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【発明の名称】 吸水性樹脂の表面架橋方法および吸水性樹脂の製造方法
【発明者】 【氏名】田原 秀行
【氏名】大河内 弘子
【氏名】角永 憲資
【氏名】入江 好夫
【氏名】大六 頼道
【氏名】藤野 眞一
【課題】特定構造の攪拌装置を用いた吸水性樹脂の製造方法を提供すること、および、熱処理での処理時間を短縮した吸水性樹脂の表面架橋方法を提供する。

【構成】本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、湿潤混合物を得る工程（１）と、乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、表面架橋反応させる工程（３）とを含んでいる。これにより、各工程の処理時間が短くてすむため、物性が良好な吸水性樹脂を大量生産することができる。また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、改質工程および冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記攪拌手段は、特定の厚さを有する攪拌盤および／または特定の形状を有するかきあげ羽根を備えている。これにより、改質工程および／または冷却工程における微粉の発生を抑制することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、
上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、
上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であることを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
【請求項２】
カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、
上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、
上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であることを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
【請求項３】
表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）と、
上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、
上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、
上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、
上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とが、直列に連結されていることを特徴とする吸水性樹脂の表面架橋方法。
【請求項４】
上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とが、種類および／または有効容積が異なる処理装置であることを特徴とする請求項３に記載の吸水性樹脂の表面架橋方法。
【請求項５】
上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とを、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で運転させることを特徴とする請求項３または４に記載の吸水性樹脂の表面架橋方法。
【請求項６】
表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）と、
上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、
上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、
上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、
上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、
上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行うことを特徴とする吸水性樹脂の表面架橋方法。
【請求項７】
カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程であって、上記混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含む改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程のうち少なくとも１工程以上は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備する処理装置を用いて行われ、
上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、
上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であり、
上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、
上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、
上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる処理装置と、工程（３）に用いる上記処理装置とが、直列に連結されていることを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
【請求項８】
カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程であって、上記混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含む改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程のうち少なくとも１工程以上は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備する処理装置を用いて行われ、
上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、
上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であって、
上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、
上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、
上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる上記処理装置と、工程（３）に用いる処理装置とが、直列に連結されていることを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
【請求項９】
カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、
上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、
上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であって、
上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、
上記改質工程は上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、
上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、
上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、
上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、
上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行うことを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１０】
カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、
上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、
上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であることと、
上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、
上記改質工程は上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、
上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、
上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、
上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、
上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行うことを特徴とする吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１１】
上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とが、種類および／または有効容積が異なる処理装置であることを特徴とする請求項７または８に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１２】
上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とを、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で運転させることを特徴とする請求項７、８または１１のいずれか１項に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１３】
上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であることを特徴とする請求項２、８、１０、１１、１２のいずれか１項に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１４】
かきあげ羽根が、複数の攪拌盤に跨っており、上記かきあげ羽根のうち、隣接する位置に存在するかきあげ羽根同士は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、上記回転軸を挟んで互い違いに配置または平行に連結されることを特徴とする請求項１、２、７〜１３のいずれか１項に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１５】
上記攪拌盤が円盤状または一部が欠落した円盤状であることを特徴とする請求項１、２、７〜１４のいずれか１項に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１６】
上記攪拌盤が伝熱手段としても作用することを特徴とする請求項１、２、７〜１５のいずれか１項に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【請求項１７】
上記攪拌盤が冷却手段としても作用することを特徴とする請求項１、２、７〜１６のいずれか１項に記載の吸水性樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸水性樹脂の表面架橋方法に関するものであって、特に、物性が良好な吸水性樹脂を工業スケールで製造するのに適した吸水性樹脂の表面架橋方法に関するものである。また、本発明は、吸水性樹脂の製造方法に関するものであり、より詳細には、改質工程および／または冷却工程を特定構造の攪拌装置を用いて行うことにより、微粉量の少ない高品質の吸水性樹脂を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸水性樹脂は、大量の水を吸収させる特性を有し、紙おむつ、生理用ナプキン、失禁パット等の衛生用品を構成する材料、土壌保水剤、止水剤、結露防止剤、鮮度保持剤、溶剤脱水剤および食品等のドリップシートなどに使用されている。このように吸水性樹脂は産業上幅広い用途があるため、ますます需要が高まっている。
【０００３】
特に、紙おむつ等の衛生用品の用途では、製品の薄型化のために、パルプ量を減らして吸水性樹脂の使用量を増加させている傾向にあり、世界的なおむつの普及に伴い、その需要はますます増加している。
【０００４】
吸水性樹脂は、従来、親水性重合体を僅かに架橋（通常は重合時に架橋）することで水不溶性水膨潤性という機能を付与され、通常、粉末状の粒子形態として製造される。吸水性樹脂としては、例えば、ポリアクリル酸部分中和物架橋体、澱粉−アクリロニトリル共重合体の加水分解物、澱粉−アクリル酸グラフト重合体の中和物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体の鹸化物、アクリロニトリル共重合体もしくはアクリルアミド共重合体の加水分解物またはこれらの架橋体、カルボキシメチルセルロース架橋体、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸（ＡＭＰＳ）の共重合架橋体、ポリエチレンオキサイド架橋体、ポリアリルアミン架橋体、ポリエチレンイミン架橋体等が知られている。しかし、近年、おむつの高性能化に伴い、吸水性樹脂の高機能性が求められているため、吸水性樹脂の製造方法についても、様々な改良がなされている。例えば、粉末内部の架橋に加えて、さらに重合後の樹脂を表面架橋（二次架橋）することによって、内部と表面とに架橋密度勾配を付与し、吸水性樹脂に対して吸水速度や通液性、さらに加圧下吸収倍率の改善がなされている。
【０００５】
そして、上記紙おむつ等の衛生用品用途では、製品の薄型化のために加圧下吸収倍率の高い吸水性樹脂が望まれている。一般的に吸水性樹脂は１５０μｍ以下の粒径を有する微粉の含有量が少ない程好ましい。微粉末はおむつなどの吸水性物品中で目詰まりによって通液性が低下する要因となるからである。このような微粉は吸湿しやすく、おむつの製造工程における詰まりの原因となっているだけでなく、使用者にとって安全衛生上好ましくないものとなっている。
【０００６】
微粉末が少なく、且つ加圧下吸収倍率等に優れた吸水性樹脂の製造方法として、乾燥した吸水性樹脂粉末に架橋剤を添加して、粉砕しながらその表面近傍を架橋する際に、重量平均粒子径が２００〜１０００μｍの吸水性樹脂の粗粒を使用する方法がある（特許文献１）。該発明は、吸水性樹脂が小さな粒子径に形成される場合には、水性液体との接触により吸水性樹脂はママコを形成し吸収速度が低下するため、表面架橋前の吸水性樹脂粉末の粒子径を大きい粗粒に制御し、さらに粒子の少なくとも一部を粉砕しながら表面近傍を架橋して、微粉が少なく高い加圧下吸収倍率や加圧下通液性を示す吸水剤を得る、というものである。
【０００７】
また、吸水性樹脂の表面架橋を行う際に、水平撹拌乾燥機、ロータリー乾燥機、ディスク乾燥機、混和乾燥機、流動層乾燥機、通気乾燥機、赤外線乾燥機などを使用して、温度９０〜２５０℃で架橋反応を完結させることを特徴とした吸水性樹脂の製造方法（特許文献２）や、篩分けで１５０〜８５０μｍに調製された内部架橋ポリマーに表面架橋剤を添加しパドルミキサーで加熱して表面架橋を行うことを特徴とした吸水性樹脂の製造方法（特許文献３）もある。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の技術では、吸水性樹脂中に粗粒（吸水性樹脂の凝集物）が多く残存するという問題がある。上記粗粒が吸水性樹脂中に含まれたままではオムツ等の製品の使用感を損ねるため、除去する必要があるが、除去するためには分級操作等の手間がかかる。また、分級した粗粒を廃棄すると経済的に不利である。一方、上記粗粒を砕くと微粉が発生してしまう。
【０００９】
そこで、吸水性樹脂と表面架橋剤含有水性溶液との混合物を加熱して表面架橋を完成させる工程において、かきあげ羽根を具備した攪拌盤を有する攪拌乾燥装置や攪拌盤と攪拌盤との間に解砕手段を設けた攪拌乾燥装置を使用して加熱することにより、粗粒の発生を抑制しながら表面架橋を行う方法が開示されている（特許文献４）。
【００１０】
また、攪拌盤を備えた攪拌装置を用いて吸水性樹脂の表面架橋処理を行う方法としては、工業スケールで表面架橋による物性改良効果を十分に発揮することを目的として、攪拌盤を備えた攪拌冷却装置を用い、加熱処理後の吸水性樹脂を気流下で攪拌冷却することを特徴とする吸水性樹脂の製造方法も開示されている（特許文献５）。
【００１１】
さらに特許文献６において、単量体の重合、加熱乾燥、冷却、粉砕などの工程を経て得られた吸水性樹脂粉末に対し、更に表面架橋剤などを含む水性液を添加、加熱、乾燥により表面架橋する方法が開示されている。
【００１２】
また、特許文献７には、フリーの水吸収を遅らせるべく、表面処理を施した吸水性樹脂に、さらに複数回、熱を作用させる方法が開示されている。また、特許文献８には、表面処理剤含有液を、吸水性樹脂に混合して加熱するという工程を２回繰り返すことにより、加圧下における膨張強度を高めることができることが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３０２３９１号公報（平成１１（１９９９）年１１月２日公開））
【特許文献２】特開平４−２１４７３４号公報（平成４（１９９２）年８月５日公開））
【特許文献３】特表２００２−５１５０７９号公報（平成１４（２００２）年５月２１日公開））
【特許文献４】特開２００４−３５２９４１号公報（平成１６（２００４）年１２月１６日公開））
【特許文献５】特開２００４−３００４２５号公報（平成１６（２００４）年１０月２８日公開））
【特許文献６】特開２００２−１２１２９１号公報（平成１４（２００２）年４月２３日公開））
【特許文献７】特表２００３−５０３５５４号公報（平成１５（２００３）年１月２８日公表）
【特許文献８】特許第２８４７１１３号（平成１０（１９９８）年１１月６日登録、公表番号：特表平９−５０２２２１号公報（平成９（１９９７）年３月４日公表））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献４，５に記載されているように、従来、吸水性樹脂の機能性を表面処理によって改良する場合は、混合性を向上させる観点から、攪拌盤を備えた攪拌乾燥装置や、攪拌冷却装置等の攪拌装置を用いることが有効であると考えられてきた。一方、上記特許文献４，５に記載された技術のように、攪拌装置を用いる場合、依然として表面架橋処理中に微粉が多く発生してしまうという問題点が確認されている。微粉が多く発生すると、表面架橋層が破壊される傾向があるため、吸水性樹脂の物性にも悪影響を与えてしまう。
【００１４】
上記問題点は、攪拌盤の形状が親水性架橋重合体の攪拌にとって適切な形状となっていないことに起因すると考えられる。すなわち、従来技術では、攪拌盤は混合性を向上させるために用いられ、混合性の向上という観点から形状が決められており、攪拌盤を微粉発生抑制のために用いるという発想は従来なされていない。つまり、攪拌盤の形状は、微粉の発生抑制という観点に基づいて決められているものではない。
【００１５】
例えば、従来技術で用いられている攪拌盤は、攪拌盤の最大厚さと最少厚さとの差が大きいため、親水性架橋重合体の粉体に食い込む際に粉体に過大な圧力を加えてしまい、粉体が圧縮された結果、粉体の密度が上昇し、表面架橋処理時に吸水性樹脂に機械的なダメージが与えられ、その結果微粉量が増えてしまうと考えられるという問題がある。
【００１６】
また、吸水性樹脂の高機能化の一方で、近年の高まる吸水性樹脂の需要に対応するべく、いかにして効率よくかつ性能を落とさずに吸水性樹脂を大量生産するかという課題も生じてきた。しかしながら、上記特許文献７および８のように、機能性を表面処理によって改良する方法は提案されているが、吸水性樹脂製造のスケールアップ時に懸念される、撹拌翼を備えた加熱処理装置による吸水性樹脂へのダメージ等による物性の低下について、これまで表面処理の観点から検討されてこなかった。
【００１７】
ここで、吸水性樹脂の生産量を増大させる方法として、現行の加熱処理装置を単純に大型化した加熱処理装置を用いることが考えられるが、単純に大型化した装置では、有効容積に対する伝熱面積が小さくなる。したがって、吸水性樹脂の温度を一定範囲の温度に保ち、所望の表面架橋反応を起こすためには、上記装置内における吸水性樹脂の滞留時間を長くする必要がある。そして、表面架橋処理時に吸水性樹脂が攪拌盤によって攪拌される時間が長くなると、その分吸水性樹脂に機械的なダメージが与えられてしまう。その結果微粉量が増えてしまい、吸水性樹脂の物性を低下させてしまうという問題が発生する。
【００１８】
すなわち、どのような攪拌装置を用いれば、微粉の発生を抑制し、高性能な吸水性樹脂を製造することができるのかということに関する知見は従来存在していない。
【００１９】
装置の大型化による微粉の発生、およびそれに由来して物性が低下するという問題を回避するためには、単純には小さな加熱処理装置を並列に複数台並べればよい。しかしながら、複数台の加熱処理装置を並べると、前後の付帯装置数や配管数が増えるため、大きなコストアップとなる。また、複数台の加熱処理装置を制御する手間がかかり、効率が悪くなる。
【００２０】
そこで、工業スケールでの吸水性樹脂の大量生産を効率よく行い、かつ性能が維持される吸水性樹脂の表面架橋方法の開発が求められている。
【００２１】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、微粉量の少ない良好な物性を持つ吸水性樹脂を製造するために、改質工程および／または冷却工程を特定構造の攪拌装置を用いた吸水性樹脂の製造方法を提供すること、および、微粉量の少ない良好な物性を持つ吸水性樹脂を製造するために、吸水性樹脂製造のスケールアップを行った際に、熱処理での処理時間を短縮した吸水性樹脂の表面架橋方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者らは、吸水性樹脂の表面架橋処理に用いられる攪拌装置の構造に着目し鋭意研究を行った結果、改質工程および／または冷却工程を特定構造の攪拌装置を用いて行うことと、吸水性樹脂の表面架橋を行うにあたり、上記改質工程に含まれる撹拌乾燥工程と表面架橋工程とを異なる工程として行うことで、各工程における撹拌条件や温度条件を最適化することが可能となるため、熱処理の処理時間を短縮することができること、そしてその結果、吸水性樹脂へのダメージが軽減され、生産量を落とすことなく、微粉量の少ない吸水性樹脂を製造可能であることとを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２３】
すなわち、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であることを特徴としている。
【００２４】
