JPH04305098A - ホージャサイトの合成 - Google Patents
ホージャサイトの合成Info
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- JPH04305098A JPH04305098A JP41913690A JP41913690A JPH04305098A JP H04305098 A JPH04305098 A JP H04305098A JP 41913690 A JP41913690 A JP 41913690A JP 41913690 A JP41913690 A JP 41913690A JP H04305098 A JPH04305098 A JP H04305098A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B39/00—Compounds having molecular sieve and base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites; Their preparation; After-treatment, e.g. ion-exchange or dealumination
- C01B39/02—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof; Direct preparation thereof; Preparation thereof starting from a reaction mixture containing a crystalline zeolite of another type, or from preformed reactants; After-treatment thereof
- C01B39/20—Faujasite type, e.g. type X or Y
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
〔0001〕
〔産業上の利用分野〕本発明はホージヤサイトの合成に
関するものである。 〔0002〕 〔従来の技術〕流動接触分解反応の活性および選択性に
及ぼすホージヤサイト結晶の大きさの効果は文献に報告
されている。更に詳しくは、K.Rajagopala
m,A.W.reters and G.C.Ed
wardsのApplied Catalysis,
23(1986)69−80には0.05ミクロン以上
の結晶の大きさをもつNaYは重質ガス油の分解に対し
てusYよりも限定された拡散性をもつことが報告され
ている。 〔0003〕ホージャサイトの結晶の大きさを減少させ
る技術を開示特許文献中の報告がある。一般的な試みは
合成混合物に有機物または金属を加えることであった。 米国特許第3,755,538号にはB、V、P、Mc
、W、GeおよびGaを合成ゲルに加えると、0.2〜
0.6ミクロンのホージヤサイト結晶がえられることが
示唆されている。米国特許第4,372,931号には
更に小さい0.05ミクロンのホージヤサイト結晶でさ
え、合成混合物に単糖類または二糖類を加えることによ
ってえられることが示唆されている。水非混和性有機溶
媒をゲルに加えると0.01〜0.1ミクロンの結晶が
えられたが、米国特許第3,516,786号に記載さ
れているように、生成物のSiO2/Al2O3の比は
2.5より大きくはなかった。ホージヤサイトの結晶の
大きさを0.1ミクロンに減少させる熱粉砕技術は米国
特許第3,864,282号および同第3,528,6
15号に記載されている。 〔0004〕 〔発明が解決しようとする課題〕本発明は0.1ミクロ
ン以下の粒径を6つ小板状のホージヤサイトを製造する
新規な方法を提供しようとするものである。 〔0005〕 〔課題を解決するための手段〕本発明は次の諸工程すな
わち (i)水、アルカリ金属アルミネート、およびアルカリ
金属シリケートの混合物から成るゲルを少なくとも15
℃の温度で製造し; (ii)該ゲルを少なくとも15℃の温度で高剪断撹拌
条件に付すことによって工程(i)のゲルを破壊し、そ
れによって該ゲルを均一な注入可能な混合物に転化させ
; (iii)工程(ii)の混合物を少なくとも15℃の
温度において少なくとも6時間熟成させ;そして次いで
(iv)工程(iii)の熟成混合物を結晶化させる;
諸工程から成ることを特徴とする0.1ミクロン以下の
粒径をもつ小板状のホージヤサイトの製造法、を提供す
るものである。 〔0006〕水、アルカリ金属アルミネート、およびア
ルカリ金属シリケートを、結晶化の際にホージヤサイト
を形成しうる割合で室温において混合すると、濃い連続
ゲルが生成する。このゲルは濃すぎるので注入性ではな
い。このゲルをホージヤサイト製造のための通常の撹拌
条件下で撹拌すると、撹拌中にゲルの塊りが残っている
のが観察され、そのゲルは撹拌を中止するともとの濃い
非注入性の状態に戻る。 〔0007〕本発明によれば、このゲルは該ゲルを十分
に高い剪断撹拌条件にかけることによって、均一な注入
性の物質に破壊(すなわち転化)しうるということが発
見された。驚くべきことに、この物質は撹拌を停止した
後においてさえ均一であり注入性であって、この流動性
物質は室温において長時間たとえば8時間放置したとき
でさえ、連続の非注入性のゲル状態には戻らない。更に
この注入性物質はフオージヤサイト結晶の生成条件にか
けたとき小さい結晶寸法のホージヤサイトを形成すると
いうことも驚くべきことに発見された。生成ホージヤサ
イト結晶は最大の寸法が1ミクロン以下、たとえば0.
