DOP フタル酸エステル: その概要、使用方法、安全性について知っておくべきこと

DOPフタル酸エステルとは何ですか?

DOP フタル酸エステル (正式にはフタル酸ジオクチルまたはフタル酸ジ(2-エチルヘキシル) (DEHP) として知られる) は、世界で最も広く使用されている可塑剤の 1 つです。可塑剤は、硬質プラスチックを柔らかく、柔軟にし、加工しやすくする化学添加剤です。これがなければ、ポリ塩化ビニル (PVC) などの材料は硬くて脆くなり、ビニールの床や庭のホースから医療用チューブやワイヤー絶縁体に至るまで、私たちが毎日使用している何百もの柔軟なプラスチック用途にはまったく適していません。

化学的には、DOP はフタル酸と 2-エチルヘキサノールのエステルです。これは透明な油状の液体であり、水溶性が非常に低く沸点が高いため、プラスチックマトリックス内で熱的に安定で長持ちします。その分子式は C24H38O4 で、分子量は約 390.56 g/mol です。加工中に PVC にブレンドされると、DOP 分子が PVC ポリマー鎖の間に挿入され、分子間力が減少し、鎖が互いに滑りやすくなります。これにより、軟質 PVC 製品の特徴である柔軟でゴムのような感触が生まれます。

DOPフタル酸エステル は、その優れた性能対コスト比により、数十年にわたって可塑剤市場を支配してきました。優れた柔軟性、優れた低温性能、強力な電気絶縁特性、および幅広い PVC 配合物との適合性を実現します。大量生産アプリケーションを取り扱うメーカーにとって、加工性、耐久性、手頃な価格の組み合わせにおいて DOP に匹敵する代替品はこれまで歴史的にありませんでしたが、規制と安全性の状況によりその計算は大きく変わりつつあります。

DOP の主要な物理的および化学的特性

フタル酸ジオクチルの物理的および化学的特性を理解することは、フタル酸ジオクチルがなぜ業界標準の可塑剤となったのか、またなぜプラスチック製品内でそのように挙動するのかを説明するのに役立ちます。その最も重要な特徴の詳細な概要は次のとおりです。

蒸気圧が非常に低いため、DOP は室温でゆっくりと蒸発します。これが、DOP がプラスチック製品の内部で長年にわたり効果を維持する理由の 1 つです。しかし、この同じ残留性は、油、熱、または機械的ストレスとの接触によって時間の経過とともにプラスチックマトリックスから移行する可能性があることを意味しており、これが安全性と環境上の懸念の多くの根源となっています。

DOP フタル酸エステルが業界全体で使用される場所

DOP 可塑剤は、幅広い業界および製品タイプにわたって使用されています。その多用途性は、カレンダー加工、押出成形、射出成形、スプレッドコーティングなど、幅広い PVC 配合および加工条件で効果的に機能するという事実から生まれます。主な応用分野は次のとおりです。

建設および建築資材

建設業界は、DOP 可塑化 PVC の最大の消費者の 1 つです。軟質 PVC 床材、ビニール製壁材、窓枠、屋根材、および防水シートはすべて、従来、柔軟性、耐久性、耐紫外線性のためにフタル酸エステル系可塑剤に依存しています。 DOP は特にビニル床製品に多く使用されており、足元の柔らかさと寸法安定性の適切なバランスを実現するために、樹脂 100 部あたり 20 ～ 50 部 (phr) の濃度でブレンドされています。低温での柔軟性により、寒冷地での屋外建築用途にも適しています。

