KR20180067104A - Shield cable using carbon fiber - Google Patents

Shield cable using carbon fiber Download PDF

Info

Publication number
KR20180067104A
KR20180067104A KR1020160168498A KR20160168498A KR20180067104A KR 20180067104 A KR20180067104 A KR 20180067104A KR 1020160168498 A KR1020160168498 A KR 1020160168498A KR 20160168498 A KR20160168498 A KR 20160168498A KR 20180067104 A KR20180067104 A KR 20180067104A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
shielding
carbon fiber
cable
plating
Prior art date
Application number
KR1020160168498A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강민수
양훈철
박운규
최아름
Original Assignee
엘에스전선 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘에스전선 주식회사 filed Critical 엘에스전선 주식회사
Priority to KR1020160168498A priority Critical patent/KR20180067104A/en
Publication of KR20180067104A publication Critical patent/KR20180067104A/en
Priority to KR1020190057433A priority patent/KR102363059B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/02—Power cables with screens or conductive layers, e.g. for avoiding large potential gradients
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/04—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0033—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables by electrostatic coating
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring

Abstract

The present invention provides a flexible lightweight shielded cable which can easily calculate a braid density of a shielded braid layer using a carbon fiber and maintain shield performance. The shielded cable includes: at least one conductor; an insulation layer for insulating the conductor; and a shield layer arranged on an outside of the insulation layer, wherein the shield layer is formed by braiding a sum of a plurality of carbon fibers formed of at least one strand, to which a conductive material coating is applied. According to an embodiment of the present invention, even in the case of a carbon fiber, for which selection of an index is difficult, a braid density can be easily calculated, and shield performance of the shielded cable can be adjusted by calculating the braid density. In addition, flexibility of the shielded cable can be increased, and the shielded cable can be light-weighted. Accordingly, according to an embodiment of the present invention, fuel efficiency of a transportation means using a cable can be increased.

Description

탄소섬유를 이용한 차폐 케이블{Shield cable using carbon fiber}Shielded cable using carbon fiber [

본 발명은 차폐 케이블에 관한 것으로서, 탄소섬유를 이용하여 종래의 금속을 이용하는 경우와 동등한 정도의 차폐 성능을 유지하면서 경량화된 차폐 케이블에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shielded cable, and more particularly, to a shielded cable which is made lightweight while maintaining a shielding performance equivalent to that of a conventional metal using carbon fiber.

기차, 선박, 항공기, 및 자동차 등 운송수단이 전기적으로 자동화되는 비율이 증가함에 따라 운송수단에 사용되는 각종 신호용/제어용 케이블의 사용 빈도가 증가하고 있다. 상기 운송수단에 사용되는 신호용/제어용 케이블은 전자기파에 민감하기 때문에 일정 수준 이상의 차폐효과를 요구하는데, 차폐효과 확보를 위해 종래에는 금속의 와이어나 금속 편조 차폐층을 적용하였다.As the proportion of electrical means such as trains, ships, aircraft, and automobiles is increased, the frequency of various signaling / control cables used in transportation means is increasing. Since the signal / control cable used in the transportation means is sensitive to electromagnetic waves, a shielding effect of a certain level or more is required. In order to secure the shielding effect, conventionally, a metal wire or a metal braided shielding layer is applied.

전자기파 차폐를 위해 금속 와이어나 금속 편조층을 사용할 경우 케이블의 중량과 직경이 증가하여 상기 케이블이 사용되는 운송수단의 연비효율이 악화될 수 있다.When a metal wire or a braided metal layer is used for electromagnetic wave shielding, the weight and diameter of the cable increase, which may deteriorate the fuel efficiency of the transportation means in which the cable is used.

또한 상기 케이블은 그 유연성이 낮아 운송수단 내 배치가 곤란하여 포설 작업성이 저하되고, 포설 작업 중이나 배치 후에 케이블에 손상이 가는 경우가 발생한다. 즉, 금속을 이용하여 차폐하는 종래의 케이블의 경우 케이블의 중량이 증가하고 유연성이 떨어지는 문제점을 발생하는 것이다.In addition, since the flexibility of the cable is low, it is difficult to arrange the cable in the transportation means, so that the installation workability is lowered, and the cable may be damaged during the installation work or after the installation. That is, in the case of a conventional cable shielding using a metal, the weight of the cable is increased and flexibility is lowered.

이에 따라 차폐층으로 탄소섬유를 사용할 수 있다. 탄소섬유는 철보다 밀도는 1/4 낮으면서 10배 이상의 고강도를 가진다. 탄소섬유는 전도성 물질이긴 하나, 케이블의 금속 재료로 대체하기에는 낮은 전기전도도를 가지고 있는바, 이를 해결하기 위해 탄소섬유에 금속 코팅을 하여 전기전도도를 높일 수 있다. 금속 코팅된 탄소섬유를 차폐층으로 사용하는 경우, 경량화된 차폐 케이블을 제조할 수 있다. Accordingly, carbon fiber can be used as the shielding layer. Carbon fiber has a density 10 times higher than that of iron with a 1/4 lower density. Although carbon fiber is a conductive material, it has a low electrical conductivity to be replaced with a metal material of a cable. In order to solve this problem, it is possible to increase the electric conductivity by metal coating the carbon fiber. When metal coated carbon fibers are used as a shielding layer, a lightened shielded cable can be produced.

