 파지하고, 피드하는 기구, (3) 탄성 원통체를 복수의 V홈을 갖는 롤의 V홈을 따라 파지하며, 권취하는 기구, (4) 탄성 원통체를 신장한 상태로, 도체선을 탄성 원통체에 병렬로 권취하는 기구, 및 (5) 탄성 원통체를 신장한 상태로, 도체선의 권취 방향의 역방향으로 도체선의 외측에 절연성 사상체를 권취하는 기구를 구비함]을 이용하여, 이 코어부를 2.9배로 신장하면서, 도체선[(유)타츠노전선 제조 2USTC: 30 μ*90개]을 하연 Z 방향 120 T/M, 상연 Z 방향 110 T/M으로 더블 커버하고, 4개의 도체선을 Z 방향으로 권취한 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

(비교예 1)

시판되는 USB 케이블(Elecom USB2-20)의 중앙부를 1 m 잘라내고, 양단의 외부 피복을 1 ㎝의 길이로 벗겨, 4개의 도체선을 노출시켰다. 4개 중에서, 트위스트되어 있는 2개(녹색과 백색)를 시그널 라인으로 하고, 다른 2개(적색과 흑색)를 전원 라인 및 그라운드 라인으로 하여 실시예 1∼6과 같은 평가를 하였다. 얻어진 평가 결과를 표 1에 함께 나타낸다.

표 1로부터, 본 발명의 신축 전송 케이블은, 신축성이 있고, 고속의 신호 전송성이 얻어지는 획기적인 신호 전송 케이블인 것을 알 수 있다.

(실시예 7 및 8)

실시예 1에 기재된 특수 브레이딩 기계를 이용하여, 실시예 3 및 4에서 얻어진 신축성 신호 전송 케이블을 코어부로 하고, 1.8배 신장하에서, 울리나일론(230 dtex*2개 정렬)을 S 방향으로 8개, Z방향으로 8개 권취하며, 절연 섬유에 의한 외부 피복층을 갖는 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

(실시예 9)

도체선[(유)타츠노전선 제조 2USTC: 30 μ* 90개]을 4개 정렬하여 하나의 보빈에 권취하였다. 이 보빈을 실시예 6에서 이용한 특수 더블 커버링 머신(유한회사 카타오카테크노사 제조 형식 SP-D-400)의 하단(下段)에 상기 보빈을 세팅하였다. 실시예 3에서 얻어진 탄성 원통체를 코어부로 하고, 이 특수 커버링 머신을 이용하여, 이 코어부를 3배로 신장하면서, 하나의 보빈에 권취된 4개의 도체선을 Z 방향 133 T/M으로 커버링하였다. 또한, 실시예 7과 마찬가지로 하여 외부 피복층을 형성하고, 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다.

얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

(실시예 10)

실시예 9와 마찬가지로 하여, 도체선을 권취하고, 계속해서 S 방향으로 폴리에스테르 섬유[167 dtex(48f)]를 210 T/M으로 권취하며, 도체선을 구속하였다. 또한, 실시예 7과 마찬가지로 하여 외부 피복층을 형성하고, 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

(실시예 11)

실시예 1과 마찬가지로 하여 얻어진 탄성 원통체를 코어부로 하고, 이 코어부를 2.2배로 신장하면서, 도체선[(유)타츠노전선 제조 2USTC: 30 μ*90개] 4개 각각의 사이에, 울리나일론 690 dtex(230 dtex*3개 정렬) 4개를 배치하고, Z 방향으로 병렬로 권취하며, S 방향으로 폴리에스테르 섬유[56 dt(12f)] 8개를 교차시키면서 권취하여 외부 피복전 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 이 케이블을 1.8배 신장하에서, 실시예 1에 기재된 특수 브레이딩 기계에 의해 에스테르울리(330 dtex*2개 정렬)를 S 방향으로 8개, Z 방향으로 8개 교대로 권취하고, 외부 피복층을 형성하여, 본 발명의 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

(비교예 2)

실시예 3에서 얻어진 탄성 원통체를 코어부로 하고, 실시예 6에 기재된 더블 커버링 머신을 이용하여, 이 코어부를 3배로 신장하면서, 도체선[(유)타츠노전선 제조 2USTC: 30 μ*90개]을 하연 Z 방향 133 T/M, 상연 S 방향 125 T/M으로 더블 커버하여, 신호 전송 케이블을 얻었다. 또한, 이 신호 전송 케이블을 코어로 하고, 이 코어부를 2.9배로 신장하면서, 도체선[(주)타츠노 전선 제조 2USTC: 30 μ*90개]을 하연 Z 방향 133 T/M, 상연 S 방향 125 T/M으로 더블 커버하여, 4개의 도체선을 S연(撚) 2개와 Z연(撚) 2개의 2방향으로 권취한 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 2에 함께 나타낸다.

