KR102322295B1

KR102322295B1 - Cmp 난연등급 utp 케이블

Info

Publication number: KR102322295B1
Application number: KR1020210004166A
Authority: KR
Inventors: 김태우; 남기준; 김인하; 조민상
Original assignee: 엘에스전선 주식회사
Priority date: 2013-12-24
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2021-11-05
Also published as: KR20210009400A

Abstract

본 발명은 Plenum 등급 UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블에 관한 것으로 CMP(Communication Plenum) 등급의 고 난연성을 보유하는 동시에 두께 및 체적이 증가되지 않고, 제조비용이 절감되며, 친환경적 소재로 이루어진 UTP 케이블에 관한 것이다.

Description

CMP 난연등급 UTP 케이블{CMP grade UTP cable}

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.

도 1은 4개의 페어 유닛을 외부재킷으로 감싼 4-페어(4-pair) UTP 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 4-페어 UTP 케이블은 4개의 페어 유닛(100)이 하나의 외부재킷(300)에 의해 감싸여진 구조로 이루어져 있다. 여기서, 각각의 페어 유닛(100)은 전도성 금속선(111), 바람직하게는 연동선(annealed copper wire)이 절연체(112)로 절연 피복된 도선(110) 2개가 일정 피치로 서로 꼬여짐으로써 형성된다.

종래 4-페어 UTP 케이블은 CMP급 난연성을 발휘하기 위해 상기 절연체(112)가 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroetylene; PTFE) 수지, 불소화에틸렌프로필렌(Fluorinated Ethylene Propylene; FEP) 수지 같은 불소수지, 난연성 폴리에틸렌(Fire-resistant Polyethylene; FRPE), 난연성 폴리프로필렌(Fire-resistant Polypropylene; FRPP) 같은 난연성 폴리올레핀 등의 난연 재질로 이루어졌다.

그러나, 불소수지는 난연성 및 전기적 특성이 우수하지만 가격이 높아 케이블의 단가를 상승시키고, 용융시 점도가 높아 융융성형이 어려운 등 가공성이 떨어지고, 특히 소각 또는 화재시 불소화 가스 같은 유해 가스를 배출함으로써, 환경 친화적이지 않은 문제가 있다.

따라서, 복수의 페어 유닛(100) 중 일부의 페어 유닛(100)을 구성하는 절연체(112)를 난연성 폴리올레핀 재질, 또는 내측 난연성 폴리올레핀 및 외측 불소수지의 이중 절연으로 대체하는 기술이 개발되었다.

그러나, 난연성 폴리올레핀은 폴리올레핀 수지에 난연제 및 첨가제가 다량 혼합된 재질이기 때문에 유전율 및 유전손실이 증가하여 전기적 특성이 크게 저하되며, 이를 극복하기 위해 불소수지 절연체 대비 절연체의 두께 및 체적이 크게 증가하게 되며 결과적으로 케이블의 난연성 저하를 초래하게 된다.

그리고, 난연성 폴리올레핀을 적용하는 경우 난연성 저하를 최소화하기 위해 외부재킷(300)을 고난연 폴리염화비닐(Polyvinylchloride; PVC) 재질로 적용하는 것을 고려해 볼 수 있으나, 이는 결국 케이블 단가의 상승을 초래하는 문제가 있다.

따라서, 환경 친화적이지 않으면서 고가인 불소수지를 사용하지 않고도 CMP(Communication Plenum) 등급의 고 난연성을 확보하는 동시에, 케이블의 두께 및 체적이 증가되지 않는 난연성 UTP 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 CMP(Communication Plenum) 등급의 고 난연성을 보유하는 UTP 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 친환경적이고 제조비용이 절감되는 UTP 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가, 본 발명은 절연체가 충분한 난연성과 전기적 특성을 동시에 달성함에도 불구하고 두께와 체적이 증가되지 않아 케이블 전체적으로 두께와 체적이 증가되지 않는 UTP 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,

