KR100483658B1 - 전자 케이블용 부식방지 코팅 및 테이프 - Google Patents
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Abstract
기판 표면상에 부식방지 코팅을 형성하는 방법은 가교제로 공중합체 조성물을 재형성하는 단계를 포함한다. 그 결과로서 발생하는 공중합체 조성물은 다음에는 기판 표면상에 적용되고 경화되어 가교결합된 공중합체를 형성한다. 가교결합된 공중합체 조성물은 아크릴산계 공중합체와 카르복실기 촉매를 포함할 수 있다. 기판은 금속 박 및/또는 금속과 플라스틱 막의 다중-플라이 적층판을 포함한다. 부식방지 코팅은 전자 케이블을 위한 차폐에 사용되는 금속 및 막에 적용되며, 어떤 올레핀계 화합물에 접착층을 제공하면서 절연, 방습 및/또는 단열을 제공함으로써 그들의 기능을 강화하는데, 이것은 어떤 차폐된 케이블 응용에서 유익하다.
Description
본 발명은 전자 케이블에 사용되는 금속 박(metal foil), 금속 특히 알루미늄과 플라스틱 막의 다중-플라이 적층판(multi-ply laminates), 및 플라스틱 막 상에 부식방지 코팅(anti-corrosion coating)을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 출원은 1999년 10월 22일자로 출원된 미국 임시출원 제60/160,988호를 우선권으로서 주장한다.
동축 및 꼬임쌍 케이블 등 종래의 전자 케이블은 공급되는 신호에 대한 가까운-및 먼-필드 EMI/RFI의 간섭을 감소시키고 케이블로부터 전기 신호의 방출을 감소시키기 위해 금속 테이프 또는 박을 사용한다. 그러나, 시간이 지남에 따라, 박의 표면상에 금속 산화물이 형성되고(부식으로 인해서) 그것은 결국 전송된 신호의 효율을 감소시킴으로써 이러한 목적에 대해 케이블을 소용이 없게 한다.
부식의 부정적인 효과를 감소시키는 한가지 종래의 방법은 케이블 상에 뿌려진 왁스 및/또는 오일에 기초한 재료 등 플러딩(flooding) 복합물을 사용하는 것이다. 케이블의 냉각 시에, 플러딩 복합물의 물리적 성질은 변하여, 케이블 상에 왁스와 같은 잔여물을 남기는데, 그 잔여물은 사용 전에 제거되어야만 한다. 따라서, 이 방법은 플러딩 복합물의 비용, 온도가 올라감에 따른 저하, 환경의 영향으로 인해서 많은 응용에서 바람직하지 않다.
종래의 테이프에서 볼 수 있는 부식 효과를 받지 않고 또한 직접적인 제조 능력을 가능하게 하는 전자 케이블의 제조에 사용될 수 있는 금속 테이프 또는 박이 필요하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부식방지 코팅을 형성하는 방법의 흐름도이다.
도 2는 부식방지 코팅으로 코팅된 금속 층을 포함하는 전자 케이블의 개략도이다.
상기 내용을 감안할 때, 전자 케이블에 차폐물(shield)로서 사용될 때 부식의 효과를 제거하는 테이프의 제조를 위한 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 본 발명의 한 실시예에서, 기판 표면상에 부식 방지 코팅을 형성하는 방법은 공중합체 조성물을 가교제로 재형성하는 것을 포함한다. 그 결과로서 발생하는 공중합체 조성물은 다음에는 기판 표면에 적용되고 경화되어 가교 결합된 공중합체를 형성한다. 본 발명의 한 실시예에서 따라서, 기판은 금속 박, 금속과 플라스틱 막의 다중-플라이 적층판과, 플라스틱 막을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 기판은 약 0.00025 인치(0.000635cm) 내지 약 0.004 인치(0.01016cm)의 두께를 가진 금속 박이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 결과적으로 발생하는 표면 코팅은 금속에 부식방지 성질을 제공하고 올레핀계 화합물에 접착 층을 제공하는데, 이것은 어떤 차폐된 케이블 응용에 이점을 갖는다.
