Comments
Description
Transcript
ナノ材料の安全性を向上するためのガイドライン とその活用 栗本鐵工所
インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 [インテレクチャルカフェ] ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 ～評価手法の開発と標準化～ ナノ材料の安全性を向上するためのガイドライン とその活用 栗本鐵工所 技術開発室 クリモト創造技術研究所 福井武久 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 内容 １．背景 外部、内部要因 ２．日本粉体工業技術協会が作成を進める 「ナノマテリアルのばく露防止対策ガイドライ ン」の紹介 ３．栗本鐵工所における取り組みの紹介 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 背景：外部要因 ナノテクノロジー開発の活発化 CNT、フラーレン、ナノ粒子（酸化物、金属）など ナノ物質の安全性に対する懸念 ナノサイズによる人への健康被害、環境への影響 国からの提言 厚生労働省 通達(H20.2) 「ナノマテリアル製造･取扱い作業現場における当面のばく露防止のための予防的対策について」 環境省 公表(H21.3) 「工業用ナノ材料に関する環境影響防止ガイドライン」 経済産業省 通知(H21.7) 「ﾅﾉﾏﾃﾘｱﾙに関する安全性対策について」 企業、製造現場は、如何対応すればいいのか？ 経済活動を如何進めれば インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 背景：内部要因（栗本鐵工所） １．粉体装置の開発、製造販売を事業の一つの柱とする。 乾燥機、粉砕機、混合機、混練機、焼成機、造粒機 ２．2005年～ 新技術、新製品創製の一環として、金属 ナノ粒子の合成などナノ材料関連開発に取り組む。 Feナノ粒子を用いた磁気粘性流体の事業化など新規な 事業創造を目指す。 4 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 粉体処理装置、製造ラインにて、ばく露防止対策 を講じる必要がある。 粉砕ライン 原料 バグフィルター 粉砕機 粉砕機 ＥＸＨ 栗本鐵工所VXミル 吸気 粉砕品 2012/04/13 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 （社）日本粉体工業技術協会では、 ナノマテリアルを取り扱う場合に求められているリスク管理の工 学的な対策が具体的ではないとの問題意識の下、 平成２１年度からガイドライン作成特別委員会を設置して検討を 続けており、ナノマテリアルのばく露防止対策ガイドラインを提示 する予定である。 特別委員会の一員として活動中、本ガイドラインを紹介 ナノ物質取扱いに対する国からの提言、通達、およびばく露防止 対策ガイドライン検討 栗本鐵工所でのFeナノ粒子ばく露防止対策の取り組み を紹介 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 ２．日本粉体工業技術協会が作成を進める 「ナノマテリアルのばく露防止対策ガイドライン」 の紹介 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 ばく露防止対策の基本と考え方 前提として、 作業環境への放出そのものが無い状態を造る プロセス自体の変更と安全な物質への代替 製造ラインの新設にはこの前提を遵守する必要がある 現実的に困難な場合 ばく露防止対策：密閉化、換気（局所排気、建築と付帯設 備）、作業管理、保護具 を講じる。 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 ばく露防止対策の基本と考え方 ばく露量 ハザード（有害性） ハザードバンド（表１） ばく露バンド（表２） リスク（危険性） 管理レベル：CL（表３） リスク管理 （リスクの低減対策） 管理レベルに沿って、順次、ばく露防止対策を講じる インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 表１ 許容ばく露濃度範囲とハザードバンドの関係 許容ばく露濃度範囲(mg/m3) ハザードバンド １～５ レベル１ ０．１～１ レベル２ ０．００１～０．１ レベル３ ＜０．