JPH08266895A - 含水ゲルおよびその用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 脱燐材の脱燐性能をより一層改善する。 【構成】 脱燐材の原料として、吸水性樹脂、吸水性樹
脂に吸収された水、および吸水性樹脂１重量部に対して
０．１８重量部以上の鉄元素および／またはアルミニウ
ム元素を含む含水ゲルを用いる。この含水ゲルをアルカ
リ性物質で処理して脱燐材を得る。吸水性樹脂は、たと
えば、メトキシポリエチレングリコール（エチレンオキ
サイド平均付加モル数９モル）メタクリレート６８重量
％、メタクリル酸ナトリウム４３重量％からなる第１単
量体成分を重合開始剤および架橋剤の存在下に水性媒体
中で重合するにより得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、含水ゲルおよびその用
途に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクリル酸−ビニルアルコール架橋共重
合体、イソブチレン−無水マレイン酸架橋共重合体など
の含水ゲル内に燐吸着力をもつＡｌ、Ｆｅなどの３価金
属の水酸化物を保持させた脱燐材が提案されている（特
開平６−２１８３６６号公報）。この脱燐材は、含水ゲ
ルの比重が水に近いため、きわめて容易に水中に懸濁流
動させやすい。

【０００３】しかし、上記脱燐材は、脱燐性能をより一
層改善する余地がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、脱燐
性能がより一層改善した脱燐材を作ることができる含水
ゲルを提供することである。本発明の課題は、また、脱
燐性能がより一層改善した脱燐材を提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の含水ゲルは、第
１の態様によれば、吸水性樹脂と吸水性樹脂に吸収され
た水とを含み、鉄元素および／またはアルミニウム元素
を、吸水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上さ
らに含む。本発明の含水ゲルは、第２の態様によれば、
吸水性樹脂が、第１単量体成分を重合開始剤および架橋
剤の存在下に水性媒体中で重合することにより得られる
ものであること以外は第１の態様の含水ゲルと同じ構成
を持つ。第１単量体成分は、下記一般式（１）：

【０００６】

【化２】

【０００７】（ただし、Ｒは水素またはメチル基であ
り；Ｘは、全オキシアルキレン基に対するオキシエチレ
ン基のモル分率が５０モル％以上である炭素数２〜４の
オキシアルキレン基であり；Ｙは、炭素数１〜５のアル
コキシ基であり；ｎは平均で３〜５０の正数である）で
表されるノニオン性単量体を３０〜１００重量％含む。

【０００８】本発明の含水ゲルは、第３の態様によれ
ば、第１単量体成分の水性媒体中における重合を、第１
単量体成分、架橋剤および水性媒体を含む混合物の曇点
未満の温度で開始すること以外は第２の態様の含水ゲル
と同じ構成を持つ。本発明の含水ゲルは、第４の態様に
よれば、吸水性樹脂が、第２単量体成分を重合すること
により得られるものであること以外は第１の態様の含水
ゲルと同じ構成を持つ。第２単量体成分は、アミド基含
有エチレン性不飽和単量体を９０〜１００重量％含む。

【０００９】本発明の脱燐材は、本発明の第１の態様か
ら第４の態様までのいずれかの含水ゲルをアルカリ性物
質で処理することにより得られる。

【００１０】

【手段の説明】

（含水ゲル）本発明の含水ゲルは、吸水性樹脂と、水
と、鉄元素および／またはアルミニウム元素とを含む。
鉄元素とアルミニウム元素との合計量は、吸水性樹脂１
重量部に対して、０．１８重量部以上、好ましくは０．
３０重量部以上である。鉄元素とアルミニウム元素との
合計量が０．１８重量部を下回ると、脱燐性能がきわめ
て悪くなり、０．３０重量部以上だと、脱燐性能がより
一層良い。

【００１１】本発明に用いられる吸水性樹脂は、含水ゲ
ルになった状態で鉄元素および／またはアルミニウム元
素を吸水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上、
好ましくは０．３０重量部以上含みうるものであれば、
製造方法、単量体組成などに特に限定はない。吸水性樹
脂を製造するために、たとえば、単量体、架橋剤、重合
開始剤、および重合溶媒の存在下、溶液重合法、懸濁重
合法、逆相懸濁重合法など公知の重合方法が使用され
る。使用される単量体としては、たとえば、アクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸、あるいはそれらの一価
金属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中
和物や完全中和物などの不飽和モノカルボン酸系単量
体；マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸
あるいはそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有
機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和ジ
カルボン酸系単量体；ビニルスルホン酸、アリルスルホ
ン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−
アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、スル
ホエチル（メタ）アクリレート、スルホプロピル（メ
タ）アクリレート、２−ヒドロキシスルホプロピル（メ
タ）アクリレートあるいはそれらの一価金属、二価金
属、アンモニア、有機アミンによる部分中和物や完全中
和物などの不飽和スルホン酸系単量体；（メタ）アクリ
ルアミド、ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミドなどのア
ミド系単量体；（メタ）アクリル酸エステル、スチレ
ン、２−メチルスチレン、酢酸ビニルなどの疎水性単量
体；２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ポリ
エチレングリコールモノ（メタ）アクリレート、ポリプ
ロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、アリル
アルコール、アルコキシポリアルキレングリコールモノ
（メタ）アクリレートなどのノニオン系単量体；ジメチ
ルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノ
プロピル（メタ）アクリルアミドなどのカチオン性単量
体；（メタ）アクリロニトリルなどのニトリル系単量
体；（メタ）アクリルアミドメタンホスホン酸、（メ
タ）アクリルアミドメタンホスホン酸メチルエステル、
２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンホス
ホン酸などの含燐単量体；エチレン、プロピレン、１−
ブテン、イソブチレン、α−アミレン、２−メチル−１
−ブテン、３−メチル−１−ブテン（α−イソアミレ
ン）、１−ヘキセン、１−ヘプテンなどのα−オレフィ
ン系単量体などを挙げることができる。これらの単量体
は、それぞれ単独で使用されたり、あるいは、２種以上
併用されたりする。