그러나 탄소섬유는 한 가닥의 외경이 대략 7㎛로 매우 작아 종래 금속편조와 같은 지수(소선경 집합)를 산정하는 것이 곤란하며, 플랫(flat)한 형태로 이루어져 있는 것을 한 타수로 적용해야 하기 때문에 금속편조에 적용한 편조밀도 수식으로는 편조밀도 설계가 불가능한 문제점이 있다. However, since the outer diameter of one strand of the carbon fiber is very small as about 7 占 퐉, it is difficult to calculate the index (small diameter set) as in the conventional metal braiding, There is a problem that it is impossible to design a braid density by a braid density formula applied to metal braiding.

본 발명의 목적은 탄소섬유를 이용한 차폐편조층의 편조밀도를 용이하게 산정할 수 있으며, 차폐 성능을 유지하고, 유연성을 갖는 경량화된 차폐 케이블을 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lightened shielded cable which can easily calculate a braid density of a shielded braided layer using carbon fibers, maintains a shielding performance, and has flexibility.

본 발명의 일 실시예에 따른 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블은, 적어도 하나의 도체; 상기 도체를 절연하는 절연층; 및 상기 절연층 외측에 배치되는 차폐층;을 구비하며, 상기 차폐층은 도전성 물질 코팅이 적용된 적어도 한 가닥 이상으로 이루어진 탄소섬유의 다수개 합을 편조하여 이루어지고, 상기 차폐층의 편조밀도 f는 다음의 수학식 1을 만족할 수 있다.A shielded cable using carbon fiber according to an embodiment of the present invention includes at least one conductor; An insulating layer for insulating the conductor; And a shielding layer disposed outside the insulating layer, wherein the shielding layer is formed by braiding a plurality of pieces of carbon fibers having at least one strand coated with a conductive material, and the braiding density f of the shielding layer is The following equation (1) can be satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서,In the above equation (1)

m은 상기 차폐층의 타수이고,m is the number of the shielding layers,

n은 상기 차폐층의 편조지수이고,n is a braiding index of the shielding layer,

d는 상기 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유의 소선경이고,d is a diameter of the carbon fiber coated with the conductive material,

B는 상기 차폐층의 한 타의 너비이고,B is the width of one side of the shielding layer,

h는 상기 차폐층의 한 타의 높이이고,h is a ridge height of the shielding layer,

Dm은 상기 차폐층의 편조외경이고,Dm is a braided outer diameter of the shielding layer,

θ는 상기 차폐층의 편조각도이고,&thetas; is a fragmentary view of the shielding layer,

P는 상기 차폐층의 편조피치이다. P is the braid pitch of the shield layer.

본 발명에 있어서, 상기 편조밀도는 80% 이상일 수 있다. In the present invention, the braiding density may be 80% or more.

본 발명에 있어서, 상기 도전성 물질 코팅은 니켈(Ni) 또는 구리(Cu) 도금으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the conductive material coating may be formed of nickel (Ni) or copper (Cu) plating.

본 발명에 있어서, 상기 도전성 물질 코팅은 상기 탄소섬유의 외측면에 형성되는 제1 도금층과, 상기 제1 도금층 상에 형성되는 제2 도금층으로 이루어지며, 상기 제1 도금층은 상기 제2 도금층 보다 전기전도도가 더 큰 금속으로 이루어지고, 상기 제2 도금층은 상기 제1 도금층 보다 내부식성이 더 큰 금속으로 이루어질 수 있다. In the present invention, the conductive material coating may include a first plating layer formed on an outer surface of the carbon fiber and a second plating layer formed on the first plating layer, wherein the first plating layer is electrically connected to the first plating layer, The second plating layer may be made of a metal having higher corrosion resistance than the first plating layer.

본 발명에 있어서, 상기 제1 도금층은 구리로 이루어지며, 상기 제2 도금층은 니켈로 이루어질 수 있다. In the present invention, the first plating layer may be made of copper, and the second plating layer may be made of nickel.

본 발명에 있어서, 상기 도체 및 절연층을 보호하기 위하여 구비되는 내부 쉬스층을 더 포함할 수 있다. In the present invention, the inner sheath layer may be further provided to protect the conductor and the insulating layer.

본 발명에 있어서, 상기 차폐층은 상기 내부 쉬스층 외측에 형성될 수 있다. In the present invention, the shielding layer may be formed outside the inner sheath layer.

