図1 世界の規制動向と物
大越雅之
一般社団法人難燃材料研究会
フォーカスキーフレーズ：機能性添加剤と国際規制に挑む日本の高付加価値戦略
キーワード：スパイシーマテリアル、ゴム・プラスチック添加剤、難燃剤、環境規制（REACH、RoHS、CLP）、内分泌かく乱物質（EDC）、リスクトレードオフ、高機能化、化学物質の国際規制、日本の技術優位性、国際規格・戦略的貿易障壁
スパイス戦争で知られるように16世紀から18世紀にかけて、ヨーロッパ諸国は、東南アジアのスパイスの産地であるマラッカ、モルッカ、バンダをめぐって争った一連の経済的、軍事的競争が勃発した１）。このスパイスように少量で機能を発揮する高付加価値な物質をスパイシーマテリアルと呼び、添加剤もその範疇となる。
特にゴム・プラスチック用添加剤は、これらポリマーに機能性を付与し、製品の品質特性項目を獲得する手段として用いられる。例えば、ゴムにおけるカーボンブラック添加で知られる藤本モデル２）のように、カーボンブラックがストラクチャー構造を形成することで、ゴムの力学的特性や耐久性を著しく向上させることからタイヤ等に広く使用されている。その後、生活の質の向上にともないさらなる高機能化が進むとともに、新たな価値として環境性が求められている。本報では、添加剤による機能化概要、課題、その対策を含めた将来性について述べる。
添加剤は、下記4機能となる（表１）。
表１ 添加剤の種類
劣化防止、延焼防止の2機能があり、長寿命化することで「財」の価値を担保する。劣化防止機能の中には、いわゆる酸化防止剤があり、HALSで知られるようにアルキルアミノエーテル骨格を用いて劣化要因であるフリーラジカルを補足する機能がある3,4）。
延焼防止機能には難燃剤があり、酸化防止よりも炎に対応するため高温でのフリーラジカル補足やその防止機能が必要となり、代表的なものに臭素系やリン系難燃剤がある5,6）。
橋掛（架橋）、非橋掛（非架橋）の分類があり、化学的分子網目、もしくは物理的に硬いものを添加することで塑性変形を減少させ、弾性率や引張強さを向上させる。橋掛には、Goodyearの天然ゴムの硫黄による橋掛け7）、ウレタン、エポキシ等のゴム・熱硬化樹脂での橋掛けがある８，９）。非橋掛は物理的に硬い鉱物など、もしくはカーボンのようにストラクチャー構造にて疑似橋掛けを持つものがある２）。それらとの樹脂界面接着性を高めるためにカップリング剤等の表面処理剤が用いられる10）。
加工時の塑性変形を容易にするために可塑剤、軟化剤が用いられる。例えば、塩化ビニルでは、フタル酸系可塑剤等が用いられている11）。また、加工機の内壁との摩擦抵抗を軽減させるために滑剤が用いられる12）。一方で加工時の凝集力付与のために粘着付与剤やレベリング剤が用いられる13）。
用途に応じ機能付与する剤を示す。発泡剤は真空成型トレイ用などに用いられ、化学発泡と物理発泡がある14）。帯電防止剤は、埃防止に用いられ、滑剤との共用やイオン性高分子材料などが用いられる15）。着色剤は、主に顔料が用いられ色によっては退色防止が必要となる16）。その他、抗菌剤、熱伝導剤等が用途別に用いられる17,18）。
実際の配合ではゴム・プラスチック用添加剤は、いくつかの組合せで用いられている。例えば、家電用の筐体材料に用いられるポリカーボネート（PC）/アクリロニトリルブタジエンスチレンコポリマー（ABS）は、ABS単体では難燃性が獲得できないため高難燃性のPCとポリマーブレンドし、難燃剤、着色剤、酸化防止剤、補強剤、帯電防止剤等が配合されたものが使用されている。一方で高度化した昨今、機能化付与する添加剤も重点品質項目の一つとして、環境性と安全性が挙げられている。その環境性と安全性は、低CO2、バイオマス度合、化学安全、リサイクル等の社会的安全度があげられる。上流産業である化学産業は、どのように使用されているか下流産業の製品用途を把握するには限界がある。よって、主だった製品毎の各国化学規制の仕組みの理解が必要であるため、下記に示す。
世界の主要な規制構造図を図1に示す。主要な規格規制はほぼ網羅している。
図1 世界の規制動向と物質
まずは、世界的には、国連の内分泌かく乱物質リスト、国際条約として、POPｓ条約、バーゼル条約がある。米国には、最上位法規連邦法にて有害物質規制法（TSCA）等、各州法がありそれぞれ規制物質がある。EUは、1990年代の半ば以降、RoHS指令（Restriction of Hazardous Substances Directive）やWEEE(waste electrical and electronic equipment) 指令に代表されるEU指令や、環境ラベルの認証機関であるブルーエンジェルマークやノルディックスワンが、化学物質に関して、使用禁止や使用制限を設定した。その中でもEUで注目するべき規制は下記3つである。