００１ レベル４ 表２ 密閉化対策によるばく露バンドの決定 密閉化対策 暴露バンド 定常運転時 メンテナンス時 密閉状態 レベルA（完全密閉化） 装置密閉化 開放あり レベルB（装置密閉化・メンテ時開放） 装置の一時的な非密閉 － レベルC（装置の一時的な非密閉） 装置の密閉化措置なし － レベルD（密閉化措置なし） レベルA: メンテナンス時も含め、あらゆるプロセスを完全に密閉化されている。 レベルB: メンテナンス時のみ密閉を解いて、装置を開放する（但し、製品取り出しなど、 通常運転時の開放操作がある場合は、レベルCに該当）。 レベルC: 原料、製品の搬入、取り出し等で定常運転時に装置が開放される箇所が一時 的に存在する。 レベルD: 密閉化の措置がなく、装置が常時開放されている。 2012/04/13 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 表３ 密閉化対策によるばく露バンドの決定 ハザードバンド レベル１ レベル２ レベル３ CL1 CL1 CL１ レベル４ ばく露バンド レベルＡ （完全密閉化） レベルＢ （装置密閉化・メンテ時開放） CL１ CL2 CL２ レベルＣ （装置の一時的な非密閉） CL２ CL２ CL３ （密閉化措置なし） CL２ CL３ × 専 門 家 に 相 談 ・コントロールレベル毎に、局所排気装置を選定・設置 建築及び建築付帯設備を設置 ・大気への拡散防止対策の実施 ・個人用保護具の選定・使用 ・作業手順書を作成し、作業者への教育を実施 ・粉じん濃度測定実施でばく露防止対策のチェック 2012/04/13 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 ばく露防止対策の手順 （１）既存法を遵守 （２）ハザードバンドの決定（表１） ： ハザード（有害性）のバンドを許容ばく露濃度範囲毎に設定 （３）密閉化対策を実施し、暴露バンドを 決定 （表２） ばく露防止対策の基本は装置の密閉化であり、対策を実施し、密閉化 ： のレベルから暴露バンドを決める （４）コントロールレベル設定（表３） ハザードバンドと暴露バンドとからコントロールレベル（管理レベル： ： CL）を設定する （５）CLレベル毎に局所排気装置を選定・ ： 表３のCL毎に必要な局所排気装置等の換気対策を講じる。 設置 （６）CLレベル毎に建築および建築付帯 設備を設置 ： 表３のCL毎に建築および建築付帯設備を設ける。 （７）大気への拡散防止対策の実施 ： 集じん装置を設ける。 （８）個人用保護具の選定・使用 ： 個人用保護具を選定し、使用する。 （９）作業手順書を作成し、作業者への教 ： 対象のナノ物質に関する情報、作業手順などに関する教育を行う。 育を実施 （１０）粉じん濃度測定実施でばく露防止 対策のチェック 光散乱式気中粒子計数器と凝縮粒子計数器とを用いて、粉じん濃度 ： 測定を実施し、ばく露防止対策のチェックを行う。 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 表 CL1～3の管理レベルに対応した換気装置 管理レベル ばく露防止対策 資料参照頁 ＣＬ１ 全体換気装置（機械換気） 参考資料4.2資料①（P131） 局所排気装置 4.2.1（P119-P127） プッシュプル型換気装置 4.2.2（P127-P130） 参考資料4.2②～⑦（P132-P136） 密閉化装置 4.2.1（P120,121） ＣＬ２ ＣＬ３ 全体換気装置 室内に設置した給気口や換気扇などにより、室外から新鮮な空気を取り込み、室内の汚染空 気を排気して汚染空気を排出させる。 局所排気装置 発生源の周囲を壁などで囲み、作業をするために必要な部分のみ開口を設けて排気すること により、開口部からの発散を防止すると同時に汚染空気を外部に排出させる。 プッシュプル型換気装置 発生源の両側の一方向から送気を行い、反対側から吸気することにより、一定方向の空気の 流れをつくりだして、汚染されている空気を排出させる。 密閉化装置 発生源の全てを隔壁で囲い、内部を覗くガラスや作業とするための手袋を設けて気密を保ち、 外気と汚染空気を遮断する。 