【００１２】架橋剤としては、たとえば、ジビニルベン
ゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジ
エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチ
レングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレング
リコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン
トリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ
（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールジ（メ
タ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミ
ド、イソシアヌル酸トリアリル、トリメチロールプロパ
ンジアリルエーテルなどの１分子中にエチレン系不飽和
基を２個以上有する化合物；エチレングリコール、ジエ
チレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、グリセリン、ポリグリセリン、プロピ
レングリコール、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、ポリプロピレングリコール、ポリビニルアルコ
ール、ペンタエリスリトール、ソルビット、ソルビタ
ン、グルコース、マンニット、マンニタン、ショ糖、ブ
ドウ糖などの多価アルコール；エチレングリコールジグ
リシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、
ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピ
レングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレン
グリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコ
ールジグリシジルエーテル、１，６−ヘキサンジオール
ジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリ
シジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジ
ルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテルなどの
ポリエポキシ化合物があげられ、これらの１種を単独で
使用したり、又は２種以上を併用したりすることができ
る。

【００１３】架橋剤として多価アルコールを用いる場合
には１５０〜２５０℃で、ポリエポキシ化合物の場合に
は５０〜２５０℃で重合後熱処理することが好ましい。
架橋剤の使用は、得られる吸水性樹脂の架橋密度を自由
自在に制御できるため好ましい。架橋剤の使用量は、前
記単量体に対してモル比で、たとえば０．０００５〜
０．０２の範囲であり、０．００１〜０．０１の範囲が
好ましい。この範囲を外れて得られた吸水性樹脂を用い
ても、鉄元素および／またはアルミニウム元素を吸水性
樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上、好ましくは
０．３０重量部以上含む含水ゲルが得られないおそれが
ある。

【００１４】重合開始剤としては、過酸化水素、ベンゾ
イルパーオキサイド、キュメンハイドロパーオキサイド
などの過酸化物；アゾビスイソブチロニトリルなどのア
ゾ化合物；過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの
過硫酸塩などのラジカル発生剤や、これらと亜硫酸水素
ナトリウム、Ｌ−アスコルビン酸、第１鉄塩などの還元
剤との組み合わせによるレドックス系開始剤が用いられ
る。

【００１５】重合開始剤の量は、単量体の合計量に対し
て、０．００１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜１
重量％である。また、還元剤を併用するレドックス系開
始剤の場合、還元剤の量は、ラジカル発生剤に対して重
量比で０．０１〜５、特に０．０５〜２の範囲が好まし
い。重合溶媒としては、たとえば、水、メタノール、エ
タノール、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシドなどが単独で、または混合物として使用す
ることができる。重合溶媒、単量体、および架橋剤を含
む混合物において、単量体の合計濃度は、特に制限はな
いが、重合反応の制御の容易さと収率・経済性を考慮す
れば、２０〜８０重量％、特に３０〜６０重量％の範囲
にあることが好ましい。

【００１６】重合時の温度は用いる重合開始剤の種類に
より異なるが、比較的低温のほうが吸水性樹脂の分子量
が大きくなり好ましい。しかし、重合が完結するために
は２０〜１００℃の範囲であることが好ましい。本発明
の含水ゲルを得るには、乾燥した吸水性樹脂に鉄元素お
よび／またはアルミニウム元素の水溶性塩の水溶液を吸
収させ、必要に応じて洗浄する。または、未乾、あるい
は、乾燥した吸水性樹脂にイオン交換水を吸収させてか
ら、鉄元素および／またはアルミニウム元素の水溶性塩
の水溶液と接触させてもよい。

【００１７】鉄元素および／またはアルミニウム元素の
水溶性塩としては、たとえば、塩化第２鉄、塩化第１
鉄、硫酸第２鉄、硫酸第１鉄、塩化アルミニウム、硫酸
アルミニウムなどが挙げられる。なお、鉄元素および／
またはアルミニウム元素を吸水性樹脂１重量部に対して
０．１８重量部以上、好ましくは０．３０重量部以上含
む含水ゲルに用いられる吸水性樹脂としては、鉄元素お
よび／またはアルミニウム元素を吸水性樹脂１重量部に
対して０．１８重量部以上、好ましくは０．３０重量部
以上容易に含みうるという理由により、次に挙げる２種
の吸水性樹脂(a) および(b) うちのいずれかが特に好ま
しい。なお、吸水性樹脂(a) および(b) の説明において
特に説明していない部分は上述の吸水性樹脂の製造方法
と同じである。

