WO2020171358A1 - 이더넷 케이블 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an Ethernet cable. Specifically, the present invention relates to an Ethernet cable capable of having excellent flexibility and excellent resistance to vibration, excellent durability, excellent electrical characteristics, and reduced manufacturing cost.
- Ethernet cable means communication cable.
- 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional Ethernet cable.
- a conventional Ethernet cable includes a conductor 11 and an insulator 12 surrounding the conductor 11, and a pair of cores 10 and the pair of cores twisted with each other at a constant pitch. It has a structure including an outer skin layer 20 that entirely surrounds (10).
- the conventional Ethernet cable is required to have excellent flexibility and resistance to vibration according to its use and installation environment, a twisted pair in which a plurality of wires are combined as the conductor 11 is generally applied.
- the flexibility of the Ethernet cable does not meet a certain criterion, a problem may occur in the electrical characteristics as the pair of cores are spread apart when the cable is laid in a curved section, and the resistance to vibration of the Ethernet cable meets a certain criterion. If not satisfied, when the cable is applied to a moving means such as a car, ship, train, aircraft, etc., and other installation environments where vibration may occur, the cable may be destroyed due to vibration and the communication function may be deteriorated or disabled. In this case, for example, if various communication equipment such as radar becomes incapable of communication due to the destruction of the Ethernet cable, it can be a great threat in terms of safety.
- An object of the present invention is to provide an Ethernet cable having excellent flexibility and excellent resistance to vibration and thus excellent durability.
- an object of the present invention is to provide an Ethernet cable having excellent electrical characteristics and capable of reducing resistance without increasing the outer diameter of the cable.
- an object of the present invention is to provide an Ethernet cable capable of reducing manufacturing cost.
- An Ethernet cable comprising: a single wire conductor and a pair of cores including an insulator surrounding the single wire conductor; And a shell covering the pair of cores as a whole, wherein the pair of cores are formed by twisting each other to have a twist pitch P1 along the length of the cable, and the twist pitch P1 of the pair of cores is , It provides an Ethernet cable, characterized in that satisfying the following equation (1).
- a twisted wire conductor having a twist pitch (P3) of 10 mm is applied to the Ethernet cable and the nominal cross-sectional area and a pair of conductors.
- P3 twist pitch
- the material of the conductor and the total diameter of the conductor, the material and thickness of the insulator, the number of cores, the material and thickness of the outer sheath, and the plastic deformation rate of the bending part when the cable is bent by 180° are substantially the same, except that the twisting pitch of the core is different. It means the twist pitch of the core in a virtual Ethernet cable.
- the plastic strain is characterized in that it is measured through numerical analysis by a finite element analysis technique, it provides an Ethernet cable.
- plastic strain is a numerical analysis program, characterized in that it is measured through the ABAQUS program (manufacturer: josault systems), it provides an Ethernet cable.
- Ethernet cable characterized in that the twisting pitch of the core is 7 to 28 mm.
- Ethernet cable characterized in that the plastic strain is 7 to 25%.
- twisting pitch P1 of the pair of cores provides an Ethernet cable, characterized in that it satisfies Equation 2 below.
- Equation 2 P2 is as defined in Equation 1.
- the single-wire conductor has a radius of 0.19 to 0.5 mm, and a nominal cross-sectional area thereof is 0.11 to 0.79 mm 2.
- the insulator includes a polyolefin-based resin
- the outer shell provides an Ethernet cable, characterized in that it includes a polyvinyl chloride resin.
- Ethernet cable characterized in that the outer shell is a solid outer shell filling the empty space between the pair of cores.
- Ethernet cable characterized in that the thickness of the insulator is 0.18 to 1.5 mm, and the total outer diameter of the cable is 3 to 6 mm.
- it characterized in that it further comprises a shielding layer provided between the pair of cores and the outer shell to surround the pair of cores, and a bedding layer filling an empty space between the pair of cores and the shielding layer. , Provide an Ethernet cable.
- the shielding layer provides an Ethernet cable, characterized in that it comprises an aluminum tape and a metal braid.
- the aluminum tape includes an aluminum-mylar tape
- the metal braid includes a tin-plated copper braid, providing an Ethernet cable.
- the Ethernet cable according to the present invention exhibits an excellent effect of implementing a single-wire conductor and implementing a level of flexibility and resistance to vibration as a stranded conductor is applied by precisely adjusting the twisting pitch of the core.
