JP4364020B2

JP4364020B2 - 吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法

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Publication number: JP4364020B2
Application number: JP2004070618A
Authority: JP
Inventors: 幸三野木; 繁阪本; 範昭水谷; 頼道大六; 邦彦石▼崎▲
Original assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Current assignee: Nippon Shokubai Co Ltd
Priority date: 2003-03-14
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2009-11-11
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: JP2004300425A

Description

吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法に関する。

近年、大量の水を吸収させることを目的として、紙オムツや生理用ナプキン、失禁パット等の衛生材料を構成する材料の一つに吸水性樹脂が幅広く利用されている。また衛生材料以外にも、土壌保水剤並びに食品等のドリップシート等、吸水、保水を目的として吸水性樹脂が広範囲に利用されている。上記の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、これらの多くは粉末状で使用されている。

これら吸水性樹脂粉末の製造方法としては、架橋剤を含む単量体の水溶液を重合させて得られた含水ゲル状架橋重合体を乾燥後、必要によりさらに粉砕することで得る方法が主流であるが、吸水性樹脂の含水ゲル状架橋重合体は、その高い吸水能、粘着性や付着性、低い耐熱性のために、乾燥や乾燥直後の高温状態での粉砕が非常に困難であり、生産性が低く、得られる吸水性樹脂の物性やエネルギー効率が非常に悪いものであったので、特許文献１及び２におけるように、吸水性樹脂粉末の製造方法について種々の点から検討がなされている。

吸水性樹脂は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、通常粉末として製造される。しかし、近年より高機能が求められるため、粉末内部の架橋に加えてさら重合後の粉末を表面架橋（二次架橋）することで内部と表面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。
例えば、特許文献１及び２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されることが記載されている。

特許文献１及び２は、吸水性樹脂粉末の製造方法を記載し、吸水性樹脂粉末の表面架橋についても触れているが、表面架橋のための加熱処理後の冷却処理に注目するものではなかった。

表面架橋のための加熱処理後に必要により冷却を行う場合もあるが、その際の冷却処理手段として、一般的なものは、特許文献３〜６に記載されているような、流動床、低温スクリューコンベアーによる冷却であった。

一方、加熱処理後の水溶液の添加については、特許文献７及び８は、水性流体吸収性ポリマーに対し、熱処理後、添加剤水溶液を添加し、再加湿することで、静電気の蓄積、ダストの生成、ポリマー粒子の凝集を防ぐことを記載している。特許文献９及び１０も、ハイドロゲル形成ポリマーの製造において、加熱処理後に、水の添加を記載している。
また、特許文献１１〜１３において、水性液の添加による微粉を造粒することが記載されている。なお、これら吸水性樹脂への水性液の添加は、吸水性樹脂と水との水和熱のために、吸熱ではなく、一般には発熱（自己加熱）を伴うものであった。

また、これらに開示されている技術は、実験室レベルの表面架橋やバッチ方式の表面架橋、また、せいぜい数１０ｋｇ／時間程度の小スケールでの製造では、表面架橋による高物性の吸水性樹脂が得られても、それを工業スケールで製造する場合、表面架橋による物性改良が十分に発揮されないことが見出された。

本発明者等は、このような従来の表面架橋工程において、工業スケールで物性低下の原因を探求した結果、その原因として、表面架橋反応の進行にともない発生する水分の結露、それによる樹脂粒子の凝集による製造トラブル及び樹脂物性の劣化の問題を見出し、この工程における樹脂微粉の混入、発塵などの問題とともに、解消すべく検討を行った。
また、表面架橋工程後に得られた吸水性樹脂粉末を最終的に使用可能な形態とするため、造粒工程が必要とされる場合があり、この工程についても検討を行った。

特開２００２−１２１２９１号公報米国特許第６５７６７１３号明細書特表平８−５０８５１７号公報米国特許第５６１０２２０号明細書特表平９−５０２２２１号公報米国特許第５６７２６３３号明細書特表２００１−５２３２８７号公報米国特許第６３２３２５２号明細書国際公開第０１／２５２９０号パンフレット米国特許第６４１４２１４号明細書米国特許４７３４４７８号公報号明細書特公平７−６２０７３号公報米国特許第５３６９１４８号明細書

本発明は、工業スケールでの表面架橋された吸水性樹脂粉末の製造において、小スケールの物性を再現できない等、製造上の諸問題を解消し、樹脂物性の劣化を引き起こさず、優れた物性を有する
吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法を提供するものである。
より具体的には、工業スケールにても適用可能な、吸水性樹脂粉末の製造における吸水性樹脂粉末の表面架橋処理を行う方法において、表面架橋剤の反応を制御し、本発明者が見出した問題、すなわち、表面架橋反応などにより発生する水分の結露、それによる樹脂粒子の凝集を防ぎ、製造の安定化、また、樹脂の物性面での劣化を防ぐ吸水性樹脂粉末の
表面架橋処理方法を提供する。
更には、工業スケールにても適用可能な、吸水性樹脂粉末の製造における吸水性樹脂粉末の表面架橋処理を行う方法において、樹脂微粉の低減、発塵を防止した吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法を提供する。

上記課題は、表面架橋処理において特定の冷却処理を行うことで達成される。すなわち、吸水性樹脂粉末に表面架橋剤を加え加熱処理して表面架橋処理を行う方法において、加熱処理後の吸水性樹脂粉末を減圧により発生させた気流下で攪拌冷却処理することを特徴とする第一の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法、
加熱処理後の吸水性樹脂粉末を減圧により発生させた気流下で冷却処理すると同時に、気流により当該吸水性樹脂粉末の微粒子及び残存表面架橋剤の少なくとも一部を除去することを特徴とする第二の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法、及び、
吸水性樹脂粉末に表面架橋剤を加え加熱処理して表面架橋処理を行う方法において、加熱架橋処理後の吸水性樹脂粉末を減圧により発生させた気流下で冷却処理を行うと同時に造粒する、好ましくは、更に加熱架橋処理後の吸水性樹脂粉末に対し、吸水性樹脂粉末の温度が４０〜１００℃の吸水性樹脂粉末に、水性液を添加することを特徴とする第三の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法により達成された。

吸水性樹脂粉末の製造における吸水性樹脂粉末の表面架橋処理において、特定の冷却処理を必須に行うことによって、表面架橋剤の反応を制御し、表面架橋反応などに起因（加熱による粉末内部からの水分蒸発に由来）する水分の結露、それによる樹脂粒子の凝集を防ぎ、製造の安定化、また、樹脂の物性面での劣化がない良好な表面架橋吸水性樹脂粉末を得ることができ、更には、樹脂微粉の低減、発塵を防止し、良好な形態の表面架橋吸水性樹脂粉末を得ることができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
従来技術に示された実験室レベルの表面架橋やバッチ方式の表面架橋、また、せいぜい数１０ｋｇ／時間程度の小スケールでの製造では表面架橋で高物性の吸水性樹脂が得られるが、それを工業スケールで製造する場合、表面架橋による物性改良が十分に発揮されないことについて、本発明者等はかかる原因を鋭意追求した結果、その原因は表面架橋剤の添加の均一性やその反応（加熱処理）と言った表面架橋自身でなく、従来任意であった冷却工程に着目し、むしろ表面架橋後の冷却工程の有無およびその手法が物性低下に大きく寄与していることを見出し、従来、なんら注目されていないかった従来任意の冷却工程を必須にしさらに改善した、上記構成により本発明を完成させた。

本発明の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理は、攪拌混合機により所定の割合で吸水性樹脂粉末と表面架橋剤とを混合し、加熱処理機にて加熱処理、冷却機により冷却処理を行うことによりなされ、これにより表面架橋された吸水性樹脂粉末を得るものである。すなわち、従来の表面架橋処理で、必要により行われることもあった冷却処理について、本発明では特定の冷却処理を行い、優れた吸水性樹脂粉末を得るものである。

〔吸水性樹脂粉末〕
本発明における表面架橋処理の対象である吸水性樹脂粉末は、特に限定されることなく、公知の吸水性樹脂粉末であり、例えば、イオン交換水中において、無加圧下で、自重の５倍以上、好ましくは、５０倍から１０００倍という多量の水を吸収し、アニオン性、ノニオン性、またはカチオン性の水不溶性ヒドロゲルを形成する架橋重合体を挙げることができる。
吸水性樹脂粉末は、一般に、水溶性不飽和単量体成分（好ましくは酸基、特に、カルボキシル基含有不飽和単量体）を重合して得られる架橋構造を有する吸水性樹脂を主成分とする樹脂粉末であって、単量体溶液の状態で重合され、必要に応じて該重合体を乾燥し、乾燥の前および／または後で通常粉砕して得られるものである。
尚、吸水性樹脂は、水膨潤性かつ水不溶性であることが要求され、このため、吸水性樹脂中の水可溶性成分（例えば、未架橋の水溶性高分子）の含有量は、好ましくは５０質量％以下、より好ましくは２５質量％以下、更に好ましくは２０質量％以下、更により好ましくは１５質量％以下、特に好ましくは１０質量％以下である。なお、吸収倍率や水可溶成分の測定法は実施例で説明する。