05ミクロン以下、たとえば0.01〜0.04ミクロ
ンである小板の形状にある。これらの小板の粒径は、こ
れらの小板の代表的な試料を走査電子顕微鏡(SEM)
下で捜査して、これらの小板の最大寸法を測定すること
によって決定しうる。 〔0008〕この微結晶ホージヤサイトは水、アルカリ
金属アルミネート、およびアルカリ金属シリケートの混
合物から製造される。好ましくは、この混合物は水、ナ
トリウム・アルミネート、水酸化ナトリウムおよびナト
リウム・シリケートを次のモル比に含む。 SiO2/Al2O3=4〜20 Na2O/Al2O3=6〜15 H2O/SiO2=18〜125
関するものである。 〔0002〕 〔従来の技術〕流動接触分解反応の活性および選択性に
及ぼすホージヤサイト結晶の大きさの効果は文献に報告
されている。更に詳しくは、K.Rajagopala
m,A.W.reters and G.C.Ed
wardsのApplied Catalysis,
23(1986)69−80には0.05ミクロン以上
の結晶の大きさをもつNaYは重質ガス油の分解に対し
てusYよりも限定された拡散性をもつことが報告され
ている。 〔0003〕ホージャサイトの結晶の大きさを減少させ
る技術を開示特許文献中の報告がある。一般的な試みは
合成混合物に有機物または金属を加えることであった。 米国特許第3,755,538号にはB、V、P、Mc
、W、GeおよびGaを合成ゲルに加えると、0.2〜
0.6ミクロンのホージヤサイト結晶がえられることが
示唆されている。米国特許第4,372,931号には
更に小さい0.05ミクロンのホージヤサイト結晶でさ
え、合成混合物に単糖類または二糖類を加えることによ
ってえられることが示唆されている。水非混和性有機溶
媒をゲルに加えると0.01〜0.1ミクロンの結晶が
えられたが、米国特許第3,516,786号に記載さ
れているように、生成物のSiO2/Al2O3の比は
2.5より大きくはなかった。ホージヤサイトの結晶の
大きさを0.1ミクロンに減少させる熱粉砕技術は米国
特許第3,864,282号および同第3,528,6
15号に記載されている。 〔0004〕 〔発明が解決しようとする課題〕本発明は0.1ミクロ
ン以下の粒径を6つ小板状のホージヤサイトを製造する
新規な方法を提供しようとするものである。 〔0005〕 〔課題を解決するための手段〕本発明は次の諸工程すな
わち (i)水、アルカリ金属アルミネート、およびアルカリ
金属シリケートの混合物から成るゲルを少なくとも15
℃の温度で製造し; (ii)該ゲルを少なくとも15℃の温度で高剪断撹拌
条件に付すことによって工程(i)のゲルを破壊し、そ
れによって該ゲルを均一な注入可能な混合物に転化させ
; (iii)工程(ii)の混合物を少なくとも15℃の
温度において少なくとも6時間熟成させ;そして次いで
(iv)工程(iii)の熟成混合物を結晶化させる;
諸工程から成ることを特徴とする0.1ミクロン以下の
粒径をもつ小板状のホージヤサイトの製造法、を提供す
るものである。 〔0006〕水、アルカリ金属アルミネート、およびア
ルカリ金属シリケートを、結晶化の際にホージヤサイト
を形成しうる割合で室温において混合すると、濃い連続
ゲルが生成する。このゲルは濃すぎるので注入性ではな
い。このゲルをホージヤサイト製造のための通常の撹拌
条件下で撹拌すると、撹拌中にゲルの塊りが残っている
のが観察され、そのゲルは撹拌を中止するともとの濃い
非注入性の状態に戻る。 〔0007〕本発明によれば、このゲルは該ゲルを十分
に高い剪断撹拌条件にかけることによって、均一な注入
性の物質に破壊(すなわち転化)しうるということが発
見された。驚くべきことに、この物質は撹拌を停止した
後においてさえ均一であり注入性であって、この流動性
物質は室温において長時間たとえば8時間放置したとき
でさえ、連続の非注入性のゲル状態には戻らない。更に
この注入性物質はフオージヤサイト結晶の生成条件にか
けたとき小さい結晶寸法のホージヤサイトを形成すると
いうことも驚くべきことに発見された。生成ホージヤサ
イト結晶は最大の寸法が1ミクロン以下、たとえば0.
