JP3838019B2 - 水切りごみ袋 - Google Patents
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- Bag Frames (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性を有するポリ乳酸繊維からなる水切りごみ袋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在最も広く利用されているごみ袋用繊維素材は、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステルや、６ナイロン、６６ナイロンに代表されるポリアミドなどの合成樹脂である。
【０００３】
合成樹脂は大量に安価に製造できるというメリットがある反面、使用後の廃棄方法をめぐる問題がある。すなわち、上述した合成樹脂からなる繊維は自然環境中では殆ど分解せず、焼却をすると高い燃焼熱を発生する恐れがある。
【０００４】
そこで、最近では生分解性を有する合成樹脂であるポリカプロラクトンやポリ乳酸等を繊維用途に利用する提案がなされている。確かにこれらの合成樹脂は生分解性を有するという長所があるが、従来の（非生分解性）合成樹脂に較べて実用性という点では問題が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、繊維の原料となるポリ乳酸の物性を厳しく吟味し、特定の物性・繊度のポリ乳酸を用いる事によって、強度、伸度等の物性値がポリエステル、ナイロン繊維並みの物性を有し、編み等の後工程でも、ポリエステル、ナイロン繊維並みの加工性を得る事のできるポリ乳酸水切りごみ袋を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
上述の目的は、相対粘度が２．７〜４．０であり、モノマー量が０．５重量％以下であり、Ｓｎ（錫）の含有量が３０ｐｐｍ以下であり、Ｌ体の比率が９８％以上であり、直鎖状であるポリ乳酸樹脂を原料とする繊維からからなり、該ポリ乳酸繊維が、引張強度が３．９ｃＮ／ｄＴ（センチニュートン／デシテックス）以上で、沸水収縮率が１５％以下である事を特徴とする水切りごみ袋により達成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いるポリ乳酸は直鎖状の構造を有する。すなわち分岐構造を殆ど持たないものである。従来の提案では、溶融粘度や重合度を改良する目的でポリ乳酸を重合する際に少量の分岐剤を添加する事が行われていた。しかしながら、分岐構造が僅かでも存在するポリ乳酸は分岐構造が無い物に比べると引張り強度が弱いという問題がある。
【０００８】
分岐構造を排する為には、ポリマーの原料に分岐構造を生成させるもの、３価、４価のアルコールやカルボン酸等を一切利用しないのが良いが、何らかの理由でこれらの構造を持つ成分を使用する場合であっても、紡糸時の糸切れ等、紡糸操業性に影響を及ぼさない必要最小限度の量にとどめることが肝要である。
【０００９】
本発明に用いるポリ乳酸は、ポリマー中のＳｎの含有量が３０ｐｐｍ以下である必要があり、好ましくは２０ｐｐｍ以下である。Ｓｎ系の触媒はポリ乳酸の重合触媒として使用されるが、３０ｐｐｍを超える量存在すると、紡糸時に解重合が起きてしまい、紡糸操業性が著しく低下する。
【００１０】
Ｓｎの量を少なくする為には、重合時に使用する量を少なくしたり、チップを適当な液体で洗浄すればよい。
【００１１】
本発明に用いるポリ乳酸はＬ−乳酸、Ｄ−乳酸あるいは乳酸の２量体であるＬ−ラクチドやＤ−ラクチドあるいはメゾラクチドを原料とするものであるが、結晶性を有するポリ乳酸を用いることで、引張強度を上げ、沸水収縮率を下げるため、ポリ乳酸のＬ−体の比率は９８％以上必要である。これはＬ−体の比率が低下すると非晶構造になり、紡糸・延伸工程で配向結晶が進まず、得られる繊維の物性が劣る為である。特に引張強度が著しく低下したり、沸水収縮率が過大となり、実用上ごみ袋として使用する事が不可能である。
