JPS62132936A - 吸水性樹脂の造粒方法 - Google Patents

吸水性樹脂の造粒方法

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JPS62132936A
JPS62132936A JP60273682A JP27368285A JPS62132936A JP S62132936 A JPS62132936 A JP S62132936A JP 60273682 A JP60273682 A JP 60273682A JP 27368285 A JP27368285 A JP 27368285A JP S62132936 A JPS62132936 A JP S62132936A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、吸水性樹脂の造粒方法、さらに詳しくは、適
度の粒径を有し、かつ粒径分布の狭い吸水性樹脂の製造
方法に関するものである。
吸水性樹脂は近年、生理用品、おむつ、使い捨雑巾など
の衛生関係、保水剤、土壌改良剤として農園芸関係など
に使われているほか、汚泥の凝固。
建材の結露防止や油類の脱水などの種々の用途に用いら
れている。
これらの中でも特に生理用品、おむつ、などの衛生用品
に吸水性樹脂がさかんに使用されるようになった0 〔従来の技術〕 (発明が解決しようとする問題点) この種の吸水性樹脂としては、アクリル酸塩重合体架橋
物、アクリル酸エステル−酢酸ピニル共重合体架橋物の
ケン化物、澱粉−アクリル酸塩グラフト共重合体架橋物
、澱粉−アクリロニトリルグラフト共重合体架橋物のケ
ン化物、無水マレイ、ン酸グラ7トボリピニルアルコー
ル架橋物、ポリエチレンオキシド架橋物などが知られて
いる。
これらの吸水性樹脂は、一般に逆相懸濁重合。
逆相乳化重合、水溶液重合または有機溶媒中での反応等
の方法によって、重合体を合成し、そのま\乾燥して製
造されるか、または場合により乾燥した後、粉砕工程を
経て製造されている。
しかしながら、このような方法によって吸水性樹脂を製
造した場合、一般に粒径分布の広い、微粉をかなりの割
合で含む製品が得られるのが常である。
例えば、衛生材分計に用いられる場合、粉末状吸水性樹
脂が、粉砕パルプと混合されるか、粉砕パルプ層の上に
均一に散布されるか、もしくは吸水紙の間にはさみ込ま
れるかして用いられることが多い。微粉状または微粉を
多く含む吸水性樹脂を使用し水際には、移送、供給の際
にブリッジングを生じ易く、取扱いが難しいばかりか、
粉塵が立ち環境を著しく悪化させ、機器の汚染、故障を
引き起したりする。また微粉が衛生用品から脱落する恐
れもある。
また、農園芸用保水剤として使用する場合にも、土壌や
砂と混合する時に、機械に付着したシ、不均一な混合に
なったりする。
本発明者らは、前記従来技術の欠点を排除して用途に応
じた粒径で、しかも粒径分布が狭く、粉塵のない吸水性
樹脂を安定的に、かつ容易に製造する方法について鋭意
研究を重ねた結果、カルボキシレートを重合体の構成成
分として含有する吸水性樹脂1重量部に対し、0.1〜
5.0重量部の水およ不活性溶媒中で攪拌下、0.00
0005〜0.2重量部の粉末状無機物質を加えた後、
水および不活性溶媒を留去することにより、適度の粒径
を有し、かつ粒径分布の狭い 100μ以下の微粉を含
ま々い吸水性樹脂が得られることを見い出し、本発明を
完成するに到った。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するだめの手段) 本発明におけるカルボキシレートを重合体の構成成分と
して含有する吸水性樹脂の例としては、アクリル酸塩重
合体架橋物、アクリル酸エステル−酢酸ピニル共重合体
架橋物のケン化物、澱粉−アクリル酸塩グラフト共重合
体架橋物、澱粉−アクリロニトリルグラフト共重合体架
橋物のケン化物、無水マレイン酸クラフトポリピニルア