2012/04/13 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 表 作業場の建築及び建築付帯設備の推奨仕様 推奨仕様 天井 内壁 床 CL1 CL2 CL3 有無 設置 設置 設置 回避する仕様 要求根拠 なし ゾーニング 形状 平滑 平滑 平滑 ― 清掃性 貫通部間隙 ― シール シール ― ゾーニング 材質 ― ― 不浸透性 ― 清掃性 形状 平滑 平滑 平滑 凹凸 清掃性 窓枠 ― ― サニタリー枠 ― 堆積防止 貫通部間隙 ― シール シール ― ゾーニング 材質 難浸透性 難浸透性 不浸透性 ― 清掃性 形状 平滑 平滑 平滑 凹凸 清掃性 幅木 ― ― ― 清掃性 アール付き，傾斜付き 水勾配 ― ― 1/100程度 ― 清掃性 材質 ― ― 不浸透性 ― 清掃性 形状 平滑 平滑 平滑 凹凸 清掃性 密着性 ― 密閉性あり 密閉性あり ｲﾝﾀｰﾛｯｸ付き 開放 ゾーニング 窓 密閉性 あり あり 窓なし又は開閉不可 網戸 ゾーニング 換気設備 室圧 陰圧 陰圧 陰圧制御 陽圧 ゾーニング 速やかな排除 給水設備 ― ― 垂直管 排水設備 ― ― 閉止栓付き排水口 排水溝 清掃性 作業台上照度 ― ― 300ルクス以上 天井埋め込み 150ルクス以下 清掃性 前室・更衣室 ― 設置 扉 給排水設備 照明設備 作業員用前室 更衣室 パスルーム （モノ用前室） 設置 － 堆積防止 ゾーニング 手洗い ― ― 設置 緊急対応 靴除塵 ― 設置 設置 ゾーニング 衣服除塵 ― ― 設置 ゾーニング 洗眼・うがい 設置 設置 設置 緊急対応 有無 ― ― 設置 ゾーニング 除塵設備 ― ― 設置 ゾーニング 2012/04/13 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 ナノマテリアルの飛散を簡易的に測定管理する手順 ナノマテリアル飛散の評価手順 目的：ナノマテリアルの生産、あるいは使用現場における、ナノマテリアルの飛散状態を特定する手順の明確化 ナノマテリアルの性状把握 ナノマテリアル基本物性の情報収集 (MSDS、必要によっては組成分析) バックグラウンド粒子の状態把握 生産装置非稼働時の浮遊粒子測定 (個数濃度測定値：A) 測定粒径範囲：10nm – 10μm (10nm-300nm:CPC1、0.3-10μm:OPC2) 測定点数：3～5箇所(クリーンルームの評価方法(JISB9920,JISB9917-3など)も参考) 作業時の浮遊粒子状態の把握 日常管理に 移行 生産装置稼働時の浮遊粒子測定 (個数濃度測定値：B) 測定粒径範囲：10nm – 10μm (10nm-300nm:CPC、0.3-10μm:OPC) No 有意なナノマテリアルの 飛散はないと判断される ナノマテリアルと バックグラウンド粒子の区別 測定値Bが測定値Aより10%以上多い Yes z 暴露防止対策が意図 したものとなっている か確認する z 飛散ナノマテリアルの発生源の特定 • 可能な限り、OPC/CPCを使用する。 ナノマテリアルの飛散の特定 • 浮遊ナノマテリアルの捕集、表面付着粒子の回収 → 組成、形状分析(走査/透過電子顕微鏡、質量分析) → 捕集箇所 ： 発生源付近、PBZ3付近など (生産装置が非稼働時に、バックグランド粒子の特性を分析することは好ましい) 1:凝縮粒子計数器 2:光散乱式気中粒子計数器 3: Personal Breathing Zone 2012/04/13 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 ３．栗本鐵工所におけるFeナノ粒子ばく露 防止の取り組みの紹介 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 Feナノ粒子分散MR流体製造プロセス 合成装置内で処理を行う 100nm程度に制御 アークプラズマ法による Ｆｅナノ粒子生成 酸化処理 Fe Ar-H2熱プラズマ 酸化鉄 (2nm) in Ar+O2 100nm OH O O- X-S O i-O i-O i- X O -S OH OH OH X-S O OH OH O O i-X O-S O OH i -O X-S OH 表面OH基形成 O X-S O i-O OSiX in R’-Si(OR)3 蒸気 in 水蒸気 SiX アルコキシシラン気相表面修飾 表面修飾 Feナノ粒子分散MR流体 SoftMRFⓇ 商標登録 17 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 合成されたFeナノ粒子 100nm 2.5 100 D50 = 105nm σ=1.32 80 2 60 1.5 40 1 20 0.5 0 10 100 Particle diameter (nm) Cumulative frequency (%) かさ密度：～0.25 g/cm3 Frequency (%/nm) 3 0 18 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 金属ナノ粒子合成装置の構成 バグフィルター プラズマトーチ 電極: タングステン(Φ8mm) 水冷銅ハース 冷却水 Ｆｅバルク 真空ポンプ Gas flow ⊕Power⊖ supply ガス循環ポンプ 大気圧下，Ar-H2雰囲気 ガス供給 19 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 Feナノ粒子のリスク 人体への影響 Feナノ粒子(粒径10nm以下)は気管支上皮に有害，⇒100nmはデータなし また，酸化鉄(300～600nm)でも高濃度であれば肺に有害(厚生労働省) 酸化反応(火災) 火気 静電気 衝撃 発熱 数百℃ 20 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 金属ナノ粒子合成装置の粉塵対策 Feナノ粒子生成は密閉容器内で行われる．