上記構成によれば、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下という比較的厚みが均一な複数の攪拌盤を用いるので、上記親水性架橋重合体に加えられる攪拌盤の断面積あたりの圧力を非常に少なくすることができ、攪拌盤と上記親水性架橋重合体との間に生じる摩擦を小さくすることができるため、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを小さくしつつ、均一に攪拌することができる。したがって、微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができる。
【００２５】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との攪拌盤間面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との攪拌盤間距離の５０％以上であることを特徴としている。
【００２６】
従来技術で用いられている攪拌乾燥装置や攪拌冷却装置を用いる場合は、上記親水性架橋重合体の攪拌を継続するに連れて上記親水性架橋重合体が過度に圧縮され、上記親水性架橋重合体が機械的ダメージを受け、微粉が発生してしまうという問題があるが、上記構成によれば、攪拌盤に設けられたかきあげ羽根の断面積と長さが、上記範囲に調整されているため、上記親水性架橋重合体を過度に圧縮せずに浮遊状態で攪拌することができ、親水性架橋重合体の凝集および圧迫を防止できるので、親水性架橋重合体と水性溶液との混合物を均一に攪拌することができ、微粉の発生を抑制することができる。
【００２７】
したがって微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができる。また、上記親水性架橋重合体に圧力をかかりにくくし、上記親水性架橋重合体の圧縮度を減少させることができるため、少ない攪拌動力で上記親水性架橋重合体を攪拌することができ、製造効率を向上させることができる。
【００２８】
また、本発明に係る吸水性樹脂の表面架橋方法は、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）と、上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とが、直列に連結されていることを特徴としている。
【００２９】
上記構成によれば、上記湿潤混合物を処理する際に起こる粒子の凝集を抑えるべく、撹拌乾燥することで、得られる乾燥粒子状組成物は流動性のよい粉体となる。よって、上記表面架橋反応させる工程においては、弱い撹拌もしくは撹拌翼のない装置でも表面架橋を所望の程度まで行うことができる。それゆえ、物性の良好な吸水性樹脂を安定して製造できるという効果を奏する。
【００３０】
また、本発明に係る吸水性樹脂の表面架橋方法においては、上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とが、種類および／または有効容積が異なる処理装置であることが好ましい。
【００３１】
上記構成によれば、製造する吸水性樹脂の性質に最適な処理装置および／または、上記工程（２）と上記工程（３）との各工程にそれぞれ最適な態様の処理装置を選択することができる。
【００３２】
すなわち、例えば、上記工程（２）では、伝熱面積／有効容積が大きい処理装置であって、攪拌力を大きくするために多軸で、該軸に複数の攪拌盤を有するものを用いることができる。また、例えば、上記工程（３）では、伝熱面積／有効容積が小さい処理装置であって、攪拌盤を備えていないことで穏やかな攪拌力であるものを用いることができる。
【００３３】
その結果、上記工程（２）において、攪拌効率の向上や平均昇温速度が速くなり、上記湿潤混合物の迅速な攪拌乾燥を実現することができる。また、上記工程（３）では、穏やかに攪拌によって吸水性樹脂が受けるダメージも減少し、平均昇温速度を遅くすることで、吸水性樹脂の微粉化を防ぐことや、表面架橋密度をコントロールすることができる。それゆえ、物性の良好な吸水性樹脂を安定して製造できる。
【００３４】
また、上記吸水性樹脂の表面架橋方法においては、上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とを、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で運転させることが好ましい。
【００３５】
上記構成によれば、加熱条件および／または撹拌条件を、製造する吸水性樹脂の性質に見合った値および／または、上記工程（２）と上記工程（３）との各工程にそれぞれ見合った値に最適に調節することができる。
【００３６】
すなわち、例えば、上記工程（２）では、用いられる処理装置の、熱原の仕様や設定温度を平均昇温速度が速くなるように調節することや、攪拌盤を攪拌力の強いものに調節する。また、例えば、上記工程（３）では、用いられる処理装置を、熱原の仕様や設定温度を平均昇温速度が遅くなるように調節することや、攪拌盤を攪拌力の小さいものに調節する。
【００３７】
その結果、上記工程（２）において、攪拌効率の向上や平均昇温速度が速くなり、上記湿潤混合物の迅速な攪拌乾燥を実現することができる。また、上記工程（３）では、穏やかに攪拌によって吸水性樹脂が受けるダメージも減少し、平均昇温速度を遅くすることで、吸水性樹脂の微粉化を防ぐことや、表面架橋密度をコントロールすることができる。それゆえ、物性の良好な吸水性樹脂を安定して製造できる。
【００３８】
また、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、上記課題を解決するために、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）と、上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行うことを特徴としている。
【００３９】
上記構成によれば、上記工程（２）および上記工程（３）を、粉体の性状に見合った攪拌条件、および温度設定することが可能となる。その結果、熱処理の処理時間を短縮することができる。それ故、吸水性樹脂へのダメージが軽減され、生産量を落とすことなく、物性の良好な吸水性樹脂が得られるという効果を奏する。
【００４０】
また、上記工程（２）および上記工程（３）を１台の処理装置内で行うことにより、装置数の増加によるコストの増加やスペース拡大というような問題を回避することができる。
【００４１】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程であって、上記混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含む改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程のうち少なくとも１工程以上は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備する処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であり、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる処理装置と、工程（３）に用いる上記処理装置とが、直列に連結されていることを特徴としている。
【００４２】
上記構成によれば、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程の中で少なくとも１工程以上に、上記形状の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いることができる。
【００４３】
そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを小さくしつつ、均一に攪拌することができる。さらに、上記工程（２）では、上記湿潤混合物を処理する際に起こる粒子の凝集を抑えるべく、撹拌乾燥することで、得られる乾燥粒子状組成物は流動性のよい粉体となる。そして、上記工程（３）では、弱い撹拌もしくは撹拌翼のない装置でも表面架橋を所望の程度まで行うことができる。
【００４４】
その結果、機械的なダメージの軽減と熱処理時間の短縮とを実現することができる。
【００４５】
したがって、微粉量の少ない良好な性質を有する吸水性樹脂を効率よく製造することができる。
【００４６】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程であって、上記混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含む改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程のうち少なくとも１工程以上は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備する処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であって、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる上記処理装置と、工程（３）に用いる処理装置とが、直列に連結されていることを特徴としている。
【００４７】
上記構成によれば、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程の中で少なくとも１工程以上に、上記形状のかきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いることができる。そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体および／または上記吸水性樹脂を均一に浮遊状態で攪拌することができる。さらに、上記工程（２）では、上記湿潤混合物を処理する際に起こる粒子の凝集を抑えるべく、撹拌乾燥することで、得られる乾燥粒子状組成物は流動性のよい粉体となる。そして、上記工程（３）では、弱い撹拌もしくは撹拌翼のない装置でも表面架橋を所望の程度まで行うことができる。
【００４８】
その結果、機械的なダメージの軽減と、攪拌動力の省エネルギー化と、熱処理時間の短縮とを実現することができる。したがって、微粉量の少ない良好な性質を有する吸水性樹脂を効率よく製造することができる。
【００４９】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であって、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記改質工程は上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行うことを特徴としている。
【００５０】
上記構成によれば、上記改質工程および／または冷却工程は、上記形状の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記改質工程に含まれる上記工程（２）と上記工程（３）とを1台の処理装置で行うことができる。また、上記工程（２）と上記工程（３）とに係る攪拌条件および／または温度条件を、それぞれ各工程に最適なように設定することができる。
【００５１】
そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを小さくしつつ、均一に攪拌することができる。さらに、上記工程（２）および上記工程（３）を、粉体の性状に見合った攪拌条件、および温度設定することが可能となる。
【００５２】
その結果、機械的なダメージの軽減と熱処理の処理時間の短縮とを実現することができる。それ故、物性の良好な吸水性樹脂が得られるという効果を奏する。
【００５３】
また、１台の処理装置内で行うことにより、装置数の増加に係るコストの増加やスペース拡大というような問題を回避することができる。
【００５４】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であることと、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記改質工程は上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行うことを特徴としている。
【００５５】
上記構成によれば、上記改質工程および／または冷却工程は、上記形状のかきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、上記改質工程に含まれる上記工程（２）と上記工程（３）とを1台の処理装置で行うことができる。また、上記工程（２）と上記工程（３）とに係る攪拌条件および／または温度条件を、それぞれ各工程に最適なように設定することができる。
【００５６】
そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体および／または上記吸水性樹脂を均一に浮遊状態で攪拌することができる。さらに、上記工程（２）および上記工程（３）を、文体の正常に見合った攪拌条件、および温度設定することが可能となる。
【００５７】
その結果、機械的なダメージの軽減と、攪拌動力の省エネルギー化と、熱処理時間の短縮とを実現することができる。したがって、微粉量の少ない良好な性質を有する吸水性樹脂を効率よく製造することができる。
【００５８】
また、１台の処理装置内で行うことにより、装置数の増加に係るコストの増加やスペース拡大というような問題を回避することができる。
【００５９】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とが、種類および／または有効容積が異なる処理装置であることが好ましい。
【００６０】
上記構成によれば、該攪拌手段の攪拌力および／または加える温度、伝熱面積／有効容積の値が各工程に見合ったものである処理装置を選択することができる。
【００６１】
従って、上記工程（２）における攪拌乾燥効率および／または上記工程（３）における表面架橋効率を向上させることができる。その結果、各工程における親水性架橋重合体および／または、吸水性樹脂へのダメージを軽減と、上記各工程に係る時間の短縮とを実現することができ、良質の吸水性樹脂を製造することができる。
【００６２】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とを、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で運転させることが好ましい。
【００６３】
上記構成によれば、該攪拌手段の攪拌力および／または加える温度、伝熱面積／有効容積の値が各工程に見合ったものに設定することができる。
【００６４】
従って、上記工程（２）における攪拌乾燥効率および／または上記工程（３）における表面架橋効率を向上させることができる。その結果、各工程における親水性架橋重合体および／または、吸水性樹脂へのダメージを軽減と、上記各工程に係る時間の短縮とを実現することができ、良質の吸水背樹脂を製造することができる。
【００６５】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法では、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上で上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であることが好ましい。
【００６６】
上記構成によれば、攪拌盤に設けられたかきあげ羽根の断面積と長さが、上記範囲に調整されているため、上記親水性架橋重合体を過度に圧縮せずに浮遊状態で攪拌することができ、親水性架橋重合体の凝集と圧迫を防止できる。したがって、微粉の発生を抑制することができる。さらに、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下という比較的厚みが均一な攪拌盤を用いるので、攪拌盤の断面積あたりの上記親水性架橋重合体に加えられる圧縮および解放を非常に少なくすることができ、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを減少させることができる。したがって、より一層微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができる。
【００６７】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法では、かきあげ羽根が、複数の攪拌盤に跨っており、上記かきあげ羽根のうち、隣接する位置に存在するかきあげ羽根同士は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、上記回転軸を挟んで互い違いに配置または平行に連結されることが好ましい。
【００６８】
上記構成によれば、かきあげ羽根の断面積を、上記かきあげ羽根を突出または連結させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積（以下「攪拌盤間面積」という）に対して大きくすることや、かきあげ羽根の長さを長くすることができる。
【００６９】
また、かきあげ羽根が攪拌盤に強固に固定されるため、かきあげ羽根の耐久性を増すことができる。そのため、攪拌効率や粉体搬送性を向上させることができ、均一な表面架橋を施すことができる。したがって、より一層微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができる。
【００７０】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法では、上記攪拌盤が円盤状または一部が欠落した円盤状であることが好ましい。
【００７１】
上記構成によれば、例えば攪拌盤が楔形である場合に比べて、親水性架橋重合体を攪拌する際に親水性架橋重合体に加わる圧力を減少させることができるので、親水性架橋重合体の粉体密度を低減することができる。したがって、より効率的に微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができる。
【００７２】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法では、上記攪拌手段が、伝熱手段としても作用することが好ましい。
【００７３】
上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめるためには、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱する必要がある。
【００７４】
上記構成によれば、攪拌手段が上記親水性架橋重合体に機械的ダメージを与えずに攪拌することや、均一に攪拌することが可能な構成となっているところ、さらに伝熱手段としても作用するため、微粉の発生を抑制しつつ、上記混合物に対して、架橋反応に必要な熱を均一に伝導することができる。したがって、架橋反応を効率的に行うことができるとともに、改質時間の短縮を図ることができるため、微粉量の少ない吸水性樹脂を効率よく製造することができる。
【００７５】
また、攪拌盤が円盤状または一部が欠落した円盤状である場合は、例えば攪拌盤が楔形である場合に比べて、伝熱面積を大きくすることができるので、架橋反応の効率を向上させることができる。
【００７６】
さらに、伝熱手段を別途設ける必要がないため、吸水性樹脂製造装置の小型化に寄与することができる。
【００７７】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法では、上記攪拌手段が冷却手段としても作用することが好ましい。
【００７８】
上記構成によれば、攪拌手段が、表面架橋された親水性架橋重合体に機械的ダメージを与えずに、均一に攪拌しながら冷却することができるので、冷却工程における微粉の発生を抑制することができるとともに、上記親水性架橋重合体の全体を均一に冷却することができる。したがって、表面架橋を過剰に進行させることなく、微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができる。また、冷却手段を別途設ける必要がないため、吸水性樹脂製造装置の小型化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００７９】
本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、以上のように、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下である、という構成である。
【００８０】
それゆえ、攪拌盤の断面積あたりの上記親水性架橋重合体に加えられる圧縮および解放を非常に少なくすることができ、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを小さくしつつ、均一に攪拌することができるので、微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、以上のように、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であるという構成である。
【００８２】
それゆえ、上記親水性架橋重合体を過度に圧縮せずに均一に攪拌することができ、改質工程で発生しやすい、微粉の発生を効率的に防止できるため、微粉量の少ない吸水性樹脂を製造することができるという効果を奏する。
【００８３】
また、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）と、上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる処理装置と、上記工程（３）に用いる処理装置とが、直列に連結されている、という構成である。
【００８４】
上記湿潤混合物を処理する際に起こる粒子の凝集を抑えるべく、撹拌乾燥することで、得られる乾燥粒子状組成物は流動性のよい粉体となる。よって、上記表面架橋反応させる工程においては、弱い撹拌もしくは撹拌翼のない装置でも表面架橋を所望の程度まで行うことができる。それゆえ、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、物性の良好な吸水性樹脂を安定して製造できるという効果を奏する。
【００８５】
また、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、各工程において効率のよい加熱条件および／または撹拌条件を選択できるため、加熱処理装置内での滞留時間が短くなる。それゆえ、吸水性樹脂の生産性を向上させるという効果を奏する。
【００８６】
また、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）と、上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行うという構成である。
【００８７】
上記湿潤混合物を処理する際に起こる粒子の凝集を抑えるべく、撹拌乾燥することで、得られる乾燥粒子状組成物は流動性のよい粉体となる。よって、上記表面架橋反応させる工程においては、弱い撹拌もしくは撹拌翼のない装置でも表面架橋を所望の程度まで行うことができる。それゆえ、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、物性の良好な吸水性樹脂を安定して製造できるという効果を奏する。
【００８８】
また、上記工程（２）および上記工程（３）を、粉体の性状に見合った攪拌条件、および温度設定することが可能となる。その結果、熱処理の処理時間を短縮することができる。それ故、吸水性樹脂へのダメージが軽減され、生産量を落とすことなく、物性の良好な吸水性樹脂が得られるという効果を奏する。
【００８９】
また、上記工程（２）および上記工程（３）を１台の処理装置内で行うことにより、装置数の増加によるコストの増加やスペース拡大というような問題を回避することができる。