도체 및 상기 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 복수의 페어 유닛(pari unit), 및 상기 복수의 페어 유닛을 감싸는 외부자켓을 포함하고, 상기 복수의 페어 유닛은 난연성 폴리올레핀 수지 조성물로부터 형성된 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 하나 이상의 제1 페어 유닛 및 비난연성 폴리올레핀 수지 조성물로부터 형성된 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 하나 이상의 제2 페어 유닛을 포함하며, 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 베이스 수지로서 폴리올레핀 수지 50 내지 90 중량부 및 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 수지 10 내지 50 중량부를 포함하고, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 금속수산화물 난연제 50 내지 150 중량부를 포함하고, 상기 비난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 에틸렌-α-올레핀 공중합체를 포함하고, 상기 폴리올레핀 수지는 용융흐름속도(MFR)(2.16㎏, 230℃)가 3 내지 15 g/10min 이고, 상기 외부자켓은 난연성 폴리염화비닐수지 및, 상기 난연성 폴리염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로, 금속수산화물 난연제 5 내지 10 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

여기서, 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물의 유전율이 2.9 이하이고 한계산소지수(Limited Oxygen Index; LOI)가 30% 이상이며 ASTM E662에 따라 측정한 연기밀도가 500 이하이고 용융흐름속도(2.16kg, 230℃)가 5 g/10min 이상인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP케이블을 제공한다.

또한, 상기 난연성 폴리염화비닐수지는 한계산소지수(LOI)가 45 내지 60%인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

한편, 상기 제2 페어 유닛이 1개이고, 상기 제2 페어 유닛의 꼬임 피치가 상기 복수의 제1 페어 유닛 각각의 꼬임 피치보다 짧고, 상기 복수의 제1 페어 유닛 중 도선의 꼬임 피치가 가장 짧은 제1 페어 유닛이 상기 제2 페어 유닛과 가장 이격된 대각선에 배치되는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

또한, 상기 제2 페어 유닛이 2개이고, 상기 2개의 제2 페어 유닛 각각의 꼬임 피치가 상기 복수의 제1 페어 유닛 각각의 꼬임 피치보다 짧고, 상기 2개의 제2 페어 유닛은 서로 가장 이격된 대각선 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

그리고, 상기 제1 페어 유닛의 꼬임 피치는 0.6 내지 1.2 인치이고, 상기 제2 페어 유닛의 꼬임 피치는 0.3 내지 0.53 인치인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

나아가, 상기 제1 페어 유닛과 상기 제2 페어 유닛간 전송속도 차이가 45 ns 이하인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

또한, 상기 제2 페어 유닛을 형성하는 절연체의 체적이 상기 제1 페어 유닛을 형성하는 절연체의 체적의 85 내지 95%인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

한편, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 블록 공중합체를 포함하고, 상기 폴리올레핀 수지 100 중량부를 기준으로, 할로겐계 난연보조제 30 내지 100 중량부 및 안티몬계 난연보조제 5 내지 100 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

여기서, 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 극성기가 도입된 반응성 폴리올레핀 2 내지 10 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

또한, 상기 에틸렌-α-올레핀 공중합체는 고밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

그리고, 상기 금속수산화물 난연제는 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

나아가, 상기 금속수산화물 난연제는 표면 처리되지 않은 것을 특징으로 하는, CMP난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

한편, 상기 외부자켓은, 상기 난연성 폴리염화비닐수지 100 중량부를 기준으로, 붕산아연 2 내지 5 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

또한, 상기 외부자켓은 한계산소지수(LOI)가 60% 이상인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

그리고, 상기 복수의 페어 유닛의 배치를 유지하도록 상기 복수의 페어 유닛 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

나아가, 상기 외부자켓의 탈피를 용이하게 하는 립코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블을 제공한다.

본 발명에 따른 난연성 UTP 케이블은 특정한 난연성 절연체 및 외부재킷에 의해 불소수지 재질의 절연체를 적용하지 않음에도 불구하고 CMP(Communication Plenum) 등급의 고 난연성을 보유하는 우수한 효과를 나타낸다.

또한, 본 발명에 따른 난연성 UTP 케이블은 소각 또는 화재시 불소화 가스 등의 유해 가스를 배출하여 환경 친화적이지 않고 고가인 불소수지 재질의 절연체를 적용하지 않음으로써 환경 친화적이고 제조비용이 절감되는 우수한 효과를 나타낸다.

나아가, 본 발명에 따른 난연성 UTP 케이블은 페어 유닛에 사용되는 절연체 소재를 달리함으로써 충분한 난연성과 전기적 특성을 동시에 달성함에도 불구하고 케이블의 두께와 체적은 증가하지 않는 우수한 효과를 나타낸다.

