(57)【要約】【課題】長期の浸水に起因した絶縁層の直流特性の低下を抑制することができる技術を提供する。【解決手段】ポリオレフィンを含むベース樹脂と、無機充填剤と、を有する樹脂組成物であって、無機充填剤は、Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、を有する。【選択図】図２
2019189843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
樹脂組成物。
【請求項２】
前記被覆部の表面には、前記複数のＭｇＯ粒子の外形に倣った凹凸が形成されている
請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
少なくともＭｇＯを含む無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｘ線光電子分光法により前記無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により前記無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
樹脂組成物。
【請求項４】
前記無機充填剤は、Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより形成される
請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
無機充填剤。
【請求項６】
無機充填剤であって、
Ｘ線光電子分光法により前記無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により前記無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
無機充填剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂組成物および無機充填剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、直流送電用途において、固体絶縁直流電力ケーブル（以下、「直流電力ケーブル」と略す）が開発されている。直流電力ケーブルでは、高電圧印加時に絶縁層内に空間電荷が生成され、絶縁層の直流特性（体積抵抗率、直流破壊電界強度および空間電荷特性など）が低下する可能性がある。
【０００３】
そこで、直流電力ケーブルの絶縁層内における空間電荷の蓄積を抑制するため、当該絶縁層を構成する樹脂組成物には、カーボンブラックや酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの有極性の無機充填剤が添加されることがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１６４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、長期の浸水に起因した絶縁層の直流特性の低下を抑制することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
樹脂組成物が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
少なくともＭｇＯを含む無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｘ線光電子分光法により該無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により該無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
樹脂組成物が提供される。
【０００８】
本発明の更に他の態様によれば、
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
無機充填剤が提供される。
【０００９】
本発明の更に他の態様によれば、
無機充填剤であって、
Ｘ線光電子分光法により前記無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により前記無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
無機充填剤が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、長期の浸水に起因した絶縁層の直流特性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る無機充填剤を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る直流電力ケーブルの軸方向に直交する模式的断面図である。
【図３】無機充填剤を示す走査型電子顕微鏡像の模式図である。
【図４Ａ】Ｘ線光電子分光法により無機充填剤を測定したときの無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを示す図である。
【図４Ｂ】フーリエ変換赤外分光法により測定した無機充填剤の赤外吸収スペクトルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜発明者等の得た知見＞
まず、発明者等の得た知見について概略を説明する。
【００１３】
