エレクトロニクス

ハロゲンフリー熱融着型
A B S センサーケーブルの開発
森

岡恒典 ・橋＊本椎

名和聡・小林萩尾温彦

清智・早味英・佐伯宏
省

二Development of Halogen-Free Small-Diameter Heat-Adhesive ABS Sensor Cable ─ by Tsunenori Morioka, Satoshi
Hashimoto, Hiroshi Hayami, Kazuto Shiina, Seie Kobayashi, Seiji Saiki and Atsuhiko Hagio ─ Anti-lock brakesystem (ABS) has been installed as a basic system for supporting safety driving of automobile since 2000. SEI has
developed the heat adhesive ABS sensor cable that contributes to the reduction of process cost for wheel speedsensor unit production. The heat-adhesion ABS cable adheres to the housing material during the injection molding
process to make a waterproof seal between the cable and the sensor. SEI is promoting the use of environmentallyfriendly halogen free wire and cables in automotive wire harnesses. Corresponding to this program, SEI has
succeeded in developing the halogen free small diameter heat adhesive ABS sensor cable.

1.

緒言ABS（アンチロックブレーキシステム）は車輪速センを得ていたが、熱融着型 ABS センサーケーブルはシール部サーで検出した信号を ECU（Electronic Control Unit）で受材の装着が不要となるメリットがあり、工程短縮による加け、アクチュエーターでブレーキ油圧を制御し、路面状況工コストの低減に寄与し得る製品としてユーザーにて採用に応じたブレーキングを行うシステムで、自動車の安全走頂いている。

行を支える基幹システムとして 2000 年より標準装備されてさて、自動車用の電線、ケーブルは JASO 規格（（社）自いる。ABS センサーケーブルは、車輪速センサーの出力信動車技術会の規格）、ISO 規格などにより難燃性が要求され号を ECU に伝送するためのケーブルで、車輪速センサーはるが、当社では自動車用のワイヤーハーネスにおいて、環車輪近傍に装着されるため、着水、着氷など厳しい環境に境負荷の低減を目的に絶縁材料のハロゲンフリー化を進め晒され、センサーとケーブルの接続部には高度な防水性がており、熱融着型 ABS センサーケーブルにおいてもハロゲ要求される。

ンフリー化を進めるとともに、コスト低減を図るべく、細当社は、図 1 のように、車輪速センサーとケーブルの接径化品の開発に取り組んだ。以下に詳細を報告する。

続部において、ケーブルの外被がモールド樹脂と熱融着することで防水性が発現する熱融着型 ABS センサーケーブルを開発した（1）。従来はケーブルの外周に防水用部材を取り付けてから、射出成形法で樹脂モールドする方法で防水性

2.

ハロゲンフリー熱融着型 ABS センサーケーブルの開発

2−1

熱融着型 ABS センサーケーブル

ABS センサーケーブルは図 2 に示すように、絶縁電線の外周を介在と外被で被覆した構造のケーブルである。このケーブル
従来方式（2工程）
PBT樹脂ABSケーブル

はタイヤハウス内を配策されるため、柔軟性とともに機械導体（銅合金線)

車輪速センサー防水用部材
絶縁体

熱融着方式（1工程）
PBT樹脂

熱融着型ABSケーブル

介在射出成形
車輪速センサー図1

外被熱融着による防水熱融着型 ABS センサーケーブル−（ 26 ）− ハロゲンフリー熱融着型 ABS センサーケーブルの開発

図2

ABS センサーケーブルの構造

的強度、耐摩耗性が要求され、外被には柔軟性と機械的強度を兼ね備えた熱可塑性ポリウレタンエラストマー（以下、100ポリウレタン）を採用し、電子線照射で架橋することによ
TGA［%］

り、耐摩耗性と耐水性の向上を図っている。（2）
これに対し、熱融着型 ABS センサーケーブルは、外被にポリウレタンと熱可塑性ポリエステルエラストマー（以下、50ポリエステル）のポリマーアロイを適用したことが特長で臭素系難燃剤ある。車輪速センサーのモールド樹脂には、ポリブチレン