도 1은 4개의 페어 유닛을 외부재킷으로 감싼 4-페어(4-pair) UTP 케이블의 단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 난연등급 UTP 케이블의 횡단면 구조를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 난연등급 UTP 케이블의 종단면 구조를 개략적을 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 난연등급 UTP 케이블의 횡단면도를 개략적으로 도시한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 난연등급 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) 및 상기 복수의 페어 유닛(100)을 감싸는 외부재킷(300)을 포함한다.

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 복수의 페어 유닛(100) 중 하나 이상의 페어 유닛(100)을 구성하는 절연체(112)는 난연성 폴리올레핀(FRPO) 수지 조성물, 바람직하게는 난연성 폴리프로필렌(FRPP) 수지 조성물을 포함할 수 있다.

상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 예를 들어 베이스 수지, 난연제, 난연보조제 및 기타첨가제를 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, 초기 모듈러스 개선을 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 바람직하다. 상기 폴리올레핀 수지의 함량이 50 중량부 미만인 경우 경도가 저하되어 페어 유닛(100)을 제조하기 위한 도선(110)의 꼬임시 절연체 눌림이 발생하고 내스크레치성이 저하되며 고속 압출시 외관이 거칠게 될 수 있는 반면, 90 중량부 초과인 경우 신장율과 유연성이 저하될 수 있다. 상기 폴리올레핀은 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 폴리프로필렌이 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 50 내지 150 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 50 중량부 미만인 경우 난연성이 불충분할 수 있는 반면 150 중량부 초과인 경우 가공성 및 전기적 특성이 저하될 수 있다.

상기 난연보조제는 브롬계 난연제 같은 할로겐계 난연보조제, 삼산화안티몬 같은 안티몬계 난연보조제 등이 사용될 수 있고, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 할로겐계 난연보조제는 30 내지 100 중량부로, 안티몬계 난연보조제 5 내지 100 중량부로 첨가될 수 있다.

할로겐계 난연보조제의 함량이 30 중량부 미만이고 안티몬계 난연보조제의 함량이 5 중량부 미만인 경우 난연성 상승효과가 없는 반면, 100 중량부 초과인 경우 연기 발생을 억제하는 억연성 및 전기적 특성이 저하될 수 있다. 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물에 포함될 수 있는 상기 기타 첨가제로는 기타 목적에 따라 소량의 활제, 산화방지제, 가공조제 등이 사용될 수 있다.

상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 바람직하게는 유전율(@1MHz)이 2.9 이하, 한계산소지수(LOI)가 30% 이상, 연기밀도(ASTM E662, Flaming mode, Dm)가 500 이하, MFR(2.16㎏, 230℃)이 5 g/10min 이상이고, 상기 구성 및 물성에 의해 충분한 전기적 특성, 기계적 물성, 난연성, 억연성 등을 발휘한다.

상기 복수의 페어 유닛(100) 중 하나 이상의 페어 유닛(100)을 구성하는 절연체(112)는 비난연 절연 수지 조성물, 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 수지, 더욱 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 조성물일 수 있다. 비난연 절연 재질로 폴리에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리염화비닐(PVC) 등이 고려될 수 있으나 EVA, PVC 등은 분자내에 극성기가 존재하여 유전율 및 유전손실이 증가하므로 높은 전송속도를 요구하는 UTP 케이블의 절연 재료로는 적합하지 않다.

상기 비난연 절연 수지 조성물은 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물과 달리 유전율을 증가시키는 난연제, 첨가제 등이 첨가되어 있지 않기 때문에 전기적 특성이 우수할 뿐만 아니라, 이로써 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물에 의해 형성되는 절연체의 체적 대비 85 내지 95%의 체적을 가지므로, UTP 케이블의 소형화 및 경량화를 달성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMP 난연등급 UTP 케이블의 종단면 구조를 개략적을 도시한 것이다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 CMP 난연등급 UTP 케이블은 하나의 외부재킷(300) 내부에 복수의 페어 유닛(100)이 인접하여 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.

앞서 기술한 바와 같이, 복수의 페어 유닛(100) 중 하나 이상의 제1 페어 유닛(100a)을 구성하는 도선(110a)의 절연체(112a)는 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물에 의해 형성되고, 다른 하나 이상의 제2 페어 유닛(100b)을 구성하는 도선(110b)의 절연체(112b)는 상기 비난연 절연 수지 조성물에 의해 형성될 수 있다.