絶縁層中に上述の無機充填剤を分散させることにより、絶縁層中に生成した空間電荷をそれぞれの無機充填剤にトラップさせることができる。これにより、絶縁層中の局所的な空間電荷の蓄積を抑制することができる。
【００１４】
絶縁層中に添加される無機充填剤としては、例えば、水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）を焼成することにより形成されたＭｇＯを用いることがある。
【００１５】
ここで、Ｍｇ（ＯＨ）２による空間電荷のトラップ能力は、ＭｇＯのそれよりも低い。このため、従来では、無機充填剤中のＭｇ（ＯＨ）２の含有量を減らすため、原料としてのＭｇ（ＯＨ）２を完全に焼成していた。なお、以下において、Ｍｇ（ＯＨ）２を完全に焼成することにより形成した無機充填剤を「完全焼成充填剤」と呼ぶ。
【００１６】
しかしながら、発明者等は、鋭意検討の結果、完全焼成充填剤を絶縁層中に添加した直流電力ケーブルでは、長期に亘って浸水したときに、絶縁層の直流特性が低下する可能性があるという新規課題を見出した。
【００１７】
完全焼成充填剤では、製造過程でＭｇ（ＯＨ）２が完全に焼成されることで、Ｍｇ（ＯＨ）２の全体がＭｇＯに変化する。このとき、完全焼成充填剤の表面には、ＭｇＯの結晶面に相当する平滑面が形成される。
【００１８】
当該完全焼成充填剤を絶縁層中に添加した直流電力ケーブルが長期に亘って浸水すると、直流電力ケーブルの表面側から絶縁層中に浸透した水分が、完全焼成充填剤の表面に吸着され、完全焼成充填剤の表面を構成するＭｇＯをＭｇ（ＯＨ）２に変質させる。このとき、完全焼成充填剤の表面が上述のように平滑となっているため、完全焼成充填剤の表面全体に水分が伝播し易く、当該表面全体がＭｇ（ＯＨ）２に早く変質してしまう可能性がある。
【００１９】
完全焼成充填剤の表面全体がＭｇ（ＯＨ）２に変化すると、Ｍｇ（ＯＨ）２による空間電荷のトラップ能力が低いことに起因して、完全焼成充填剤の表面に空間電荷を充分にトラップさせることができなくなる。このため、絶縁層中に局所的な空間電荷の蓄積が生じ、絶縁層の直流特性が低下してしまう可能性がある。
【００２０】
本発明は、発明者等が見出した上記新規課題に基づくものである。
【００２１】
＜本発明の一実施形態＞
（１）樹脂組成物
本実施形態の樹脂組成物は、後述する直流電力ケーブル１０の絶縁層１３０を構成する材料であり、例えば、ベース樹脂と、無機充填剤２００と、架橋剤と、その他の添加剤と、を含んでいる。
【００２２】
（ベース樹脂）
ベース樹脂（ベースポリマ）とは、樹脂組成物の主成分を構成する樹脂成分のことをいう。本実施形態のベース樹脂は、例えば、ポリオレフィンを含んでいる。ベース樹脂を構成するポリオレフィンとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−α−オレフィン共重合体、ポリプロピレンにエチレン−プロピレンゴムを分散あるいは共重合した熱可塑性エラストマなどが挙げられる。これらのなかでも、ポリエチレンが好ましい。なお、これらのうち２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
ベース樹脂を構成するポリエチレンとしては、例えば、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）などが挙げられる。また、これらのポリエチレンは、例えば、直鎖状または分岐状のいずれであってもよい。
【００２４】
また、ベース樹脂は、例えば、ポリオレフィンに極性基をグラフトした変性ポリオレフィンや、オレフィンと極性モノマーとの共重合体を含んでいてもよい。これにより、極性を有する無機充填剤２００とベース樹脂との相溶性（密着性）を向上させ、無機充填剤２００の分散性を向上させることができる。
【００２５】
ポリオレフィンに極性基をグラフトした変性ポリオレフィンとしては、例えば、無水マレイン酸変性ポリエチレンなどが挙げられる。
【００２６】
オレフィンと極性モノマーとの共重合体としては、例えば、エチレン−エチルアクリレート（エチレン−アクリル酸エチル）共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−ブチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルメタクリレート共重合体、エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体などが挙げられる。なお、これらのうち２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
（無機充填剤）
無機充填剤２００は、絶縁層１３０中の空間電荷をトラップし、絶縁層１３０中の空間電荷の局所的な蓄積を抑制するよう作用する。これにより、絶縁層１３０の直流特性を向上させることができる。なお、ここでいう「絶縁層１３０の直流特性」とは、絶縁層１３０の体積抵抗率、直流破壊電界強度、空間電荷特性などのことを意味する。
【００２８】
ここで、図１を用い、本実施形態の樹脂組成物中に含まれる無機充填剤２００について説明する。図１は、本実施形態に係る無機充填剤を示す断面図である。
【００２９】