- the Ethernet cable according to the present invention has excellent electrical characteristics by precisely controlling the twisting pitch of the core and applying a single-wire conductor, thereby exhibiting an excellent effect of reducing resistance without increasing the outer diameter of the cable.
- Ethernet cable according to the present invention can reduce the processing cost and labor cost of the stranded conductor through the application of a single conductor, thereby exhibiting an excellent effect of reducing manufacturing cost.
- 1 is a schematic cross-sectional view of a conventional Ethernet cable.
- FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view of an embodiment of an Ethernet cable according to the present invention.
- FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of an Ethernet cable according to the present invention.
- Equation 4 is a diagram illustrating a twist pitch P1 of a pair of cores when the conductor is a single wire in Equation 1;
- Equation 5 is a diagram showing a twist pitch P2 of a pair of cores when the conductor is a stranded wire in Equation 1;
- FIG. 6 is a diagram showing a twist pitch P3 of a stranded conductor in Equation 1.
- Figure 2 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of the Ethernet cable according to the present invention
- Figure 3 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the Ethernet cable according to the present invention.
- the Ethernet cable according to the present invention includes a single conductor 110 and an insulator 120 surrounding the single conductor 110, and a pair of cores 100 twisted with each other at a constant pitch and It may include an outer skin layer 200 that entirely surrounds the pair of cores 100.
- Ethernet cable according to the present invention is provided between a pair of cores 100 and the outer layer 200 to surround the pair of cores 100 and the shielding layer 300 and the A bedding layer 400 filling an empty space between the pair of cores 100 and the shielding layer 300 may be further included.
- the shielding layer 300 reflects or absorbs electromagnetic waves emitted to the outside from the pair of cores 100 and electromagnetic waves that are intended to penetrate into the Ethernet cable according to the present invention from the outside, and blocks them,
- it may include an aluminum tape 310 such as an aluminum foil attached to a polyester film, such as an Al-mylar tape, and/or a metal braid 320 such as a tin-plated copper braid.
- the shielding layer 300 includes both the aluminum tape 310 and the metal braid 320
- the aluminum tape 310 covers the pair of cores 100
- the metal shielding layer 320 may be disposed in a structure surrounding the aluminum tape 310.
- the bedding layer 400 fills the empty space between the pair of cores 100 and the shielding layer 300 to improve roundness and structurally stabilize the Ethernet cable, and at the same time, the pair of cores ( 100) and the shielding layer 300 to perform a function of improving communication characteristics, such as maintaining a constant interval and impedance corresponding thereto, for example, polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), crosslinked polyethylene ( XLPE), polypropylene (PP), fluorinated ethylene propylene (FEP), and the like.
- PVC polyvinyl chloride
- PE polyethylene
- XLPE crosslinked polyethylene
- PP polypropylene
- FEP fluorinated ethylene propylene
- the single-wire conductor 110 may be made of a metal material such as copper, aluminum, silver, or an alloy thereof, and for example, may be made of a metal material having a specific resistance of 1.68 ⁇ 10 -8 ⁇ m, and its radius is It may be appropriately selected by a person skilled in the art depending on the cable application, and may be, for example, 0.19 to 0.5 mm, preferably 0.3 to 0.5 mm, and the nominal cross-sectional area may be, for example, 0.11 to 0.79 mm 2.
- the single conductor 110 has a larger nominal cross-sectional area at the same outer diameter than a conventional stranded conductor in which a plurality of strands are united at a constant pitch, the resistance is low, so the electrical characteristics are excellent, and the processing cost and labor cost for the association of the strands in the stranded conductor are reduced. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the cable.
- the single conductor 110 has insufficient flexibility and resistance to vibration compared to the conventional stranded conductor having the same outer diameter, this can be overcome by precisely controlling the pitch of the core 100 to be described later.
- the insulator 120 may be formed by extrusion of an insulating composition including a polymer resin having electrical insulating properties as a base resin, and the polymer resin is not particularly limited as long as it can implement electrical insulating properties, but for example, Polyolefin resins such as polyethylene, ethylene vinyl acetate, ethylene ethyl acetate, and ethylene butyl acrylate may be included.
- the thickness of the insulator 120 may be appropriately selected by a person skilled in the art depending on the material, diameter, and material of the insulator 120 of the conductor 110. For example, the thickness of the insulator 120 is It may be 0.18 to 1.5 mm.