【００１８】(a) 第１単量体成分を重合開始剤および架
橋剤の存在下に水性媒体中で重合することにより得られ
る吸水性樹脂。 第１単量体成分は、下記一般式（１）：

【００１９】

【化３】

【００２０】（ただし、Ｒは水素またはメチル基であ
り；Ｘは、全オキシアルキレン基に対するオキシエチレ
ン基のモル分率が５０モル％以上である炭素数２〜４の
オキシアルキレン基であり；Ｙは、炭素数１〜５のアル
コキシ基であり；ｎは平均で３〜５０の正数である）で
表されるノニオン性単量体を３０〜１００重量％、好ま
しくは４０〜９０重量％含む。ノニオン性単量体の量が
前記範囲を外れた場合、上記一般式（１）において、Ｘ
が、全オキシアルキレン基に対するオキシエチレン基の
モル分率５０モル％以上である炭素数２〜４のオキシア
ルキレン基ではない場合、Ｙが炭素数１〜５のアルコキ
シ基ではない場合、または、ｎが平均で３〜５０の正数
ではない場合、鉄元素および／またはアルミニウム元素
を吸水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上、好
ましくは０．３０重量部以上含む含水ゲルが得られない
という問題がある。

【００２１】ここで使用されるノニオン性単量体として
は、たとえば、メトキシポリエチレングリコール（エチ
レングリコールの平均付加モル数３〜５０）モノ（メ
タ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール・
ポリプロピレングリコールモノ（メタ）アクリレート、
メトキシポリエチレングリコール・ポリブチレングリコ
ールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエチレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエ
チレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、エトキシポリエチレングリコール・
ポリブチレングリコールモノ（メタ）アクリレートなど
を挙げることができ、これらの１種または２種以上を用
いることができる。

【００２２】第１単量体成分として、これらのノニオン
性単量体のみで本発明に使用される吸水性樹脂が得られ
るが、好ましくは前記ノニオン性単量体４０〜９０重量
％とアニオン性単量体６０〜１０重量％（ただし、ノニ
オン性単量体とアニオン性単量体の合計は１００重量％
である）からなる単量体成分が使用される。この理由
は、鉄元素および／またはアルミニウム元素を吸水性樹
脂１重量部に対して０．１８重量部以上、好ましくは
０．３０重量部以上含みうる含水ゲルが容易に得られる
からである。このようなアニオン性単量体としては、特
に制限はないが、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン
酸あるいはそれらの１価金属、２価金属、アンモニア、
有機アミンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和
モノカルボン酸系単量体；ビニルスルホン酸、アリルス
ルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、
２−アクリルアミド−２−メチルスルホン酸、スルホエ
チル（メタ）アクリレート、スルホプロピル（メタ）ア
クリレート、２−ヒドロキシスルホプロピル（メタ）ア
クリレートあるいはそれらの１価金属、２価金属、アン
モニア、有機アミンによる部分中和物や完全中和物など
の不飽和スルホン酸系単量体が好ましく、これらの１種
または２種以上を用いることができる。

【００２３】第１単量体成分の重合は、第１単量体成分
を重合開始剤および架橋剤の存在下に水性媒体中で行
う。ここで、水性媒体とは、水単独、あるいは、水と水
に溶解可能な溶媒との混合溶媒を意味する。ここで水性
媒体中での重合は、逆相懸濁重合（単量体は疎水性溶媒
中に分散されている水性媒体に溶解していて重合され
る）を除外する。逆相懸濁重合を除外した水性媒体中で
の重合が好ましい理由は、安全性の高い吸水性樹脂が得
られるからである。

【００２４】水に溶解可能な溶媒としては、メタノー
ル、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコ
ール系溶媒；アセトンなどのケトン系溶媒；ジメチルホ
ルムアミドなどのアミド系溶媒；ジメチルスルホキシド
などを挙げることができる。水性媒体としては、水単独
が特に好ましい。水性媒体以外の重合溶媒を用いて得ら
れた吸水性樹脂の場合、鉄元素および／またはアルミニ
ウム元素を吸水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部
以上、好ましくは０．３０重量部以上含みうる含水ゲル
は得られないし、また、耐久性にも問題が生じる。

