JPH02172996A - 粗製アミノ有機ホスホン酸の精製方法 - Google Patents

粗製アミノ有機ホスホン酸の精製方法

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JPH02172996A
JPH02172996A JP1285084A JP28508489A JPH02172996A JP H02172996 A JPH02172996 A JP H02172996A JP 1285084 A JP1285084 A JP 1285084A JP 28508489 A JP28508489 A JP 28508489A JP H02172996 A JPH02172996 A JP H02172996A
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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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、精製方法、特にアミノホスホネートから過剰
な反応体を分離する方法に関するものである。
[従来の技術および課題] アミノアルキレンホスホネートは、たとえば洗剤の金属
イオン封鎖剤として使用され、アミノ化合物、アルデヒ
ドまたはゲトン、および亜燐酸を塩酸の存在下で反応さ
せることにより得られる。
反応生成物は、ホスホノアルキレーションの度合いが種
々異なっているアミノアルキレンホスホン酸、過剰量の
カルボニル化合物、亜燐酸および特に塩化水素の水溶液
である。米国特許第3288846号およびジャーナル
 オプ オルガニック ケミストリー(J、Org、C
hem、 )第31巻 1603−1607頁1966
年に記載されているように、場合により、反応生成物は
冷却して、ホスホネート化合物を遊離酸として晶出する
ことができる0反応生成物はまた、例えばす1〜リウム
塩のような塩類の溶液として販売されているが、この場
合反応生成物溶液はアルカリで処理される。しかし、遊
離酸およびその塩の溶液は塩化物イオンを含有し、その
ため腐蝕を起こし、またナトリウム塩の場合には反応生
成物は塩化ナトリウムを含有し、濃縮塩溶液から晶出し
やすい、塩化物濃度は遊離酸から塩化水素を蒸留するこ
とにより低減できるが、この操作は不経済でしかも反応
生成物の品質低下を招き、腐食性がある。
[課題を解決するための手段] われわれは、塩化物含量を溶剤抽出によって低下できる
ことを発見した。
本発明は、粗製有機アミノホスホン酸の塩化物含有量を
低下させる方法を提供するものであり、アミノ有機ホス
ホン酸と塩化水素からなる水性原料を、好ましくは少な
くとも部分的に水と非混和性の水酸基含有溶剤に接触さ
せて、塩化水素および通常なら水を含有した有機溶液と
5塩化水素含量の少ないアミノ有機ホスホン酸を含む水
性組成物を得、そして該組成物を該溶液から分離するこ
とからなる方法である。
アミノ有機ホスホン酸は式I F1203P−C(Rす(R2)−トN(Rコ)−R’
−]n−N(Itテ)−C(R’>(R’)−PO,F
l。
を有する0式中、RI、 R2,8%、 R1の各々は
同一または異なった基であるが、水素原子、または場合
によって置換した脂肪族ヒドロカルビル、脂環式、アリ
ルまたはアルキル基であり、各々は脂肪族基の場合炭素
数は好ましくは1〜2o、特に好ましくは1〜8であり
、脂環式、アリルまたはアルキル基の場合には炭素数は
それぞれ5〜10.6〜18または7〜19であり、ま
たRs、 Rtの各々は同一または異なった基であるが
、水素は別としてRI、12゜R5およびRsに対して
定義したのと同一であり、あるいは式 %式% で示される基であるが、式中R@、 R1の各々は同一
または異なった基であるが、R1,Q2.8%またはR
1に対して定義したのと同一であり、そしてR4は例え
ば炭素数1〜10の2価の有機基をあられし、nは0又
は1以上例えば1又は2を含む1〜5なる整数である。
脂肪族ハイドロカルビル基はメチル、エチル、プロピル
あるいはイソプロピル基、ブチル、アミン、ヘキシル、
オクチル、デシル又はドデシル等のアルキルまたはアル
ケニル基である。
任意な置換基の例は、例えば炭素数1〜8のアルコキシ
基、水酸基およびハロゲン基である。脂環式基としては
シクロペンチルまたはシクロヘキシル基であり、一方ア
リル基としてはフェニルまたはナフチル基であり、場合