- the outer shell 200 completely surrounds the pair of cores 100 to protect the core 100 from external pressure or impact, and in particular, a pair of cores 100 will be described later when the cable is bent.
- a fidelity-type shell filling the empty space between the pair of cores 100 may be applied so that the pitch is maintained and thus their structure is stably maintained.
- the outer shell 200 may be formed by extrusion of an outer shell composition including, for example, polyvinyl chloride resin, polyethylene resin, fluorine resin, or a polyvinyl chloride resin having excellent flexibility as a base resin.
- the thickness of the sheath 200 may be appropriately selected by a person skilled in the art in consideration of the material of the sheath 200, the overall outer diameter of the cable, the purpose of the cable or the installation environment, etc., for example, the thickness of the sheath 200
- the total outer diameter of the cable by may be 3 to 6 mm.
- the pair of cores 100 can be combined by twisting of a precisely controlled pitch.
- twist pitch P1 of the pair of cores as shown in FIG. 4 may satisfy Equation 1 below.
- P2 has 6 conductor wires arranged around the center conductor wire of one conductor, and a twisted wire conductor having a twist pitch (P3) of 10 mm of this conductor wire is applied.
- P3 twist pitch
- the material of the conductor and the total diameter of the conductor i.e., when the conductor is a stranded conductor, a state in which all the plurality of wires constituting the stranded conductor are combined, except that the nominal cross-sectional area of the Ethernet cable and conductor and the twist pitch of a pair of cores are different.
- twisting pitch of the core in a virtual Ethernet cable in which the conductor diameter, the material and thickness of the insulator, the number of cores, the material and thickness of the outer sheath, and the plastic strain rate of the bent portion when the cable is bent 180° are substantially the same.
- the twist pitch P1 of the pair of cores may satisfy Equation 2 below.
- Equation 2 P2 is the same as in Equation 1.
- the plastic strain may be 7 to 25%.
- the plastic strain When the cable is bent by 180° due to an external force, the plastic strain is deformed in the bent portion.
- the deformation is a uniplastic deformation that is restored again when the external force is removed, and a new atomic bond of the material even if the external force is removed. It includes a plastic strain that is not restored again, and the strain caused by the single-plastic strain is called an elastic strain, and the strain caused by the plastic strain is called a plastic strain.
- the meaning of'substantially the same' means that the difference between the objects such as plastic strain is less than ⁇ 1%.
- the plastic strain can be measured through numerical analysis by finite element analysis (FEA). Specifically, through a numerical analysis program using finite element analysis techniques, for example, the ABAQUS program (manufacturer: Dassault systems), the cable structure and total diameter, the material of the conductor and the total diameter of the conductor, the material of the insulator and A cable model that applies thickness, material and thickness of the outer shell, nominal cross-sectional area depending on whether the conductor is stranded or disconnected, and the twisting pitch of the wire or core, etc., is made and bent at 180° to measure the plastic strain at the bend.
- FEA finite element analysis
- the plastic strain rate according to the twist pitch of the core for each of the cable structure and the total diameter, the material and the total diameter of the conductor, the material and thickness of the insulator, and the material and thickness of the sheath are the same. By measuring each, it is possible to calculate the difference in twist pitch in each of a cable applied with a stranded conductor and a cable applied with a single conductor having substantially the same plastic strain rate.
- the resistance is reduced compared to the conventional twisted pair conductor and the Ethernet cable having the same outer diameter, so that the electrical characteristics are excellent, and at the same time, the same level as the conventional twisted pair conductor. It can retain the plastic deformation rate and thus flexibility and resistance to vibration.
- the twisting pitch of the core 100 when the twisting pitch of the core 100 is less than 7 mm and the twisting pitch is too short, stress is already generated due to tension due to the twisting pitch of the conductor when the twisting pitch is applied. It is difficult to maintain the same level of flexibility and vibration resistance as the cable, and if the twist pitch is too long beyond 28 mm, the twist applied effect may not be realized.
- the twisting pitch of the pair of cores 100 when the twisting pitch of the pair of cores 100 is 7 to 28 mm, resistance reduction and improvement in electrical characteristics can be maximized compared to an Ethernet cable to which a conventional twisted pair conductor is applied.
- the plastic strain of the single conductor applied cable is equal to the plastic strain of the stranded conductor applied cable.