リン系難燃剤

金属水酸化物

窒素系難燃剤

テレフタレート（PBT 樹脂）やポリアミド樹脂が使用され0るので、これらのモールド樹脂との熱融着性を担うポリエ

0100200

ステルをマトリックスとし、機械的強度や耐摩耗性を担う

300
温400500600

度［℃］

ポリウレタンをドメインとして微分散したポリマーアロイ
図4を開発、適用しており、相構造の例（SEM の反射電子像）

各種難燃剤の熱重量分析を図 3 に示す。

マトリックス（ポリエステル）

マトリックス（ポリエステル）

ドメイン（ポリウレタン）ドメイン
500 nm（ポリウレタン）

図32−2

図5

ポリマーアロイ材の相構造

ハロゲンフリー難燃化

ポリウレタンやポリ500 nm

難燃剤を添加したポリマーアロイ材の相構造ドメインとして微分散した相構造であることが確認できエステルは可燃性の樹脂であり、そのままケーブルの外被た。に適用すると燃焼試験において不合格となるため、難燃化

2 − 3.ハロゲンフリー熱融着 ABS センサーケーブルのする必要がある。樹脂材料の難燃化は、難燃剤を配合する、設計と試作無機フィラーなどの充填剤を配合して可燃性物質の比率を

ルは、絶縁電線に絶縁体に照射架橋したハロゲンフリー難低減するなどの方法がある。塩素や臭素などのハロゲン元燃ポリエチレンを適用した HFSSX 線（導体 0.25SQ、絶縁素を含まない難燃剤には（1）水酸化アルミニウムや水酸

外径 1.4mm）を用い、介在に従来品と同じ柔軟性ポリエチ化マグネシウムなどの金属水酸化物、（2）縮合系リン酸エレン（外径 3.4mm）を適用し、外被に上記の窒素系難燃剤ステルなどのリン系難燃剤、（3）メラミン塩などの窒素系を配合したポリウレタンとポリエステルのポリマーアロイ（3）
難燃剤がある。

を適用し、外径を 4.0mm（従来品 5.0mm）とした。

ハロゲンフリー熱融着 ABS センサーケーブ

前述のように、車輪速センサーとケーブルとの接続部の

図 6 は外被に添加した難燃剤量と燃焼試験におけるケー樹脂モールドは PBT 樹脂やポリアミド樹脂を射出成形する

ブルの燃焼時間の関係を調べたものであり、規格の燃焼時方法で行われるので、ケーブルの外被に用いる難燃剤は射間 30 秒以下をクリアするには難燃剤を 15vol ％以上添加す

出成形温度の 260 〜 300 ℃で分解してはならず、熱安定性る必要があることがわかった。の高いものを選定する必要がある。図 4 は代表的な難燃剤

一方、外被のモールド樹脂との熱融着性は、外被材のプの熱重量測定を行った結果であり、窒素系難燃剤が従来のレスシート（電子線照射）と、モールド材の PBT 樹脂のプハロゲン系難燃剤と同等の熱安定性を有していることか

レートを、図 7 のように、熱プレス装置を用いて貼り合わら、外被の難燃剤として選定した。

せた試料を作製し、剥離強度を測定する方法で評価した。

図 5 は窒素系難燃剤を添加したポリマーアロイ材の相構

その結果、図 8 のように、剥離強度は難燃剤の添加量とと造を TEM（透過電子顕微鏡）で観察したものであり、図 3もに低下する傾向が見られた。現行のハロゲン系難燃剤をと同様にポリエステルがマトリックスで、ポリウレタンが添加した外被材は PBT 樹脂に対して凝集破壊モードで2 0 0 8 年 1 月 ・ SEI テクニカルレビュー ・ 第 172 号 −（ 27 ）−

