JP6927403B1 - 紙の製造方法 - Google Patents
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【解決手段】本発明は、パルプスラリーを得る工程と、パルプスラリーを抄紙する工程を含む紙の製造方法であって、パルプスラリーを得る工程は、パルプと水を含む分散液に少なくとも第1の水溶性アルミニウム化合物を添加する第1薬品添加工程と、パルプと水を含む分散液に第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を添加する第2薬品添加工程と、をこの順に含み、パルプスラリーを得る工程は、白水希釈工程をさらに含み、第2薬品添加工程では、パルプと水を含む分散液に第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸の混合物を添加する、もしくは、第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を同時添加する、紙の製造方法に関する。
【選択図】なし
Description
具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
パルプスラリーを得る工程は、パルプと水を含む分散液に少なくとも第1の水溶性アルミニウム化合物を添加する第1薬品添加工程と、パルプと水を含む分散液に第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を添加する第2薬品添加工程と、をこの順に含み、
パルプスラリーを得る工程は、第1薬品添加工程の前、第2薬品添加工程の後、もしくは第1薬品添加工程と第2薬品添加工程の間に白水希釈工程をさらに含み、
第2薬品添加工程では、パルプと水を含む分散液に第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸の混合物を添加する、もしくは、第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を同時添加する、紙の製造方法。
[2] 第1薬品添加工程では、紙力剤をさらに添加する、[1]に記載の紙の製造方法。
[3] 第1の水溶性アルミニウム化合物及び第2の水溶性アルミニウム化合物は、それぞれ硫酸バンドである、[1]又は[2]に記載の紙の製造方法。
[4] 第1薬品添加工程は白水希釈工程の前に設けられる工程であり、
第2薬品添加工程は白水希釈工程の前後10秒以内に設けられる工程である、[1]〜[3]のいずれかに記載の紙の製造方法。
[5] 第1薬品添加工程及び第2薬品添加工程は、白水希釈工程の前に設けられる工程である、[1]〜[4]のいずれかに記載の紙の製造方法。
[6] 第2薬品添加工程は、パルプと水を含む分散液に、第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸の混合物を添加する工程であり、
混合物を添加する工程では、第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を混合して混合物としてから、10秒以内に分散液に添加する、[1]〜[5]のいずれかに記載の紙の製造方法。
[7] 第1薬品添加工程において添加する第1の水溶性アルミニウム化合物の量をPとし、第2薬品添加工程において添加する第2の水溶性アルミニウム化合物の量をQとした場合、P≧0.8×Qである、[1]〜[6]のいずれかに記載の紙の製造方法。
[8] 第2薬品添加工程において添加するアルケニル無水コハク酸の添加量は、分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対して0.01〜0.30質量部である、[1]〜[7]のいずれかに記載の紙の製造方法。
[9] 第2薬品添加工程において、添加する第2の水溶性アルミニウム化合物の添加量は、アルケニル無水コハク酸の添加量に対して0.2〜36倍である、[1]〜[8]のいずれかに記載の紙の製造方法。
[10] パルプスラリーは、軽質炭酸カルシウムを含有する灰分を含み、軽質炭酸カルシウムの含有量は、灰分の全質量に対して80質量%以上である、[1]〜[9]のいずれかに記載の紙の製造方法。
本発明は、パルプスラリーを得る工程と、パルプスラリーを抄紙する工程を含む紙の製造方法に関する。ここで、本発明におけるパルプスラリーを得る工程は、パルプと水を含む分散液に少なくとも第1の水溶性アルミニウム化合物を添加する第1薬品添加工程と、パルプと水を含む分散液に第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を添加する第2薬品添加工程と、をこの順に含む。また、パルプスラリーを得る工程は、第1薬品添加工程の前、第2薬品添加工程の後、もしくは第1薬品添加工程と第2薬品添加工程の間に白水希釈工程をさらに含む。そして、第2薬品添加工程では、パルプと水を含む分散液に第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸の混合物を添加する、もしくは、第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を同時添加する。なお、本明細書においては、抄紙工程に供するパルプ分散液をパルプスラリーと呼び、その前段階(薬品等添加段階)のパルプ分散液を分散液と呼ぶ。