- ⁇ 1% which is substantially the same range, the effect of improving the flexibility, durability, and resistance of the Ethernet cable intended in the present invention may be insufficient.
- plastic strain is limited only when the difference in the twist pitch of the core of the stranded conductor applied cable and the single conductor applied cable is 2.2 to 4 mm, assuming that the twisting pitch of the pair of cores is 7 to 28 mm. It was found that the difference of is controlled within ⁇ 1%, which is substantially the same range.
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Abstract
본 발명은 이더넷 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 유연성이 우수하고 진동에 대한 내성이 우수하여 내구성이 우수한 동시에 전기적 특성이 우수하며, 제조비용이 절감될 수 있는 이더넷 케이블에 관한 것이다.
Description
본 발명은 이더넷 케이블에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 유연성이 우수하고 진동에 대한 내성이 우수하여 내구성이 우수한 동시에 전기적 특성이 우수하며, 제조비용이 절감될 수 있는 이더넷 케이블에 관한 것이다.
이더넷 케이블은 통신케이블을 의미한다. 도 1은 종래 이더넷 케이블의 횡 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 이더넷 케이블은 도체(11) 및 상기 도체(11)를 감싸는 절연체(12)를 포함하고 일정한 피치로 서로 꼬여있는 한 쌍의 코어(10)와 상기 한 쌍의 코어(10)를 전체적으로 감싸는 외피층(20)을 포함하는 구조를 갖는다.
또한, 종래 이더넷 케이블은 이의 용도와 포설 환경에 따라 우수한 유연성 및 진동에 대한 내성이 요구되므로 상기 도체(11)로서 복수개의 소선이 연합된 연선이 일반적으로 적용된다.
여기서, 이더넷 케이블의 유연성이 일정 기준을 만족하지 못할 경우 곡면 구간에서 케이블 포설시 한 쌍의 코어가 서로 벌어짐에 따라 전기적 특성에 문제가 발생할 수 있고, 또한 이더넷 케이블의 진동에 대한 내성이 일정 기준을 만족하지 못할 경우 상기 케이블이 자동차, 선박, 기차, 항공기 등과 같은 이동수단 및 기타 흔들림이 발생할 수 있는 포설환경에 적용될 때 진동으로 인한 케이블 파괴가 발생하여 통신기능이 저하되거나 불능상황이 될 수 있고, 이러한 경우 예를 들어 레이더 등 각종 통신장비가 이더넷 케이블 파괴로 인해 통신불능 상황이 되는 경우 안전측면에서 큰 위협이 될 수 있다.
다만, 상기 도체(11)를 연선으로 적용하는 경우 유연성 및 진동에 대한 내성은 향상되나 소선들을 연합, 특히 일정한 피치로 소선들을 연합하기 위한 가공비와 인건비가 발생하여 이더넷 케이블의 제조비용이 증가하며 향후 고사양의 전기적 특성을 만족시키기 위해 저항을 저감시켜야 하는 경우 케이블 외경이 불필요하게 증가하는 문제 등이 있다.
따라서, 유연성이 우수하고 진동에 대한 내성이 우수하여 내구성이 우수한 동시에 전기적 특성이 우수하며, 제조비용이 절감될 수 있는 이더넷 케이블이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 유연성이 우수하고 진동에 대한 내성이 우수하여 내구성이 우수한 이더넷 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전기적 특성이 우수하여 케이블 외경의 증가 없이 저항 저감이 가능한 이더넷 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가, 본 발명은 제조비용이 절감될 수 있는 이더넷 케이블을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
이더넷 케이블로서, 단선 도체 및 상기 단선 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 한 쌍의 코어; 및 상기 한 쌍의 코어를 전체적으로 감싸는 외피를 포함하고, 상기 한 쌍의 코어는 케이블 길이 방향에 따라 꼬임 피치(P1)를 갖도록 서로 꼬아져서 형성되며, 상기 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P1)는, 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
[수학식 1]
2.2 mm ≤ P2-P1 ≤ 4 mm
상기 수학식 1에서,
P2는, 도체가 1가닥의 중심 도체소선 둘레에 6가닥의 도체소선이 배치되며 이러한 도체소선의 꼬임피치(P3)가 10 mm인 연선 도체가 적용됨으로써 상기 이더넷 케이블과 도체의 공칭 단면적 및 한 쌍의 코어의 꼬임 피치가 상이한 것을 제외하고 도체의 소재와 도체의 전체 직경, 절연체의 소재와 두께, 코어의 갯수, 외피의 소재와 두께, 및 케이블의 180°굴곡시 굴곡부의 소성 변형율이 실질적으로 동일한 가상의 이더넷 케이블에서의 코어의 꼬임피치를 의미한다.