本実施形態の無機充填剤２００は、例えば、Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより形成され、少なくともＭｇＯを含む粒子状材料である。原料としてのＭｇ（ＯＨ）２は、例えば、海水資源（海水由来原料）または鉱物などから得られたり、水中火花放電法により生成されたりする。なお、これらのうち、海水資源からのＭｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより無機充填剤を形成する方法を「海水法」と呼ぶことがある。当該形成方法については、後述する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態の無機充填剤２００は、例えば、核部２１０と、被覆部２３０と、を有している。
【００３１】
核部２１０は、例えば、無機充填剤２００の中心部を構成し、Ｍｇ（ＯＨ）２を主成分として含んでいる。具体的には、核部２１０は、例えば、粒子状に構成され、すなわち、Ｍｇ（ＯＨ）２粒子２２０からなっている。核部２１０は、単一のＭｇ（ＯＨ）２粒子２２０からなっていてもよいし、或いは、凝集した複数のＭｇ（ＯＨ）２粒子２２０からなっていてもよい。なお、Ｍｇ（ＯＨ）２粒子２２０は、Ｍｇ（ＯＨ）２を主成分として含んでいれば、例えば、ＭｇＯや不可避不純物を含んでいてもよい。
【００３２】
被覆部２３０は、例えば、核部２１０の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子２４０を含んでいる。具体的には、複数のＭｇＯ粒子２４０のそれぞれは、例えば、主成分としてＭｇＯを含んでいる。複数のＭｇＯ粒子２４０のそれぞれは、例えば、微細な粒子状に構成され、核部２１０よりも小さい。被覆部２３０は、例えば、微細な複数のＭｇＯ粒子２４０が核部２１０の外周に凝集して密着することにより構成されている。これにより、被覆部２３０の表面に、複数のＭｇＯ粒子の外形に倣った微細な凹凸を形成することができる。その結果、直流電力ケーブル１０が長期に亘って浸水した場合に、絶縁層１３０中に浸透した水分に起因したＭｇＯからＭｇ（ＯＨ）２への変質を遅らせることができる。なお、ここでいう直流電力ケーブル１０が長期に亘って浸水した場合における絶縁層１３０の耐性を、以下では、「絶縁層１３０の長期耐水性」ということがある。
【００３３】
本実施形態では、被覆部２３０は、例えば、核部２１０の外周全体を覆うように設けられている。つまり、Ｍｇ（ＯＨ）２が含まれる核部２１０は、被覆部２３０の内側に隠れ、無機充填剤２００の表面に露出していない。これにより、無機充填剤２００による空間電荷のトラップ能力を充分に確保することができる。
【００３４】
なお、それぞれのＭｇＯ粒子２４０は、主成分としてＭｇＯを含んでいれば、例えば、Ｍｇ（ＯＨ）２や不可避不純物を含んでいてもよい。
【００３５】
ここで、本実施形態の無機充填剤２００が上述のように核部２１０と被覆部２３０とを有していることは、以下の測定により確認することができる。
【００３６】
図３は、無機充填剤を示す走査型電子顕微鏡像（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の模式図である。図３に示すように、無機充填剤２００のＳＥＭ像を観察すると、無機充填剤２００の粒子形状や表面状態を確認することができる。具体的には、無機充填剤２００の１粒子当たりの表面側に、複数の微小粒子が凝集して密着している状態を確認することができる。当該微小粒子がＭｇＯ粒子２４０に相当することを、例えば、以下の測定で確認することができる。
【００３７】
Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ：Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法により、無機充填剤２００の表面側の組成分析を行うことができる。具体的には、ＸＰＳ法では、無機充填剤２００に対してＸ線を照射し、それにより生じた光電子のエネルギースペクトルを測定する。
【００３８】
図４Ａは、Ｘ線光電子分光法により無機充填剤を測定したときの無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを示す図である。図４Ａに示すように、５０ｅＶ付近においてＭｇの２ｐ軌道に係るナロースキャンスペクトルを測定すると、ＭｇＯに由来するピーク（４９ｅＶ付近）が現れるのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピーク（４７ｅＶ付近）が現れない。このことから、無機充填剤２００の表層のうち、表面からの深さが０ｎｍ以上３ｎｍ以下の位置で、光電子が外部に放出される領域には、ＭｇＯのみが存在し、Ｍｇ（ＯＨ）２が存在していないことを確認することができる。なお、発明者等は、表面を強制的にＭｇ（ＯＨ）２に変化させたＭｇＯ粉末のＸＰＳ測定を行ったところ、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークが４７ｅＶ付近にあることを確認している。
【００３９】
また、フーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ：Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）法により、無機充填剤２００内の官能基の情報を得ることができる。具体的には、ＦＴＩＲ法のうちの透過法により、無機充填剤２００に赤外光を照射し、無機充填剤２００を透過した赤外光に基づいて、該無機充填剤２００の赤外吸収スペクトルを測定する。
【００４０】