ワイヤーおよびケーブルの絶縁

電線およびケーブルの絶縁および被覆は、DOP フタル酸エステルのもう 1 つの主要な最終用途です。 DOP で可塑化された柔軟な PVC 絶縁体は、優れた誘電特性、適切な添加剤と組み合わせた場合の難燃性、およびひび割れすることなくケーブルを曲げ、配線し、設置できる柔軟性を提供します。 DOP 可塑化 PVC ケーブルは、住宅用配線、自動車用ワイヤーハーネス、産業用制御ケーブル、家庭用電化製品のコードに使用されます。電線絶縁における DOP の耐用年数は長く、多くの場合 20 ～ 30 年を超えるため、この用途では数十年にわたって DOP が可塑剤の主要な選択肢となってきました。

自動車部品

自動車分野では、ダッシュボード、ドアパネル、シートカバー、アンダーボディコーティング、シーラントに DOP 可塑化 PVC が使用されています。自動車の内装では、可塑剤は冬の氷点下から夏の駐車中の車内の 80°C 以上に至る極端な温度範囲にわたって柔軟性を維持する必要があります。 DOP は使用温度範囲が広いため、これらの用途に自然に適合します。しかし、自動車の内装からフロントガラスへの可塑剤の移行（車の窓の内側に蓄積する油膜の原因）は、DOP などの高揮発性可塑剤を使用した結果としてよく知られており、多くの自動車メーカーは移行の少ない代替品に移行しています。

医療機器およびヘルスケア製品

DEHP (DOP フタル酸エステルの医療グレードの名称) は、歴史的に、点滴バッグ、血液バッグ、透析チューブ、酸素マスクなどの PVC 医療機器に選択される可塑剤です。 PVC との並外れた適合性と、透明で柔軟なフィルムを製造できる能力により、これらの用途に最適です。しかし、特に新生児、妊婦、透析患者などの脆弱な患者に対する DEHP の血液および IV 溶液への浸出に関する懸念により、大幅な規制が課され、医療グレードの PVC 製品の非フタル酸エステル代替品への業界の大きな移行が生じています。

消費財および繊維

DOP フタル酸エステルは、庭用ホース、空気注入式玩具、人工皮革、レインウェア、シャワー カーテン、履物、コーティングされた生地など、幅広い消費者製品にも使用されています。繊維コーティング用途では、DOP はスプレッドコーティングおよびナイフオーバーロールプロセスで使用され、柔軟で耐久性のある PVC コーティング生地を製造します。その費用対効果の高さにより、特に価格に敏感な消費財で広く普及しています。これが、子供向けのおもちゃや製品におけるその存在が規制当局の最も厳しい監視の対象となっている理由でもあります。

DOP フタル酸エステルに関する健康と安全への懸念

DOP フタル酸エステル、特に DEHP に関連する健康上の懸念は、過去 30 年にわたって広範囲に研究されており、これが敏感な用途での DOP フタル酸エステルの使用が減少している主な理由となっています。重要な問題は、DOP が PVC ポリマー マトリックスに化学結合していないことです。それは単にその中に溶けているだけです。これは、プラスチックから物質が接触した食品、液体、ほこり、体液に拡散する可能性があることを意味します。

内分泌かく乱

DEHP に関する最もよく知られている健康上の懸念は、DEHP が内分泌かく乱化学物質 (EDC) として分類されていることです。 DEHP とその一次代謝産物である MEHP (フタル酸モノ-2-エチルヘキシル) は、男性の生殖発達に関与するホルモン経路であるアンドロゲンシグナル伝達を妨害します。動物実験では、出生前および幼少期に DEHP に曝露すると、テストステロンの産生が減少し、精巣の発育が障害され、精子の数と質が低下することが一貫して証明されています。これらの発見は複数の種で再現されており、ヒトを対象とした疫学研究では、男児の尿中DEHP代謝物レベルと精子の質の低下、ホルモンレベルの変化、および胎児発育中のアンドロゲン破壊の高感度マーカーである肛門性器間距離の短縮との関連性が発見されている。