ルコール架橋物等があり、本発明に好ましく用いられる
勿論、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合体架橋物、
アクリル酸塩−2−アクリルアミド−2−メチルプロパ
ンスルホン酸塩共重合体架橋物等の英 アクリル酸塩を主成分とするA重合体も本発明に使用す
ることができる。
次に本発明の実施態様について詳細圧説明する。
カルボキシレートを含有する吸水性樹脂は、例えば、特
公昭60−25045号、特願昭59−210198号
、特開昭57−158210号。
特開昭57−21405号、特公昭53−46199号
、特開昭58−71907号、特開昭55−84304
号などに示されているいずれかの方法で製造することが
できる。
代表的な吸水性樹脂の製造例としては、次のようなもの
が、あげられる。
例−1 α、β−不飽和カルボン酸およびそのアルカリ金属塩水
溶液を架橋剤の存在下、または不存在下にショ糖脂肪酸
エステルを含有する石油系炭化水素溶媒中に懸濁させ、
ラジカル重合開始剤の存在下に重合せしめる方法。
例−2 アクリル酸およびアクリル酸アルカリ塩水溶液をHLB
8〜12の界面活性剤を共存する脂環族または脂肪族炭
化水素溶媒中て8渇させ、水溶性ラジカル重合開始剤の
存在下知重合せしめる方九例−3 分子量750〜1oooo のモノオレフィン重合体に
1〜20重量にのα、β−不飽和多価カルボン酸あるい
は、その無水物をグラフト化した反応生成物、またはモ
ノオレフィン重合体を最終的に酸価が10−100にな
るように酸化して得られる生成物を保護コロイドに用い
て、単量体水溶液を重合不活性で疎水性の液体中Ka濁
させて、水溶性ラジカル重合開始剤の存在下に重合せし
める方法。
例−4 重合温度で油溶性であるセルロースエステルまたはセル
ロースエーテルを保護コロイドに用いて、水溶性エチレ
ン性不飽和単景体水溶液でしかも。
単量体水溶液の濃度を40重量%〜飽和濃度の範囲内で
炭化水素または、ハロゲン化芳香族炭化水素中に分散、
懸濁させて重合開始剤に過硫酸塩を用いて重合せしめる
方法。
例−5 デンプンおよびセルロースのうち少なくとも一種(A)
と付加重合性二重結合を有する水溶性の、または加水分
解により、水溶性となる単量体の少なくとも一種(B)
、および架橋剤(C)を必須成分として重合し、必要に
より加水分解を行ない重合体を得る方法。
例−6 アクリル酸カリウムと水混和性ないし水溶性ジピニル系
化合物とを含有し、これら単量体の濃度が55〜80重
量%の範囲にある加温水溶液に重合反応開始剤を添加し
て、外部加熱を行なうことなく重合反応を行なわせると
共に水分を気化させ吸水性樹脂を得る方法。
本発明の対象とする吸水性樹脂は前記の方法に限定され
ず、いかなる方法で製造しても良い。
本発明では、これらの吸水性樹脂の造粒を行なうにあた
シ所定量の水を含有させるが、含有させろ水の割合によ
って、本発明の効果は大きく異なる。従って本発明では
、含有させる水の量は吸水性樹脂1重量部に対して、0
.1〜5.0重量部の範′囲で変化させ得る。
水の量が、0.1重量部以下では造粒物が得られないか
、得られても効果が2高しい。−力水の量が、5.0重
量部以上では造粒物として塊状物が得シ られるか、造粒物が得られても粗大粒子となり好ましく
ない。
このような関係から、水の量が就中0.2〜3.0重量
部の場合に1さらに好ましい結果が得られる。
さらKこれらの範囲内で含有させる水の量を変化させる
ことにより、100μ以下の微粉を含まない粒径分布の
範囲の狭い任意の粒径を有する粒子を得ることができる
本発明で用いられる界面活性剤は、ソルビタンモノラウ
リレート、オキシエチレンソルビタンモノステアレート
エーテルの如!、HLB8〜12のソルビタン脂肪酸エ
ステルまたはソルビタン脂肪酸エステルエーテル、HL
B2〜16のショ糖脂肪酸エステル、セルロースエステ
ルまたはセルロースエーテル、無水マレイン酸でグラフ