여기서, 상기 난연성 폴리올레핀 수지와 상기 비난연 절연 수지는 상이한 유전율을 갖기 때문에 이러한 상이한 절연체(112a,112b)로 구성된 제1 및 제2 페어 유닛(100a,100b)을 포함하는 UTP 케이블은 신호 위상차, 도달시간지연 등의 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 난연제, 첨가제 등의 첨가에 의해 유전율이 상승한 상기 난연성 폴리올레핀 수지에 비해 상대적으로 유전율이 낮은 상기 비난연 절연 수지로 형성된 절연체(112b)로 구성된 제2 페어 유닛(100b)의 꼬임 피치를 상기 제1 페어 유닛(100a)의 꼬임 피치에 비해 짧게 설계함으로써 UTP 케이블의 상기 신호 위상차, 도달시간지연 등의 문제를 억제하거나 최소화할 수 있다. 여기서, 제1 페어 유닛(100a)과 제2 페어 유닛(100b)간 전송속도의 차이는 45 ns 이하인 것이 바람직하다.

예를 들어, 제1 페어 유닛(100a)의 꼬임 피치는 약 0.6 내지 1.2 인치이고, 제2 페어 유닛(100b)의 꼬임 피치는 약 0.3 내지 0.53 인치일 수 있고, 4-페어 UTP 케이블에서 상기 제1 페어 유닛(100a)은 2 내지 3개이고, 상기 제2 페어 유닛(100b)은 1 내지 2개일 수 있다. 상기 복수의 제1 페어 유닛(100a)은 각각 상이한 피치로 꼬임이 형성될 수 있고, 상기 제2 페어 유닛(100b)이 복수인 경우 마찬가지이다.

특히, 4-페어 UTP 케이블에 있어서, 꼬임 피치가 가장 짧은 제2 페어 유닛(100b)과 그 다음으로 꼬임 피치가 짧은 제1 페어 유닛(100a) 또는 제2 페어 유닛(100b)은 서로 가장 이격된 대각선 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 상기 외부자켓(300)은 바람직하게는 난연성 폴리염화비닐(PVC)을 포함하는 수지 조성물로 이루어질 수 있다. 상기 난연성 폴리염화비닐(PVC)의 난연성은 한계산소지수(Limited Oxygen Index; LOI)가 45 내지 60%, 바람직하게는 50 내지 55%인 것이 바람직하다. 한계산소지수(LOI)가 60%를 초과하는 난연 등급의 난연성 폴리염화비닐(PVC)은 매우 고가이기 때문에 UTP 케이블의 단가를 과도하게 상승시키는 문제가 있다.

상기 외부자켓(300)을 구성하는 수지 조성물은 한계산소지수(LOI)가 45 내지 60%인 난연성 폴리염화비닐(PVC) 이외에 추가로 난연제를 포함할 수 있다. 상기 난연제는 바람직하게는 수산화마그네슘(Mg(OH)₂), 수산화알루미늄(Al(OH)₃) 같은 금속수산화물을 포함할 수 있다. 상기 금속수산화물 난연제는 탈수반응에 의한 흡열효과로 난연성과 함께 저발열효과가 있으며 유독가스가 없는 장점이 있다.

다만, 수산화알루미늄(Al(OH)₃)의 경우 외부자켓(300)을 형성하기 위한 수지 조성물의 압출시 가공 온도에 따라 분해될 수 있고, 결과적으로 외부자켓(300)의 물성 및 난연성을 저하시킬 수 있기 때문에, 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)이 바람직하다.

상기 금속수산화물 난연제는 상기 난연성 폴리염화비닐(PVC) 100 중량부를 기준으로 5 내지 10 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 금속수산화물 난연제의 함량이 5 중량부 미만인 경우 난연성이 불충분할 수 있는 반면, 10 중량부 초과시 상기 외부자켓(300)의 압출 성형시 외부로 배출되거나 성형성을 저하시킬 수 있다.

상기 금속수산화물 난연제는 폴리염화비닐(PVC)과의 상용성을 개선하기 위해 표면이 실란 등에 의해 처리되는 경우가 있으나 이러한 표면 처리에 의해 이를 포함하는 외부자켓(300)의 난연성이 저하되고 UTP 케이블의 단가가 상승할 수 있으므로 이러한 관점에서 금속수산화물 난연제의 표면 처리를 하지 않는 것이 바람직하다.

