カーボンブラックのナノマテリアルとしての安全性

カーボンブラック協会

目次

ページ
要点
・・・・・・・・・・・・・・・・・ １
１．初めに
・・・・・・・・・・・・・・・・・・ １～２
２．煤の分類「煤・工業用煤とカーボンブラックの関係
・・・・ ２～３
３．煤・カーボンブラックの使用の歴史 ・・ ３～５
４．カーボンブラック・煤の構造・・・・・・・・・ ５～１０
５．電子顕微鏡で見た古代墨・現代墨の煤とカーボンブラック
・・・・・・・・・ １１～１２
６．現代の身近な素材としてのカーボンブラック・・・・・・・・・ １３
７．ｶｰﾎﾞﾝﾌﾞﾗｯｸの規制と安全性の知見 １３～２０
８．まとめ
・・・・・・・・・・・・・・・・・ ２１
引用文献
・・・・・・・・・・・・・・・・・ ２１～２３

2013.12.17 改正版 カーボンブラック協会

カーボンブラックのナノマテリアルとしての安全性-従来から使用されていたナノ材料【要点】
1、カーボンブラックは、以下(1)及び(2)の理由から、近年新しく出現したナノ材料ではなく、又、その安全性に関して過去数十年に亘り世界で蓄積されてきた知見は、現在生産・使用されているカーボンブラックにも当てはまるものである。
(1)カーボンブラックの製法は、１９４0年代に確立されて普及してきた「オイルファーネス法」が基本であり、又、同時代には「アセチレン法」も確立され、その後大きく変わっていない。このため、粒子のサイズも数十年以上前からナノサイズで変わっていない。
(2)カーボンブラックの品質（粒子サイズ等）は、メーカーが違っても殆ど変わらない。
2、カーボンブラックの安全性評価に関する最新事情としては、EU CLPで制度（EU Classification, Labelling andPackaging of substances and mixtures 以下EU CLP規制と略す）の適用においてＩＣＢＡ(International Carbon
Black Association)加盟メーカーや日本メーカー4社のカーボンブラックが同一物と見なされて、全ての危険有害性項目について「危険有害性非該当」として届け出られている実例がある。尚、現時点まで本届出に対して規制当局からの反論は無く、従来通りの流通が続いている。
3、ＩＣＢＡの検討・調査の結果においても、４カ国のカーボンブラック製造工場の労働者における疫学的調査（コホート研究）の結果でも、労働者への暴露と発がん性の因果関係は見つからなかったことが明らかになっている。
4、カーボンブラックの発がん性分類は、動物実験による毒性学調査・ヒトの疫学研究の結果をどのように評価するかで異なる。ＩＡＲＣ(International Agency for Research on Cancer)は雌ラットによる複数の発がん性研究結果で陽性が現れたため、発がん性分類を、「区分２Ｂ」とした（“ヒトに対して発がん性であるかもしれない”という区分、コーヒー等が該当）。一方、EU,国連GHSのルールでは、ヒトでの疫学調査結果が陰性であれば、動物実験で、特に過剰投与下で陽性が現れても、そのメカニズムがヒトへの作用と関連が明らかでない限り、発がん性分類は要しないとしている。よって、EU,国連GHSでは“区分外(not classfiied)”分類になっている。
5、日本のカーボンブラック協会としては、以上の検討に基づき次の点を強く主張するものである。
（1）長い歴史を持つカーボンブラックは、既に安全性についての試験結果を有しており・規制濃度が決められ、且つ法規制がなされている（2）カーボンブラックは、数十年以上前から生産・使用されている材料であり、ナノサイズであるからと言って他のナノ材料と同一視すべきでなく、また、ナノサイズであることだけを理由に安全規制が強化されるべきでない。

１、初めにカーボンブラックは、1872 年米国のハイドロカーボンガスブラック（Hydro Carbon Gas Black）社が、天然ガスを原料に煤（Soot）の大量生産を開始し、Carbon Black の名称で販売したことにはじまる。このようにカーボンブラックは、工業用煤の一種としてスタートした。1910 年ゴム補強材として工業用煤が有効であることが見出されると使用量は急激に増加して、それに対応して製造方法も進化して、1942 年には現在の主力となる
1

オイルファーネス法が確立され、安全・安価な材料としてのカーボンブラックの使用が定着した。
電子顕微鏡での観察が普及し、煤・カーボンブラックの優れた黒色性・ゴム補強性がナノ材料としての特性であることがわかったのは最近である。しかし、先人は、努力を重ね優れた黒色性・優れた補強性を持つ工業材料
として、煤・カーボンブラックを進化させてきた。ここでは、煤・カーボンブラックの歴史からカーボンブラッ
クの基本構造と、及び従来から安心して使用されてきた材料で有ることを紹介したい。
２、煤の分類 「煤、工業用煤とカーボンブラック」の関係
煤は、炭化水素が高温で不完全燃焼すると生じる。私達のまわりでも多量の煤が発生しており、生活空間内でも多量の煤が観察される。

煤（炭水化物の不完全燃焼で生じる炭素質ﾅﾉ物質）

人間活動

自然界
山
火
事
・
火
災

火
事
・
野
焼

炊
事
・
暖
房

黒
煙
・

煙
・
煤

煤

工
場
煤
煙

内
燃
機
関
燃
焼
排
ガ
ス

墨用煤等

ナ
ノ
マ
テ
リ
ア
ル
範
疇
広
義
）

油
煙
煤
（
菜
種
油
等
）

松
煙
煤

ｶｰﾎﾞﾝﾌﾞﾗｯｸ
チそ
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法
手 手法
法 的法

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黒
煙
・
煤

意図的製造

非意図的排出

図1

フ
ァ
ー
ネ
ス
法

生
産
方
法

煤の分類

人間活動に伴う煤には、非意図的に生成・排出されるものと意図的に製造される煤（工業製品とする為、管理した条件で製造する煤）が有る(図 1 参照)。この内、非意図的に排出する煤は、健康に害悪も懸念される灰分・
未反応油分及び付着分子等が多い、自動車排ガス・工場煤煙は、この中に含まれる(表 1