によって少なくとも一種類のアルキル置例えばメチル基
で置換でき、あるいはハロゲン含有置換基例えばクロロ
置換基あるいはニトロ置換基で置換できる。アラルキル
基としてはベンジルまたはナフチルメチル基であるが、
場合により、少なくとも一種類のアルキル置例えばメチ
ル基で置換でき、あるいはハロゲン含有置換基例えばク
ロロ置換基あるいはニトロ置換基で置換できる。好まし
くはR1,1!およびR9は、もし有るならば、水素原
子を表し、R2,R@およびRIG虚、もし有るならば
、水素原子をまたはアルキルまたはアリル例えばフェニ
ルまたはトリル基を表す。
最も好ましくは、R1,Q2. g%、 Q@の各々と
、もしR1とR・が有る場合は、水素原子を表し、一方
、111ffとR?は好ましくは例えば炭素数4〜14
のアルキルまたはアルコキシアルキル基、あるいは式%
式% なる基を表す。
2価の基すなわちR4は炭素数1〜6のアルキレンであ
って、例えば1.2−エチレン、1.3−プロピレンま
たは1.4−ブチレンあるいは他のアルファーオメガ−
アルキレン基、またはフェニレン基例えば1.2または
1.4−フェニレン、あるいはシクロヘキシレン基例え
ば1.1または1.4−シクロヘキシレン基である。好
ましくはR4はエチレン基である。
従って、好ましい化合物は、ニトリロトリス(メチレン
ホスホン酸)、エチレンジアミンテトラ(メチレンホス
ホン酸)、ジエチレントリアミンペンタ(メチレンホス
ホン酸)およびトリエチレンテトラミンヘキサ(メチレ
ンホスホン酸)と1ドオクチルまたは2−エチルへキシ
ルアミノビス(メチレンホスポン酸)とヘキシレン1.
6−ジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)である。
アミン、アルデヒドまたはゲトンおよび亜燐酸から得た
、これらの粗製アミノ有機ホスホン酸は、窒素原子を基
準に5好ましくは大部分の所望のホスホン酸生成物を例
えば50〜100%、特に好ましくは50〜80%含み
、そして通常は小部分のアミノ有機ホスホン酸と最適比
率未満のホスホン酸基を含んでいるが、これら他のCヒ
き物は有機ホスホン酸基の全てはないが、その一つ以上
の基がN−H基またはN−メチル基で置換したものであ
る。
本明細書においては、とくに断らない限り、アミノ有機
ホスホン酸の百分率濃度は、塩酸は別として、全ての酸
根はアミノ有機ホスホン酸であり、かつ次式のアミン中
の窒素原子に結きした全ての水素原子が有機ホスホン酸
根で置換されているものと仮定して表したものである。
R’NトR4[N(Rコ)R’]、−ビNHR’[式中
、R3とR′の各々は上に定義した通りであるか、ある
いは水素を表す]、酸根に対する分析は、存在する塩酸
に対して補正し、塩基滴定によって行う事ができる。存
在するすべてのP種に対する全分析はP、N、M、R,
で行うことができる。
アミン有機ホスホン酸と塩化水素の水性供給原料液は、
総計で10〜70%例えば40〜60%のアミノ有機ホ
スホン酸根と、1〜15%の例えば4〜15%の更に例
えば7〜13%の塩化水素を同液中に含み、あるいはア
ミノ有機ホスホン酸根の重量を基準にして2〜40%例
えば10〜40%の、或いは20〜35%の塩化水素を
含んでいる。また同液は総計で、0.1〜10%例えば
0.1〜5%の或いは1〜8%の亜燐酸、0.1〜5%
の燐酸および0.1〜2%のアルデヒドまたはクトン例
えばホルムアルデヒドを含んでいる0本水溶液のpl+
は通常2未満である。
粗製のアミノ有機ホスホン酸の水性供給原料液は、水溶
液でも水性懸濁液であってもよく、調製時直接溶剤に接
触させることができる。あるいは、調製時に直接生成し
た水性反応混合物は先ず冷即する。そして溶剤に接触さ
せるまえに、先ず析出固形分は分離する。普通、未精製
水性相は溶液であって、懸濁液ではないが、後者はエチ
レンジアミンテトラ(メチレンホスホン酸)の場合には
好適である。
本水溶液は有機溶剤と接触させて塩化水素を抽出するが
、通常亜燐酸もまた有機溶剤中に抽出されるので、分離
した水性媒質が残る。この有機溶剤は水酸基含有化合物
であり、水性媒質を分離でき、また好ましいことには少
なくとも部分的に水と非混和であり、20℃における溶
解度は普通0.1〜15%、たとえば0.1〜10% 
、特別には0.1〜5%または5〜10%であり、一方
、溶剤に対する水の20℃における溶解度は普通0.1
〜25%、たとえば0.1〜8%、または8〜20%で
ある。化学的にはこれらは普通炭素原子数が3〜12.