상기 외부자켓(300)을 구성하는 수지 조성물은 상기 난연성 폴리염화비닐(PVC)에 상기 금속수산화물 난연제를 첨가함으로써 한계산소지수(LOI)가 50 내지 65%로 개선될 수 있는 동시에, 한계산소지수(LOI)가 60% 이상인 난연 등급의 난연성 폴리염화비닐에 비해 훨씬 저렴하다.

상기 외부자켓(300)을 구성하는 수지 조성물은 난연보조제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 난연보조제는 붕산아연, 규산소다, 몰리브덴화합물, 인산암모늄, 탄산암모늄, 폴리인산암모늄, 적린 등의 무기난연제 또는 이들의 배합물을 포함할 수 있고, 바람직하게는 붕산아연을 포함할 수 있다.

상기 외부자켓(300)을 구성하는 수지 조성물에 첨가되는 상기 금속수산화물 난연제는 대량 배합시 수지 조성물의 성형가공성, 내수성, 기계적 성능 등을 저하시킬 수 있으므로 상기 난연보조제를 적용함으로써 상기 난연제의 대량 배합의 필요성을 낮출 수 있다. 또한, 상기 난연보조제로서 붕산아연은 연기 발생을 억제하는 특성인 억연성을 추가로 개선할 수 있다.

상기 난연보조제는 상기 난연성 폴리염화비닐(PVC) 100 중량부를 기준으로 2 내지 5 중량부일 수 있다. 상기 난연보조제의 함량이 2 중량부 미만인 경우 난연성 상승 효과와 억연성 개선 효과가 불충분할 수 있는 반면, 5 중량부 초과인 경우 상기 수지 조성물의 성형성, 기계적 특성 등을 저하시킬 수 있다.

본 발명에 따른 난연성 UTP 케이블에 있어서, 상기 외부자켓(300)은 상기 구성에 의해 충분한 난연성 및 억연성을 발휘하는 동시에 UTP 케이블의 제조 단가를 낮출 수 있는 효과를 발휘한다.

본 발명에 따른 난연성 UTP 케이블은 상기 외부자켓(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 외부자켓(300)의 저항력을 향상시킴으로써 UTP 케이블의 구조적 안정성을 개선하는 기능을 수행한다. 상기 세퍼레이터(400)는 상기 외부자켓(300)을 구성하는 재질과 동일하거나 상이한 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 난연성 UTP 케이블은 상기 외부자켓(300) 내부에 립코드(500)를 추가로 포함할 수 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. 난연성 폴리올레핀 수지로 이루어진 절연층의 실시예

가. 제조예

Twin screw extruder를 이용하여 210℃에서 아래 표 1에 나타난 구성성분 및 함량으로 실시예 및 비교예에 따른 절연 조성물을 제조한 후 Hot press를 이용하여 절연체 시편을 제조했다. 표 1에 기재된 함량의 단위는 중량부이다.

	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
수지 1	70	80	67	95	70	70
수지 2	30	20		5	30	30
수지 3			30
수지 4			3
난연제1		100	80	70	160	80
난연제2	60
난연보조제1	30	40	40	40	30	110
난연보조제2	20	30	20	30	20	20
탈크	5		10	5	5
산화방지제	1	1	1	1	1	1
활제	1	1	1	1	1	1
가공조제	1	1	1	1	1	1

수지 1 : 폴리프로필렌(MFR : 10g/10min(2.16kg, @230℃))

수지 2 : 에틸렌프로필렌 엘라스토머(MFR : 3.2g/10min(2.16kg, @230℃))

수지 3 : 에틸렌프로필렌 엘라스토머(MFR : 0.6g/10min(2.16kg, @230℃))

수지 4 : 무수말레인산이 그래프트된 폴리프로필렌(MFR : 0.9g/10min(2.16kg, @230℃))

난연제 1 : 활제로 표면처리된 수산화마그네슘

난연제 2 : 실란으로 표면처리된 수산화마그네슘

난연보조제 1 : 브롬계난연제

난연보조제 2 : 삼산화안티몬

나. 물성 평가

(1) 기계적 물성 평가

규격 UL444에 의거하여 평가하였을 때 절연재료의 신장율이 100% 이상이어야 하고, ASTM D1238에 따라 측정한 용융흐름속도(MFR)(2.16kg, @230℃)가 5 g/10min 이상이어야 한다.