SOF ソックスレー抽

出物)。一方、意図的に製造される煤・カーボンブラック（以後、図 1 に示すファーネス法・アセチレン法等現在多量に生産されている工業的煤をカーボンブラックと表記する）は、グラファイトと同様な構造を持つ安定した炭素分が主体である(表 1 純炭素参照)。
2

国連の経済協力開発機構（以下 OECD）は、『ナノマテリアルとは、意図的に作られる固体で大きさが X,Y,Z のどれかの次元が 1～100nm である、またはこれらの凝集体』と定義している。煤においては、図１の意図的に製造される材料がナノマテリアルに分類される。又、OECD は、安全性を調査するスポンサーシッププログラムの代表的ナノ物質（14 物質）の一つとしてカーボンブラックを指定した（カーボンブラックは、スポンサー国が無いため、その後調査対象から外された）。
*1）

表１

３、煤・カーボンブラックの使用の歴史
煤は、紀元前の古代から文字を書くためのインキや絵具の材料に使用されていた。最も古い工業製法の記録は“Vitruvius on Architecture”(BC30～AD14)があり、早い時期から工業化がなされたことが分かる。2 世紀には紙が発明され、3 世紀には、煤を膠で固めた墨が発明された。紙・墨の使用は、記録媒体・交信手段の変革だ
けでなく、“書” “水墨画”として東アジアの伝統文化を形成したと考えられる。
煤は、このように身近な材料であったため使用量も増え、初期に使われた松を原料とした松煙煤だけでは間に合わず桐油・菜種油・豚油等を燃やして作る油煙煤が作られ、10 世紀には既に石油も使用されていた。
日本への墨の伝来は 7 世紀とされる。山路*2）等は、平城京左京三条一坊十四坪の遺跡から出土した墨(720 年前後)平城京右京五条四坊三坪の遺跡から出土した墨(8 世紀半ば)の走査型電子顕微鏡による観察を行っている(図 6 参照)*3）。この煤については、5 章で詳細に述べるが古代の煤も大きさでは、ナノ材料の範疇に入ることが分かる。
欧州では、12 世紀に紙が使用され始めると墨インクの使用も広がった。活版印刷が発明された 15 世紀以降印
刷インキ用煤の生産が、ドイツ・フランス・イギリス等で始まった。当時の原料は、タール・豚油・樹脂が使われたようである。当時の手法は、ランプブラックとして分類される一連の手法である。この方法は、原料を気化3して（灯心の使用又は輻射熱での気化）燃焼させ、生成した煤を補修するものである。この方法の生産は、製品の独特な色調から日本（墨用）
・ドイツ(ﾃﾞｸﾞｯｻ社がランプブラックとして工業化)では現在でも使用されている。
日本では平均粒子径は 50～150nm 程度、*4）ﾃﾞｸﾞｯｻ社は、60～120nm 程度である。*5）
19 世紀アメリカで天然ガスを燃焼させ冷板に接触させて製造されるチャンネル法が開発されカーボンブラック
名称で販売されるようになって、ゴムの補強効果が発見され、オイルファーネス法・アセチレン法が開発されて現在に至っている。現在カーボンブラックは、ゴム工業・印刷インキ・塗料・樹脂等々に使用され、印刷物・タイヤ・黒色樹脂等々の製品として市民生活の隅々で使用されている。カーボンブラックの世界全体の使用量は1000 万 t を超えている。歴史を表 2 に示し、現在の使用状況の詳細を、6 章に示す。

4

表2

カーボンブラックの関連年表*6）

4．カーボンブラック・煤の構造

5

図２

カーボンブラックの構造

カーボンブラック構造の概念図と寸法を図 2 に示す。
カーボンブラックの分解できない最小単位は、図 2 に示すｱｸﾞﾘｹﾞｰﾄである。尚、その一部分（ドメイン）を粒子と通称する。この粒子は、ナノマテリアルで最小単位として定義される粒子に該当して考えられるがあくまでもｱｸﾞﾘｹﾞｰﾄの一部である。ドメインの径及びｱｸﾞﾘｹﾞｰﾄの長さは、かなりコントロールすることができ、球形の物も製造可能である。ｱｸﾞﾘｹﾞｰﾄを構成するのは、炭素 6 員環（黒鉛の成分と同じもの）及び炭素 5 員環で有る。表面には、水素官能基及び小量の酸素系官能基が有る。安定な炭素 5 及び 6 員環を基本構造とするカーボンブラッ
クは、化学的に安定で毒性も低い。ｱｸﾞﾘｹﾞｰﾄは、ファン・デルワ―ルス力等の物理的な力により 2 次凝集体（アグロメレート）を構成する。
ナノ単位の粒子は、相互が近接するため、結合強度は強く、一般の状況では 2 次凝集体を完全にバラバラにすることは難しい。
カーボンブラックの製品は、飛散防止のため 1mm 程度のビードという形で、輸送販売されることが殆どである。カーボンブラックの電顕写真を図 3・4・5 に示す。電子顕微鏡には、対象物に電子線をあて透かして（内部を）観察する透過型電顕（以下 TEM）と対象物に電子線をあて表面を観察する走査型電顕（以下 SEM）がある。ここでは、両手法を並べて記載する。
（図 4 は、TEM のみ記載）
図 3 はファーネス法で作られたゴム用カーボンブラックを記載する。ゴム用カーボンブラックは、多くの品種が有るが、ここでは大粒子径であるファインサーマル級（算術平均粒子径 85nm）、古くから使用されていた
GPF(General Purpose Furnace)級（算術平均粒子径 59nm）、カーボンブラックの品種の中で使用量が最も多い HAF(High Abrasion Furnace) （算術平均粒子径 31nm）を代表例とし掲載した。(注 新日化カーボン㈱記載 HTC・ﾆﾃﾛﾝは商標 粒子径は同社測定)製