図４Ｂは、フーリエ変換赤外分光法により測定した無機充填剤の赤外吸収スペクトルを示す図である。図４Ｂに示すように、３７００ｃｍ−１付近に、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピーク（ＯＨ基に由来するピーク）が現れる。このことから、無機充填剤２００の内側の少なくとも一部に、Ｍｇ（ＯＨ）２が存在していることを確認することができる。
【００４１】
以上のことから、無機充填剤２００が、上述のように、Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部２１０と、核部２１０の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子２４０を含む被覆部２３０とを有していることを確認することができる。
【００４２】
本実施形態では、樹脂組成物中の無機充填剤２００の含有量は、特に限定されるものではないが、ベース樹脂を１００質量部としたときに、例えば、０．１質量部以上５質量部以下である。無機充填剤２００の含有量を０．１質量部以上とすることで、絶縁層１３０の長期耐水性を安定的に向上させることができる。また、無機充填剤２００の含有量を５質量部以下とすることで、樹脂組成物による成形性を向上させることができ、絶縁層１３０中の無機充填剤２００の分散性を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態では、無機充填剤２００の体積平均粒径（ＭＶ：Ｍｅａｎ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ）は、特に限定されるものではないが、例えば、５μｍ以下、好ましくは、１μｍ以下である。
【００４４】
なお、ここでいう「体積平均粒径（ＭＶ）」は、粒子の粒子径をｄｉ、粒子の体積Ｖｉとしたとき、以下の式で求められる。
ＭＶ＝Σ（Ｖｉｄｉ）／ΣＶｉ
なお、体積平均粒径の測定には、動的光散乱式粒子径・粒度分布測定装置が用いられる。
【００４５】
無機充填剤２００の体積平均粒径が５μｍ超であると、絶縁層１３０中に無機充填剤２００を均一に分散させることが困難となる可能性がある。このため、無機充填剤２００による直流特性の向上効果が得られ難くなる可能性がある。これに対し、無機充填剤２００の体積平均粒径を５μｍ以下とすることで、絶縁層１３０中に無機充填剤２００を均一に分散させることができる。これにより、無機充填剤２００による直流特性の向上効果を安定的に得ることができる。さらに、無機充填剤２００の体積平均粒径を１μｍ以下とすることで、絶縁層１３０中に無機充填剤２００を均一に分散させることが容易となる。これにより、無機充填剤２００による直流特性の向上効果をさらに安定的に得ることができる。
【００４６】
なお、無機充填剤２００の体積平均粒径の下限値についても、特に限定されるものではない。ただし、Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより無機充填剤２００を安定的に形成する観点では、無機充填剤２００の体積平均粒径は、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは０．５μｍ以上である。
【００４７】
また、無機充填剤２００のうち少なくとも一部は、シランカップリング剤により表面処理されていてもよい。これにより、無機充填剤２００とベース樹脂との界面の密着性を向上させることができ、絶縁層１３０の機械特性や低温特性を向上させることができる。
【００４８】
シランカップリング剤としては、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチルブチリデン）プロピルアミン等が挙げられる。なお、これらのうち２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４９】
（架橋剤）
架橋剤は、例えば、有機過酸化物である。有機過酸化物としては、例えば、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン等が挙げられる。なお、これらのうち２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５０】
（その他の添加剤）
樹脂組成物は、例えば、酸化防止剤と、滑剤と、をさらに含んでいてもよい。
【００５１】
酸化防止剤としては、例えば、２，２−チオ−ジエチレンビス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、ペンタエリスリチル−テトラキス［３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］、オクタデシル３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート、２，４−ビス−［（オクチルチオ）メチル］−ｏ−クレゾール、２，４−ビス−（ｎ−オクチルチオ）−６−（４−ヒドロキシ−３，５−ジ−ｔ−ブチルアニリノ）−１，３，５−トリアジン、ビス［２−メチル−４−｛３−ｎ−アルキル（Ｃ１２あるいはＣ１４）チオプロピオニルオキシ｝−５−ｔ−ブチルフェニル］スルフィド、および４，４′−チオビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等が挙げられる。なお、これらのうち２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５２】
