化学製品・高分子製品の基礎講座
2-1 化学製品における事故防止関係の法規制
化学製品には、燃えやすかったり、有毒であったりと、知らないで使うと危険な物質が使われていることがあります。このため、化学製品の製造はもちろん、使用にあたっても様々な法律による規制がかけられていることがあります。 もちろん使用量、保管量との兼ね合いもありますが、少量であっても、利用する方、一人一人の安全を自分で守るために、最低限の知識をもつことは必要です。ここでは利用に当たって留意すべき法規制を簡潔に紹介することによって、最低限の知識をもっていただきたいと思います。
火災、爆発、急性中毒、慢性中毒などの事故を防止するために、消防法、高圧ガス保安法、液化石油ガス法、労働安全衛生法、火薬類取締法など、たくさんの規制法があります。その中でモノタロウの利用者に特に関係の深い法規制としては、危険物に関係する消防法、 有機溶剤中毒や特定化学物質に起因する健康障害発生を予防する労働安全衛生法があります。
(1)消防法(危険物)
モノタロウの商品の説明欄に危険物とか非危険物と書いてあることがあります。消防法の規制対象になるか、ならないかを明記しているのです。消防法は火災爆発の防止のための広汎な法律です。消防法の危険物とは火災の危険性のある物品のことです。 消防法ではそのような物品を自然発火性物質、禁水性物質、可燃性固体、酸化性物質などいくつかに分類していますが、モノタロウの商品で最も関係の深いのは危険物第4類とされている引火性液体です。引火点とは点火源(スパーク、炎など)を近づけた時に液体に着火する最低限の温度を指します。 目に見えない液体の蒸気が広がって引火するので、思いがけないほど遠くにある点火源からでも引火することがあることを知っておいて下さい。一方、点火源がない状態で液体を加熱していったら燃え出す温度を発火点と言います。一般に発火点に比べて引火点ははるかに低い温度になります。
危険物第4類は1気圧での引火点に応じて、表のように第〇石油類などに分類されています。特殊引火物から第2石油類までは通常の生活している温度で引火する危険があるので、取扱いには特に注意が必要です。 第3石油類から動植物油類でも、いったん着火してしまったら、その高温によって引火が継続して燃え広がるので油断できません。
表1 消防法危険物第4類
名称 | 引火点 | 具体例 |
特殊引火物 | -20°C以下で沸点40°C以下 | ジエチルエーテル、ペンタン |
第1石油類 | 21°C未満 | アセトン、ガソリン、ベンゼン、アセトニトリル |
アルコール類 | 炭素数3以下の 飽和1価アルコール |
メチルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール |
第2石油類 | 21°C以上70°C未満 | 灯油、軽油、キシレン、DMF |
第3石油類 | 70°C以上200°C未満 | 重油、ニトロベンゼン、グリセリン、エチレングリコール |
第4石油類 | 200°C以上250°C未満 | 潤滑油、フタル酸ジオクチル |
動植物油類 | 250°C未満 | ヤシ油、亜麻仁油 |
第〇石油類のような名称であっても、炭化水素である石油だけでなく、引火点が該当する物品(アセトンなどの有機工業薬品)がすべて含まれることに注意してください。 逆にたとえばエチルアルコールのような水溶性の危険物は、水で希釈して引火点が危険物に該当しなくなれば、その製品は非危険物になります。通常のお酒は危険物には該当しません。
(2)労働安全衛生法(有機溶剤、特定化学物質)
労働安全衛生法は労働者の安全と衛生を守るための法律です。ボイラーを含む機械などによる物理的な労働災害だけでなく、化学物質による健康障害も対象にしています。有機溶剤は1-6で説明したように広い用途に使われています。1-6で説明したほとんどすべての有機溶剤が有機溶剤障害予防規則の対象になります。 さらに、これらの有機溶剤を5%超含有する物品(たとえば塗料、接着剤)も対象になります。有機溶剤の中毒には急性中毒に加えて慢性中毒(貧血、肝機能障害、腎機能障害、神経障害など)があるので注意が必要です。タンクや船舶、車両内の洗浄等の作業はもちろん、屋内作業場など通風の不十分な作業場で有機溶剤を使う作業が幅広く規制対象になります。 たとえば有機溶剤含有物を用いる印刷業務、文字の書き込み業務、描画業務、接着業務、乾燥業務などです。ただし作業時間1時間当たり消費する有機溶剤の量が一定量以上の場合に限ります。規制対象になった場合には、蒸気発散の密閉や排気、換気装置の設置、作業主任者の選任と所要業務の履行、作業場の濃度測定、労働者の健康診断などが事業者に義務付けられます。
一方、特定化学物質障害予防規則(特化則)は、化学物質によるがん、皮膚炎、神経障害などの健康障害を予防するための規制です。とくに労働災害として過去に発がん性が確認された物質(特定化学物質第1類)は原則、製造禁止措置が採られるなど、有機溶剤に比べてはるかに厳しい規制がかけられています。 特定化学物質第2類もがんなど慢性障害を起こす約60の物質を対象としており、その中でも、特に管理を厳しくすべきものを特定第2類物質や特別有機溶剤としています。表の例に示すように、意外にありふれた物質が第2類物質、とくに特定第2類や特別有機溶剤になっているので注意が必要です。
表2 特定化学物質の一例
特定化学物質の区分 | 物質名 | 備考 |
第2類特定化学物質 | テトラクロロエチレン | 特別有機溶剤 |
トリクロロエチレン | 特別有機溶剤 | |
メチルイソブチルケトン(MIBK) | 特別有機溶剤 | |
エチルベンゼン | 特別有機溶剤 | |
ベンゼン | 特定第2類物質 | |
ホルムアルデヒド | 特定第2類物質 |
特定化学物質第3類は大量漏洩によって皮膚炎など急性中毒を起こす硫酸、フェノールなど8物質を対象としています。特定化学物質は、多くの場合、特定化学物質を1%超含有する物品も規制対象になり、有機溶剤障害予防規則と違って屋内作業場などの限定もありません。 特定化学物質の種類は多く、物質ごとに細かく規制方法が定められています。該当する物品を取り扱うことになる場合には規制内容をよく調べる必要があります。モノタロウの商品説明に「MIBK、ベンゼンフリー」などとあるのは、これらの特定化学物質を使っていないことを強調しているのです。
『化学製品・高分子製品の基礎講座』の目次
第1章 化学製品を理解するための基本
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1-1化学製品の構成モノタロウで販売している製品を化学の目から理解するための基礎講座です。