図４はファーネス法で作られたカラー用カーボンブラックを記載する。MCF(Medium Color Furnace)及びHCF(High Color Furnace)の代表製品を掲載した。(注 三菱化学㈱写真提供)
又、図 5 はアセチレン法で作られた導電用カーボンブラックを掲載する。ここでは一般品（算術平均粒子径35nm）、低比表面積品 HS-100（算術平均粒子径 48nm）、高比表面積品 FX-35（算術平均粒子径 23nm）、を掲載した。 (注 電気化学㈱製 記載は商標 粒子径は同社測定)図 3 の写真２のファインサーマル級カーボンはボールの様に球状のものがほとんどであり、つながって見えるのは、観察膜の厚み方向に有る観察物が重なって見えるだけである。他の写真は、全てｱｸﾞﾘｹﾞｰﾄ構造に成っている。
どの写真でもドメイン(粒子)の平均径は、10~100nm の領域に含まれている(スケールは各写真に掲載)。
SEM 写真は、詳細な粒子径を測定するのには適さないが、ドメイン(粒子)の部分が丸く見えるので大まかな分類をすることは可能である。この SEM 写真で墨の原料とし昔から使用されてきた松煙煤・油煙煤を観察し図６に示す。
（注 ㈱墨運堂製 粒子径は同社測定)。油煙煤は、カーボンブラックの HAF 級カーボンブラックに近い粒子径を持つことが解る。松煙煤は、ファーネス法と比較すると広い粒子径分布を持つことが特徴と成っている。小さな粒子径のものは 20nm のものもある。このように詳細な構造を見ても従来から使用されてきた松煙煤・油煙煤と現代の煤であるカーボンブラックは、粒子径及び構造の差異が少なく、ともにナノマテリアルに分類される構造であることが分かった。*注*注 カーボンブラックは、現代の工業技術を駆使して作られているため、大きさは煤と同等であるが、表面に付着している有害成分の割合は、より少ない。

6

100nm1000nm1000nm100nm

1000nm100nm

1000nm1000nm

図3

ゴム用カーボンブラック（ファーネス法）電顕写真

7

ＭＣＦ級 TEM 写真

ＨＣＦ級 TEM 写真

図４

カラー用カーボンブラック（ファーネス法）電顕写真

8

［SＥＭ写真］［TＥＭ写真］一般品（商品名デンカブラック粉状）

同左

比表面積；70m2/g

低比表面積品（商品名デンカブラック HS-100）

同左

比表面積；40m2/g

高比表面積品（商品名デンカブラック FX-35）

同左

比表面積；135m2/g

図-5導電性カーボンブラック（アセチレンブラック法）電顕写真
9

図-６

現代の墨用煤（油煙・松煙）SEM 写真105．電子顕微鏡で見た古代墨・現代墨の煤とカーボンブラック
墨は、煤 10 に対し膠（にかわ）６と香料（全体の 0.3～0.6％）を混練し、型に入れてプレスし成形して乾燥させたものである。個々の工程には、細心な配慮がなされており、詳細は参考文献*7 を参照されたい。
図 7 に示した、走査型電子顕微鏡（以下 SEM と記す）データに示した評価試料は以下のものである。
注）下記（１A・２Ｂ・・・）は写真番号を示す。
1A：下総国分僧寺出土土器（8 世紀後半）

倍率 20,000 倍 縮尺 0～1μm 参照

2B：A に現在の松煙墨塗ったもの 倍率 20,000 倍 縮尺 0～1μm 参照
注：松煙墨は松煙煤を原料とした墨3C：A に現在の油煙墨塗ったもの 倍率 20,000 倍 縮尺 0～1μm 参照
注：油煙墨は油煙煤を原料とした墨倍率
4D：下総国分僧寺出土土器の墨痕（8 世紀後半）倍率 20,000 倍 縮尺 0～1μm 参照
5E：同出土の墨書土器（土師器：8 世紀代）倍率 20,000 倍 縮尺 0～1μm 参照
6F：平城京左京三条一坊十四坪出土の墨 倍率 20,000 倍 縮尺 0～1μm 参照
7G：平城京右京五条四坊三坪出土の墨倍率 20,000 倍 縮尺 0～1μm 参照

8F：平城京左京三条一坊十四坪出土の墨 拡大写真 倍率 50,000 倍 縮尺 0～0.5μm 参照
9G：平城京右京五条四坊三坪出土の墨 拡大写真 倍率 50,000 倍 縮尺 0～0.5μm 参照
表記の試料観察は、日本電子 JSM5410LV を使用した。
既に記載したように OECD の定義では、ドメインの径が 1~100ｎｍ(10%以上含まれることが必要)に含まれれば構造体全体の大きさに係わらずナノマテリアルとして分類される。従って、写真の丸い凸の径によりナノマテ
リアルか否かの判定を行うことができる。山路は,写真より F は 100～150nm 前後の粒子径のものが多く、G は10～100nm 前後の粒子径のものが多いとしている。F でも 100nm 以下の粒子径のものも見られ、OECD 定義
では両方の古代墨共にナノマテリアルに含まれる可能性は大きい。
煤・カーボンブラックの黒色は、粒子径が小さく、粒子径分布がシャープなほど色が黒くなる。又、粒子径の大小により底色（青っぽい黒か、赤っぽい黒か）は決まる。一般に小粒子径では赤っぽく見える。現在の油煙煤
は、粒子径が小さく、均一化し黒色度を増加しているように見える。一方では、昔ながらの松煙煤が独特な色調から好まれ、現在でも使用されている。このことは、先人が 1000 年以上延々と煤を使用して、改善を図ってきたことを伺わせるものである。
墨用の煤及び墨は、このように古くからの技術を伝承しながらも創意工夫が図られている。安全性についても配慮がなされていると考えている。
尚、山路等は、古代の墨の透過型顕微鏡写真の観察も計画しており、古代の煤の実態がより明らかになると考え
られる。