滑剤は、無機充填剤の凝集を抑制するとともに、絶縁層１３０の押出成形時の樹脂組成物の流動性を向上させるよう作用する。本実施形態の滑剤は、例えば、脂肪酸金属塩または脂肪酸アミドなどである。脂肪酸金属塩としては、例えば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム、モンタン酸マグネシウム等が挙げられる。また、脂肪酸アミドとしては、例えば、オレイン酸アミドまたはステアリン酸アミドなどが挙げられる。なお、これらのうち２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５３】
なお、樹脂組成物は、例えば、着色剤をさらに含んでいてもよい。
【００５４】
（２）直流電力ケーブル
次に、図２を用い、本実施形態の直流電力ケーブルについて説明する。図２は、本実施形態に係る直流電力ケーブルの軸方向に直交する断面図である。
【００５５】
本実施形態の直流電力ケーブル１０は、いわゆる固体絶縁直流電力ケーブルとして構成され、例えば、導体１１０と、内部半導電層１２０と、絶縁層１３０と、外部半導電層１４０と、遮蔽層１５０と、シース１６０と、を有している。
【００５６】
（導体（導電部））
導体１１０は、例えば、純銅、銅合金、アルミニウム、またはアルミニウム合金等からなる複数の導体芯線（導電芯線）を撚り合わせることにより構成されている。
【００５７】
（内部半導電層）
内部半導電層１２０は、導体１１０の外周を覆うように設けられている。また、内部半導電層１２０は、半導電性を有し、導体１１０の表面側における電界集中を抑制するよう構成されている。内部半導電層１２０は、例えば、エチレン−エチルアクリレート共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重合体、エチレン−ブチルアクリレート共重合体、およびエチレン−酢酸ビニル共重合体等のうち少なくともいずれかと、導電性のカーボンブラックと、を含んでいる。
【００５８】
（絶縁層）
絶縁層１３０は、内部半導電層１２０の外周を覆うように設けられている。絶縁層１３０は、上記した本実施形態の樹脂組成物を押出成形し、加熱により架橋されている。つまり、絶縁層を構成する樹脂組成物中のベース樹脂としてのポリエチレンは、架橋ポリエチレンとなっている。なお、樹脂組成物中に未架橋のポリエチレンが含まれていても良い。
【００５９】
（外部半導電層）
外部半導電層１４０は、絶縁層１３０の外周を覆うように設けられている。また、外部半導電層１４０は、半導電性を有し、絶縁層１３０と遮蔽層１５０との間における電界集中を抑制するよう構成されている。外部半導電層１４０は、例えば、内部半導電層１２０と同様の材料により構成されている。
【００６０】
（遮蔽層）
遮蔽層１５０は、外部半導電層１４０の外周を覆うように設けられている。遮蔽層１５０は、例えば、銅テープを巻回することにより構成されるか、或いは、複数の軟銅線等を巻回したワイヤシールドとして構成されている。なお、遮蔽層１５０の内側や外側に、ゴム引き布等を素材としたテープが巻回されていてもよい。
【００６１】
（シース）
シース１６０は、遮蔽層１５０の外周を覆うように設けられている。シース１６０は、例えば、ポリ塩化ビニルまたはポリエチレンにより構成されている。
【００６２】
（具体的寸法等）
直流電力ケーブル１０における具体的な各寸法としては、特に限定されるものではないが、例えば、導体１１０の直径は５ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、内部半導電層１２０の厚さは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、絶縁層１３０の厚さは１ｍｍ以上３５ｍｍ以下であり、外部半導電層１４０の厚さは１ｍｍ以上３ｍｍ以下であり、遮蔽層１５０の厚さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、シース１６０の厚さは１ｍｍ以上である。本実施形態の直流電力ケーブル１０に適用される直流電圧は、例えば８０ｋＶ以上６００ｋＶ以下である。
【００６３】
（３）直流電力ケーブルの製造方法
次に、本実施形態の直流電力ケーブルの製造方法について説明する。以下、ステップを「Ｓ」と略す。
【００６４】
（Ｓ１００：樹脂組成物準備工程）
まず、ポリオレフィンを含むベース樹脂と、無機充填剤と、を有する樹脂組成物を準備する。当該樹脂組成物準備工程Ｓ１００は、例えば、無機充填剤準備工程Ｓ１２０と、混合工程Ｓ１４０と、を有している。
【００６５】
（Ｓ１２０：無機充填剤準備工程）
例えば、海水法により無機充填剤２００を形成する。
【００６６】
具体的には、例えば、海水から抽出したマグネシウム塩水溶液等のマグネシウム原料と、水酸化カルシウム等のアルカリとを溶液反応させることで、前駆体としてのＭｇ（ＯＨ）２のスラリーを生成する。Ｍｇ（ＯＨ）２のスラリーを生成したら、当該Ｍｇ（ＯＨ）２スラリーを濾過および水洗することで、Ｍｇ（ＯＨ）２のウェットケーキを生成する。Ｍｇ（ＯＨ）２のウェットケーキを生成したら、Ｍｇ（ＯＨ）２のウェットケーキを乾燥させ、所定の温度で焼成する。これにより、無機充填剤２００の微粉末が生成される。
【００６７】