本発明は、上述した製造方法で製造された紙に関するものであってもよい。本発明の製造方法で得られる紙のステキヒトサイズ度は3秒以上であることが好ましく、4秒以上であることがより好ましく、5秒以上であることがさらに好ましい。また、紙のステキヒトサイズ度は40秒以下であることが好ましく、35秒以下であることがより好ましく、30秒以下であることがさらに好ましい。紙のステキヒトサイズ度を上記範囲内とすることにより、印刷適性や筆記適性の良い紙を得ることができる。
パルプスラリーを得る工程では、第1薬品添加工程において第1の水溶性アルミニウム化合物を添加し、第2薬品添加工程において第2の水溶性アルミニウム化合物を添加する。第1の水溶性アルミニウム化合物及び第2の水溶性アルミニウム化合物(以下、まとめて単に水溶性アルミニウム化合物とも言う)は、紙力増強剤やサイズ剤等を紙中に定着させるための定着剤として機能する。水溶性アルミニウム化合物としては、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、硫酸バンド等が挙げられる。
上述した製造方法で製造される紙は、無機填料を含有する。無機填料の含有量は、パルプの絶乾質量100質量部に対して、5質量部以上であることが好ましく、10質量部以上であることがより好ましく、16質量部以上であることがさらに好ましく、22質量部以上であることが一層好ましく、24質量部以上であることが特に好ましい。また、無機填料が含有量は、パルプの絶乾質量100質量部に対して、40質量部以下であることが好ましく、35質量部以下であることがより好ましい。また、無機填料は軽質炭酸カルシウムを含有し、軽質炭酸カルシウムの含有量は、灰分の全質量に対して80質量%以上であることが好ましく、85質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい。軽質炭酸カルシウムの含有量を上位範囲内とすることにより、印刷適性に優れた紙を安価に製造することが可能となる。
パルプスラリーを得る工程では、まず、パルプと水を含む分散液を得る。本発明で用いることのできるパルプとしては、例えば、広葉樹由来のパルプ、針葉樹由来のパルプ、非木材由来のパルプを挙げることができる。広葉樹クラフトパルプとしては、例えば、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹半晒クラフトパルプ(LSBKP)、広葉樹亜硫酸パルプ等を挙げることができる。また、針葉樹クラフトパルプとしては、例えば、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹半晒クラフトパルプ(NSBKP)、針葉樹亜硫酸パルプ等を挙げることができる。
本発明の製造工程では、上述した無機填料以外の内添薬品を加えてもよい。内添薬品としては、例えば、ポリアマイド等の濾水度歩留り向上剤、ポリアミド、ポリアミン、エピクロルヒドリン等の耐水化剤、消泡剤、塩基性染料、酸性染料、アニオン性直接染料、カチオン性直接染料等の公知の種々のものを挙げることができる。
アルケニル無水コハク酸(ファイブラン、荒川化学株式会社製)100質量%溶液と、カチオン化澱粉(P−3Y、ピラースターチ株式会社製)3質量%溶液を混合し、ホモジナイザー(日本精機製作所社製)を用いて、5000rpmで5分間乳化作業を行い、アルケニル無水コハク酸成分が1質量%であって、アルケニル無水コハク酸エマルション粒子の粒子径が2μmのアルケニル無水コハク酸の乳化液を得た。なお、アルケニル無水コハク酸エマルション粒子の粒子径は、光学顕微鏡にて観察し、測定した値である。
原料となるパルプとして、CSF400mLの広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)を用いた。パルプ濃度が3質量%になるよう水で希釈し、第1分散液を得た。
次いで、第1分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対して、硫酸バンド(固形分換算)0.4質量部と、カチオン化澱粉(P−3Y、ピラースターチ株式会社製)(固形分換算)1.2質量部を同時に添加し、第2分散液を得た(第1薬品添加工程)。
次いで、第2分散液に上記で得たアルケニル無水コハク酸の乳化液と硫酸バンドを同時に添加し、第3分散液を得た。アルケニル無水コハク酸の乳化液の添加量は、第2分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対してアルケニル無水コハク酸(固形分換算)が0.05質量部となるようにし、硫酸バンドの添加量は、硫酸バンド(固形分換算)が0.4質量部となるようにした(第2薬品添加工程)。
その後、白水で希釈する工程、填料を添加する工程及び歩留り剤を添加する工程を順に設けた。白水で希釈する工程では、第3分散液を白水で希釈することにより、パルプ濃度が0.5質量%の第4分散液を得た。填料を添加する工程では、第4分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対して軽質炭酸カルシウム(タマパールTP−121、奥多摩工業株式会社製)を16質量部添加し、第5分散液を得た。歩留り剤を添加する工程では、第5分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対してカチオン性歩留剤(ND−300、ハイモ株式会社製)が0.015質量部、アニオン歩留剤(RV−30、ハイモ株式会社製)0.0075質量部となるように各歩留り剤を添加した。
サイズ剤(アルケニル無水コハク酸(ASA)の乳化液)の添加タイミングは、紙力剤を添加してから30秒後に、白水希釈は、サイズ剤(アルケニル無水コハク酸(ASA)の乳化液)を添加してから8秒後に行った。
