JP6492584B2 - 短繊維集合体 - Google Patents
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Description
(1)短繊維が単成分のポリマーからなり、単糸繊度が0.01〜4.30dtex、捲縮数が5〜15山/25mmであって、この短繊維で構成される集合体の直径が5〜20mm、嵩高性が90cm3/g以上である短繊維集合体。
本発明の短繊維集合体とは図1(a)にその形態例を示すように、捲縮が付与された短繊維(図1(b))が絡み合って、球状の形態をなすものであり、その内部に多くの空気層を含む、嵩高性に優れた構造体である。
本発明の短繊維集合体を構成する短繊維に使用するポリマーとしては、一般的な合成繊維の製造に用いられるものであれば、特に限定されるものではなく、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル等が挙げられるが、中でもポリエステルが好ましい。用いるポリエステルとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレートおよびその共重合体等が挙げられる。
なお、ポリエステル以外のポリマーとしては、例えば、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46、ナイロン11、ナイロン12、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイドおよびこれらの共重合体等が挙げられる。
紡糸パック上流からポリマーA(難溶解成分)とポリマーB(易溶解成分)とが、図3の計量プレートのポリマーA用計量孔(9−(a))およびポリマーB用計量孔(9−(b))に流入し、下端に穿設された孔絞りによって、計量された後、分配プレートに流入される。分配プレートでは、計量孔9から流入したポリマーを合流するための分配溝10(図4 10−(a)および10−(b))とこの分配溝の下面にはポリマーを下流に流すための分配孔11(図5 11−(a)および11−(b))が穿設されている。また、複合ポリマー流の最外層に海成分であるポリマーBから構成される層を形成するため、図4に示すような分配孔を底面に穿設した環状溝15が設置される。これら分配孔は目的とする断面に応じて配置が設計されている。
短繊維を製造するための長繊維は結晶化して繊維構造を固定して寸法安定性を付与、また細繊度化するために、一旦巻き取った後に延伸しても良いし、一旦、巻き取ることなく、引き続き延伸を行うことも良い。この延伸条件としては、例えば、一対以上のローラーからなる延伸機において、一般に溶融紡糸可能な熱可塑性を示すポリマーからなる繊維であれば、ガラス転移温度以上融点以下温度に設定された第1ローラーと結晶化温度相当とした第2ローラーの周速比によって、繊維軸方向に無理なく引き伸ばされ、且つ熱セットされて巻き取ることが可能である。また、ガラス転移を示さないポリマーの場合には、繊維の動的粘弾性測定(tanδ)を行い、得られるtanδの高温側のピーク温度以上の温度を予備加熱温度として、選択すればよい。ここで、延伸倍率を高める観点から、この延伸工程を多段で施すことも好適な手段である。
実施例および比較例については、下記の評価を行った。
短繊維集合体1個をノギスに挟んで直径を測定した。これを無作為に抽出した10個の短繊維集合体について実施し、その平均の小数点以下1桁目を四捨五入して整数とした値を短繊維集合体の直径とした。
滑らかな紙片上に25mmの空間距離を設けた区分線を作り、に捲縮が伸びきらないように短繊維の両端を接着剤で貼り付け、25mm空間内における捲縮数を測定した。捲縮数は山と谷を数えた値を2で除した値とした。なお捲縮状態で25mmに満たない短繊維については、紙片上に捲縮が伸びきらないように両端を接着剤で貼り付け、この短繊維の両端間距離内に存在する捲縮数を測定し、25mm間における捲縮数に換算した。これを無作為に抽出した20本の短繊維について実施し、その平均の小数点以下1桁目を四捨五入して整数値とした値を短繊維の捲縮数とした。
電子天秤を用いて繊維集合体を0.5g計量し、内径が30mmのメスシリンダーに入れて、この上にメスシリンダーの内径と同径の円状板(0.5g)を載せた。さらに円状板の上に分銅(1.5g)を載せ、短繊維集合体に計2.0gの荷重を加えたときの高さを測定した。この高さから下記の式より、短繊維集合体の単位重量当たりの体積(=嵩高性)を算出した。嵩高性は小数点以下1桁目を四捨五入して整数値とした。
嵩高性=(円筒の底面積)×(短繊維集合体の2g荷重時高さ)/(短繊維集合体の重量) 。
短繊維に0.2g/dtexの荷重をかけて、捲縮が伸びた状態の長さを定規によって測定した。これを無作為に抽出した20本の短繊維について実施し、その平均の小数点以下1桁目を四捨五入して整数とした値を短繊維の繊維長とした。
短カット前の長繊維を検尺機によって100mカセ取りし、電子天秤を使用して重量を測定した。この測定重量を100倍することで繊度を算出し、構成される長繊維本数で除した。これを10回繰り返し、その平均の小数点以下3桁目を四捨五入して小数点以下2桁目まで求めた値を単糸繊度とした。