여기서, 상기 소성 변형율은 유한요소해석기법에 의한 수치 해석을 통해 측정되는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
또한, 상기 소성 변형율은 수치 해석 프로그램으로서 ABAQUS 프로그램(제조사 : 다쏘 시스템(dassault systemes))을 통해 측정되는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 코어의 꼬임 피치는 7 내지 28 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 소성 변형율은 7 내지 25%인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
또한, 상기 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P1)는, 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
[수학식 2]
2.2 mm ≤ P2-P1 ≤ 3 mm
상기 수학식 2에서, P2는 상기 수학식 1에서 정의된 바와 같다.
한편, 상기 단선 도체의 반경은 0.19 내지 0.5 mm이고, 이의 공칭 단면적은 0.11 내지 0.79 ㎟인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
또한, 상기 절연체는 폴리올레핀계 수지를 포함하고, 상기 외피는 폴리염화비닐 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
그리고, 상기 외피는 상기 한 쌍의 코어 사이의 빈 공간을 채우는 충실식 외피인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
나아가, 상기 절연체의 두께는 0.18 내지 1.5 mm이고, 상기 케이블의 전체 외경은 3 내지 6 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
한편, 상기 한 쌍의 코어와 상기 외피 사이에 구비되어 상기 한 쌍의 코어를 감싸는 차폐층 및 상기 한 쌍의 코어와 상기 차폐층 사이의 빈 공간을 메우는 베딩층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
여기서, 상기 차폐층은 알루미늄 테이프 및 금속편조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
또한, 상기 알루미늄 테이프는 알루미늄-마일라(Al-mylar) 테이프를 포함하고, 상기 금속편조체는 주석도금 구리 편조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블을 제공한다.
본 발명에 따른 이더넷 케이블은 단선 도체 적용 및 코어의 꼬임 피치를 정밀하게 조절함으로써 연선 도체가 적용된 수준의 유연성 및 진동에 대한 내성을 구현하는 우수한 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 이더넷 케이블은 단선 도체 적용 및 코어의 꼬임 피치를 정밀하게 조절함으로써 전기적 특성이 우수하여 케이블 외경의 증가 없이 저항 저감이 가능한 우수한 효과를 나타낸다.
나아가, 본 발명에 따른 이더넷 케이블은 단선 도체 적용을 통해 연선 도체의 가공비와 인건비를 절감할 수 있어 제조비용이 절감되는 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 종래 이더넷 케이블의 횡 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 다른 실시예에 관한 횡 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 수학식 1에서 도체가 단선인 경우 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P1)를 나타내는 도면이다.
도 5는 수학식 1에서 도체가 연선인 경우 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P2)를 나타내는 도면이다.
도 6은 수학식 1에서 연선 도체의 꼬임 피치(P3)를 나타내는 도면이다.
도 7은 연선 및 단선 도체의 꼬임 피치에 따른 소성변형율 차이를 정리한 표이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 하나의 실시예에 관한 횡 단면도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 이더넷 케이블의 다른 실시예에 관한 횡 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이더넷 케이블은 단선 도체(110) 및 상기 단선 도체(110)를 감싸는 절연체(120)를 포함하고 일정한 피치로 서로 꼬여있는 한 쌍의 코어(100)와 상기 한 쌍의 코어(100)를 전체적으로 감싸는 외피층(200)을 포함할 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 이더넷 케이블은 한 쌍의 코어(100)와 외피층(200) 사이에 구비되어 상기 한 쌍의 코어(100)를 감싸는 차폐층(300) 및 상기 한 쌍의 코어(100)와 상기 차폐층(300) 사이의 빈 공간을 메우는 베딩층(400)을 추가로 포함할 수 있다.