본 발명의 추가적 특징 및 장점과 본 발명의 여러 가지 실시예의 구조 및 동작은 첨부된 도면을 참조하여 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
본 발명은 전자 케이블에 사용될 부식방지 테이프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전자 케이블에서 발견되는 금속 박 또는 금속 및 플라스틱 막의 다중-플라이 적층판, 및 플라스틱 막에 적용되는 가교 결합된 공중합체 조성물을 포함하는 부식방지 코팅에 관한 것이다. 바람직하게, 금속 박은 0.00025 인치(0.000635cm)로부터 약 0.004 인치(0.01016cm)의 두께를 갖는다. 본 발명은 전자 케이블에 차폐물로서 사용될 때 부식의 효과를 실질적으로 감소시키는 새로운 테이프 설계를 제공한다. 또한. 본 발명은 어떤 차폐된 케이블 응용에 유용한 접착된 테이프를 형성하면서 새로운 부식방지 테이프 설계를 제공한다. 새로운 테이프 설계는 금속 표면상에 매우 얇은 층으로서 적용될 수 있는 용매에 기초한 코팅을 사용한다. 바람직하게, 용매는 물이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따라 부식방지 코팅을 형성하는 방법(100)의 흐름도를 도시한다. 부식방지 코팅은 금속의 수명을 최적화하기 위해서 설계된 가교결합된 공중합체 코팅을 포함한다.
단계 102에서, 공중합체 조성물이 형성된다. 이 조성물은 혼합물 또는 용액의 형태일 수 있다. 바람직하게, 조성물은 수성(또는 다른 용매에 기초한) 용액 내의 분산을 통해 형성된다. 본 발명에 따라, 조성물의 성분은 중합체와 용매의 조합된 중량에 기초하여 약 10% 내지 약 40%의 공중합체(고체)와 약 60% 내지 약 90%의 물(또는 다른 용매) 용액을 포함한다. 한 실시예에 따라서, 조성물의 성분은 중합체와 용매의 전체 중량에 기초하여 약 25 중량%의 공중합체(고체)와 약 75 중량%의 물(또는 다른 용매) 용액을 포함한다.
바람직한 실시예에서, 공중합체는 에틸렌-아크릴산, 에틸-메타크릴산, 이오노머(ionomer) 등 아크릴산계 공중합체이다. 예로서, 공중합체는 공중합체의 중량에 기초하여 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 아크릴산과 70 중량% 내지 95 중량%의 에틸렌을 포함할 수 있다. 대안으로서, 아크릴산계 공중합체는 공중합체의 중량에 기초하여 약 13%의 농도를 가진 에틸-메타크릴산 공중합체를 포함할 수 있다. 공중합체의 중량에 기초하여 약 20 중량%의 아크릴산으로 구성되는 에틸렌-아크릴산 공중합체 등 많은 아크릴산계 공중합체가 시판되고 있다.
단계 104에서, 공중합체 조성물은 재형성된다. 재형성 단계는 공중합체 조성물에 가교제를 첨가하는 단계를 포함한다. 이러한 구성 요소는 종래의 기술에 따라 혼합될 수 있다.
가교제는 금속에 대한 조성물의 접착을 개량한다. 바람직한 실시예에서, 가교제는 시판되고 있는 아지리딘 또는 요소포름알데히드, 에폭시 등 다른 카르복실 반응성 가교제를 포함한다. 가교제의 양은 코팅 용액의 중량에 기초하여 약 1 중량% 내지 약 10 중량%일 수 있다. 또한, 재형성 단계는 또한 조성물 내의 고체의 농도를 더욱 감소시키기 위해서 용매의 양을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 이 재형성은 실내 온도 등 빙점 위의 임의의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 재형성은 다른 재료에 대한 코팅의 접착가능성을 제공하여 케이블 응용에서 최종 제품 기능성 즉 부식방지 성질을 확실히 한다.
단계 106에서, 결과적으로 발생하는 공중합체 조성물은 기판의 표면에 코팅으로서 적용된다. 기판은 금속 박, 금속 및 플라스틱 막의 다중-플라이 적층판 또는 플라스틱 막일 수 있다. 바람직하게, 금속은 전자 케이블링에 사용될 수 있는 알루미늄, 구리, 강철 또는 다른 금속일 수 있다. 예로서, 기판은 플라스틱 막의 한 쪽 또는 두 쪽 모두에 접착되는 두께 0.00035 인치(0.000889cm)의 정도의 알루미늄의 얇은 층을 포함할 수 있다.
코팅 단계는 그라비어(gravure) 코팅, 롤(roll) 코팅 및 스프레이 코팅을 포함하여 어떠한 수의 종래의 기술에 의해서도 수행될 수 있으며, 이 방법에 제한되지 않는다. 본 발명에 따라서, 적용된 코팅은 약 0.00005 인치(0.000127cm) 내지 약 0.001 인치(0.000254cm)의 코칭 두께를 가진 매우 얇은 층일 수 있다.
