JP2016098247A - オルガノポリシロキサン化合物及びその製造方法 - Google Patents
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このため、付加硬化性シリコーン組成物に用いられる新規なベースポリマーが求められている。
この場合、部分構造として、下記一般式(b)で示される単位を少なくとも1つ有するベースポリマーを適用した場合においては、ビニル基上のα位に置換されたトリオルガノシリル基の置換基効果による硬化反応速度の制御や組成物の特性向上等が期待される。
(式中、R1は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基を表し、それぞれのR1は同一であっても異なっていてもよい。R4は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基を表し、それぞれのR4は同一であっても異なっていてもよい。)
なお、上記式(c)で示される化合物は、後述する方法により合成することができる。
そして、上記式(b)で示される単位を有する化合物を付加硬化性シリコーン組成物のベースポリマーとして適用する場合、上記式(c)構造中のシロキサン単位を延長した下記一般式(2)で示されるオルガノポリシロキサン化合物の適用が効果的であるが、このようなオルガノポリシロキサン化合物の合成例は現在まで報告されていない。
〔1〕
部分構造として下記一般式(1)で示される単位を少なくとも1つ有し、直鎖状又は分岐鎖状であることを特徴とするオルガノポリシロキサン化合物。
〔2〕
下記一般式(2)で示されるα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物。
〔3〕
下記一般式(4)で示される末端ビニル基含有シロキサン化合物。
〔4〕
酸性又は塩基性触媒の存在下、下記一般式(3)で示される化合物と、下記一般式(4)で示される化合物又は下記一般式(5)で示される化合物との平衡化反応により製造することを特徴とする、下記一般式(2)で示されるα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の製造方法。
〔式中、R1は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基を表し、それぞれのR1は同一であっても異なっていてもよい。R2は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基、又は下記一般式(a)
また、本発明の方法によれば、付加硬化性シリコーン組成物のベースポリマーとして適用した場合、ビニル基上のα位に置換されたトリオルガノシリル基の置換基効果による硬化反応速度の制御や組成物の特性向上等が期待されるα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物を安定して製造することができる。
本発明の新規なオルガノポリシロキサン化合物は、部分構造として下記一般式(1)で示される単位を少なくとも1つ有し、直鎖状及び分岐鎖状のいずれかであることを特徴とするものである。
R1としては、これらの中でも、メチル基、エチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、フェニル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
で示される基であり、好ましくは、水素原子、置換基を有してもよい1価飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい1価不飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい1価芳香族炭化水素基(芳香族ヘテロ環を含む)、式(a)で示される基が挙げられ、より好ましくは、水素原子、置換基を有してもよい1価飽和脂肪族炭化水素基、置換基を有してもよい1価芳香族炭化水素基、式(a)で示される基、特に好ましくは、置換基を有してもよい1価飽和脂肪族炭化水素基、式(a)で示される基である。
なお、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。
部分構造として上記式(1)で示される単位を少なくとも1つ有し、直鎖状及び分岐鎖状のいずれかであるオルガノポリシロキサン化合物としては、下記一般式(2)で示されるα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物を挙げることができる。
なお、各繰り返し単位はランダムに結合されていてよい。
本発明のα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物は、酸性又は塩基性触媒の存在下、下記一般式(3)で示される化合物と、下記一般式(4)で示される化合物又は下記一般式(5)で示される化合物との平衡化反応により製造する。
上記式(3)中のR1は、上述した式(1)及び(2)のR1と同様のものを例示することができ、これらの中でも、メチル基、エチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、フェニル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
また、mは3〜20の整数、好ましくは3〜15の整数、より好ましくは3〜10の整数である。
上記式(4)中のR1は、上述した式(1)及び(2)のR1と同様のものを例示することができ、これらの中でも、メチル基、エチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、フェニル基が好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基である。
(式中、R1,R4は上記と同じである。)
上記式(5)中のR20は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基、又は下記一般式(a0)
で示される基を表し、それぞれのR20は同一であっても、異なっていてもよい。R20は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基であり、上述したR2と同様のものを例示することができ、これらの中でも、メチル基、エチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、フェニル基、又は上記式(a0)で示される基のうち、R4がメチル基であるものが好ましく、更に好ましくはメチル基、エチル基、フェニル基、又は上記式(a0)で示される基のうち、R4がメチル基であるものである。
上記式(5)中のR30は上記式(a0)であり、そのうち、R4がメチル基であるものが好ましい。
を生成する反応と、式(5i)のアルコキシシランの加水分解反応、式(5ii)との脱水、脱アルコールを伴う縮合反応によって、式(5)の化合物を得ることができる。
反応終了後は、触媒の中和及びろ過を行ない、次いで、ろ液を蒸留等の精製に供することによって、目的とするα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物を得ることができる。
東機産業 TVB10型粘度計を用いて25℃で測定した。
東ソー 高速GPC装置HLC−8220GPCを用いて測定した。
(溶出溶媒:トルエン、流量:0.3ml/min、カラムオーブン温度:40℃、カラム:TSKgel superH2000、TSKgel superH3000、TSKgel superH4000、TSKgel superH5000、検出器:RI)
BRUKER 核磁気共鳴装置AVANCEIII HD NanoBay 400MHz及びPerkinElmer フーリエ変換赤外分光分析装置 Spectrum Oneを用いて化合物の構造解析を行なった。
1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサンの調製
撹拌機、還流冷却管、温度計及び滴下ロートを備えた500mLの四つ口フラスコに、脱水ジクロロメタン240gとペンタメチルシクロペンタジエニルトリス(アセトニトリル)ルテニウム(II)ヘキサフルオロホスファート0.458gを加え、25℃で撹拌した。次いで、撹拌しながら1,1,3,3−テトラメチルジシロキサン7.3g(54mmol)及びエチニルトリメチルシラン8.9g(91mmol)を同時滴下していくと、反応温度は30〜32℃まで上昇した。2時間反応系を保持した後に濃縮し、減圧蒸留を行なうことで無色透明の留分として目的の1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン10.2g(収率68%)を得た。得られた1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサンの1H−NMRスペクトル及び13C−NMRスペクトルを図1及び図2にそれぞれ示した。
分岐末端原料の調製(1)
続いて、本発明のα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の分岐末端原料となる、下記式(47)で表される化合物を用意した。
分岐末端原料の調製(2)
更に、本発明のα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の分岐末端原料となる、下記式(49)で表される化合物を用意した。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製1
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン147g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン20.4g(61.7mmol)、水酸化カリウムとして3質量%のカリウムシリコネート0.34gを入れ、150℃で8時間撹拌した。系を室温まで放冷した後、エチレンクロロヒドリン0.09g(1.1mmol)を加え、150℃で2時間撹拌し、系を中和した。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(35)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:38mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製2
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン147g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン3.4g(10.3mmol)、水酸化カリウムとして3質量%のカリウムシリコネート0.30gを入れ、150℃で8時間撹拌した。系を室温まで放冷した後、エチレンクロロヒドリン0.08g(1.0mmol)を加え、150℃で2時間撹拌し、系を中和した。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(36)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:955mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製3
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン147g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン1.4g(4.2mmol)、水酸化カリウムとして3質量%のカリウムシリコネート0.30gを入れ、150℃で8時間撹拌した。系を室温まで放冷した後、エチレンクロロヒドリン0.08g(1.0mmol)を加え、150℃で2時間撹拌し、系を中和した。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(37)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:7,440mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製4