ここで、上述のＭｇ（ＯＨ）２のウェットケーキを所定の温度で焼成するときに、Ｍｇ（ＯＨ）２のウェットケーキを構成するＭｇ（ＯＨ）２粒子は、該粒子の外周側から徐々に脱水反応が進行し、ＭｇＯに変質していく。このとき、Ｍｇ（ＯＨ）２粒子全体を完全にＭｇＯに変質させるのではなく、当該変質の途中で焼成を止める。これにより、Ｍｇ（ＯＨ）２粒子の外周側のみをＭｇＯに変化させつつ、Ｍｇ（ＯＨ）２粒子の中心側の少なくとも一部にＭｇ（ＯＨ）２を残存させることができる。その結果、Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部２１０と、核部２１０の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子２４０を含む被覆部２３０と、を有する無機充填剤２００を形成することができる。
【００６８】
無機充填剤２００を生成したら、無機充填剤２００のうち少なくとも一部を、シランカップリング剤により表面処理してもよい。
【００６９】
さらに、所定の粉砕処理を行うことで、無機充填剤２００の体積平均粒径を調整してもよい。このとき、無機充填剤２００の体積平均粒径を、例えば、５μｍ以下、好ましくは、１μｍ以下とする。
【００７０】
（Ｓ１４０：混合工程）
ポリエチレンを含むベース樹脂と、無機充填剤２００と、有機過酸化物からなる架橋剤と、その他の添加剤（酸化防止剤、滑剤等）と、をバンバリミキサやニーダなどの混合機で混合（混練）し、混合材を形成する。混合材を形成したら、当該混合材を押出機で造粒する。これにより、絶縁層１３０を構成することとなるペレット状の樹脂組成物が形成される。なお、混練作用の高い２軸型の押出機を用いて、混合から造粒までの工程を一括して行ってもよい。
【００７１】
（Ｓ２００：導体準備工程）
一方で、複数の導体芯線を撚り合わせることにより形成された導体１１０を準備する。
【００７２】
（Ｓ３００：ケーブルコア形成工程（押出工程））
次に、３層同時押出機のうち、内部半導電層１２０を形成する押出機Ａに、例えば、エチレン−エチルアクリレート共重合体と、導電性のカーボンブラックとが予め混合された内部半導電層用樹脂組成物を投入する。
【００７３】
絶縁層１３０を形成する押出機Ｂに、上記したペレット状の樹脂組成物を投入する。
【００７４】
外部半導電層１４０を形成する押出機Ｃに、押出機Ａに投入した内部半導電層用樹脂組成物と同様の材料からなる外部半導電層用樹脂組成物を投入する。
【００７５】
次に、押出機Ａ〜Ｃからのそれぞれの押出物をコモンヘッドに導き、導体１１０の外周に、内側から外側に向けて、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０を同時に押出す。その後、窒素ガスなどで加圧された架橋管内で、赤外線ヒータによる輻射により加熱したり、高温の窒素ガスまたはシリコーン油等の熱媒体を通じて熱伝達させたりすることにより、絶縁層１３０を架橋させる。これにより、導体１１０、内部半導電層１２０、絶縁層１３０および外部半導電層１４０により構成されるケーブルコアが形成される。
【００７６】
（Ｓ４００：遮蔽層形成工程）
次に、外部半導電層１４０の外側に、例えば銅テープを巻回することにより遮蔽層１５０を形成する。
【００７７】
（Ｓ５００：シース形成工程）
次に、押出機に塩化ビニルを投入して押出すことにより、遮蔽層１５０の外周に、シース１６０を形成する。
【００７８】
以上により、固体絶縁直流電力ケーブルとしての直流電力ケーブル１０が製造される。
【００７９】
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果を奏する。
【００８０】
（ａ）絶縁層１３０中に添加される無機充填剤２００は、Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部２１０と、核部２１０の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子２４０を含む被覆部２３０と、を有している。これにより、被覆部２３０の表面に、複数のＭｇＯ粒子２４０の外形に倣った微細な凹凸を形成することができる。被覆部２３０の表面に微細な凹凸を形成することで、直流電力ケーブル１０が長期に亘って浸水した場合に、絶縁層１３０中に浸透した水分に起因したＭｇＯからＭｇ（ＯＨ）２への変質を、無機充填剤２００の表面の極一部のみで生じさせ、無機充填剤２００の表面全体がＭｇ（ＯＨ）２へ変質するまでの期間を長くすることができる。つまり、無機充填剤２００の表面において、ＭｇＯからなる部分を長期に亘り残存させることができる。
【００８１】
直流電力ケーブル１０が長期に亘って浸水した場合であっても、無機充填剤２００の表面にＭｇＯからなる部分を残存させることで、無機充填剤２００による空間電荷のトラップ能力を維持させることができる。これにより、絶縁層１３０中に局所的な空間電荷の蓄積が生じることを抑制することができる。その結果、長期の浸水に起因した絶縁層１３０の直流特性の低下を抑制することが可能となる。
【００８２】
（ｂ）被覆部２３０は、核部２１０の外周全体を覆うように設けられている。つまり、Ｍｇ（ＯＨ）２が含まれる核部２１０は、被覆部２３０の内側に隠れ、無機充填剤２００の表面に露出していない。ここで、上述のように、Ｍｇ（ＯＨ）２による空間電荷のトラップ能力は、ＭｇＯのそれよりも低い。このため、本実施形態のようにＭｇ（ＯＨ）２が含まれる核部２１０を無機充填剤２００の表面に露出させないことで、無機充填剤２００による空間電荷のトラップ能力を充分に確保することができる。
【００８３】