【００９０】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程であって、上記混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含む改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程のうち少なくとも１工程以上は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備する処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であり、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる処理装置と、工程（３）に用いる上記処理装置とが、直列に連結されている、という構成である。
【００９１】
上記構成によれば、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程の中で少なくとも１工程以上に、上記形状の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いることができる。
【００９２】
そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを小さくしつつ、均一に攪拌することができる。さらに、上記工程（２）では、上記湿潤混合物を処理する際に起こる粒子の凝集を抑えるべく、撹拌乾燥することで、得られる乾燥粒子状組成物は流動性のよい粉体となる。そして、上記工程（３）では、弱い撹拌もしくは撹拌翼のない装置でも表面架橋を所望の程度まで行うことができる。
【００９３】
その結果、機械的なダメージの軽減と熱処理時間の短縮とを実現することができる。
【００９４】
したがって、微粉量の少ない良好な性質を有する吸水性樹脂を効率よく製造することができるという効果を奏する。
【００９５】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程であって、上記混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含む改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程のうち少なくとも１工程以上は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備する処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であって、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記工程（２）に用いる上記処理装置と、工程（３）に用いる処理装置とが、直列に連結されているという構成である。
【００９６】
上記構成によれば、上記工程（２）、工程（３）および冷却工程の中で少なくとも１工程以上に、上記形状のかきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いることができる。そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体および／または上記吸水性樹脂を均一に浮遊状態で攪拌することができる。さらに、上記工程（２）では、上記湿潤混合物を処理する際に起こる粒子の凝集を抑えるべく、撹拌乾燥することで、得られる乾燥粒子状組成物は流動性のよい粉体となる。そして、上記工程（３）では、弱い撹拌もしくは撹拌翼のない装置でも表面架橋を所望の程度まで行うことができる。
【００９７】
その結果、機械的なダメージの軽減と、攪拌動力の省エネルギー化と、熱処理時間の短縮とを実現することができる。したがって、微粉量の少ない良好な性質を有する吸水性樹脂を効率よく製造することができるという効果を奏する。
【００９８】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であって、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記改質工程は上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行う、という構成である。
【００９９】
上記構成によれば、上記改質工程および／または冷却工程は、上記形状の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記改質工程に含まれる上記工程（２）と上記工程（３）とを1台の処理装置で行うことができる。また、上記工程（２）と上記工程（３）とに係る攪拌条件および／または温度条件を、それぞれ各工程に最適なように設定することができる。
【０１００】
そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを小さくしつつ、均一に攪拌することができる。さらに、上記工程（２）および上記工程（３）を、粉体の性状に見合った攪拌条件、および温度設定することが可能となる。
【０１０１】
その結果、機械的なダメージの軽減と熱処理の処理時間の短縮とを実現することができる。それ故、物性の良好な吸水性樹脂が得られるという効果を奏する。
【０１０２】
また、１台の処理装置内で行うことにより、装置数の増加に係るコストの増加やスペース拡大というような問題を回避することができるという効果を奏する。
【０１０３】
また、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上であることと、上記混合物は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液とを混合する工程（１）によって製造される湿潤混合物であり、上記改質工程は上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）とを含み、上記工程（２）で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記工程（２）および工程（３）を１台の処理装置内で行い、上記工程（２）および工程（３）を、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で行う、という構成である。
【０１０４】
上記構成によれば、上記改質工程および／または冷却工程は、上記形状のかきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を具備した処理装置を用いて行われ、上記改質工程に含まれる上記工程（２）と上記工程（３）とを1台の処理装置で行うことができる。また、上記工程（２）と上記工程（３）とに係る攪拌条件および／または温度条件を、それぞれ各工程に最適なように設定することができる。
【０１０５】
そのため、上記改質工程および／または冷却工程の過程においては、上記親水性架橋重合体および／または上記吸水性樹脂を均一に浮遊状態で攪拌することができる。さらに、上記工程（２）および上記工程（３）を、文体の正常に見合った攪拌条件、および温度設定することが可能となる。
【０１０６】
その結果、機械的なダメージの軽減と、攪拌動力の省エネルギー化と、熱処理時間の短縮とを実現することができる。したがって、微粉量の少ない良好な性質を有する吸水性樹脂を効率よく製造することができるという効果を奏する。
【０１０７】
また、１台の処理装置内で行うことにより、装置数の増加に係るコストの増加やスペース拡大というような問題を回避することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１０８】
本発明の一実施形態について説明すると、以下の通りであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０９】
〔本発明に係る吸水性樹脂の製造方法において、改質工程及び／または冷却工程で用いられる攪拌装置（攪拌手段）の態様〕
＜攪拌盤の厚さ＞
一実施形態において、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下である。
【０１１０】
本実施形態では、攪拌盤の厚さが所定の範囲にある攪拌手段を用い、改質工程および／または冷却工程を行う。
【０１１１】
図１は、本実施の形態において用いられる攪拌装置（攪拌手段）１００の構成の一例を示す断面図である。また、本明細書において、攪拌盤と攪拌翼とは同義である。
【０１１２】
図１に示すように、攪拌装置１００は、駆動装置１０、横型ドラム２０、原料供給口３０、熱媒および冷媒入口４０，４０´、熱媒および冷媒出口４５、４５´、吸水性樹脂排出口５０およびキャリアーガス導入口８１、排気口８５を有し、横型ドラム２０内部には、駆動装置１０によって回転する回転軸７０に攪拌盤８０が配設され、攪拌盤８０にはかきあげ羽根９０が配設される。
【０１１３】
なお、図１では、攪拌盤８０にかきあげ羽根９０が配設されているが、本実施の形態においては、攪拌盤８０はかきあげ羽根９０を有していても有していなくても良い。かきあげ羽根の詳細については後述する。
【０１１４】
攪拌盤８０の形状は、原料供給口３０から横型ドラム２０に供給された上記混合物を攪拌することが可能であれば特に限定されるものではない。例えば、円盤状であってもよいし、一部が欠落した円盤状であってもよい。また、円盤状の攪拌盤の一部を欠く扇形であってもよい。ただし、親水性架橋重合体の粉体密度を低減するという観点からは、円盤状、特に平面円盤状であることが好ましい。「円盤状」とは、攪拌盤をｘ−ｚ平面において切断したときの断面形状が円形であることを言うが、必ずしも完全な円形である必要はない。「平面円盤状」とは、円盤状の攪拌盤の表面が平面となっている状態をいう。また、「一部が欠落した円盤状」とは、攪拌盤をｘ−ｚ平面において切断したときの断面形状が円形でかつ、その一部が欠落した状態をいう。上記の欠落部位は、特に限定されることはなく、例えば、円盤状の外周でも良いし円盤状の内部でもよい。円盤状の内部が欠落している場合は、例えば、欠落が攪拌盤を貫通して攪拌盤に穴が空いた状態も含む。
【０１１５】
扇形の攪拌盤を用いる場合、扇の内角は１５〜７５°であることが好ましく、より好ましくは３０〜６０°である。１５°を下回る場合および７５°を超える場合は微粉発生抑制効果が少なくなる。
【０１１６】
図２（Ａ）は、攪拌盤が楔形である攪拌盤８０ａを用いた場合において、ｙ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）１００の断面図、図２（Ｂ）は、攪拌盤が楔形である攪拌盤８０ａを用いた場合において、ｘ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）１００の断面図を表す。
【０１１７】
また、図３（Ａ）は、攪拌盤が平面円盤状（扇形）である攪拌盤８０ｂを用いた場合において、ｙ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）１００の断面図、図３（Ｂ）は、攪拌盤が平面円盤状（扇形）である攪拌盤８０ｂを用いた場合において、ｘ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）１００の断面図を表す。なお、図２、３においては、攪拌盤８０ａ，８０ｂ、回転軸７０、かきあげ羽根９０ａ，９０ｂのみを表し、その他の部材は省略している。
【０１１８】
攪拌盤８０は、上記攪拌装置（攪拌手段）１００をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であることが必要である。最大厚さの最小厚さに対する比とは、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における攪拌盤の厚さの最大値と最小値との比を意味する。例えば図２（Ａ）において、上記比はＴ１／Ｔ２で表すことができ、図３（Ａ）において上記比はＴ１´／Ｔ２´で表すことができる。
【０１１９】
最大厚さの最小厚さに対する比が５以下とすることにより、攪拌盤８０の厚さが比較的均一となるので、上記親水性架橋重合体に加えられる攪拌盤８０の断面積あたりの圧力を非常に少なくすることができ、攪拌盤８０と上記親水性架橋重合体との間に生じる摩擦を小さくすることができる。そのため、上記親水性架橋重合体に与える機械的なダメージを小さくしつつ、均一に攪拌することができ、微粉の発生を抑制することができる。上記最大厚さの最小厚さに対する比は、５以下であれば特に限定されるものではないが、4以下であることが好ましく、３以下であることがより好ましく、２以下であることがさらに好ましく、１であることが最も好ましい。また、粉体層への切り込みを良くする為に、攪拌盤８０は、先端部にＲを有していても良い。
【０１２０】
これまでにも、例えば特許文献４のように、攪拌盤を用いた攪拌手段については開示されているが、攪拌盤の厚さに関する検討は全くなされておらず、微粉の発生を十分に抑制することはできていなかった。本発明は、微粉量の抑制に最適な攪拌盤の厚さについて鋭意検討の結果完成されたものである。
【０１２１】
攪拌盤８０の最大厚さの最小厚さに対する比が１に近づくほど、最大厚さと最小厚さの差が小さくなる。すなわち、上記攪拌装置（攪拌手段）１００をｙ−ｚ平面で切断した断面における攪拌盤８０の傾斜が小さくなるため、攪拌時に上記親水性架橋重合体に加わる圧力や摩擦力がより小さくなり、微粉が発生するのを抑制できる。反対に、攪拌盤８０の最大厚さの最小厚さに対する比が５を上回ると攪拌盤８０の傾斜が大きくなり、攪拌時に上記親水性架橋重合体に加わる圧力や摩擦力が大きくなる。その結果、上記親水性架橋重合体が圧縮されて粉体密度が上昇し、破壊されやすくなるため、微粉化を抑制することが困難となる。
【０１２２】
上記攪拌盤８０は、上記親水性架橋重合体を十分に攪拌し、表面架橋を効率的に行うため複数備えられている。ただし、複数であれば攪拌盤８０の数は特に限定されるものではなく、攪拌装置（攪拌手段）１００の大きさや、製造スケールに応じて適宜設定すればよい。上記最大厚さの最小厚さに対する比は、全ての攪拌盤において５以下であることが必要であるが、５以下であれば、各攪拌盤の厚さは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１２３】
また、攪拌盤８０の大きさは、上記最大厚さの最小厚さに対する比が５以下であれば特に限定されるものではなく、攪拌装置（攪拌手段）１００の大きさに応じて適宜設定すればよい。また、攪拌盤の直径は９．０ｃｍ以上であることが好ましく、４０ｃｍ以上であることがより好ましく、６０ｃｍ以上であることが特に好ましい。
【０１２４】
＜かきあげ羽根＞
一実施形態において、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程である改質工程、および表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する冷却工程を含み、上記改質工程および／または冷却工程は、かきあげ羽根を具備する複数の攪拌盤を備えた回転軸を有する攪拌手段を用いて行われ、上記回転軸の長軸長さ方向と平行な方向をｙ方向、上記ｙ方向と直交する方向であって、上記回転軸の軸径方向と平行な方向をｘ方向、上記ｘ方向およびｙ方向と直交する方向をｚ方向とした場合に、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根の断面積が、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積の１０％以上５０％未満を占め、かつ、上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さが、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上である。
【０１２５】
かきあげ羽根とは、攪拌盤に固定された盤状体である。その材質は特に限定されるものではない。これまでにも、例えば特許文献４のように、かきあげ羽根を用いた攪拌手段については開示されているが、微粉発生を抑制するためのかきあげ羽根の形状について詳細な検討はなされていない。例えば、特許文献４においても、かきあげ羽根の攪拌盤からの突出幅について記載されているだけである。
【０１２６】
本発明者は、かきあげ羽根の面積および長さを最適な範囲に調整することにより、上記親水性架橋重合体を過度に圧縮せずに浮遊状態で攪拌することができ、親水性架橋重合体の凝集と圧迫とを防止できるので、親水性架橋重合体を均一に攪拌することができ、微粉の発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成させたものである。
【０１２７】
かきあげ羽根は、ｙ−ｚ平面において攪拌盤から突出するように攪拌盤に配設される。「攪拌盤から突出する」とは、換言すれば、ｙ−ｚ平面において、攪拌盤と交わるように配設されることである。例えば、図２（Ａ）においては、ｙ−ｚ平面において、かきあげ羽根９０ａは攪拌盤８０ａと直角に交わるように攪拌盤から突出して配設されている。また、例えば図３（Ａ）においては、ｙ−ｚ平面において、かきあげ羽根９０ｂは攪拌盤８０ｂと直角に交わるように攪拌盤から突出して配設されている。ただし、図２（Ａ）、図３（Ａ）はあくまで例示であり、角度は直角に限定されるものではない。
【０１２８】
かきあげ羽根は、ｙ−ｚ平面において攪拌盤から突出していれば、攪拌盤とは別個部材で取り付けられていてもよい。すなわち、かきあげ羽根が攪拌盤とは別個部材で構成され、攪拌盤に連結されていてもかまわない。また、その機能を損なわない限り、攪拌盤と一体成形されていてもよい。
【０１２９】
かきあげ羽根の形状は、上記断面積と上記長さが上記範囲内にあるものであれば特に限定されるものではない。また、かきあげ羽根の数も特に限定されるものではなく、１個以上備えられていればよい。
【０１３０】
「当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤」とは、上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤とｙ方向において隣接する他の攪拌盤のことである。また、「上記かきあげ羽根を突出させている一つの攪拌盤と、当該攪拌盤と相対して配置される他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における面積」（攪拌盤間面積）とは、ｙ−ｚ平面においてこれらの攪拌盤に挟まれる領域の面積のことである。例えば、図２（Ａ）においてＴ３×Ｔ４として求められる面積であり、図３（Ａ）においてＴ３´×Ｔ４´として求められる面積である。
【０１３１】
上記かきあげ羽根の断面積は、攪拌盤間面積の１０％以上５０％未満を占める。好ましくは１０％以上４０％未満であり、さらに好ましくは１５％以上４０％未満であり、最も好ましくは２０％以上４０％未満である。上記かきあげ羽根の断面積が、上記攪拌盤間面積の１０％を下回ると攪拌効率や粉体搬送性が悪くなり、親水性架橋重合体の凝集を改善することができないため微粉化を抑制することは困難である。また、上記かきあげ羽根の断面積が上記攪拌盤間面積の５０％以上の場合は、かきあげ羽根が大きすぎて動力に負荷がかかるため、攪拌速度が低下し、攪拌が不均一となって親水性架橋重合体の層に不均一性をもたらすため好ましくない。
【０１３２】
なお、上記かきあげ羽根は、一つの攪拌盤から突出していればよく、必ずしも他の攪拌盤に跨っている必要はないが、例えば図３（Ａ）に示すように、複数の攪拌盤に跨っており、上記かきあげ羽根のうち、隣接する位置に存在するかきあげ羽根同士は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、上記回転軸を挟んで互い違いに配置または平行に連結されることが好ましい。かきあげ羽根の断面積とは、例えば、攪拌盤間面積中のかきあげ羽根の面積であり、図２（Ａ）において（Ｔ６×Ｔ５）÷２×４枚で表される面積や、図３（Ａ）においてＴ６´×Ｔ５´で表される面積を例として挙げる事ができる。
【０１３３】
これにより、かきあげ羽根の断面積を、攪拌盤間面積に対して大きくすることや、かきあげ羽根の長さを長くすることができる。また、かきあげ羽根が攪拌盤に強固に固定される。さらに、粉体層の進行性を高めるべく任意な角度設定も可能となる。そのため、攪拌効率や粉体搬送性を向上させることができ、均一な表面架橋を施すことができる。
【０１３４】
上記「複数の攪拌盤に跨って」とは、必ずしも図３（Ａ）に示すように２つの攪拌盤に跨っている場合だけでなく、３以上の攪拌盤に跨っている場合も含む。上記「隣接する位置に存在するかきあげ羽根同士」とは、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、ｙ方向において隣り合う一つのかきあげ羽根と他のかきあげ羽根とをいう。
【０１３５】
また、上記「上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、上記回転軸を挟んで互い違いに配置される」とは、上記かきあげ羽根同士が、ｙ−ｚ平面において、回転軸を挟んでｚ方向に見た場合にそれぞれ反対側に位置することをいう。
【０１３６】
さらに、「上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、平行に連結される」とは、上記かきあげ羽根同士がｙ−ｚ平面において回転軸を挟んで、２枚配置され、かきあげ羽根は傾斜角度を有することをいう。
【０１３７】
また、上記のかきあげ羽根は攪拌盤にかきあげ羽根が連結される範囲内で、ｘ−ｙ平面内及び／または、ｘ−ｚ平面内及び／または、ｙ−ｚ平面内で、任意の角度で傾いた状態で取り付けることができる。上記傾斜角度とは、上記任意の角度のことであるが好ましくは０°以上４５°未満、より好ましくは０．５°以上１０°未満、さらに好ましくは１°以上７°未満、最も好ましくは３°以上７°未満である。
【０１３８】
上記ｙ−ｚ平面で切断した断面における上記かきあげ羽根のｙ方向の長さは、上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離の５０％以上を占め、好ましくは８０％以上を占め、最も好ましくは１００％である。かきあげ羽根の上記長さが攪拌盤間距離の５０％未満であると、親水性架橋重合体と水性溶液との混合物を攪拌するための十分な攪拌力が得られないため樹脂表面が不均一に架橋されることになり、吸水性樹脂の攪拌装置に適していない。
【０１３９】
一方、上記かきあげ羽根のｙ方向の長さの上限は特に限定されるものではなく、攪拌効率と粉体搬送性を低下させない限りにおいて、かきあげ羽根の上記長さは、攪拌盤間距離の１００％を超えても構わない。
【０１４０】
「上記かきあげ羽根のｙ方向の長さ」とは、例えば、図２（Ａ）においてＴ５（Ｔ５÷２×２）で表される長さであり、図３（Ａ）において、Ｔ５´で表される長さである。また、「上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離」とは、例えば、図２（Ａ）においてＴ４で表される長さであり、図３（Ａ）において、Ｔ４´で表される長さである。
【０１４１】
また、「上記一つの攪拌盤と上記他の攪拌盤との間の上記ｙ−ｚ平面における距離」は、工業的スケールにおいては、５ｃｍ以上４０ｃｍ以下であることが好ましく、１０ｃｍ以上４０ｃｍ以下であることがより好ましく、１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下であることがさらに好ましく、１５ｃｍ以上２５ｃｍ以下であることが特に好ましい。
【０１４２】
本実施形態においては、上記かきあげ羽根の断面積と上記かきあげ羽根のｙ方向の長さとを上記範囲内に設定することによって、上記親水性架橋重合体を過度に圧縮せずに浮遊状態で攪拌することができ、親水性架橋重合体の凝集と圧迫を防止でき、粉体密度を低下させることができるので、親水性架橋重合体と水性溶液との混合物を均一に攪拌することができ、微粉の発生を抑制することができる。
【０１４３】
また、一実施形態において、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、上記かきあげ羽根の断面積と上記かきあげ羽根のｙ方向の長さとを上記範囲内に設定し、かつ、上記攪拌盤は、上記攪拌手段をｙ−ｚ平面で切断した断面において、最大厚さの最小厚さに対する比が５以下に設定されていることが好ましい。これによって、かきあげ羽根の形状と攪拌盤の厚さとが最適な範囲に設定されるため、高い微粉発生抑制効果を得ることができる。