吸水性樹脂の組成としては、例えば、ポリアクリル酸部分中和物重合体、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、デンプン−アクリル酸グラフト重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、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、カルボキシル基含有架橋ポリビニルアルコール変性物、架橋イソブチレン−無水マレイン酸共重合体等の１種または２種以上を挙げることができる。
これらの吸水性樹脂は、１種または混合物でも用いられるが、中でも酸基含有の吸水性樹脂、さらには、カルボン酸またはその塩であるカルボキシル基含有の吸水性樹脂の１種またはその混合物が好ましく、典型的にはアクリル酸及び／又はその塩（中和物）を主成分とする単量体を重合・架橋することにより得られる重合体、すなわち、必要によりグラフト成分を含むポリアクリル酸塩架橋重合体を主成分とするものである。

かかるポリアクリル酸塩架橋重合体は、アクリル酸および／その塩の合計モル％が全単量体中で必須に３０モル％以上１００モル％以下を指し、本発明で好ましくは５０モル％、より好ましくは７０モル％以上、さらに好ましくは９０モル％以上、特に好ましくは実質１００モル％のものが用いられる。用いられるアクリル酸塩としては、物性面から好ましくは、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、アミン塩からなるアクリル酸の１価塩、さらに好ましくはアクリル酸アルカリ金属塩、よりこの好ましくは、ナトリウム塩，リチウム塩、カリウム塩から選ばれるアクリル酸塩が用いられる。吸水性樹脂としては重合体の酸基の２０〜９９モル％、好ましくは５０〜９５モル％、より好ましくは６０〜９０モル％が中和されている。この中和は、重合前の単量体で行っても良いし、重合中や重合後に重合体に対して行っても良い。
上記のように単量体としてアクリル酸および／またはその塩を上記のように主成分とするが、その他の単量体を併用してもよい。併用される単量体としては、メタクリル酸、（無水）マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、（メタ）アクリロキシアルカンスルホン酸およびそのアルカリ金属塩、アンモニウム塩、Ｎ−ビニル−２−ピロリドン、Ｎ−ビニルアセトアミド、（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、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（メタ）アクリレート、イソブチレン、ラウリル（メタ）アクリレート等の水溶性または疎水性不飽和単量体等を共重合成分とするものも含まれる。

本発明で用いられる架橋方法としては特に制限ないが、予め所定量の内部架橋剤を不飽和単量体に添加して重合を行い、重合と同時または重合後に架橋反応させることが好ましい。かかる手法で用いられる内部架橋剤としては、例えば、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミド、（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、（ポリオキシエチレン）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、ポリエチレングリコールジ（β−アクリロイルオキシプロピオネート）、トリメチロールプロパント
リ（β−アクリロイルオキシプロピオネート）、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、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン等の内部架橋剤の１種または２種以上が用いられる。なお、１種以上の内部架橋剤を使用する場合には、得られる吸水性樹脂の吸収特性等を考慮して、２個以上の重合性不飽和基を有する化合物を重合時に必須に用いることが好ましい。内部架橋剤の使用量としては、前記単量体成分に対して、０．００５〜２モル％とするのが好ましく、より好ましくは０．０１〜１モル％、さらに好ましくは０．０５〜０．２モル％の範囲である。

また、上記の単量体は水性液好ましくは水溶液としてラジカル重合され、その濃度は１５〜８０質量％、さらには２０〜７０質量％、さらには３０〜６０質量％の水溶液とされる。上記単量体水溶液を重合する際には、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、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）二塩酸塩、２−ヒドロキシ−１−フェニル−プロパン−１−オン、ベンゾインメチルエーテル等の重合開始剤の１種または２種以上を用いることができる。さらに、これら重合開始剤の分解を促進する還元剤や紫外線などを併用することもできる。上記の還元剤としては、例えば、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム等の（重）亜硫酸（塩）、Ｌ−アスコルビン酸（塩）、第一鉄塩等の還元性金属（塩）、アミン類等が挙げられるが、特に限定されるものではないが、好ましくは、過硫酸塩および／または過酸化水素とのレドックス重合が適用される。また、これらの重合開始剤や還元剤の使用量は、単量体に対して、通常０．００１〜２モル％、好ましくは０．０１〜０．５モル％である。

本発明で用いられる重合法としては、水溶液重合または逆相懸濁重合が適用され、水溶液重合は単量体水溶液を懸濁させずにそのまま重合する重合法であり、例えば米国特許４６２５００１号，同４９８５５１４号，同５１２４４１６号，同５２５０６４０号，日本登録特許２９６６５３９号や、ＷＯ０１／３８４０２号，米国特許５１４９７５０号，同４７６９４２７号，同４８７３２９９号に例示されている。逆相懸濁重合とは、単量体水溶液を疎水性有機溶媒に、平均で２〜０．０１ｍｍ程度の粒子状で懸濁させる重合法であり、重合と同時に製品粒径のゲル粒子が得られる利点があり、例えば、米国特許４０９３７７６号、同４３６７３２３号、同４４４６２６１号、同４６８３２７４号、５２４４７３５号などの米国特許に記載されている。

重合工程（特に水溶液重合）で得られたゲル状架橋重合体は、必要によりミートチョパーや特願２００１−２３２７３４号に例示のゲル粉砕機などで細分化される。さらに好ましくは乾燥され、必要により粉砕や分級される。乾燥温度や方法は特に限定されるものではないが、例えば、１００〜３００℃の範囲内、より好ましくは１５０〜２５０℃の範囲内とすればよい。

吸水性樹脂が粉末の場合、その質量平均粒子径としては物性面から好ましくは１００〜１０００μｍ、さらに好ましくは２００〜６００μｍ、特に３００〜５００μmの範囲であり、さらに８５０μｍ以上の粗粒子および１５０μｍ以下の微粉末の含有量は少ないほど、具体的には各々全粒子の０から１０質量％以下、さらには５質量％以下、さらには１質量％以下が好ましい。その乾燥減量（粉末１ｇを１８０℃で３時間加熱）から求められる樹脂固形分が８０質量％以上、好ましくは８５〜９９質量％、さらに好ましくは９０〜９８質量％、特に好ましくは９２〜９７質量％の範囲に調整される。さらに、嵩比重（米国特許６５６２８７９号で規定）は０．５〜０．９ｇ／ｍｌ、さらには０．６〜０．８ｇ／ｍｌ、より好ましくは０．６５〜０．７５ｇ／ｍｌとされる。

本発明においては、表面架橋処理を行う以前の、吸水性樹脂粉末の製造については、特
に限定されるものではなく、公知の方法により行うことができる。例えば、前記水溶液重合や逆相懸濁重合に加え、特開２００２−１２１２９１号（米国特許６５７６７１３号）に記載の方法を挙げることができる。なお、下記表面架橋処理は１度に限らず、２度以上行ってもよい。

〔加熱処理工程〕
本発明の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法においては、まず、上記吸水性樹脂粉末に対して、表面架橋剤を加えて加熱処理を行う。なお、下記の表面架橋処理は一度に限らず、二度以上行ってもよい。

吸水性樹脂粉末と表面架橋剤との混合は、各種混合機において、吸水性樹脂粉末１００質量部に対して表面架橋剤を一般的に０．００１〜１０質量部、好ましくは０．０１〜５質量部、より好ましくは０．０５〜３質量部の割合で行う。
混合は吸水性樹脂粉末を不活性溶媒に分散させて行ってもよいが、好ましくは、吸水性樹脂粉末に直接、表面架橋剤やその溶液ないし分散液を滴下ないし噴霧混合、好ましくは噴霧混合する。噴霧には後述の水噴霧装置が使用でき、噴霧する場合の液滴の大きさも後述する。
表面架橋剤は、好ましくは溶媒に添加され、溶液、特に水溶液とされた後、吸水性樹脂粉末と混合される。
その際の溶媒量は、吸水性樹脂粉末１００質量部に対して、通常０．００１〜１０質量部、好ましくは０．０１〜５質量部、さらに好ましくは０．０５〜３質量部の範囲となるようで適宜決定される。
混合機としては、高速パドルミキサー、気流形混合機、回転円盤型混合機、ロールミキサー、円筒型混合機、スクリュー型混合機、タービュライザー、レディゲミキサー、ナウタ型混合機、Ｖ型混合機、リボン型混合機、双腕型ニーダー、万能混合機、流動式混合機などが連続またはバッチ方式、好ましくは連続で使用されるが、好ましくは、攪拌翼が５０ｒｐｍ以上、更には１００〜１００００ｒｐｍの高速攪拌混合機が適用される。