11

図７

古代墨用煤の粒子（SEM 写真）126．現代の身近な素材としてのカーボンブラック
カーボンブラックは、タイヤ等のゴム製品に使用されているだけでなく、印刷インキ・トナー・黒い色に着色された樹脂・液晶のブラックマトリックス…･等々日常生活で身の周りにある黒色製品には“含まれる”といっても過言ではないほど身近な素材である。生産量は全世界での，1000 万Ｔ/年を超えており、含有製品は億トンの単位になるかもしれない。
この様にカーボンブラックが長期間・大量に使用されてきた背景には、① カーボンブラックのゴム補強性・黒色度及び樹脂等への導電性付与性能が他の材料より大幅に優れている。
② 管理された条件下で作られ、安全な材料である（7 章で詳細に述べる）。
③ 高温の熱分解反応（炎の中）で容易く・大量に合成される。
’①の例としてインキ・塗料・トナー等で使うカラー用カーボンを考える。カーボンブラックは、1%前後でも非常に優れた黒色を出すだけではなく、退色が殆どない。更に、樹脂との親和性が高い為、トナー印刷物中のカー
ボンブラックは、樹脂中に分散しておりカーボンブラックが飛散することもなく、手で触っても手が汚れることはほとんどない。このように優れた製品特性を持ちかつ安価で・大量に使用されるカーボンブラックは、生活に身近な・代替え材料が見当たらない素材である。
7．カーボンブラックの規制と安全性の知見
7.1 カーボンブラックの安全性を考える上で念頭に置かれるべき特徴①製法は、オイルファーネス法、アセチレン法ともに1940年代に確立されて普及しおり、現在の生産方法も基本的に変わらない。このため、粒子サイズも数十年前からナノサイズである。
②各メーカーが生産するカーボンブラックの“性状（粒子サイズ等）”は、ほとんど同一である。
’①と②より、過去数十年の間に世界中で集積されたカーボンブラックの安全性に関する知見は、現在生産・使用されているカーボンブラックにも当てはまる特徴である。
7.2カーボンブラックの安全性の評価に係わる最新の国際動向及び安全知見。
7.2.1 カーボンブラックのEU CLP規制8）
日本のカーボンブラックメーカー４社が、ＥＵに輸出しているカーボンブラックのREACH登録を実施している。
REACH登録の際に、REACH規則により求められている反復投与毒性、発がん性、生殖発生毒性等の試験結果を提出している。こうした危険有害性情報を踏まえてＲＥＡＣＨ登録各社が欧州化学品庁(ECHA)に届出たCLP分類の結果は、先行登録したEvonik Degussa GmbH（現：オリオンカーボンブラック）社が届出たCLP分類の結果と同様に「危険有害性非該当（not classified）」（CLP規則で取り上げている全ての危険有害性項目に関して注意すべき危険有害性はないとの結果）であった。尚、現時点において、本届出に対して規制当局からの反論は無く、従来通りの流通が続いている。
7.2.2 カーボンブラックの発がん性7.2.2.1 概要
カーボンブラックの発がん性は、実験動物への肺吸入による毒性学的研究、ヒトのコホート研究（特定の集団の健康状態を､長期間にわたり調べ、疾病とその要因を生活習慣や環境との関連から調査する研究）による疫学的研究が数多く行われている。雌ラット、マウス、ハムスターを使用した動物実験では、吸入による肺過負荷条
件下で、雌ラットのみに肺腫瘍が見られた。カーボンブラック工場労働者を対象としたコホート研究では、暴露と肺がんの発生率に因果関係は見いだせなかった。各評価機関は、これらの研究結果に基づき発がん性を分類し、公表している。IARC ではカーボンブラックの発がん性を、（ヒトにおいては、十分なエビデンスが無いとしながらも）、雌ラットにおいて発がん性の十分なエビデンスがあるとして「ヒトに対して発がん性を示す可能性がある」という２Ｂに分類した。一方、CLP、及び国連世界調和システム（GHS）に従うと、「動物毒性試験で肺腫瘍が見ら
13

れたのは、非水溶性微粒子を肺に過負荷投与した時に発生するラット特有の現象である。」こと及び疫学的調査結果から、カーボンブラックへの発がん性分類は必要とされない。ICBA では EU・GHS のルールを支持している。
カーボンブラックの発がん性評価に関し、各評価機関の分類は以下の様になっている。
UN GHS 及び EU CLP 評価基準に基づく評価
評価基準
国連世界調和システム（ルール）(UN GHS)

評価
区分外(not classfiied) （評価機関：国際カーボンブラック協会(ICBA))
根拠：動物実験で有害影響が見られたが、その機構及び作用モードにおいてヒトへの関連性が十分でないため有害であると分類すべきでない。
区分外(not classfiied) （評価機関：カーボンブラックコンソーシアム

欧州連合 物質及び混合物の（CB4REACH）)