ト化された低分子モノオレフィン重合体または、低分子
ジオレフィン重合体、酸価が10〜100であるモノオ
レフィン重合体等をあげることができる。
しかしながらソルビタン脂肪酸エステル類の中でも、例
えばソルビタンモノステアレート(HLB 4.7 )
の如き低いHLB値を有するソルビタン脂肪酸エステル
を用いて、本発明の方法を実施した場合、造粒物は得ら
れるものの、生成物にわずかの力が加われば微粉に砕か
れ、本発明の目的に合致せず好ましくない。
界面活性剤の使用量は、吸水性樹脂1重量部に対し、o
、oos重量部以下では適度の粒径の製品が得難く、粗
大粒子ないし塊状物が得られ好ましくない。0.2重量
部以上では、造粒にさしたる効果がなく、吸水性樹脂の
性能に悪影響を及ぼし、かつ経済的でないので好ましく
ない。
本発明で使用できる不活性溶媒は、重合体ならびにその
原料に悪影響を与えないものであれば、いずれも使用で
きるが、中でも石油系溶媒または低級アルコールを用い
ると好ましい結果を与える石油系溶媒には、脂肪族炭化
水素、脂環族炭化水素または芳香族炭化水素があシ、脂
肪族炭化水素としては、ノルマルペンタン、ノルマルヘ
キサン、ノルマルヘプタン、リグロイン等が、脂環族炭
化水素の例としては、シクロペンタン、メチルシクロペ
ンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等が、
芳香族炭化水素の例としては、ベンゼン、トルエン、キ
シレン等があげられる。
また低級アルコールとしては、メタノール、エタノール
、イソプロパツール等があげられる。特にノルマルヘキ
サン、ノルマルヘプタン、シクロヘキサン、トルエン、
キシレン、メタノールは工業的に品質が一定しているう
え、入手が容易であり、かつ安価なために有利に用いる
ことができる0吸水性樹脂と不活性溶媒の割合は、通常
吸水性樹脂1重量部に対し、不活性溶媒1〜100重量
部、好ましくは2〜50重量部の割合で使用すると好結
果が得られる。不活性溶媒の量が少ない程容積効率がよ
いが、含水状態の吸水性樹脂の分散が悪くなり、粉末状
無機物質添加時に塊状物とな1つたりする。逆に不活性
溶媒の量が多いと分散しやすく、造粒化が均一に行なわ
れ粒径分布の範囲は狭くなるが容積効率が悪くなるので
上記の範囲で実施するのが好ましい。
本発明で使用できる粉末状無機物質としては、例えば二
酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化チタン、リン酸カ
ルシウム、炭酸カルシウム、タルク、リン酸マグネシウ
ム、硫酸カルシウム、珪藻土、ベントナイト、ゼオライ
ト、その他の金属酸化物などがあげられる。特に二酸化
珪素、酸化アルミニウム、二酸化チタンが好ましい0こ
れら粉末状無機物質の粒子径は、一般に200μ以下の
もの、特に100μ以下のものが好ましく用いられる。
粉末状無機物質の添加量は、ポリマーに対して一般にo
、 o o o o o s〜0.2重量部、好ましく
はo、 o o o o o s〜0.1重量部の割合
で使用すると好結果が得られる。一般に粉末状無機物質
の添加量が0.000005重量部よシ少ない場合は、
添加効果が発現せず、0.2重量部より多い場合は、吸
水性能に悪影響を及ぼすので好ましくない。
これらの範囲で添加量を変化させることにより粒径分布
の範囲の狭い任意の粒径を有する粒子が得られる。ここ
で狭い粒径分布の造粒物を安定して得るためには懸濁液
全体が均一に分散できるような装置を用いる必要がある
本発明の実施態様としては、種々の方法がある。
すなわち、吸水性樹脂を界面活性剤を含有した不活性溶
媒中に分散させた後、攪拌下に水を加えて均一に水を吸
水性樹脂に吸収させた後、粉不状無様物質を添加し、そ
の後水および溶媒を常法に従って留去するか、または前
述の不活性8媒を用いて吸水性樹脂の重合反応を行ない
反応工程から得られる重合液中の吸水性樹脂、水、界面
活性剤三者の割合を必要に応じて調節した後、粉末状無