본 발명에 있어서, 상기 차폐층 외측에 형성되는 외부 쉬스층을 더 포함할 수 있다. In the present invention, an outer sheath layer may be further formed on the outer side of the shielding layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지수 선정이 곤란한 탄소섬유의 경우도 편조밀도를 용이하게 산정할 수 있으며, 편조밀도를 산정하여 차폐 케이블의 차폐 성능을 조절하고, 또한 차폐 케이블의 유연성을 높이고, 차폐 케이블을 경량화할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블을 사용하는 운송수단의 연비효율을 향상시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to easily calculate the braided density even in the case of the carbon fiber which is difficult to select the index, to adjust the shielding performance of the shielded cable by calculating the braid density, The shielded cable can be lightened. Accordingly, the fuel efficiency of the vehicle using the cable according to the embodiment of the present invention can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블을 개략적으로 나타내는 절개사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 차폐층 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 4는 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 복수 개의 탄소섬유를 일렬로 배열한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 차폐층에서 한 타를 구성하는 복수 개의 탄소섬유를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a cable according to an embodiment of the present invention.
2 is an exploded perspective view schematically illustrating a cable according to an embodiment of the present invention.
3 is a plan view schematically showing a shielding layer structure of a cable according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view schematically showing a carbon fiber coated with a conductive material.
5 is a cross-sectional view showing a state in which a plurality of carbon fibers are arranged in a line.
6 is a cross-sectional view showing a plurality of carbon fibers constituting a ridge in the shielding layer.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 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 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 절개사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블의 차폐층 구조를 도시한 평면도이고, 도 4는 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유를 개략적으로 나타내는 사시도이다. FIG. 1 is a cross-sectional view of a cable according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cutaway perspective view of a cable according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a cross- And FIG. 4 is a perspective view schematically showing a carbon fiber coated with a conductive material.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 케이블(1000)은 크게 적어도 하나의 도체(112)와, 상기 도체(112)를 절연하는 절연층(116) 및, 상기 절연층(116) 외측에 배치되는 차폐층(140)을 구비할 수 있다. 1 to 4, a cable 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention mainly includes at least one conductor 112, an insulating layer 116 for insulating the conductor 112, And a shielding layer 140 disposed outside of the shielding layer 116.

상기 도체(112)는 구리, 알루미늄, 알루미늄 합금 또는 동복 알루미늄 선재와 같은 도체 중 어느 하나의 재질로 이루어진 소선(20)이 연선, 집합 또는 복합되어 이루어질 수 있다.The conductor 112 may be formed of a stranded wire 20 made of any one of copper, aluminum, aluminum alloy, and copper aluminum wire.

상기 도체(112) 외측에는 상기 도체(112)를 감싸는 세퍼레이트 테이프(seperate tape, 114)가 구비될 수 있다. 상기 세퍼레이트 테이프(114)는 필수는 아니며, 특히 도체(112)가 세선(細線)으로 이루어지는 경우에는 생략되는 것이 가능하다.A separator tape 114 may be provided on the outer side of the conductor 112 to surround the conductor 112. The separator tape 114 is not essential and can be omitted especially when the conductor 112 is made of thin wires.

상기 세퍼레이트 테이프(114)가 구비되는 경우 상기 절연층(116)은 상기 세퍼레이트 테이프(114)를 감싸도록 압출되어 형성될 수 있다. 상기 절연층(116)은 절연성 및 내충격성 특성을 갖는 물질로 이루어지며, 상기 도체(112)을 피복하여 보호하고 절연시키는 역할을 수행한다.When the separate tape 114 is provided, the insulating layer 116 may be extruded to surround the separate tape 114. The insulating layer 116 is made of a material having an insulating property and an impact resistance property and covers and protects and insulates the conductor 112.

구체적으로, 상기 절연층(116)은 실리콘(Silicone), 가교 폴리에틸렌(Cross-linked polyethylene; XLPE), 가교 폴리올레핀(Cross Linked Polyollefin; XLPO), 에틸렌프로필렌고무(ethylene-propylene rubber; EPR), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride; PVC) 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.Specifically, the insulating layer 116 may be formed of a material selected from the group consisting of silicone, cross-linked polyethylene (XLPE), crosslinked polyolefin (XLPO), ethylene-propylene rubber (EPR) Polyvinyl chloride (PVC), or a mixture thereof.

상기 도체(112), 세퍼레이트 테이프(114) 및 절연층(116)은 하나의 코어(110)를 이루는데, 도 1과 도 2에 도시된 케이블(1000)에서와 같이 3개의 코어(110)가 구비될 수 있으며, 케이블(1000)이 적용되는 분야나 사용환경, 용도 등에 따라 그 개수는 달라질 수 있다.The conductor 112, the separate tape 114 and the insulating layer 116 form one core 110, and three cores 110, such as the cable 1000 shown in FIGS. 1 and 2, And the number may vary depending on the field to which the cable 1000 is applied, the use environment, the use, and the like.

상기 복수의 코어(110) 사이에는 원형을 유지하기 위하여 충진제(122)가 충진되며, 그 외측에는 상기 복수의 코어(110)와 충진제(122)의 둘레를 감싸는 바인더 테이프(124)가 구비될 수 있다. 여기서, 상기 복수의 코어(110), 충진제(122) 및 바인더 테이프(124)는 코어부(120)를 이룬다.A filler 122 is filled between the plurality of cores 110 to maintain a circular shape and a binder tape 124 surrounding the plurality of cores 110 and the periphery of the filler 122 may be provided on the outer side thereof. have. The plurality of cores 110, the filler 122, and the binder tape 124 constitute the core portion 120.

상기 충진제(122)는 코어부(120)의 원형 유지 및 가스침투를 방지하는 역할을 수행하며, 습기를 흡수하지 않는 재질(Non-hygroscopic material)로 이루어지는 것이 바람직하다.The filler 122 functions to prevent circular penetration and gas penetration of the core 120, and is preferably made of a non-hygroscopic material.