たとえば4〜12または4〜9のアルカノール預でたと
えばインプロパツールまたはプロパツール;n−、イソ
、第二または第三ブタノール:n−アミルアルコール:
イソアミルアルコール:第三アミルアルコール:ヘキサ
ノール;n−オクタツールおよび2−エチルヘキサノー
ル;デカノー7し;またはシクロヘキサノールのような
炭素数11〜7のシクロアルカノールであって、その中
でブタノールまたはアミルアルコールが好ましい。また
エチレングリコールまたはプロピレングリコールのモノ
アルキルエーテルのような炭素原子数3〜10のアルコ
キシアルカノール、たとえばエチレングリコールのメチ
ル、エチル、ブチルまたはへキシルモノエーテルも使用
できる。またアミノ有機ホスホン酸の量次第で、液体有
機相と溶液または懸濁液である分離水質相とを与える水
酸基含有1ヒ合物が使用される;またイソプロパツール
は水と混和できるが、しかしアミノ有機ホスホン酸溶液
と等容に混合すると2液相を生ずる。溶剤は無水状態で
使用できるが、通常最大飽和濃度までの溶存水を含有し
、たとえば40〜100%以下、特別には飽和濃度10
〜60%より明らかに低い濃度の溶存水を含有する。
水性供給原料液と溶剤は0.1〜10.1 たとえば0
.3〜3.0:1さらにたとえば0.5〜2.0:1の
重量比で混合できる。接触は一段以上たとえば1〜10
段で行う事ができ。また回分的または連続的に行う事が
できる。
接触は、溶剤が沸騰しない限り0〜120℃で行うこと
ができ、たとえば10〜50℃、しかし好ましくは30
〜80℃または50〜110℃で行う事ができ、したが
って、接触は調製工程から直接出て来る高温の反応混合
物上で行う事ができる。有利なことには、組成物と有機
溶剤の分離もまたこれらの範囲内のある温度において、
そして特別には同一の温度範囲内で行う。
接触によって塩化水素と普通は水を含んだ有機溶液が生
じ、そしてこれはアミノ有機ホスホン酸を含んだ水性組
成物から分、離される。後者の組成物は固体の懸濁液で
あり、有機相が少なくとも可成りの量の水と塩化物を吸
収した場合に、アミノ有機ホスホン酸の固体懸濁液がの
こり、これを枦遇して水質相を得る。場合によってr過
が困難であるが、そのときには固体を再溶解するために
懸濁液を加熱する及び/又は粗製アミノ有機ポスホン酸
を溶剤と接触させる前に水で希釈することがよい、従っ
て、有機溶液と水性媒質の混合物であり固体アミン有機
ホスホン酸の濃厚な懸濁液は、先ず固体を沢過し次いで
2液相を分離するのが好ましい。しかし、好ましくはア
ミン有機ホスホン酸からなる組成物は同酸の水性溶液で
あって、2液相は必要または希望に応じ、接触段附と分
離段階でff1lを続は固化が−切おこらないようにし
て分離する。
接触によって2液相が生ずる場合(ただし余分の固相が
ある場合または無い場合を含む)、接触は2段以上の逆
流式すなわち自流式の独立した混合沈降タンク(+Ji
screte m1xer 5ettlers)  ま
たはカラム内で行うのが好ましく、これら装置は孔の明
いた撹拌式接触機又はパルス式円盤接触機(pulse
d disc contactor’)  である、接
触は1〜lO段階で行うことができるが、特に2〜7段