機物質を加え、その後水および溶媒を留去することによ
り好適の粒径の吸水性樹脂を得ることができる。
〔実施例〕
以下実施例、比較例によって本発明を具体的に説明する
比較例−1 攪拌機、還流冷却器2滴下ロート、窒素ガス導入管を付
した500−の四つ日丸底フラスコにノルマルヘプタン
280−を仕込→、HLB3のショ糖ジ・トリステアレ
ー)0.75Fを添加分散した。窒素ガスを吹き込んで
溶存酸素を追い出した後、50℃まで昇温し、攪拌下に
シヨ糖ジ・トリステアレートを溶解した後、30℃まで
冷却した。
別に200mの三角フラスコ中に80i(i%のアクリ
ル酸水溶液37.5)を取シ、外部よシ氷冷しつつ、2
5.4重量にの苛性ソーダ水溶液49.39を滴下して
75モル%の中和を行なった後、過硫酸カリウム0.0
45 Fを加えて溶解した。このアクリル酸部分中和塩
水溶液を、四つロフラスコに加えて分散させ、再び系内
を窒素で充分に置換した後、昇温を行ない浴温を55〜
65℃に保持して1時間重合反応を行ない吸水性樹脂の
重合液を得た。水およびノルマルヘプタンを蒸留で除去
、乾燥することによって粒径が、150〜400μのビ
ーズ状重合体41.0ノを得た。
実施例−1〜11 吸水性樹脂、水、不活性溶媒および界面活性剤を含む重
合液に撹拌下で粉末状無機物質を添加した後、水および
不活性溶媒を蒸留して除去、乾燥することKより吸水性
樹脂を得た。その結果を下記の第1表に示した。なお参
考として各比較例で得た吸水性樹脂の生成量および粒径
を右欄に併記した。
比較例−2 比較例−1に用いたのと同じ500−の四つ日丸底フラ
スコにシクロヘキサン213Fを仕込みHL B 8.
6のソルビタンモノラクリレー) 0.83jを添加分
散した。窒素ガスを吹き込んで、溶存酸素を追い出した
後、室温で攪拌下にソルビタンモノラウリレートを溶解
した。
別に200−の三角フラスコ中に純度99.8重量%の
アクリル酸39. I Pを取り、外部より氷冷しつつ
、22.6重量%の苛性ソーダ水溶液76.51を滴下
して80モル%の中和を行なった後、過硫酸カリウム0
.1311を加えて溶解した。
このアクリル酸部分中和塩水溶液を四つロフラスコに加
えて分散させ、再び系内を窒素で充分に置換した後、昇
温を行ない浴温を55〜60℃に保持して3時間重合反
応を行ない吸水性樹脂の重合液を得た。水およびシクロ
ヘキサンを蒸留で除去、乾燥することによって粒径が、
50〜350μの微顆粒状の乾燥重合体48. O!を
得た。
比較例−3 比較例−1で用いたのと同じ500−の四つ日丸底フラ
スコにノルマルヘプタン280dt−]$1変性ポリエ
チレンワックス(商品名; Hi −Wax1105A
、三井石油化学製9分子量2700.密度0.94 、
酸価30 ) 2.3Fを添加分散した。窒素ガスを吹
き込んで溶存酸素を追い出した後、65℃まで昇温し、
変性ポリエチレンワックスを溶解した。別に三角フラス
コ中に80重量にのアクリル酸水溶液37.5 Pを取
り、外部よシ氷冷しつつ28.1重量%の苛性ソーダ水
溶液44.5 Fを滴下して75モル%の中和を行なっ
た後、過硫酸カリウム0.045 Fを加えて溶解した
。このアクリル酸部分中和塩水溶液を四つロフラスコに
加えて分散させ、再び系内を窒素で充分に置換した後、
昇温を行ない、浴温を60〜65℃に保持し、1時間重
合反応を行ない吸水性樹脂の重合液を得た。
水およびノルマルヘプタンを蒸留で除去、乾燥すること
によって粒径が、50〜350μのビーズ状重合体40
yを得た。
比較例−4 比較例−1で用いたのと同じ500−の四つ日丸底フラ
スコにシクロヘキサン280WLtを取シ、エチルセル
ロース(商品名;エチルセルロースN−200,パーキ
ュリーズ製)1.865!Eを添加分散した。窒素ガス
を吹き込んで溶存酸素を追い出した後、75℃まで昇温
し、エチルセルロースを溶解した。別に三角フラスコ中
に80重量%のアクリル酸水溶液37.5 tを取り、