各地域の規制等と対象候補添加剤について、下記に示す。
国連環境計画（UNEP）と世界保健機関は、内分泌かく乱物質（EDC）に関する最新の科学的知見をまとめた新たな報告書を発表している。EDCは、電子機器、殺虫剤、化粧品などに含まれ、廃棄物や排水などを通じて環境に入り込む。体内に入るとがんや神経系の発達障害の原因となるなど健康被害を引き起こし、野生生物にも深刻な影響を及ぼす恐れがあるとしている。報告書では、EDCと健康・環境問題との関連性を十分理解し疾病リスクや関連コストを軽減するために、さらに研究が必要であるとしている。
残留性有機汚染物質（POPs：Persistent Organic Pollutants）2001年5月にストックホルムで開催された外交会議において条約が採択され、2004年5月17日に条約が発効した。我が国は2002年8月に条約に加入している。
1989年3月、スイスのバーゼルにおいて、一定の有害廃棄物の国境を越える移動等の規制について国際的な枠組み及び手続等を規定した「有害廃棄物の国境を越える移動及びその処分の規制に関するバーゼル条約」が作成された（1992年5月5日効力発生。2023年11月現在、締約国数は189か国）。特にプラスチック廃棄物の国を跨ぐ移動に関して、廃プラに含有される添加剤の規定がある。
CLP規則は、GHSをベースとした EU における化学品の分類であり、表示、包装に関する規則である。高いレベルでの健康、及び環境の保護を確実なものとするとともに、物質と混合物そしてある種の物品(アーティクル、成形品)の自由な物流を確実なものとすることを目的に2009 年 1 月 20 日施行された。
人の健康と環境を高い次元で保護し、EU域内市場が効率的に機能するよう促し、EU化学産業の競争力を高めることを目的としている。その流れは、①登録、②評価経て、Whiteなら規制なし、Blackなら③認可、もしくは制限となる。その評価方法は、下記の２種類がある。
通常評価はCoRAP、特急評価はRMOAと言われている。添加剤の近年の評価事例としては、可塑剤があげられる。1,2-benzenedicarboxylic acid, di-C6-10-alkyl esters、1,2-benzenedicarboxylic acid, mixed decyl and hexyl and octyl diesters with ≥ 0.3% of dihexyl phthalate (EC No. 271-094-0)は、2014年12月5日にRMOA収載（Scope: 生殖毒性)され、2015年6月15日に認可対象候補物質に指定されており、約半年の審査にて黒判定となっている。
電子・電気機器における特定有害物質の使用制限についてのEUによる指令であるが、指令であって規則ではないので、罰則規定はない。また、EUのみでなく、中国、韓国、トルコなどそれぞれの国でのRoHSがある。2006年より施行された際の使用制限物質は６物質（鉛、水銀、カドミウム、六価クロム、ポリ臭化ビフェニル (PBB)、ポリ臭化ジフェニルエーテル (PBDE) ）である。
その後2019年からの追加の使用制限物質は、フタル酸エステル類４物質DEHP（Bis (2-ethylhexyl) phthalate）, BBP（Butyl benzyl phthalate）, DBP（Dibutyl phthalate）, DIBP（Diisobutyl phthalate）であり、許容濃度は、0.1wt%である。現状検討に挙げられたPack-15使用制限7物質(RoHS指令 Annex II)中に、三酸化アンチモン（ATO）、Tetrabromobisphenol-A（TBBPA）、中鎖塩素化パラフィン（MCCP）の3種の難燃剤があるが、ATOは事実上の限定付き除外、TBBPAとMCCPは除外されず収載推薦となっている。TBBPAは単独での使用禁止、かつ適応除外分野（半導体、飛行機等）である。しかし、TBBPAの単独使用分野はほぼ除外され、かつTBBPA単独使用は少なくその誘導体利用がほとんどのため実害は少ない。
米国は、EUの環境障壁を作るような保護主義的な動きは従来少なかった。しかしながら、PHAS（ペルフルオロアルキル化合物とポリフルオロアルキル化合物の総称）は米国発であり、ウオッチは必要である。米国の化学物質規制は、最上位法規連邦法＞下位法連邦規則集＞州法の順位に拘束力が強い（表2）。
表2 米国規制法の構造
添加剤規制は、主に有害物質規制法（TSCA）と環境に敏感なカルフォルニア州などである。また、米国での化学物質安全評価は環境保護庁で実施しているが、最近はボランティア団体の評価が進み、特にGreenScreenはTCO（Total Cost of Ownershipラベル）との連携やヒューレットパッカード等が評価方法を採用する動きがあり、その動向に注意が必要である。