05ミクロン以下、たとえば0.01〜0.04ミクロ
ンである小板の形状にある。これらの小板の粒径は、こ
れらの小板の代表的な試料を走査電子顕微鏡(SEM)
下で捜査して、これらの小板の最大寸法を測定すること
によって決定しうる。 〔0008〕この微結晶ホージヤサイトは水、アルカリ
金属アルミネート、およびアルカリ金属シリケートの混
合物から製造される。好ましくは、この混合物は水、ナ
トリウム・アルミネート、水酸化ナトリウムおよびナト
リウム・シリケートを次のモル比に含む。 SiO2/Al2O3=4〜20 Na2O/Al2O3=6〜15 H2O/SiO2=18〜125
〔0009〕この混合物は任意に更にホージヤサイト種
、水酸化カリウム、または1種以上の有機組成物のよう
な追加成分を含んでいてもよい。然しながら好ましくは
、該混合物は有機物質を含まないのがよい。このことは
反応混合物が小結晶寸法のホージヤサイトの製造に常用
される単糖類または二糖類または水非混和性有機溶媒の
ような有機化合物を含む必要がないことを意味する。 混合物は少なくとも15℃、好ましくは20〜50℃の
温度で製造すべきである。 〔0010〕前述のように、本発明のアルミネートおよ
びシリケート含有の反応混合物は混合すると濃い非注入
性ゲルを生成する。それ故、このゲルは少なくても15
℃、好ましくは20〜50℃の温度において高剪断撹拌
にかけることによって破砕されて均一な注入性混合物を
生ずる。たとえば、混合物は高剪断撹拌条件下で撹拌す
ることができる。次いで撹拌は中止され、混合物の状態
が観察される。混合物がたとえばゲルの塊りの存在によ
って実証されるように非注入性もしくは非均一性である
ならば、次いで高剪断撹拌条件を更に1〜3時間続ける
。従って、高剪断撹拌条件の持続時間は1〜4時間であ
りうる。 〔0011〕ゲルが注入性の均一混合物に転化した後に
、混合物を少なくとも6時間、たとえば6〜24時間、
好ましくは少なくとも約8時間熟成させる。この熟成は
少なくとも15℃の温度での、好ましくは結晶化の開始
を阻止するに十分に低い温度、代表的には20〜50℃
の温度での混合物の保持を包含する。最も好都合には、
この熟成は撹拌または加熱なしの室温条件での混合物の
放置を包含する。この熟成は高剪断撹拌に使用した同じ
容器中で行なうことができ、あるいは混合物を別の容器
に移すこともできる。 〔0012〕熟成混合物は次いで混合物の温度を十分な
結晶化温度、代表的には60〜120℃、好ましくは9
0〜110℃の温度に、結晶化が完了するまでの時間、
一般に2〜24時間、好ましくは3〜10時間のあいだ
昇温させることによって結晶化される。 〔0013〕微結晶ホージヤサイトが生成した後、それ
は同位のデカンテーシヨン、固体残渣の▲ろ▼過と洗浄
を包含する当業技術に周知の技術によって回収すること
ができる。 〔0014〕本発明の方法を使用して、シリカ/アルミ
ナのモル比が3より大きいホージヤサイトを、あるいは
十分な酸を結晶化混合物に加えるならば4より大きいモ
ル比をもつホージヤサイトを製造することができる。た
とえば、結晶化工程の前に十分な量の酸を加えて混合物
のOH−/SiO2モル比を2.0より大きい値から1
.8より小さい値にまで減少させることができる。この
目的にとって好ましい酸はH2SO4である。 〔0015〕反応混合物の結晶化は静止状態下で行なう
ことができ、あるいは混合物を結晶化期間中、連続的ま
たは間けつ的の温和な撹拌にかけることもできる。この
ような温和な撹拌は反応混合物の温度が上昇する際の熱
の均一な移動を助ける。 〔0016〕〔実施例〕 実施例1 脱イオン(DI)H2Oにとかした27gのNaAlO
2を645gのナトリウム−シリケート/NaOH溶液
に加え、次いで Premier Series
ミキサーを使用して3000rpmより大きい回転速