상기 바인더 테이프(124)는 PET 재질이 주로 사용되지만 이에 한정되는 것은 아니며, 코어부(120) 최외곽에서 형태를 고정하는 코어 고정용으로서의 역할을 수행한다.The binder tape 124 is mainly made of a PET material but is not limited thereto. The binder tape 124 serves as a core fixing member fixing the shape at the outermost part of the core part 120.

상기 코어부(120) 외측에는 내부 쉬스층(130)이 구비될 수 있다. 상기 내부 쉬스층(130)은 외부 충격을 흡수함으로써 그 내부의 도체(112)을 보호하는 역할 이외에 난연 등의 목적으로 사용되지만, 필수 요소는 아니며 생략 가능하다.The inner sheath layer 130 may be provided on the outer side of the core 120. The inner sheath layer 130 may be used for the purpose of protecting the conductor 112 inside the outer sheath 130 by absorbing an external impact, but is not essential and may be omitted.

상기 내부 쉬스층(130)으로는 PVC, HF4-1, SHF1, Chloroprene 등 열가소성 및 열경화성 원료가 모두 사용 가능하다.As the inner sheath layer 130, thermoplastic and thermosetting materials such as PVC, HF4-1, SHF1, and chloroprene can be used.

상기 내부 쉬스층(130) 외측에는 차폐층(140)이 구비될 수 있는데, 내부 쉬스층(130)이 생략되는 경우에는 코어부(120) 외측 즉, 연합 반제품이나 절연층(116) 외측을 감싸도록 차폐층(140)이 구비될 수 있다.A shielding layer 140 may be provided on the outer side of the inner sheath layer 130. When the inner sheath layer 130 is omitted, the outer side of the core portion 120, that is, A shielding layer 140 may be provided.

한편, 외부 쉬스층(150)은 상기 차폐층(140) 외측 즉, 케이블(1000)의 최외곽에 구비되어 외부 충격이나 부식 작용으로부터 케이블(1000)을 보호한다. 상기 외부 쉬스층(150)은 내부 쉬스층(130)과 마찬가지로 PVC, HF4-1, SHF1, Chloroprene 등 열가소성 및 열경화성 원료가 모두 사용 가능하다. 상기 외부 쉬스층(150) 또한 필수 요소는 아니며 생략 가능하다.Meanwhile, the outer sheath layer 150 is provided on the outer side of the shielding layer 140, that is, the outermost portion of the cable 1000, to protect the cable 1000 from external impact or corrosion. Like the inner sheath layer 130, the outer sheath layer 150 can be made of thermoplastic or thermosetting materials such as PVC, HF4-1, SHF1, and chloroprene. The outer sheath layer 150 is also not essential and may be omitted.

본 실시예에서 상기 차폐층(140)은 케이블(1000)의 축방향을 기준으로 양쪽 방향으로 일정 각도 기울어져 매듭지어진 형태 즉, 편조 형태로 적용될 수 있다. In the present embodiment, the shielding layer 140 may be applied in a knotted form, that is, a braided shape, at an angle with respect to the axial direction of the cable 1000 at a certain angle.

상기 차폐층(140)으로 사용되는 섬유는 탄소섬유일 수 있다. 탄소섬유는 철보다 밀도는 ¼ 낮으면서 10배 이상의 고강도를 가지고 있는 고부가가치 소재이다. 탄소섬유의 종류는 피치(Pitch)계와 팬(Pan)계가 있다. 팬계는 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)을 중합 후 방사(紡絲)해 얻은 팬(PAN·Poly-Acrylonitrile) 섬유를 고온에서 탄화해 제조한 것이다. 피치계는 석유·석탄 공정에서 증류하고 남은 잔류물(Pitch)을 방사한 후 고온에서 탄화해 제조한 것을 말한다. The fibers used as the shielding layer 140 may be carbon fibers. Carbon fiber is a high value-added material with a density 10 times higher than that of iron with a density of ¼. Types of carbon fiber include pitch and pan. The pan system is produced by carbonizing PAN (Poly-Acrylonitrile) fiber obtained by polymerizing acrylonitrile after spinning at high temperature. The pitch system is produced by distillation in the petroleum and coal process, spinning of the remaining pitch, and carbonization at high temperature.

탄소섬유는 섬유속을 구성하는 단섬유의 본수에 의하여 라지 토우 타입(large tow type)와 로우 토우 타입(low tow type)으로 구분된다. 로우 토우 타입은 섬유속이 12000(12K) 이하의 단섬유로 구성되어 있으며 비교적 가는 섬유다발의 탄소섬유로서 높은 역학적 특성을 가지고 있으며 취급성도 우수하다. 라지 토우 타입은 섬유속이 24000(24K)본 이상의 단섬유로 구성되어 있으며 큰 섬유다발의 탄소섬유이고, 로우 토우 타입과 비교할 때에 역학적 특성이나 취급성이 떨어진다. The carbon fiber is classified into a large tow type and a low tow type depending on the number of the short fibers constituting the fiber. The low tow type is composed of short fibers of 12000 (12K) or less in fiber diameter and is a carbon fiber of relatively thin fiber bundles, and has high mechanical properties and excellent handling properties. Rajputo type is composed of 24,000 (24K) or more staple fibers and is a carbon fiber of a large fiber bundle. It has poor mechanical properties and handling properties when compared with the low tow type.