바람직하게, 이 코팅은 전자 케이블용 차폐물(또는 다른 장애물)에 사용되는 0.00025 인치(0.000635cm) 내지 약 0.004 인치(0.01016cm) 두께의 금속 박 등의 박, 또는 알루미늄 등 금속과 플라스틱 막의 다중-플라이 적층판에 적용될 것이며, 내식성, 절연, 방습 및/또는 단열을 제공함으로써 그것들의 기능을 향상시킨다. 결과적으로 발생한 코팅은 또한 대부분의 종래의 용매에도 저항성을 갖는다. 또한, 코팅은 복수의 적층된 기판의 하나 이상의 금속 표면, 예로서 플라스틱에 기초한 막에 적층된 금속(예로서, 알루미늄 Al 또는 구리 Cu)의 얇은 층들에 적용될 수 있다. 그러한 다수의 적층된 기판은 LAMIGLAS라는 상표명 하에 시판되고 있다. 코팅은 또한 플라스틱 막의 얇은 층에 적층된 금속의 얇은 층 또는 INSULFAB이라는 상표명 하에 시판되는 것 등 직조 또는 비직조 패브릭에 적용될 수 있다.
공중합체 코팅이 기판의 표면에 적용된 후에, 코팅은 단계 108에서 기판 표면 상에 경화된다. 경화 단계에서, 용매는 건조되어 없어지고, 가교제는 활성화되어 가교를 시작한다. 예로서, 경화는 코팅된 금속 재료를 150도 내지 200도로 가열된 오븐 내에 위치시킴으로써 달성될 수 있다. 대안으로서, 코팅은 또한 본 발명의 분야에 익숙한 자에게 명백하듯이 긴 시간주기 동안에 낮은 온도에서 또는 짧은 시간주기 동안에 상승된 온도에서 오븐 내에서 경화될 수 있다. 건조/경화의 다른 방법은 EB, UV, IR 및 다른 종래의 기술을 포함한다. 또한, 결과로서 발생하는 코팅은 투명하고, 현존하는 제품 상에의 응용을 마스크하지 않는다. 유색 코팅은 안료를 조성물에 첨가함으로써 달성될 수 있다.
본 발명에 따라, 가교결합된 공중합체 코팅은 코팅의 노출된 표면이 다른 금속과 접촉하여 위치될 때 밀봉하지 않는다. 다시 말해서, 가교제를 에틸렌-아크릴산 공중합체에 첨가함으로써, 결과적으로 발생하는 조성물은 열경화성으로 된다. 가교제를 첨가하면 금속 기판에 대한 코팅의 접착이 증가한다. 코팅이 일단 금속의 표면 상에서 경화되면, 코팅의 노출된 표면은 다른 금속 표면에 접착되지 않을 것이다. 이러한 특징으로 인해서 이러한 부식방지 코팅은 전자 케이블의 대량 생산에 사용되는 금속 롤의 산업적 제조에 특히 유용하게 된다. 예로서, 대규모 제조 롤의 금속 테이프는 폭이 66 인치(167.64cm)이고, 중량이 4000 파운드를 넘는다. 롤링될들 때에 코팅이 밀봉하면(즉, 코팅이 그 위의 금속 테이프의 뒷면과 접착되면), 테이프는 후에 풀릴 수 없다.
또한, 코팅은 아크릴산 공중합체 등 어떤 올레핀 화합물에 접착하여 어떤 차폐된 케이블 응용에 이로운 접착된 테이프를 제공한다.
본 발명의 코팅은 종래의 전자 케이블 내의 하나 이상의 금속 표면에 인가되어 케이블에 부식 효과에 대한 높은 저항을 제공한다. 예로서, 동축 케이블(200)이 도 2에 도시된다. 케이블(200)은 알루미늄 브레이드(braid) 와이어(202), 알루미늄 박(접착되거나 접착되지 않음) 층(204) 및 케이블 코어(206)를 포함한다. 잘 공지되어 있는 바와 같이, 전형적인 동축 케이블의 코어(206)는 절연층에 의해 둘러싸인 내부 전기 도체를 포함한다. 보호 쟈켓층이 와이어 브레이드 층을 둘러싸고 동축 케이블의 외부 노출 표면을 형성한다. 가교결합된 공중합체 코팅은 박 층(204)의 하나 이상의 표면에 적용될 수 있다. 결과적인 전자 케이블은 부식에 저항한다.
대안으로서, 본 발명의 코팅은 습기의 부식 효과로부터의 보호를 필요로 하는 임의의 금속 제품을 위한 비-절연(non-insulative) 응용에 사용될 수 있다.