分類、ラベル、包装に関する

根拠：実験動物における肺過負荷の条件下で示される発がん性が、動物の規則種に特有な機構によるものであるとき、ヒトへの関連において作用機構上

（EU

CLP)

明らかではなく、有害であると分類すべきでない。ＣＬＰ中の危険物質リストには記載されていない。

発がん性評価機関による評価
評価機関及びルール

評価結果
総合評価：2B

国際がん研究機関 (IARC)

ヒトに対して発がん性があるかもしれない

評価理由：発がん性に関し、実験動物の研究では十分なエビデンス（証拠）があるが、ヒトにおいては、十分なエビデンスが無い。

米国産業衛生専門家会議

A3: 動物で発がん性が確認されているが、ヒトへの関連性は知られていな(ACGIH)い。

日本産業衛生学会

第 2 群 B： 許容濃度等の勧告（2011 年度） - 疫学研究からの証拠はな
いが，動物実験からの証拠が十分である．

アメリカ合衆国環境保護庁

物質の発がん性を評価するデータベース（IRIS-Integrated Risk

（EPA）

Information System ）に記載されていない。

米国国家毒性プログラム

発がん性物質報告書（Report on Carcinogens ；RoC)に記載されていない。

（NTP）
米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）

0.1 重量％以上の多環芳香族炭化水素（Polycyclic aromatic hydrocarbon、ＰＡＨｓ）を含有するＣＢを「職業性がんを起こす可能性物質のリスト」に収載している。

7.2.2.2 動物実験（毒性学研究）
7.2.2.2.1 経口投与
マウスおよびラット 9)に２年間にわったて経口投与されたが、腫瘍発生率の増加は認められなかった。
7.2.2.2.2 吸入試験
マウス、ハムスター、ラット(オス、メス)に対する吸入試験から以下の結論が導かれる。
第一に、長期にわたる高濃度のカーボンブラックの吸入は、肺胞からの不溶性粒子の排除の遅延と粒子の顕著な14

滞留をもたらす。この現象は、「肺過負荷」と呼ばれ 10)る毒性の低い様々な吸入性不溶性粉塵によく見られる現象である。ラットでは、このような肺への高負荷の結果、持続的な炎症が引き起こされ、それによって炎症が促進され、上皮過形成、肺線維症などが発生する。
第二に、ラットは、カーボンブラック過負荷の影響に対して、他種（マウス、ハムスター）よりも感受性が高く、雌ラットは雄ラットよりも顕著な反応を示す 11)。長期間の試験において、肺腫瘍の発生が有意に増加する傾向が見られたのは雌ラットのみであった。
不溶性粉塵が肺に吸引されるとき、霊長類 12)やヒト 10) における、粉塵の肺沈着、排泄形態、組織の反応は、ラットとは明らかに異なる。こうした違いは、肺過負荷条件下で腫瘍が発生するというラットの特殊性を際立たせている。Mauderly は、ラットによる動物試験結果を、種を超えて人に与える影響の推定に用いることの妥当性に疑問を投げた 13)。米国産業衛生専門家会議（ＡＣＧＩＨ）は、Mauderly の見解を支持し、2011 年発行のカー
ボンブラックのＴＬＶ(閾値)文書において、“ラット”による肺過負荷条件下での実験結果をそのまま人に適用するには疑問がある。以上を考慮して、分類を３とした。
（１） マウス
濃度 7.4-12.2mg/m3 のファーネス法カーボンブラックに暴露させる吸入試験では、暴露されたグループに体重の減少が見られ、若干の腫瘍も見られたが、暴露されていないグループ(コントロール)との統計的差異は見られなかった 14)。
（２） ハムスター
高濃度(57-110mg/ m3)のファーネス法カーボンブラックに暴露させる吸入試験によって、喉頭がん、気管支の腫瘍は見られなかった 15)。
（３） ラット
ラットを対象としたカーボンブラックの吸入暴露試験は、ファーネス法カーボンブラックを使用して、いくつかの暴露濃度（2.5mg－50mg/ m3）、暴露パターンで行われている。これらの試験から以下の結果が導かれた。この結果を基に IARC は、カーボンブラックを発がん性２Ｂの分類した。
Dungworth16), Heinrich14)らは、雌のラットを用い 6 ㎎/M3 の濃度で、2 つのグループをそれぞれ、43 週間と86 週間暴露させた。43 週暴露グループは肺腫瘍率が 18%で、86 週暴露グループが 8%で、長期間暴露の方が肺腫瘍率は低かったが、統計上この差異は重要では無 く、肺腫瘍発生した事実が重要としている。
Dungworth16)、 Heinrich14)らは雌のラットを用い、平均 11.6 ㎎/ m3 の濃度で 24 か月暴露させたところ、暴露グループの死亡率は 56%で（非暴露グループ(コントロール)は 42%）であった。その後暴露を止め、清浄
空気下で 6 か月置かれたが、30 か月目の死亡率は暴露グループで、92%、コントロールは 85%で、暴露グループの死亡率が高くなった。また暴露グループでは 39%に肺腫瘍が発生した。

Maudely18)、Nikula17)はオス、メスのラットを用い、2.5mg/ m3 と 6.5mg/ m3 の吸入濃度で、24 か月(16 時間/日、週 5 日)暴露させる試験を実施した。この結果；


オス、メスとも暴露により、平均寿命が短縮し、高吸入濃度のグループの方がこの傾向が顕著であった。

オス、メスとも暴露により体重の減少が観察され、22 か月後では、高吸入濃度ではオス、メスの減
少率は、それぞれ 14%と 16%減であった。低濃度グループではオス、メスの減少率は 10%以下であっ
た。
15