케이블에 쓰이는 탄소섬유는 고인장강도를 지닌 팬 계를 범용적으로 사용하며, 로우 토우 타입을 사용할 수 있다. Carbon fiber used in cable is generally used as a fan system with high tensile strength, and a low-toot type can be used.

탄소섬유는 전도성 물질이긴 하나, 케이블의 금속 재료로 대체하기에는 낮은 전기전도도를 가지고 있다. 이를 해결하기 위해서, 탄소섬유에 금속 코팅을 하여 전기전도성을 높일 수 있다. Carbon fiber is a conductive material, but it has a low electrical conductivity to replace the metal material of the cable. To solve this problem, it is possible to increase the electrical conductivity by coating the carbon fiber with a metal.

상기 탄소섬유의 표면에는 도전성 물질 코팅이 적용될 수 있다. 일 예로서 구리, 금, 알루미늄, 니켈, 은 등이 상기 도전성 물질 코팅에 사용될 수 있다. The surface of the carbon fiber may be coated with a conductive material. As an example, copper, gold, aluminum, nickel, silver, or the like may be used for coating the conductive material.

상기 도전성 물질 코팅은 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이 상기 탄소섬유(141)의 외측면에 형성되는 제1 도금층(142a)과, 상기 제1 도금층(142a) 상에 형성되는 제2 도금층(142b)으로 이루어질 수 있다. As shown in FIG. 4, the conductive material coating may include a first plating layer 142a formed on the outer surface of the carbon fiber 141, a second plating layer 142b formed on the first plating layer 142a, 142b.

상기 제1 도금층(142a)은 상기 제2 도금층(142b) 보다 전기전도도가 더 큰 금속으로 이루어지고, 상기 제2 도금층(142b)은 상기 제1 도금층(142a) 보다 내부식성이 더 큰 금속으로 이루어질 수 있다. 일 예로서 상기 제1 도금층(142a)은 전기전도도가 높은 구리(Cu)로 이루어지며, 상기 제2 도금층(142a)은 내부식성이 큰 니켈(Ni)로 이루어질 수 있다. The first plating layer 142a is made of a metal having a higher electrical conductivity than the second plating layer 142b and the second plating layer 142b is made of a metal having a higher corrosion resistance than the first plating layer 142a . For example, the first plating layer 142a may be made of copper (Cu) having high electrical conductivity, and the second plating layer 142a may be made of nickel (Ni) having high corrosion resistance.

상술한 바와 같이 상기 도전성 물질 코팅이 Ni-Cu 도금을 통해 이루어진 경우 최대 전기저항 10-1Ω 이하가 될 수 있다.As described above, when the conductive material coating is formed by Ni-Cu plating, the maximum electric resistance may be 10 -1 Ω or less.

즉, 본 발명의 편조 즉 차폐층(140)에 사용되는 섬유는 최대 전기저항이 10-1Ω를 만족해야 하며, 이를 위해 본 발명에서는 섬유에 무전해 도금과 UV경화코팅을 연계하여 전기저항을 감소시킨다. 무전해 도금의 경우 1차 Cu를 탄소섬유(141)의 외측면에 도금하여 제1 도금층(142a)을 형성한 후, 상기 제1 도금층(142a)을 이루는 Cu의 산화를 막기 위해 상기 제1 도금층(142a) 상에 Ni을 도금하여 제2 도금층(142b)을 형성할 수 있다. 그 후, UV경화코팅으로 섬유표면에 금속코팅을 완료한다.That is, the fibers used in the braiding or shielding layer 140 of the present invention should satisfy a maximum electrical resistance of 10 < -1 > OMEGA. For this purpose, in the present invention, the electroless plating and the UV- . In the case of electroless plating, the primary Cu is plated on the outer surface of the carbon fiber 141 to form the first plating layer 142a, and then the first plating layer 142a is coated with the first plating layer 142a to prevent oxidation of the Cu constituting the first plating layer 142a. Ni may be plated on the first plating layer 142a to form the second plating layer 142b. Thereafter, a metal coating is completed on the fiber surface with a UV cured coating.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 차폐층(140)을 이루는 탄소섬유의 표면에 Ni-Cu 도금을 적용하면 기존의 단순 탄소섬유 차폐층을 사용할 때, 차폐효과가 감소하는 문제를 해결할 수 있다.As described above, when Ni-Cu plating is applied to the surface of the carbon fiber constituting the shielding layer 140 according to an embodiment of the present invention, the problem of the shielding effect being reduced when the conventional simple carbon fiber shielding layer is used can be solved .

일반적인 규격을 따를 때, 신호용/제어용 케이블에서 40dB 이상의 차폐성능이 요구되는데, 일반적인 도금이 되지 않은 탄소섬유 차폐층은 거의 모든 주파수 영역에서 40dB 이하로서, 차폐성능이 미달된다. According to the general specification, shielding performance of 40dB or more is required in the signal / control cable. Uncoated carbon fiber shielding layer is less than 40dB in almost all frequency range, and shielding performance is not satisfied.

반면에, 본 발명에 따른 Ni-Cu 도금에 의해 도전성 물질 코팅이 이루어진 섬유를 적용한 차폐층(140)은 거의 모든 주파수 영역에서 40dB 이상으로 기존의 금속 차폐층과 동등 내지 더 우수한 차폐효과를 발휘할 수 있다. On the other hand, the shielding layer 140 to which the conductive material-coated fiber is applied by the Ni-Cu plating according to the present invention has a shielding effect equal to or better than that of the conventional metal shielding layer, have.