【００１２】
本発明に用いるポリ乳酸は、モノマーの含有量が０．５重量％以下、好ましくは０．３重量％以下、特に好ましくは０．２重量％以下である。本発明に言うモノマーとは後述するＧＰＣ分析により算出される分子量１０００以下の成分である。モノマー量が０．５重量％を超えると、モノマー成分が紡糸工程で熱により分解する為、繊維の強度が弱くなる。
【００１３】
ポリ乳酸中のモノマー量を少なくする為には、重合反応完了間際に反応槽を真空吸引して未反応のモノマーを取り除く、重合チップを適当な液体で洗浄する、固相重合を行うなどの方法を行う。
【００１４】
本発明に用いるポリ乳酸は、その相対粘度（ηｒｅｌ）が２．７〜４．０である。この範囲より低いとポリマーの耐熱性が悪くなり、繊維の強度が弱くなり、逆に高くなると紡糸温度を上げねばならず、紡糸時のポリマーの熱劣化が大きい。好ましくは２．９〜３．３が良い。
【００１５】
本発明に用いるポリ乳酸繊維は、単糸繊度が３．５ｄＴ（デシテックス）以上１０ｄＴ以下でトータルの繊度が５６ｄＴ以下のマルチフィラメントからなることが好ましく、更には５．５〜９．０ｄＴが好ましい。単糸繊度が３．５ｄＴ以上であるとごみ袋の水切り性に優れる。単糸繊度が１０ｄＴ以下だと操業性に優れる。
【００１６】
又、トータルの繊度は５６ｄＴ以下である事が好ましく、更には１５〜３５ｄＴが好ましい。５６ｄＴ以下では、水切り性に優れ、又、１枚あたりの水切りごみ袋作成時に使用するポリ乳酸繊維が少ないためコストメリットにも優れる。
【００１７】
本発明に用いるポリ乳酸繊維は、引張強度３．９ｃＮ／ｄＴ以上が好ましい。引張強度が３．９ｃＮ／ｄＴ以上ではごみ袋の各種加工で糸切れ等が発生せず、又得られた水切りごみ袋にごみを入れても破れないので好ましい。
【００１８】
本発明に用いるポリ乳酸繊維は、沸水収縮率は寸法安定性の為に１７％以下が好ましく、さらに好ましくは１５％以下である。
【００１９】
本発明に用いる水切りごみ袋は特定のポリ乳酸マルチフィラメントの繊維形態を利用した編物である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のポリ乳酸繊維を用いて水切りごみ袋を製造すれば、優れた生分解性繊維を有する水切りごみ袋を得る事が出来る。すなわち、強度、伸度、沸収等の物性値がポリエステル、ナイロン繊維並みの物性を有し、編み等の工程でも、ポリエステル、ナイロン繊維並みの加工性を持った、ポリ乳酸水切りごみ袋を得る事ができる。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により具体的に本発明を説明する。最初に、ポリマー物性の分析方法を紹介する。
【００２２】
＜モノマー量＞
試料を１０ｍｇ／ｍＬの濃度になるようクロロホルムに溶かした。クロロホルムを溶媒として東ソー製 ＨＬＣ８１２０ＧＰＣによるＧＰＣ分析を行いＭｗ、Ｍｎを測定した。検出器はＲＩを用い、分子量の標準物質としてポリスチレンを用いた。
分子量分布の測定から、分子量１０００以下の成分の割合からポリマー中のモノマー量を算出した。
【００２３】
＜相対粘度ηｒｅｌ＞
フェノール／テトラクロロエタン＝６０／４０（質量比）の混合溶媒に試料を１ｇ／ｄｌの濃度になるよう溶解し、２０℃でウベローデ粘度管を用いて相対粘度を測定した。
【００２４】
（Ｓｎ含有量）
０．５ｇの試料を硫酸／硝酸により湿式灰化した。これを水で希釈して５０ｍＬ溶液とし、セイコー製 ＳＰＳ１５００ＶＲ ＩＣＰ発光分析法により測定した。
【００２５】
（強伸度の測定）
島津製作所製引っ張り試験機（ＲＴＭ−１００）を用い、試料長２０ｃｍ、速度２０ｃｍ／ｍｉｎで引っ張り試験を行った。破断強度を引っ張り強度、破断伸度を伸度とした。