暴露により、肺に進行的にカーボンブラックの蓄積が起こり、高濃度グループではメスの肺負荷が30mg/g で、蓄積量がオスよりも 50%多くなっていた。低濃度グループでも蓄積は発生し、蓄積量は高濃度より低く、またメスの方が大きな蓄積量を示した。



ラットの肺の調査から、メスのラットにおいて線腫及び線がんが確認され肺腫瘍は高濃度グループ
で 26.7%、低濃度では 7.5%であった。オスにおいては統計上意味のある肺腫瘍発生は見られなかった。

7.2.2.2.3 気管支内投与雌のラットに生理食塩水中にカーボンブラックを懸濁させ、気管支内に投与した試験では、各種濃度において、肺腫瘍の発生率の増加が認められた 19)。
7.2.2.2.4 皮膚接触
オイルに懸濁させたカーボンブラックをマウスの皮膚に塗布する試験を実施した。その結果皮膚に対する発がん性への影響は、認められなかった 20)。なお同試験において、カーボンブラックのベンゼン抽出物の塗布試験では、皮膚腫瘍の発生が認められた。
7.2.2.2.5 皮下注入
マウスにベンゾ[a]ピレン、その他 PAH を 6 種類加えたを添加したカーボンブラックを皮下注入した試験では、多環芳香族炭化水素を含有するカーボンブラックを注入したマウスに局所的に腫瘍を発生させた。 多環芳香族
炭化水素を添加していないカーボンブラックでは腫瘍の発生は認められなかった 21)。

7.2.2.3 疫学調査
カーボンブラック生産工場での肺癌死亡率の疫学調査は米国、ドイツ、英国でのカーボンブラック工場の労働者に対して行われた。これらの研究は各機関の発がん性評価で検討され、カーボンブラックへの暴露と肺がんの発生率に因果関係は見いだせなかったと結論付けられている。

死亡率調査結果
対象工場

対象者

米国

ドイツ

英国

米国のカーボンブラック 18

ドイツカーボンブラック 1 工

英国の 5 工場（工場は現在、

工場

場全て閉鎖されている。）

1935 年から 2003 年の間の雇

1976-1998 の間に就業した、

1951-1996 の間に就業した、用労働者（製造関係作業者の1528 名の労働者が対象

1147 名の労働者が対象

み）、5011 名が参加、うち 6％
は女性
調査期間

労働者に付き、平均 29 年の追16

跡調査を実施
調査結果

カーボンブラック工場雇用労調査対象母集団で肺ガン発生

ガン発生率の増加が認められ働者の中で、暴露によるガン増 加が 認め られた （ SMR はたが（SMR は 1.73 (61 例、
95％

発生率の増加は認められな1.83 (50 例 、 95%CI( 注 ):CI(注) : 1.32, 2.22)）、カーい。

1.34, 2.39)が、カーボンブラ

ボンブラックへの暴露による

SMR（標準化死亡率）は 0.85

ックへの暴露との間に正の相ものとは関係付けなかった。

(127 例、95％CI(注): 0.71,

関は認められなかった。

1.00) と算出された。
説明

初回暴露からの経過時間や暴調査対象母集団の以前の職場調査対象母集団で肺ガンの発露期間との間にいかなる傾向

での、アスベスト及びその他

生増加が認められたも認められなかった。

既知発癌性物質への事前暴露

この調査では、その他要因（喫が死亡率の増加に貢献したと煙、アスベストへの暴露等以考えられている。

前の勤務地での発がん物質暴露）により死亡率が増加したと考えられている。

(注)：95% C.I, confidence intervals (信頼区間)

7.2.2.3.1 UN GHS 及び EU CLP 評価基準に基づく評価(１)国連 世界調和システム（UN GHS）
ラットにおいて、カーボンブラックは「肺過負荷」の条件下で、肺に刺激、細胞増殖、繊維形成、さらには肺腫瘍を発生させたが、この反応は主としてラット、特に雌のラットに現れる種特異的な現象であり、ヒトへの関連は知られていない 11)この研究結果は、UN GHS（Globally Harmonized System ofClassification and Labeling of Chemicals－化学品の分類および表示に関する世界調和システム) によるカーボンブラックのラベル表示にも影響する。UN GHS では、「動物実験で、動物に現れる影響の作用機構が、ヒトの代謝においてそのまま適用するのに疑問がある場合、動物実験よりも低い発がん性分類を採用する。また作用形態または作用機序が人に該当しない場合は、その物質が有害であるという分類はしない 22)としてあり、カーボンブラックでは、ラットの実験で得られる有害影響の発生機構において、ヒトへの関連性が十分でないため、ICBA では UH GHS ルールに則り、有害であると分類すべきでな
いと判断している。
(２)ヨーロッパユニオン（EU CLP）
ＥＣ圏で全ての化学物質の分類と表示に適用される「（CB4REACH）は－物質及び混合物の分類、ラベル、包装に関する規則 30)」では、動物実験で、特定臓器への発がん性が認められたとしても、それがその動物の種に特有な機構によるものである時、それをヒトへの有害性を予測する根拠として用い分類しないというルール（CLP Annex I, 3.9.2.8.1. (e)）があり、とくに「肺過負荷」の条件下の動物実験データはその立場から、カーボンブラックは発がん性分類の対象外である。カーボンブラックコンソーシアム（CB4REACH）は CLP 規則に則り、発がん性分類において有害であると分類すべきでないと結論し、2009
年に CB4REACH メンバーにより欧州化学品庁に提出、受理されている。カーボンブラックは、ＣＬＰ規則
17

30)

中の「List of harmonised classification and labelling of hazardous substances(危険物質リスト)」には含まれない。
7.2.2.3.2