금속편조의 경우 N가닥의 금속소선을 합하여 C개의 합을 일정 각도를 유지하며 서로 꼬이게 제조한다. 여기서 N가닥을 지수라 하고, C개의 합을 타수라 하며, 일정 각도를 편조각(α)이라고 한다. 지수와 타수, 그리고 편조각을 통해 편조밀도를 구할 수 있다. In the case of metal braiding, the sum of the N metal strands is summed and twisted C twisted at a constant angle. Here, N is the exponent, C is the sum of C, and a certain angle is called a piece. Braid densities can be obtained through exponents, numbers, and pieces.

그러나 탄소섬유를 이용하여 편조 구조를 형성하는 경우, 탄소섬유는 한 가닥의 외경이 대략 7㎛로 매우 작아 종래 금속편조와 같은 지수(소선경 집합)를 산정하는 것이 곤란하고, 꼬임이 없기 때문에 편조 공정시 너비가 공정 조건에 따라 변하며, 플랫(flat)한 형태로 이루어져 있는 것을 한 타수로 적용해야 하기 때문에 금속편조에 적용한 편조밀도 수식으로는 편조밀도 설계가 불가능하다. However, in the case of forming a braided structure by using carbon fibers, since the outer diameter of one strand of the carbon fiber is very small, approximately 7 mu m, it is difficult to calculate the same index (small wire diameter set) as the conventional metal braiding, Because the process width varies according to the process conditions and it is required to apply a flat shape to the braid, it is impossible to design the braid density by the braid density formula applied to metal braid.

즉 직경이 7㎛인 탄소섬유를 일렬로 나열하면 도 5와 같이 될 수 있으나, 직경 7㎛인 탄소섬유를 서로 겹치지 않게 일렬로 나열하여 하나의 타수를 형성하는 것은 실질적으로 불가능하다. That is, if the carbon fibers having a diameter of 7 탆 are arranged in a line, it is possible to arrange them as shown in FIG. 5, but it is practically impossible to arrange the carbon fibers having a diameter of 7 탆 in a row without overlapping each other.

편조공정 시, 도 6에 도시된 바와 같이 복수 개의 탄소섬유는 서로 겹쳐져서 폭이 Bmm이고 높이가 h㎛인 형태로 하나의 타수를 구성하게 된다. During the braiding process, as shown in FIG. 6, a plurality of carbon fibers are overlapped with each other to form one strand in the form of a width of B mm and a height of h m.

편조 공정에 따라 장력이 가해지면 탄소섬유는 너비가 좁아지고 높이가 증가되므로 편조지수(n)는 다음의 수학식1과 같이 범위로 지정될 수 있다. When the tension is applied according to the braiding process, the width of the carbon fiber becomes narrow and the height thereof increases, so that the braiding index (n) can be specified in a range as shown in the following equation (1).

[수학식1][Equation 1]

편조지수(n)≤B/hBraid Index (n) B / h

따라서, 본 발명의 차폐층(140)의 편조밀도(f)는 다음의 수학식 2에 따를 수 있다. Therefore, the braiding density f of the shielding layer 140 of the present invention can be expressed by the following equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00002
Figure pat00002

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수학식 2에서, m은 상기 차폐층의 타수이고, d는 상기 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유의 소선경이고, B는 상기 차폐층의 한 타의 너비이고, h는 상기 차폐층의 한 타의 높이이고, Dm은 상기 차폐층의 편조외경이고, P는 상기 차폐층의 편조피치이며, α는 편조각도이다.Where d is the diameter of the carbon fiber coated with the conductive material, B is the width of one of the ridges of the shielding layer, h is the height of one ridge of the shielding layer Dm is a braided outer diameter of the shielding layer, P is a braid pitch of the shielding layer, and?

상기 편조밀도는 80% 이상일 수 있다. The braiding density may be 80% or more.

자동차용 차폐 케이블의 경우 차폐 효과의 기준은 100MHz에서 40dB를 만족하여야 한다. 그러나 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블의 상기 수학식 2에 따른 편조밀도가 80% 미만인 경우 저주파수에서 40dB를 만족하지만, 10MHz 이상의 주파수에서는 40dB 기준을 만족하지 못한다. In the case of shielded cables for automobiles, the shielding effect standard shall meet 40 dB at 100 MHz. However, when the braided density of the shielded cable using the carbon fiber is less than 80%, it satisfies 40 dB at the low frequency, but does not satisfy the 40 dB standard at the frequency higher than 10 MHz.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소섬유를 이용한 차폐편조층의 편조밀도를 용이하게 산정할 수 있으며, 편조밀도를 조절하여 금속 차폐층에 버금가는 차폐 성능을 유지하면서, 유연성과 경량성을 갖는 차폐 케이블을 설계할 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, it is possible to easily calculate the braiding density of the shielding braided layer using carbon fibers and to control the braiding density to maintain the shielding performance equivalent to that of the metal shielding layer, A shielded cable having a plurality of shielded cables can be designed.