表面架橋のための加熱温度は、表面架橋剤の種類にもよるが、好ましくは材料温度ないしは熱媒温度、好ましくは材料温度が１００℃以上、より好ましくは１１０〜２３０℃、さらに好ましくは１６０℃〜２２０℃であり、加熱時間は適宜決定されるが、好ましくは１〜１２０分、より好ましくは５〜６０分の範囲である。また、加熱に用いられる加熱機は、連続式が好ましく、溝型混合乾燥機、ロータリー乾燥機、ディスク乾燥機、流動床乾燥機、気流型乾燥機、赤外線乾燥機、パドル型乾燥機、振動流動乾燥機等が挙げれる。

本発明においては、加熱処理工程後、後述する冷却処理工程により、架橋反応を停止させる。

本発明では、吸水性樹脂粉末が有する官能基（例えば酸基）と反応する表面架橋剤として、脱水反応性架橋剤が好ましく用いられる。ここで、脱水反応性架橋剤とは、吸水性樹脂の官能基（特に表面近傍の官能基）と架橋剤とが脱水反応、好ましくは、脱水エステル化反応および／または脱水アミド化反応、さらに好ましくは、脱水エステル化反応を起こし架橋する架橋剤である。
具体的には、吸水性樹脂がカルボキシル基を含有する場合、多価アルコールなどのヒドロキシル基含有の架橋剤、多価アミンなどのアミノ基含有の架橋剤、さらには、アルキレンカーボネートやモノ、ジまたはポリのオキサゾリジノン化合物；３−メチル−３−オキセタンメタノール等のオキセタン化合物などの環状架橋剤であって、その環状架橋剤の開環反応に伴ってヒドロキシル基やアミノ基を生成した該ヒドロキシル基やアミノ基が架橋反応を行う環状架橋剤、などが脱水反応性を示す架橋剤として例示される。脱水反応性架橋剤の１種または２種以上が用いられるが、さらに、非脱水反応性の架橋剤、例えば、多
価金属なども併用してもよい。

本発明において使用できる脱水反応性架橋剤としては、吸水性樹脂の官能基と脱水反応を行う架橋剤ならば、制限なく使用できるが、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、グリセリン、ジグリセリン、ポリグリセリン、２−ブテン−１，４−ジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，２−シクロヘキサンジメタノール、１，２−シクロヘキサノール、トリメチロールプロパン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキシプロピレン、オキシエチレンオキシプロピレンブロック共重合体、ペンタエリスリトール、ソルビトールなどの多価アルコール化合物；エチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ポリアミドポリアミン、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン等の多価アミン化合物、並びに、それら多価アミンとハロエポキシ化合物との縮合物；１，３−ジオキソラン−２−オン、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、４，４−ジメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−エチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−ヒドロキシメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、１，３−ジオキサン−２−オン、４−メチル−１，３−ジオキサン−２−オン、４，６−ジメチル−１，３−ジオキサン−２−オン、１，３−ジオキソパン−２−オン等のアルキレンカーボネート化合物、並びに、エチレングリコールビス（４−メチレン−１，３−ジオキソラン−２−オン）エーテル等の多価アルキレンカーボネート化合物；モノ、ジまたはポリのオキサゾリジノン化合物；３−メチル−３−オキセタンメタノール等のオキセタン化合物ならびに多価オキセタン化合物；等より選ばれる１種または２種以上のものが例示できる。

これら脱水反応性架橋剤の中でも、本発明の冷却処理の効果を最大限に発揮するものとして、吸水性樹脂中のカルボキシル基とエステル反応で架橋するエステル反応性架橋剤、具体的には、多価アルコール、アルキレンカーボネート、オキサゾリジノン化合物、（多価）オキセタン化合物から選ばれた１種以上が好ましく、少なくとも多価アルコールを用いることが特に好ましい。
表面架橋剤としては、これら脱水反応性架橋剤に加えて、さらに、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、ポリエチレン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、グリシドール、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ化合物；２，４−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の多価イソシアネート化合物；１，２−エチレンビスオキサゾリン等の多価オキサゾリン化合物；γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のシランカップリング剤；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、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、亜鉛、アルミニウム、鉄、クロム、マンガン、チタン、ジルコニウム等の多価金属塩ないしは水酸化物が例示される。

本発明の表面架橋処理方法は、エステル反応性架橋剤を用いた表面架橋において特に効果的である。エステル反応性架橋剤では脱水エステル化反応のため高温を必要とし、また、そのエステル反応が１００％完結しにくいため、過剰な架橋剤を使用する必要があり、従来任意であった冷却処理について、高温の脱水エステル化を停止させるため本発明の特定の冷却工程が必要である。本発明の冷却工程がない場合、表面架橋工程のための反応機
（加熱装置）から取出した吸水性樹脂粉末は高温を保持して脱水エステル化反応の進行中であるため、工業的な大スケール（例えば、３００ｋｇ／ｈｒ以上）では、物性低下の原因として、その後の工程（搬送工程、貯蔵工程、必要により造粒工程や添加剤の工程）で中途半端に脱水エステル化が進行して、吸水性樹脂の物性が低下したり、フレたりすることが判明した。かかる現象は実験室レベルの生産やパイロットや小規模なプラントでの生産では本発明の冷却の効果は見られないが、スケールアップの過程で物性低下を解決すべく鋭意検討した結果、大規模な生産で発見することが見出された。

本発明の表面架橋処理方法は、架橋反応が脱水エステル化反応による場合に好ましく適用され、脱水エステル化反応であり、その反応が完結していない場合により好適に適用される。即ち、脱水エステル化では架橋剤やその分解物（多価アルコールやアルキレンカーボネート、オキサゾリジノンらの架橋剤、ないしアルキレンカーボネート分解由来の多価アルコール、オキサゾリジノン分解由来のアルカノールアミン）が残存する時点で加熱架橋工程を終了させ、冷却工程において冷却を行い、架橋反応を停止させることが好ましい。
脱水エステル化反応を１００％完結させる場合、反応時間が長く生産性が低下したり、高温での加熱処理に伴って吸水性樹脂が劣化したり着色したりするので好ましくない。本発明では脱水エステル化反応を１００％完結させず、意図的に反応を急速冷却で停止させるため、反応時間が短くまた吸水性樹脂の劣化も見られない。また、連続加熱の場合、従来のフローのばらつきで物性も低下していたものが、本発明ではかかる問題もなく、高物性である。表面架橋剤やその分解物の残存量は添加した架橋剤の５〜９５モル％、さらには１０〜９０モル％、さらには２０〜７０モル％の範囲に制御される。残存量が多すぎる場合、不経済であるのみならず物性を低下させる恐れがあり、また、残存量が少なすぎる場合、長時間の反応で劣化や着色の恐れがある。なお、残存量は最終の吸水性樹脂より抽出して（必要により抽出液を濃縮さらに溶解させて）液体クロマトグラフィー分析するなどの手段で容易に定量できる。

〔冷却処理工程〕
本発明の第一の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法は、加熱処理工程後の表面架橋された吸水性樹脂粉末を、冷却処理工程として、気流下で攪拌冷却処理を行うことにより、表面架橋剤の反応を制御し、表面架橋反応などにより発生する水分（加熱で発生する水蒸気）の結露、それによる樹脂粒子の凝集を防ぎ、製造の安定化、また、樹脂の物性面での劣化を防ぐことができることを見出したものである。

本発明において冷却処理工程に使用する冷却機は、上記表面処理を行った後、表面架橋された吸水性樹脂を室温〜６０℃程度まで冷却を施すために上記表面処理を行う装置に連結された装置である。用いる装置としては、気流の通気機構を備えた、溝型混合冷却機、ロータリー冷却機、ディスク冷却機、流動床冷却機、気流型冷却機、パドル型冷却機、振動流動冷却機、気流併用パドル冷却機等を挙げることができる。

表面処理が終了した後、表面架橋された吸水性樹脂は連続的に連結された冷却機へ供給される。供給時の温度は（表面処理温度）〜（表面処理温度−３０℃）以内の範囲であり、雰囲気温度、連結距離等により変化する。
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。

本発明においては、目的を達成するため、表面架橋後の加熱処理機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く、加熱処
理機と冷却機は実質的に連結される。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℃であり、冷却後の温度が４０〜１００℃、好ましくは５０〜９０℃、より好ましくは５０〜８０℃である。