【００２６】
（沸水収縮率）
初期値５０ｃｍの試料に初期過重２００ｍｇをかけて沸騰水中に１５分間浸漬し、５分間風乾した後、次式により沸水収縮率を求めた。
沸水収縮率（％）＝（初期試料長−収縮後の試料長）／初期試料長×１００
【００２７】
（Ｌ体の測定）
樹脂を加水分解させ、メタノール性水酸化ナトリウム溶液１．０Ｎを溶媒として高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ：島津製 ＬＣ１０ＡＤ型）を使ってＬ体の比率を求めた。
【００２８】
［ポリマーの重合］
Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチドを原料として、オクチル酸スズを重合触媒として、定法によりポリ乳酸を重合した。比較の為に、架橋剤としてトリメリット酸を０．１モル％を加えたものも重合した。得られたポリマーは１３５℃で固相重合を行い、残存モノマー量の低減を図ったが一部は比較のために固相重合を行わなかった。
【００２９】
［紡糸］
紡糸方法は、孔径０．２５ｍｍを有する紡糸ノズルより空中に押し出し、３５００ｍ／ｍｉｎで巻き取った後、９５℃で２倍延伸した後、１４０℃にてセットした、マルチフィラメントを得た。
【００３０】
［総合評価］
得られたポリ乳酸マルチフィラメントで、２重の袋底を持つように編まれた水切り用ごみ袋を試作し、得られたごみ袋に２ｋｇの生ごみを入れて、さらに沸騰水を掛けて水切り性等の評価を４段階で行った。
◎：水切りごみ袋の破損、変形がなく、水切り性も良好で極めて優れている
○：水切りごみ袋の破損、変形がなく、水切り性も良く優れている
△：水切りごみ袋の破損はないが、変形が見られたり、水切り性が悪いなど劣る×：水切りごみ袋の破損、変形が著しく実使用不可
【００３１】
【表１】
【００３２】
実施例１〜３はポリマー物性、マルチフィラメントの物性全て良好であり、得られた水切り用ごみ袋も極めて良好であった。
【００３３】
実施例４では糸物性は問題ないがトータル繊度が多すぎ水きり性に劣る。又、実施例５では単糸繊度が細くトータル繊度あたりのフィラメント数が多くなり、水切りごみ袋の破損、変形は見られないが水切り性に問題があった。
【００３４】
【表２】
【００３５】
比較例１はＬ体の比率が低いために、延伸時に配向結晶が進まず、沸水収縮率が高くなってしまい、沸騰水を掛けた時の水切りごみ袋の収縮が大きく寸法安定性に欠け、変形が大きい。
【００３６】
比較例２はポリマーの相対粘度が低いために、又比較例３、４はモノマー量や錫量が多いために紡糸時に熱劣化が起こったため、引張強度が不十分で、水切り用ごみ袋の中に生ごみを入れた時に破損が見られ、水切りごみ袋として使用することが出来なかった。
【００３７】
比較例５はポリマーの相対粘度が高すぎ、紡糸時の温度を上げねばならず、逆に熱分解が起きてしまい得られた糸の引張強度が不十分で、水切り用ごみ袋の中に生ごみを入れた時に破損が見られ、水切りごみ袋として使用することが出来なかった。
【００３８】
比較例６は分岐構造を持ったポリマーを使用した結果であるが、分岐構造を持つために引張強度が不十分で、水切りごみ袋の中に生ごみを入れた時に破損が見られ、水切りごみ袋として使用することが出来なかった。
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性を有するポリ乳酸繊維からなる水切りごみ袋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在最も広く利用されているごみ袋用繊維素材は、ポリエチレンテレフタレートに代表されるポリエステルや、６ナイロン、６６ナイロンに代表されるポリアミドなどの合成樹脂である。
【０００３】