(2) 유전율 평가

충분한 전기적 특성을 만족하기 위해서 유전율이 2.9 이하여야 한다.

(3) 난연성 평가

절연재료의 한계산소지수(LOI)가 30% 이상이어야 하고, 시편 2mm로 시험시 연기밀도(ASTM E662, Flaming mode, Dm)가 500 이하이어야 한다.

상기 물성을 평가한 결과는 아래 표 2에 나타난 바와 같다.

물성	단위	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
신장율	%	150	300	350	85	120	250
용융흐름속도	g/10min	5.5	6.0	5.7	5.5	5.0	3.5
유전율		2.75	2.88	2.82	2.70	3.21	2.90
한계산소지수	%	32.5	34.0	33.0	33.5	35.5	40.0
연기밀도		450	400	430	480	380	650

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 1의 절연체는 경질의 폴리프로필렌 수지를 과량 포함하고 연질의 엘라스토머 수지를 소량 포함함으로써 절연 주시 조성물의 신장율이 100% 미만으로 불충분하였고, 비교예 2의 절연체는 난연제가 과량 포함됨으로써 유전율이 2.9를 크게 초과하여 전기적 특성이 크게 손상되었으며, 비교예 3은 할로겐계 난연보조제를 과량 포함함으로써 연기를 억제하는 억연성이 500을 크게 초과하고 용융흐름속도 역시 5 g/10min에 크게 도달하지 못하는 것으로 확인되었다.반면, 본 발명의 UTP 케이블에 사용되는 절연체인 실시예 1 내지 3은 신장율, 용융흐름속도 등의 기계적 물성, 전기적 특성, 난연성, 억연성 등이 모두 균형있게 우수한 것으로 확인되었다.

2. 외부자켓 및 UTP 케이블의 실시예

가. 제조예

Twin screw extruder를 이용하여 210℃에서 아래 표 3에 기재된 구성성분 및 함량으로 실시예 및 비교예에 따라 제조된 PVC 수지 조성물로 제조한 외부자켓과 실시예 1에 따른 절연 조성물에 의해 제조된 절연층을 적용하여 Cat. 5e의 4-페어 UTP 케이블 시편을 제조했다. 아래 표 2에 기재된 함량의 단위는 중량부이다.

구성성분	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
수지	200	200	200	200	200	200	200	200	200
난연제	10	20	10	20	-	-	-	5	30
난연 보조제	5	5	-	-	-	5	10	5	5

수지 : 난연성 폴리염화비닐(PVC)(제조사 : Teknor Apex; 제품명 : 910A-60NL)

난연제 : 수산화마그네슘

난연보조제 : 붕산아연

나. 물성 평가

(1) 기계적 물성 평가

UL444 규격에 의거하여 외부자켓의 인장강도 및 신장율을 측정했고, 인장강도는 1.76kgf/㎟ 이상, 신장율은 100% 이상이어야 한다.

(2) 난연성 평가

NFPA 262 규격에 의거하여 난연성 및 억연성을 측정했고, 난연성을 나타내는 Flame propagation은 5 ft 미만, 억연성을 나타내는 연기밀도, 즉 peak smoke emission 및 average smoke emission은 각각 0.5 및 0.15 미만이어야 한다.

상기 물성 평가 결과는 아래 표 4에 나타난 바와 같다.

물성	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5
인장강도 (kgf/㎟)	1.88	1.82	1.87	1.81	2.01	1.92	1.83	1.93	1.68
신장율(%)	185	182	191	174	198	188	186	195	164
Flame prop. (ft)	3.5	3.0	4.5	4.0	6.0	6.0	5.5	5.5	3.0
peak smoke emission	0.38	0.35	0.60	0.55	0.75	0.49	0.45	0.47	0.33
average smoke emission	0.11	0.10	0.15	0.15	0.21	0.16	0.14	0.13	0.10

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 비교예 1 내지 4는 외부자켓을 구성하는 난연성 PVC 수지에 난연제가 첨가되지 않거나 함량이 불충분하여 난연성(Flame propagation)이 불충분하고, 비교예 5는 난연성 PVC 수지에 난연제가 과량 첨가되어 외부자켓의 인장강도가 크게 손상된 것으로 확인되었다.반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 4의 외부자켓이 적용된 UTP 케이블은 외부자켓의 기계적 물성과 난연성이 충분한 것을 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 : 외부자켓
400 : 세퍼레이터 500 : 립코드