度で1時間混合する。モル比はSiO2/Al2O3=
16、OH/SiO2=2.1およびH2O/SiO2
=21であった。混合物を室温で一夜熟成させ、次いで
静的条件下で100℃において6時間結晶化させた。X
線回析(XRD)分析は生成物が1〜2ミクロン粒子の
通常のNaYに比べて広い線の広がりをもつホージヤサ
イトであることを示した。これらのデータは1ミクロン
よりずっと小さい著るしく小さいホージヤサイトが生成
したことを示唆している。この生成物の走査電子顕微鏡
(SEM)分析は0.05ミクロンよりずっと小さい粒
子を示した。生成物は3.1のSiO2/Al2O3の
モル比をもっていた。 〔0017〕比較例 A 脱イオン(DI)H2Oにとかした29gのNaAlO
2を645gのナトリウムシリケート/NaOH溶液に
加え、次いで低速度で高剪断なしで1時間混合した。モ
ル比は SiO2/Al2O3=16、OH/SiO
2=2.1およびH2O/SiO2=21であった。こ
のゼオライト予備ゲルを室温で一夜熟成させ、次いで静
的条件で6時間結晶化させた。XRD分析は生成物がホ
ージヤサイトであることを示した。XRDパターンは実
施例1で製造した生成物に比べてずっとずっと小さい線
の広がりを示した。SEM分析は0.1〜0.2ミクロ
ン粒子を示した。生成物は2.9のSiO2/Al2O
3比をもっていた。 〔0018〕実施例 2 DI H2Oにとかした145gのNaAlO2を3
225gのナトリウム−シリケート/NaOH溶液に加
え、次いで Premier Series ミ
キサーを使用して3000rpmより速い速度で1時間
混合した。モル比は SiO2/Al2O3=16、
OH/SiO2=2.1およびH2O/SiO2=21
であった。この混合物を室温で一夜熟成させた。500
gのH2SO4を1500gのH2Oと混合してから、
上記混合物に加えて混合物が流体で均一であることを示
すまで高速度および高剪断で混合した。酸添加後のモル
比はSiO2/Al2O3=16、OH/SiO2=1
.1およびH2O/SiO2=29であった。この混合
物を次いで静的条件下で6時間結晶化させた。XRD分
析は生成物がホージヤサイトであることを示した。SE
M分析は0.05〜0.1ミクロン粒子を示した。Si
O2/Al2O3の比は4.5であった。 〔0019〕比較例 B DI H2Oにとかした145gのNaAlO3を3
225gのナトリウム・シリケート/NaOH溶液に加
え、次いで Premier Series ミ
キサーを使用して3000rpmより大きい速度で1時
間混合した。モル比はSiO2/Al2O3=16、O
H/SiO2=2.1およびH2O/SiO2=16で
あった。この混合物を室温で一夜熟成させた。500g
のH2SO4を1500gのH2Oと混合してから上記
の混合物に加えた。非常に粘稠なゲルが生成し、このも
のはなめらかな混合物に撹拌するのみ困難であった。酸
添加後のモル比は SiO2/Al2O3=16、O
H/SiO2=1.1およびH2O/SiO2=24で
あった。このゲルを静的条件下で6時間結晶化させた。 XRD分析は生成物がホージヤサイトであることを示し
た。 SEM分析は0.4ミクロン粒子を示した。 〔0020〕実施例2と比較例Bとの比較は、結晶化前
に均質な混合物を確保するために十分な水を加えること
の重要性を示している。
、水酸化カリウム、または1種以上の有機組成物のよう
な追加成分を含んでいてもよい。然しながら好ましくは
、該混合物は有機物質を含まないのがよい。このことは
反応混合物が小結晶寸法のホージヤサイトの製造に常用
される単糖類または二糖類または水非混和性有機溶媒の
ような有機化合物を含む必要がないことを意味する。 混合物は少なくとも15℃、好ましくは20〜50℃の