（攪拌冷却処理）
本発明の第一の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法における攪拌冷却処理とは、機械的攪拌（気流による攪拌を組み合わせてもよい）による処理、または、振動による攪拌と気流による攪拌の組み合わせによる処理であり、吸水性樹脂粉末を攪拌させ、その際に、強制冷却機能を有する混合機（冷却機）中で連続またはバッチ方式に吸水性樹脂を冷却することを指し、必須条件として気流下で攪拌冷却処理がなされる。
〔機械的攪拌〕
攪拌冷却に用いられる回転軸を有する攪拌装置としては、気流を通気させ且つ冷却機能を有する混合機が広く冷却機として使用され、その気流の方向は上下、左右など目的を達する限り特に問わない。具体的には、冷却機として、回転軸が水平で且つ容機自体も回転するタイプ（水平円筒型、傾斜円筒型、Ｖ型、２重円錐型、正立方体形、Ｓ字形、連続Ｖ型の各種混合機）、回転軸が水平で容器自体の固定のタイプ（リボン型、スクリュー型、円錐スクリュー型、溝型撹拌型、高速流動形、回転円盤型、マラー型、パドル型、ロータリー型、ディスク型の各種混合機）等に気流を通気された冷却機が挙げられ、好ましくは、吸水性樹脂粉末を攪拌させる回転攪拌翼を備え、かつ気流を通気させた容器固定型冷却機が用いられ、これらは連続またはバッチ方式、好ましくは連続で使用される。これらの装置は撹拌を行う固定容器部以外に気流が通気できるだけの充分な上部空間を有していることが必須であり、好ましくは、吸水性樹脂の充填率は固定容器内容積の１０〜１００％の範囲で運転される。

〔振動による攪拌〕
振動による攪拌とは、吸水性樹脂粒子に機械的な振動を与え、振動により粒子を３次元運動させることによりなされる攪拌操作である。
この振動による攪拌は、偏心モーター（振動モーター）、電磁石等を使用することにより可能である。尚、加振角度、振動数、ストロークの制御が容易であることから、偏心モーターが好ましい。
与える振動の方向（加振角度）により、粒子を上下運動させたり、横方向への並進運動変化させることが可能である。振動方向に関してはその装置にふさわしい条件を適宜設定すればよい。
また、振動による攪拌において、装置内からの排出を促進するために、加振角を０より大きく９０°未満に設定することが好ましい。この範囲外の場合、吸水性樹脂の振動による攪拌は起こるが排出されない、或いは、排出が強すぎて必要な滞在時間が稼げないなどの問題が発生する場合がある。より好ましい加振角は、３０°を超え７０°未満である。
例えば、振動流動冷却機の場合、加振角は６０°程度、振動数は１０００ｃｐｓ程度、ストロークは３ｍｍ程度である。

〔気流による攪拌〕
気流による攪拌とは、吸水性樹脂粒子に気流をあて、その気流により粒子を３次元運動させることによりなされる攪拌操作である。気流を当てる方向については特に限定されないが、粒子に対して下方向から当てることが好ましい。
下方向から気流を当てる場合、その風速は攪拌を行いたい粒子のその気流中での終末速度（ここでの気流とは一般的には空気、窒素などである）以上の風速が必要である。終末速度は粒子径の大きいものほど大きく、一定の風速で攪拌を行った場合、粒子径の小さい粒子は激しく運動し、大きな粒子は穏やかに運動する。粒子の終末速度以上の風速を必要に応じて選択すればよい。
ここでいう風速とは、通常空塔風速といわれる風速であり、気流が流れる方向に対して
垂直断面での風速を言う。また、終末速度とは、流体中での自由落下に関する運動方程式（流体抵抗を加味）において、加速度項がゼロになる落下速度、すなわち一定速度となった速度のことを言う。
本発明における気流による攪拌において、風速は、通常、吸水性樹脂中の最大粒子径を有する吸水性樹脂粒子の終末速度を上限とし、好ましくは、質量平均粒子径を有する粒子の終末速度以下程度、より好ましくは質量平均粒子径を有する粒子の終末速度の５０％以下程度である。
より具体的には、通常、最大風速は５ｍ／ｓ程度であり、質量平均粒子径が４００μｍ程度の場合は、好ましくは２．５ｍ／ｓ以下、より好ましくは１．３ｍ／ｓ以下である。風速が大きすぎると吸水性樹脂が装置から飛び出したり、風速が極端に小さいと、攪拌が行われないなどの問題が生じる。
終末速度の決定は、流体抵抗を加味した粒子の運動方程式に基づいて、粒子の粒径、密度、気流温度、粘度を用いて、数値解析により決定してもよいし、実際に実験を行って適宜決定してもよい。

振動流動冷却機とは、振動による攪拌と気流による攪拌を可能とする冷却機であり、振動と気流を併用して吸水性樹脂粉末を流動させながら冷却する装置である。例えば玉川マシナリー(株)製連続式振動乾燥・冷却機や(株)ダルトン製振動乾燥機・冷却機、月島機械(株)製振動式流動床乾燥・冷却機などが挙げられる。また、これらの装置内に冷却を促すために冷却管などの伝熱管を併設してもよい。
振動流動冷却機は、機械的振動及び気流により吸水性樹脂粉末層を流動させ、その際に冷却機内に導入された気流により吸水性樹脂は冷却される。振動数は通常１０００ｃｐｓ(count per sec)、ストロークは３ｍｍ程度である。

また、機械的攪拌と気流による流動攪拌を併用する装置としては日精エンジニアリング(株)製フリゴミックスや月島機械(株)製流動床付回転ディスク型乾燥・冷却機などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、機械的攪拌と気流を併用した冷却機は、機械的攪拌及び気流により吸水性樹脂粉末を攪拌し、その際に冷却機内面および／または回転攪拌軸との伝導伝熱および導入された気流により吸水性樹脂は冷却される。回転攪拌の速度は通常１〜１０００ｒｐｍ、より好ましくは３〜５００ｒｐｍ、さらに好ましくは５〜１００ｒｐｍの範囲で攪拌混合される。この場合の気流流速は、線速（容器断面面積あたりの通気量）で通常０．０１ｍ／sec以上、好ましくは０．１〜１０ｍ／sec、さらに好ましくは０．２〜５ｍ／secのである。

さらに、本願では気流下で吸水性樹脂粉末を機械的に攪拌冷却処理するが、その際、後述のように、吸水性樹脂を気流下で冷却処理すると同時にその吸水性樹脂粒末の微粒子ないし残存表面架橋剤の少なくとも一部を除去することが好ましい。また、気流により該当吸水性樹脂粒末の微粒子ないし残存表面架橋剤の少なくとも一部を除去するには気流が好適に用いられるが、気流攪拌で吸水性樹脂を流動させ、さらに吸水性樹脂が単に流動する以上の過剰の気流を供給して吸水性樹脂の微粉末ないし残存表面架橋剤を除去することも好ましく、過剰な気流を底部より挿入した連続移動流動床も本願の冷却機として使用できる。

すなわち、第一の発明には、気流下で、機械的攪拌（気流による攪拌を組み合わせてもよい）又は振動による攪拌と気流による攪拌の組み合わせにより攪拌混合にする冷却機が使用され、第二の発明には気流により該当吸水性樹脂粒末の微粉末ないし残存表面架橋剤の少なくとも一部を除去されるが、かかる冷却機としては、十分な気流が通気でき且つ冷却できる構造ならば特に制限はなく、第一の発明に使用される気流を通気した攪拌混合する冷却機に加えて、さらに連続移動流動床も冷却機として使用できる。

本発明において攪拌冷却処理を行うために使用する攪拌冷却機は、回転攪拌軸を有することが好ましく、回転攪拌軸は１軸または複数軸（２軸、３軸など）であり、それらは通常回転攪拌翼（パドル）を有して冷却機内で吸水性樹脂粉末の回転攪拌がなされる。冷却機内部は実質的に吸水性樹脂粉末が下部に充填ないし堆積された状態で回転攪拌され、その際、冷却機内面および／または回転攪拌軸伝導電熱で吸水性樹脂粉末が冷却（急冷）される。
例えば、１軸あるいは複数のパドルを備えた低速撹拌式冷却機にて行われ、この冷却機内において吸水性樹脂粉末はピストンフローにて流動する。このような低速撹拌式冷却機として、例えば、（株）栗本鐵工所製ＣＤドライヤー及び月島機械（株）製インクラインドディスク型ドライヤ等を用いることができる。
これら低速撹拌型冷却機の特徴として、通常回転速度は１００ｒｐｍ（Revolutions per minute）以下であり、好ましくは５０ｒｐｍ以下であり、より好ましくは５〜３０ｒｐｍである。まだ、パドル径にもよるが、上記回転速度を満たし、さらにパドル最外部の周速は５ｍ／ｓ以下であることが好ましい。
回転速度が遅い場合、十分な冷却効果が達成されず本発明の効果が得られないし、また、回転速度が高すぎると摩擦や機械的な破壊により吸水性樹脂損傷を受け、物性が低下する。

このような攪拌冷却機として、例えば、図１〜図３に示される回転攪拌翼を有する冷却機を挙げることができる。
図１は、回転攪拌翼１を有する冷却機の上部のふたを除き、上から見た図である。軸２は、モーターなどの動力により駆動し、回転攪拌翼１を回転させる。
図２は、図１の冷却機の側面図であり、樹脂粉末を投入口３より投入し、回収口６より回収する。投入口３、回収口６、排気口４及び５を利用し、ジャケット内を減圧、気流を導入することができる。
図３は、図２の線Ａ−Ａに沿う断面図である。底部ジャケット７及び上部ジャケット８内において回転攪拌翼１が軸２の駆動により回転する。