各機関の発がん性評価結果（１）国際がん研究機関（IARC）
世界保健機関（WHO）の外部組織である、IARC32)は英国 23)、ドイツ 24)、北米 25)で労働者を対象に行われたヒトの癌リスクに関する疫学評価結果（コホート研究調査結果）を評価し、ヒトにおけるＣＢの発癌性を証拠立てるには不十分であると結論した 26)。しかしながら、カーボンブラックのラットでの吸入実験研究結果 16)17)27)は発がん性の証拠(エビデンス)として十分であるとし、発がん性分類グループ２Ｂ「ヒトに対して発がん性を示す可能性がある」に分類した（ＩＡＲＣモノグラフ－Vol 65 1996/ Vol 93 2010）。これは１つの種であっても、異なる 2 つ以上の動物実験研究で発ガン性が陽性であることが示された場合、このように分類するという ＩＡＲＣの指針に基づく結論である。
参考 ＩＡＲＣの発がん性分類と各グループの物質例
グループ
1
2A
2B
3

定義

例

人に対して発がん性がある（carcinogenic to

ダイオキシン，アスベスト，紙タバコ，

humans）．

アルコール飲料，電離放射線人に対しておそらく発がん性がある（probably

紫外線照射，クレオソート，ホルムア

carcinogenic to humans）．

ルデヒド

人に対して発がん性があるかもしれない

コーヒー，ゼリーや乳製品の安定剤（possibly carcinogenic to humans）．

（カラゲーニン），わらび，ガソリン人に対する発がん性については分類できない

カフェイン，お茶，コレステロール（cannot be classified as to carcinogenicity
in humans）．
4

人に対しておそらく発がん性がない（probably

カプロラクタムnot carcinogenic to humans）．
（２）米国産業衛生専門家会議（ACGIH）28)
ACGIH はカーボンブラックの発がん性に関し、ラットによる吸入毒性試験では陽性であったが、これは「肺過負荷」状況にさらされた結果であり、ヒトの肺がん性へ関連付けるには不十分という Mauderly13)の見解を支持した。さらに、英国 23)、ドイツ 24)、北米 25)での労働者を対象に行った「コホート」研究の疫学調査結果において、ＣＢへの暴露と発がん性の因果関係が見られなかったことから，ACGIH は、発がん性分類Ａ３「動物に対し発がん性物質であるが、ヒトとの関連は分かっていない」としている。29)（３）日本産業衛生学会
日本産業衛生学会は、IARC の発がん性分類を検討し，発がん物質表を定めている。この中でＣＢは「第 2 群 B－
疫学研究からの証拠が限定的であり，動物実験からの証拠が十分でない．または，疫学研究からの証拠はないが，動物実験からの証拠が十分である．
」に分類される。
（４）米国 環境保護庁（EPA: Environmental Protection Agency）
EPA は物質の発がん性分類を行っているが、カーボンブラックは含まれておらず、また EPA の IRIS システム
（Integrated Risk Information System－人が環境中で暴露され悪影響を及ぼす化学物質のリスト）に含まれな
18

い。
（５）米国 国家毒性プログラム－(NTP:National Toxicology Program）
NTP は、発ガン性物質をＲｏＣ（Report on Carcinogens –RoC）31)で公開するが、カーボンブラックはそのリストには含まれない。
（６）米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）
NIOSH(National Institute of Occupational Safety and Health）は職業性ガンを起こす可能性物質のリストを公開し、0.1 重量％以上の多環芳香族炭化水素（Polycyclic aromatic hydrocarbon、PAH）を含有するカーボ
ンブラックがそのリストに入っている。
7.2.2.4ＣＢ抽出物
カーボンブラック中に含有される有機溶剤可溶分（カーボンブラック抽出物）は、IARC を始めすべての機関で発がん性の認められた多環芳香族炭化水素を含んでいる 33)。従ってトルエン着色透過度や溶媒抽出量を測定する
試験においてはこれに暴露する機会の生じないよう留意しなければならない。
7.2.3
7.2.3.1

がん以外の毒性
呼吸器系への作用

カーボンブラックは他の低溶解性、低毒性の一般的粉じんと同様の作用を示す。過去の疫学調査によれば、高濃度・長時間の暴露で肺への蓄積量が増加し、その結果次のような症状が報告されている 34)。
① 肺内に蓄積された異物（CB カーボンブラック等）の体外へ排出される期間の長期化。
② 肺活量等の機能の低下及びじん肺③ せき、たんを伴う気管支疾患の増加
7.2.3.2

皮膚への作用

カーボンブラックに、皮ふ感さ性は報告されていない。長期にわたる接触では皮膚の乾燥、刺激を伴うことが
ある。
7.2.4

許容濃度等

7.2.4.1

日本①

管理濃度（厚生労働省告示 369 号 2004 年 10 月 1 日、改正厚生労働省告示 437 号 2007 年 12 月 27 日）
カーボンブラックは遊離けい酸含有率ゼロなので 3.0 mg/m3②

日本産業衛生学会勧告値 2001 年 1 月 15 日
カーボンブラックは第２種粉じんに該当し、吸入性粉じん 1 mg/m3、総粉じん 4 mg/m3

7.2.4.2①

米国

ACGIH（産業衛生専門家会議）許容濃度勧告値（時間加重平均）
TLV-TWA 3.0 mg/m3 （吸引性粉じん）
19

（TLV：Threshold Limit Value②

TWA：Time Weighted Average）

OSHA（労働安全衛生局）許容暴露限界値（時間的加重平均）
PEL-TWA 3.5 mg/m3（PEL：Permissible Exposure Limit）③

NIOSH（国立労働安全衛生研究所）暴露限界勧告値（時間的加重平均）
REL-TWA 3.5 mg/m3（REL：Recommended Exposure Limit）
NIOSH では浮遊粉じんとしてのカーボンブラック中の PAHｓ（多環芳香族炭化水素）含有量が 0.1%を超える場