（ｃ）Ｍｇ（ＯＨ）２に対するＭｇＯの接着性が高いため、被覆部２３０を構成する複数のＭｇＯ粒子２４０を核部２１０に対して強固に密着させることができる。これにより、当該無機充填剤２００を含む樹脂組成物を混合したり、当該樹脂組成物により絶縁層１３０を押出成形したりしたとしても、核部２１０からのＭｇＯ粒子２４０の離散を抑制することができる。核部２１０からのＭｇＯ粒子２４０の離散を抑制することで、被覆部２３０の表面に、複数のＭｇＯ粒子２４０の外形に倣うように形成された微細な凹凸を維持し、Ｍｇ（ＯＨ）２が含まれる核部２１０の露出を抑制することができる。その結果、様々な工程を経たとしても、無機充填剤２００による空間電荷のトラップ能力を充分に確保することができる。
【００８４】
（ｄ）無機充填剤２００は、Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより形成される。これにより、核部２１０および被覆部２３０を有する無機充填剤２００を容易に形成することができる。また、「気相法」と比較して、安価に無機充填剤２００を形成することができる。
【００８５】
なお、「気相法」による無機充填剤の形成方法としては、まず、金属Ｍｇを加熱して、Ｍｇの蒸気を発生させる。Ｍｇの蒸気を発生させたら、Ｍｇの蒸気と酸素含有ガスとを接触させることにより、Ｍｇの蒸気を酸化させる。これにより、ＭｇＯからなる無機充填剤の微粉末が生成される。気相法では、高純度のＭｇＯが得られるものの、コストが高くなる。なお、気相法から形成される無機充填剤には、Ｍｇ（ＯＨ）２は含まれない。
【００８６】
＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００８７】
上述の実施形態では、樹脂組成物が、Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより形成される無機充填剤２００を有する場合について説明したが、樹脂組成物が、気相法から形成されるＭｇＯからなる無機充填剤をさらに有していてもよい。
【００８８】
上述の実施形態では、樹脂組成物がＭｇＯを含む無機充填剤２００を有する場合について説明したが、樹脂組成物は、カーボンブラックからなる無機充填剤をさらに有していてもよい。
【００８９】
上述の実施形態では、無機充填剤２００がシランカップリング剤により表面処理されているとしたが、無機充填剤２００は、シランカップリング剤により表面処理されていなくてもよい。または、無機充填剤２００は、シランカップリング剤により表面処理されている粉末と、表面処理されていない粉末と、を混合させたものであってもよい。
【００９０】
＜本発明の好ましい態様＞
以下、本発明の好ましい態様を付記する。
【００９１】
（付記１）
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
樹脂組成物。
【００９２】
（付記２）
前記被覆部の表面には、前記複数のＭｇＯ粒子の外形に倣った凹凸が形成されている
付記１に記載の樹脂組成物。
【００９３】
（付記３）
前記被覆部では、前記複数のＭｇＯ粒子が前記核部の外周に凝集して密着している
付記１又は２に記載の樹脂組成物。
【００９４】
（付記４）
前記被覆部は、前記核部の外周全体を覆うように設けられる
付記１〜３のいずれか１つに記載の樹脂組成物。
【００９５】
（付記５）
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
少なくともＭｇＯを含む無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｘ線光電子分光法により前記無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により前記無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
樹脂組成物。
【００９６】
（付記６）
前記無機充填剤は、Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより形成される
付記１〜５のいずれか１つに記載の樹脂組成物。
【００９７】
（付記７）
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
無機充填剤。
【００９８】
（付記８）
無機充填剤であって、
Ｘ線光電子分光法により前記無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により前記無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
無機充填剤。
【００９９】
（付記９）
導体と、
前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、
を備える直流電力ケーブルであって、
前記絶縁層は、ポリオレフィンを含むベース樹脂と、無機充填剤と、を有する樹脂組成物により構成され、
前記無機充填剤は、Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、を有する
直流電力ケーブル。
【０１００】
（付記１０）
導体と、
前記導体の外周を覆うように設けられる絶縁層と、
を備える直流電力ケーブルであって、
前記絶縁層は、ポリオレフィンを含むベース樹脂と、少なくともＭｇＯを含む無機充填剤と、を有する樹脂組成物により構成され、
前記無機充填剤は、
Ｘ線光電子分光法により該無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により該無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