여기서, 상기 차폐층(300)은 상기 한 쌍의 코어(100)로부터 외부로 방출되는 전자파 및 외부로부터 본 발명에 따른 이더넷 케이블 내부로 침투하려는 전자파를 반사 또는 흡수하여 이를 차단하는 기능을 수행하고, 예를 들어, 폴리에스테르 필름에 알루미늄 박이 부착된 알루미늄-마일라(Al-mylar) 테이프 등의 알루미늄 테이프(310) 및/또는 주석도금 구리 편조체 등의 금속편조체(320)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 차폐층(300)이 상기 알루미늄 테이프(310) 및 상기 금속편조체(320)를 모두 포함하는 경우, 상기 알루미늄 테이프(310)가 상기 한 쌍의 코어(100)를 감싸고, 상기 금속차폐층(320)이 상기 알루미늄 테이프(310)를 감싸는 구조로 배치될 수 있다.
한편, 상기 베딩층(400)은 상기 한 쌍의 코어(100)와 상기 차폐층(300) 사이의 빈 공간을 메워 상기 이더넷 케이블의 진원도를 향상시키고 구조적으로 안정시키는 동시에, 상기 한 쌍의 코어(100)와 상기 차폐층(300) 사이의 간격 및 이에 따른 임피던스를 일정하게 유지시키는 등 통신 특성을 향상시키는 기능을 수행하고, 예를 들어 폴리염화비닐(PVC), 폴리에틸렌(PE), 가교폴리에틸렌(XLPE), 폴리프로필렌(PP), 불소화 에틸렌프로필렌(FEP) 등의 수지로 이루어질 수 있다.
상기 단선 도체(110)는 구리, 알루미늄, 은 등의 금속소재 또는 이들의 합금으로 이루어질 수 있고, 예를 들어, 비저항이 1.68×10
-8 Ω·m인 금속 소재로 이루어질 수 있으며, 이의 반경은 케이블 용도에 따라 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어 0.19 내지 0.5 mm, 바람직하게는 0.3 내지 0.5 mm일 수 있으며, 공칭 단면적은 예를 들어 0.11 내지 0.79 ㎟일 수 있다.
상기 단선 도체(110)는 종래 복수개의 소선이 일정한 피치로 연합된 연선 도체에 비해 동일한 외경에서 공칭 단면적이 크기 때문에 저항이 낮아 전기적 특성이 우수하고 연선 도체에서 소선의 연합을 위한 가공비와 인건비가 절감되기 때문에 케이블의 제조비용을 절감시킬 수 있다.
다만, 상기 단선 도체(110)는 동일한 외경을 갖는 종래의 연선 도체에 비해 유연성 및 진동에 대한 내성이 불충분하기 때문에 이는 후술하는 코어(100)의 피치를 정밀하게 제어함으로써 극복할 수 있다.
상기 절연체(120)는 전기 절연특성을 갖는 고분자 수지를 베이스 수지로 포함하는 절연 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있고, 상기 고분자 수지는 전기 절연특성을 구현할 수 있다면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 에틸렌에틸아세테이트, 에틸렌부틸아크릴레이트 등의 폴리올레핀계 수지를 포함할 수 있다. 상기 절연체(120)의 두께는 상기 도체(110)의 소재, 직경, 상기 절연체(120)의 소재 등에 따라 통상의 기술자에 의해 적절히 선택될 수 있고, 예를 들어, 상기 절연체(120)의 두께는 0.18 내지 1.5 mm일 수 있다.
상기 외피(200)는 상기 한 쌍의 코어(100)를 전체적으로 감싸 외부의 압력이나 충격으로부터 상기 코어(100)를 보호하는 기능을 수행하고, 특히 케이블의 굴곡시 한 쌍의 코어(100)의 후술하는 피치가 유지되고 이로써 이들의 구조가 안정적으로 유지되도록 상기 한 쌍의 코어(100) 사이의 빈 공간을 채우는 충실식 외피가 적용될 수 있다.
상기 외피(200)는 예를 들어 폴리염화비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 불소 수지 등, 바람직하게는 유연성이 우수한 폴리염화비닐 수지를 베이스 수지로 포함하는 외피 조성물의 압출 등에 의해 형성될 수 있다. 상기 외피(200)의 두께는 상기 외피(200)의 소재, 케이블 전체 외경, 케이블의 용도나 포설환경 등을 감안하여 통상의 기술자가 적절히 선택할 수 있고, 예를 들어, 상기 외피(200)의 두께에 의한 상기 케이블의 전체 외경은 3 내지 6 mm일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 한 쌍의 코어(100)는 정밀하게 제어된 피치(pitch)의 꼬임으로 연합될 수 있다.