【０１４４】
＜攪拌盤の態様＞
上記攪拌盤は、伝熱手段としても作用することが好ましい。上述のように、上記親水性架橋重合体の表面架橋は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって行われる。この場合、加熱手段としては、上記混合物を均一に加熱することができる手段であれば特に限定されるものではない。例えば、上記混合物を均一に加熱できる限りにおいて、加熱手段として、蒸気、熱媒油、電気エネルギー、温風等を用いてもよい。
【０１４５】
しかしながら、上述のように、本発明においては、攪拌盤の厚さが制御され、均一な攪拌が可能となっているので、上記攪拌盤が伝熱手段を兼ねることが好ましい。これにより、上記混合物を均一に加熱することができ、表面架橋反応を均一に進行させることができる。
【０１４６】
上記攪拌盤が伝熱手段を兼ねる場合としては、例えば、上記攪拌盤の内部または表面に熱媒が循環可能な流路を設け、当該流路に熱媒を導入して、上記攪拌盤表面を伝熱面として利用し、当該表面の温度を表面架橋に必要な温度に設定する場合等を挙げることができる。熱媒の温度は、従来公知の温度制御装置を用いて、表面架橋に必要な温度に適宜調整すればよい。熱媒の効率的な利用のため、回転軸にも上記流路を設け、各攪拌盤に熱媒が循環するような構成にすることもできる。また、同様にかきあげ羽根にも上記流路を設け、熱媒を導入可能な構成としてもよい。
【０１４７】
また、上記攪拌盤は、冷却手段としても作用することが好ましい。所望の表面架橋が終了した後は、表面架橋を速やかに終了させるため、上記混合物を直ちに均一に冷却することが好ましい。この場合、冷却手段としては、上記混合物を均一に冷却することができる手段であれば特に限定されるものではない。例えば、従来公知の冷却機を用いることができる。冷媒としては、上記混合物を均一に冷却できる限りにおいて、特に限定されるものではなく、水、冷水、風、通気、気流等を用いても良い。
【０１４８】
しかしながら、上述のように、本発明においては、攪拌盤の厚さが制御され、均一な攪拌が可能となっているので、上記攪拌盤が冷却手段を兼ねることが好ましい。これにより、上記混合物を均一に冷却することができ、表面架橋反応を均一に停止させることができる。
【０１４９】
上記攪拌盤が冷却手段を兼ねる場合としては、例えば、上記攪拌盤の内部または表面に例えば水などの冷媒が循環可能な流路を設け、当該流路に冷媒を導入して、上記攪拌盤表面を冷却面として利用し、当該表面の温度を、表面架橋を終了させるために必要な温度に設定する場合等を挙げることができる。冷媒の温度は、従来公知の温度制御装置を用いて、表面架橋を終了させるために必要な温度に適宜調整すればよい。冷媒の効率的な利用のため、回転軸にも上記流路を設け、各攪拌盤に冷媒が循環するような構成にすることもできる。また、同様にかきあげ羽根にも上記流路を設け、冷媒を導入可能な構成としてもよい。
【０１５０】
〔吸水性樹脂の製造〕
本発明に係る吸水性樹脂の製造方法は、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体（なお、本明細書では、「吸水性樹脂前駆体」ともいう。）の製造工程（以下、「吸水性樹脂前駆体製造工程」ともいう）と、該重合体とカルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液（以下「水性溶液」という）とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）（以下、「湿潤混合物調製工程」ともいう）と、上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）（以下、「撹拌乾燥工程」ともいう）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）（以下、「表面架橋工程」ともいう）と、表面架橋された上記親水性架橋重合体を冷却する「冷却工程」とを含んでいる。
【０１５１】
ここで、本明細書で用いられている「表面架橋方法」とは、上記工程（１）と上記工程（２）と上記工程（３）とを含む方法である。また、改質工程とは、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体と、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物を加熱することによって上記親水性架橋重合体の表面を架橋せしめる工程であって、上記工程（２）と上記工程（３）とを含む。
【０１５２】
次に、図１および図５を参照しながら、まず、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法における改質工程と冷却工程とについて説明し、その後、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法の全体について説明する。
【０１５３】
（１．改質工程）
上記改質工程の一実施形態を、図１を参照に説明する。すなわち、攪拌装置（攪拌手段）１００において、湿潤混合物調製工程を経て、原料供給口３０から供給された親水性架橋重合体とカルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤を含有する水性溶液との混合物は、駆動装置１０の回転に対応して回転する撹拌盤８０および該撹拌盤に設けられたかきあげ羽根９０の回転によって浮遊され、熱媒を内蔵する撹拌盤８０と接触することで加熱、乾燥される（撹拌乾燥工程）。
【０１５４】
該混合物は当初湿潤しているが、撹拌盤８０によって、攪拌および加熱され、親水性架橋重合体が表面架橋される（表面架橋工程）。該混合物は、ドラム２０内を移動しつつ、原料供給口３０から排出口５０に移行する。加熱中に発生した水蒸気は、キャリアーガス導入口８１から導入されたわずかな量の空気、不活性ガスなどのキャリアーガスにより加熱撹拌層の上面を流れて排気口８５から排出される。連続的に供給される該混合物は、撹拌盤８０の回転によって混合、加熱される。そして、排出口５０に移動し、排出される。
【０１５５】
図１において、攪拌装置（攪拌手段）に取り付けられている回転軸７０の数は１本であるが、回転軸７０の数は特に限定されるものではなく、有効容積に対する攪拌効率を考えると回転軸７０は複数本であるのが好ましい。例えば、回転軸７０が複数本攪拌装置（攪拌手段）に取り付けられている場合は、x−y平面において互いに平行に取り付けられていることが好ましい。回転軸７０が複数存在する場合、異なる回転軸７０に配設された複数の攪拌盤８０は、互いにオーバーラップし、かみ合うように構成されていてもよいし、互いに独立し、かみ合わないものであってもよい。
【０１５６】
図１に示すように、熱媒および冷媒入口４０および熱媒および冷媒出口４５は、中空の回転軸７０の両末端に設けられており、該熱媒は、熱媒および冷媒入口４０から熱媒および冷媒出口４５へと回転軸の中空を移動しつつ撹拌盤８０内にも流入するため撹拌盤８０の表面も熱媒によって加熱されている。なお、熱媒および冷媒の流れは、装置内の材料の流れに対して向流または並流のどちらに設定してもよい。図１においては、該撹拌盤８０は、熱媒が導入されてその表面が伝熱面となっているが、上述のように、必ずしも熱媒が攪拌盤８０に流入する構造でなくてもよい。なお、図１において、羽根付き矢印は撹拌盤８０の回転方向を示す。図１に示す攪拌装置（攪拌手段）１００としては、例えばマルチフィンプロセッサー（奈良機械製作所製；ＮＦＰ−１．６Ｗ）等を用いることができる。
【０１５７】
吸水性樹脂は、用途も広範であり、大量生産が要求される凡用樹脂である。従って短時間に均一に加熱して表面架橋を完成させることができ、しかも連続稼動が達成できる必要がある。攪拌装置（攪拌手段）１００の内容積に対する上記混合物の充填量には特に制限はないが、一定量以上の大規模な生産、そして特に連続生産に適するものであることが好ましい。例えば、撹拌装置（攪拌手段）１００に投入時の吸水性樹脂と表面架橋剤含有水性溶液との混合物の質量を基準として、内容積当たりの充填量が１５０〜７００ｋｇ／ｍ３、特には２００〜６００ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。
【０１５８】
上記混合物を攪拌及び加熱し、親水性架橋重合体を表面架橋することによって、吸水性樹脂を得ることができる。本明細書では、改質工程による表面架橋を終了した親水性架橋重合体を吸水性樹脂と称する。吸水性樹脂は乾燥によって収縮するため、経時的に撹拌装置内での充填率が変化する。１５０ｋｇ／ｍ３未満では粉化が起きる場合がある。一方、７００ｋｇ／ｍ３を超えると表面架橋が不充分となる場合がある。
【０１５９】
本実施形態において上記混合物の混合時間、すなわち装置内の滞留時間は、回転軸７０の数、撹拌盤８０にかきあげ羽根９０がついているか、撹拌盤８０は欠損部を有するか否か、攪拌装置（攪拌手段）１００の内容積等によって自由に選択できるが、一般に１０〜１２０分、好ましくは２０〜９０分である。この滞留時間は、原料供給量を調整することで制御することができる。
【０１６０】
また撹拌盤８０の回転数は特に限定されるものではないが、２〜４０ｒｐｍであることが好ましくより好ましくは５〜３０ｒｐｍであり、滞留時間や、凝集物の発生の有無に応じて適宜選択することができる。
【０１６１】
また、上記改質工程の別の一実施形態について、図５を参照して説明する。すなわち、本実施形態の場合、吸水性樹脂の製造装置は、図５に示すように、第１処理装置２と、第２処理装置３とを備えている。上記第１処理装置２および第２処理装置３は、それぞれ駆動装置１０、横型ドラム２０、原料供給口３０、熱媒入口４０、４０’、熱媒出口４５、４５’、吸水性樹脂排出口５０およびキャリアーガス導入口８１、排気口８５を有する（図５を参照）。
【０１６２】
なお、上記第１処理装置２と第２処理装置３とは、第１処理装置２の吸水性樹脂排出口と第２処理装置３の原料供給口とで連結される。
【０１６３】
吸水性樹脂の図５に示す装置の具体的な動作としては、以下の通りである。第１処理装置２に備えられた原料供給口３０から供給された吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液とからなる湿潤混合物（原料）は、駆動装置１０の回転に対応して回転する撹拌盤８０の回転によって浮遊され、熱媒を内蔵する撹拌盤８０と接触することで加熱、乾燥される。原料供給口３０から投入された上記湿潤混合物は、当初湿潤しているが、ドラム２０内を撹拌盤８０の欠損部（図示せず）を通過しつつ、第２処理装置３に移動する。加熱中に発生した水蒸気は、キャリアーガス導入口８１から導入されたわずかな量の空気、不活性ガスなどのキャリアーガスにより加熱撹拌層の上面を流れて排気口８５から排出される。撹拌および加熱によって該湿潤混合物同士が結合し凝集物が発生しても、上記撹拌盤８０の回転によってこのような凝集物がほぐされる。連続的に供給される上記混合物は、同様に、撹拌盤８０の回転によって混合、加熱されつつ、第２処理装置３に移動する。
【０１６４】
第２処理装置３に移動した乾燥粒子状組成物（粉末）は、第１処理装置２内を該湿潤混合物が移動するのと同じ様式で移動する。そして、最終的には、物性が良好な吸水性樹脂を吸水性樹脂排出口５０から排出する。
【０１６５】
図５に示す実施形態においては、上記第１処理装置２および第２処理装置３は、ともに２軸溝型撹拌乾燥装置であるが、別の実施形態として、上記第１処理装置２および第２処理装置３は他の従来公知の処理装置および加熱処理装置を用いることもできる。例えば、上記処理装置および加熱処理装置としては、一般的に粉体混合用として使用させる混合機を使用することができる。これらの装置は、加熱を必要とする場合には、処理装置に熱源を作用させることができる。例えば、加圧水蒸気、熱媒油などを熱媒循環装置内に循環させることで加熱する様式、電熱線、マイクロ波、電磁誘導による加熱等がある。上記熱媒循環装置、加熱装置は、処理装置に取り付けることができるジャケットや、撹拌翼内部などあらゆる場所に取り付けることができる。使用する表面架橋剤の種類や、加熱処理装置の種類によって熱源の種類、熱源装置の仕様、熱源の設定温度、熱源の単位時間あたりの供給量を適宜設定することができる。
【０１６６】
一般に粉体用として使用される混合機を粉体に与える機械作用の種類によって分類すると、容器回転式、撹拌翼内蔵型容器回転式と呼ばれる容器自体が回転、振動、揺動するもの、容器は固定され、撹拌翼等で混合される回転軸が水平型機械撹拌式、回転軸が垂直型機械撹拌式等の機械撹拌型と呼ばれるもの、空気、ガスによって撹拌する流動撹拌式と呼ばれるもの、重力流動と分岐板や管によって流路を分割するものに大別される。その他高速せん断式、衝撃式等が挙げられる。各分類での混合機形式は、容器回転式では水平円筒型、傾斜円筒型、Ｖ型、二重円錐型、連続Ｖ型等があり、撹拌翼内臓型容器回転式としては、水平円筒型、傾斜円筒型、Ｖ型、二重円錐型等があり、回転軸が水平型機械撹拌式としては、リボン型、スクリュー型、ロットまたはピン型、パドル型等があり、回転軸が垂直型機械撹拌式としては、リボン型、スクリュー型、円錐形スクリュー型、高速流動型、回転円板型、マラー型等があり、流動撹拌式としては、流動床型、旋回流動型、ジェットポンプ型等がある。
【０１６７】
これらの機器の処理形態としては、バッチ式および連続処理式に分類されるが、本発明では、特に限定されない。市販されている混合機で目的にあったものを使用すればよく、上記例示したもの以外でも、本発明の目的に使用できる混合機を使用することができる。
【０１６８】
また、別の実施形態において、上記第１処理装置２および第２処理装置３は、別の種類の加熱処理装置であっても、同一の種類の加熱処理装置であってもよい。また、別の実施形態として、加熱処理装置が３つ以上連結された吸水性樹脂の製造装置である場合、それらの加熱処理装置は、一部が同一の加熱処理装置であって、その他は異なる種類の加熱処理装置であるといったように、あらゆる組合せであってもよい。
【０１６９】
上記第１処理装置２は、撹拌乾燥工程に使用されるので、強い撹拌を行う装置であることが好ましい。処理装置の種類では、例えば、上記例示した中でも、撹拌翼を備えた処理装置であることが好ましい。例えば、奈良機械製作所製パドルドライヤー、奈良機械製作所製シングルパドルドライヤー等が挙げられる。一方、第２処理装置３は、表面架橋工程において使用されるため、第１処理装置２より撹拌が弱いものであることが好ましい。処理装置の種類では、例えば、上記例示した中でも、撹拌翼を備えた加熱処理装置であれば撹拌によるシェアがかからないような撹拌翼の形状であるものが好ましく、また、撹拌翼のない加熱処理装置であってもよい。撹拌によるダメージの少ない撹拌翼を備えた処理装置では、例えば、奈良機械製作所製マルチフィンプロセッサー、撹拌翼のない処理装置では、例えば、奈良機械製作所製タワードドライヤーが挙げられる。
【０１７０】
さらに、本実施形態にかかる吸水性樹脂の図５に示す装置では、第２処理装置３は、撹拌盤８０が配設された２軸溝型撹拌乾燥装置であるが、他の実施形態として、第２処理装置３は、上記撹拌盤８０を備えていない乾燥装置であってもよい。
【０１７１】
吸水性樹脂の図５に示す装置の撹拌翼の形状については、特に限定されるものではなく、従来公知のものを任意に用いることができる。例えば、上述の＜攪拌盤の厚さ＞の項で説示したような形状であってもよい。また、＜かきあげ羽根＞の項で説示したような撹拌を効率よく行うべく撹拌盤８０にかきあげ羽根９０が設けられていてもよいし、設けられていなくてもよい。
【０１７２】
撹拌翼の形状については、第１処理装置２では、粉体がより効率よく撹拌されるように、例えば、多軸であるものが好ましく、また、かきあげ羽根を備えているもの、撹拌翼の粉体への接触面積が大きいものが好ましい。第２処理装置３では、例えば、粉体にシェアがかからないように軸に対して垂直に板状の撹拌翼であることが好ましい。撹拌軸の単位長さあたりの撹拌翼の枚数については撹拌翼の形状にもよるが、数が多いほど撹拌の効率は上がる。
【０１７３】
なお、本明細書において攪拌軸は、回転軸と同義である。
【０１７４】
また、撹拌翼の径は、特に限定されるのではないが、第１処理装置２では、第２処理装置３でよりも強く撹拌する必要があるため、第１処理装置２の撹拌翼と第２処理装置３の撹拌翼との回転数を同じとするのであれば、第１処理装置２の撹拌翼の径を、第２処理装置３の撹拌翼の径よりも大きくすることが好ましい。
【０１７５】
また、第１処理装置２の撹拌翼と第２処理装置３の撹拌翼との径を同じとするのであれば、第１処理装置２の撹拌翼の回転数は、第２処理装置３の撹拌翼の回転数よりも大きく設定することが好ましい。なお、第１処理装置２および第２処理装置３の撹拌条件は、上述の条件を満たすことが好ましいが、具体的な数値は特に限定されるものではない。
【０１７６】
一般的には、第１処理装置２において、撹拌翼の回転数は、５〜３００ｒｐｍの範囲内であることが好ましく、１０〜３００ｒｐｍの範囲内であることがより好ましく、２０〜３００ｒｐｍの範囲内であることがさらに好ましい。また、撹拌翼の周速は、０．１５〜１０ｍ／ｓであることが好ましく、０．３〜１０ｍ／ｓであることがより好ましく、０．５〜１０ｍ／ｓであることがさらに好ましい。
【０１７７】
第２処理装置３においては、撹拌翼の回転数は、０〜３０ｒｐｍであることが好ましく、０〜２０ｒｐｍであることがより好ましく、０〜１０ｒｐｍであることがさらに好ましい。また、撹拌翼の周速は、２ｍ／ｓ以下であることが好ましく、１ｍ／ｓ以下であることがより好ましく、０．３ｍ／ｓ以下であることがさらに好ましい。
【０１７８】
吸水性樹脂の図５に示す装置において、排出口は下向きの傾斜をもっていることが好ましい。上記構成では、排出時の強制撹拌が必要でないため、製造された吸水性樹脂へのダメージを低減することができる。上記下向きの傾斜は、装置内部に設けてもよいが、装置の設置時に装置を傾けることにより、実現することもできる。上記下向きの傾斜は、通常、わずかな傾斜であるため、装置の設置時に装置を傾けたとしても、装置の動作や装置の設置に関して特に問題はない。なお、上記下向きの傾斜は、必ずしも形成されていなくてもよい。特に送り羽をもつ加熱処理装置では、上記下向きの傾斜を必要としないこともある。
【０１７９】
また、本実施形態にかかる吸水性樹脂の図５に示す装置は、図５に示すように、吸水性樹脂排出口５０が下向きに備えられている。上記構成によれば、吸水性樹脂粉体を輸送するときに、重力のみで下向きに排出できるので、製造された吸水性樹脂へのダメージを低減することができる。
【０１８０】
さらに、吸水性樹脂の図５に示す装置は、第１処理装置２および第２処理装置３を階層方式で連結している。それゆえ、第１処理装置２から第２処理装置３への樹脂粉体の輸送に特別な動力を必要としない。
【０１８１】
上記キャリアーガス導入口８１および排気口８５は、キャリアーガスによって通気するためのものである。上記キャリアーガスは、特に限定されるものではないが、例えば、蒸気、空気、窒素などが挙げられる。また、キャリアーガスの供給量は、特に限定されるものではなく、適宜決定すればよい。さらに、上記キャリアーガスは、加熱処理装置内の温度を下げることがないように加温されていることが好ましい。
【０１８２】
上記構成によれば、反応中に生成される水蒸気が効率よく除去されるため、短時間で、吸水性樹脂を乾燥させることができる。
【０１８３】
また、第１処理装置２および／または第２処理装置３は、上記キャリアーガスを減圧または加圧するための手段を備えていてもよい。さらに、上記キャリアーガスを加熱または冷却する手段を備えていてもよい。具体的には、第１処理装置２および／または第２処理装置３は、室温付近（例えば、０〜５０℃）のキャリアーガス（例えば、空気）を、実質常圧（１．０１３×１０５Ｐａ（１気圧）±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±１％）で供給できることが好ましい。
【０１８４】
なお、本実施形態においては、上記キャリアーガス導入口８１および排気口８５が備えられているが、別の実施形態として、上記キャリアーガス導入口８１および排気口８５を有さないものであってもよい。
【０１８５】
また、第２処理装置３の加熱能力は、吸水性樹脂排出口５０から排出される吸水性樹脂粉体の温度が１８０℃〜２５０℃となるように加熱できることが好ましく、１８０℃〜２３０℃となるように加熱できることがより好ましく、１９０℃〜２１０℃となるように加熱できることがさらに好ましい。これにより、上述の吸水性樹脂の表面架橋方法における表面架橋工程を、効率よく行うことができる。
【０１８６】
（２．冷却工程）
表面架橋を完成させた親水性架橋重合体（以下「吸水性樹脂」ともいう）は、冷却工程に供される。上記冷却を行うための手段は上記混合物を均一に冷却することができる手段であれば特に限定されるものではない。例えば、攪拌装置（攪拌手段）１００に連結されうる従来公知の冷却機を用いることができる。冷却工程では、上記吸水性樹脂を攪拌してもよいし、攪拌しなくてもよいが、冷却効率を向上させるという観点からは攪拌することが好ましい。冷媒としては、上述のように特に限定されるものではないため、水、冷水、風等を用いればよく、攪拌装置１００のような各攪拌盤８０に冷媒が循環するような構成をとることのできる装置が好ましい。また、表面架橋された吸水性樹脂は、室温〜１００℃程度に冷却することが好ましい。冷却工程に使用される冷却機は、例えば、上記表面架橋を行った後、表面架橋された吸水性樹脂を冷却するために、攪拌装置（攪拌手段）１００に連結して使用される。
【０１８７】
冷却工程を開始するタイミングとしては、表面架橋後、攪拌装置（攪拌手段）１００から取り出した吸水性樹脂が好ましくは１分以内、さらには３０秒以内に冷却されることが好ましい。また、物性面および生産性から、冷却開始時の吸水性樹脂の温度が１５０〜２５０℃であることが好ましく、冷却後の吸水性樹脂の温度が４０℃〜１００℃であることが好ましく、９０℃以下であることがより好ましく、７０℃以下であることが特に好ましい。
【０１８８】
上記冷却機内において、吸水性樹脂は温度勾配を有する。冷却機入口付近では表面処理温度あるいはそれに近い温度を示し、出口付近では冷却予定温度に近い温度を有する。出口温度を支配する因子は、冷媒温度、冷却機伝熱面積、冷却機内滞在時間であるが、所望する出口温度となるように適宜設定すればよい。
【０１８９】
また、前述の冷却機は吸水性樹脂が装置内に連続的にフィードされるように配置されることが好ましく、配置としては縦置き（吸水性樹脂は上から下へフィード）でもよく、横置き（吸水性樹脂は横方向へフィード）でもよいが、特に横向きの場合に冷却機は水平に設置されるのでなく、好ましくは、下向きの傾斜を有するように設置されることが好ましい。傾斜を有しない場合は、加熱された吸水性樹脂の粉体特性として、安定的なフィードが困難であるため、吸水性樹脂の物性が低下したり、安定しない場合がある。係る下向きの傾斜は適宜決定されるが、好ましくは０．１〜３０°、さらに好ましくは１〜２０°、より好ましくは３〜１５°程度の下向き傾斜を有することが好ましい。
【０１９０】
さらに、改質工程において、下向きの傾斜を有する攪拌装置（攪拌手段）１００を用いることが好ましい。すなわち、上述の傾斜を有する冷却機のみならず、冷却前の改質工程にも同様の傾斜が好ましく適用され、本発明の吸水性樹脂の物性工程を図ることが可能となる。攪拌装置（攪拌手段）１００が下向き傾斜を有することにより、粉体の連続運転のピストンフロー性を向上することができ、また、製品変更時に、製品の切り替えを容易にすることができる。
【０１９１】
上記ピストンフロー（押し出し流れ、ＰＬＵＧ ＦＬＯＷともいう）とは、理想的には、装置内を流通する物質が装置入口から出口へ向かって流れと直角方向には一様な速度分布を持って、しかも流れ方向に混合も拡散もなく移動する流れと定義される。
【０１９２】
吸水性樹脂粉末のピストンフロー性が向上することによって、攪拌装置（攪拌手段）１００あるいは冷却機内での吸水性樹脂粉末の滞留時間が安定し、安定した改質工程／冷却工程がなされるようになり、高物性の吸水性樹脂粉末が安定製造できるとともに、部分的な長時間滞留がなくなることで、吸水性樹脂の粉化が起こりにくくなり、微粉の発生を抑制することが可能となる。