【００２５】重合開始剤としては、上述のラジカル発生
剤や上述のレドックス系開始剤が使用される。一般式
（１）で表されるノニオン性単量体を用いて吸水性樹脂
を作るために用いる架橋剤としては、上述の架橋剤が使
用されるが、なかでも、エチレンオキサイドのモル分率
が５０％以上である炭素原子数２〜４のアルキレンオキ
サイドの平均付加モル数４〜１００のポリアルキレング
リコールジ（メタ）アクリレートが好ましく、炭素原子
数２〜４のアルキレンオキサイドの平均付加モル数５〜
５０のポリアルキレングリコールジ（メタ）アクリレー
トがより好ましく、炭素原子数２〜３のアルキレンオキ
サイドの平均付加モル数７〜３０のポリアルキレングリ
コールジ（メタ）アクリレートが特に好ましい。アルキ
レンオキサイドのエチレンオキサイドのモル分率が５０
％を下回るかアルキレンオキサイドの炭素原子数が上記
範囲を外れると、ポリアルキレングリコールジ（メタ）
アクリレートが水性媒体に溶解しにくくなるおそれがあ
る。また、アルキレンオキサイドの平均付加モル数が上
記範囲を外れると、得られた含水ゲルの耐光性が低下す
るおそれがある。ポリアルキレングリコールジ（メタ）
アクリレートとしては、たとえば、ポリエチレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコール
・ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレートな
どを挙げることができる。ポリアルキレングリコールジ
（メタ）アクリレート以外の架橋剤、たとえばＮ，Ｎ−
メチレンビスアクリルアミドやトリメチロールプロパン
トリアクリレートなどの周知の架橋剤を用いて得られた
吸水性樹脂は、鉄元素および／またはアルミニウム元素
を吸水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上、好
ましくは０．３０重量部以上含まないことがあり、また
は、含水ゲルの耐光性が小さく、屋外で使用されるケー
スの多い脱燐材として問題が生じる場合がある。

【００２６】第１単量体成分の重合は、第１単量体成
分、架橋剤および水性媒体を含む混合物の曇点未満の温
度で開始することが好ましい。重合の開始は、たとえ
ば、重合系からの発熱によりわかる。曇点未満の温度で
重合開始することにより、組成が均一で耐久性に優れた
吸水性樹脂を得ることができる。曇点は、第１単量体成
分、架橋剤、および水性媒体を含む透明な混合物の温度
を上げていったときに混合物が濁り始める温度である。

【００２７】曇点は使用する単量体の種類、組成、濃
度、水性媒体の種類などにより変化する。たとえば、ノ
ニオン性単量体として、メトキシポリエチレングリコー
ル（エチレンオキサイド（以下、ＥＯと記す）平均付加
モル数９）メタクリレートを、またアニオン性単量体と
してアクリル酸ナトリウムを使用し、水性媒体（重合溶
媒）として水単独を用いた場合の曇点は以下のように条
件によって異なる。すなわち、重合系におけるノニオン
性単量体とアニオン性単量体の合計単量体濃度が５０重
量％で一定の場合、組成比としてノニオン性単量体が４
０重量％の時（アニオン性単量体が６０重量％の時）は
３１℃であり、またノニオン性単量体が８０重量％の時
（アニオン性単量体が２０重量％の時）は５３℃とな
る。このように曇点は単量体の組成比によって異なった
値をとる。また、ノニオン性単量体、アニオン性単量体
ともに５０重量％の時、重合系におけるノニオン性単量
体とアニオン性単量体の合計単量体濃度が３０重量％の
場合に５９℃であり、合計単量体濃度が５０重量％の場
合には３４℃であり、合計単量体濃度が６０重量％の場
合は２０℃となる。このように曇点は単量体濃度によっ
ても異なった値をとる。更に、ノニオン性単量体および
アニオン性単量体の種類を変えた場合や、水性媒体の種
類や組成を変えた場合にも曇点は違ってくる。このよう
に曇点は種々の条件により変化するが、重合系が一定で
あれば一義的に決まるものである。曇点未満の温度で反
応を開始させた後は直ちに重合熱あるいは加熱により曇
点以上の温度で反応を進行させることはもちろん可能で
あるが、全単量体に対して１モル％以上の単量体を曇点
未満の温度で重合せしめておくことが好ましい。

【００２８】第１単量体成分を含む混合物において、第
１単量体成分の濃度（単量体の合計濃度）は、特に制限
はないが、重合反応の制御の容易さと収率・経済性を考
慮すれば、２０〜８０重量％、特に３０〜６０重量％の
範囲にあることが好ましい。重合開始剤の量は、第１単
量体成分の重量（単量体の合計重量）に対して、０．０
０１〜１０重量％、好ましくは０．０１〜１重量％であ
る。また、還元剤を併用するレドックス系開始剤の場
合、還元剤の量は、ラジカル発生剤に対して重量比で
０．０１〜５、特に０．０５〜２の範囲が好ましい。 (b) アミド基含有エチレン性不飽和単量体を９０〜１０
０重量％、好ましくは１００重量％含む第２単量体成分
を重合することにより得られる吸水性樹脂。

【００２９】ここで使用されるアミド基含有エチレン性
不飽和単量体としては、たとえば、アクリルアミド、メ
タクリルアミド、ｔ−ブチル（メタ）アクリルアミドな
どを挙げることができるが、中でも重合性に優れたアク
リルアミドが特に好ましい。全第２単量体成分中のアミ
ド基含有エチレン性不飽和単量体の割合が９０重量％未
満の場合、鉄元素および／またはアルミニウム元素を吸
水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上、好まし
くは０．３０重量部以上含む含水ゲルが得られないばか
りか、含水ゲルの耐久性も低下するため好ましくない。
アミド基含有エチレン性不飽和単量体を９０重量％以
上、１００重量％未満の量で使用する場合、使用される
共重合可能な単量体としては、たとえば、アクリル酸、
メタクリル酸、クロトン酸、あるいはそれらの一価金
属、二価金属、アンモニア、有機アミンによる部分中和
物や完全中和物などの不飽和モノカルボン酸系単量体；
ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホ
ン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−
メチルプロパンスルホン酸、スルホエチル（メタ）アク
リレート、スルホプロピル（メタ）アクリレート、２−
ヒドロキシスルホプロピル（メタ）アクリレートあるい
はそれらの一価金属、二価金属、アンモニア、有機アミ
ンによる部分中和物や完全中和物などの不飽和スルホン
酸系単量体などが挙げられ、それぞれ単独で使用された
り、２種以上併用されたりする。