かかる冷却機は連続フィードされ気流下ならば、それらは縦置き（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。これら冷却機の内部の充填状態は適宜決定されるが、通常、自重で積層（通常１〜１００ｃｍ、好ましくは５〜８０ｃｍ、より好ましくは１０〜５０ｃｍの厚み）させた状態で吸水性樹脂粉末が充填されて、気流下、それらが好ましくは回転攪拌されている。

（気流下）
気流下とは、冷却機の空間に気流（気体の流れ）があることが必須であり、強制的な外部からの又は外部への通気がない場合、冷却後の吸水性樹脂に吸湿流動性（吸湿後の粉体流動性・Anti−Blocking性）が劣るのみならず、さらに加圧下吸収倍率など物性的にも安定しない。
気流として、空気や不活性気体（窒素ガスなど）ないしそれらの混合物が用いられ、減圧、加圧、常圧のいずれの気流であってもよい。
通常−５０℃〜１００℃、好ましくは０〜５０℃、より好ましくは１０〜４０℃の気流が冷却機に通気されるように、冷却機の外側に送風ないし減圧機構を有すればよい。尚、冷却機によっては、回転攪拌軸（攪拌翼）を有するタイプのものもあるが、これらの回転は気流を生じせしめるものではない。本発明では必須に気流が減圧ないしは送風で通気される。
冷却機の構造は壁面に冷媒を流したジャケットを有する伝導電熱による冷却が好ましく、さらに、その他の方法を併用してもよい。冷媒温度としては、通常−５０℃〜９０℃、好ましくは０〜７０℃、より好ましくは１０〜６０℃である。冷媒の温度が低すぎる場合
、吸水性樹脂が凝集する恐れがあり、また、冷媒の温度が高すぎる場合、十分な冷却効果が得られない。

気流を通気する方法としては、攪拌冷却する場合、冷却機の一方を吸気口を開けてさらに別の口から吸引（減圧）する方法、さらに、冷却機の一方を排気口を開けてさらに別の口から送風（加圧）する方法、などが挙げられるがそれらは問わない。また、吸気口や排気口は気流だけではなく、吸水性樹脂の排出口や注入口と兼ねてもよいが、好ましくは、別途、設置される。

気流は、好ましくは減圧条件（吸引条件）でなされ、その減圧度は、好ましくは０．５〜３００ｍｍＨ₂Ｏ、より好ましくは１〜１００ｍｍＨ₂Ｏ（水柱圧）、さらに好ましくは５〜５０ｍｍＨ₂Ｏである。減圧が不十分でも過剰であっても十分な冷却効果が得られず好ましくない。

〔気流による吸水性樹脂粉末の微粒子ないし残存表面架橋剤の一部の除去〕
本発明の第二の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法は、冷却処理工程において
、気流により、吸水性樹脂粉末の微粒子ないし残存表面架橋剤の少なくとも一部を除去することにより、得られる吸水性樹脂粉末の物性が良好となることが見出されたものである。尚、この場合、冷却処理工程は、気流下での冷却処理であればよいが、上述した気流下の攪拌冷却処理が好ましい。

気流による吸水性樹脂粉末の微粒子ないし残存表面架橋剤の少なくとも一部の除去は、上部空間の有する装置に吸水性樹脂を連続的に投入、好ましくは下させて投入して、吸水性樹脂の粉塵を冷却機内部で発生させその粉塵を気流で除去すればよい。また、吸水性樹脂を冷却時に残存表面架橋剤を上部空間に発生させて、発生した残存表面架橋剤を気流で除去すればよい。また、第一の発明に使用される気流を通気した機械的に攪拌混合にする冷却機を用いる場合、吸水性樹脂は機械的に攪拌、好ましくは回転攪拌翼で機械的に攪拌させるが、その際に、吸水性樹脂粉末の微粒子ないし残存表面架橋剤の少なくとも一部の除去するに十分な量を気流を通気すれば良く、その量は適宜決定されるが、好ましくは前述の範囲に減圧されて通気される。また、さらに連続移動流動床も本願の冷却機として使用する場合、その気流の通気量は吸水性樹脂が単に流動する以上の過剰の気流を供給して吸水性樹脂の微粉末ないし残存表面架橋剤を除去すればよい。
捕捉した吸水性樹脂の微粉末は、そのまま、または必要により造粒して再利用することができる。

除去される吸水性樹脂の微粉末としては粒子径１５０μｍ以下、さらには１０６μｍ以下の微粒が除去され、その除去量は吸水性樹脂全体の０．０１〜１０質量％、さらには０．０５〜５質量％、０．１〜３質量％の範囲である。除去量が少ない場合、吸湿流動性や加圧下吸収倍率などの諸物性が低下してしまい、また、除去量が多い場合、収率が低下する。なお、気流により除去された吸水性樹脂粉末は適宜、リサイクルないし別途、吸水性樹脂の微粉末として使用すればよい。
また、気流を用いて残存表面架橋剤、好ましくは前記エステル反応性架橋剤、が除去されることが好ましい。除去量は、好ましくは使用した表面架橋剤の０．０１〜５０質量％、より好ましくは０．０５〜４０質量％、特に好ましくは０．１〜３０質量％である。残存架橋剤が除去されることで、吸湿流動性など吸水性樹脂の諸物性が向上する。

〔処理量〕
上記の気流下での攪拌冷却工程及び気流による吸水性微粒子ないし残存表面処理剤の一部の除去による効果は、１ライン当り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。大規模な生産、例えば、１ライン当りの生産量が３００Ｋｇ／時間
以上、さらには５００Ｋｇ／時間以上、特に７００Ｋｇ／時間以上である冷却工程を有するような生産において、吸水性樹脂粉末の物性向上の効果が顕著となる。これは、大規模な生産においては、樹脂粉末の形態等による流動性低下、閉塞など物性劣化の原因が多様にあるが、本発明の冷却処理においてはそれらを回避することができるためと考えられる。
処理量の上限は特にないが、あまりスケールが大きくなりすぎると、制御が困難となったり物性が低下したりする場合もあり、通常、装置当り１００００ｋｇ／時間程度までならかかる問題も発生しないので好ましい。

前述の冷却機は連続フィードされるよう配置されることが好ましいが、それらは縦置き（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、得られる樹脂粉末の物性の点で、好ましくは、横置きに設置される。これら冷却機は垂直ないし水平に設置されるのでなく、好ましくは、下向きの傾斜、特に横置きが設置されて下向きの傾斜を有することが好ましい。傾斜を有しない場合、加熱された吸水性樹脂の粉体特性として安定的にフィードが困難であり、物性が低下したり、安定しない場合がある。かか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。
さらに、本発明は、吸水性樹脂粉末に表面架橋剤を加えて加熱処理して表面架橋する方法において、下向きの傾斜を有する反応装置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、冷却前の加熱処理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。下向き傾斜で粉体の連続運転のピストンフロー性を向上し、また、製品変更時にその切り替えが容易になる。

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り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。
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、吸水性樹脂粉末の熱処理機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、安定した熱架橋処理／冷却処理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。
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。
ピストンフロー性が低い場合、熱処理機／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、後述す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。

また、上記の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法において、冷却工程において、後述するような水性液の添加を行うことも好ましい。

〔水性液添加〕
更に、本発明の第三の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法の好ましい態様としては、表面架橋処理後の冷却時に、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こと、即ち、上記水性液の添加により造粒することができることを
見出したものである。即ち、高コストの造粒専用の設備を使用することなく、造粒が容易に行われるのである。
尚、この場合、冷却処理の条件は、冷却処理開始時において、通常、吸水性樹脂粉末の温度が１００℃を超えており、冷却処理後により、好ましくは７０℃以下に冷却されるものである。尚、冷却処理は、上述した気流下での冷却処理が好ましく、気流下での攪拌冷却処理が更に好ましい。

前記したように、吸着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。本発明の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。
また、水性液の添加によって吸湿流動性がさらに改善され、また、吸水性樹脂の微粉末が低減され、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。
この水性液の特定の添加方法により、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。

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。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。
本発明では、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〜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。

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。

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、結露水となって問題を起こす。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。

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。

本発明の第一、第二および第三の方法で得られる吸水性樹脂は、生理食塩水に対する加圧下吸水倍率（４．９ｋＰａ）が好ましくは２０ｇ／ｇ以上、より好ましくは２３ｇ／ｇ以上、さらに好ましくは２５ｇ／ｇ以上である。また、生理食塩水に対する加圧下吸収倍率（１．９ｋＰａ）も通常２０ｇ／ｇ以上、好ましくは２５ｇ／ｇ以上、さらに好ましくは２８ｇ／ｇ以上、特に好ましくは３２ｇ／ｇ以上であり、無荷重下での吸水倍率も２５ｇ／ｇ以上、さらには好ましくは２８ｇ／ｇ以上、特に好ましくは３２ｇ／ｇ以上という高物性の吸水性樹脂を、本発明の方法では容易且つ安定的に製造することができる。また、加圧下通液量（ＳＦＣ）は１０×１０^-7以上、好ましくは２０×１０^-7以上、さらに好ましくは５０×１０^-7〔ｃｍ³・ｓ・ｇ^-1〕以上とされる。また、水可溶成分量や粒子径は前記の範囲である。