【０１９３】
また、後述する水性液添加において、ピストンフロー性が向上することで、冷却機内粉層における必須の特定温度域の場（ゾーン）の形成がより明確になり、水性液の添加をより容易にするものである。
【０１９４】
ピストンフロー性が低い場合、攪拌装置（攪拌手段）１００あるいは冷却機内における吸水性樹脂粉末の滞留時間のばらつきが大きくなり、物性が不安定になったり、低物性で、微粉量の多い製品となったりする。また、次に述べる水性液添加に必須の特定温度領域の場の形成が不明瞭になり、水性液の添加が困難になったりする。
【０１９５】
また、上記の冷却工程において、特許文献５に記載のように水性液の添加を行うことも好ましい。改質工程後の冷却時に、水ないし水を主成分とする水性液（以降、合わせて水性液という）を吸水性樹脂粉末の温度が４０〜１００℃の場で添加することにより、微粉末及び発塵の低減が可能となり、通常の造粒工程を必要とせずに、吸水性樹脂粉末の造粒相当の形態を得ることができる。
【０１９６】
すなわち、上記水性液の添加により吸水性樹脂粉末を造粒することができる。即ち、高コストの造粒専用の設備を使用することなく、造粒を容易に行うことができる。尚、この場合、冷却工程の条件は、冷却工程開始時において、通常、吸水性樹脂粉末の温度が１００℃を超えており、冷却工程後に、好ましくは７０℃以下に冷却されるものである。
【０１９７】
吸水性樹脂への水の添加は通常は吸熱ではなく、発熱を伴うものである。吸水性樹脂粉末への水性液の添加により、水和熱で発熱反応が起こり、吸水性樹脂が発熱するが、同時に冷却機中で強制冷却されているので、吸水性樹脂の表面特性が変化してさらに物性の優れたものが得られ、また、微粉末の発生が抑制され、樹脂粉末の形態も良好になるものと考えられる。
【０１９８】
また、水性液の添加によって吸水性樹脂の吸湿流動性がさらに改善され、また、吸水性樹脂の微粉末量が低減され、且つその後のプロセスでの吸水性樹脂の表面破壊も防ぐことができる。このように、水性液を吸水性樹脂粉末の温度が４０〜１００℃の場で添加することにより、質量平均粒子径２００〜６００μｍ、好ましくは３００〜５００μｍで、１５０μｍ以下の微粉末が５質量％、好ましくは３質量％、さらには１質量％以下に制御された吸水性樹脂粉末を得ることができる。
【０１９９】
冷却機への水性液の添加は、吸水性樹脂粉末の温度が４０〜１００℃であり、好ましくは５０〜９０℃、さらに好ましくは６０〜８０℃である場で行う。ここでいう場とは、例えば連続フローの吸水性樹脂で連続して温度が変化（低下）している場合、その特定の温度を有する領域（ゾーン）をさす。４０℃以下の場で水性液を添加した場合、吸水性樹脂はダマ（塊状物のこと）になって冷却機出口を閉塞したり、冷却機の伝熱面へ吸水性樹脂が付着して、伝熱効率をさげて、実質的に冷却効率が低下したり、ダマが破壊される際に、ダマを構成する吸水性樹脂自身がダメージを受けて物性が低下することもある。
【０２００】
また、１００℃以上の場で水性液を添加した場合、添加した水性液中の低沸点成分、例えば水が気散し、水性液が吸水性樹脂に有効に添加されないばかりか、例えば気散した水によって冷却機内が結露し、その結露水によってダマが発生したり、ダマにより冷却機出口が閉塞されて安定した運転ができなくなったり、冷却機の伝熱面へ吸水性樹脂が付着して、伝熱効率を下げて、実質的に冷却効率が低下したり、吸水性樹脂の物性が低下したりする。冷却工程で水性液を添加する場合、上記に記載した温度場で水性液の添加を行うことが必須である。これら好ましい温度領域を冷却機内で見いだす手法は、例えば設定運転条件下で実際に測定を行うか、あるいは、冷却機入口、出口の吸水性樹脂温度、吸水性樹脂比熱、供給速度、冷媒の入口、出口温度等から、向流あるいは並流接触式の熱交換機を仮定し、総括伝熱係数を算出し、伝熱面積を流れ方向の距離の関数とし、数値解析により温度を見いだせばよい。添加される水性液の温度は、通常０℃以上沸点未満、好ましくは１０〜５０℃である。水性液の添加量は、吸水性樹脂粉末１００質量部に対して、通常０．０１〜５０質量部、好ましくは０．０１〜３０質量部、より好ましくは０．１〜１０質量部である。
【０２０１】
水性液を添加するための水噴霧装置については、目的にかなう噴霧装置であれば特に限定されないが、水性液を狭い面積に、均一に噴霧できる装置が望ましい。好ましくは、フラットスプレー、ホローコーン、フルコーンのスプレーパターンを有する一流体型あるいは２流体型スプレーが挙げられ、さらに好ましくは、狭い領域に噴霧するために、狭角のスプレーが挙げられる。
【０２０２】
噴霧する液滴サイズは、特に限定されないが、平均１０〜１０００μｍであることが好ましい。液滴サイズがあまりに大きいと吸水性樹脂の含水率が不均一になり、多量に吸水した粒子がだまとなって装置の閉塞を起こすことがある。また、１０μｍ未満の場合、噴霧した水が吸水性樹脂に有効に付着せず、飛沫として装置内から外部に排気されたり、結露水となり問題を起こす。最適な液滴サイズは５０〜５００μｍである。一般的傾向としては、装置内での気流が緩やかであれば、液滴サイズは小さくてもよく、気流が早い場合は飛沫として逃げることを抑止するため、大きい液滴で実施することが肝要である。水性液が吸水性樹脂以外に接しないように水性液を添加することが好ましいが、添加水性液が吸水性樹脂粉体以外の装置内部分に接する可能性がある場合は、例えば、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）等の付着防止剤を含有させることが好ましい。
【０２０３】
添加水性液の中に、付加機能を発現させるための各種添加剤を溶解又は分散させても良い。このような添加剤として、金属塩、酸、アルカリ、消臭剤、着色剤、無機或いは有機性抗菌剤、界面活性剤等を挙げることができる。より具体的には、例えば、残存モノマー低減のための亜硫酸水素ナトリウム（ＳＢＳ）などの亜硫酸塩、吸水速度を調節するための有機または無機塩基、有機酸または無機酸、一価金属塩または多価金属塩（例えば硫酸アルミニウム）、消臭機能を付与するための消臭剤、ビジュアルな価値を付与するための着色料、耐尿性を向上させるための各種キレート剤等を含有させることができる。水性液における各種添加剤の濃度は、総量として、通常０．０１〜５０質量％、好ましくは０．１〜４０質量％、より好ましくは１〜３０質量％である。
【０２０４】
上記改質工程および冷却工程に用いる攪拌装置は特に限定されるものではなく、本明細書において例示している攪拌装置を用いることができる。
【０２０５】
例えば、微粉の発生を抑制することができるという理由から、上記改質工程および冷却工程において、改質工程または冷却工程の一方のみを、上記説明した攪拌装置（攪拌手段）１００を用いて行ってもよい。この場合、他方の工程は、従来公知の加熱攪拌装置や攪拌冷却装置を用いて行うことができる。当該従来公知の装置としては、例えば、特許文献４に記載の二軸溝型攪拌装置等を用いることができる。
【０２０６】
また、表面架橋反応および冷却を均一に行うことができる結果、微粉の発生をさらに抑制することができるので、改質工程および冷却工程の双方を、上記説明した攪拌装置（攪拌手段）１００を用いて行うことがより好ましい。
【０２０７】
（３．吸水性樹脂の製造の詳細）
以下に、本発明に係る吸水性樹脂の製造方法を詳細に説明する。
【０２０８】
（ａ−吸水性樹脂）
本発明にかかる吸水性樹脂は、特に限定されるものではなく、カルボキシル基を有する親水性架橋重合体（吸水性樹脂前駆体）の表面を、カルボキシル基と反応し得る官能基を２つ以上有する表面架橋剤で架橋したものであればよい。
【０２０９】
なお、本明細書においては、吸水性樹脂は吸水性樹脂前駆体に表面架橋したものを指す。逆に言えば、本明細書においては、吸水性樹脂前駆体とは、表面架橋が施されていない吸水性樹脂を指す。
【０２１０】
すなわち、本明細書において、親水性架橋重合体と吸水性樹脂前駆体とは同義である。
【０２１１】
また、本明細書において、「吸水性樹脂」とは、粒子または粉体である。また、「粉体」とは、粒子の集合体を指し、流動性等のバルクの性状を表すときには粉体と表記する。すなわち、本明細書において、吸水性樹脂粒子と吸水性樹脂粉体とは同義である。
【０２１２】
本発明にかかる吸水性樹脂の形状は、特に限定されるものではなく、球状、鱗片状、不定形破砕状、繊維状、顆粒状、棒状、略球状、偏平状等の種々の形状であってもよい。
【０２１３】
また、本発明にかかる吸水性樹脂は、粉砕、分級され、所定のサイズの粒子状吸水性樹脂であってもよい。その場合、粒子サイズは２ｍｍ以下であることが好ましく、１０μｍ〜１ｍｍであることがより好ましい。重量平均粒径は、用いる用途によっても異なるが、通常、１００μｍ〜１０００μｍであることが好ましく、１５０μｍ〜８００μｍであることがより好ましく、３００μｍ〜６００μｍであることがさらに好ましい。また、目開き１５０μｍのふるいを通過する粒子の割合は、１５質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。
【０２１４】
本発明にかかる吸水性樹脂は、後述する実施例で採用した測定方法による吸収倍率（以下、「ＣＲＣ」ともいう）が、１０〜６０ｇ／ｇであることが好ましく、２０〜５５ｇ／ｇであることがより好ましく、２５〜５０ｇ／ｇであることがさらに好ましい。更には、後述する実施例で採用した測定方法による加圧下吸収倍率（以下、「ＡＡＰ」ともいう）が、１０ｇ／ｇ以上であることが好ましく、１５ｇ／ｇ以上であることがより好ましく、２０ｇ／ｇ以上であることがさらに好ましい。
【０２１５】
上記吸水性樹脂前駆体を製造する工程（以下、「吸水性樹脂前駆体製造工程」ともいう）は特に限定されず、例えば、以下の工程を用いることができる
（Ｉ．吸水性樹脂前駆体製造工程）
吸水性樹脂前駆体製造工程では、本発明において使用できるカルボキシル基を有する表面架橋前の吸水性樹脂前駆体を製造する。上記吸水性樹脂前駆体としては、例えば、アクリル酸および／またはその塩を主成分とする親水性不飽和単量体を重合させることによって得られ、イオン交換水中において５０倍から１０００倍という多量の水を吸収し、水膨潤性かつ水不溶性の親水性架橋重合体を形成する従来公知の樹脂が挙げられる。
【０２１６】
また、上記吸水性樹脂前駆体は、その製造時に内部架橋剤を用いることにより、内部に架橋構造が導入されることが好ましい。
【０２１７】
以下に、上記親水性不飽和単量体、親水性架橋重合体、内部架橋剤、および親水性不飽和単量体の重合方法について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０２１８】
＜親水性不飽和単量体＞
上記の親水性不飽和単量体としては、アクリル酸および／またはその塩を主成分とする親水性不飽和単量体が例示できる。また、親水性不飽和単量体は、必要に応じて、アクリル酸またはその塩以外の不飽和単量体を含有していてもよい。他の不飽和単量体としては、例えば、メタクリル酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−（メタ）アクリロイルエタンスルホン酸、および２−（メタ）アクリロイルプロパンスルホン酸等のアニオン性不飽和単量体並びにその塩；アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−エチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（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、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−アクリロイルピペリジン、およびＮ−アクリロイルピロリジン等のノニオン性の親水基含有不飽和単量体；Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、およびＮ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、並びにこれらの四級塩等のカチオン性不飽和単量体等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら他の不飽和単量体を併用する場合の使用量は、親水性不飽和単量体全体の３０モル％以下が好ましく、１０モル％以下がより好ましい。
【０２１９】
＜親水性架橋重合体＞
親水性架橋重合体は、本明細書においては、吸水性樹脂前駆体と同義であって、多量の水を吸収し、水膨潤性かつ水不溶性であればよく、特に限定されるものではない。また、親水性架橋重合体において、該架橋重合体中の酸基は、例えば、アルカリ金属塩やアンモニウム塩、アミン塩等によって中和されていることがより好ましい。また、該架橋重合体中の酸基が中和されている割合は、３０モル％〜１００モル％であることが好ましく、５０モル％〜９０モル％であることがより好ましく、６０モル％〜８０モル％であることが特に好ましい。したがって、本明細書において、「カルボキシル基を有する吸水性樹脂前駆体」は、「カルボキシル基および／またはその塩を有する吸水性樹脂前駆体」も含む。この酸基の中和は、（ａ）該架橋重合体を得る前の親水性不飽和単量体を調製する段階、（ｂ）親水性不飽和単量体の重合中、および（ｃ）親水性不飽和単量体の重合反応が終了し、該架橋重合体が得られた段階のいずれの段階で行ってもよい。また、上記（ａ）〜（ｃ）の複数の段階で行ってもよい。
【０２２０】
＜内部架橋剤＞
上記内部架橋剤は、重合性不飽和基および／またはカルボキシル基と反応し得る反応性基を１分子中に複数有する化合物であればよく、特に限定されるものではない。つまり、内部架橋剤は、親水性不飽和単量体と共重合する、および／またはカルボキシル基と反応する置換基を１分子中に複数有する化合物であればよい。なお、親水性不飽和単量体は、内部架橋剤を用いなくとも架橋構造が形成される自己架橋型の化合物からなっていてもよい。
【０２２１】
内部架橋剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−メチレンビス（メタ）アクリルアミド、（ポリ）エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、（ポリ）プロピレングリコールジ（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、トリメチロールプロパンジ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、グリセリンアクリレートメタクリレート、エチレンオキシド変性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テトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、トリアリルホスフェート、トリアリルアミン、ポリ（メタ）アリロキシアルカン、（ポリ）エチレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールジグリシジルエーテル、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、ポリエチレンイミン、グリシジル（メタ）アクリレート等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これらの内部架橋剤は、１種類のみを用いてもよく、また、２種類以上を併用してもよい。そして、上記例示の内部架橋剤のうち、重合性不飽和基を１分子中に複数有する内部架橋剤を用いることにより、得られる吸水性樹脂の吸収特性等をより一層向上させることができる。
【０２２２】
内部架橋剤の使用量は、親水性不飽和単量体に対して、０．００５〜３モル％の範囲内であることが好ましく、親水性不飽和単量体を重合させて吸水性樹脂前駆体（親水性不飽和重合体）を得る際には、反応系に、デンプン、デンプンの誘導体、セルロース、セルロースの誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸（塩）、ポリアクリル酸（塩）架橋体等の親水性高分子；次亜リン酸（塩）等の連鎖移動剤；水溶性もしくは水分散性の界面活性剤等を添加してもよい。
【０２２３】
＜親水性不飽和単量体の重合方法＞
親水性不飽和単量体の重合方法は、特に限定されるものではなく、例えば、水溶液重合、逆相懸濁重合、バルク重合、沈殿重合等の公知の方法を採用することができる。また、反応温度や反応時間等の反応条件は、用いる親水性不飽和単量体成分の組成等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。
【０２２４】
親水性不飽和単量体を重合させる際には、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、過酸化水素、２，２’−アゾビス（２−アミジノプロパン）２塩酸塩等のラジカル重合開始剤；２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン等のラジカル系光重合開始剤；紫外線や電子線等の活性エネルギー線等を用いることができる。また、酸化性ラジカル重合開始剤を用いる場合には、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、硫酸第一鉄、Ｌ−アスコルビン酸等の還元剤を併用して、レドックス重合を行ってもよい。これら重合開始剤の使用量は、０．００１モル％〜２モル％の範囲内であることが好ましく、０．０１モル％〜０．５モル％の範囲内であることがより好ましい。
【０２２５】
上述した工程によって得られた吸水性樹脂前駆体（親水性架橋重合体）を下記の吸水性樹脂の表面架橋方法を用いて表面架橋することにより、本発明に係る吸水性樹脂を得ることができる。
【０２２６】
（ｂ−吸水性樹脂の表面架橋方法）
本発明に係る吸水性樹脂の表面架橋方法は、工業スケールで大量生産するのに適している。従来の単一の処理装置を使用して加熱処理する方法では、処理装置が大きくなるにつれて滞留時間が長くなり、吸水性樹脂がダメージを受け、物性が低下するという問題があった。
【０２２７】
従来は、得られる吸水性樹脂の物性の向上と、生産性の向上とを両立させることが困難であった。そこで、本発明者らは、得られる吸水性樹脂の物性の向上と、生産性の向上とを両立させるためには、吸水性樹脂の表面架橋過程において、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物の撹拌乾燥することによる乾燥粒子状組成物の取得と、所望の架橋密度を得るための当該乾燥粒子状組成物の加熱とを別々の工程として行うことが有効であることを独自に見出し、本発明を完成するに至った。
【０２２８】
具体的には、本発明に係る吸水性樹脂の表面架橋方法は、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合し、湿潤混合物を得る工程（１）（以下、「湿潤混合物調製工程」ともいう）と、上記湿潤混合物を、撹拌乾燥し、表面架橋剤を含む乾燥粒子状組成物を得る工程（２）（以下、「撹拌乾燥工程」ともいう）と、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して表面架橋反応させる工程（３）（以下、「表面架橋工程」ともいう）とを含んでいる。さらに、上記撹拌乾燥工程で得られる乾燥粒子状組成物の８０重量％以上は、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子であり、上記撹拌乾燥工程および表面架橋工程のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、上記撹拌乾燥工程に用いる処理装置と、上記表面架橋工程に用いる処理装置とが、直列に連結されている。
【０２２９】
つまり、上記吸水性樹脂の表面架橋方法では、上記湿潤混合物調製工程で表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とが混合され、湿潤混合物を得る。当該湿潤混合物は、処理装置に投入される。上記湿潤混合物は、水分が蒸発する際に凝集物が生成しやすいが、上記撹拌乾燥工程において、撹拌が行われ、乾燥が進んでいくにつれ、凝集はほぐされ、上記湿潤混合物は分散し、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子が８０重量％以上を占める粉体の流動性が高い乾燥粒子状組成物となる。このように、加熱処理装置内部においては、経過時間によって上記湿潤混合物の性状は異なるが、従来の吸水性樹脂の表面架橋方法では、単一の処理装置で単一の撹拌、加熱を行っていた。すなわち、上記撹拌乾燥工程と表面架橋工程とを区別することなく、同一の条件で処理を行っていた。
【０２３０】
それに対して、本発明では、上記撹拌乾燥工程および表面架橋工程のそれぞれの工程を、少なくとも１台以上の処理装置を用いて行い、撹拌乾燥工程に用いる処理装置と、表面架橋工程に用いる処理装置とが、直列に連結されているので、上記両工程を、粉体の性状に見合った撹拌条件、および温度設定することが可能となる。その結果、熱処理の時間を短縮することができ、吸水性樹脂へのダメージが軽減され、生産量を落とすことなく、物性の良好な吸水性樹脂が得られるという効果を奏する。
【０２３１】
すなわち、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法は、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体が混合されて加熱処理装置に投入され、水分が蒸発する際の凝集物の生成が多く、流動性が低い状態の湿潤混合物に対しては、撹拌を強くして凝集をほぐし、さらには、湿潤混合物の平均昇温速度を速くすることで、より速く吸水性樹脂粒子の含水率を減らすことにより、短時間で凝集状態をほぐすことができる。さらに、一旦、凝集がほぐされ、粒子が分散し、流動性が高まった乾燥粒子状組成物に対しては、比較的弱い撹拌、または撹拌翼がない加熱処理装置を使用することができ、さらには、乾燥粒子状組成物の平均昇温速度を遅くし、製品である吸水性樹脂の表面架橋密度をよりコントロールしやすくすることができる。
【０２３２】
撹拌を強くし、平均昇温速度を速くすることのみでも、短時間で加熱処理することはできるが、生産量が多くなると、平均昇温速度が速くなれば、架橋密度のコントロールはより難しくなる。そこで、製品の表面架橋密度をよりコントロールしやすくするために平均昇温速度が比較的遅い工程が必要となるのである。
【０２３３】
本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法において、上記撹拌乾燥工程と表面架橋工程とは連続して行うことが好ましい。これにより、短時間で物性の良好な吸水性樹脂を製造することができる。
【０２３４】
さらに、上記撹拌乾燥工程に用いる処理装置と、上記表面架橋工程に用いる処理装置とは種類および／または有効容積が異なる処理装置であることが好ましい。また、撹拌乾燥工程に用いる処理装置と、表面架橋工程に用いる処理装置とは、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で運転されることが好ましい。これにより、各工程に最適な加熱条件および／または撹拌条件を選択することができ、良好な物性を示す吸水性樹脂を効率よく製造することができる。
【０２３５】
なお、上記「種類が異なる処理装置」とは、処理装置の形状が異なる処理装置を意味する。また、上記「有効容積が異なる処理装置」とは、処理装置の有効容積値が異なる処理装置を意味する。上記「異なる加熱条件」とは、処理装置に取り付けることのできる熱源の種類、処理装置に取り付けることのできる熱源装置の仕様、処理装置に取り付けることのできる熱源の設定温度、処理装置に取り付けることのできる熱源の単位時間あたりの供給量のうち、少なくとも１つ以上が異なる加熱条件を意味する。さらに、上記「異なる撹拌条件」とは、撹拌翼の形状、撹拌翼径の大きさ、撹拌軸の単位長さあたりの撹拌翼の枚数、および撹拌翼の回転数の少なくとも１つ以上が異なる撹拌条件を意味する。
【０２３６】