예
예시적 부식방지 코팅이 형성되었다. 코팅은 혼합되었고, 66 중량%의 에틸렌-아크릴산 공중합체, 32 중량%의 물, 0.1 중량%의 거품 제거기 및 2 중량%의 아지리딘의 분산을 포함한다. 다음에는 이 코팅은 종래의 코팅 기술을 사용하여 LAMIGLAS에 적용되었다.
또한, 유사한 코팅 조성을 가진 시험 샘플이 형성되었고 여러 날 동안 소금물에 노출되었다. 가교결합된 공중합체 코팅으로 코팅된 시험 샘플에서 부식효과는 발견되지 않았다. 부식방지 코팅으로 코팅된 알루미늄 테이프의 샘플이 담수 내의 동일한 재료와 함께 여러 날 동안 화씨 120도의 물 내의 10%의 소금 용액 내에 담겨졌다. 부식방지 코팅된 테이프의 시각적 시험에서 부식은 검출되지 않았다.
또한, 대규모 코팅은 상기 조성과 유사한 조성을 가진 코팅을 사용하여 수행되었다. 이 시험에서, 물에 기초한 부식방지 코팅은 종래의 기술을 사용하여 0.003 인치(0.00762cm)의 테이프 두께를 가진 코팅되지 않은 금속 테이프 롤에 적용되었다. 코팅 두께는 코팅이 평방 야드 당 0.04 온스의 율로 균일하게 적용되었다는 사실에 기초하여 0.0001 인치(0.000254cm)보다 작고 약 0.00005 인치(0.000127cm)의 정도였다. 경화 후에, 결과적으로 발생한 코팅은 여러 가지 종래의 용매를 적용하는 것에 의해 제거될 수 없었다.
본 발명은 특정한 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명의 정신 및 범위를 이탈함이 없이 여러 가지 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 본 기술분야에 익숙한 자에게는 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 넓이 및 범위는 상기 예시적 실시예 중의 어느 것에 의해서도 제한되지 않는다.
본 발명은 전기 케이블에 사용되는 금속 박(metal foil), 금속 특히 알루미늄과 플라스틱 막의 다중-플라이 적층판(multi-ply laminates), 및 플라스틱 막 상에 부식방지 코팅(anti-corrosion coating)을 형성하는 데에 사용된다.
본 발명의 금속 테이프 또는 박은 종래의 테이프에서 볼 수 있는 부식 효과를 받지 않고 또한 직접적인 제조 능력을 가능하게 하는 전자 케이블의 제조에 사용될 수 있다.
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- 적어도 하나의 절연 도체; 및상기 적어도 하나의 절연 도체를 둘러싸는 차폐 테이프를 포함하는 전자 신호 케이블로서,상기 차폐 테이프는 금속 박과 플라스틱 막의 적층판을 포함하고,상기 차폐 테이프는 적어도 하나의 금속 박 표면에 적용되는 0.000127cm 내지 0.000254cm의 두께를 가지는 가교 결합된 아크릴산 공중합체 코팅을 포함하며,상기 가교결합된 코팅은 다른 금속 표면에 접착하지 않을 노출된 표면을 가지는 것을 특징으로 하는 전자 신호 케이블.
- 제18항에 있어서,상기 차폐 테이프는 그 양면에 결합된 알루미늄 박을 가지는 플라스틱 막을 포함하며, 상기 박 층은 0.000635cm 내지 0.01016cm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 전자 신호 케이블.
- 제18항 또는 제19항에 있어서,상기 가교결합된 공중합체는 에틸렌-아크릴산 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 신호 케이블.
- 제20항에 있어서,상기 가교결합된 공중합체는 반응성 가교제를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 신호 케이블.
- 제21항에 있어서,상기 반응성 가교제는 2% 내지 5% 농도의 아지리딘임을 특징으로 하는 전자 신호 케이블.
- 제18항 또는 제19항에 있어서,상기 전자 신호 케이블은 꼬임상 케이블이고, 상기 적어도 하나의 절연 도체는 적어도 한 꼬임쌍의 절연 도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 신호 케이블.
- 제18항 또는 제19항에 있어서,상기 전자 신호 케이블은 케이블 코어를 포함하는 동축 케이블이며, 상기 차폐 테이프가 상기 케이블 코어를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 전자 신호 케이블.
- 제24항에 있어서,상기 차폐 테이프를 둘러싸는 금속 브레이드 와이어를 부가적으로 포함하는 전자 신호 케이블.
- 제25항에 있어서,상기 와이어 브레이드를 둘러싸는 외부 쟈켓을 추가로 포함하는 전자 신호 케이블.
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