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1-2化学物質の名前化学製品の成分、すなわち化学物質の名前はカタカナが並んで訳がわからないと思っておられる方が多いと思います。
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1-3酸とアルカリ酸とアルカリは小学校、中学校、高校の理科で習っており、何を今さらと思われるかもしれません。
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1-4無機薬品の特徴と種類人工のものも含めると元素は110以上知られており、このうち安定に存在できる最大の元素は原子番号82、質量数208の鉛です。
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1-5有機薬品とモノマー医薬品、化粧品、洗剤、プラスチック製品など、私たちの身の回りにある化学製品の多くは有機化合物です。
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1-6有機溶剤の用途と種類有機溶剤の用途を表に整理して示します。まず化学物質を溶解するという、字義通りの用途自体にも様々な使い方がある上に、そのほかにも様々な用途があ
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1-7界面活性剤の用途と種類界面とは物質と物質の境のことです。気体と固体、気体と液体の境は、通常は固体や液体の表面と呼んでいますが、界面のひとつです。
第2章 化学製品の利用に当って留意すべき法規制
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2-1化学製品における事故防止関係の法規制化学製品には、燃えやすかったり、有毒であったりと、知らないで使うと危険な物質が使われていることがあります
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2-2有害化学物質の安全規制火を使うことによって人類は他の動物からの攻撃や寒さを防ぐことができるようになったばかりでなく、食生活はもちろん、道具づくりにおいても大きく進歩しました。
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2-3化学物質の効能と安全の両方を求める規制化学物質の安全規制法の中には、化学物質を使用するからには必要とする性能を確保し、なおかつ安全性を厳しく要求するものがあります。医薬品、農薬、肥料などへの規制です。
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2-4環境保全を目指す法規制環境保全対策には、身近な公害対策、ごみ処理、自然環境保護から、地球規模の環境対策まで様々なものがあります。
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2-5化学製品における表示規制商品の購買者に正しい商品情報、しかも最低限必要不可欠な内容を伝えるために、様々な法律によって表示規制が行われています。
第3章 化学製品の基本
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3-1農薬の特徴と分類様々な化学製品について、その製品を理解するための基本知識を説明します。
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3-2化学肥料の特徴と分類田畑では育てた農作物が持ち出されるため、植物に必要な養分の自然循環ができません。
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3-3洗剤の特徴と分類洗剤は、図のように家庭用、業務用、工業用に分けられます。
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3-4塗料の特徴と分類塗料は、ものの表面を覆うことによって表面を保護し、また美観を与える化学製品です。
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3-5接着剤の特徴と分類接着剤は、ものの表面にくっついて、ものとものとを接合させる化学製品です。
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3-6印刷用化学品の特徴と分類ヨーロッパの歴史において中世から近世への開幕の主役は、羅針盤、火薬、紙と印刷でした。
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3-7染料・顔料の特徴と分類染料も顔料も色を付けるために使われる化学製品です。
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3-8試薬の特徴と分類試薬とは文字どおり「試験研究用薬品」のことです。
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3-9殺菌剤・消毒剤・抗菌剤の特徴と分類人間の目に見えない細菌、カビ、ウイルスなどは、食中毒や伝染病などの原因になる可能性があり、その対策は人類にとって長年の課題でした。
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3-10香料・消臭剤・脱臭剤の特徴と分類空気中を漂ってきた化学物質の分子が鼻の奥の嗅粘膜に溶け込んで嗅細胞が電気信号を発し、これが脳に伝達されて「におい」を感じます。
第4章 高分子製品を理解するための基本
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4-1高分子製品の構成高分子は、包装材料、日用品雑貨、衣料などの身の回り品から器具・機械の部品、土木建築材料、さらには漁船・プレジャーボート、航空機本体や翼のような大型製品にまで広く使われています。
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4-2高分子成形加工法多くの高分子製品は、フィルム・袋、繊維、シート、カップ・トレイなどの容器、管、板、部品などに成形加工されて使われます。
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4-3樹脂添加剤4-1で述べたようにプラスチック製品は、高分子だけから成っている訳ではありません。着色するために着色剤が加えられ、また発泡製品をつくるために発泡剤が加えられることは分かりやすい例です。