【００３０】本発明の含水ゲルは、鉄元素および／また
はアルミニウム元素を吸水性樹脂１重量部に対して０．
１８重量部以上、好ましくは０．３０重量部以上含んで
おり、鉄元素とアルミニウム元素の合計含有量が従来の
含水ゲルよりも非常に多いため、たとえば、脱臭材、吸
着材（例、ＮＯｘ吸着材）、吸着材原料（例、脱燐材原
料）などに使用することができる。 （脱燐材）本発明の脱燐材は、本発明の第１の態様から
第４の態様までのいずれかの含水ゲルをアルカリ性物質
で処理することにより得られる。アルカリ性物質での処
理は、たとえば、前記含水ゲルをアルカリ水溶液でｐＨ
３．０〜１０．０に中和することである。

【００３１】本発明の第１の態様から第４の態様までの
いずれかの含水ゲルを必要に応じて水洗した後、ナトリ
ウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属の水酸化
物や炭酸塩などのアルカリ金属塩の水溶液を添加して、
水層のｐＨを３．０〜１０．０に調節することにより得
られる。このｐＨ調節により、たとえば、鉄元素および
／またはアルミニウム元素が水酸化物などの塩を生成す
る。

【００３２】本発明の脱燐材は、従来のものよりも多量
に含まれている鉄元素および／またはアルミニウム元素
がアルカリ性物質での処理により水酸化物を生成してい
ると考えられるので、脱燐性能に非常に優れている。

【００３３】

【実施例】以下に、本発明の実施例および本発明の範囲
を外れた比較例を示すが、本発明は下記実施例に限定さ
れない。 （参考例１）温度計を備えた容量１０Ｌのジャケット付
ニーダー（内面は三弗化エチレン樹脂でライニング処
理）に、４３重量％メタクリル酸ナトリウム水溶液２０
４０重量部（単量体成分のメタクリル酸ナトリウム含有
量は３２重量％である）、メトキシポリエチレングリコ
ール（ＥＯ平均付加モル数９モル）メタクリレート１８
７２重量部（単量体成分のメトキシポリエチレングリコ
ールメタクリレート含有量は６８重量％である）、架橋
剤としてポリエチレングリコール（ＥＯ平均付加モル数
８モル）ジアクリレート２．８重量部およびイオン交換
水１５７９重量部を仕込んだ。仕込み物をＮ２気流下、
攪拌しながらジャケットに４０℃の温水を流して内容物
（曇点：８３℃）を４０℃に昇温した後、重合開始剤と
して２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）塩酸
塩４．９重量部を添加して１０秒間攪拌して溶解した
後、攪拌を停止した。直ちに重合が開始して８５分でピ
ーク温度７５℃に到達した。次いで、ジャケット温度を
８０℃に上げて１時間熟成した。熟成終了後、ブレード
回転数３６ｒｐｍで１０分間の条件で熟成物を解砕し
た。ニーダーを反転し、解砕物をニーダーの重合容器か
ら取り出した。この解砕物をＮ２気流下、１５０℃×４
時間の条件下で乾燥した。乾燥物を卓上型粉砕機で粉砕
して微粉状吸水性樹脂を得た。 （参考例２）単量体成分の組成を、アクリル酸ナトリウ
ム５重量％、メトキシポリエチレングリコール（ＥＯ平
均付加モル数９モル）メタクリレート９５重量％に変え
た他は参考例１と同様にして微粉状吸水性樹脂を得た。
重合開始剤を添加する直前の内容物の曇点は７７℃であ
った。 （参考例３）単量体成分の組成を、アクリル酸ナトリウ
ム７０重量％、メトキシポリエチレングリコール（ＥＯ
平均付加モル数９モル）メタクリレート３０重量％に変
え、かつ、重合開始温度を２０℃に変えた他は参考例１
と同様にして微粉状吸水性樹脂を得た。重合開始剤を添
加する直前の内容物の曇点は２６℃であった。 （参考例４）容量５００ｃｃのプラスチック製容器に４
０重量％アクリルアミド水溶液１８１．２重量部、イオ
ン交換水３１．７重量部および２重量％Ｎ，Ｎ’−メチ
レンビスアクリルアミド水溶液４．７重量部を仕込み、
Ｎ２脱気を行った。内温を２０℃に調整した後、Ｎ２気
流下、２０重量％過硫酸ナトリウム水溶液１．７９重量
部および１０重量％Ｌ−アスコルビン酸水溶液０．３５
重量部を添加して均一になるよう攪拌した。直ちに重合
が開始して３分後にピーク温度１０４℃に到達した。次
いで８０℃で３０分間保持することにより重合を完結し
た。得られた吸水性樹脂の含水ゲルを細分化した後、１
２０℃の熱風乾燥機で５時間乾燥し、粉砕し微粉状吸水
性樹脂を得た。 （参考例５）架橋剤としてポリエチレングリコール（Ｅ
Ｏ平均付加モル数８モル）ジアクリレート２．８重量部
に代えてＮ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．９
３重量部を用いた他は参考例１と同様にして微粉状吸水
性樹脂を得た。重合開始剤を添加する直前の内容物の曇
点は８３℃であった。 （参考例６）重合開始温度を３０℃とした他は参考例３
と同様にして微粉状吸水性樹脂を得た。 （参考例７）単量体成分の組成を、アクリル酸ナトリウ
ム３２重量％、プロポキシポリエチレングリコール（Ｅ
Ｏ平均付加モル数４５モル）アクリレート６８重量％に
変えた他は参考例１と同様にして微粉状吸水性樹脂を得
た。重合開始剤を添加する直前の内容物の曇点は４８℃
であった。 （比較参考例１）攪拌機、還流冷却器、温度計、窒素ガ
ス導入管および滴下ロートを付した２Ｌの四つ口セパラ
ブルフラスコにシクロヘキサン７８０重量部をとり、ソ
ルビタンモノステアレートを５．０重量部加えて溶解さ
せた後、窒素ガスを吹き込んで溶存酸素を追い出した。

