JP5191649B2 - シリコーン洗浄用組成物および洗浄方法 - Google Patents
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このように多種多様な製品を限られた設備で生産するには、1つの配合設備を用いて複数の製品を次々に生産できると効率が良い。そのためには、1つの生産品目を配合した後の配合設備の配合釜や配管内部などは洗浄して、次の生産品目を配合する際にその生産品目に必要な成分以外の混入を避ける必要がある。
製品を配合した後、80℃の温水を用いて配合釜の槽内を自動洗浄し、前記配合釜と連結している配管に前記温水をそのまま流出させ、10〜30分ほど前記配管内を循環させた後に水抜きを行い、この過程を複数回繰り返すことによって、前記配合設備における装置全体の内部を洗浄する。
シリコーンは疎水性であるために、配合後の配合設備の洗浄には一般に長時間を要する。特に、顔料や染料などの色材とシリコーンを混合する場合、このような混合物の混合に使用した配合設備をある程度の洗浄度まで速やかに洗浄しなければ、次の生産品目に混入し品質面で問題となる。しかし、手作業でシリコーン系残留物を拭き取っていては生産性や作業性の面で問題があるので、効率良く洗浄するためには優れた洗浄力で安全性の高い洗浄剤を用いて自動洗浄を行う必要がある。
Mはアルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、アンモニウム、アミン又は塩基性アミノ酸のいずれかを示し、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
Mはアルカリ金属原子、アルカリ土類金属原子、アンモニウム、アミン又は塩基性アミノ酸のいずれかを示し、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
前記一般式(1)で表される脂肪酸塩の分子は、脂肪酸の部分が親油性で、アルカリ金属の部分が親水性であるため、油と水の両方と結合する界面活性剤となり油性の汚れを水で洗い流す事ができる。植物もしくは動物など、自然界の生物由来の脂肪を分解して得られる脂肪酸に、アルカリ金属を反応させて生成されたものは、石鹸の主成分として利用される。
特に、Mがカリウムの脂肪酸カリウム塩は、通称カリウム石鹸もしくはカリ石鹸と呼ばれ、太古の昔から人類が使って来たものであり、その安全性は長い歴史の中で証明されている。そのため、工業生産においてこのような成分を洗浄用に大量に使用しても、環境に対しての安全性は非常に高いと考えられる。
通常の石鹸と呼ばれる物は、前記一般式(1)で表さる脂肪酸において、Mにナトリウム塩を用いたナトリウム石鹸であるが、高濃度の溶液が作りにくい。水溶液では0.1〜1%の薄い溶液となるため、一般に固形または粉末の剤型となるが、ナトリウム塩も用いることができる。
水への溶解性やにおいの点で好ましい塩として、カリウム塩、トリエタノールアミン塩が挙げられるが、これらの塩に何ら限定されるものではない。
(A)成分の具体例としては、カプロン酸、ヘプタン酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、カプロレイン酸、ウンデシレン酸、ラウロレイン酸、2−エチルブタン酸、イソペンタン酸、2−エチルペンタン酸、2−エチルヘキサン酸、イソノナン酸、3,5,5−トリメチルヘキサン酸、トリデカン酸、テトラメチルノナン酸、ミリスチン酸、ペンタデカン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、ゴンドイン酸、エルカ酸、セラコレイン酸、リノール酸、リノエライジン酸、リノレン酸、アラキドン酸、2−ヘキシルデカン酸、イソステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸等の脂肪酸の塩、および天然由来の脂肪酸であるヤシ油脂肪酸、硬化ヤシ油脂肪酸、パーム油脂肪酸、硬化パーム油脂肪酸、パーム核油脂肪酸、硬化パーム核油脂肪酸、牛脂脂肪酸、硬化牛脂脂肪酸の塩が挙げられる。
これらの中で、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、ヤシ油脂肪酸の塩が好ましく、より好ましくは、ラウリン酸、ミリスチン酸、ヤシ油脂肪酸の塩である。
天然由来の主な脂肪酸について、脂肪酸組成は下記の表1にて表される。