で行われ、炭素の含量が最大、即ち水溶性が最少の溶剤
の場合、あるいは塩化物含量が最低でアミノ有機ホスホ
ン酸を生成物として得たい場合には、段数の多いものが
使用される。
接触は、特定の溶剤と特定の水性供給溶液対溶剤の容積
比を用い、−段接触における有8!忍液には金塩「ヒ水
素の5〜70%が含まれ、全抽出における有機溶液には
全塩化水素の60〜90%が含まれるのが好ましい。
接触によって2液相が生じたとき、又はすべての固形分
を水性液相から除去したt&に、得られた水性液相を分
離したら、水性液相は必要に応じ処理できる。
特に残存溶剤の含量が非常に低く、たとえば1%未満な
ら遊離酸として販売できるが、残存溶剤含量が多い場合
には、それはスチームストリッピングによって除去でき
、同時に残存カルボニル化キ物の含量も低下することが
できる。おおくの場合、製品は少なくとも部分的に中和
された塩であることが望まれ、そしてこうした場合には
、水性相は先ず塩基で処理され、所望に応じ残存溶剤の
除去にスチームストリッピングが適用される。
本発明の方法は、精製したアミノ有機ホスホン酸種(ま
たはその塩)を提供するものであって、通常0.02〜
15%、例えば0.1〜15%、さらにたとえば1〜5
%、あるい2〜11%であって、たとえば4〜10%の
塩化物イオン(前記酸の乾燥重量を基準とする)を含有
している。精製したアミン有機ポスホン酸種(またはそ
の塩)は、本発明の方法によって、固形分20〜60%
、たとえば40〜60%または40〜55%の水性溶液
として、そして0.05〜8%、たとえば1〜6%また
たとえば2〜5%の塩化物イオンと0〜8%の水酸基含
有有機溶剤として製造される。木酸は通常の塩化水素を
蒸発して製造するものに比べて塩化物の含量が低く、し
たがって腐蝕傾向が少なく5又そのナトワウl−塩は溶
解性が高く固形物の析出性が少ない1本酸とその塩はま
た普通亜燐酸含量が少なく、したがってイオン強度が低
い。
tMfヒ水素を含有した有機溶液をアミノ有機ホスホン
酸を含んだ相から分離する。溶剤は、水と接触させて有
機溶液から回収できるが、接触によって塩化水素がスト
リップされ、また亜燐酸とホスホン酸は勿論カルボニル
化合物たとえばホルムアルデヒドが除去でき、そして有
機溶剤は新しい粗製有機ホスホン酸供給原料の接触に再
利用する。
これとは別に、ストリンピングは塩基たとえば水酸化ナ
トリウムのようなアルカリを含んだ水溶液によって行う
ことができ、水ストリッピングの場合より低水分の溶剤
層と塩化物塩を含んだ水/B液がR3られる。そしてこ
の含水(wet)  溶剤層は再抽出用に再利用される
。もし必要ならば、塩化水素と少量のアミノ有機ホスホ
ン酸を含んだ有機溶液を水で洗浄して、後者の含量を減
少させて、上記のような処理を行うための精製有機溶液
を得ることができ、また最初の抽出ステップに再循環で
きる回収アミノ有機ホスホン酸を含有した水性相を得る
ことができる。
[実施例コ 本発明を次の実施例で説明するが、重1部数を用い、塩
酸にないする分析値は塩化物イオンで表した。
表1」1−ニ ジエチレントリアミン(38,6部)、濃塩酸(152
,1部〉 および亜燐酸(153部)を加熱して還流し
、そしてホルムアルデヒドの水溶液37%w/w濃度!