【００３４】別のフラスコ中にメトキシポリエチレング
リコールアクリレート（ＥＯ平均付加モル数１０モル）
１１０．４６重量部、アクリル酸ナトリウム３４．５５
重量部とアクリル酸８．８２重量部および架橋剤として
Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド０．０１重量部
をイオン交換水１５３．８３重量部に溶解し、単量体濃
度５０重量％の単量体水溶液（曇点７０℃）を調製し
た。この単量体水溶液に過硫酸カリウム０．１５重量部
を加えて溶解させた後、窒素ガスを吹き込んで水溶液内
に溶存する酸素を追い出した。

【００３５】次いで、このフラスコ内の単量体水溶液を
上記セパラブルフラスコに加えて、２００ｒｐｍで攪拌
することにより分散させた。その後、浴温を６０℃に昇
温して重合反応を開始させた後、２時間この温度に維持
して重合を完了させた。その後、得られた架橋重合体の
含水ゲル中の水をシクロヘキサンとの共沸脱水により留
去した後、架橋重合体を濾過してシクロヘキサンから分
離し、８０℃で減圧乾燥した後、粉砕して比較用微粉状
吸水性樹脂を得た。 （比較参考例２）単量体成分の組成を、アクリルアミド
８０重量％、アクリル酸ナトリウム２０重量％に変えた
他は参考例４と同様にして比較用微粉状吸水性樹脂を得
た。

【００３６】参考例１〜７で得られた微粉状吸水性樹
脂、比較参考例１〜２で得られた比較用微粉状吸水性樹
脂、および後述する比較例で使用する市販の吸水性樹脂
について、後述する実施例・比較例で使用する金属塩水
溶液の吸液倍率を表１と２に示した。吸液倍率の測定方
法は次のとおりである。 （吸液倍率の測定方法）吸水性樹脂粉末約０．３ｇを入
れたティーバッグと、吸水性樹脂粉末を入れない空のテ
ィーバッグとを、所定濃度の金属塩水溶液に３時間浸漬
した後の重量を測定し、次式に従って算出した。

【００３７】

【数１】

【００３８】〔ここで、Ａはティーバッグに入れた吸水
性樹脂粉末の重量（ｇ）であり；Ｂは吸水性樹脂粉末を
入れたティーバッグの３時間浸漬後の重量（ｇ）であ
り；Ｃは吸水性樹脂粉末を入れない空のティーバッグの
３時間浸漬後の重量（ｇ）である。〕