また、本発明にかかる吸水性樹脂の表面架橋方法の別の形態として、上記撹拌乾燥工程および表面架橋工程を１台の処理装置内で行い、上記撹拌乾燥工程および表面架橋工程を異なる処理条件で行うことができる。
【０２３７】
上記構成によれば、上記撹拌乾燥工程および表面架橋工程を、粉体の性状に見合った撹拌条件、および温度設定することが可能となる。その結果、熱処理の処理時間を短縮することができる。それゆえ、吸水性樹脂へのダメージが軽減され、生産量を落とすことなく、物性の良好な吸水性樹脂が得られるという効果を奏する。
【０２３８】
上記吸水性樹脂の表面架橋方法において、撹拌乾燥工程と表面架橋工程とは、それぞれ複数の工程に分けることができる。すなわち、撹拌乾燥工程において、粒子の性状に応じて工程をさらに分割することができる。また、同様に表面架橋工程においても粒子の性状に応じて工程をさらに分割することができる。
【０２３９】
以下、上記各工程について、詳細に述べる。
【０２４０】
（Ｉ．湿潤混合物調製工程）
湿潤混合物調製工程では、表面架橋剤を含む溶液と上述の吸水性樹脂前駆体とを混合して、湿潤混合物を得ることができればよく、その具体的な構成については特に限定されるものではない。また、上記湿潤混合物には、表面架橋剤を含む溶液および吸水性樹脂前駆体の他に、本発明に適した添加剤が含まれていてもよい。以下、上記表面架橋剤、使用可能な添加剤、並びに、表面架橋剤を含む溶液と上述の吸水性樹脂前駆体との混合方法およびそれに用いる混合装置について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０２４１】
＜表面架橋剤＞
本発明で使用する表面架橋剤は、吸水性樹脂前駆体が有する２つ以上のカルボキシル基と反応可能な官能基を１分子中に複数有し、架橋反応によって共有結合が形成される化合物であれば、特に限定されるものではない。上記の表面架橋剤の好適な例としては、オキサゾリン化合物（米国特許６２９７３１９号）、ビニルエーテル化合物（米国特許６３７２８５２号）、エポキシ化合物（米国特許６２５４８８号）、オキセタン化合物（米国特許６８０９１５８号）、多価アルコール化合物（米国特許４７３４４７８号）、ポリアミドポリアミン−エピハロ付加物（米国特許４７５５５６２号および同４８２４９０１号）、ヒドロキシアクリルアミド化合物（米国特許６２３９２３０号）、オキサゾリジノン化合物（米国特許６５５９２３９号）、ビスまたはポリーオキサゾリジノン化合物（米国特許６４７２４７８号）、２−オキソテトラヒドロ-１，３−オキサゾリジン化合物（米国特許６６５７０１５号）、およびアルキレンカーボネート化合物（米国特許５６７２６３３号）などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよいが、２種以上を併用してもよい。
【０２４２】
また、かかる表面架橋剤に、アルミニウム塩などの水溶性カチオン（米国特許６６０５６７３号、６６２０８９９号）を添加してもよいし、アルカリ（米国特許２００４−１０６７４５号）、有機酸や無機酸（米国特許５６１０２０８号）などを併用してもよい。
【０２４３】
具体的な表面架橋剤としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，３−ペンタンジオール、１，４−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、２，４−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、２，５−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン等の多価アルコール；エチレンカーボネート（１，３−ジオキソラン−２−オン）、プロピレンカーボネート（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン）、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン等のカーボネート化合物；ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等の多価アミン化合物；エチレングリコール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、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリ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等の多価グリシジル化合物；２，４−トリレンジイソシアネート、エチレンカーボネート（１，３−ジオキソラン−２−オン）、プロピレンカーボネート（４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン）、４，５−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、（ポリ、ジ、ないしモノ）２−オキサゾリジノン、エピクロロヒドリン、エピブロモヒドリン、ジグリコールシリケート、２，２−ビスヒドロキシメチルブタノール−トリス［３−（１−アジリジニル）プロピオネート］等の多価アジリジン化合物等を用いることができる。また、これらの表面架橋剤も、単独で用いてもよいが、２種類以上を併用してもよい。中でも、少なくとも１種類は多価アルコール、カーボネート化合物、多価アミン化合物、多価グリシジル化合物、ポリ２−オキサゾリジノン、ビス２−オキサゾリジノン、モノ２−オキサゾリジノンの中から選ばれる表面架橋剤であることが好ましく、少なくとも１種類は多価アルコール、カーボネート化合物、または多価アミン化合物を含む表面架橋剤であることがより好ましい。
【０２４４】
上記表面架橋剤の使用量は、用いる表面架橋剤やそれらの組合せ等により適宜設定すればよい。一般的には、上記表面架橋剤の使用量は、吸水性樹脂前駆体の固形分１００質量部に対して、０．００１〜５質量部の範囲内であることが好ましく、０．００５〜２質量部の範囲内であることがより好ましい。表面架橋剤の使用量が、上記範囲を超える場合には、不経済となるばかりか、吸水性樹脂における最適な架橋構造を形成する上で、表面架橋剤の量が過剰となるため、好ましくない。また、表面架橋剤の使用量が、上記範囲よりも少ない場合には、加圧下吸収倍率が高い表面架橋された吸水性樹脂を得ることが困難になる傾向がある。
【０２４５】
表面架橋剤を溶解するには、溶媒として水を用いることが好ましい。また、上記溶媒の使用量は、吸水性樹脂前駆体の種類や粒径等により適宜変更することができる。一般的には、吸水性樹脂前駆体の固形分１００質量部に対して、０を超え、２０質量部以下であることが好ましく、０．５〜１０質量部の範囲内であることがより好ましい。
【０２４６】
本発明において使用される表面架橋剤を含む溶液の組成としては、多価アルコール、アルキレンカーボネート等のエステル化反応により吸水性樹脂前駆体のカルボキシル基と反応する表面架橋剤を含む水溶液が好ましい。
【０２４７】
なお、本明細書においては、上記表面架橋剤を溶媒に溶解した溶液を、「表面架橋剤を含む溶液」という。
【０２４８】
また、本発明においては、吸水性樹脂前駆体の表面でモノマーの重合を行い、表面架橋（米国特許２００５−４８２２１号）とすることもできる。
【０２４９】
＜その他の添加剤＞
本発明にかかる表面架橋剤を含む溶液には、表面架橋剤に加えて、更に分散剤として界面活性剤や混合効果を高めるための粒子、変性剤として金属錯体、その他添加剤として抗菌剤、消臭剤、香料、食品添加物、酸化剤、還元剤、キレート剤、酸化防止剤、ラジカル禁止剤、および色素等を添加することができる。これらの添加剤は、必要により溶媒に溶かしたり、分散して水性溶液としたりして添加することができる。また、別途のノズルで添加してもよい。
【０２５０】
分散剤として使用できる界面活性剤としては、特表２００２−５２７５４７号に記載の非イオン性、アニオン性、カチオン性または両性でＨＬＢ値が３以上の界面活性剤を例示することができる。また、その使用量は、吸水性樹脂前駆体に対して、０〜５質量％の範囲内であることが好ましい。
【０２５１】
上記の混合効果を高めるための粒子としては、特開平４−２１４７３４号公報に記載されるカーボンブラック等の無機粒子を例示することができる。また、その使用量は、吸水性樹脂前駆体１００質量部に対して、０〜１０質量部の範囲内であることが好ましい。
【０２５２】
変性剤として使用する上記金属錯体としては、特表２００２−５２７５４７号公報に記載の２価または多価の金属塩溶液を例示することができる。
【０２５３】
上記抗菌剤は、特に限定されるものではなく、従来公知の抗菌性を有する抗菌剤を用いることができる。例えば、特開平１１−２６７５００号公報に記載の抗菌剤が挙げられる。
【０２５４】
上記消臭剤は、特に限定されるものではなく、メルカプタン、硫化水素、アンモニアといった人尿の不快臭成分を消臭する従来公知の消臭剤を用いることができる。例えば、フラバノール類やフラボノール類を消臭成分とする椿科植物抽出物等が挙げられる。
【０２５５】
吸水性樹脂に付加機能を持たせる添加剤の添加量は、添加の目的、添加剤の種類に応じて適宜変更可能である。一般的には、吸水性樹脂前駆体１００質量部に対して、０．００１〜１０質量部であることが好ましく、０．０１〜５質量部であることがより好ましく、０．０５〜１質量部であることがさらに好ましい。
【０２５６】
＜混合方法および混合装置＞
上記の条件を満たすように、吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液とを混合装置に投入し、混合する。より具体的には、本発明においては、上記吸水性樹脂前駆体に対して、表面架橋剤を含む溶液をノズルより添加することによって、吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液とを混合することができる。混合時間は、混合装置の形状、大きさ、表面架橋剤を含む溶液の使用量により適宜調整される。通常の工業スケールにおいては、５秒〜１０分の間である。
【０２５７】
また、吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液とを混合する際には、必要に応じて、溶媒として親水性有機溶媒を用いることができる。上記の親水性有機溶媒としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール等の低級アルコール類；アセトン等のケトン類；ジオキサン、テトラヒドロフラン、アルコキシポリエチレングリコール等のエーテル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類；ジメチルスルホキシド等のスルホキシド類などが挙げられる。上記親水性有機溶媒の使用量は、吸水性樹脂前駆体の種類や粒径等にもよるが、吸水性樹脂前駆体の固形分１００質量部に対して、２０質量部以下であることが好ましく、０〜１０質量部であることがより好ましく、０〜５質量部であることがさらに好ましく、０〜１質量部であることが特に好ましい。
【０２５８】
表面架橋剤を含む溶液を添加する前の吸水性樹脂前駆体の温度は、３５〜８０℃であることが好ましく、３５〜７０℃であることがより好ましく、３５〜５０℃であることがさらに好ましい。吸水性樹脂前駆体の温度が上記範囲に調整された後、表面架橋剤を含む溶液と混合されることが好ましい。表面架橋剤を含む溶液添加前の吸水性樹脂前駆体の温度が上記範囲よりも高いと、表面架橋剤を含む溶液との混合性が悪くなる傾向がある。また、上記範囲よりも低い温度に調整するには、吸水性樹脂前駆体の強制冷却や放冷に時間がかかるのみならず、放冷した吸水性樹脂前駆体の粉末の凝集が見られ、再加熱の際のエネルギーロスが大きくなることがある。
【０２５９】
また、表面架橋剤を含む溶液の液温は、吸水性樹脂前駆体の温度より低いことが好ましい。具体的には、吸水性樹脂前駆体の温度よりも１０℃以上低いことが好ましく、２０℃以上低いことがより好ましく、３０℃以上低いことが特に好ましい。なお、表面架橋剤を含む溶液は、上述したように、ノズルから噴霧することができるが、その場合、その液温は凝固点以上であるべきである。また、表面架橋剤を含む溶液の液温があまりに高いと、吸水性樹脂前駆体への吸液スピードが速くなり、均一な混合を阻害する場合がある。
【０２６０】
ノズルから噴霧するときの表面架橋剤を含む溶液の液滴としては、その平均粒径が吸水性樹脂前駆体の平均粒径より小さいことが好ましい。具体的には、３００μｍ以下であることが好ましく、２５０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【０２６１】
また、ノズルからの噴霧角度は、最大噴霧角度が５０°以上であることが好ましい。これにより、上記表面架橋剤を含む溶液を、特開２００２−２０１２９０号に記載されるように、スプレーパターンが環状を示す空円錐形状で該ノズルより噴霧したり、または、スプレーパターンが両凸レンズ状を示す楕円錐形状で該ノズルより噴霧したりすることができる。一方、上記噴霧角度が５０°より小さいと、混合装置内に噴霧された表面架橋剤を含む溶液の拡散状態として、過剰に表面架橋剤を含む溶液が拡散している部分と、低密度で拡散している部分とが発生し、吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液との混合状態に偏りが生じる場合がある。なお、ノズルの構造上、最大噴霧角度は１８０°以下となる。
【０２６２】
さらに、ノズルから表面架橋剤を含む溶液が上記の所定噴霧角度となるように噴霧された際に、混合装置の軸方向に垂直かつ該ノズルの噴射点を含む断面積に、該水性溶液の噴霧拡散状態を投影した面積が、混合装置の軸方向に垂直な断面積の７０％以上１００％以下であることが好ましく、８０％以上１００％以下であることがより好ましく、９０％以上１００％以下であることがさらに好ましい。該断面積が７０％未満である場合には、吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液との混合状態に偏りが生じることがある。
【０２６３】
混合装置に備え付けられているノズルは、１つのみであってもよいし、また２つ以上であってもよいが、前記の該ノズルの噴射点を含む混合装置の断面積に噴霧拡散状態を投影した面積を大きくするためには、２つ以上であることが好ましい。吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液とを混合する際に用いられる混合装置は、両者を均一且つ確実に混合するために、大きな混合力を備えていることが好ましく、吸水性樹脂前駆体は、撹拌もしくは気流で流動していることが好ましい。
【０２６４】
上記混合装置としては、鋤型混合装置、円筒型混合機、二重壁円錐型混合機、Ｖ字型混合機、リボン型混合機、スクリュー型混合機、流動型炉ロータリーディスク型混合機、気流型混合機、双椀型ニーダー、内部混合機、粉砕型ニーダー、回転式混合機、スクリュー型押出機、レーディゲ撹拌装置、およびタービュライザー撹拌装置等が挙げられる。また、複数の撹拌盤を備えた撹拌軸を有する高速撹拌型混合機、鋤型混合装置、鋸歯型混合装置等も好適に用いることができる。ここでいう「高速撹拌混合機」とは、複数の撹拌盤を備えた撹拌軸が回転することで、混合力を発生する混合機を指す。また、上記撹拌軸の回転数は、通常１００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍであるが、２００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍであることが好ましく、５００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍであることがより好ましい。
【０２６５】
また、上記混合装置の内壁は、吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液とからなる湿潤混合物が付着し、凝集物を形成するのを防止するために、水に対する接触角が６０°以上で熱変形温度が７０℃以上の基材で形成された内壁を有することが好ましい。このような基材としては、例えば、特開平４−２１４７３４号公報に記載されるいずれかの基材を用いることができる。
【０２６６】
該混合装置の内壁温度は、室温を超える温度を有していることが好ましい。具体的には、混合装置の内壁温度は、４０℃以上に保たれていることが好ましく、さらには５０℃〜１００℃以上に保たれていることがより好ましい。また、混合装置の内壁温度は、吸水性樹脂前駆体の温度より高温であることが好ましい。具体的には、４０℃以下の温度差であることが好ましく、２０℃以下の温度差であることがさらに好ましい。混合装置の内壁温度が室温以下である場合、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とを混合する際に、吸水性樹脂前駆体と表面架橋剤を含む溶液とからなる湿潤混合物が内壁に付着し、凝集物を形成する場合がある。
【０２６７】
（ＩＩ．撹拌乾燥工程）
撹拌乾燥工程では、上記湿潤混合物を、撹拌乾燥することによって、表面架橋剤を含み、目開き１０ｍｍを通過する粒子が８０重量％以上を占める乾燥粒子状組成物を得ることができればよく、使用装置や乾燥条件などその他の具体的な構成は特に限定されるものではない。上記撹拌乾燥工程は、言い換えれば、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物が凝集状態にあり、流動性が低い状態であるのを、撹拌と乾燥とにより凝集状態をほぐし、流動性の高い分散状態である乾燥粒子状組成物にする工程である。なお、本明細書において「乾燥」とは、凝集した吸水性樹脂粒子の水分含有量を低下させることを意味する。
【０２６８】
上記撹拌乾燥工程では、上記湿潤混合物が凝集した状態では均一な乾燥が効率よく行われないため、このような凝集した状態をできるだけ速く解消することが好ましい。それにより、吸水性樹脂をより効率的に製造できる。
【０２６９】
上記撹拌乾燥工程においては、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物を、目開き１０ｍｍの篩を通過できる粒子径を有する粒子にすることが好ましい。より具体的には、上記粒子径は、１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることがより好ましく、２ｍｍ以下であることがさらに好ましく、１ｍｍ以下であることが特に好ましい。このような粒子は、十分に分散されており、粉体の流動性は高く、後述の表面架橋工程において加熱効率がよくなるという効果がある。
【０２７０】
また、上記の粒子径を有する粒子は、上記撹拌乾燥工程において得られる粒子の８０重量％以上を占めることが好ましい。上記の粒子径を有する粒子が上記範囲内であれば、後述の表面架橋工程において、吸水性樹脂粒子を均一に加熱処理することができる。
【０２７１】
なお、目開き１０ｍｍの篩を通過する粒子を測定する方法は、吸水性樹脂粒子をＪＩＳ標準篩で測定する粒度測定方法に準じて行うことができる。具体的には、吸水性樹脂粒子を目開き１０ｍｍのＪＩＳ標準篩（The IIDA TESTING SIEVE：内径８０ｍｍ）に仕込み、ロータップ型ふるい振盪機（株式会社飯田製作所製、ＥＳ−６５型ふるい振盪機）により１分間分級し、通過した粒子の重量を測定することにより行う。目開き５ｍｍ、２ｍｍ、および１ｍｍの篩を通過する粒子を測定する方法も上記に準ずる。
【０２７２】
上記撹拌乾燥工程では、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなり、粒子が凝集した状態の湿潤混合物は、乾燥により含有水分率が低下する。撹拌乾燥工程において、上記湿潤混合物の含有水分率が低下するほど、上記粒子の凝集は少なくなり、流動性の高い粉体を得ることができる。
【０２７３】
撹拌乾燥工程後の吸水性樹脂粉末の含有水分率は、特に限定されるものではないが、目的とする架橋反応、および／または用いる表面架橋剤の種類により適宜変更すればよい。また、撹拌乾燥工程における上記湿潤混合物の含有水分率の低下率は特に限定されるものではないが、通常、２０〜９０％であることが好ましく、３０〜９０％であることがより好ましく、４０〜９０％であることがさらに好ましく、５０〜８０％であることが特に好ましい。
【０２７４】
なお、本明細書における上記含有水分率の測定方法は、以下の通りである。
【０２７５】
重量０．８ｇのアルミカップに測定試料である吸水性樹脂粉体約１．０ｇを入れ、１８０℃に加熱されたオーブンで３時間乾燥させた後、直ちにデシケータ中に入れ、室温付近まで冷却後、秤量する。含有水分率は以下の式を用いて算出することができる。
【０２７６】
含有水分率（％）＝（乾燥前の測定試料重量−乾燥後の測定試料重量）÷（乾燥前の測定試料重量）×１００
また、上記撹拌乾燥工程における乾燥による湿潤混合物の含有水分率の低下率は、以下の式を用いて算出することができる。
【０２７７】
湿潤混合物の含有水分率の低下率（％）＝（湿潤混合物の含有水分率（％）−撹拌乾燥工程後の吸水性樹脂粉体含有水分率（％））÷（湿潤混合物の含有水分率（％））×１００
撹拌乾燥工程においては、撹拌翼を備えた処理装置を用いることが好ましい。後述の表面架橋工程と、同じ形状、同じ大きさの撹拌翼を備えた処理装置を用いる場合、撹拌乾燥工程での撹拌翼の回転数は、表面架橋工程における撹拌翼の回転数より大きいことが好ましい。撹拌乾燥工程においては、通常の生産スケールでは、上記回転数は、５〜３００ｒｐｍの範囲内であることが好ましく、１０〜３００ｒｐｍであることがより好ましく、２０〜３００ｒｐｍであることがさらに好ましい。
【０２７８】
撹拌乾燥工程と表面架橋工程とで異なる大きさの撹拌翼を用いる場合、両工程における撹拌翼を比較するには、撹拌翼の径と撹拌翼の回転数とで表されるパラメーターである周速を用いることができる。上記周速は、以下の式で表されるパラメーターである。
【０２７９】
Ｖ＝２πｒｎ／６０
（式中、Ｖは周速（ｍ／ｓ）、ｒは撹拌翼の径（ｍ）、ｎは撹拌翼の回転数（ｒｐｍ）を表す。）
撹拌乾燥工程での撹拌翼の周速は、表面架橋工程における撹拌翼の周速よりも大きいことが好ましい。撹拌乾燥工程において好ましい周速の範囲は、装置の大きさにもよるが、０．１５〜１０（ｍ／ｓ）であることが好ましく、０．３〜１０（ｍ／ｓ）であることがより好ましく、０．５〜１０（ｍ／ｓ）であることがさらに好ましい。
【０２８０】
上述のように、撹拌翼の回転数、および撹拌翼の周速が大きければ、撹拌乾燥工程にかかる時間を短縮することができる。
【０２８１】
上記撹拌翼の形状には、様々な種類があるが、本発明においては特に限定されない。撹拌軸単位長さあたりの撹拌翼の枚数については、撹拌翼の形状にもよるが、枚数が多いほど強い撹拌を行うことができるので好ましい。
【０２８２】
一般的に、吸水性樹脂粉体の平均昇温速度が速くなるにつれて表面架橋剤の反応速度は速くなるので、吸水性樹脂の生産性を向上させる観点から、撹拌乾燥工程での吸水性樹脂粉体の平均昇温速度は速いことが好ましい。また、本発明においては、撹拌乾燥工程における吸水性樹脂粉体の平均昇温速度を速くすることは、表面架橋剤の反応速度が速くなるのみならず、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物に含まれる水分を速く蒸発させることになる。その結果、凝集状態が解消され、流動性の高い粉体を短時間で得ることができる。上記撹拌乾燥工程において、このような流動性のよい粉体が得られれば、後述する表面架橋工程において、撹拌乾燥工程より弱い撹拌で、または撹拌翼のない加熱処理装置を使用して、必要な表面架橋密度まで反応させることができる。その結果、最終的に得られる吸水性樹脂へのダメージを低減でき、物性の良好な吸水性樹脂を得ることができる。
【０２８３】