上記のようにして、抄紙用のパルプスラリーを得た。その後、定法に従い、角型シートマシンで抄紙して坪量64g/m2の手抄き紙を得た。
第1薬品添加工程における硫酸バンドの添加量を0.64質量部とし、第2薬品添加工程における硫酸バンドの添加量を0.16質量部とした以外は実施例1と同様の方法で紙を製造した。
第2薬品添加工程で、アルケニル無水コハク酸と硫酸バンドを事前に5秒間混合した後に第2分散液に添加した以外は、実施例1と同様の方法で紙を製造した。
第1薬品添加工程における硫酸バンドの添加量を0.5質量部とし、第2薬品添加工程におけるアルケニル無水コハク酸の添加量を0.14質量部とし、硫酸バンドの添加量を0.1質量部に変更した。また、填料を添加する工程における、軽質炭酸カルシウム(タマパールTP−121、奥多摩工業株式会社製)の添加量を27質量部添加に変更した。坪量を60g/m2と変更した。上記以外は実施例3と同様の方法で紙を製造した。
第2薬品添加工程においてアルケニル無水コハク酸の乳化液と硫酸バンドを同時に添加したこと以外は実施例4と同様の方法で紙を製造した。
第1薬品添加工程における硫酸バンドの添加量を0.6質量部とし、第2薬品添加工程において硫酸バンドを添加しなかった以外は実施例5と同様の方法で紙を製造した。
原料となるパルプとして、CSF400mLの広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)を用いた。パルプ濃度が3質量%になるよう水で希釈し、第1分散液を得た。
次いで、第1分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対して、硫酸バンド(固形分換算)0.4質量部、カチオン化澱粉(P−3Y、ピラースターチ株式会社製)(固形分換算)1.2質量部を同時に添加し、第2分散液を得た(第1薬品添加工程)。
次いで、第2分散液を白水で希釈し、パルプ濃度が0.5質量%の第3分散液を得た(白水で希釈する工程)。
次いで、第3分散液に、上記で得たアルケニル無水コハク酸の乳化液と硫酸バンドを5秒間事前に混合した後に添加し、第4分散液を得た。添加量は、第3分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対してアルケニル無水コハク酸(固形分換算)が0.14質量部、硫酸バンド(固形分換算)が0.2質量部となるようにした(第2薬品添加工程)。
その後、填料を添加する工程及び歩留り剤を添加する工程を順に設けた。填料を添加する工程では、第4分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対して軽質炭酸カルシウム(タマパールTP−121、奥多摩工業株式会社製)を27質量部添加し、第5分散液を得た。歩留り剤を添加する工程では、第5分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対してカチオン性歩留剤(ND−300、ハイモ株式会社製)が0.015質量部、アニオン歩留剤(RV−30、ハイモ株式会社製)0.0075質量部となるように添加した。
サイズ剤(アルケニル無水コハク酸(ASA)の乳化液)の添加タイミングは、紙力剤を添加してから30秒後に、白水希釈は、サイズ剤(アルケニル無水コハク酸(ASA)の乳化液)を添加してから8秒後に行った。
上記のようにして、抄紙用のパルプスラリーを得た。その後、定法に従い、角型シートマシンで抄紙して坪量60g/m2の手抄き紙を得た。
第2薬品添加工程で、アルケニル無水コハク酸と硫酸バンドを事前に混合せず、同時に添加したこと以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
第2薬品添加工程で、アルケニル無水コハク酸と硫酸バンドの混合時間を10秒とし、第3分散液に添加したこと以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
填料を添加する工程で、軽質炭酸カルシウム(タマパールTP−121、奥多摩工業株式会社製)の添加量を30質量部としたこと以外は実施例6の方法で紙を製造した。
第2薬品添加工程で、アルケニル無水コハク酸の添加量を0.2質量部としたこと以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
第2薬品添加工程で、アルケニル無水コハク酸と硫酸バンドの混合時間を60秒とし、第3分散液に添加したこと以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
填料を添加する工程で、軽質炭酸カルシウム(タマパールTP−121、奥多摩工業株式会社製)の添加量を40質量部としたこと以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
填料を添加する工程で、軽質炭酸カルシウム(タマパールTP−121、奥多摩工業株式会社製)の添加量を16質量部としたこと以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
填料を添加する工程で、軽質炭酸カルシウム(タマパールTP−121、奥多摩工業株式会社製)の添加量を7質量部としたこと以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
第2薬品添加工程で硫酸バンドの添加量を5.0質量部にした以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