短繊維集合体から短繊維を抜き出し、剃刀によって繊維軸と垂直方向に切断して、その切断面をNikon製電子顕微鏡E−SEMにより撮影した。この画像から、切断面に外接する真円の径を外接円径とし、さらに、内接する真円の径を内接円径として、下記の式から異形度を求めた。
異形度=(繊維断面の外接円径)/(繊維断面の内接円径)
これを無作為に抽出した10本の短繊維について求め、その平均の小数点以下2桁目を四捨五入して小数点以下1桁目まで求めた値を異形度とした。
短繊維集合体から短繊維を抜き出し、剃刀によって繊維軸と垂直方向に切断して、その切断面をNikon製電子顕微鏡E−SEMにより撮影した。この切断面画像から、丸断面については直径、正三角形断面については辺長および高さ、扁平断面については長軸長および短軸長、中空断面については、外径および内径(中空部の直径)を測定した。これら各断面形状について測定した値から、下記の式により断面二次モーメント(M)を算出した。
丸 : M=π×(断面直径)4/64
正三角形 : M=断面の辺長×(高さ)3/36
扁平 : M=断面の長軸長×(断面の短軸長)3/12
中空 : M=π×{(断面の外径)4−(断面の内径)4}/64
これを無作為に抽出した10本の短繊維について求め、その平均値(有効数字3桁)を断面二次モーメント(M)とした。
短繊維集合体から短繊維を抜き出し、剃刀によって繊維軸と垂直方向に切断して、その切断面をNikon製電子顕微鏡E−SEMにより撮影した。この画像から、扁平断面となっているものについて、切断面の長軸長と短軸長を測定し、下記の式により扁平率を算出した。
扁平率=(断面の長軸長)/(断面の短軸長)
これを無作為に抽出した10本の短繊維について求め、その平均の小数点以下2桁目を四捨五入して小数点以下1桁目まで求めた値を扁平率とした。
短繊維集合体から短繊維を抜き出し、剃刀によって繊維軸と垂直方向に切断して、その切断面をNikon製電子顕微鏡E−SEMにより撮影した。この画像から、繊維断面の外径および内径(中空部の直径)を測定し、繊維の見かけ断面積および中空部の断面積を算出した。短繊維の中空率は、繊維の見かけ断面積に占める中空部の断面積の割合として、下記の式により算出した。
中空率(%)=(中空部の断面積)/(繊維の断面積(中空部を含む))
これを無作為に抽出した10本の短繊維について求め、その平均の小数点以下1桁目を四捨五入して整数とした値を中空率とした。
短繊維集合体を50cm×50cmの側地に100g詰めた布団サンプルを作製し、JIS L1096(1999)に準じて、短繊維集合体のclo値を測定した。
電子天秤を用いて繊維集合体を0.5g計量し、内径が30mmのメスシリンダーに入れて、この上にメスシリンダーの内径と同径の円状板(0.5g)を載せた。さらに円状板の上に分銅(1.5g)を載せて、短繊維集合体に計2gの荷重を加えたときの高さを測定し、この高さを初期高さとした。次いで1.5gの分銅を外し、19.5gの分銅を載せて計20gの荷重を加えたときの高さを圧縮高さ、19.5g荷重を外して10分後に1.5gの分銅を載せて、計2gの荷重を加えたときの高さを圧縮回復高さとして、下記の式から短繊維集合体の圧縮率および圧縮回復率を算出した。圧縮率および圧縮回復率は小数点以下1桁目を四捨五入して整数値とした。
圧縮率(%)=(初期高さ−圧縮高さ)/(初期高さ)×100
圧縮回復率(%)=(圧縮回復高さ−圧縮高さ)/(初期高さ−圧縮高さ)×100 。
短繊維集合体を50cm×50cmの側地に100g詰めた布団サンプルを作製した。この布団サンプル面を、垂直方向に手で押したときの触感による風合いを判断し、以下のように4段階で評価した。
優 :しなやかさに優れた風合い
良 :しなやかさが良好な風合い
可 :しなやかさを感知できる風合い
不可 :しなやかさに乏しい風合い。
島成分として、ポリエチレンテレフタレート(PET)と、海成分として、5−ナトリウムスルホイソフタル酸8.0モル%共重合したPET(共重合PET)を290℃で別々に溶融後、計量し、孔径0.3mmの丸断面吐出孔を15孔有する特開2011−174215号公報に記載の海島複合口金(1孔当たり島数:12)を使用して複合紡糸した。吐出プレート直上の分配プレート孔配列パターンを図5として、分配溝の長軸が短軸に対して3倍の長さであるものを使用し、海/島成分の複合比を30/70、総吐出量35g/分とした。吐出された複合ポリマー流を冷却固化後油剤付与して、1500m/分の速度で巻取ることで、未延伸糸を得た。次いで、巻き取った未延伸糸を90℃と130℃に加熱したローラー間で延伸速度600m/minとし、3.0倍延伸を行い、78dtex−15フィラメントの延伸糸を得た。この海島複合繊維の延伸糸を27ゲージに設定した筒編機を使用して、編地化し、次いで、作製した編地を1%水酸化ナトリウム水溶液中で90℃、40分攪拌処理することで、海成分の共重合PETを除去した。この海成分除去後の編地を解編装置にて解いて得られた長繊維は単糸繊度が0.30dtexであり、繊維断面は扁平率が3.0の扁平形状であった。この長繊維をギロチンカッターで切断して、編目により捲縮(捲縮数:10山/25mm)が付与された繊維長50mmの短繊維を製造した。