外部より氷冷しつつ、28.1重量にの苛性ソーダ水溶
液44.591を滴下して75モル%の中和を行なった
後、過硫酸カリウム0.045 Fを加えて溶解した。
このアクリル酸部分中和塩水溶液を四つロフラスコに加
えて分散させ、再び系内を窒素で充分に置換した後、昇
温を行ない浴温を60〜65℃に保持し、1時間重合反
応を行ない吸水性樹脂の重合液を得た。水およびシクロ
ヘキサンを蒸留で除去、乾燥することによって粒径が、
50〜350μのビーズ状重合体40.59を得た。
実施例−12 攪拌機、還流冷却器、水分離器1滴下ロート。
窒素ガス導入管を付した500−の四つ日丸底フラスコ
に市販吸水性樹脂であるデンプン−アクリル酸塩グラフ
ト重合体架橋物(商品名;サンウェットIM−1000
,三洋化成製)(粒径30〜840μ)50F、(含水
率9.0%)を取り、ノルマルヘプタン300−とソル
ビタンモノラウリレート2.5 Fを加え攪拌下で水4
5.59を滴下ロートでゆっくり加えた。
この懸濁液に二酸化珪素(商品名;トクシールP。
徳山ソーダ製)を0.6851添加した後、引続き水お
よびノルマルヘプタンを蒸留で除去、乾燥することによ
シ粒径が、350〜900μの造粒物53、591を得
た。
実施例−13 実施例−12と同様の装置を用いて、市販吸水性樹脂で
あるアクリル酸塩重合体架橋物(商品名;アラソープ7
20.荒用化学1iり(粒径5゜〜900μ)50y 
(含水率10%)を取り、ノルマルヘプタン300−と
ソルビタンモノラウリレート2.5yを加え、撹拌下で
水209を滴下ロートでゆっくり加えた。この懸濁液に
シリカ(商品名;トクシールP、徳山ソーダ製)を0.
45 y添加した。引続き水およびノルマルヘプタンを
蒸留で除去、乾燥することにより粒径が、300〜10
00μの造粒物53. Ofを得た。
実施例−14 実施例−12と同様の装置を用いて、比較例−1で得た
吸水性樹脂30!(含水率5.0%)を取りメタノール
60fと水60yとソルビタンモノラウリレート1.7
 Pとを混合した液を加えて、よく混合した。この懸濁
液にシリカ(商品名;トクシールP、徳山ソーダ製)を
0.25 F添加した後、水およびメタノールを蒸留で
除去、乾燥すること【より粒径が、−、5CI O〜1
000μの造粒物ao、syを得た。
実施例−15 実施例−12と同様の装置を用いて、市販の吸水性樹脂
である無水マレイン酸クラフトポリピニルアルコール架
橋物(商品名、KIゲル、クラレ製9粒径30〜100
0μ)50ノ(含水率8.0%)を取り、シクロ−・キ
サン300−とソルビタンモノラウリレー) 1. O
fを加え、攪拌下で水46fを滴下ロートでゆっくシ加
えた。この懸濁液にシリカ(商品名;アエロジル380
1日本アエロジル製)を0.231添加した後、水およ
びシクロヘキサンを蒸留で除去、乾燥することにより粒
径が、500〜1400μの造粒物51.5ノを得た。
実施例−16 実施例−12と同様の装置を用いて、市販の吸水性樹脂
であるアクリル酸エステル−酢酸ピニル共重合体架橋物
のケン化物(商品名;スミカゲル5−50.住友化学製
9粒径80〜4oOμ)50y (含水率5.09g)
を取り、シクロヘキサン300−とソルビタンモノラウ
リレート1.. Ofを加え、攪拌下で水47.5 P
を滴下ロートでゆっくり加えた。この懸濁液にシリカ(
商品名;アエロジル1309日本アエロジル製)を0.
5F添加した後、水およびシクロヘキサンを蒸留で除去
、乾燥することにより粒径が、300〜8ooμの造粒
物52.5Fを得た。
子4を例−5 実施例−12と同様の装置を用いて、比較例−2で得た
吸水性樹脂30y(含水率5. O% )を取シ、ノル
マルヘプタン280−を加えてよく混合した。その後、
攪拌下でシリカ(商品名;トクシールP、徳山ソーダ製
)を0.75 p添加した。引続き水およびノルマルヘ
プタンを蒸留で除去、乾燥することにより粒径が、50
〜350μの元の粒径と変らない顆粒状ポリマー29.