生殖および発生毒性

DEHP は、生殖能力を損ない、胎児の発育に悪影響を与える実証済みの能力に基づいて、複数の規制枠組みの下で生殖毒性物質として分類されています。欧州化学庁 (ECHA) は、DEHP をその生殖毒性のため、REACH 規制の下で高懸念物質 (SVHC) に分類しています。動物モデルでは、高線量曝露により精巣萎縮、産子数の減少、発育異常が引き起こされます。最も懸念される時期は、発育中の内分泌系と生殖系が化学的破壊に対して最も脆弱である出生前および出生後早期の曝露です。

発がん性

DEHP は、高線量に曝露されたげっ歯類における肝がんの十分な証拠とヒトにおける限られた証拠に基づいて、国際がん研究機関 (IARC) によってヒト発がん物質の可能性 (グループ 2B) に分類されています。げっ歯類における発がんメカニズムには、ペルオキシソームの増殖が含まれます。この作用機序は人間には直接当てはまらない可能性があり、そのため DEHP は発がん性の可能性ではなく発がん性の可能性があると分類されています。それにもかかわらず、この分類は消費者向けアプリケーションでの使用が制限される原因となります。

人体への暴露経路

人間は複数の経路を通じて同時に DOP フタル酸エステルに曝露されるため、バイオモニタリング研究で検査されたほぼすべての人の尿から DOP フタル酸エステルが検出されます。

• 食品との接触: DEHP は、PVC 食品包装、食品加工装置のガスケット、プラスチック ラップから脂肪の多い食品に移行します。チーズ、肉、油などの脂肪の多い食品は、低脂肪の食品よりもはるかに多くのフタル酸エステルを吸収します。
• 医療処置: DEHP 可塑化 PVC チューブを介して IV 療法、輸血、または透析を受けている患者は、最も高い直接曝露を受けており、場合によっては食事曝露を数桁上回る場合もあります。
• 室内の粉塵： DEHP は床材、壁材、その他の建築材料から家庭内のダストに移行し、特に幼い子供がその手から口への行動を通じて摂取します。
• 皮膚接触: ビニール手袋、おもちゃ、床材などの DEHP 含有製品との皮膚接触は曝露の一因となりますが、経皮吸収は摂取よりも遅いです。
• 吸入: 屋内環境における可塑化 PVC 製品からの空気中の DEHP は、特に PVC 表面が多く換気の悪い空間では呼吸器曝露の原因となります。

DOP フタル酸エステルに関する世界的な規制

DEHP に対する規制は、特に脆弱な人々にさらされる可能性が高い用途において、過去 20 年間で劇的に強化されました。主要市場にわたる主要な規制の概要は次のとおりです。

すべての主要な規制管轄区域にわたる傾向は、緩和ではなく、明らかにさらなる制限に向かっています。消費者向けまたは食品と接触する用途で DOP フタル酸エステルを使用しているメーカーは、継続使用のための規制枠が狭まっており、準拠した代替品への移行を積極的に計画する必要があります。

DOP可塑剤の非フタル酸エステル代替品

DOP フタル酸エステルに対する規制により、健康や規制上の懸念を伴うことなく DOP の性能に匹敵するかそれに近づくことができる非フタル酸エステル系可塑剤の開発と採用が加速しています。適切な代替手段の選択は、特定のアプリケーション、処理要件、パフォーマンス目標、およびコストの制約によって異なります。主な代替案は次のとおりです。

DINP および DIDP (フタル酸ジイソノニルおよびジイソデシル)

DINP および DIDP は高分子量のフタル酸エステル系可塑剤で、分子サイズが大きいため DOP よりも移行速度が低くなります。これらは現在、ほとんどの管轄区域で DEHP と同じ制限を受けておらず、フローリング、ケーブル、一般産業用 PVC などの非敏感な用途で DOP の直接のドロップイン代替品として広く使用されています。しかし、それらは依然としてフタル酸エステルであり、その規制上のステータスは継続的に検討されており、フタル酸エステルからの完全な脱却を目指すブランドにとって、恒久的ではなく暫定的な解決策となっています。

DOTP / DEHT (テレフタル酸ジオクチル)