短繊維集合体の加工時における気流下での攪拌速度を30m/秒(実施例2)、18m/秒(実施例3)、8m/秒に変更したこと以外は、実施例1に従い実施した。
短繊維集合体の加工時における気流下での攪拌速度を36m/秒(比較例1)、5m/秒(比較例2)に変更したこと以外は、実施例1に従い実施した。
編地化に使用する筒編み機の設定を14ゲージ(実施例5)、20ゲージ(実施例6)、41ゲージに変更したこと以外は、実施例1に従い実施した。
編地化に使用する筒編み機の設定を5ゲージ(比較例3)、30ゲージ(比較例4)に変更したこと以外は、実施例1に従い実施した。
比較例3の短繊維集合体は、構成される短繊維の捲縮数が3山/25mmで、圧縮性には優れるものの、保温性および圧縮回復性が不十分なものであり、しなやかさに乏しい風合いであった(風合い評価:不可)。
比較例4の短繊維集合体は、構成される短繊維の捲縮数が20山/25mmであり、保温性および圧縮回復性には優れるものの、圧縮性が不十分であり、しなやかさに乏しい風合いを呈した(風合い評価:不可)。結果を表2に示す。
編地を解編装置により解いた後の切断長を変更し、短繊維集合体を構成する短繊維の繊維長を5mm(実施例8)、10mm(実施例9)、20mm(実施例10)、80mm(実施例11)、100mm(実施例12)、200mm(実施例13)に変更したこと以外は、実施例1に従い実施した。
実施例8の短繊維集合体は、良好な保温性を有し、圧縮性に優れ、圧縮回復性が十分なものであり、しなやかさを感知できる風合いであった(風合い評価:可)。
実施例9の短繊維集合体は、良好な保温性を有し、圧縮性に優れ、圧縮回復性が良好なものであり、風合い評価においては、しなやかさが良好な風合いを呈した(風合い評価:良)。
実施例10の短繊維集合体は、保温性、圧縮性に優れ、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価において、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。
実施例12の短繊維集合体は、保温性、圧縮回復性に優れ、圧縮回復性が良好なものであり、風合い評価においては、しなやかさが良好な風合いを呈した(風合い評価:良)。
実施例13の短繊維集合体は、保温性、圧縮回復性に優れ、十分な圧縮性を有しており、しなやかさを感知できる風合いであった(風合い評価:可)。結果を表3に示す。
海/島成分の複合比を60/40、総吐出量を16g/分とし、溶融紡糸に使用する複合口金の吐出孔数を18孔、総吐出1孔当たり島数を70(実施例14)、16(実施例15)に変更したこと以外は実施例1に従い実施した。
実施例14の短繊維集合体は、構成される短繊維の単糸繊度が0.01dtexで、良好な保温性を有し、優れた圧縮性と十分な圧縮回復性を示しており、しなやかさを感知できる風合いであった(風合い評価:可)。
実施例15の短繊維集合体は、構成される短繊維の単糸繊度が0.05dtexで、良好な保温性を有し、圧縮性に優れ、圧縮回復性が良好なものであった。風合い評価においては、しなやかさが良好な風合いを呈した(風合い評価:良)。
海/島成分の複合比を50/50、総吐出量を16g/分に変更したこと以外は実施例1に従い実施した。
実施例16の短繊維集合体は、構成される短繊維の単糸繊度が0.10dtexで、保温性、圧縮性、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価においては、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。
結果を表4に示す。
溶融紡糸に使用する複合口金の吐出孔数を4孔、1孔当たり島数を4とし、海/島成分の複合比を20/80とし、総吐出量を27g/分(実施例17)、36g/分(実施例18)、45g/分(参考実施例19)としたこと以外は、実施例1に従い実施した。
実施例17の短繊維集合体は、構成される短繊維の単糸繊度が3.00dtexで、保温性、圧縮性、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価において、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。
実施例18の短繊維集合体は、構成される短繊維の単糸繊度が4.00dtexで、優れた保温性と圧縮回復性を有し、圧縮性が良好なものであった。風合い評価においては、しなやかさが良好な風合いを呈した(風合い評価:良)。
孔径0.3mmの丸断面吐出孔を15孔有するパイプ型海島複合口金(島数12)を使用したこと以外は、実施例1に従い実施し、脱海処理後の短繊維は断面形状が丸断面であった(異形度:1.0)。