9090

難燃性
燃焼時間（秒）

燃焼時間（秒）14vol%
6030

18vol%6030

目標

目標0005101502010

図6203040

介在に添加した難燃剤量（vol%）難燃剤の添加量（vol%）ケーブルの燃焼時間と難燃剤添加量の関係

図9ケーブルの燃焼時間と介在に添加した難燃剤量の関係

外被のプレスシート

PBT樹脂のプレート

金属水酸化物の添加量を振って、ケーブルの燃焼時間を評価した結果である。金属水酸化物の添加とともに燃焼時間アルミ板は短くなり、18vol ％以上の添加で燃焼時間は規格値の 30

熱板秒以下をクリアすることがわかった。これにより、難燃性と PBT 樹脂に対する熱融着性の両立が可能となった。
剥離試験

プレス枠
熱プレス貼り合わせ

図72−5

ケーブルの特性評価

上記のケーブルを JASO規格などに準拠して特性評価した結果が表 1 である。耐油性、耐熱性、低温性、耐熱水性に合格することがわかった

熱融着性の評価方法

が、耐摩耗性（テープ摩耗試験）が 12.4m と規格値の 20m以上を下回り、改良が必要であることがわかった。
50目標

融着強度（N/cm）

40

表1項 目

6vol%

30

単 位 評価結果

規格値

引張強さ

MPa16.5

10.3 以上

伸 び％

190

150 以上

引張強さMPa

18.5

14.7 以上

伸 び％

520

100 以上耐油性

50 ℃× 20Hr 後、巻付耐圧試験（1000V）

−

破壊なし

破壊なきこと耐熱性Ⅰ

136 ℃× 168Hr 熱老化後耐圧試験（1000V）

−

破壊なし

破壊なきこと耐熱性Ⅱ巻付、200 ℃× 30min 後耐圧試験（1000V）

−

破壊なし

破壊なきこと低温性-45 ℃× 3Hr 後、巻付耐圧試験（1000V）

−

破壊なし

破壊なきこと

引張強さ

残率％

74

30 以上

伸 び20

絶縁体

10

外 被005101520

難燃剤の添加量（vol%）図8

融着強度と難燃剤添加量の関係

40N/cm 以上の剥離強度を示すので、ハロゲンフリー系においても同等以上であることを目標とすると、難燃剤の配耐熱水性

条試作ケーブルの特性評価

100 ℃×168Hr

件

残率％

72

70 以上

合量は 6vol ％以下とする必要があることがわかった。この難燃性

JASO 水平試験

秒530 秒以内消炎ことから、外被を難燃化する方法ではケーブルの難燃性と熱融着性

対 PBT、230 ℃

N/cm

4630 以上

熱融着性の両立は困難であることがわかった。

耐摩耗性

荷重 4.4N

m12.420 以上

2−6

耐摩耗性の改良

2−4

介在層の難燃化

そこで、外被とともに介在も難燃化することで、ケーブルの難燃性をクリアする方法を検討することにした。介在の柔軟性ポリエチレンの難燃外被のみを難燃化したケー化は、ポリエチレンの難燃化に効果的な難燃剤である金属ブルの耐摩耗性を調べた結果、25m と規格をクリアするこ水酸化物の適用を検討した。とから、耐摩耗性が規格を下回った原因は介在の耐摩耗性

図 9 は外被の難燃剤の添加量を 6vol ％に固定し、介在の−（ 28 ）− ハロゲンフリー熱融着型 ABS センサーケーブルの開発の不足であり、介在の耐摩耗性向上に取り組んだ。図10 は

25
テープ摩耗距離（m）

表2応力（MPa）

201510改良前5目標項 目条20絶縁体

15外 被0200400

歪み（％）

図 1060003000

材料の S-S カーブとテープ摩耗性の関係である。S-S カーブの面積は材料の破壊エネルギーと相関があることから、S-S カーブの面積を大きくすることが耐摩耗性の向上に有効であると考えた。
そこで、改良のアプローチとして、（1）柔軟性ポリエチ