DOTP (DEHT とも呼ばれる) は、フタル酸エステルではなくテレフタル酸エステルです。主鎖としてフタル酸の代わりにテレフタル酸を使用します。この構造の違いは、DEHP が DEHP の内分泌かく乱特性を共有せず、フタル酸エステル規制の対象ではないことを意味します。 DOTP は DOP と非常に似た可塑化効率を提供し、標準的な PVC 装置で適切に処理し、より優れた熱安定性と低い揮発性を備えています。これは世界中で最も人気のある DOP 代替品の 1 つとなり、現在では玩具、床材、自動車、ワイヤーおよびケーブルの用途で広く使用されています。

DINCH (シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸ジイソノニル)

DINCH は、医療機器、食品に接触する材料、子供のおもちゃなどの敏感な用途向けに特別に開発された高分子量の非フタル酸エステル可塑剤です。広範な毒性試験を受けており、ヨーロッパおよび米国の規制機関によって医療用 PVC での使用が承認されています。 DINCH は、優れた柔軟性、低移行性、優れた UV 安定性を備え、生理学的に良好な耐容性を備えています。 DOP に比べてコストが高いため、その使用はプレミアムまたは規制された用途に限定されますが、DEHP に代わる医療グレードの PVC 製品としては推奨されています。

バイオベース可塑剤

エポキシ化大豆油 (ESBO)、クエン酸エステル (ATBC や TBC など)、イソソルビド ジエステルなど、天然原料由来のバイオベース可塑剤の成長カテゴリーは、非フタル酸エステル化学と再生可能調達の両方を提供します。クエン酸アセチルトリブチル（ATBC）などのクエン酸エステルは、食品との接触および医療用途として FDA に承認されています。エポキシ化植物油は、PVC の二次可塑剤および熱安定剤として広く使用されています。これらのバイオベースのオプションは、DOP と比較した可塑化効率とコスト競争力は用途によって異なりますが、安全性だけでなく持続可能性でも差別化を図ろうとしているブランドにとってますます魅力的です。

製品およびサプライチェーン内の DOP フタル酸エステルを特定する方法

PVC コンポーネントや完成品を調達するメーカー、輸入業者、ブランドにとって、DOP フタル酸エステルが製品に含まれているかどうかを特定することは、コンプライアンスの必要性とデューデリジェンスの両方の要件です。実際にそれにアプローチする方法は次のとおりです。

• 材料データシート (MDS) および REACH 宣言をリクエストします。 使用されている可塑剤システムを特定する完全な材料宣言については、PVC サプライヤーに問い合わせてください。準拠したサプライヤーは、DEHP が存在するかどうか、およびその濃度を確認できる必要があります。
• 第三者機関による試験: 最終製品の場合、GC-MS (ガスクロマトグラフィー - 質量分析) や XRF (蛍光 X 線) スクリーニングなどの方法を使用した認定研究所による試験により、フタル酸エステル含有量を確実に特定し、定量化できます。 XRF は迅速なスクリーニングに使用されます。 GC-MS は、規制遵守を確認する方法です。
• サプライチェーン監査: PVC 配合業者および部品メーカー、特に施行がそれほど厳しくない地域に拠点を置くメーカーに対して定期監査を実施し、申告された配合が実際の製造慣行と一致していることを確認します。
• 規制リストと照らし合わせて製品カテゴリを確認します。 AFIRM RSL、ZDHC MRSL、または小売業者の特定の RSL などの制限物質リスト (RSL) と製品ポートフォリオを相互参照して、フタル酸エステル フリーの配合が必要な製品を特定します。
• 承認された可塑剤リストを実装します。 DEHP およびその他の制限されたフタル酸エステルを明示的に除外する、調達仕様に対する社内承認可塑剤リストを定義し、この要件をサプライ チェーン内のすべての PVC サプライヤーおよびコンバーターに明確に伝えます。