또한 본 발명의 실시예들에 따른 차폐 케이블(1000)은 차폐층(140)으로 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유를 사용하는바, 신호용/제어용 케이블에 차폐층으로 탄소 섬유만을 적용하는 경우에 도전성이 낮아 발생할 수 있는 차폐성능 저하를 방지하고, 일정 수준 이상의 차폐효과를 유지할 수 있으며, 우수한 차폐효과와 함께 굽힘 반경이 일정 수치 이상 넘어가지 않도록 유연성을 확보함으로써 포설 시 작업성을 향상시킬 수 있다.In the shielded cable 1000 according to the embodiments of the present invention, carbon fiber coated with a conductive material is used as the shielding layer 140. When only the carbon fiber is used as a shielding layer in the signal / control cable, It is possible to prevent the deterioration of the shielding performance which may occur at a low level, to maintain a shielding effect of a certain level or more, to provide an excellent shielding effect and to secure flexibility so that the bending radius does not exceed a certain value.

차폐성능이 떨어져 신호 간섭 현상이 발생하는 것을 방지함으로써 케이블의 신뢰성을 확보할 수 있고, 케이블의 전체 중량을 줄임으로써 케이블의 운송과 설치를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다. 상기 케이블의 경량화로 인하여 상기 케이블이 사용되는 운송수단의 중량을 경감하여 상기 운송수단의 연비를 향상시킬 수 있다. It is possible to secure the reliability of the cable by preventing the occurrence of the signal interference phenomenon due to the reduced shielding performance, and it is possible to facilitate the transportation and installation of the cable by reducing the total weight of the cable. The weight of the cable can be reduced, thereby reducing the weight of the transportation means in which the cable is used, thereby improving the fuel efficiency of the transportation means.

상기에서는 본 발명의 일 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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. You can do it. It is therefore to be understood that the modified embodiments are included in the technical scope of the present invention if they basically include elements of the claims of the present invention.

20: 소선
110: 코어
112: 도체
114: 세퍼레이트 테이프
116: 절연층
120: 코어부
122: 충진재
124: 바인더 테이프
130: 내부 쉬스층
140: 차폐층
150: 외부 쉬스층20: Line
110: Core
112: conductor
114: Separate tape
116: insulating layer
120: core part
122: filler
124: Binder tape
130: Inner sheath layer
140: Shielding layer
150: outer sheath layer

Claims (8)

적어도 하나의 도체;
상기 도체를 절연하는 절연층; 및
상기 절연층 외측에 배치되는 차폐층;을 구비하며,
상기 차폐층은 도전성 물질 코팅이 적용된 적어도 한 가닥 이상으로 이루어진 탄소섬유의 다수개 합을 편조하여 이루어지고,
상기 차폐층의 편조밀도 f는 다음의 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.
[수학식 1]
Figure pat00004

상기 수학식 1에서,
m은 상기 차폐층의 타수이고,
n은 상기 차폐층의 편조지수이고,
d는 상기 도전성 물질이 코팅된 탄소섬유의 소선경이고,
B는 상기 차폐층의 한 타의 너비이고,
h는 상기 차폐층의 한 타의 높이이고,
Dm은 상기 차폐층의 편조외경이고,
P는 상기 차폐층의 편조피치이다. At least one conductor;
An insulating layer for insulating the conductor; And
And a shielding layer disposed outside the insulating layer,
Wherein the shielding layer is formed by braiding a plurality of pieces of carbon fibers made of at least one or more strands to which a conductive material coating is applied,
Characterized in that the braiding density f of the shielding layer satisfies the following formula (1): " (1) "
[Equation 1]
Figure pat00004

In the above equation (1)
m is the number of the shielding layers,
n is a braiding index of the shielding layer,
d is a diameter of the carbon fiber coated with the conductive material,
B is the width of one side of the shielding layer,
h is a ridge height of the shielding layer,
Dm is a braided outer diameter of the shielding layer,
P is the braid pitch of the shield layer. 제1항에 있어서,
상기 편조밀도는 80% 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.The method according to claim 1,
Wherein the braided density is 80% or more. 제1항에 있어서,
상기 도전성 물질 코팅은 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 금(Au), 또는 은(Ag) 도금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.The method according to claim 1,
Wherein the conductive material coating is formed of Ni, Cu, Al, Au, or Ag plating. 제1항에 있어서,
상기 도전성 물질 코팅은 상기 탄소섬유의 외측면에 형성되는 제1 도금층과, 상기 제1 도금층 상에 형성되는 제2 도금층으로 이루어지며,
상기 제1 도금층은 상기 제2 도금층 보다 전기전도도가 더 큰 금속으로 이루어지고,
상기 제2 도금층은 상기 제1 도금층 보다 내부식성이 더 큰 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.The method according to claim 1,
Wherein the conductive material coating comprises a first plating layer formed on an outer surface of the carbon fiber and a second plating layer formed on the first plating layer,
Wherein the first plating layer is made of a metal having a higher electric conductivity than the second plating layer,
Wherein the second plating layer is made of a metal having higher corrosion resistance than the first plating layer. 제4항에 있어서,
상기 제1 도금층은 구리로 이루어지며, 상기 제2 도금층은 니켈로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.5. The method of claim 4,
Wherein the first plating layer is made of copper and the second plating layer is made of nickel. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 도체 및 절연층을 보호하기 위하여 구비되는 내부 쉬스층을 더 포함하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
And an inner sheath layer provided to protect the conductor and the insulating layer. 제6항에 있어서,
상기 차폐층은 상기 내부 쉬스층 외측에 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.The method according to claim 6,
Wherein the shield layer is formed outside the inner sheath layer. 제7항에 있어서,
상기 차폐층 외측에 형성되는 외부 쉬스층을 더 포함하는 탄소섬유를 이용한 차폐 케이블.8. The method of claim 7,
And an outer sheath layer formed on the outer side of the shielding layer.
KR1020160168498A 2016-12-12 2016-12-12 Shield cable using carbon fiber KR20180067104A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168498A KR20180067104A (en) 2016-12-12 2016-12-12 Shield cable using carbon fiber
KR1020190057433A KR102363059B1 (en) 2016-12-12 2019-05-16 Shield cable using carbon fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160168498A KR20180067104A (en) 2016-12-12 2016-12-12 Shield cable using carbon fiber