合成樹脂は大量に安価に製造できるというメリットがある反面、使用後の廃棄方法をめぐる問題がある。すなわち、上述した合成樹脂からなる繊維は自然環境中では殆ど分解せず、焼却をすると高い燃焼熱を発生する恐れがある。
【０００４】
そこで、最近では生分解性を有する合成樹脂であるポリカプロラクトンやポリ乳酸等を繊維用途に利用する提案がなされている。確かにこれらの合成樹脂は生分解性を有するという長所があるが、従来の（非生分解性）合成樹脂に較べて実用性という点では問題が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、繊維の原料となるポリ乳酸の物性を厳しく吟味し、特定の物性・繊度のポリ乳酸を用いる事によって、強度、伸度等の物性値がポリエステル、ナイロン繊維並みの物性を有し、編み等の後工程でも、ポリエステル、ナイロン繊維並みの加工性を得る事のできるポリ乳酸水切りごみ袋を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決する為の手段】
上述の目的は、相対粘度が２．７〜４．０であり、モノマー量が０．５重量％以下であり、Ｓｎ（錫）の含有量が３０ｐｐｍ以下であり、Ｌ体の比率が９８％以上であり、直鎖状であるポリ乳酸樹脂を原料とする繊維からからなり、該ポリ乳酸繊維が、引張強度が３．９ｃＮ／ｄＴ（センチニュートン／デシテックス）以上で、沸水収縮率が１５％以下である事を特徴とする水切りごみ袋により達成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に用いるポリ乳酸は直鎖状の構造を有する。すなわち分岐構造を殆ど持たないものである。従来の提案では、溶融粘度や重合度を改良する目的でポリ乳酸を重合する際に少量の分岐剤を添加する事が行われていた。しかしながら、分岐構造が僅かでも存在するポリ乳酸は分岐構造が無い物に比べると引張り強度が弱いという問題がある。
【０００８】
分岐構造を排する為には、ポリマーの原料に分岐構造を生成させるもの、３価、４価のアルコールやカルボン酸等を一切利用しないのが良いが、何らかの理由でこれらの構造を持つ成分を使用する場合であっても、紡糸時の糸切れ等、紡糸操業性に影響を及ぼさない必要最小限度の量にとどめることが肝要である。
【０００９】
本発明に用いるポリ乳酸は、ポリマー中のＳｎの含有量が３０ｐｐｍ以下である必要があり、好ましくは２０ｐｐｍ以下である。Ｓｎ系の触媒はポリ乳酸の重合触媒として使用されるが、３０ｐｐｍを超える量存在すると、紡糸時に解重合が起きてしまい、紡糸操業性が著しく低下する。
【００１０】
Ｓｎの量を少なくする為には、重合時に使用する量を少なくしたり、チップを適当な液体で洗浄すればよい。
【００１１】
本発明に用いるポリ乳酸はＬ−乳酸、Ｄ−乳酸あるいは乳酸の２量体であるＬ−ラクチドやＤ−ラクチドあるいはメゾラクチドを原料とするものであるが、結晶性を有するポリ乳酸を用いることで、引張強度を上げ、沸水収縮率を下げるため、ポリ乳酸のＬ−体の比率は９８％以上必要である。これはＬ−体の比率が低下すると非晶構造になり、紡糸・延伸工程で配向結晶が進まず、得られる繊維の物性が劣る為である。特に引張強度が著しく低下したり、沸水収縮率が過大となり、実用上ごみ袋として使用する事が不可能である。
【００１２】
本発明に用いるポリ乳酸は、モノマーの含有量が０．５重量％以下、好ましくは０．３重量％以下、特に好ましくは０．２重量％以下である。本発明に言うモノマーとは後述するＧＰＣ分析により算出される分子量１０００以下の成分である。モノマー量が０．５重量％を超えると、モノマー成分が紡糸工程で熱により分解する為、繊維の強度が弱くなる。
【００１３】
ポリ乳酸中のモノマー量を少なくする為には、重合反応完了間際に反応槽を真空吸引して未反応のモノマーを取り除く、重合チップを適当な液体で洗浄する、固相重合を行うなどの方法を行う。
【００１４】