구체적으로, 도 4에 도시된 바와 같은 상기 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P1)는, 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
2.2 mm ≤ P2-P1 ≤ 4 mm
상기 수학식 1에서,
도 5 및 6에 도시된 바와 같이, P2는, 도체가 1가닥의 중심 도체소선 둘레에 6가닥의 도체소선이 배치되며 이러한 도체소선의 꼬임피치(P3)가 10 mm인 연선 도체가 적용됨으로써 상기 이더넷 케이블과 도체의 공칭 단면적 및 한 쌍의 코어의 꼬임 피치가 상이한 것을 제외하고 도체의 소재와 도체의 전체 직경, 즉 도체가 연선 도체인 경우 연선 도체를 구성하는 복수 개의 소선들을 모두 연합한 상태의 도체 직경, 절연체의 소재와 두께, 코어의 갯수, 외피의 소재와 두께, 및 케이블의 180°굴곡시 굴곡부의 소성 변형율이 실질적으로 동일한 가상의 이더넷 케이블에서의 코어의 꼬임피치를 의미한다.
바람직하게는, 상기 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P1)는, 하기 수학식 2를 만족할 수 있다.
[수학식 2]
2.2 mm ≤ P2-P1 ≤ 3 mm
상기 수학식 2에서, P2는 상기 수학식 1에서와 동일하다.
이로써, 상기 소성 변형율은 7 내지 25%일 수 있다.
상기 소성 변형율이란 외력에 의해 상기 케이블을 180°로 굴곡시 굴곡부에 변형이 발생하게 되는데, 상기 변형은 상기 외력이 제거되는 경우 다시 복원되는 단성 변형과 상기 외력이 제거되어도 재료의 새로운 원자 결합에 의해 다시 복원되지 않는 소성 변형을 포함하고, 상기 단성 변형에 의한 변형율을 탄성 변형율이라 하고 상기 소성 변형에 의한 변형율을 소성 변형율이라 한다. 한편, 상기 '실질적으로 동일하다'의 의미는 소성 변형율 등의 대상의 차이가 ±1% 이하임을 의미한다.
또한, 상기 소성 변형율은 유한요소해석기법(Finite Element Analysis; FEA)에 의한 수치 해석을 통해 측정이 가능하다. 구체적으로, 유한요소해석기법을 이용한 수치 해석 프로그램, 예를 들어, ABAQUS 프로그램(제조사 : 다쏘 시스템(dassault systemes))을 통해 케이블 구조와 전체 직경, 도체의 소재와 도체의 전체 직경, 절연체의 소재와 두께, 외피의 소재와 두께, 도체의 연선 또는 단선 여부에 따른 공칭단면적, 소선 또는 코어의 꼬임 피치 등을 적용한 케이블 모델을 만들고 이를 180°로 굴곡시켜 굴곡부에서의 소성 변형율을 측정할 수 있다.
나아가, 케이블 구조와 전체 직경, 도체의 소재와 도체의 전체 직경, 절연체의 소재와 두께 및 외피의 소재와 두께가 동일한 연선 도체 적용 케이블과 단선 도체 적용 케이블 각각에 대해 코어의 꼬임 피치에 따른 소성 변형율을 각각 측정하고, 소성 변형율이 실질적으로 동일한 연선 도체 적용 케이블과 단선 도체 적용 케이블 각각에서의 꼬임 피치의 차이를 계산할 수 있다.
본 발명에 따른 이더넷 케이블이 상기와 같은 코어의 꼬임 피치를 갖는 경우 종래 연선 도체가 적용되고 동일한 외경을 갖는 이더넷 케이블에 비해 저항이 저감되어 전기적 특성이 우수한 동시에 종래 연선 도체가 적용된 이더넷 케이블과 동일한 수준의 소성변형율 및 이에 따른 유연성과 진동에 대한 내성을 보유할 수 있다.
본 발명에 따른 이더넷 케이블에서 코어(100)의 꼬임 피치가 7 mm 미만으로 꼬임 피치가 너무 짧은 경우 꼬임 피치 적용시 이미 도체의 꼬임 피치로 인한 장력으로 인해 응력이 발생하기 때문에 종래 연선 도체가 적용된 이더넷 케이블과 동일한 수준의 유연성 및 진동에 대한 내성을 보유하기 힘들고, 28 mm 초과로 꼬임 피치가 너무 긴 경우 꼬임이 적용된 효과가 구현되지 않을 수 있다. 또한, 한 쌍의 코어(100)의 꼬임 피치가 7 내지 28 mm인 경우 종래 연선 도체가 적용된 이더넷 케이블 대비 저항 저감 및 전기적 특성 향상이 극대화될 수 있다.