すなわち、本発明で得られる吸水性樹脂は、エステル反応性架橋剤０．００１〜１０質量部、好ましくは多価アルコール０．００１〜１０質量部で表面架橋された吸水性樹脂粉末であって、下記を特徴とする。
（１）質量平均粒子径２００〜６００μｍ、好ましくは３００〜５００μｍで、且つ８５０μｍ以上及び１５０μｍ以下の粒子を各々それぞれ１質量％以下のポリアクリル酸塩架橋重合体である。
（２）加圧下吸収倍率（４．９ｋＰａ）が２０ｇ／ｇ以上、好ましくは２８ｇ／ｇ以上、さらに好ましくは３２ｇ／ｇ以上である。
（３）無荷重下の吸収倍率が２５ｇ／ｇ以上、好ましくは２８ｇ／ｇ以上、さらに好ましくは３２ｇ／ｇ以上である。
（４）加圧下通液量（ＳＦＣ）が１０×１０^-7以上、好ましくは２０×１０^-7以上、さらに好ましくは５０×１０^-7以上である。
（５）水可溶成分量が２５質量％以下、好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１５質量％以下、特に好ましくは１０質量％以下である。
（６）エステル反応性架橋剤の残存量が５〜９５モル％、好ましくは１０〜９０さらに好ましくは２０〜７０モル％である。
本発明の新規な吸水性樹脂は微粉も少なく、且つ高物性であり、さらにはエステル反応
性架橋剤が特定量で残存される。
また、本発明で使用される吸水性樹脂用冷却機ないし加熱熱処理機は、気流の通気機構及び複数のパドルを備えた攪拌式であって、下向きの傾斜を有することを特徴とする新規な冷却機ないし加熱処理機である。

本発明の方法によれば、無加圧下の吸収倍率、加圧下の吸収倍率、可溶分のバランスに優れた良好な吸収特性を備えた吸水性樹脂を簡便に製造することができ、農園芸保水剤、工業用保水剤、吸湿剤、除湿剤、建材、などで広く用いられるが、本願の吸水性樹脂は、紙おむつ、失禁パット、母乳パット、生理用ナプキンなどの衛生材料に特に好適に用いられる。さらに、本発明の吸水性樹脂は上記３つの物性にバランスよく優れるため、衛生材料、（特に紙おむつ）は、吸水性樹脂の濃度（吸水性樹脂および繊維基材の合計に対する吸水性樹脂の質量比）が高濃度、具体的には、３０〜１００質量％、好ましくは４０〜１００質量％の範囲、さらに好ましくは５０〜９５質量％で使用可能である。

以下、実施例および比較例により、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剤の諸性能は、以下の方法で測定した。

なお、衛生材料などの最終製品として使用された吸水剤の場合は、吸水剤は吸湿しているので、適宜、吸水剤を最終製品から分離して減圧低温乾燥後（例えば、１ｍｍＨｇ以下、６０℃で１２時間）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。

（１）無加圧下吸収倍率（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／ＣＲＣ）
室温（２０〜２５℃）、湿度５０ＲＨ％条件下で、吸水性樹脂粉末０．２０ｇを不織布製の袋（６０ｍｍ×８５ｍｍ、南国パルプ工業株式会社製ヒートロンペーパー（heatron paper）ＧＳＰ２２）に均一に入れてシールした後、室温で大過剰（例えば１００ｇ以上）の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あるいは吸水剤を用いずに行い、その時の質量Ｗ０（ｇ）を測定した。そして、これらＷ１、Ｗ０から、次式に従って無加圧下吸収倍率（ｇ／ｇ）を算出した。
無加圧下吸収倍率（ｇ／ｇ）
＝（Ｗ１(g)−Ｗ０(g)−吸水性樹脂ないし吸水剤の質量）／吸水性樹脂ないし吸水剤の質量(g)

（２）加圧下吸収倍率（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／ＡＡＰ）
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、吸水剤に対して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。
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。
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、次式に従って加圧下吸収倍率（ｇ／ｇ）を算出した。
加圧下吸収倍率(g/g)＝（Ｗａ(g)−Ｗｂ(g)）／吸水剤の質量（０．９ｇ）

（３）質量平均粒子径
吸水性樹脂粉末を目開き８５０μｍ、７１０μｍ、６００μｍ、５００μｍ、４２５μｍ、３００μｍ、２１２μｍ、１５０μｍ、１０６μｍ、７５μｍなどのＪＩＳ標準ふるいで篩い分けし、残留百分率Ｒを対数確率紙にプロットした。これにより、質量平均粒子径（Ｄ５０）を読み取った。
分級方法は、吸水性樹脂粉末１０．０ｇを、室温（２０〜２５℃）、湿度５０ＲＨ％の条件下で、目開き８５０μｍ、６００μｍ、５００μｍ、３００μｍ、１５０μｍのＪＩＳ標準ふるい（THE IIDA TESTING SIEVE:径８ｃｍ）に仕込み、振動分級機（IIDA SIEVE SHAKER TYPE:ES-65型、SER. No. 0501）により、１０分間、分級を行った。

（４）吸湿流動性
吸湿性樹脂粉末１．０ｇを直径約５０ｍｍのアルミ皿上に薄く散布し、３７℃、６０％ＲＨの条件下に３０分間放置し、吸湿後の流動性をアルミ皿を傾斜して、目視で評価した。
○：粉末の流動性良好
△：一部凝集
×：完全に凝集

（５）水可溶性分
吸水性樹脂５００ｍｇを１，０００ｍｌの室温の脱イオン水に分散し、４０ｍｍのマグネテックスターラーで１６時間攪拌後、ろ紙（TOYO、No.6）で膨潤ゲルを分離し、ろ過した。次いで、吸水性樹脂から溶出した濾液中の水溶性ポリアクリル酸塩を、メチルグリコールキトサンとポリビニル硫酸カリウムを用いてコロイド滴定することで、吸水性樹脂中の水可溶分の質量％（対吸水性樹脂）を求めた。
（６）残存モノマー
上記（５）において、別途、調整した２時間攪拌後の濾液を液体クロマトクラフィーでＵＶ分析することで、吸水性樹脂の残存モノマー量（質量ｐｐｍ／対吸水性樹脂）も分析した。

（７）加圧下通液性（ＳＦＣ）
加圧下通液性の測定方法としては、ＷＯ９５／２２３５６に従って、吸水性樹脂０．９ｇを２０ｇ／ｃｍ²（約１．９ｋＰａ）の荷重下で１時間膨潤させたのち、０．００１８Ｍ−ＮａＣｌ溶液（２０−２５℃）による２０ｇ／ｃｍ²（約１．９ｋＰａ）での膨潤ゲルの生理食塩水流れ誘導性（Saline Flow Conductivity／ＳＦＣと略する）を求めた。なお、単位は〔ｃｍ³・ｓ・ｇ^-1〕であり、数値が大きいほど、通液性が大きい。

（製造例１Ａ）
ポリエチレングリコールジアクリレート（ｎ＝９）０．０５モル％（対単量体）を架橋剤として含む、７１モル％が中和された濃度３８質量％アクリル酸部分中和ナトリウム塩水溶液を、水平スチールベルト重合機に連続的に供給し、連続的に静置水溶液重合（ベルト滞留時間：約３０分、厚み：約２５ｍｍ）し、得られた吸水性樹脂の含水ゲル状架橋重合体をミートチョッパーで粒子状に粗砕し、これをバンド乾燥機の多孔板上に薄く広げて載せ、１６０〜１８０℃で３０分間連続熱風乾燥した。乾燥機出口でブロック状の乾燥重
合体が得られた。この乾燥重合体を取り出したと同時に解砕し、得られた粒子状乾燥物を１１００Ｋｇ／ｈで３段ロールグラニュレーター連続供給することで粉砕した。得られた約６０℃の粒子状吸水性樹脂の粉末を、網目開き８５０μｍのふるい網を有する篩い分け装置で分級し、９０質量％以上が８５０μｍ未満で１５０μｍ以上のサイズの吸水性樹脂粉末（質量平均粒子径：４００μｍ）を得た。得られた不定形吸水性樹脂粉末（１）の無加圧下の平均吸収倍率（ＣＲＣ）は４０ｇ／ｇ、水可溶分量は１１質量％であった。
さらに、吸水性樹脂粉末（１）を、高速連続混合機（ホソカワミクロン社製タービュライザー／１０００ｒｐｍ）に１０００Ｋｇ／ｈで連続供給して、さらに、吸水性樹脂粉末（Ｈ）に１，４−ブタンジオール／プロピレングリコール／水＝０．３８／０．６３／３．５（質量％／対粉末）からなる表面架橋剤水溶液を、平均粒径約２００μｍの液滴になるスプレーで噴霧し混合した。次いで、得られた混合物を１９５℃で５０分間、パドル型低速攪拌型間接加熱乾燥機（パドルドライヤー）により連続的に加熱処理することで残存多価アルコールを数千ｐｐｍ含む吸水剤粉末（表面架橋された吸水性樹脂粉末）を得た。