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190057433A Division KR102363059B1 (en) 2016-12-12 2019-05-16 Shield cable using carbon fiber

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180067104A true KR20180067104A (en) 2018-06-20

Family

ID=62769721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160168498A KR20180067104A (en) 2016-12-12 2016-12-12 Shield cable using carbon fiber

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180067104A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109637720A (en) * 2019-02-14 2019-04-16 许志辉 A kind of low smoke, zero halogen low toxicity double shield armouring high fire-retardance naval vessel controls cable
CN110010276A (en) * 2019-05-10 2019-07-12 江苏港通电缆有限公司 One kind having high shielding cable
WO2021090996A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 엘에스전선 주식회사 Self-curling shielding tube
WO2021137613A1 (en) * 2020-01-03 2021-07-08 엘에스전선 주식회사 Communication cable
KR20210119902A (en) 2020-03-25 2021-10-06 엘에스전선 주식회사 Shielding structure for shielding electromagnetic interference, ethernet cable and cord
CN113808794A (en) * 2021-09-16 2021-12-17 北京航天新立科技有限公司 Design and manufacturing method of light high-shielding cable of large electric drive vehicle
CN114283988A (en) * 2021-12-28 2022-04-05 远东电缆有限公司 Temperature sensing cable for automobile and preparation method thereof

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109637720A (en) * 2019-02-14 2019-04-16 许志辉 A kind of low smoke, zero halogen low toxicity double shield armouring high fire-retardance naval vessel controls cable
CN110010276A (en) * 2019-05-10 2019-07-12 江苏港通电缆有限公司 One kind having high shielding cable
WO2021090996A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 엘에스전선 주식회사 Self-curling shielding tube
CN114641836A (en) * 2019-11-07 2022-06-17 Ls电线有限公司 Self-rolling type shielding pipe
US11856742B2 (en) 2019-11-07 2023-12-26 Ls Cable & System Ltd. Self-curling shielding tube
CN114641836B (en) * 2019-11-07 2024-05-07 Ls电线有限公司 Self-rolling shielding pipe
WO2021137613A1 (en) * 2020-01-03 2021-07-08 엘에스전선 주식회사 Communication cable
KR20210119902A (en) 2020-03-25 2021-10-06 엘에스전선 주식회사 Shielding structure for shielding electromagnetic interference, ethernet cable and cord
CN113808794A (en) * 2021-09-16 2021-12-17 北京航天新立科技有限公司 Design and manufacturing method of light high-shielding cable of large electric drive vehicle
CN113808794B (en) * 2021-09-16 2023-08-29 北京航天新立科技有限公司 Design and manufacturing method of lightweight high-shielding cable of large electric drive vehicle
CN114283988A (en) * 2021-12-28 2022-04-05 远东电缆有限公司 Temperature sensing cable for automobile and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180067104A (en) Shield cable using carbon fiber
KR20180067098A (en) Shield cable using carbon fiber
JP5351642B2 (en) cable
US11177053B2 (en) High-shielding light-weight cables including shielding layer of polymer-carbon composite
US4002820A (en) Power cable having an extensible ground check conductor
KR20190057228A (en) Shield cable using carbon fiber
US10249412B2 (en) Composite cable
KR20210126534A (en) fiber braided cable
US9530542B2 (en) Shielded cable
US20140027151A1 (en) Shielded cable
JP5579215B2 (en) Wire harness and wire harness shield structure
KR101687797B1 (en) High voltage electric cable for application of wind turbine
US9715954B2 (en) Cables having a conductive composite core and methods of forming the same
JP6572661B2 (en) Jumper wire
KR20210109763A (en) shielding agent adding metal into carbon fiber
KR20210109762A (en) shielding agent using carbon fiber
CN110783026A (en) Insulated wire and cable
RU162751U1 (en) HIGH FREQUENCY SYMMETRIC SEALED CABLE
CN109599211A (en) 2 core wire shielded cables and harness
JP7407627B2 (en) composite cable
RU183147U1 (en) HIGH FREQUENCY SYMMETRIC CABLE
JP2012003852A (en) Shielded wire and assembly of shielded wire and terminal
KR20210087882A (en) Communication cable
CN218069397U (en) High-strength direct-current aluminum alloy photovoltaic cable
CN215731057U (en) Strengthen marine power cable of shielding nature

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
E601 Decision to refuse application
E801 Decision on dismissal of amendment