(비교예 3)

1870 dtex의 폴리우레탄 탄성 장섬유[아사히카세이 섬유(주) 제조, 상품명: 로이카] 2개를 정렬하여 코어부로 하고, 더블 커버링 머신(가타오카기계공업 주식회사 제조 모델 번호 SSC)을 이용하여, 이 코어부를 3배로 신장하면서, 도체선[(주)타츠노전선 제조 2 USTC: 30 μ*24개]을 하연 Z 방향 426 T/M, 상연 S 방향 370 T/M으로 더블 커버하여, 신축성 도체선을 얻었다. 실시예 1에 기재된 특수 브레이딩 기계를 이용하여, 이 신축성 도체선 4개를 코어부로 하고, 1.8배 신장하에서 울리나일론(230 dtex*2개 정렬)을 S 방향으로 8개, Z 방향으로 8개 권취하며, 외부 피복층을 형성하여, 4개의 도체선을 포함하는 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다. 얻어진 신축성 신호 전송 케이블의 구성 및 평가 결과를 표 2에 함께 나타낸다. 또한, 이 신축성 신호 전송 케이블은, 각 신축성 도체선의 S/Z에 권취된 2개의 도체선을 하나로 모아 결선(結線)하여 사용하였다.

표 2로부터, 도체선의 역방향으로 절연성 사상체를 권취함으로써 반복 내구성이 향상되고, 보다 바람직하게는 도체선의 내측과 외측을 교대로 지나게 절연성 사상체를 권취하고 있는 것을 알 수 있다. 또한, 도체선 사이에 다른 절연 섬유 사상체(공기를 포함하는 개재물)를 개재시킴으로써, 신장에 의한 도체선 간격의 편차를 낮게 억제할 수 있고, 반복 신축에 따른 내구성을 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

실시예 3, 5 및 6의 신축성 신호 전송 케이블을 1 m 채취하고, 30% 신장하며, 도체선 간격을 측정하였다. 계속해서 이 케이블 안에 포함되는 시그널 라인과, 시그널 라인에 인접하는 2개의 도체선을 SMA 커넥터에 접속하고, 중앙부의 50 ㎝를 30%(15 ㎝) 신장하여 고정하며, 신장시의 전송 특성을 조사하였다. 또한, 차동 특성 임피던스 측정용 커넥터(도 6)의 2지점의 시그널 단자에, 이 케이블 안에 포함되는 2개의 시그널 라인을 접속하고, 나머지 2개를 통합하여 그라운드 단자에 접속하며, 이완 상태에서 차동 특성 임피던스를 측정하였다. 이들 결과를 표 3에 나타낸다.

이 결과로부터 본 발명의 신축 전송 케이블은 신장에 의해, 도체선 간격이 거의 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 특성 임피던스의 변화도 작고, 전송 손실의 변화도 2 dB 미만인 것을 알 수 있다.

(실시예 12)

실시예 3에서 얻어진 신축성 신호 전송 케이블을 합성고무 열수축성 고무 튜브 NPR1241-01[아람(주)제조] 안에 삽입하고, 120℃하에서 10분간 열처리하여 외부 피복층을 형성하며, 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다.

(실시예 13)

실시예 7에서 얻어진 신축성 신호 전송 케이블을, AG7000[메이세이화학(주)사 제조] 5% 및 이소프로판올 1%를 함유하는 수용액 속에 실온하에서 5분간 침지한 후, 여과지 상에 두어 30초간 탈액하며, 그 후 80℃ 건조기 안에서 30분간 건조하였다. 계속해서, 미리 160℃로 설정한 건조기 안에서 2분간 열처리를 하였다. 건조기로부터 취출하고, 실온에서 방냉(放冷)하여, 외부 피복층이 발수 처리된 신축성 신호 전송 케이블을 얻었다.

실시예 7, 12 및 13에서 얻어진 신축성 신호 전송 케이블을 이용하여 내수 시험을 행하고, 그 평가 결과를 표 4에 나타내었다. 고무 튜브 피복에 의해, 내수성이 현저히 향상되는 것을 알 수 있다. 또한, 발수 처리에 의해, 간이 방수 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.