(密閉化レベルB) 粒子回収チャンバにはグローブボックスを設置，大気に暴露 することなく，粒子を密閉式の回収タンクに収集している． 粒子回収チャンバ グローブボックス設置 密閉 バグフィルター プラズマトーチ 電極: タングステン(Φ8mm) バルブ 水冷銅ハース ジョイント 冷却水 Ｆｅバルク 真空ポンプ Gas flow ⊕Power⊖ supply ガス循環ポンプ 粒子回収タンク ガス供給 21 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 製造プロセスにおけるナノ粒子のばく露 ナノ粒子合成装置分解・清掃時 粒子生成は閉じた空間で行われるが，装置清掃や 消耗品交換時に開放する必要がある． 粒子/溶媒 分散作業時 生成後の粒子を溶媒に分散させるまでの間， 大気下で作業が行われる． 22 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 装置分解・清掃時における粉塵対策（その1） 「囲い式」局所排気装置 (ダルトン製) 囲い込み容積：26m3 難燃性シートによる囲い 局所排気装置：5m3/min×3箇所 金属ナノ粒子 合成装置 個人保護具：マスク(HEPAフィルタ) 耐熱性作業服(難燃性繊維混紡)，使い捨て手袋 局所排気装置 23 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 装置分解・清掃時における粉塵対策（その2） フィルタユニット 熱センサ(70℃) プレフィルタ (ガラス繊維フィルタ) HEPAフィルタ フィルタ発火時の対応 (CO2ガスによる消火) フィルターはバックイン/バックアウト方式にて交換・廃棄 (専門業者)⇒産廃 24 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 粒子/溶媒 分散作業時における粉塵対策 排気風量：19m3/min 活性炭フィルタ （有機溶剤に対応) プレフィルタ (ガラス繊維フィルタ) 作業はマスク(HEPA)着用 ドラフトチャンバ内で溶媒へ分散 ※チャンバ内部はオールステンレス 金属ナノ粒子合成装置と 同様のフィルタユニットへ 25 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 粒子生成･分散作業場の清掃 ブース内に飛散したナノ粒子の処理 床全面を清掃 HEPAフィルタの採用 粒子燃焼への対策 ⇒ セラミックスクロスによるフィルタ補強 ※現状では，両条件を満たす掃除機は販売されていない 粒子吸引後，粒子を水中へ分散 ⇒ 酸化させて廃棄 例) 出典：三立機器HPより 26 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 まとめ 現在のリスク低減対策 ・暴露：「囲い式」局所排気装置及びHEPAフィルタ の採用，HEPAフィルタ掃除機による清掃 ・火災：フィルタ消火ユニットの採用 ・個人保護具(HEPAフィルタ)の常時着用， 難燃性使い捨て作業服の着用，使い捨て手袋の着用 平成20年11月26日 厚生労働省 通知 “ナノマテリアル労働現場におけるばく露防止等の対策について”に記載された項 目はほぼ満たしている．（呼吸用保護具の選定チャートからマスクの変更が必要) 疑問点 HEPAフィルタによって除去できる粒子 ：0.3μm，99.97%以上（JIS Z8122） ⇒人体への影響は？ 27 インテレクチャルカフェ ナノ材料の利用に向けた安全性確保のための戦略 2012/04/13 今後の対応について 事業化に備えて下記項目を実施予定 装置内(閉じた系)で清掃が可能な合成装置の開発，粒 子分散プロセスの自動化(ばく露・粉塵爆発防止) 作業場の粒子濃度計測及び保護具検討(全面マスク等)， 作業規定の作成など． 課題など 9 作業環境･･･粒子濃度測定法？ばく露量と保護具の基準は？ 9 HEPAを使えば人体への影響は無視できるのか？ ⇒作業時間等に制限はないのか？ 9 その他 粒子廃棄方法･･･産廃でよいのか？ 28