攪拌機及び温度計を備えた1Lの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン588g(1987mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン2.8g(8.5mmol)、水酸化カリウムとして3質量%のカリウムシリコネート1.18gを入れ、150℃で8時間撹拌した。系を室温まで放冷した後、エチレンクロロヒドリン0.30g(3.7mmol)を加え、150℃で2時間撹拌し、系を中和した。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(38)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:76200mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製5
攪拌機及び温度計を備えた1Lの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン588g(1987mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン1.4g(4.2mmol)、水酸化カリウムとして3質量%のカリウムシリコネート1.18gを入れ、150℃で8時間撹拌した。系を室温まで放冷した後、エチレンクロロヒドリン0.30g(3.7mmol)を加え、150℃で2時間撹拌し、系を中和した。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(39)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:993,100mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製6
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン147g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン20.4g(61.7mmol)、濃硫酸5.0gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水1.7gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン75mL、水100mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(40)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:70mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製7
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン147g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン3.4g(10.3mmol)、濃硫酸4.5gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水1.5gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン75mL、水100mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(41)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:679mPa・s)。得られたα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の1H−NMRスペクトル及びGPC曲線を図3及び図4にそれぞれ示した。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製8
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン147g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン1.4g(4.2mmol)、濃硫酸4.5gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水1.5gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン75mL、水100mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(42)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:6,540mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製9
攪拌機及び温度計を備えた1Lの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン588g(1987mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン2.8g(8.5mmol)、濃硫酸17.7gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水5.9gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン250mL、水300mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(43)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:70,900mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製10
攪拌機及び温度計を備えた1Lの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン588g(1987mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン1.4g(4.2mmol)、濃硫酸17.7gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水5.9gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン250mL、水300mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(44)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:989,100mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製11
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタエチルシクロテトラシロキサン203g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン3.4g(10.3mmol)、濃硫酸6.2gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水2.1gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン100mL、水150mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(45)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:1,770mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製12
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、1,3,5,7−テトラメチル−1,3,5,7−テトラフェニルシクロテトラシロキサン270g(497mmol)、1,1,3,3−テトラメチル−1,3−ビス[1−(トリメチルシリル)エテニル]ジシロキサン20.4g(61.7mmol)、濃硫酸8.7gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水2.9gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン150mL、水200mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(46)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:2,620mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製13
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン295g(997mmol)、下記式(47)で表されるシロキサン化合物6.8g(12mmol)、濃硫酸9.1gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水3.0gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン150mL、水200mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(48)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:4,820mPa・s)。
α,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の調製14
攪拌機及び温度計を備えた500mLの四つ口フラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン295g(997mmol)、下記式(49)で表されるシロキサン化合物6.8g(12mmol)、濃硫酸9.1gを入れ、室温で3時間撹拌した。続いて、水3.0gを加えて30分間撹拌し、更にトルエン150mL、水200mLを加えて廃酸分離を行なった後、系が中性になるまで水洗洗浄を行なった。その後150℃/10mmHgで減圧下ストリップし、加圧ろ過を行なうことで、下記式(50)で表される無色透明のポリマーを得た(粘度:5,770mPa・s)。
Claims (4)
- 部分構造として下記一般式(1)で示される単位を少なくとも1つ有し、直鎖状又は分岐鎖状であることを特徴とするオルガノポリシロキサン化合物。
- 下記一般式(2)で示されるα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物。
- 下記一般式(4)で示される末端ビニル基含有シロキサン化合物。
- 酸性又は塩基性触媒の存在下、下記一般式(3)で示される化合物と、下記一般式(4)で示される化合物又は下記一般式(5)で示される化合物との平衡化反応により製造することを特徴とする、下記一般式(2)で示されるα,α−二置換末端ビニル基含有オルガノポリシロキサン化合物の製造方法。
〔式中、R1は水素原子、又は置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基を表し、それぞれのR1は同一であっても異なっていてもよい。R2は水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1〜20の1価炭化水素基、又は下記一般式(a)
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