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】表１と２にみるように、比較参考例１〜２
で得られた比較用吸水性樹脂や市販の吸水性樹脂は、金
属塩水溶液の濃度が高くなるにしたがって吸収量が低下
している。これに対し、参考例１〜７で得られた吸水性
樹脂は、金属塩の濃度が高くなっても、吸収量が低下し
ないか、あるいは逆に増大している。また、参考例１〜
７で得られた吸水性樹脂は、鉄元素およびアルミニウム
元素についてその金属塩の１０重量％水溶液または２０
重量％水溶液を最大限吸液したときに吸水性樹脂１重量
部に対して０．１８重量部よりもはるかに多く含むこと
が算出される。 （実施例１）容量２００ｃｃのビーカーに、６重量％無
水塩化第２鉄水溶液１００ｇおよび参考例１で得られた
微粉状吸水性樹脂１ｇ（純分換算でのグラム数。以下同
様）を入れ、マグネチックスターラーで３時間攪拌し
た。次いで、１００メッシュの金網（タイラーの標準ふ
るい）で濾過して含水ゲル（Ａ−１）９．８ｇを得た。
濾液（９０．２ｇ）中にはゲル状物質はなかった。ま
た、濾液の無水塩化第２鉄濃度は、６重量％であった。
このことより、含水ゲル（Ａ−１）の組成は、参考例１
で得られた微粉状吸水性樹脂１ｇと６重量％無水塩化第
２鉄水溶液８．８ｇからなることがわかる。つまり、含
水ゲル（Ａ−１）は微粉状吸水性樹脂１重量部に対して
鉄元素を０．１８重量部を含んでいた。 （実施例２、３）無水塩化第２鉄水溶液の濃度を表３に
示した通りとした他は実施例１と同様にして含水ゲル
（Ａ−２）、（Ａ−３）を得た。含水ゲル（Ａ−２）、
（Ａ−３）は、微粉状吸水性樹脂１重量部に対して表３
に示した量の鉄元素を含んでいた。 （実施例４〜９）参考例２〜７で得られた微粉状吸水性
樹脂を用いた他は実施例３と同様にして含水ゲル（Ａ−
４）〜（Ａ−９）を得た。含水ゲル（Ａ−４）〜（Ａ−
９）は、微粉状吸水性樹脂１重量部に対して表３に示し
た量の鉄元素を含んでいた。 （実施例１０）無水塩化第２鉄の代わりに無水塩化アル
ミニウムを用いた他は実施例２と同様にして含水ゲル
（Ａ−１０）を得た。含水ゲル（Ａ−１０）は、微粉状
吸水性樹脂１重量部に対して表３に示した量のアルミニ
ウム元素を含んでいた。 （実施例１１）無水塩化第２鉄の代わりに硫酸第１鉄
（ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ）を用いた他は実施例３と同様
にして含水ゲル（Ａ−１１）を得た。含水ゲル（Ａ−１
１）は、微粉状吸水性樹脂１重量部に対して表３に示し
た量の鉄元素を含んでいた。 （比較例１〜２）吸水性樹脂として比較参考例１〜２で
得られた比較用微粉状吸水性樹脂を用いた他は実施例２
と同様にして比較含水ゲル（１）〜（２）を得た。比較
含水ゲル（１）〜（２）は、比較用微粉状吸水性樹脂１
重量部に対して表４に示した量の鉄元素を含んでいた。 （比較例３）吸水性樹脂として市販のイソブチレン／マ
レイン酸架橋重合体を用いた他は実施例３と同様にして
比較含水ゲル（３）を得た。比較含水ゲル（３）は、吸
水性樹脂１重量部に対して表４に示した量の鉄元素を含
んでいた。 （比較例４）吸水性樹脂として市販のイソブチレン／マ
レイン酸架橋重合体を用いた他は実施例２と同様にして
比較含水ゲル（４）を得た。比較含水ゲル（４）は、吸
水性樹脂１重量部に対して表４に示した量の鉄元素を含
んでいた。 （比較例５）吸水性樹脂として市販のアクリル酸／ビニ
ルアルコール架橋重合体を用いた他は実施例２と同様に
して比較含水ゲル（５）を得た。比較含水ゲル（５）
は、吸水性樹脂１重量部に対して表４に示した量の鉄元
素を含んでいた。 （比較例６）吸水性樹脂として市販のアクリル酸系架橋
重合体を用いた他は実施例２と同様にして比較含水ゲル
（６）を得た。比較含水ゲル（６）は、吸水性樹脂１重
量部に対して表４に示した量の鉄元素を含んでいた。 （比較例７）吸水性樹脂として市販の澱粉系架橋重合体
を用いた他は実施例２と同様にして比較含水ゲル（７）
を得た。比較含水ゲル（７）は、吸水性樹脂１重量部に
対して表４に示した量の鉄元素を含んでいた。 （比較例８）吸水性樹脂として市販のイソブチレン／マ
レイン酸架橋重合体を用いた他は実施例１０と同様にし
て比較含水ゲル（８）を得た。比較含水ゲル（８）は、
吸水性樹脂１重量部に対して表４に示した量のアルミニ
ウム元素を含んでいた。

【００４２】

【表３】

【００４３】

【表４】

【００４４】（実施例１２）実施例１で得られた含水ゲ
ル（Ａ−１）９．８ｇを容量２００ｃｃのビーカーに採
り、イオン交換水１５０ｇを加えた後、５重量％水酸化
ナトリウム水溶液でｐＨを７．０に調整した。次いで、
１００メッシュの金網（タイラーの標準ふるい）で濾過
して含水ゲル（Ｂ−１）を得た。なお、この濾液にはゲ
ル状物質はなかった。

【００４５】含水ゲル（Ｂ−１）の脱燐性能を次のよう
にして測定した。容量２００ｃｃのビーカーに正燐酸１
ｐｐｍ水溶液１００ｇを入れ、そこに含水ゲル（Ｂ−
１）を加えた後、マグネチックスターラーで低速攪拌し
た。１週間後の正燐酸水溶液の濃度は０．２３ｐｐｍに
低下していた。 （実施例１３〜２２）実施例２〜１１で得られた含水ゲ
ル（Ａ−２）〜（Ａ−１１）を用いた他は実施例１２と
同様にして含水ゲル（Ｂ−２）〜（Ｂ−１１）を得た。