合には、空気中のＰＡＨｓの測定が必要であると推奨しており、シクロヘキサン抽出成分としての測定において、空気中の PAHｓの暴露限界は 0.1 mg/m3（REL）と推奨している。

7.2.4.3

その他各国

オーストラリア: 3.0 mg/m3, 時間荷重平均 （TWA）吸入粉塵
ベルギー: 3.6 mg/m3, TWA
ブラジル: 3.5 mg/m3, TWA
カナダ(オンタリオ州): 3.0 mg/m3, TWA 吸入粉塵
中国: 4.0 mg/m3, TWA; 8.0 mg/m3, 短時間暴露限度(STEL-通常 15 分間の時間荷重平均濃度)
コロンビア: 3.0 mg/m3, TWA 吸入粉塵
チェコ: 2.0 mg/m3, TWA
フィンランド: 3.5 mg/m3, TWA; 7.0 mg/m3, STEL(通常 15 分間の時間荷重平均濃度)
フランス - 国立安全衛生研究所: 3.5 mg/m3, 暴露平均濃度
ドイツ - TRGS 900: 3.0 mg/m3, 時間荷重平均 吸引域粉塵; 10.0 mg/m3, 時間荷重平均 吸入粉塵
ドイツ - AGW: 1.5 mg/m3, TWA 吸引域粉塵; 4.0 mg/m3, TWA 吸入粉塵
香港: 3.5 mg/m3, TWA
インドネシア: 3.5 mg/m3, TWA
アイルランド: 3.5 mg/m3, TWA; 7.0 mg/m3, Ｓｔｅｌ(通常 15 分間の時間荷重平均濃度)
イタリア: 3.0 mg/m3, TWA 吸入粉塵
韓国: 3.5 mg/m3, 時間荷重平均
マレーシア: 3.5 mg/m3, 時間荷重平均
オランダ - 最高許容濃度: 3.5 mg/m3, 時間荷重平均 吸入粉塵
ノルウェイ: 3.5 mg/m3, 時間荷重平均
スペイン: 3.5 mg/m3, 時間荷重平均(表示限界値)
スウェーデン: 3.0 mg/m3, 時間荷重平均
イギリス - 職場暴露露許容濃度:3.5 mg/m3, 時間荷重平均 吸入粉塵; 7.0 mg/m3, 短時間暴露限度(通常 15 分
間の時間荷重平均濃度) 吸入粉塵

8，まとめ
20

（１）法規制
カーボンブラックは、この名を冠した工業生産品が 19 世紀には存在し、現在の生産体系が完成したのも 1940 年代である。このように長い歴史のあるカーボンブラックは、既に安全性についての試験を有しており・規制濃度が決められ且つ法規制のなされている（日本の場合、労働安全衛生法粉塵障害防止規則等）。このように安全に対する配慮が十分に講じられていると考えられる。
また、発がん性については、ＩＡＲＣの分類で「区分 2B」（
“ヒトに対して発がん性であるかもしれない”、コーヒー等が該当）で有り、発がん性は低い物質である。
（２）日本のカーボンブラック協会の主張
私達は、“カーボンブラック”は、日常生活でどこにでも見られる“煤”と基本的な粒子径サイズ大きさは、大きく変わらないが、より安全性の高い製品と考える。私達は、カーボンブラックを合理的な製法に基づいて生産することで安定した、安全な製品とする努力をしてきた。
カーボンブラック協会はこのような認識から、カーボンブラックについては、「数十年以上前から生産・使用されている材料であり、ナノサイズであるからと言って他のナノ材料と同一視すべきでないこと」、「大きさだけの理由で規制が強化されるべきでないこと」を強く主張する。この考えに至ったのは、カーボンブラックが人々の生活に広く利用され、今後も市民生活に密着して生活・文化を支えていく極めて有用な材料であり、これをナノサイズであることだけを理由に他のナノ材料と同列に扱うことは、客観性を欠いていると共に同等の性能を発揮できかつ大量生産が代替え材料のない素材がない段階で過剰な規制は、社会的混乱を引き起こす不当な行為であると考えるからである。
ここで記載した主張は、カーボンブラックに関してのみの主張であるが、既に使用されている他の工業ナノ材
料の中にも安全性が確認できる材料が有ると考えている。これらの材料に対しても、大きさだけの理由で（ナノサイズ）特別な規制をするのではなく、個別に、また、客観的に安全性を議論することにより、有効な素材は、ナノ材料としての有効性を理解し、有効に取り扱うべきと考える。
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IARC Monographs on the evaluation of carcinogenic risks to humans vol 65,210-214 (1996)

23

カーボンブラック協会 環境技術委員会ナノ部会 構成表
氏名
（委員）

所属

金 井 孝 陽新日化カーボン株式会社

垣 内 崇 孝三菱化学株式会社

山 口 東 吾旭カーボン株式会社

久 保 寺 勝（事務局）

キャボットジャパン株式会社

玉 井 良 介キャボットジャパン株式会社

片 岡 和 人東海カーボン株式会社

石 塚 芳 己電気化学株式会社

山 田 睦 親カーボンブラック協会（文責 金 井 孝 陽）

問合せ先＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
カーボンブラック協会〒107-0051

東京都港区元赤坂 1-5-26

東部ビル 5 階
Tel；03-5786-3015、 Fax；03-3478-3016
E-mail：cba@mbp.sphere.ne.jp＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝
第二版
第一版

2011.03.23 発行

24