(A)成分の原料としては、特に限定されるものではなく、1種単独で又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができ、油脂、脂肪酸、脂肪酸メチルエステルのいずれを用いてもよい。油脂としては、天然油脂である牛脂、豚脂に代表される動物性油脂、ヤシ油、パーム油、パーム核油、大豆油、オリーブ油等に代表される植物性油脂等が挙げられる。脂肪酸としては、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、パルミトオレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エライジン酸等の直鎖の脂肪酸、イソステアリン酸、2−エチルヘキシル酸、オクチルドデカン酸のような分岐鎖の脂肪酸、これらの混合物が挙げられる。また、ヤシ油脂肪酸、パーム油脂肪酸、パーム核油脂肪酸、牛脂脂肪酸のような天然の脂肪酸混合物、パーム油ステアリン酸やパーム油オレイン酸のような分離させたものが挙げられる。
実際に製品として生産されているボディソープやハンドソープを製造する場合、配合槽にて水および溶解させた各種脂肪酸を配合し、その配合液にアルカリ剤を添加して中和したものを石鹸分として約10〜20質量%の石鹸水を生成している。
脂肪酸(ヤシ油脂肪酸25%/牛脂1号脂肪酸75%)をニーダー内で混合し、70〜100℃に加温して溶解させた後、20〜50質量%水酸化ナトリウムを加えながら攪拌し、脂肪酸を完全に中和し脂肪酸塩とする。これに必要に応じて脂肪酸、アクリル酸アルキル共重合体、キレート剤および精製水を添加し、均一に混合して水分約20〜40質量%の石鹸糊を得る。その後、熱交換器を通して120〜140℃まで温度を上昇させ、真空度を100〜140mmHgにコントロールした真空乾燥塔内噴霧して水分8〜20質量%まで乾燥し、粉末のシリコーン洗浄用組成物(粉末石鹸)を得た。
さらに2軸式単段プロッダーを通してペレット上に加工し、これを石鹸素地として必要に応じて着色剤および香料等を添加した後、温度を調節した2軸式2段プロッダーにて混練したものを型打ちし、固形のシリコーン洗浄用組成物(固形石鹸)を得る。
脂肪酸(パーム核油脂肪酸40%/パーム油脂肪酸60%)をニーダー内で混合し、70〜100℃に加温して溶解させた後、20〜50質量%水酸化ナトリウムを加えながら攪拌し、脂肪酸を完全に中和し脂肪酸塩とする。これに必要に応じて脂肪酸、キレート剤、ポリオール、油性成分、着色剤、香料、エタノールおよび精製水を添加、均一に混合し、エタノールおよび精製水を合計約20〜40質量%含む石鹸糊を得る。その後、石鹸糊を筒等の型に流し込み、一定温度で水分約8〜20質量%程度になるまで乾燥させた後、型打ちし、固形のシリコーン洗浄用組成物(固形石鹸)を得る。
当該洗浄剤組成物中の(A)成分の配合量は、水溶性のカリウム塩やトリエタノールアミン塩では5〜20%が好ましく、より好ましくは8〜15%である。ただし、理想的な配合量よりさらに希釈して使用しても洗浄効果は高い。
また、ナトリウム塩の場合は配合量90%近くまで増やすことができ、一般の固形石鹸の石鹸純分は90%近いもので、残りは水や各種添加剤である。
本発明において、(B)成分は前記一般式(2)で表されるアクリル酸アルキル共重合体であり、アクリル酸アルキルコポリマーとも表示される。
アクリル酸アルキル共重合体は高分子の一種であり、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル、アクリル酸またはメタクリル酸の中の2種以上の成分からなる共重合体である。通常エマルジョンの状態で提供されることが多いが、粉末や水、エタノール、プロピレングリコールおよびこれらの混液に分散した状態で提供されることもある。
アルカリ剤で中和すると透明なジェルになり、このジェルを少量配合すると様々な粉体や乳化物などを安定して分散させることができるため、通常は水酸化ナトリウム、アンモニア、トリエタノールアミン等で中和してから使用され、乳化剤や増粘剤などとして用いられる。
接着性、耐水性に優れ、微生物への安定性、皮膚への安全性に高い皮膜形成成分であるため、化粧品分野において、パック用剤や乾燥肌対策用の乳液などに配合して保湿効果を高めたり、アイライナーやマスカラなどのメーキャップ用品に配合してウォータープルーフ効果を高めたりする。
前記各種モノマーを乳化重合することによって製造することができるが、市販もされており、市販品としては、例えばPemulen TR−1、Pemulen TR−2(BF グッドリッチ社製)、ルビマー100P、ルビマー30E、ルビフレックスソフト(BASFジャパン株式会社製)、レオアールMS−200、レオアールMS−100(ライオン株式会社製)、ジュリマーAT−210、ジュリマーAT−510、ジュリマーET−410(日本純薬株式会社製)が挙げられる。
本発明の洗浄用組成物はさらに、本発明の効果を損なわない範囲で、洗浄用組成物に