本発明に用いるポリ乳酸は、その相対粘度（ηｒｅｌ）が２．７〜４．０である。この範囲より低いとポリマーの耐熱性が悪くなり、繊維の強度が弱くなり、逆に高くなると紡糸温度を上げねばならず、紡糸時のポリマーの熱劣化が大きい。好ましくは２．９〜３．３が良い。
【００１５】
本発明に用いるポリ乳酸繊維は、単糸繊度が３．５ｄＴ（デシテックス）以上１０ｄＴ以下でトータルの繊度が５６ｄＴ以下のマルチフィラメントからなることが好ましく、更には５．５〜９．０ｄＴが好ましい。単糸繊度が３．５ｄＴ以上であるとごみ袋の水切り性に優れる。単糸繊度が１０ｄＴ以下だと操業性に優れる。
【００１６】
又、トータルの繊度は５６ｄＴ以下である事が好ましく、更には１５〜３５ｄＴが好ましい。５６ｄＴ以下では、水切り性に優れ、又、１枚あたりの水切りごみ袋作成時に使用するポリ乳酸繊維が少ないためコストメリットにも優れる。
【００１７】
本発明に用いるポリ乳酸繊維は、引張強度３．９ｃＮ／ｄＴ以上が好ましい。引張強度が３．９ｃＮ／ｄＴ以上ではごみ袋の各種加工で糸切れ等が発生せず、又得られた水切りごみ袋にごみを入れても破れないので好ましい。
【００１８】
本発明に用いるポリ乳酸繊維は、沸水収縮率は寸法安定性の為に１７％以下が好ましく、さらに好ましくは１５％以下である。
【００１９】
本発明に用いる水切りごみ袋は特定のポリ乳酸マルチフィラメントの繊維形態を利用した編物である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のポリ乳酸繊維を用いて水切りごみ袋を製造すれば、優れた生分解性繊維を有する水切りごみ袋を得る事が出来る。すなわち、強度、伸度、沸収等の物性値がポリエステル、ナイロン繊維並みの物性を有し、編み等の工程でも、ポリエステル、ナイロン繊維並みの加工性を持った、ポリ乳酸水切りごみ袋を得る事ができる。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例により具体的に本発明を説明する。最初に、ポリマー物性の分析方法を紹介する。
【００２２】
＜モノマー量＞
試料を１０ｍｇ／ｍＬの濃度になるようクロロホルムに溶かした。クロロホルムを溶媒として東ソー製 ＨＬＣ８１２０ＧＰＣによるＧＰＣ分析を行いＭｗ、Ｍｎを測定した。検出器はＲＩを用い、分子量の標準物質としてポリスチレンを用いた。
分子量分布の測定から、分子量１０００以下の成分の割合からポリマー中のモノマー量を算出した。
【００２３】
＜相対粘度ηｒｅｌ＞
フェノール／テトラクロロエタン＝６０／４０（質量比）の混合溶媒に試料を１ｇ／ｄｌの濃度になるよう溶解し、２０℃でウベローデ粘度管を用いて相対粘度を測定した。
【００２４】
（Ｓｎ含有量）
０．５ｇの試料を硫酸／硝酸により湿式灰化した。これを水で希釈して５０ｍＬ溶液とし、セイコー製 ＳＰＳ１５００ＶＲ ＩＣＰ発光分析法により測定した。
【００２５】
（強伸度の測定）
島津製作所製引っ張り試験機（ＲＴＭ−１００）を用い、試料長２０ｃｍ、速度２０ｃｍ／ｍｉｎで引っ張り試験を行った。破断強度を引っ張り強度、破断伸度を伸度とした。
【００２６】
（沸水収縮率）
初期値５０ｃｍの試料に初期過重２００ｍｇをかけて沸騰水中に１５分間浸漬し、５分間風乾した後、次式により沸水収縮率を求めた。
沸水収縮率（％）＝（初期試料長−収縮後の試料長）／初期試料長×１００
【００２７】
（Ｌ体の測定）
樹脂を加水分解させ、メタノール性水酸化ナトリウム溶液１．０Ｎを溶媒として高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ：島津製 ＬＣ１０ＡＤ型）を使ってＬ体の比率を求めた。
【００２８】
［ポリマーの重合］