直流電力ケーブル。
【０１０１】
（付記１１）
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、無機充填剤と、を有する樹脂組成物を準備する工程と、
前記樹脂組成物を用い、導体の外周を覆うように絶縁層を形成する工程と、
を備え、
前記樹脂組成物を準備する工程は、
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、を有する前記無機充填剤を準備する工程を有する
直流電力ケーブルの製造方法。
【０１０２】
（付記１２）
前記無機充填剤を準備する工程では、
Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより前記無機充填剤を形成する
付記１１に記載の直流電力ケーブルの製造方法。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  直流電力ケーブル
１１０  導体
１２０  内部半導電層
１３０  絶縁層
１４０  外部半導電層
１５０  遮蔽層
１６０  シース
２００  無機充填剤
２１０  核部
２２０  Ｍｇ（ＯＨ）２粒子
２３０  被覆部
２４０  ＭｇＯ粒子
【図１】
2019189843.tif 000003
【図２】
2019189843.tif 000004
【図３】
2019189843.tif 000005
【図４Ａ】
2019189843.tif 000006
【図４Ｂ】
2019189843.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月5日(2019.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
樹脂組成物。
【請求項２】
前記被覆部の表面には、前記複数のＭｇＯ粒子の外形に倣った凹凸が形成されている
請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、
少なくともＭｇＯを含む無機充填剤と、
を有する樹脂組成物であって、
前記無機充填剤は、
Ｘ線光電子分光法により前記無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により前記無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
樹脂組成物。
【請求項４】
直流電力ケーブルの絶縁層を構成する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記被覆部は、前記核部の外周全体を覆うように設けられ、
前記核部は、前記無機充填剤の外周に露出していない
請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項６】
前記無機充填剤は、Ｍｇ（ＯＨ）２を原料として焼成することにより形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂組成物。
【請求項７】
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、
前記核部の外周を覆うように設けられる複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、
を有する
無機充填剤。
【請求項８】
無機充填剤であって、
Ｘ線光電子分光法により前記無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により前記無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
無機充填剤。
【請求項９】
導体と、
前記導体の外周に設けられた絶縁層と、
を備える直流電力ケーブルであって、
前記絶縁層は、ポリオレフィンを含むベース樹脂と、無機充填剤と、を有する樹脂組成物により構成され、
前記無機充填剤は、Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、前記核部の外周に設けられた複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、を有する
直流電力ケーブル。
【請求項１０】
導体と、
前記導体の外周に設けられた絶縁層と、
を備える直流電力ケーブルであって、
前記絶縁層は、ポリオレフィンを含むベース樹脂と、少なくともＭｇＯを含む無機充填剤と、を有する樹脂組成物により構成され、
前記無機充填剤は、
Ｘ線光電子分光法により該無機充填剤の表面側から放出される光電子のエネルギースペクトルを測定したときに、ＭｇＯに由来するピークを示すのに対して、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示さず、
フーリエ変換赤外分光法により該無機充填剤を透過した赤外光に基づいて前記無機充填剤の赤外吸収スペクトルを測定したときに、Ｍｇ（ＯＨ）２に由来するピークを示す
直流電力ケーブル。
【請求項１１】
ポリオレフィンを含むベース樹脂と、無機充填剤と、を有する樹脂組成物を準備する工程と、
前記樹脂組成物を用い、導体の外周に絶縁層を形成する工程と、
を備え、
前記樹脂組成物を準備する工程は、
Ｍｇ（ＯＨ）２を含む核部と、前記核部の外周に設けられた複数のＭｇＯ粒子を含む被覆部と、を有する前記無機充填剤を準備する工程を有する
直流電力ケーブルの製造方法。