【００４６】含水ゲル（Ｂ−２）〜（Ｂ−１１）の脱燐
性能を実施例１２と同様にして測定し、その結果を表５
に示した。 （比較例９〜１６）比較例１〜８で得られた比較含水ゲ
ル（１）〜（８）を用いた他は実施例１２と同様にして
比較含水ゲル（９）〜（１６）を得た。

【００４７】比較含水ゲル（９）〜（１６）の脱燐性能
を実施例１２と同様にして測定し、その結果を表６に示
した。

【００４８】

【表５】

【００４９】

【表６】

【００５０】実施例１２〜２２の含水ゲルは、表３にみ
るように、吸水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部
以上の鉄元素またはアルミニウム元素を含む含水ゲルか
ら得られたのに対し、比較例９〜１６の比較含水ゲル
は、表４にみるように、吸水性樹脂１重量部に対して
０．１８重量部よりも少ない量で鉄元素またはアルミニ
ウム元素を含む含水ゲルから得られた。このため、表５
〜６にみるように、実施例１２〜２２の含水ゲルは、比
較例９〜１６の比較含水ゲルに比べて、脱燐性能に非常
に優れていた。実施例１２と比較例１１の結果を対比す
ると、吸水性樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上
の鉄元素またはアルミニウム元素を含むか含まないかで
脱燐性能が大きく異なっていることがわかる。実施例１
２と実施例１３〜１４とを比べると、吸水性樹脂１重量
部に対して０．３０重量部以上の鉄元素を含むときには
脱燐性能がより優れている。また、実施例１３と実施例
２１とを比較すると、鉄元素を含むよりもアルミニウム
元素を含むときのほうが脱燐性能が優れている。

【００５１】

【発明の効果】本発明の含水ゲルは、吸水性樹脂、吸水
性樹脂に吸収された水、および吸水性樹脂１重量部に対
して０．１８重量部以上の鉄元素および／またはアルミ
ニウム元素を含むので、脱燐性能がより一層改善した脱
燐材を作ることができる。本発明の含水ゲルは、吸水性
樹脂が、下記一般式（１）：

【００５２】

【化４】

【００５３】（ただし、Ｒは水素またはメチル基であ
り；Ｘは、全オキシアルキレン基に対するオキシエチレ
ン基のモル分率が５０モル％以上である炭素数２〜４の
オキシアルキレン基であり；Ｙは、炭素数１〜５のアル
コキシ基であり；ｎは平均で３〜５０の正数である）で
表されるノニオン性単量体を３０〜１００重量％含む第
１単量体成分を重合開始剤および架橋剤の存在下に水性
媒体中で重合することにより得られたときには、吸水性
樹脂１重量部に対して０．１８重量部以上、好ましくは
０．３０重量部以上の鉄元素および／またはアルミニウ
ム元素を含む耐光性に優れた含水ゲルが得られるという
利点をさらに有する。この場合、第１単量体成分の重合
を、第１単量体成分、架橋剤および水性媒体を含む混合
物の曇点未満の温度で開始するときには、更に脱燐性能
に優れた含水ゲルが得られるという利点をさらに有す
る。

【００５４】本発明の含水ゲルは、吸水性樹脂が、アミ
ド基含有エチレン性不飽和単量体を９０〜１００重量％
含む第２単量体成分を重合することにより得られたとき
には、得られた含水ゲルの耐久性が優れるという利点を
さらに有する。本発明の脱燐材は、請求項１から４まで
のいずれかに記載の含水ゲルの中和物からなるので、脱
燐性能がより一層改善したものとなる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】吸水性樹脂と前記吸水性樹脂に吸収された
   水とを含む含水ゲルにおいて、鉄元素および／またはア
   ルミニウム元素を前記吸水性樹脂１重量部に対して０．
   １８重量部以上さらに含む含水ゲル。
2. 【請求項２】前記吸水性樹脂が、下記一般式（１）： 【化１】 （ただし、Ｒは水素またはメチル基であり；Ｘは、全オ
   キシアルキレン基に対するオキシエチレン基のモル分率
   が５０モル％以上である炭素数２〜４のオキシアルキレ
   ン基であり；Ｙは、炭素数１〜５のアルコキシ基であ
   り；ｎは平均で３〜５０の正数である）で表されるノニ
   オン性単量体を３０〜１００重量％含む第１単量体成分
   を重合開始剤および架橋剤の存在下に水性媒体中で重合
   することにより得られる、請求項１に記載の含水ゲル。
3. 【請求項３】前記第１単量体成分の重合を、前記第１単
   量体成分、前記架橋剤および前記水性媒体を含む混合物
   の曇点未満の温度で開始する、請求項２に記載の含水ゲ
   ル。
4. 【請求項４】前記吸水性樹脂が、アミド基含有エチレン
   性不飽和単量体を９０〜１００重量％含む第２単量体成
   分を重合することにより得られる、請求項１に記載の含
   水ゲル。
5. 【請求項５】請求項１から４までのいずれかに記載の含
   水ゲルをアルカリ性物質で処理することにより得られる
   脱燐材。