72部) を10分間を上回って滴下し、粗製のジエチ
レントリアミンペンタ(メチレンホスホン酸) DET
MP^の生成物溶液を得、これを燐N、M。
R4により分析し、(上記のように全アミン有機ホスホ
ン酸重旦基準によって示す) 67.1%のTIETM
P^、これに対応した19.6%のNメチルNテトラ(
メチレ〉′ホスホン酸) 、N−HまたはNNジメチル
基を有する少量の類似化合物、しドロキシメチルホスホ
ン酸、3.8%の亜*a、1%のgJ酸および4.4%
のその他が含まれていた1本溶液にはまた、10%の塩
酸、すなわち塩化物イオン対アミン有機ホスホン酸の重
量比が1 : 3.83の塩酸も含まれていた。
そして生成物溶液は冷却された。
66.5部の生成物溶液を45°C30分間、水を飽和
した42部のブタン−1−オール(水分的20%)に撹
拌しながら接触させた。得られた混合物は室温に冷却し
、これを分離してDETMI’八を含んだ49.7部の
重い水性相と塩化物を含有した45,5部の軽い有機相
を得た。これらの相を分析した。有機相には0,7重量
%のアミン有機ホスホン酸が含まれ、それに塩酸もよた
に7の重量比で含まれていた。水性相には、重量比が6
.95:1のアミノ有機ホスホン酸(主にDET14P
^)と塩酸が含まれていた。アミノ有機ホスホン酸全体
を燐N、M、R,で分析した結果、DETMP^72.
1%、Nメチル化合物20.5%、ヒドロキシメチレン
・ホスホン酸0.5%、亜燐酸1.8%および燐aO1
4%であった。
本抽出によって得られた32.5部の水性相を、室温で
21部の新しい含水ブタノールによって再抽出して、2
3部の水性層とまた新たな有機層を得、そしてこれらを
分離した。2回目の水性層には重量比が144:1のア
ミ、ノ有機ホスホン酸と塩酸が含まれており;アミノ有
機ホスホン酸を燐N、M、R,で分析した結果DETM
P^71.09’、 Nメチル化合物21.7%、ヒド
ロキシメチルホスホン酸0.8%亜燐酸1.8%および
燐110.4%であった。
2回目の水性層を次に水蒸気でストリッピングして、残
存溶液を除去し精製したDETMP^水溶液を得た。こ
の溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加え、塩化物含量の
少ない部分的に中和したDETMI’^のナトリウノ、
塩を得た。
丸1匣−ユ 実施例1の方法を、租vJDETMPへを含んだ66.
5部の精製溶液を室温で水を飽和した165.1部の2
−エチルヘキサン−1−オールと室温で接触させて繰返
した。5分間分離しDETMP^を含んだ568部の重
い水性層と軽い有機層を得、これらを分離した。有機層
には0.15重1%のアミノ有機ホスホン酸(亜燐酸を
含む)と塩酸とが、重量比1.84で含まれていた。水
性層には、アミノ有機ホスホン酸、主としてDETMP
^(亜燐酸を含む)と塩酸とが、ffi量比5.86:
1で含まれていた。
え1皿−ユ 実施例1の方法を、粗製DETMP^を含んだ65,7
部の生成溶液を室温において水で飽和した81.5部の
イソアミルアルコールと室温で接触させて繰返した。5
分間分離し、DETMI’八を含んだ53.6部の重い
水性層と最初の軽い有機層を得、これらを分離した。有
機層には、0.21重量%のアミノ有機ホスホン酸(亜
燐酸を含む)と3.4%の塩酸とが、重量比1:28で
含まれていた。水性層には、アミノ有機ホスホン酸(亜
tlJ酸含む)と塩酸とが、重量比8.81:1で含ま
れていた。
33.3部のこの水性層を室温において別の2013部
のウェットなイソアミルアルコールで再抽出し、重量比
11.5:1でアミノ有機ホスホン酸(亜燐酸を含む)
と塩酸を含んだ30.5部の水性層を得、また別の軽い
有81Nを得、これらを分離した。
3.4%の塩酸を含んだ最初の有機79121.5部を
水24.8部に接触させて前記酸を洗浄して水性層へ移
し、借かに0,2%の塩酸を含んだストリッピングした
有機層を17.9部得た。そしてこれらの層を分層した
。有機層は新しい粗製のDETMP^溶液を抽出するた
めに再使用できた。
夾豊■−A 15%の水を含んだr含水1イソブタノールを溶剤とし
、2段階向流接触を用いて実施例1の方法を繰返した。
43%のアミノホスホン数種(亜燐酸を含む)と塩酸(
塩化物イオン10.2%)を含んだ粗製ホスホン酸の生