또한, 실질적으로 동일한 소성 변형율을 갖는 연선 도체 적용 케이블과 단선 도체 적용 케이블의 코어의 꼬임 피치 차이가 2.2 mm 미만 또는 4 mm 초과인 경우 단선 도체 적용 케이블의 소성 변형률이 연선 도체 적용 케이블의 소성 변형률과 비교하여 실질적으로 동일한 범위인 ±1%를 초과하므로 본 발명에서 목적하고자 하는 이더넷 케이블의 유연성, 내구성 향상 및 저항 저감에 따른 전기적 특성향상의 효과가 불충분할 수 있다.
실제로, 도 7에 나타난 바와 같이, 한 쌍의 코어의 꼬임 피치가 7 내지 28 mm임을 전제로 연선 도체 적용 케이블과 단선 도체 적용 케이블의 코어의 꼬임 피치 차이가 2.2 내지 4 mm인 경우에 한하여 소성 변형률의 차이가 실질적으로 동일한 범위인 ±1% 이내로 조절되는 것으로 확인되었다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
Claims (13)
- 이더넷 케이블로서,단선 도체 및 상기 단선 도체를 감싸는 절연체를 포함하는 한 쌍의 코어; 및상기 한 쌍의 코어를 전체적으로 감싸는 외피를 포함하고,상기 한 쌍의 코어는 케이블 길이 방향에 따라 꼬임 피치(P1)를 갖도록 서로 꼬아져서 형성되며,상기 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P1)는, 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.[수학식 1]2.2 mm ≤ P2-P1 ≤ 4 mm상기 수학식 1에서,P2는, 도체가 1가닥의 중심 도체소선 둘레에 6가닥의 도체소선이 배치되며 이러한 도체소선의 꼬임피치(P3)가 10 mm인 연선 도체가 적용됨으로써 상기 이더넷 케이블과 도체의 공칭 단면적 및 한 쌍의 코어의 꼬임 피치가 상이한 것을 제외하고 도체의 소재와 도체의 전체 직경, 절연체의 소재와 두께, 코어의 갯수, 외피의 소재와 두께, 및 케이블의 180°굴곡시 굴곡부의 소성 변형율이 실질적으로 동일한 가상의 이더넷 케이블에서의 코어의 꼬임피치를 의미한다.
- 제1항에 있어서,상기 소성 변형율은 유한요소해석기법에 의한 수치 해석을 통해 측정되는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제2항에 있어서,상기 소성 변형율은 수치 해석 프로그램으로서 ABAQUS 프로그램(제조사 : 다쏘 시스템(dassault systemes))을 통해 측정되는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 코어의 꼬임 피치는 7 내지 28 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 소성 변형율은 7 내지 25%인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 한 쌍의 코어의 꼬임 피치(P1)는, 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.[수학식 2]2.2 mm ≤ P2-P1 ≤ 3 mm상기 수학식 2에서, P2는 상기 수학식 1에서 정의된 바와 같다.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 단선 도체의 반경은 0.19 내지 0.5 mm이고, 이의 공칭 단면적은 0.11 내지 0.79 ㎟인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 절연체는 폴리올레핀계 수지를 포함하고, 상기 외피는 폴리염화비닐 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 외피는 상기 한 쌍의 코어 사이의 빈 공간을 채우는 충실식 외피인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 절연체의 두께는 0.18 내지 1.5 mm이고, 상기 케이블의 전체 외경은 3 내지 6 mm인 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 한 쌍의 코어와 상기 외피 사이에 구비되어 상기 한 쌍의 코어를 감싸는 차폐층 및 상기 한 쌍의 코어와 상기 차폐층 사이의 빈 공간을 메우는 베딩층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제11항에 있어서,상기 차폐층은 알루미늄 테이프 및 금속편조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
- 제12항에 있어서,상기 알루미늄 테이프는 알루미늄-마일라(Al-mylar) 테이프를 포함하고, 상기 금속편조체는 주석도금 구리 편조체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 이더넷 케이블.
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