規格値

引張強さ

MPa

16.9

10.3 以上

伸 び％

189

150 以上

引張強さ

MPa

17.6

14.7 以上

伸 び

469

100 以上

耐油性

−

破壊なし

破壊なきこと耐熱性Ⅰ

136 ℃× 168Hr 熱老化後耐圧試験（1000V）

−

破壊なし

破壊なきこと耐熱性Ⅱ巻付、200 ℃× 30min 後耐圧試験（1000V）

−

破壊なし

破壊なきこと低温性-45 ℃× 3Hr 後、巻付耐圧試験（1000V）

−

破壊なし

破壊なきこと引張強さ

残率％6530 以上

伸 び残率％

7470 以上

耐熱水性

介在の引張試験の S-S（Stress-Strain）カーブを示したもの

単 位 評価結果％

6000

S-Sカーブの面積件

50 ℃× 20Hr 後、巻付耐圧試験（1000V）

改良前
100

開発ケーブルの特性評価

100 ℃×168Hr

難燃性

JASO 水平試験秒

530 秒以内消炎

熱融着性

対 PBT、230 ℃

N/cm

43.8

30 以上

耐摩耗性

荷重 4.4Nm

2320 以上

レンの分子量アップによる引張強さ、伸びの向上、（2）柔軟性ポリエチレンと金属水酸化物のカップリングによる凝集力の向上を考え、それぞれ効果を調べることにした。図3.

11 は、高分子量の柔軟性ポリエチレンを適用した系の S-S

結言カーブ、シラン系のカップリング剤を添加した系の S-S

熱融着型 ABS センサーケーブルのハロゲンフリー細径品

カーブを測定したものであるが、（1）と（2）の併用によの開発を行った。開発したケーブルはハロゲンフリーで難り、S-S カーブの面積はもとの約 2 倍に向上することがわ

燃性とモールド樹脂に対する熱融着性を両立するとともかった。そこで、この材料を介在に適用したケーブルを試に、外径を 4.0mm に細径化しつつ、耐油性、耐水性、耐摩作してテープ摩耗性を評価した結果、23m と規格値の 20m

耗性などのケーブルとしての信頼性を満足するものであをクリアし、耐摩耗性の向上を図ることができた。

る。本ケーブルはユーザーの信頼性評価において、従来品同等であることが確認され、05 年度より採用頂いている。
今回開発した ABS センサーケーブルに限らず、熱融着によ応力（MPa）

20

テープ摩耗距離（m）

25

カップリング剤15

分子量アップ10

改良前改良前5目標

カップリング剤

る防水性の発揮という観点から自動車用センサー分野において幅広い活用が期待される。

20分子量アップ15

改良前

参1000200

400

6000歪み（％）

3000

考

文

献（1）
「SEI テクニカルレビュー」、No.159、p.115（2001）

6000（2）「住友電気」第 136 号、p.174（1990）

S-Sカーブの面積（3）「高分子材料難燃化技術の新展開」、㈱ビーケーシー

図 11

2−7

介在の S-S カーブとテープ摩耗性の関係

ケーブルの特性評価

執

上記のケーブルを JASO

規格等に準拠して特性評価を行った結果、表 2 のように、

筆森岡
橋本者 -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------恒 典＊：住友電工電子ワイヤー㈱ 技術本部 主査
智 ：エレクトロニクス・材料研究所 高分子材料技術研究部

全ての項目で規格値を満たすことが確認できた。開発した

早味

ケーブルをユーザーに提案し、ケーブルに対するモールド椎名

和 聡 ：住友電工電子ワイヤー㈱ 技術本部 主査

成形性、モールド品の防水性を含めた信頼性評価を進めて小林清 英 ：住友電工電子ワイヤー㈱ 技術本部 課長

頂いた結果、従来品同等の信頼性が得られることを確認し佐伯省 二 ：住友電工電子ワイヤー㈱ 技術本部 本部長て頂き、05 年度より採用頂いている。

萩 尾 温 彦 ：中部支社 電力電機営業部 主席---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------宏 ：エレクトロニクス・材料研究所 高分子材料技術研究部 部長＊主執筆者

2 0 0 8 年 1 月 ・ SEI テクニカルレビュー ・ 第 172 号 −（ 29 ）−