このような規制に対応すべく日本としては、リスクトレードオフ法を手段の一つとして検討している。それは従来の化学物質規制とは異なり、「多くの化学物質にはリスクがあるが，それ以外にも多くのリスクがある。」という考え方であり、例えば、実際の火災統計データをもとに難燃剤としてリン酸エステルを利用した場合の損害リスク低減（死亡者、財産消失等を含む）は、14,000百万ドルに対し、全てのリン酸エステルが発がん性を持つと仮定したリスク増加は5,300百万ドル（死亡者、患者負担等を含む）である。よって、14,000百万ドル＞5,300百万ドルであり、火災リスク低減が化学物質リスク増加よりも大きくなり、難燃剤使用によるメリットが勝る19)。ただし、この解析は開始されたばかりでデータ量の少なさ、分布の取り扱い等の検討課題がある。
前述した規制の中、日本の添加剤が継続して使用でき、さらに発展するためには、産業構造の変革、現状技術課題の把握、及び日本の施策が必要であり、下記に所見を示す。
添加剤課題は、日本の化学産業課題と同一である。添加剤のリソースである有機化学物質や鉱物は、輸入、もしくは現地生産となり外部リソースに依存度が高い。例えば、リンは、採取場所が限定され、かつ添加剤用途よりも肥料という巨大、かつ戦略的市場が存在し、輸入リスクがある。そこで、各メーカーは外部リソース依存による生産課題を克服するため、現地生産にシフトしているが、現地統制による関税、生産量制限、及び技術流出などの既存市場への供給課題がある。
例えば、臭素系難燃剤（BFRs）の助剤である三酸化アンチモン（ATO）の輸出規制事例を示す。中国商務部は、2024年8月15日にアンチモン地金、及び一部のアンチモン関連物質の輸出規制を2024年9月15日より開始し、日本への輸出が止まり、図2に示すような急激なATOの高騰を招いいている20)。
図2 ATO輸入動向
ATOにとどまらず、中国は2023年8月1日からガリウムとゲルマニウムの関連品目、2023年12月1日から一部の黒鉛品目に対して、輸出管理を実施しており、今後もウオッチが必要である。
添加剤市場は、社会基盤材料として各分野に幅広く使用されている。E＆Eの消耗品からインフラまで、それぞれの製品試験規格に保護されており、需要は確保されている。
将来難燃材料の期待される分野を示す。米国総務省シンクタンクによる４大メジャーインパクトから今後添加剤の需要増加の期待される分野を抽出した（表3）。
表3 難燃材料技術の期待される産業領域
例えば、顕在化した需要としては、車のEV化に伴う電池周辺樹脂部品の難燃剤需要がある。バッテリーには燃えさし試験といわれるUN R100が施行されており、それをクリアするために搭載される樹脂には難燃性が必要となる。さらには、将来GTR(Global Technical Regulations)5.4.12というバッティー暴走での安全性確保というさらに厳しい試験が予定されている。
日本の強みとは、例えば複写機のようにモジュール化したシステムをすり合わせにより、他国が真似しづらい高度な商品設計を構築し、参入技術障壁を確立することにある。添加剤の高度設計、その付加価値のつけ方は、例えば、酸化防止剤の場合は、その配合製品の製造工程での物性（流動性、金型転写性等）、製品付帯特性（化学安全性、リサイクル等）、その劣化防止機能を用いた長寿命化設計知見にあたる。単なる材料供給先にならぬよう高度に階層化された技術知見等の付加価値を提供し、国際社会における日本の添加剤の優位性を確立するのがよいと考える。
日本の優位性確立のための一つの手段として、技術がある。日本の添加剤技術は世界レベルにおいて最も進んだ国の一つである。その中の技術的特徴を生かすことにより、より高度なサービス提供が可能と思われる。つまり、高く売る仕組み作りが必要である。
日本ほど各国の安全基準を網羅している国はないと思われる。輸出のため、EU、米などのそれぞれの国の規格・ラベル、及び各国間条約などを順守する必要があるため、次から次へと押し寄せる規制に対し、技術でクリアにしていく姿勢をつらぬいてきた。例えば、難燃剤の縮合リン酸エステルでは、安全懸念のある不純物を低減し、高純度の品質を達成している。また、食品安全レベルと同等なリン系難燃剤を開発し、製品化するなど環境障壁に対して、技術で対抗してきた歴史がある。それらの開発設計、及びその製造技術を世界に向けて発信し、利益の最大限化を目指す必要がある。
上記技術的知見の組合せとすり合わせにより、階層化し深化した技術障壁が構築される。上記の品質とコストアイテムは既に揃っているため、添加剤の技術分野は必ず勝てると確信している。しかし、それをより強化するためには保護政策が必要であり、その対策を下記に示す。