該短繊維集合体は、保温性、圧縮性、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価において、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。結果を表5に示す。
特開2011−174215号公報に記載の複合口金を使用し、吐出プレート直上の分配プレートの孔の配列パターンを図6の配列としたこと以外は、実施例1に従い実施し駄脱海処理後の短繊維は断面形状が正三角形であった(異形度:2.0)。
該短繊維集合体は、保温性、圧縮性、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価において、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。結果を表5に示す。
特開2011−174215号公報に記載の複合口金を使用し、吐出プレート直上の分配プレート孔配列パターンを図5として、分配溝の長軸が短軸に対して5倍(実施例22)、8倍(実施例23)の長さであるものを使用したこと以外は、実施例1に従い実施し、いずれも脱海処理後の短繊維は断面形状が扁平であった。
実施例22の短繊維集合体は、構成される短繊維断面の扁平率が5.2で、保温性、圧縮性、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価において、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。
実施例23の短繊維集合体は、構成される短繊維断面の扁平率が8.1で、保温性、圧縮性、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価において、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。
結果を表5に示す。
口金を芯鞘複合口金(吐出孔数12)に変更して、芯成分を共重合PET、鞘成分をPETとし、短繊維集合体を構成する短繊維の断面形状を中空断面とし、実施例19の単糸繊度5dtexの丸断面における繊維径(16.6μm)と各芯鞘複合断面の外径とが一致するように、芯/鞘成分の複合比を10/90(参考実施例24)、15/85、(実施例25)、20/80(実施例26)、60/40(実施例27)、70/30(実施例28)、80/20(実施例29)に変更して、総吐出量33.8g/分で芯鞘複合紡糸を実施し、編地化した後に芯成分の共重合PETを除去して、中空断面繊維としたこと以外は、実施例1に従い実施した。
実施例25の短繊維集合体は、構成される短繊維の中空率が15%、単糸繊度が4.30dtexで、優れた保温性と圧縮回復性、良好な圧縮性を有しており、風合い評価において、しなやかさが良好な風合いを呈した(風合い評価:良)。
実施例26の短繊維集合体は、構成される短繊維の中空率が20%、単糸繊度が4.00dtexで、保温性、圧縮性、圧縮回復性のいずれも優れたものであり、風合い評価においては、しなやかさに優れた風合いを呈した(風合い評価:優)。
実施例28の短繊維集合体は、構成される短繊維の中空率が70%、単糸繊度1.50dtexで、保温性、圧縮性に優れ、圧縮回復性も良好なものであった。風合い評価においては、しなやかさが良好な風合いを呈した(風合い評価:良)。
実施例29の短繊維集合体は、構成される短繊維の中空率が80%、単糸繊度1.00dtexで、保温性、圧縮性に優れ、十分な圧縮回復性を有しており、しなやかさを感知できる風合いであった(風合い評価:可)。
結果を表5に示す。
2 捲縮が付与された短繊維
3 島成分の外接円
4 島成分
5 島成分の内接円
6 計量プレート
7 分配プレート
8 吐出プレート
9−(a) 計量孔1
9−(b) 計量孔2
10−(a) 分配溝1
10−(b) 分配溝2
11−(a) 分配孔1
11−(b) 分配孔2
12 吐出導入孔
13 縮小孔
14 吐出孔
15 環状溝
Claims (7)
- 短繊維が単成分のポリマーからなり、単糸繊度が0.01〜4.30dtex、捲縮数が5〜15山/25mmであって、この短繊維で構成される集合体の直径が5〜20mm、嵩高性が90cm3/g以上である短繊維集合体。
- 短繊維の繊維長が5〜200mmである請求項1に記載の短繊維集合体。
- 短繊維の繊維断面の異形度が2.0以上である請求項1または2に記載の短繊維集合体。
- 短繊維の繊維断面形状が扁平であって、その断面の短軸長をa、長軸長をbとしたときに扁平率b/aが3.0以上である請求項3に記載の短繊維集合体。
- 短繊維が中空断面繊維であって、その中空率が10〜80%である短繊維で少なくとも一部が構成される請求項1または2に記載の短繊維集合体。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の短繊維集合体が少なくとも一部を構成する繊維製品。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の短繊維集合体が少なくとも一部を構成する詰め綿。
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