温度で製造すべきである。 〔0010〕前述のように、本発明のアルミネートおよ
びシリケート含有の反応混合物は混合すると濃い非注入
性ゲルを生成する。それ故、このゲルは少なくても15
℃、好ましくは20〜50℃の温度において高剪断撹拌
にかけることによって破砕されて均一な注入性混合物を
生ずる。たとえば、混合物は高剪断撹拌条件下で撹拌す
ることができる。次いで撹拌は中止され、混合物の状態
が観察される。混合物がたとえばゲルの塊りの存在によ
って実証されるように非注入性もしくは非均一性である
ならば、次いで高剪断撹拌条件を更に1〜3時間続ける
。従って、高剪断撹拌条件の持続時間は1〜4時間であ
りうる。 〔0011〕ゲルが注入性の均一混合物に転化した後に
、混合物を少なくとも6時間、たとえば6〜24時間、
好ましくは少なくとも約8時間熟成させる。この熟成は
少なくとも15℃の温度での、好ましくは結晶化の開始
を阻止するに十分に低い温度、代表的には20〜50℃
の温度での混合物の保持を包含する。最も好都合には、
この熟成は撹拌または加熱なしの室温条件での混合物の
放置を包含する。この熟成は高剪断撹拌に使用した同じ
容器中で行なうことができ、あるいは混合物を別の容器
に移すこともできる。 〔0012〕熟成混合物は次いで混合物の温度を十分な
結晶化温度、代表的には60〜120℃、好ましくは9
0〜110℃の温度に、結晶化が完了するまでの時間、
一般に2〜24時間、好ましくは3〜10時間のあいだ
昇温させることによって結晶化される。 〔0013〕微結晶ホージヤサイトが生成した後、それ
は同位のデカンテーシヨン、固体残渣の▲ろ▼過と洗浄
を包含する当業技術に周知の技術によって回収すること
ができる。 〔0014〕本発明の方法を使用して、シリカ/アルミ
ナのモル比が3より大きいホージヤサイトを、あるいは
十分な酸を結晶化混合物に加えるならば4より大きいモ
ル比をもつホージヤサイトを製造することができる。た
とえば、結晶化工程の前に十分な量の酸を加えて混合物
のOH−/SiO2モル比を2.0より大きい値から1
.8より小さい値にまで減少させることができる。この
目的にとって好ましい酸はH2SO4である。 〔0015〕反応混合物の結晶化は静止状態下で行なう
ことができ、あるいは混合物を結晶化期間中、連続的ま
たは間けつ的の温和な撹拌にかけることもできる。この
ような温和な撹拌は反応混合物の温度が上昇する際の熱
の均一な移動を助ける。 〔0016〕〔実施例〕 実施例1 脱イオン(DI)H2Oにとかした27gのNaAlO
2を645gのナトリウム−シリケート/NaOH溶液
に加え、次いで Premier Series
ミキサーを使用して3000rpmより大きい回転速
度で1時間混合する。モル比はSiO2/Al2O3=
16、OH/SiO2=2.1およびH2O/SiO2
=21であった。混合物を室温で一夜熟成させ、次いで
静的条件下で100℃において6時間結晶化させた。X
線回析(XRD)分析は生成物が1〜2ミクロン粒子の
通常のNaYに比べて広い線の広がりをもつホージヤサ
イトであることを示した。これらのデータは1ミクロン
よりずっと小さい著るしく小さいホージヤサイトが生成
したことを示唆している。この生成物の走査電子顕微鏡
(SEM)分析は0.05ミクロンよりずっと小さい粒
子を示した。生成物は3.1のSiO2/Al2O3の
モル比をもっていた。 〔0017〕比較例 A 脱イオン(DI)H2Oにとかした29gのNaAlO
2を645gのナトリウムシリケート/NaOH溶液に
加え、次いで低速度で高剪断なしで1時間混合した。モ
ル比は SiO2/Al2O3=16、OH/SiO
2=2.1およびH2O/SiO2=21であった。こ
のゼオライト予備ゲルを室温で一夜熟成させ、次いで静
的条件で6時間結晶化させた。XRD分析は生成物がホ
ージヤサイトであることを示した。XRDパターンは実