上記撹拌乾燥工程では、平均昇温速度は特に限定されるものではなく、目的とする架橋反応、および／または用いる表面架橋剤の種類により適宜変更すればよい。なお、上記「平均昇温速度」とは、加熱処理装置内部での入口から出口までの吸水性樹脂の温度プロファイルのうち、ある一定時間において上昇した吸水性樹脂粉体温度の平均値を示す。通常の生産スケールでは、撹拌乾燥工程の開始から５分間の平均昇温速度を１０℃／ｍｉｎ以上とすることが好ましく、１５℃／ｍｉｎ以上とすることがより好ましく、２０℃／ｍｉｎ以上とすることがさらに好ましい。また、撹拌乾燥工程の開始後５分から１５分の間の平均昇温速度は、３℃／ｍｉｎ以上とすることが好ましく、５℃／ｍｉｎ以上とすることがより好ましく、７℃／ｍｉｎ以上とすることがさらに好ましい。さらに、撹拌乾燥工程の開始から１５分経過後の平均昇温速度は３℃／ｍｉｎ以上とすることが好ましい。これによれば、上記湿潤混合物を短時間のうちに高温にさらすことになり、その結果、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物に含まれる水分が短時間で蒸発し、短時間で流動性の高い粒子を得ることができる。
【０２８４】
しかし、上記撹拌乾燥工程における平均昇温速度があまりにも速いと、表面架橋反応が進行しすぎ、最終的に得られる吸水性樹脂に求められる重要な物性の１つであるＣＲＣ（生理食塩水の遠心分離機保持容量）が小さくなりすぎる傾向がある。特に、この傾向は、表面架橋剤として、反応性の高いものを用いる場合には顕著である。したがって、上記撹拌乾燥工程における平均昇温速度は、所望のＣＲＣが得られる範囲内とすることが好ましい。
【０２８５】
加熱処理装置の昇温速度を決める要因として、伝熱面積と容積との比がある。容積に対する伝熱面積が比較的大きい加熱処理装置を用いれば、本発明において好ましいと記載したより高い昇温速度を実現することができる。上記撹拌乾燥工程は、従来公知の加熱処理装置を用いて行うことができるが、用いる加熱処理装置は、吸水性樹脂の生産スケールに応じて、伝熱面積と有効容積との比（伝熱面積／有効容積）が適切な装置を選択することが好ましい。具体的には、上記伝熱面積／有効容積は、１０ｍ−１以上であることが好ましく、１５ｍ−１以上であることがより好ましい。同種類の処理装置では、有効容積が小さいほど、（伝熱面積／有効容積）が大きい値となる。
【０２８６】
また、上述した好ましい平均昇温速度の範囲内にするには、加熱処理装置に熱源を作用させて加熱温度を上げることでも達成することができる。熱源の種類は特に限定されるものではないが、例えば、加圧水蒸気、熱媒油などを熱媒循環装置内に循環させることで加熱する様式、電熱線、マイクロ波、電磁誘導による加熱等がある。上記熱媒循環装置、加熱装置は、処理装置に取り付けることができるジャケットや、撹拌翼内部などあらゆる場所に取り付けることができる。使用する表面架橋剤の種類や、加熱処理装置の種類によって熱源の種類、熱源装置の仕様、熱源の設定温度、熱源の単位時間あたりの供給量は適宜設定することができる。
【０２８７】
また、上記撹拌乾燥工程の処理時間は、処理装置により変化するが、上記処理時間は１０〜６０分間であることが好ましく、１０〜４０分間であることがより好ましく、１０〜３０分間であることがさらに好ましい。処理時間が短くなれば、吸水性樹脂の生産性を向上させることができる。
【０２８８】
上記撹拌乾燥工程に用いる処理装置は特に限定されるものではなく、従来公知の処理装置、加熱処理装置を用いることができる。例えば、表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物を、２軸溝型撹拌乾燥装置に投入し、加熱することにより、表面架橋剤と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物を撹拌乾燥することができる。上記撹拌乾燥工程において、粒子の性状に応じて工程をさらに分割することができる。
【０２８９】
また、上記撹拌乾燥工程は、温度や露点を調整するためのキャリアーガスを供給しながら行うことが好ましい。乾燥には、必ずしも加熱を必要としない。また、キャリアーガスの導入によって所定の状態まで乾燥することもできる。上記キャリアーガスとしては、蒸気、空気、窒素などが挙げられる。また、キャリアーガスの供給量は、特に限定されるものではなく、適宜決定すればよい。上記キャリアーガスを供給することにより、上記撹拌乾燥工程において、反応中に生成される水蒸気を効率よく除去される。これにより、短時間で、上記湿潤混合物を乾燥させることができる。
【０２９０】
さらに、上記キャリアーガスは、適宜減圧されても加圧されてもよい。また、適宜加熱されても冷却されてもよい。一般的には、室温付近（例えば、０〜５０℃）の空気を、実質常圧（１．０１３×１０５Ｐａ（１気圧）±１０％、好ましくは±５％、より好ましくは±１％）で供給することが好ましい。
【０２９１】
また、撹拌乾燥工程において、伝熱面に接していない表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物の上部空間があるときは、特定温度・特定露点に制御すればよい。
【０２９２】
また、撹拌乾燥工程に供する上記の表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物は、常温、または粉体が扱いやすい程度に予め加熱されていてもよい。しかし、加熱しすぎると表面架橋剤が反応するので、好ましくは室温〜１００℃、より好ましくは室温〜８０℃、さらに好ましくは室温〜４０℃の範囲内の温度となるように加熱することが好ましい。
【０２９３】
また、１台の処理装置内で撹拌乾燥工程と表面架橋工程との両方を行う場合においても、撹拌乾燥工程においては、上記条件を満たすような加熱条件および／または撹拌条件を１台の処理装置内の前段部分に設けることができる。
【０２９４】
（ＩＩＩ．表面架橋工程）
表面架橋工程では、上記乾燥粒子状組成物を加熱処理して所望の表面架橋反応させることができればよく、使用装置、反応条件など、その他の構成は特に限定されるものではない。上記表面架橋工程は、より具体的には、所望の架橋密度を得るために、上述の表面架橋剤を含む溶液と吸水性樹脂前駆体とからなる湿潤混合物を撹拌乾燥して得た、流動性の高い乾燥粒子状組成物を加熱し、所望の架橋反応を進行させる工程である。
【０２９５】
上記乾燥粒子状組成物は、凝集がほぐされ、粒子が分散し、流動性が高いので、上記表面架橋工程では、撹拌は弱くてもよく、または撹拌翼がない加熱処理装置を使用してもよい。さらには、吸水性樹脂粉体の平均昇温速度を遅くすることができ、製品の表面架橋密度をよりコントロールしやすくすることができる。
【０２９６】
上記「所望の架橋密度」とは、具体的には、後述する実施例で採用した測定方法によるＣＲＣおよびＡＡＰが以下の範囲内であることを意味する。すなわち、ＣＲＣは、１０〜６０ｇ／ｇであることが好ましく、２０〜５５ｇ／ｇであることがより好ましく、２５〜５０ｇ／ｇであることがさらに好ましい。また、ＡＡＰは、１０ｇ／ｇ以上であることが好ましく、１５ｇ／ｇ以上であることがより好ましく、２０ｇ／ｇ以上であることがさらに好ましい。
【０２９７】
上記表面架橋工程における平均昇温速度は、特に限定されるものではなく、上述の撹拌乾燥工程における平均昇温速度、目的とする架橋反応、および／または表面架橋剤の種類によって適宜変更することができる。すでに述べた撹拌乾燥工程のみでも、撹拌を強くし、平均昇温速度を速くすることで、処理時間を短くすることができ、さらには、処理時間も短いために、粉体へのダメージを抑えることができる。しかし、加熱処理を上述の撹拌乾燥工程のみで行うと、平均昇温速度が速いために、表面架橋密度のコントロールはより難しくなる。そこで、本発明では、表面架橋工程において、平均昇温速度を比較的遅くすることにより、製品の表面架橋密度をよりコントロールしやすくすることができる。具体的には、１０℃／ｍｉｎ以下とすることが好ましく、５℃／ｍｉｎ以下とすることがより好ましく、３℃／ｍｉｎ以下とすることがさらに好ましく、１℃／ｍｉｎ以下とすることが特に好ましい。このように、表面架橋工程は、撹拌乾燥工程と比較して昇温を必要としないため、（伝熱面積／有効容積）は撹拌乾燥工程より小さい値でよい。このような理由で撹拌乾燥工程と表面架橋工程で同種類の装置を使用するとき、昇温に関しては、撹拌乾燥工程に使用する処理装置は表面架橋工程に用いる処理装置より有効容積が小さいことが好ましい。
【０２９８】
さらに、表面架橋工程においても、上記平均昇温速度の範囲内とすることは、加熱処理装置に熱源を作用させて加熱温度を上げることによっても達成することができる。上記熱源の種類は特に限定されるものではないが、例えば、加圧水蒸気、熱媒油などを熱媒循環装置内に循環させることで加熱する様式、電熱線、マイクロ波、電磁誘導による加熱等がある。上記熱媒循環装置、加熱装置は、処理装置に取り付けることができるジャケットや、撹拌翼内部などあらゆる場所に取り付けることができる。使用する表面架橋剤の種類や、加熱処理装置の種類によって熱源の種類、熱源装置の仕様、熱源の設定温度、熱源の単位時間あたりの供給量は適宜設定することができる。
【０２９９】
表面架橋剤として多価アルコール、カーボネート化合物等を使用し、エステル化反応により表面架橋が行われる場合、例えば、米国特許第４７３４４７８号の多価アルコールによるエステル化架橋反応で記載されているエステル化が十分行われるような吸水性樹脂粉体温度である１９０℃以上を経由する温度プロファイルとすることが好ましい。
【０３００】
また、表面架橋工程では、上記乾燥粒子状組成物を撹拌してもよいし、撹拌しなくてもよい。乾燥粒子状組成物を撹拌する場合、上記撹拌乾燥工程において凝集がほぐされているので、上記撹拌乾燥工程に比べて撹拌は弱くてもよい。具体的には、表面架橋工程においては、撹拌翼の回転数、撹拌翼の周速は、撹拌乾燥工程におけるそれらよりも小さいことが好ましい。撹拌翼の回転数は、０〜３０ｒｐｍの範囲内であることが好ましく、０〜２０ｒｐｍの範囲内であることがより好ましく、０〜１０ｒｐｍの範囲内であることがさらに好ましい。さらに、撹拌翼の周速は、２ｍ／ｓ以下であることが好ましく、１ｍ／ｓ以下であることがより好ましく、０．３ｍ／ｓ以下であることがさらに好ましい。撹拌軸単位長さあたりの撹拌翼の枚数については、撹拌翼の形状にもよるが、枚数が少ないほど弱い撹拌となるので好ましい。
【０３０１】
上記表面架橋工程に用いる装置は特に限定されるものではなく、上記撹拌乾燥工程で用いうる装置を同様に用いることができる。なお、表面架橋工程では、上記混合物を撹拌しなくてもよいため、撹拌翼を備えない装置を用いることもできる。上記表面架橋工程においては、粒子の性状に応じて工程をさらに分割することができる。
【０３０２】
また、１台の処理装置内で撹拌乾燥工程と表面架橋工程との両方を行う場合においても、表面架橋工程においては、上記条件を満たすような加熱条件および／または撹拌条件を１台の処理装置内の後段部分に設けることができる。
【０３０３】
また、本発明にかかる吸水性樹脂の製造方法では、上記表面架橋工程が終了後、吸水性樹脂を冷却することが好ましい。
【０３０４】
前記した本発明の表面架橋方法を用いた場合は、上記工程（２）および／または、上記工程（３）および／または、上記冷却工程では、〔本発明に係る吸水性樹脂の製造方法において、改質工程及び／または冷却工程で用いられる攪拌装置（攪拌手段）の態様〕の項で説明した攪拌手段を具備した処理装置として好適に用いることができる。
【０３０５】
この場合、上記工程（２）と上記工程（３）と、上記冷却工程との内の少なくとも１工程を、上述の攪拌手段を具備した処理装置を用いることができるが、表面架橋反応および冷却を均一に行うことができるので、上記工程（２）と上記工程（３）と、上記冷却工程とのすべての工程を、上述の攪拌手段を具備した処理装置を用いて行うことが好ましい。
【０３０６】
なお、上記工程（２）と上記工程（３）と、上記冷却工程との内の少なくとも１工程を、上述の攪拌手段を具備した処理装置を用いて行う場合も、上述の攪拌手段を具備した処理装置による微粉発生抑制効果を得ることは可能である。この場合、他方の工程は、（1．改質工程）に記載の処理装置および加熱処理装置を用いることができる。
【０３０７】
また、上記工程（２）と上記工程（３）と、上記冷却工程とで用いられる上述の処理装置はそれぞれ、種類および／または有効容積が異なる処理装置であることが好ましい。また、上記工程（２）と上記工程（３）と、上記冷却工程とで用いられる上述の処理装置はそれぞれ、異なる加熱条件および／または異なる撹拌条件で運転されることが好ましい。これにより、各工程に最適な加熱条件および／または撹拌条件を選択することができ、良好な物性を示す吸水性樹脂を効率よく製造することができる。
【０３０８】
なお、上記「種類が異なる処理装置」とは、処理装置の形状が異なる処理装置を意味する。また、上記「有効容積が異なる処理装置」とは、処理装置の有効容積値が異なる処理装置を意味する。
【０３０９】
上記「異なる加熱条件」とは、処理装置に取り付けることのできる熱源の種類、処理装置に取り付けることのできる熱源装置の仕様、処理装置に取り付けることのできる熱源の設定温度、処理装置に取り付けることのできる熱源の単位時間あたりの供給量、および攪拌盤または回転軸、かきあげ羽根に備えられた上記伝熱手段うち、少なくとも１つ以上が異なる加熱条件を意味する。
【０３１０】
さらに、上記「異なる撹拌条件」とは、攪拌盤の最大厚さの最小厚さに対する比、攪拌盤の形状、攪拌盤径の大きさ、回転軸の単位長さあたりの攪拌盤の枚数、攪拌盤の回転数、かきあげ羽根の断面積、かきあげ羽根のｙ方向の長さ、および攪拌盤に取り付けられたかきあげ羽根の枚数、の少なくとも１つ以上が異なる撹拌条件を意味する。
【０３１１】
なお本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０３１２】
以下に、実施例及び比較例に基づいて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、吸水性樹脂ないし吸水性樹脂の諸性質は以下の方法で測定した。
【０３１３】
なお、衛生材料などの最終製品として使用された吸水性樹脂は、吸水性樹脂は吸湿しているので、適宜、吸水性樹脂を最終製品から分離して減圧低温乾燥（例えば、１ｍｍＨｇ以下の圧力で、６０℃１２時間乾燥）した後に測定すればよい。また、本発明の実施例および比較例において使用された吸水性樹脂の含水率は、すべて６質量％以下であった。
【０３１４】
当業者は本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更、修正、及び改変を行うことができる。なお、以下の実施例及び比較例におけるＣＲＣ （Ｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ Ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ Ｃａｐａｃｉｔｙ；遠心分離機保持容量）、ＡＡＰ （Ａｂｓｏｒｂａｎｃｙ Ａｇａｉｎｓｔ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ；４．８３ｋＰａの圧力に対する吸収力）、ＳＦＣ （Ｓａｌｉｎｅ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；食塩水流れ誘導性）、及び粒度測定は次のようにして評価した。
【０３１５】
＜ＣＲＣ測定＞
ＣＲＣは、０．９０質量％生理食塩水に対する無加圧下で３０分の吸収倍率で評価した。具体的には、室温（２０〜２５℃）、湿度５０ＲＨ％条件下で、吸水性樹脂０．２０ｇを不織布製の袋（６０ｍｍ×６０ｍｍ）に均一に入れてシールした後、室温で０．９質量％生理食塩水中に浸漬した。３０分後に袋を引き上げ、遠心分離機（株式会社コクサン社製遠心機：型式Ｈ−１２２）を用いて２５０Ｇで３分間水切りを行った後、袋の質量Ｗ１（ｇ）を測定した。また、同様の操作を吸水性樹脂を用いずに行い、その時の質量Ｗ０（ｇ）を測定した。そして、これらＷ１、Ｗ０から、下記式（１）に従って吸収倍率（ｇ／ｇ）を算出した。
【０３１６】
吸収倍率（ｇ／ｇ）
＝（Ｗ１（ｇ）−Ｗ０（ｇ））／吸水性樹脂の質量（ｇ）・・・（１）
＜ＡＡＰ測定＞
ＡＡＰは、０．９０質量％生理食塩水に対する４．８３ｋＰａで６０分の加圧下吸収倍率で評価した。具体的には、内径６０ｍｍのプラスチックの支持円筒の底に、ステンレス製４００メッシュの金網（目の大きさ３８μｍ）を融着させ、室温（２０〜２５℃）、湿度５０ＲＨ％の条件下で、該網上に吸水性樹脂０．９０ｇを均一に散布し、その上に、吸水性樹脂に対して４．８３ｋＰａ（０．７ｐｓｉ）の荷重を均一に加えることができるよう調整された、外径が６０ｍｍよりわずかに小さく支持円筒との隙間が生じず、かつ上下の動きが妨げられないピストンと荷重とをこの順に載置し、この測定装置一式の質量Ｗａ（ｇ）を測定した。
【０３１７】
直径１５０ｍｍのペトリ皿の内側に直径９０ｍｍのガラスフィルター（株式会社相互理化学硝子製作所社製、細孔直径：１００〜１２０μｍ）を置き、０．９０質量％生理食塩水（２０〜２５℃）をガラスフィルターの上面と同じレベルになるように加えた。その上に、直径９０ｍｍの濾紙１枚（ＡＤＶＡＮＴＥＣ東洋株式会社、品名：（ＪＩＳ Ｐ ３８０１、Ｎｏ．２）、厚さ０．２６ｍｍ、保留粒子径５μｍ）を載せ、表面が全て濡れるようにし、かつ過剰の液を除いた。
【０３１８】
上記測定装置一式を前記湿った濾紙上に載せ、液を荷重下で吸収させた。１時間後、測定装置一式を持ち上げ、その質量Ｗｂ（ｇ）を測定した。そして、Ｗａ、Ｗｂから、下記式（２）に従って加圧下吸収倍率（ｇ／ｇ）を算出した。
【０３１９】
加圧下吸収倍率（ｇ／ｇ）
＝（Ｗａ（ｇ）−Ｗｂ（ｇ））／吸水性樹脂の質量（０．９ｇ）・・・（２）
＜ＳＦＣ測定＞
食塩水流れ誘導性（ＳＦＣ）は吸水性樹脂粒子または吸水性樹脂組成物の膨潤時の液透過性を示す値である。ＳＦＣの値が大きいほど高い液透過性を有することを示している。
【０３２０】
特表平９−５０９５９１号公報に記載の食塩水流れ誘導性（ＳＦＣ）試験に準じて行った。
【０３２１】
図４に示す装置を用い、容器４００に均一に入れた吸水性樹脂（吸水性樹脂組成物）（０．９００ｇ）を人工尿（１）中で０．３ｐｓｉ（２．０７ｋＰａ）の加圧下、６０分間膨潤させ、ゲル４４０のゲル層の高さを記録し、次に０．３ｐｓｉ（２．０７ｋＰａ）の加圧下、０．６９質量％食塩水３３０を、一定の静水圧でタンク３１０から膨潤したゲル層を通液させた。このＳＦＣ試験は室温（２０〜２５℃）で行った。
【０３２２】
コンピューターと天秤を用い、時間の関数として２０秒間隔でゲル層を通過する液体量を１０分間記録した。膨潤したゲル４４０（の主に粒子間）を通過する流速Ｆｓ（Ｔ）は増加質量（ｇ）を増加時間（ｓ）で割ることによりｇ／ｓの単位で決定した。
【０３２３】
一定の静水圧と安定した流速が得られた時間をＴｓとし、Ｔｓと１０分間の間に得たデータだけを流速計算に使用して、Ｔｓと１０分間の間に得た流速を使用してＦｓ（Ｔ＝０）の値、つまりゲル層を通る最初の流速を計算した。Ｆｓ（Ｔ＝０）はＦｓ（Ｔ）対時間の最小２乗法の結果をＴ＝０に外挿することにより計算した。
【０３２４】
食塩水流れ誘導性（ＳＦＣ）
＝（Ｆｓ（ｔ＝０）×Ｌ０）／（ρ×Ａ×ΔＰ）
＝（Ｆｓ（ｔ＝０）×Ｌ０）／１３９５０６
ここで、
Ｆｓ（ｔ＝０）：ｇ／ｓで表した流速
Ｌ０：ｃｍで表したゲル層の高さ
ρ：ＮａＣｌ溶液の密度（１．００３ｇ／ｃｍ３）
Ａ：セル４１０中のゲル層上側の面積（２８．２７ｃｍ２）
ΔＰ：ゲル層にかかる静水圧（４９２０ｄｙｎｅ／ｃｍ２）
およびＳＦＣ値の単位は（１０−７・ｃｍ３・ｓ・ｇ−１）である。
【０３２５】
図４に示す装置としては、タンク３１０には、ガラス管３２０が挿入されており、ガラス管３２０の下端は、０．６９質量％食塩水３３０をセル４１０中の膨潤ゲル４４０の底部から、５ｃｍ上の高さに維持できるように配置した。タンク３１０中の０．６９質量％食塩水３３０は、コック付きＬ字管３４０を通じてセル４１０へ供給された。セル４１０の下には、通過した液を補集する容器４８０が配置されており、補集容器４８０は上皿天秤４９０の上に設置されていた。セル４１０の内径は６ｃｍであり、下部の底面にはＮｏ．４００ステンレス製金網（目開き３８μｍ）４２０が設置されていた。
【０３２６】
ピストン４６０の下部には液が通過するのに十分な穴４７０があり、底部には吸水性樹脂粒子あるいはその膨潤ゲルが、穴４７０へ入り込まないように透過性の良いガラスフィルター４５０が取り付けてあった。セル４１０は、セルを乗せるための台の上に置かれ、セルと接する台の面は、液の透過を妨げないステンレス製の金網４３０の上に設置した。
【０３２７】
人工尿（１）は、塩化カルシウムの２水和物０．２５ｇ、塩化カリウム２．０ｇ、塩化マグネシウムの６水和物０．５０ｇ、硫酸ナトリウム２．０ｇ、リン酸２水素アンモニウム０．８５ｇ、リン酸水素２アンモニウム０．１５ｇ、および、純水９９４．２５ｇを加えたものを用いた。
【０３２８】
＜粒度測定＞
吸水性樹脂粒子を、目開きがそれぞれ８５０μｍ、７１０μｍ、６００μｍ、５００μｍ、４２５μｍ、３００μｍ、２１２μｍ、１５０μｍ、１０６μｍ、および４５μｍのＪＩＳ標準篩で分級篩い分けし、粒子径１５０μｍ未満の重量百分率を実測するとともに、各粒度の残留百分率Ｒを対数確率紙にプロットした。これにより、Ｒ＝５０重量％に相当する粒径を重量平均粒子径（Ｄ５０）として読み取った。
【０３２９】
なお、分級篩い分けは、吸水性樹脂１０．００ｇを上記目開きのＪＩＳ標準篩（The IIDA TESTING SIEVE：内径８０ｍｍ）に仕込み、ロータップ型ふるい振盪機（株式会社飯田製作所、ＥＳ−６５型ふるい振盪機）により５分間分級した。なお、質量平均粒子径（Ｄ５０）とは、米国特許５０５１２５９号公報などにあるように一定の目開きの標準篩で粒子全体の５０質量％に対応する標準篩の粒子径のことである。
【０３３０】
＜製造例：吸水性樹脂前駆体の製造＞
２本のシグマ型ブレードを備えたニーダーに、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸及び水からなるモノマー濃度３８質量％、中和率７０ｍｏｌ％のモノマー水溶液を調整し、内部架橋剤としてポリエチレングリコールジアクリレート（平均エチレングリコールユニット数：９）０．０３ｍｏｌ％（対モノマー）となるよう溶解させた。
【０３３１】
次いで、該モノマー水溶液に窒素ガスを吹き込みモノマー水溶液中の溶存酸素を低減するとともに反応容器内全体を窒素置換した。引き続き、２本のシグマ型ブレードを回転させながら、重合開始剤として過硫酸ナトリウム０．１２ｇ／ｍｏｌ（対モノマー）、Ｌ−アスコルビン酸０．００５ｇ／ｍｏｌ（対モノマー）となるように添加して、該ニーダー内で攪拌下重合を行い、約４０分後に平均粒子径約２ｍｍの親水性架橋重合体を得た。
【０３３２】
得られた親水性架橋重合体を、下記の実施例１〜４および比較例１〜４で用いる場合は、１７０℃で５５分間、一方、下記の実施例５〜６および比較例５〜６で用いる場合は、１７０℃で６０分間、熱風乾燥機にて乾燥した。乾燥物をロールミル粉砕機にて粉砕し、目開き８５０μｍと１０５μｍの篩で分級し、含水量５％、重量平均粒度４７８μｍ、粒子径１５０μｍ未満の重量百分率が０．８％の吸水性樹脂前駆体（Ａ）を得た。
【０３３３】
＜実施例１＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００重量部に対して、１，４−ブタンジオール（以下、「１，４−ＢＤ」ともいう）０．３４質量部、プロピレングリコール（以下「ＰＧ」ともいう）０．５６質量部、純水３質量部からなる表面架橋剤含有水性溶液３．９質量部を、連続式高速攪拌混合機（ホソカワミクロン株式会社タービュライザー）にて噴霧混合し加湿物とした。当該加湿物を、パドル（攪拌盤）径１７０ｍｍφ、伝熱面積１．５ｍ２、有効容積０．０８９ｍ３である伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（奈良機械製作所製、マルチフィンプロセッサー；ＮＦＰ−１．６Ｗ型）を用いて加熱処理した。
【０３３４】
上記伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機は、かきあげ羽根を有する平面円盤状（扇形）の攪拌盤（ｙ−ｚ平面で切断した断面において、攪拌盤の最大厚さの最小厚さに対する比＝４ｍｍ／４ｍｍ＝１、ｙ−ｚ平面で切断した断面におけるかきあげ羽根の断面積：１２０ｍｍ×３０ｍｍ＝３６００ｍｍ２、攪拌盤間面積１６３６６ｍｍ２）がそれぞれ回転軸当たり１５枚（計３０枚）設けられ、回転軸が互いに平行に配列し合った２軸の溝型攪拌乾燥機である。２軸の回転軸に取り付けられた攪拌盤は非オーバーラップして、平行に配列される。「オーバーラップ」とは、伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機に複数の回転軸がある場合に、異なる回転軸に配設された複数の攪拌盤が互いにかみ合うように構成されていることを意味する。