第1薬品添加工程における硫酸バンドの添加量を0.6質量部とし、第2薬品添加工程において硫酸バンドを添加しなかった以外は実施例6と同様の方法で紙を製造した。
<紙中の灰分量の測定>
紙中の灰分量は、JIS P 8251に準拠し測定した。
紙中のASA量は熱分解GCMSを用いて分析した。具体的には、各量のアルケニル無水コハク酸(ファイブラン、荒川化学株式会社製)を紙に浸み込ませたものを熱分解GCMSで標品として測定し、紙中ASA量の検量線を作製し、紙中ASA量を算定した。
JIS P 8251に準拠し紙を灰化した後、その灰分の粒度分布をマイクロトラック(MT3000II、マイクロトラック・ベル社製)を用いて測定し、粒子径が1〜10μmを軽質炭酸カルシウム、11〜16μmをタルクとして、軽質炭酸カルシウムの割合を算出した。
サイズ性の指標として、ステキヒトサイズ度を、JIS P 8122に準拠し測定した。値が大きいほどサイズ性が良好である。
TAPPIの標準試験方法(TAPPI T 269cm−92)に準拠し灰分歩留りを測定した。具体的には、DFR−05(フォイトターボ株式会社製)を用いて、填料を添加する工程後の第5分散液を攪拌しながら、歩留り剤を添加し、ワイヤーメッシュを通過後のモデル白水を得た。第5分散液の固形分濃度および灰分とモデル白水の固形分濃度および灰分の灰分を測定し、歩留りを算出した。
第5分散液の固形分濃度:y
第5分散液の灰分:z
モデル白水の固形分濃度:Y
モデル白水の灰分:Z
灰分歩留り={(y×z)−(Y×Z)}/(y×z)×100
角型シートマシンで手抄きを行った後、25cm角の湿紙に金属板をのせ、4.2kgfで2分間、プレスを行った。金属板を剥離し、金属板への汚れ付着量を4段階で目視評価した。なお、汚れの観察には、光学顕微鏡Nicon社製 OPTIPHOT 200を用いた。
◎:目視評価で汚れの付着がなく、光学顕微鏡で100倍に拡大して観察しても汚れの付着が確認できなかった。
〇:目視評価で汚れの付着がなく、光学顕微鏡で100倍に拡大して観察すると汚れの付着が確認できた。
△:目視評価で汚れの付着がややあった。
×:目視評価で汚れの付着が多くあった。
Claims (9)
- パルプスラリーを得る工程と、前記パルプスラリーを抄紙する工程を含む紙の製造方法であって、
前記パルプスラリーを得る工程は、パルプと水を含む分散液に少なくとも第1の水溶性アルミニウム化合物を添加する第1薬品添加工程と、パルプと水を含む分散液に第2の水溶性アルミニウム化合物とアルケニル無水コハク酸を添加する第2薬品添加工程と、をこの順に含み、
前記パルプスラリーを得る工程は、白水希釈工程をさらに含み、
前記第1薬品添加工程は前記白水希釈工程の前に設けられる工程であり、
前記第2薬品添加工程は前記白水希釈工程の前後10秒以内に設けられる工程であり、
前記第2薬品添加工程では、パルプと水を含む分散液に前記第2の水溶性アルミニウム化合物と前記アルケニル無水コハク酸の混合物を添加する、もしくは、前記第2の水溶性アルミニウム化合物と前記アルケニル無水コハク酸を同時添加する、紙の製造方法。 - 前記第1薬品添加工程では、紙力剤をさらに添加する、請求項1に記載の紙の製造方法。
- 前記第1の水溶性アルミニウム化合物及び前記第2の水溶性アルミニウム化合物は、それぞれ硫酸バンドである、請求項1又は2に記載の紙の製造方法。
- 前記第1薬品添加工程及び前記第2薬品添加工程は、前記白水希釈工程の前に設けられる工程である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の紙の製造方法。
- 前記第2薬品添加工程は、パルプと水を含む分散液に、前記第2の水溶性アルミニウム化合物と前記アルケニル無水コハク酸の混合物を添加する工程であり、
前記混合物を添加する工程では、前記第2の水溶性アルミニウム化合物と前記アルケニル無水コハク酸を混合して混合物としてから、10秒以内に前記分散液に添加する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の紙の製造方法。 - 前記第1薬品添加工程において添加する前記第1の水溶性アルミニウム化合物の量をPとし、前記第2薬品添加工程において添加する前記第2の水溶性アルミニウム化合物の量をQとした場合、P≧0.8×Qである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の紙の製造方法。
- 前記第2薬品添加工程において添加する前記アルケニル無水コハク酸の添加量は、前記分散液中のパルプの絶乾質量100質量部に対して0.01〜0.30質量部である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の紙の製造方法。
- 前記第2薬品添加工程において、添加する前記第2の水溶性アルミニウム化合物の添加量は、前記アルケニル無水コハク酸の添加量に対して0.2〜36倍である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の紙の製造方法。
- 前記パルプスラリーは、軽質炭酸カルシウムを含有する灰分を含み、前記軽質炭酸カルシウムの含有量は、前記灰分の全質量に対して80質量%以上である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の紙の製造方法。
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