成物溶液40重量部を、53重量部の含水イソブタノー
ルに接触させて、亜gJ酸と4,6%の塩化物イオンを
含んだ63.2重皿部の有機相、および51.4%のア
ミノホスホン数種(亜燐酸を含む)と4.0%の塩化物
イオンを含んだ29.8重量部の水性精製ホスホン酸を
得た。そして有機相と水性相を分離した。
尺1且−5 42%のアミノ・ホスホン酸、1.6%の亜燐酸および
9.5%の塩酸を含んだ100部の水性租製DETMP
へを45℃において向流で3段混合沈降装置中で6%の
)120を含有した含水ブタン−1−オールの流れ11
7部と接触させて、4.9%の塩化水素と約0.9%の
アミノ・ホスホン酸と約1%の亜燐酸を含んだ143部
の有機相及び54%のアミノ・メチレン・ホスホン数種
と0.3%の亜燐酸と3.3%の塩酸を含んだ74部の
精製水性酸を得た。
有機相を10部の水でスクラビングして重量比が10=
1の亜燐酸とアミノホスホン種を含んだ有機相と重量比
が1 : 3.5の亜燐酸とアミノホスホン数種を含ん
だ水性相を得た0回収アミノホスホン酸を含んだ水性相
は抽出段階へ戻して投入粗製水性DETMP^と混合し
た。
スクラビングした有機相をアルカリ水溶液で洗って、塩
酸および亜燐酸を水性相中へ除去溶解させ、そして有機
相を改質して一部含水溶剤として抽出段階へ戻した。
え1且−玉 アミノ有機ホスホン酸を得るため、実施例1の方法を、
アミンとしてジエチレントリアミンの代わりにアンモニ
アを使って、繰返し、5.9重量%と42重量%のニト
リロトリス(メチレンホスホン酸)(亜燐酸を゛含む)
を含有した粗製ホスホン酸を得た。
11重量%の水を含有した400容1部(344重量部
)の含水ブタン−1−オールを、充填塔内で向流で22
0容量部(288,2重量部)の上記粗製ホスホン酸と
接触させた。相分離を行った後に、亜燐酸と2.7重皿
%の塩酸を含有した上側の有機相(470容量部)と重
量比が20:1の48重量%のニトリロトリスメチレン
ホスホン酸(亜燐酸を含む)と2.4重量%の塩酸を含
有した水性ホスホン酸相(165容量部)が得られた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アミノ有機ホスホン酸と塩化水素からなる水性投入
    原料を液状の水酸基含有溶剤に接触させて、塩化水素を
    含有した有機溶液と、塩化水素含量の少ないアミノ有機
    ホスホン酸を含む水性組成物を得、そして該水性組成物
    を該有機溶液から分離することからなる、粗製アミノ有
    機ホスホン酸の精製方法。 2、溶媒が少なくとも部分的に水に対して非混和である
    、請求項1に記載の方法。 3、溶媒が炭素原子数4ないし9のアルコールである、
    請求項2に記載の方法。 4、アルコールがブタノールまたはアミルアルコールで
    ある、請求項3に記載の方法。 5、40〜60重量%のアミノ有機ホスホン酸、1〜1
    5重量%の塩化水素および亜燐酸からなる投入材料が溶
    剤と接触して、水性組成物および塩化水素と亜燐酸とを
    含む有機溶液を生成する、請求項1乃至4のいずれか1
    項に記載の方法。 6、水性投入原料がニトリロトリス(メチレンホスホン
    酸)またはジエチレントリアミンペンタキス(メチレン
    ホスホン酸)からなる、請求項1乃至5のいずれか1項
    に記載の方法。 7、得られた組成物がアミノ有機ホスホン酸の水溶液で
    ある、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の方法。 8、水性投入原料に接触する溶剤がその飽和濃度未満の
    水を含む、請求項1乃至8のいずれか1項記載の方法。 9、有機溶液を塩基の水溶液で処理し、塩化物と水の含
    量の少ない溶剤を遊離させ、そしてこの溶剤を再循環し
    て新たな投入原料、並びに塩化物と亜燐酸塩との水溶液
    に接触させる、請求項8に記載の方法。 10、重量比が0.3〜3:1である水性投入原料と溶
    剤とを2段階以上の段階で接触させる、請求項1乃至9
    のいずれか1項に記載の方法。 11、水性投入原料が溶剤に30〜80℃において接触
    する、請求項1乃至10のいずれか1項に記載の方法。
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