（実施例１Ａ）
製造例１Ａのパドルドライヤー（奈良機械（株）製）による加熱処理に引き続き、更に直列に接続された同様のパドルドライヤーに４０℃の冷媒（冷水）を流した冷却機の上部空間にわずかに吸引気流を通して内部を１００ｍｍＨ₂Ｏの減圧とした冷却装置（ジャケットは４０℃）により、吸水性樹脂粉末の冷却を行い、冷却後に８５０μｍのふるいで分級した結果、得られた吸水性樹脂粉末の吸湿時の流動性は優れ、物性も時間ごとに安定し、さらに微粉（１００μｍ以下）も実質なく、また、製造時の凝集も見られなかった。結果を表１に示す。なお、冷却時に気流によって吸水性樹脂微粉末の一部を除去した。

（参考例１Ａ）
実施例１Ａにおいて、実施例１Ａのパドルドライヤーの加熱処理に引き続いて、流動床を用いて収率１００％の気流条件下で冷却した。なお、冷却時のサイクロンで微粉の一部を除去した。

（比較例１Ａ）
実施例１Ａにおいて冷却装置を設置せず、８５０μｍのふるいで分級して直接、製品ホッパーに貯蔵した。その結果、物性のフレや低下が見られ、さらに吸湿時の流動性も悪く微粉（１００μｍ以下）も若干０．２％含まれ、また、長時間製造では製造時の凝集も見られた。

（比較例２Ａ）
実施例１Ａにおいて、冷却装置内に減圧による気流を導入しなかったところ、２４時間連続運転において吸水性樹脂の付着や凝集が徐々に見られた。さらに吸湿時の流動性も悪く微粉（１００μｍ以下）も若干０．１％含まれた。

（比較例３Ａ）
実施例１Ａにおいて、実施例１Ａのパドルドライヤーの加熱処理に引き続いて、流動床（（株）大川原製作所コンダクションフロー）を用いて収率１００％の気流条件下で冷却した。なお、収率１００％とは吸水性樹脂が流動するに必要十分な気流で、最終的にすべて吸水性樹脂が出口から排出される条件を指す。

気流下攪拌冷却処理を行った実施例１Ａは、比較例１Ａ及び２Ａと比べ、吸水性能及び吸湿流動性のいずれにも優れていることがわかる。
また、実施例１Ａは、冷却機からの気流を捕集したところ、吸水性樹脂微粉末と残存表面架橋剤が除去されていた。
気流下冷却処理、微粉の一部除去を行った参考例１Ａは、微粉の一部除去を行わない比較例３Ａと比べ、吸水性能に優れていることがわかる。

（製造例１：不定形破砕状吸水性樹脂１の製造）
アクリル酸６３４．９ｇ、３７質量％アクリル酸ナトリウム水溶液５５６４．２ｇ、内部架橋剤として、エチレングリコールの繰り返し単位が８であるポリエチレングリコールジアクリレート９．０ｇ及び水３２２ｇからなる単量体水溶液を２本のシグマ型羽根を有する内容積１０Ｌのジャケット付きステンレス製ニーダーに蓋をつけた反応機に供給し、反応系の温度を２５℃に保ちながら、窒素ガスを３０分間供給して脱気を行った。
次いで、上記反応液を攪拌しながら過硫酸ナトリウムの１５質量％水溶液２４．６ｇとＬ−アスコルビン酸の０．２質量％水溶液１５．４ｇを添加したところ、２０秒後に重合が開始し、１０分後に反応系はピーク温度に達した。重合が開始して３０分後に含水ゲル状重合体を取り出した。得られた含水ゲル状重合体は、その径が５ｍｍ以下に細分化されていた。この得られた含水ゲル状重合体を目開き３００μｍの金網上に広げ、１７０℃で６０分間熱風乾燥した。この乾燥物をロールミルで粉砕し、さらにＪＩＳ８５０μｍと１５０μｍの２連からなるふるいで分級し、１５０μｍのふるい上留分を得た。得られた不定形破砕状吸水性樹脂粉末の生理食塩水に対する吸水倍率（ＣＲＣ）は３６ｇ／ｇであった。

（製造例２：不定形破砕状吸水性樹脂２の製造）
アクリル酸５０７．９ｇ、３７質量％アクリル酸ナトリウム水溶液５３７４．９ｇ、内部架橋剤として、エチレングリコールの繰り返し単位が８であるポリエチレングリコールジアクリレート４．１ｇ及び水６４７ｇからなる水溶液に、過硫酸ナトリウムの１５％水溶液２２．６ｇとＬ−アスコルビン酸の０．２質量％水溶液１４．１ｇを添加して、製造例１と同様にして重合、乾燥、粉砕を行った。さらにＪＩＳ８５０μｍと１９７μｍの２連からなるふるいで分級し、１９７μmのふるい上留分を得た。得られた不定形破砕状吸水性樹脂粉末の生理食塩水に対する吸水倍率（ＣＲＣ）は４８ｇ／ｇであった。

（参考例１）
製造例１で得られた不定形破砕状の吸水性樹脂１を６０ｇ／分で連続的に高速混合機に
供給し、吸水性樹脂１００質量部に対して、１，４−ブタンジオール／プロピレングリコール／水＝０．３２／０．５／２．７３質量部からなる水性液（表面処理剤と称す）を高速混合機中で噴霧添加した。さらに表面処理剤が噴霧添加された吸水性樹脂を、平均滞在時間が約４０分になるように出口堰高さを調整した、総内容積４．６Ｌのパドル型低速攪拌型間接加熱乾燥機（（株）栗本鐵工所製ＣＤドライヤーＣＤ−８０型、以下熱処理機と称す）に連続的に供給した。熱媒温度は２１０℃であった。
加熱して表面架橋された吸水性樹脂をさらに平均滞在時間が約３０分になるように出口堰高さが調整され、直列に設置された同装置に連続的に供給して、攪拌冷却した。供給時の吸水性樹脂の温度は２０５℃、排出時の吸水性樹脂の温度は６０℃であった。用いた冷媒の温度は４０℃であった。（以上、熱媒に代えて冷媒を流した場合、冷却機と称する）
尚、冷却機の上部空間にわずかに吸引気流を通して内部を１００ｍｍＨ₂Ｏの減圧とした。
得られた表面架橋された吸水性樹脂の無荷重下での吸水倍率（ＣＲＣ）は２８ｇ／ｇ、加圧下吸水倍率（ＡＡＰ）は２４ｇ／ｇであった。
吸水性樹脂１の試験開始時の１５０μｍ以下の微粉量は１．９質量％であったのに対し、試験後は２．４質量％に増加していた。粒子の破壊が起こるとともに、微粉が増加し、粉塵の発生しやすい、ハンドリング性の悪い吸水性樹脂であった。

（実施例１）
参考例１と同様に、吸水性樹脂１を６０ｇ／分で、連続的に表面処理水溶液を噴霧添加しながら直列に接続された、総内容積４．６Ｌのパドル型低速攪拌型間接加熱乾燥機（（株）栗本鐵工所製ＣＤドライヤーＣＤ−８０型）に供給した。熱処理機の熱媒温度は同２１２℃、冷却機の冷媒温度は４０℃であった。冷却機の全長に対して、出口側からみて１／３長の位置（場）の温度を測定したところ、６５℃であったので、その位置の頭上から、スプレーイングシステムスジャパン社製２流体ノズル（エアーアトマイジングノズル SUF1 フラットパターン）を用い、水供給量０．６ｇ／分、空気圧力０．０２Ｍｐａの条件で、水を噴霧添加した。水を噴霧添加された吸水性樹脂は装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から放出された。排出された吸水性樹脂の温度は６０℃であった。装置内への吸水性樹脂の付着は観察されなかった。得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉は１．６質量％であり、参考例１と比較して、破壊が抑制されたとともに、参考例１の結果（２．４質量％）を基準として、１５０μｍ以下の微粉が３３％低減されていた。また、粉塵の発生も少なかった。得られた吸水性樹脂の性能はほぼ同じであったが、加圧下吸水倍率（ＡＡＰ）は２５ｇ／ｇに向上していた。

（実施例２）
実施例１と同様に行い、水供給量を１．８ｇ／分にして同様に行った。水を噴霧添加された吸水性樹脂は装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から放出された。排出された吸水性樹脂の温度は５８℃であった。装置内への吸水性樹脂の付着は観察されなかった。得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉は１．２質量％であり、参考例１と比較して、破壊が抑制されたとともに、参考例１の結果（２．４質量％）を基準として、１５０μｍ以下の微粉が５０％低減されていた。また、粉塵の発生も少なかった。