Claims

도체 및 상기 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 복수의 페어 유닛(pari unit), 및 상기 복수의 페어 유닛을 감싸는 외부자켓을 포함하고;
상기 복수의 페어 유닛은 난연성 폴리올레핀 수지 조성물로부터 형성된 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 하나 이상의 제1 페어 유닛 및 비난연성 폴리올레핀 수지 조성물로부터 형성된 절연체를 포함하는 복수의 도선이 서로 꼬여짐으로써 형성되는 하나 이상의 제2 페어 유닛을 포함하며,
상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 베이스 수지로서 폴리올레핀 수지 50 내지 90 중량부 및 열가소성 폴리올레핀 엘라스토머 수지 10 내지 50 중량부를 포함하고, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 금속수산화물 난연제 50 내지 150 중량부를 포함하고,
상기 비난연성 폴리올레핀 수지 조성물은 에틸렌-α-올레핀 공중합체를 포함하고,
상기 폴리올레핀 수지는 용융흐름속도(MFR)(2.16㎏, 230℃)가 3 내지 15 g/10min 이고,
상기 외부자켓은 난연성 폴리염화비닐수지 및, 상기 난연성 폴리염화비닐 수지 100 중량부를 기준으로, 금속수산화물 난연제 5 내지 10 중량부를 포함하며,
상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물의 유전율이 2.9 이하이고 한계산소지수(Limited Oxygen Index; LOI)가 30% 이상이며 ASTM E662에 따라 측정한 연기밀도가 500 이하이고 용융흐름속도(2.16kg, 230℃)가 5 g/10min 이상인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP케이블.
삭제
제1항에 있어서,
상기 난연성 폴리염화비닐수지는 한계산소지수(LOI)가 45 내지 60%인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2 페어 유닛이 1개이고, 상기 제2 페어 유닛의 꼬임 피치가 상기 복수의 제1 페어 유닛 각각의 꼬임 피치보다 짧고, 상기 복수의 제1 페어 유닛 중 도선의 꼬임 피치가 가장 짧은 제1 페어 유닛이 상기 제2 페어 유닛과 가장 이격된 대각선에 배치되는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2 페어 유닛이 2개이고, 상기 2개의 제2 페어 유닛 각각의 꼬임 피치가 상기 복수의 제1 페어 유닛 각각의 꼬임 피치보다 짧고, 상기 2개의 제2 페어 유닛은 서로 가장 이격된 대각선 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 페어 유닛의 꼬임 피치는 0.6 내지 1.2 인치이고, 상기 제2 페어 유닛의 꼬임 피치는 0.3 내지 0.53 인치인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제1 페어 유닛과 상기 제2 페어 유닛간 전송속도 차이가 45 ns 이하인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제2 페어 유닛을 형성하는 절연체의 체적이 상기 제1 페어 유닛을 형성하는 절연체의 체적의 85 내지 95%인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌 블록 공중합체를 포함하고, 상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 할로겐계 난연보조제 30 내지 100 중량부 및 안티몬계 난연보조제 5 내지 100 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제9항에 있어서,
상기 난연성 폴리올레핀 수지 조성물은, 상기 베이스 수지 100 중량부를 기준으로, 극성기가 도입된 반응성 폴리올레핀 2 내지 10 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 에틸렌-α-올레핀 공중합체는 고밀도 폴리에틸렌 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 금속수산화물 난연제는 수산화마그네슘(Mg(OH)₂)을 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제12항에 있어서,
상기 금속수산화물 난연제는 표면 처리되지 않은 것을 특징으로 하는, CMP난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 외부자켓은, 상기 난연성 폴리염화비닐수지 100 중량부를 기준으로, 붕산아연 2 내지 5 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 외부자켓은 한계산소지수(LOI)가 60% 이상인 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 복수의 페어 유닛의 배치를 유지하도록 상기 복수의 페어 유닛 각각의 사이에 배치된 복수의 격벽을 포함하는 세퍼레이터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 외부자켓의 탈피를 용이하게 하는 립코드를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, CMP 난연등급 UTP 케이블.