通常用いられる、アルカリ剤、消泡剤、他の界面活性剤、防腐剤、防錆剤などを含有してもよい。
本発明における実施例および比較実験例では、(A)成分および(B)成分に、プロピレングリコール、EDTAおよび水を添加している。
本発明において前記水を添加する場合、水の種類について特に限定はなく、イオン交換水、純水、脱イオン水などが挙げられ、イオン交換水が好ましい。
本発明の洗浄対象となるものは、シリコーンを混合する際に使用されるシリコーン配合設備、シリコーン取り扱いで使用される冶工具類などのシリコーン処理具、およびシリコーン含有製品を使用する空間に設置されている機器類などが挙げられる。
本発明においてシリコーン配合設備とは、シャンプー、リンス・コンディショナーなどの頭髪洗浄用化粧品;ファンデーションなどのメークアップ化粧品;日焼け止め化粧品;口唇化粧品;アイライナー化粧品;消泡剤;樹脂形成加工時に金型に塗布される離型剤;ポリウレタン、PVC、フェノールフォーム用整泡剤;シリコーン配合塗料などに用いられるシリコーンおよびその混合物を調整する際に使用される容器、充填ラインのポンプ、配管、中継槽のようなタンクなどをいう。
また、本発明において冶工具類とは、シリコーンを含有する製品を容器に充填し製品化する際に使用される、充填機ノズルなどのシリコーンと接触する可能性のある冶工具類一般をいう。
さらに、シリコーンを含有するスプレー式整髪剤などを使用する際、噴霧された製品が周囲に飛散し、付近に設置されているストーブの引火口がシリコーンおよびその混合物でコーティングされてしまい、正常に作動しない原因となる現象が報告されている。
本発明における機器類とは、このようにシリコーン含有製品が飛散したり、滴下したり、接触したりなどする可能性のある機器類一般をいう。
本発明の洗浄用組成物の主な除去対象は、シリコーンおよびその混合物である。シリコーンの種類としては、ジメチルシリコーンや高重合ジメチルシリコーン、メチルフェニルシリコーン、環状ジメチルシリコーン、およびアミノ変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、カチオン変性シリコーン等の変性シリコーンのうち油溶性のものが対象となる。
水溶性の変性シリコーンの場合、容器や配管に残ったとしても容易に水で洗い流すことができるが、このような水溶性の変性シリコーンの洗浄に用いてもよい。
以上の構成を有する本発明の洗浄用組成物は、前記成分およびその他の成分などを常法により混合することにより製造することができる。例えば、前記脂肪酸塩、前記アクリル酸アルキル共重合体(エマルジョン)、前記プロピレングリコールおよび前記EDTAを攪拌しながら混合し、さらに必要に応じてその他の成分を混合して、最後に水を添加することで、製造することができる。
本発明の洗浄用組成物は、シリコーン処理具の洗浄に適用することができる。本発明の洗浄用組成物を適用することにより、環境に配慮しながら生産性の向上、洗浄時間の短縮、省エネルギーなどの効果が奏される。
本発明はまた、前記洗浄用組成物を用いるシリコーン処理具の洗浄方法に関する。
本発明の洗浄方法は、前記洗浄用組成物を用いてシリコーン処理具を洗浄する工程(以下、単に洗浄工程という場合がある)を含み、さらにシリコーン処理具に残存している洗浄用組成物の成分に可溶化したシリコーンおよびその混合物、および/または洗浄用組成物成分を洗い流すためのすすぎ工程および乾燥工程を含むことが好ましい。
前記洗浄工程において、前記したように本発明の洗浄用組成物をそのままシリコーン処理具の洗浄に使用してもよいが、排水負荷の軽減の観点から、水などの希釈媒体、好ましくは水で本発明の洗浄用組成物を希釈してシリコーン処理具の洗浄に使用してもよい。
洗浄時間は、洗浄されるシリコーン処理具の種類および付着しているシリコーンおよびその混合物の量および種類によっても異なるので一概には言えないが、30〜60分の洗浄時間でシリコーン処理具からシリコーンおよびその混合物が十分除去される。
例えば、シリコーン処理具がシリコーン配合設備である場合、前記洗浄用組成物そのまま、または適当な倍率に水で希釈した洗浄用組成物シリコーン配合設備を満たし、シリコーン配合設備に付帯している攪拌機を作動させてシリコーン配合設備を洗浄する。なお、攪拌装置の攪拌速度は、洗浄効果を高める意味で、設備内に乱流が発生する速度以上であれば良い。
すすぎ工程は、洗浄工程が終了した後、洗浄用組成物を廃棄し、シリコーン配合設備に残存している洗浄用組成物の成分に可溶化したシリコーンおよびその混合物、および/または洗浄用組成物の成分をシリコーン配合設備から除去するために行われる。乾燥工程は、すすぎ工程が終了した後、シリコーン処理具に残存している水分を乾燥するために行われる。
[実験方法]