施例1で製造した生成物に比べてずっとずっと小さい線
の広がりを示した。SEM分析は0.1〜0.2ミクロ
ン粒子を示した。生成物は2.9のSiO2/Al2O
3比をもっていた。 〔0018〕実施例 2 DI H2Oにとかした145gのNaAlO2を3
225gのナトリウム−シリケート/NaOH溶液に加
え、次いで Premier Series ミ
キサーを使用して3000rpmより速い速度で1時間
混合した。モル比は SiO2/Al2O3=16、
OH/SiO2=2.1およびH2O/SiO2=21
であった。この混合物を室温で一夜熟成させた。500
gのH2SO4を1500gのH2Oと混合してから、
上記混合物に加えて混合物が流体で均一であることを示
すまで高速度および高剪断で混合した。酸添加後のモル
比はSiO2/Al2O3=16、OH/SiO2=1
.1およびH2O/SiO2=29であった。この混合
物を次いで静的条件下で6時間結晶化させた。XRD分
析は生成物がホージヤサイトであることを示した。SE
M分析は0.05〜0.1ミクロン粒子を示した。Si
O2/Al2O3の比は4.5であった。 〔0019〕比較例 B DI H2Oにとかした145gのNaAlO3を3
225gのナトリウム・シリケート/NaOH溶液に加
え、次いで Premier Series ミ
キサーを使用して3000rpmより大きい速度で1時
間混合した。モル比はSiO2/Al2O3=16、O
H/SiO2=2.1およびH2O/SiO2=16で
あった。この混合物を室温で一夜熟成させた。500g
のH2SO4を1500gのH2Oと混合してから上記
の混合物に加えた。非常に粘稠なゲルが生成し、このも
のはなめらかな混合物に撹拌するのみ困難であった。酸
添加後のモル比は SiO2/Al2O3=16、O
H/SiO2=1.1およびH2O/SiO2=24で
あった。このゲルを静的条件下で6時間結晶化させた。 XRD分析は生成物がホージヤサイトであることを示し
た。 SEM分析は0.4ミクロン粒子を示した。 〔0020〕実施例2と比較例Bとの比較は、結晶化前
に均質な混合物を確保するために十分な水を加えること
の重要性を示している。
Claims (7)
- 〔請求項1〕次の諸工程すなわち (i)水、アルカリ金属アルミネート、およびアルカリ
金属シリケートの混合物から成るゲルを少なくとも15
℃の温度で製造し; (ii)該ゲルを少なくとも15℃の温度で高剪断撹拌
条件に付すことによって工程(i)のゲルを破壊し、そ
れによって該ゲルを均一な注入可能な混合物に転化させ
; (iii)工程(ii)の混合物を少なくとも15℃の
温度において少なくとも6時間熟成させ;そして次いで
(iv)工程(iii)の熟成混合物を結晶化させる;
諸工程から成ることを特徴とする0.1ミクロン以下の
粒径をもつ小板状のホージヤサイトの製造法。 - 〔請求項2〕工程(i)で製造したゲルがモル比でSi
O2/Al2O3=4〜20 Na2O/Al2O3=6〜15 H2O/SiO2=18〜125 の組成をもつ請求項1の製造法。 - 〔請求項3〕結晶化工程(iv)の前に工程(iii)
の熟成混合物に酸を加えて該混合物のOH−/SiO2
モル比を1.8未満に減少させる請求項1または2の製
造法。 - 〔請求項4〕酸がH2SO4である請求項3の製造法。
- 〔請求項5〕工程(i)の混合物が有機物を含まない請
求項1の製造法。 - 〔請求項6〕結晶化工程(iv)を60〜120℃の温
度において2〜24時間行なう請求項1〜5のいづれか
1項の製造法。 - 〔請求項7〕結晶化工程(iv)を90〜110℃の温
度において3〜10時間行なう請求項1〜6のいづれか
1項の製造法。
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