我が国は、電気、電子、車を世界に向けて生産している国であり、かつ消費大国でありながら、日本発の規格及び規制で世界標準であるものは少ない。規格、及び規制は、ある面では貿易障壁となり自国利益の最大化をはかる一つの手段でもある。例えば、自動車、電気・電子、航空規格等日本提案の国際規格は少ない。今後、産業のアジアシフトは避けられず、単なる原料や技術輸出にならぬよう、ラベル、規格、及び規制を構築できる体制を整え、日本として利益の最大化を目指すべきと考える。
各国規制やラベルは、安全性のみならず各国製品の戦略的貿易障壁構築という面も垣間見られる。日本は世界に先駆けて有害な化学物質による環境汚染を防止することを目的に1973年に化審法を制定した歴史がある21)。日本としての技術革新と戦略的仕掛けが必要であり、「安全、安心」の確立のための高付加価値障壁を構築するべき時期に来ている。「日本の先進国というブランドを活用し、より安心してお使い頂ける“高機能化”という商品価値を世界中に提供していこう」というものだ。
本来なら技術視点にて語るべきであったが、日本のおかれた現状を考慮すると社会全体を俯瞰した方向性を示すべきと考えた。しかし、私自身が高付加価値化の将来像について、シンプルに表現できていない。今後も研鑽を怠らず、企業の皆様に有用な情報を提供し、人の命や財産を守る日本の添加剤の発展を皆さまとともに歩んでいきたい。
1)日本胡椒協会、「胡椒の歴史」https://kosho-kyokai.com/history/、accessed 2025/04/25
2)「ESR によるカーボンブラックの作用機構の研究」, 藤本 邦彦, 猪俣 亥一, 藤原 鎮男、日本ゴム協会誌/46 巻 (1973) 3 号p. 232-240、https://doi.org/10.2324/gomu.46.232
3)「新しい光安定剤の開発研究」村山圭介、有機合成化学、31巻3号、P198-（1972）
4)「HALSのメカニズムと応用」車田知之、マテリアルライフ、８（２）、ｐ53-（1996）
5)Wichmann H, Dettmer F T, Bahadir M, Vol.47 No.4 P349 (2004)
6)Braun U, Schartel B, J of Fire Sci., Vol.23 No.1 P5-(2005)
7)「Improvement in the manufacture of gum-elastic shoes」, Charles Goodyear, patent 849 （1838/7/24）
8)Z.Alex He, Werner J. Blank, Marie E Picci, J of Coatings Technol., 74(930),31(2002)
9)特開「2003-266434」
10)N.Ikuta, F Funami, Fiber Preprints, Japan Vol.65, p86(2010)
11)Von K Schmieder, K Wolf, Kolloid-Z., 127(2/3)p65(1952)
12)U. Jacobson, Brit. Plastics, 34(6), p328 (June 1961)
13)”Influence of Additives on Interfacial Phenomena During Film Formation of powder Coating” P. Uhlmann , K. Grundke, J. of Coatings Technol., 73,p59-(2001)
14)松野、大村、「特開2000-264993」
15)「プラスチック添加剤の技術開発 高機能高分子型帯電剤の開発」三洋化成工業、JETI Vol.51, No.5, p86-(2003)
16)「プラスチック用着色剤における無公害化の現状」、長内 隆明、色材協会誌、1981 年 54 巻 7 号 p. 430-
17)「銀系無機抗菌剤ノバロン」東亜合成研究年報、創刊号、p28-（1998）
18)H. Ishida, S. Rimdusit, Thermochimica Acta, 320, 177-(1998)
19)“リン酸エステル難燃剤最適添加量に関する研究、二律背反型環境問題へのリスク最小化手法の適応”、学位論文、東京大学、P1-101（2006）
20) 中華人民共和国、商務部・海関総署公告2024年第33号
21) http://www-cycle.nies.go.jp/magazine/syakai/20070618.htm、accessed 2022/12/15
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