【０３３５】
上記攪拌乾燥機の内壁、攪拌盤、回転軸には加熱された水蒸気が注入され、内壁、攪拌盤、回転軸の表面温度は２１０℃であった。処理量は４５ｋｇ／ｈ、平均滞留時間は６０分であった。加熱処理後、表面架橋された吸水性樹脂は、上記攪拌乾燥機に直列に連結されている冷却機（大河原製作所、加熱管入横型連続流動層乾燥機；ＦＣＡ−２型）に供された。冷却機冷却として、熱管内に常温の水道水を循環させ、床面０．３ｍ２に対して０．５ｍ／ｓの室温風にて当該吸水性樹脂を冷却した。当該吸水性樹脂を目開き８５０μｍの篩で篩い、改質された吸水性樹脂（吸水性樹脂１）を得た。１５０μｍの篩通過物は、上記表面架橋された吸水性樹脂全重量の１．０％であった。改質された吸水性樹脂のＣＲＣは２９（ｇ／ｇ）、ＡＡＰは２６（ｇ／ｇ）、平均粒子径は４８０μｍであった。上記結果を、表１に示した。
【０３３６】
＜実施例２＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００重量部に対して、１，４−ブタンジオール０．３４質量部、プロピレングリコール０．５６質量部、純水３質量部からなる表面架橋剤含有水性溶液３．９質量部を、連続式高速攪拌混合機（ホソカワミクロン株式会社製タービュライザー）にて噴霧混合し加湿物とした。
【０３３７】
当該加湿物を、伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（奈良機械製作所、パドルドライヤー；ＮＰＤ−１．６Ｗ型）にて処理量４０ｋｇ／ｈで連続処理した。上記攪拌乾燥機は、冷却機（奈良機械製作所製、マルチフィンプロセッサー；ＮＦＰ−１．６Ｗ型）に直列に連結した。各装置のパドル（攪拌盤）の回転数は、攪拌乾燥機は３０ｒｐｍ、冷却機は３０ｒｐｍに設定した。熱媒体は、松村石油製バーレルサーム４００を使用し、上記攪拌乾燥機のパドル内部に循環させ、冷却機には常温の水道水をジャケットとパドル内部とに循環させた。上記伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機の回転軸は２軸であって、取り付けられた攪拌盤はオーバーラップし、交互にかみ合うように配列される。
【０３３８】
上記攪拌乾燥機の原料供給口における吸水性樹脂の粉体温度は４０℃であり、吸水性樹脂排出口における吸水性樹脂の粉体温度は２１０℃であった。直列につながった上記攪拌装置と冷却機との間はステンレス配管でつながれている。改質工程によって表面架橋された吸水性樹脂は、直ちに冷却機に搬送され、冷却工程に供した。このようにして得られた表面架橋された吸水性樹脂を目開き８５０μｍのＪＩＳ標準篩を用いて篩い分けし、改質された吸水性樹脂（吸水性樹脂２）を得た。
【０３３９】
滞留時間は改質工程６０分、冷却工程６４．５分であった。１５０μｍの篩通過物は上記表面架橋された吸水性樹脂全重量の２．１％であった。改質された吸水樹脂のＣＲＣは２８（ｇ／ｇ）、ＡＡＰは２５（ｇ／ｇ）、平均粒子径は４５５μｍであった。
【０３４０】
＜実施例３＞
実施例１において得られた改質された吸水性樹脂（吸水性樹脂１）を目開き８５０μｍ−１５０μｍのＪＩＳ標準篩を用いて分級し、粒度調整した吸水性樹脂を得た。尚、粒度調整した吸水性樹脂の平均粒子径は４８０μｍ、１５０μｍの篩通過物（１５０Ｐａｓｓ量）は１．０％であった。
【０３４１】
上記の粒度調整した吸水性樹脂を用いて、吸水性樹脂排出口を閉鎖したバッチ式冷却機（奈良機械製作所製、マルチフィンプロセッサー；ＮＦＰ−１．６Ｗ型）にて混合を実施した。上記バッチ式冷却機のパドル（攪拌盤）の回転数は３０ｒｐｍ、上記バッチ式冷却機の内壁、攪拌盤、回転軸には常温の水道水が注入され、冷却容器内における粒度調整した吸水性樹脂の滞留量は５０ｋｇであった。
【０３４２】
上記回転数３０ｒｐｍにて、所定時間毎（混合開始時から３０、６０、１２０分）にサンプリングし吸水性樹脂（３−１〜３−３）を得た。１５０Ｐａｓｓ量は吸水性樹脂３−１が１．０％、吸水性樹脂３−２が１．１％、吸水性樹脂３−３が１．３％であった。
【０３４３】
＜比較例１＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００重量部に対して、１，４−ブタンジオール０．３４質量部、プロピレングリコール０．５６質量部、純水３質量部からなる表面架橋剤含有水性溶液３．９質量部を、連続式高速攪拌混合機（ホソカワミクロン株式会社タービュライザー）にて噴霧混合し加湿物とした。当該加湿物を、パドル径１６０ｍｍφ、伝熱面積２．５ｍ２、有効容積０．０６５ｍ３である伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（奈良機械製作所、ＮＰＤ−１．６Ｗ型）を用いて加熱処理した。
【０３４４】
上記伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機は、かきあげ羽根が１７枚と、欠損部を有する攪拌盤が１６枚設けられており、ｙ−ｚ平面で切断した断面において、攪拌盤の最大厚さの最小厚さに対する比＝２６ｍｍ／３ｍｍ、ｙ−ｚ平面で切断した断面におけるかきあげ羽根の断面積：３９ｍｍ×２５ｍｍ×２枚＝１９５０ｍｍ２、攪拌盤間面積１５１９０ｍｍ２である。また、攪拌盤が互いに重なり合った２軸の溝型攪拌乾燥機である。２軸の回転軸に取り付けられた攪拌盤はオーバーラップし、交互にかみ合うように配列される。
【０３４５】
上記攪拌乾燥機の内壁、攪拌盤、回転軸には加熱された水蒸気が注入され、内壁、攪拌盤、回転軸の表面温度は２１０℃であった。平均滞留時間は６０分、処理量は４０ｋｇ／ｈであった。表面架橋された吸水性樹脂は、ＳＵＳ容器に取り出し冷却した。当該吸水性樹脂を目開き８５０μｍの篩で篩い、比較吸水性樹脂１を得た。１５０μｍの篩通過物は上記表面架橋された吸水性樹脂全重量の２．０％であった。比較吸水性樹脂１のＣＲＣは２９（ｇ／ｇ）、ＡＡＰは２５（ｇ／ｇ）、平均粒子径は４６０μｍであった。
【０３４６】
＜比較例２＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００重量部に対して、１，４−ブタンジオール０．３４質量部、プロピレングリコール０．５６質量部、純水３質量部からなる表面架橋剤含有水性溶液３．９質量部を、連続式高速攪拌混合機（ホソカワミクロン株式会社タービュライザー）にて噴霧混合し加湿物とした。
【０３４７】
当該加湿物を、伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（奈良機械製作所、パドルドライヤー；ＮＰＤ−１．６Ｗ型）、にて処理量４０ｋｇ／ｈで連続処理した。上記攪拌乾燥機は、冷却機（奈良機械製作所、パドルドライヤー；ＮＰＤ−１．６Ｗ型）に直列に連結した。各装置のパドル（攪拌盤）の回転数は攪拌乾燥機は３０ｒｐｍ、冷却機は３０ｒｐｍに設定した。熱媒体は、松村石油製バーレルサーム４００を使用し、上記攪拌乾燥機のパドル内部に循環させ、冷却機には常温の水道水をジャケットとパドル内部とに循環させた。上記伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機の回転軸は２軸であって、取り付けられた攪拌盤はオーバーラップし、交互にかみ合うように配列される。
【０３４８】
上記攪拌乾燥機の原料供給口における吸水性樹脂の粉体温度は４０℃、吸水性樹脂排出口における吸水性樹脂の粉体温度は、２１０℃であった。直列につながった上記攪拌装置と冷却機との間はステンレス配管でつながれている。改質工程によって表面架橋された吸水性樹脂は、直ちに冷却機に搬送され、冷却工程に供した。このようにして得られた表面架橋された吸水性樹脂を目開き８５０μｍのＪＩＳ標準篩を通過させ、比較吸水性樹脂２を得た。
【０３４９】
滞留時間は改質工程６４分、冷却工程７４分であった。１５０μｍの篩通過物は上記表面架橋された吸水性樹脂全重量の４．０％であった。比較吸水性樹脂２のＣＲＣは２８．５（ｇ／ｇ）、ＡＡＰは２５（ｇ／ｇ）、平均粒子径は４１２μｍであった。
【０３５０】
＜比較例３＞
実施例１において得られた改質された吸水性樹脂（吸水性樹脂１）を目開き８５０μｍ−１５０μｍＪＩＳ標準篩を用いて分級し、粒度調整した吸水性樹脂を得た。尚、粒度調整した吸水性樹脂の平均粒子径は４８０μｍ、１５０Ｐａｓｓ量は１．０％であった。
【０３５１】
上記の粒度調整した吸水性樹脂を用いて、吸水性樹脂排出口を閉鎖したバッチ式冷却機（奈良機械製作所、ＮＰＤ−１．６Ｗ型）にて混合を実施した。上記バッチ式冷却機のパドル（攪拌盤）の回転数は３０ｒｐｍ、上記バッチ式冷却機の内壁、攪拌盤、回転軸には常温の水道水が注入され、冷却容器内における粒度調整した吸水性樹脂の滞留量は４０ｋｇであった。
【０３５２】
上記回転数３０ｒｐｍにて、所定時間毎（混合開始時から３０、６０、１２０分）にサンプリングし比較吸水性樹脂（３−１〜３−３）を得た。１５０Ｐａｓｓ量は比較吸水性樹脂３−１が１．３０％、比較吸水性樹脂３−２が１．７％、比較吸水性樹脂３−３が２．２％であった。
【０３５３】
＜実施例４＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００重量部に対して、１，４−ブタンジオール０．３４質量部、プロピレングリコール０．５６質量部、純水３質量部からなる表面架橋剤含有水性溶液３．９質量部を、連続式高速攪拌混合機（ホソカワミクロン株式会社製タービュライザー）にて噴霧混合し加湿物とした。
【０３５４】
当該加湿物を、伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（奈良機械製作所製、マルチフィンプロセッサー；ＮＦＰ−１．６Ｗ型）にて処理量４０ｋｇ／ｈで連続処理した。上記攪拌乾燥機は、冷却機（奈良機械製作所製、マルチフィンプロセッサー；ＮＦＰ−１．６Ｗ型）に直列に連結した。各装置のパドル（攪拌盤）の回転数は、攪拌乾燥機は３０ｒｐｍ、冷却機は３０ｒｐｍに設定した。熱媒体は、松村石油製バーレルサーム４００を使用し、上記攪拌乾燥機のパドル内部に循環させ、冷却機には常温の水道水をジャケットとパドル内部とに循環させた。上記伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機の２軸の回転軸に取り付けられた攪拌盤は非オーバーラップして、平行に配列される。
【０３５５】
上記攪拌乾燥機の原料供給口における吸水性樹脂の粉体温度は４０℃であり、吸水性樹脂排出口における吸水性樹脂の粉体温度は２１０℃であった。直列につながった上記攪拌装置と冷却機との間はステンレス配管でつながれている。改質工程によって表面架橋された吸水性樹脂は、直ちに冷却機に搬送され、冷却工程に供した。このようにして得られた表面架橋された吸水性樹脂を目開き８５０μｍのＪＩＳ標準篩を用いて篩い分けし、改質された吸水性樹脂（吸水性樹脂４）を得た。
【０３５６】
滞留時間は改質工程６０分、冷却工程６４．５分であった。１５０μｍの篩通過物は上記表面架橋された吸水性樹脂全重量の２．１％であった。改質された吸水樹脂のＣＲＣは２９（ｇ／ｇ）、ＡＡＰは２６（ｇ／ｇ）、平均粒子径は４７８μｍであった。
【０３５７】
＜比較例４＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００重量部に対して１，４−ブタンジオール０．３４質量部、プロピレングリコール０．５６質量部、純水３質量部からなる表面架橋剤含有水性溶液３．９質量部を、連続式高速攪拌混合機（ホソカワミクロン株式会社製タービュライザー）にて噴霧混合した。
【０３５８】
加湿物を、パドル（攪拌盤）径８０ｍｍφ、伝熱面積０．３５ｍ２、有効容積０．０４６ｍ３である伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（栗本鉄工所製、型番ＣＤ−８０，攪拌盤変換タイプ）を用いて加熱処理した。
【０３５９】
上記攪拌乾燥機は、かきあげ羽根１４枚と、欠損部を有する攪拌盤が１４枚設けられており、ｙ−ｚ平面で切断した断面において、攪拌盤の最大厚さの最小厚さに対する比＝１５ｍｍ／２．５ｍｍ、ｙ−ｚ平面で切断した断面におけるかきあげ羽根の断面積：２０ｍｍ×１０ｍｍ＝２００ｍｍ２、攪拌盤間面積２４００ｍｍ２）である。また、２軸の回転軸に取り付けられた攪拌盤はオーバーラップし、交互にかみ合うように配列された２軸の溝型攪拌乾燥機である。
【０３６０】
上記攪拌乾燥機の内壁、攪拌盤、回転軸には加熱された水蒸気が注入され、内壁、攪拌盤、回転軸の表面温度は２２０℃であった。平均滞留時間は３５分、処理量は７ｋｇ／ｈであった。表面架橋された吸水性樹脂は、ＳＵＳ容器に取り出し冷却した。当該吸水性樹脂を目開き８５０μｍの篩で篩い、改質された吸水性樹脂を得た（比較吸水性樹脂４）。１５０μｍの篩通過物は１．５％であった。比較吸水性樹脂４のＣＲＣは２７（ｇ／ｇ）、ＡＡＰは２４（ｇ／ｇ）、平均粒子径は４７５μｍであった。
【０３６１】
以上の実施例および比較例における実験条件と、改質された吸水性樹脂の諸物性とを、表１および表２に記載した。表中における「羽根ピッチ」とは、ｙ−ｚ平面において、隣り合う攪拌盤間のｙ方向の距離を意味する。例えば、図２（Ａ）におけるＴ４，図３（Ａ）におけるＴ４´である。また、表中における「羽根長さ」とは、ｙ−ｚ平面におけるかきあげ羽根のｙ方向の長さを意味する。例えば、図２（Ａ）におけるＴ５，図３（Ａ）におけるＴ５´である。さらに、表中における「かきあげ羽根（ｍｍ）」とは、ｙ−ｚ平面におけるかきあげ羽根のｚ方向およびｙ方向の寸法（Ｔ５×Ｔ６）を意味する。一方、表中における「かきあげ羽根の断面積（％）」とはとは、例えば、攪拌盤間面積に対するかきあげ羽根の面積であり、例えば、図２（Ａ）において（Ｔ６×Ｔ５×２）÷（Ｔ３×Ｔ４）×１００である。また、「かきあげ羽根の距離（％）」とは攪拌盤間面積に対するかきあげ羽根の長さであり、例えば、図２（Ａ）において（Ｔ５）÷（Ｔ３×Ｔ４）×１００である。
【０３６２】
【表１】


【０３６３】
【表２】


【０３６４】
＜実施例５＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００質量部に対して、１，４−ブタンジオール（以下、「１，４−ＢＤ」ともいう）を０．３４質量部、プロピレングリコール（以下、「ＰＧ」ともいう）を０．５６質量部、純水を３質量部加えて、室温にて混合した加湿物５００質量部を、オイルバスに白絞油を使用し、オイルバスの設定温度を２３０℃にして加温した西日本試験機製作所製５Ｌモルタル熱処理装置（処理器）に投入し、高速攪拌（自転運動２８０ｒｐｍ、公転運動１２５ｒｐｍ）で撹拌し、１５分間熱処理を行った後直ちに、同様に白絞油オイルバスの設定温度２１０℃に加温した西日本試験機製作所製５Ｌモルタル熱処理装置（処理器）に投入し、低速撹拌（自転運動１４０ｒｐｍ、公転運動６２ｒｐｍ）で撹拌し、さらに５分間熱処理を行った（表３を参照）。このようにして得られた混合物を目開き８５０μｍのＪＩＳ標準篩を通過させ、吸水性樹脂（１）を得た。
【０３６５】
【表３】


【０３６６】
上記の方法で得られた吸水性樹脂組成物（１）について、その物性を評価した。その結果を表４に示す。
【０３６７】
【表４】


【０３６８】
表３および４に示すように、下記の比較例５とほぼ同じ表面架橋密度(言い換えれば、同等のＣＲＣ値)まで熱処理するための処理時間が、３０分から２０分に短縮した。
【０３６９】
＜実施例６＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００質量部に対して、１，４−ＢＤを０．３４質量部、ＰＧを０．５６質量部、純水を３質量部加えて混合した加湿物を、パドル径１６０ｍｍφ、伝熱面積２．５ｍ２、有効容積０．０６５ｍ３である伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（奈良機械製作所製、ＮＰＤ１．６Ｗ型）を３台直列に連結した装置にて処理量５０ｋｇ／ｈで連続処理した（表５を参照）。１台目の処理装置は、上述の撹拌乾燥工程に、２台目の処理装置は、上述の表面架橋工程に、３台目の処理装置は、冷却工程に使用した。各処理装置のパドルの回転数は撹拌乾燥工程が３０ｒｐｍ、表面架橋工程が５ｒｐｍ、冷却工程が５ｒｐｍに設定した。１台目と２台目との装置内部排出堰高さを６０％（攪拌翼上面を１００％とした場合）に設定した。熱媒体は、松村石油製バーレルサーム４００を使用し、１台目と２台目とは伝導伝熱型溝型撹拌乾燥機のパドル内部に熱媒体を循環させ、３台目は常温の水道水をジャケットとパドル内部とを循環させた。１台目の伝導伝熱型溝型撹拌乾燥機装置の処理装置入口の吸水性樹脂粉体温度は４０℃、処理装置出口の吸水性樹脂粉体温度は、１９０℃となり、２台目の伝導伝熱型溝型撹拌乾燥機の処理装置入口の吸水性樹脂粉体温度は１９０℃、処理装置出口の吸水性樹脂粉体温度は２００℃となった（表５を参照）。１台目と２台目との直列につながった装置間は保温されたステンレス配管でつながっており、２台目と３台目とは保温されていないステンレス配管でつながっている。撹拌乾燥工程を終えた吸水性樹脂組成物は、直ちに表面架橋工程で処理され（表５を参照）、その後直ちに冷却工程で室温まで冷却された。このようにして得られた混合物を目開き８５０μｍのＪＩＳ標準篩を通過させ、吸水性樹脂（２）を得た。
【０３７０】
【表５】


【０３７１】
上記の方法で得られた吸水性樹脂組成物（２）について、その物性を評価した。その結果を表６に示す。
【０３７２】
【表６】


【０３７３】
表５および６に示すように、下記の比較例６の場合よりも、表面架橋工程における乾燥粒子状組成物単位重量あたりの撹拌に要する動力が小さいため、１５０ｐａｓｓ以下の微粉量が抑えられ、その結果、ＡＡＰおよびＳＦＣの値が向上した。
【０３７４】
＜比較例５＞
製造例で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００質量部に対して、１，４−ＢＤを０．３４質量部、ＰＧを０．５６質量部、純水を３質量部加えて、室温にて混合した加湿物５００質量部を、オイルバスに白絞油を使用し、オイルバスの設定温度を２３０℃にして加温した西日本試験機製作所製５Ｌモルタル熱処理装置（処理器）に投入し、低速撹拌（自転運動１４０ｒｐｍ、公転運動６２ｒｐｍ）で撹拌し、３０分間熱処理を行った（表３を参照）。このようにして得られた混合物を目開き８５０μｍのＪＩＳ標準篩を通過させ、吸水性樹脂（３）を得た。
【０３７５】
上記の方法で得られた吸水性樹脂組成物（２）について、その物性を評価した。その結果を表４に示す。
【０３７６】
＜比較例６＞
製造例１で得た吸水性樹脂前駆体（Ａ）１００質量部に対して、１，４−ＢＤを０．３４質量部、ＰＧを０．５６質量部、純水を３質量部加えて混合した加湿物を、パドル径１６０ｍｍφ、伝熱面積２．５ｍ２、有効容積０．０６５ｍ３である伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機（奈良機械製作所製、ＮＰＤ１．６Ｗ型）を２台用い、処理量２５ｋｇ／ｈにて連続処理をした（表５を参照）。各処理装置のパドルの回転数のついて、１台目の伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機のパドルの回転数は、３０ｒｐｍに設定し、２台目の伝導伝熱型溝型攪拌乾燥機のパドルの回転数は、５ｒｐｍに設定した。１台目は熱媒体に松村石油製パーレルサーム４００を使用し、伝導伝熱型溝型撹拌乾燥機のパドル内部に熱媒体を循環させ、２代目は常温の水道水をジャケットとパドル内部を循環させた。１台目の処理装置入口の吸水性樹脂粉体温度は４０℃となり、処理装置出口の吸水性樹脂粉体温度は２００℃となった（表５を参照）。１台目と２台目とは、保温されていないステンレス配管でつながっている。このようにして得られた混合物を目開き８５０μｍのＪＩＳ標準篩を通過させ、吸水性樹脂（４）を得た。
【０３７７】
このようにして得られた吸水性樹脂組成物（４）について、その物性を評価した。その結果を表６に示す。
【０３７８】
なお、本発明は、以上説示した各構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態や実施例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態や実施例についても本発明の技術範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された特許文献の全てが、本明細書中において参考として援用される。
【産業上の利用可能性】
【０３７９】
以上のように、本発明では、撹拌乾燥工程および表面架橋工程の２段に分けて処理を行うため、効率よく物性のよい吸水性樹脂を大量生産することができる。
また、吸水性樹脂の表面架橋処理において、所定の厚さを有する攪拌盤および／または所定の断面積および長さを有するかきあげ羽根を備えた攪拌手段を使用することによって、微粉の発生を効率的に防止できる。
【０３８０】
従って、本発明にかかる製造方法は、物性の良好な吸水性樹脂の効率的な製造に大きく寄与することができるので、使い捨ておむつ、使い捨て成人向け失禁用衣類、使い捨て生理用ナプキンおよび使い捨て包帯などの各種吸水性樹脂の製造に関する分野において広範に利用することができる。
【０３８１】
また、食品等のドリップシート等の包装関連製品の製造にも用いることができる。
【０３８２】
さらには、水中トンネルの壁を構成するコンクリートブロック間のシーリング複合物、光ファイバケーブルおよび送電ケーブルの水ブロック用テープ、土壌保水剤、並びに、殺虫剤、農薬および／または除草剤の搬送体などのように、使用する樹脂に吸水性や保水性が求められる分野にも広く用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０３８３】
【図１】図１は、本実施の形態において用いられる攪拌装置（攪拌手段）の構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）は、攪拌盤が楔形である攪拌盤を用いた場合において、ｙ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）の断面図、図２（Ｂ）は、攪拌盤が楔形である攪拌盤を用いた場合において、ｘ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）の断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、攪拌盤が平面円盤状（扇形）である攪拌盤を用いた場合において、ｙ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）の断面図、図３（Ｂ）は、攪拌盤が平面円盤状（扇形）である攪拌盤を用いた場合において、ｘ−ｚ平面で切断した攪拌装置（攪拌手段）の断面図である。
【図４】図４は、ＳＦＣ測定装置の概略図である。
【図５】図５は、本実施形態にかかる吸水性樹脂の製造装置の縦断面の模式図である。
【符号の説明】
【０３８４】
１ 吸水性樹脂の製造装置
２ 第１処理装置（第１処理手段）
３ 第２処理装置（第２処理手段）
１０ 駆動装置
２０ 横型ドラム
３０ 原料供給口
４０ 熱媒入口
４０’ 熱媒入口
４５’ 熱媒出口
５０ 吸水性樹脂排出口
７０ 回転軸
８０ 攪拌盤
８０ａ 攪拌盤
８０ｂ 攪拌盤
８１ キャリアーガス導入口
８５ 排気口
９０ かきあげ羽根
９０ａ かきあげ羽根
９０ｂ かきあげ羽根
１００ 攪拌装置（攪拌手段）

特許の図
【出願人】 【識別番号】０００００４６２８
【氏名又は名称】株式会社日本触媒
【出願日】 平成１８年１２月２２日（２００６．１２．２２）
【代理人】 【識別番号】１１００００３３８
【氏名又は名称】特許業務法人原謙三国際特許事務所
【公開番号】 特開２００８−３８１２８（Ｐ２００８−３８１２８Ａ）
【公開日】 平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【出願番号】 特願２００６−３４６７５０（Ｐ２００６−３４６７５０）