（実施例３）
実施例１と同様に行い、水供給量を３ｇ／分にして同様に行った。水を噴霧添加された吸水性樹脂は装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から放出された。排出された吸水性樹脂の温度は５５℃であった。装置内への吸水性樹脂の付着が観察された。得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉は１．０質量％であり、参考例１（２．４質量％）と比較して、破壊が抑制されたとともに、参考例１の結果を基準として、１５０μm以下の微粉が５８％低減されていた。また、粉塵の発生も少なかった。

（実施例４）
実施例３において、装置内への吸水性樹脂の付着が観察されたので、噴霧添加する水を平均分子量が約４００のポリエチレングリコールを１質量％含有する水溶液に変更した。ポリエチレングリコールを添加することで装置内への吸水性樹脂付着が減少すると共に、付着した吸水性樹脂も容易に装置内表面から脱離した。
得られた吸水性樹脂は装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から放出された。
得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉は１．２質量％であり、参考例１（２．４質量％）を基準として、１５０μｍ以下の微粉が５０％低減されていた。

（実施例５）
実施例４において、ポリエチレングリコールを３％含有する水溶液に変更した。同様に装置内への吸水性樹脂の付着は減少した。得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉量は１質量％であり、参考例１（２．４質量％）を基準として１５０μｍ以下の微粉が５８％低減されていた。

（参考例２）
参考例１において、吸水性樹脂２を使用し、表面処理剤を吸水性樹脂１００質量部に対して、エチレングリコールジグリシジルエーテル／１，４−ブタンジオール／プロピレングリコール／水＝０．０２４／０．３２／０．５／２．７３質量部からなる水性液、及び熱媒温度は２１０℃で、冷媒温度を３８℃に変更し、他は同様に行った。排出された吸水性樹脂の温度は６０℃であった。得られた表面架橋された吸水性樹脂の無荷重下での吸水倍率は３５ｇ／ｇ、加圧下吸水倍率は２４ｇ／ｇ（４．９kPa）であった。
吸水性樹脂２の試験開始時の１５０μｍ以下の微粉量は２．０質量％であったのに対し、試験後は４．２質量％に増加していた。粒子の破壊が起こるとともに、微粉が増加し、粉塵の発生しやすい、ハンドリング性の悪い吸水性樹脂であった。

（実施例６）
参考例２において、水供給量１．８ｇ／分として実施例１におけるのと同様に水を供給した。
装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から排出された。装置内への吸水性樹脂の付着もほとんど無かった。得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉は３．２質量％であり、参考例２（４．２質量％）を基準として１５０μｍ以下の微粉量が２４％低減されていた。得られた吸水性樹脂の性能はほぼ同じであったが、加圧下吸水倍率（ＡＡＰ）は２４．５ｇ／ｇに向上していた。

（実施例７）
実施例６において、水供給量を３ｇ／分に変更して同様に行った。装置内での塊状物（ダマ）等の発生は無く、さらさらな状態で出口から排出された。装置内への吸水性樹脂の付着が観察された。得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉は３．１質量％であり、参考例２（４．２質量％）を基準として、１５０μｍ以下の微粉が２６％低減されていた。また、粉塵の発生も少なかった。

（実施例８）
実施例７において、装置内への吸水性樹脂の付着が観察されたので、噴霧添加する水を平均分子量が約４００のポリエチレングリコールを１質量％含有する水溶液に変更した。ポリエチレングリコールを添加することで装置内への吸水性樹脂付着が減少すると共に、付着した吸水性樹脂も容易に装置内表面から脱離した。得られた吸水性樹脂は装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から排出された。
得られた吸水性樹脂中の１５０μm以下の微粉は２．７質量％であり、参考例２（４．２質量％）を基準として、１５０μｍ以下の微粉が３６％低減されていた。

（実施例９：キレート剤の内在）
実施例６において、ジエチレントリアミン５酢酸ナトリウムの４５質量％水溶液０．５３質量％含有する水溶液に変更し、水溶液供給量を１．５ｇ／分にして同様に行った。装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から排出された。装置内への吸水性樹脂の付着もほとんど無かった。得られた吸水性樹脂の耐尿性を以下の方法により判定した。
Ｌアスコルビン酸を０．０５質量％含有する生理食塩水５０ｇに、吸水性樹脂１．０ｇを添加し、均一に膨潤させた後、４０℃の恒温糟に３時間放置し、放置後の膨潤ゲルの状態を肉眼により観察したところ、ジエチレントリアミン５酢酸ナトリウムを添加した吸水性樹脂は膨潤ゲルの状態を保持していたのに対し、ジエチレントリアミン５酢酸ナトリウムを添加していない吸水性樹脂（実施例には記載せず）は膨潤ゲルの形状が崩れ、ドロドロの状態になっていた。噴霧する水溶液中にジエチレントリアミン５酢酸ナトリウムを添加した効果が明確に現れていた。

（実施例１０：消臭剤の内在）
実施例６において、椿科植物の葉抽出物１５％水溶液（ＮＩ−フレスカ８００ＭＯ、白井松新薬（株）社製）を０．５質量％含有する水溶液に変更し、水溶液供給量を１．５ｇ／分にして同様に行った。冷却機に供給時の吸水性樹脂の温度温度は、２０５℃であった。装置内で塊状物（ダマ）等を発生せず、さらさらな状態で出口から排出された。装置内への吸水性樹脂の付着もほとんど無かった。得られた吸水性樹脂の消臭性能を以下の方法により判定した。
人尿５０ｇに吸水性樹脂２ｇを添加し、均一に膨潤させた後、４０℃の恒温糟に８時間放置し、放置後の臭気をかいだところ、椿科植物の葉抽出物を添加した吸水性樹脂の人尿による膨潤物の臭気は、添加していない吸水性樹脂の人尿による膨潤物に比べて、大幅に低減していた。

（参考例３：水添加位置３０℃）
実施例７において、冷媒温度１０℃に変更し、機内温度が３０℃の位置にて、同様に水添加を行った。
排出された吸水性樹脂の温度は２５℃であった。
水添加を続けると、水添加された吸水性樹脂は塊状物（ダマ）状となって、かさが大きくなり、やがて冷却機出口を閉塞した。出口が閉塞されたことにより、水添加された吸水性樹脂は排出されなくなり、運転の継続が不可能になった。

（参考例４：水添加位置１１０℃）
実施例７において、機内温度が１１０℃の位置にて、同様に水添加を行った。水を噴霧添加された吸水性樹脂は装置内で塊状物（ダマ）を発生せず、さらさらな状態で出口から排出されたが、添加した水が有効に吸水性樹脂に吸収されず、揮散し、機内が著しく結露した。その結露した水に、機内で舞っている吸水性樹脂のダストが付着し、時間と共に成長し、時折脱落して大きな固まりとなって排出され、出口を閉塞した。
得られた吸水性樹脂中の１５０μｍ以下の微粉量は２．０質量％であり、微粉の低減はなされていなかった。

図１は、回転攪拌翼を有する冷却機の上部から見た断面図である。図２は、図１の冷却機の側面図である。図３は、図２の線Ａ−Ａに沿う断面図である。

Claims

吸水性樹脂粉末に表面架橋剤を加え加熱処理して表面架橋処理を行う方法において、加熱処理後の吸水性樹脂粉末を減圧により発生させた気流下で攪拌冷却処理することを特徴とする吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
吸水性樹脂粉末に表面架橋剤を加え加熱処理して表面架橋処理を行う方法において、加熱処理後の吸水性樹脂粉末を減圧により発生させた気流下で冷却処理すると同時に、気流により当該吸水性樹脂粉末の微粒子及び／又は残存表面架橋剤の少なくとも一部を除去することを特徴とする吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
吸水性樹脂粉末に表面架橋剤を加え加熱処理して表面架橋処理を行う方法において、加熱架橋処理後の吸水性樹脂粉末を減圧により発生させた気流下で冷却処理を行う工程を含み、該工程中に加熱処理後の吸水性樹脂粉末を造粒することを特徴とする吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
加熱処理を行う熱処理機及び冷却処理を行う冷却機の少なくともいずれかが下向きの傾斜を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
冷却処理において、吸水性樹脂粉末に水性液を添加することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
冷却処理中に、温度が４０〜１００℃のピストンフローする吸水性樹脂粉末に、水性液を添加することを特徴とする請求項５に記載の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
水性液の添加が、１流体あるいは２流体のフラットスプレー、ホローコーン、フルコーンのスプレーパターンを有するノズルから選ばれる一種又は二種以上のノズルを用いて行われることを特徴とする請求項５又は６に記載の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
水性液が、消臭剤、抗菌剤、着色剤、キレート剤、無機塩、酸、アルカリ、界面活性剤から選ばれる一種又は二種以上を含む請求項５〜７のいずれかに記載の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。
冷却処理が複数のパドルを備えた低速撹拌式冷却機にて行われ、該冷却機内において吸水性樹脂粉末はピストンフローで流動することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の吸水性樹脂粉末の表面架橋処理方法。