直径3cm、長さ30cmのステンレス管の内側にメチルシリコーン(30mm2/s)3gを流し込み、内壁に充分に接触させて、残留シリコーンモデルを作成した。このステンレス管に実施例1〜4、比較例1〜5の組成物の5倍水希釈物30gを加え、振とう機で15分間振とうさせ、(洗浄液を捨て)さらに30mlの水で同様の操作を2回行った後、内壁に残ったシリコーンの残留性を以下の評価基準に基づき評価した。
2回目の洗浄液の濁り ◎:透明な液体 ○:透明な液体(シリコーンの小さな油滴が数個浮かぶ) △:若干濁りがある ×:白色の液体
目視 ○:付着物なし △:少し付着物あり ×:全体的に付着物あり
触手 ○:ぬるつきなし △:若干ぬるつきあり ×:全体的にぬるつきあり
実施例1〜4の結果を表2に示す。
比較例1〜5の結果を表3に示す。
前記比較例3〜4の結果から、脂肪酸カリウムの代わりにポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム(2EO)もしくはテトラデセンスルホン酸ナトリウムにプロピングリコール、EDTAおよび水を添加した組成物は、触手法で洗浄効果が示されたものの十分ではなかった。
前記比較例4〜5の結果から、触手法でシリコーン残留性に効果を示すテトラデセンスルホン酸にアクリル酸アルキルコポリマーを配合すると、すすぎ水の濁り具合においても洗浄効果を持つことが示されたが十分ではなかった。
<シリコーンを取り扱った器具の(洗浄)除去効果>
シリコーンと接触した実験器具(小型ビーカー、ピペット、ガラス棒など)を超音波洗浄機に入れ、実施例3の組成物を水で10倍に希釈した洗浄液を加えて、30分間超音波洗浄後、乾燥してシリコーンの残留性を目視と触手で確認した所、シリコーンの残留性はみとめられなかった。
<シリコーンをこぼした机や床などに残ったシリコーンの除去効果>
実験室の机や床にこぼしたシリコーンを大略拭取った後、1)実施例1の組成物を滴下、2)粉末のシリコーン洗浄用組成物(粉末石鹸)をふりかけた後、水を滴下、3)固形のシリコーン洗浄用組成物(固形石鹸)を水で泡立てて、対象部位にこすりつける処理をした後、充分に拭取り、シリコーンの残留性を触手で確認した所、1)、2)、3)いずれの処理でもシリコーンの残留は認められなかった。
<実機でのシリコーン除去効果>
リンス製造に用いた図1に示す製造ラインの配合釜(1t釜)や配管に付着した油溶性のシリコーンを洗浄するため、実施例4に示す組成物を100Kg投入し、さらに800Kgの温水を加えて30分間循環洗浄した。
図1において、1はタンク型の配合釜であり、この配合釜1の上部には温水の噴射ノズル2が設けられている。配合釜1の底部にはバルブ3を介して排水管5が接続され、排水管5の一端5aから、排水設備側に排水できるように構成されている。排水管5の途中にはバルブ6を介して戻り管7が接続され、戻り管7の他端が循環器8を介して配合釜1の側部に接続されている。更に、排水管5の途中にはバルブ9を介して戻り管10が接続され、戻り管10の他端が循環器11を介して配合釜1の上部に接続されている。
この設備を用いて、配合釜1、排水管5、戻り管7を介して循環洗浄し、その後、廃液を抜いた後に、800Kgの温水ですすぎ、配合釜1の内壁面や排水管5、戻り管7の途中部分のシリコーン残留性を目視、触手で調べた所、シリコーンの残留は認められなかった。また、すすぎ液の濁りはなく、上面にシリコーンが浮遊してくることもなかった。
この排水管5の内部には特にシリコーンが残留しやすく、残留シリコーンを手作業では除去できないため、本発明のシリコーン洗浄用組成物による洗浄が非常に効果を奏する。
<シリコーン洗浄剤組成物>
以上の結果から、本発明における洗浄用組成物に含有する脂肪酸塩としては、脂肪酸カリウムもしくは脂肪酸トリエタノールが好ましく、更に当該洗浄用組成物にアクリル酸アルキルコポリマーを含有することが好ましい。
実際に当該洗浄用組成物を産業化するにあたり、配合する成分例を下記表4に示す。
イオン交換水にプロピレングリコールとソルビットを溶解後80℃に加温し、各種脂肪酸を加えてさらに水酸化カリウムを滴下し中和する。その後アクリル酸共重合体とエチレンジアミン四酢酸ナトリウムを添加し、さらに攪拌して40℃以下まで冷却する。冷却後、水酸化カリウムにてpHを微調整し、イソプロピルメチルフェノールと香料を加えて充分に攪拌して、シリコーン洗浄剤組成物を得た。
Claims (3)
- 請求項1に記載のシリコーン洗浄用組成物を用いて、60℃以上の洗浄温度で機器類を洗浄することを特徴とする洗浄方法。
- 前記機器類は、シリコーン配合設備であることを特徴とする請求項2に記載の洗浄方法。
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