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4-4ゴム薬品4-5で説明しますが、ゴムの成形加工製品には加熱すると再度溶融するゴムと、加熱してももはや溶融も軟化もしないゴムがあります。
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4-5熱可塑性高分子、熱硬化性高分子すでに4-2で簡単に説明しましたが、高分子には熱可塑性高分子と熱硬化性高分子があります。
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4-6高分子材料に期待される特性第4章の冒頭で述べたように合成高分子が現在のように幅広く使われるようになったのは20世紀後半からです。人類は文明の始まる以前から天然高分子を大量に使ってきました。
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4-7強度金属、セメント、ガラス、セラミックス、木材、高分子製品など様々な材料の力学的性質を比較する場合、強度(つよさ)は最も基本となる指標です。
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4-8耐熱性、耐寒性4-2で説明しましたように高分子は、その熱挙動や分子構造から熱硬化性高分子と熱可塑性高分子に分類できます。
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4-9透明性物質に光が入った時に可視光すべてを吸収して熱に変換する場合には透明になりません。金属が不透明なのはこれに該当します。
第5章 主要な高分子材料の種類と特長
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5-1ポリエチレンポリエチレンは、世界においても、日本においても、最も生産量・消費量の多い高分子材料です。
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5-2ポリプロピレンポリプロピレンPPは、プロピレンCH2=CH-CH3というガス状炭化水素を重合した高分子です。
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5-3スチレン系樹脂スチレン系樹脂はスチレンC6H5-CH=CH2を主成分とするプラスチックです。主要なスチレン系樹脂にはポリスチレン、AS樹脂(SAN)、ABS樹脂があります。
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5-4ポリ塩化ビニルポリ塩化ビニルは塩化ビニルを主成分とするプラスチックです。塩化ビニル単独のポリマーが圧倒的に多くを占めますが、加工性や性能などを改善することを目的に酢酸ビニルやアクリロニトリルと共重合させたコポリマーも少量つくられています。
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5-5PET繊維・樹脂(A-PETも)ポリ塩化ビニルは塩化ビニルを主成分とするプラスチックです。塩化ビニル単独のポリマーが圧倒的に多くを占めますが、加工性や性能などを改善することを目的に酢酸ビニルやアクリロニトリルと共重合させたコポリマーも少量つくられています。
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5-6ナイロン繊維・樹脂ナイロンは1939年に最初の合成繊維としてアメリカのデュポン社によって工業化され、大成功を収めたので、合成繊維の王座をすでにポリエステル繊維に奪われたとは言え、現在でも合成繊維の代名詞になるほど有名です。
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5-7エンジニアリングプラスチック5-1から5-4で説明した汎用プラスチック(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル)は耐熱性がおおむね100℃以下であるのに対して、耐熱性が100℃以上で、しかも強度が高い熱可塑性プラスチックをエンジニアリングプラスチックと言います。
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5-8ポリウレタンポリウレタンはウレタン結合-NHCOO-をもつ高分子です。ウレタン結合はイソシアネート(-NCO)という非常に反応性の高い化合物群とアルコール(-OH)の反応によって生成します。
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5-9エポキシ樹脂エポキシ樹脂は、図に示すように高分子の両末端にエポキシ基をもつプレポリマーと硬化剤(ポリアミン、酸無水物、ポリアミドなど)を反応させて生成する網目状の分子構造をもつ熱硬化性高分子です。
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5-10アクリル樹脂(PMMA,アクリル繊維、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル)アクリル樹脂と呼ばれる高分子は、図に示す広義のアクリル系ポリマー全体を指すこともありますし、ポリアクリル酸エステルだけ、あるいはメタクリル樹脂だけを指すこともあります。
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5-11フッ素樹脂、ケイ素樹脂(含むシリコーンオイル)フッ素樹脂、ケイ素樹脂はともに1940年代前半に米国で工業化された古い高分子材料です。
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5-12汎用合成ゴムゴムはエラストマー(弾性体)とも呼ばれ、常温で著しく大きな弾性をもつ物質の総称です。
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5-13特殊合成ゴム特殊ゴムは、すべての非ジエン系ゴムとジエン系ゴムのうちブチルゴム(IIR)、ニトリルゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)が該当します。
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5-14その他の高分子材料(熱可塑性ゴム、スーパーエンプラ、機能性高分子)高分子材料には、今まで紹介した高分子以外にも多数あります。その中で、大くくりして重要なものを最後に3つ紹介します。