Ｌ−ラクチド、Ｄ−ラクチドを原料として、オクチル酸スズを重合触媒として、定法によりポリ乳酸を重合した。比較の為に、架橋剤としてトリメリット酸を０．１モル％を加えたものも重合した。得られたポリマーは１３５℃で固相重合を行い、残存モノマー量の低減を図ったが一部は比較のために固相重合を行わなかった。
【００２９】
［紡糸］
紡糸方法は、孔径０．２５ｍｍを有する紡糸ノズルより空中に押し出し、３５００ｍ／ｍｉｎで巻き取った後、９５℃で２倍延伸した後、１４０℃にてセットした、マルチフィラメントを得た。
【００３０】
［総合評価］
得られたポリ乳酸マルチフィラメントで、２重の袋底を持つように編まれた水切り用ごみ袋を試作し、得られたごみ袋に２ｋｇの生ごみを入れて、さらに沸騰水を掛けて水切り性等の評価を４段階で行った。
◎：水切りごみ袋の破損、変形がなく、水切り性も良好で極めて優れている
○：水切りごみ袋の破損、変形がなく、水切り性も良く優れている
△：水切りごみ袋の破損はないが、変形が見られたり、水切り性が悪いなど劣る×：水切りごみ袋の破損、変形が著しく実使用不可
【００３１】
【表１】
実施例１〜３はポリマー物性、マルチフィラメントの物性全て良好であり、得られた水切り用ごみ袋も極めて良好であった。
【００３３】
実施例４では糸物性は問題ないがトータル繊度が多すぎ水きり性に劣る。又、実施例５では単糸繊度が細くトータル繊度あたりのフィラメント数が多くなり、水切りごみ袋の破損、変形は見られないが水切り性に問題があった。
【００３４】
【表２】
比較例１はＬ体の比率が低いために、延伸時に配向結晶が進まず、沸水収縮率が高くなってしまい、沸騰水を掛けた時の水切りごみ袋の収縮が大きく寸法安定性に欠け、変形が大きい。
【００３６】
比較例２はポリマーの相対粘度が低いために、又比較例３、４はモノマー量や錫量が多いために紡糸時に熱劣化が起こったため、引張強度が不十分で、水切り用ごみ袋の中に生ごみを入れた時に破損が見られ、水切りごみ袋として使用することが出来なかった。
【００３７】
比較例５はポリマーの相対粘度が高すぎ、紡糸時の温度を上げねばならず、逆に熱分解が起きてしまい得られた糸の引張強度が不十分で、水切り用ごみ袋の中に生ごみを入れた時に破損が見られ、水切りごみ袋として使用することが出来なかった。
【００３８】
比較例６は分岐構造を持ったポリマーを使用した結果であるが、分岐構造を持つために引張強度が不十分で、水切りごみ袋の中に生ごみを入れた時に破損が見られ、水切りごみ袋として使用することが出来なかった。
Claims (2)
- ポリ乳酸の相対粘度が２．７〜４．０であり、モノマー量が０．５重量％以下であり、Ｓｎ（錫）の含有量が３０ｐｐｍ以下であり、Ｌ体の比率が９８％以上であり、直鎖状である主としてポリ乳酸樹脂を原料とするポリ乳酸繊維からなり、該ポリ乳酸繊維が、引張強度が３．９ｃＮ／ｄＴ（センチニュートン／デシテックス）以上で、沸水収縮率が１５％以下である事を特徴とする水切りごみ袋。
- 該ポリ乳酸繊維が、単糸繊度が３．５ｄＴ（デシテックス）以上１０ｄＴ（デシテックス）以下でトータルの繊度が５６ｄＴ（デシテックス）以下のマルチフィラメントからなる事を特徴とする請求項１記載の水切りごみ袋。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP5206049B2 (ja) * | 2008-03-19 | 2013-06-12 | 大日本印刷株式会社 | 滅菌用袋 |
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2000
- 2000-11-13 JP JP2000344708A patent/JP3838019B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2002145401A (ja) | 2002-05-22 |
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