본 발명의 신축성 신호 전송 케이블은, 로봇 분야를 비롯하여, 신체 장착기기 및 의복 장착기기 등의 굽힘 신장 등의 굴곡부를 갖는 장치의 신호 배선으로서 적합하고, 특히 휴머노이드형 로봇(내부 배선 및 외피 배선), 파워어시스트 장치 및 웨어러블 전자기기 등에 적합하다. 그 외, 각종 로봇(산업용 로봇, 가정용 로봇, 하비 로봇 등), 재활용 보조기구, 바이탈데이터 측정기기, 모션 캡쳐, 전자기기 구비 방호복, 게임용 컨트롤러(인체 장착형 포함) 및 마이크로 헤드폰 등의 분야에 적합하게 이용할 수 있다.

1: 탄성 원통체
2, 3, 11, 14: 도체선
4: 절연성 사상체
12, 13: 시그널 라인
20: 시료
21, 22: 척부
23: 스테인레스봉
30: SMA 커넥터
31, 41: 시그널 단자
32, 42: 그라운드 단자
40: SMA 커넥터
a 및 a': 도체선의 피치
d 및 d': 근접하는 도체선의 간격

Claims

10% 이상의 신축성을 가지며, 250 MHz에서의 전송 손실이 이완 상태에서 10 dB/m 이하인 신축성 전송 케이블로서, 10% 이상의 신축성을 갖는 탄성 원통체와, 이 탄성 원통체의 주위에 동일 방향으로 권취된 2개 이상의 도체선을 갖는 도체부를 포함하고,
도체부는, 하나 또는 복수개의 도체선의 외측과 내측(탄성 원통체측)을 교대로 지나게, 도체선의 역방향으로 권취되어 있는 절연성 사상체를 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

삭제

제1항에 있어서, 도체선이 병렬로 권취되고, 근접하는 도체선 간격의 편차(r)가 0≤r≤4d(d는 이완시 근접하는 도체선의 평균 간격)이며, 신장 한계까지의 임의의 신장에 의해 신장시 평균 간격(d')이 1/2d∼4d의 범위에 있고, 반복 신축에 의해서도, 이 범위를 일탈하지 않는 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

제1항에 있어서, 도체선의 권취 직경이 0.05 ㎜∼30 ㎜이고, 도체선이 병렬로 권취되며, 도체선의 권취 피치가 0.05 ㎜∼50 ㎜이고, 근접하는 도체선의 간격이 0.01 ㎜∼20 ㎜인 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

제1항에 있어서, 도체부 외주에 절연 섬유를 포함하는 외부 피복층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

제1항에 있어서, 도체부의 외주에 고무 탄성을 갖는 수지를 포함하는 외부 피복층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

제1항에 있어서, 20% 신장 하중이 5000 cN 미만이고, 20% 신장 회복율이 50% 이상인 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

삭제

탄성 원통체를 신장하는 기능과, 이 탄성 원통체의 주위에 복수의 도체선 또는 복수의 도체선과 하나 이상의 절연성 사상체를 동일 방향으로 권취하는 기능과, 하나 이상의 절연성 사상체를 상기 방향의 역방향으로 권취하는 기능을 갖는 장치에 의해, 탄성 원통체를 신장한 상태로, 이 탄성 원통체의 주위에 복수의 도체선 또는 복수의 도체선과 하나 이상의 절연성 사상체를 동일 방향으로 권취하고, 이 도체선의 역방향으로 하나 또는 복수개의 도체선의 외측과 내측(탄성 원통체측)을 교대로 지나게 하나 이상의 절연성 사상체를 더 권취하는 것을 특징으로 하는 제1항에 기재된 신축성 신호 전송 케이블의 제조방법.

제1항에 있어서, 상기 탄성 원통체는, 탄성 장섬유, 탄성 튜브 또는 코일 스프링 중 어느 하나인 것인, 신축성 신호 전송 케이블.

제11항에 있어서, 상기 탄성 장섬유는, 폴리우레탄계 탄성 장섬유, 폴리올레핀계 탄성 장섬유, 폴리에스테르계 탄성 장섬유, 폴리아미드계 탄성 장섬유, 천연고무계 탄성 장섬유, 합성고무계 탄성 장섬유 및 천연고무와 합성고무의 복합고무계 탄성 장섬유에서 선택된 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 신축성 신호 전송 케이블.

제1항에 있어서, 상기 탄성 원통체는 내부에 공극을 포함하고 있는 것인, 신축성 신호 전송 케이블.