5 IIを得た。
比較例−6 ##J−2’j!の四つロフラスコを用いた以外は実施
例−12と同様の装置を用いて、市販吸水性樹脂(商品
名;アクアリックCA、日本触媒化学製)50j’(含
水率9.0%)を取り、ノルマルヘプタン1000−と
ソルビタンモノラウリレート2.51を加え、攪拌下で
水314yを滴下ロートでゆっくり加えた。この懸濁液
にシリカ(商品名;トクシールP、徳山ソーダ製)を0
.68 F添加した後、引続き水およびノルマルヘプタ
ンを蒸留で除去、乾燥したところ大半が塊状物であり造
粒物は、わずかに10yしか得られなかった。
比較例−7 ソルビタンモノラウリレートを用いなかった以外は、実
施例−12と同処方で行なった。大半が塊状物で造粒物
は、わずかに5PLか得られなかった。
〔発明の効果〕
通常の吸水性樹脂を製造する方法では、最終製品には微
粉、殊に粒径100μ以下の微粉が、かなりの割合で含
まれており、また粒径分布の広い製品が得られるのが常
である。
しかし、本発明の造粒方法を用いると微粉を含まないで
、用途に応じた適度の粒径を有し、かっ粒径分布の狭い
吸水性樹脂を得ることができる。
そのため、移送9袋詰め作業時に粉塵が立たず、作業環
境の悪化、機器の汚染、故障を防止することができる。
また、衛生用品、農園芸用品として使用される場合、微
粉が脱落することがない上、用途に応じ九粒径の吸水性
樹脂を得ることができるため、散布性、混合性、水分保
持性などが著しく改善される0 出願人  製鉄化学工業株式会社 代表者 増 1)裕 治

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カルボキシレートを重合体の構成成分として含有
    する吸水性樹脂1重量部に対し、0.1〜5.0重量部
    の水および0.005〜0.2重量部の界面活性剤存在
    下に不活性溶媒中で撹拌下0.000005〜0.2重
    量部の粉末状無機物質を加えた後、水および不活性溶媒
    を留去することを特徴とする吸水性樹脂の造粒方法。
  2. (2)吸水性樹脂が、アクリル酸塩重合体架橋物、アク
    リル酸エステル−酢酸ピニル共重合体架橋物のケン化物
    、澱粉−アクリル酸塩グラフト共重合体架橋物、澱粉−
    アクリロニトリルグラフト共重合体架橋物のケン化物、
    無水マレイン酸グラフトポリピニルアルコール架橋物か
    らなる群より選ばれた1種または2種以上である特許請
    求の範囲(1)記載の方法。
  3. (3)界面活性剤が、HLB6〜12のソルビタン脂肪
    酸エステルまたはソルビタン脂肪酸エステルエーテル、
    HLB2〜16のシヨ糖脂肪酸エステル、セルロースエ
    ステルまたはセルロースエーテル、無水マレイン酸でグ
    ラフト化された低分子モノオレフィン重合体または低分
    子ジオレフィン重合体、酸価が10〜100であるモノ
    オレフィン重合体からなる群より選ばれた1種または2
    種以上である特許請求の範囲(1)記載の方法。
  4. (4)不活性溶媒の使用量が吸水性樹脂1重量部に対し
    、2〜50重量部である特許請求の範囲(1)記載の方
    法。
  5. (5)不活性溶媒が石油系溶媒である特許請求の範囲(
    1)記載の方法。
  6. (6)石油系溶媒がノルマルヘプタンである特許請求の
    範囲(5)記載の方法。
  7. (7)不活性溶媒が低級アルコールである特許請求の範
    囲(1)記載の方法。
  8. (8)低級アルコールがメタノールである特許請求の範
    囲(7)記載の方法。
  9. (9)粉末状無機物質として、粒子径が100μ以下の
    粉末を用いる特許請求の範囲(1)記載の方法。
  10. (10)粉状無機物質が二酸化珪素である特許請求の範
    囲(1)記載の方法。
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