JP7323378B2 - 樹脂製透明継手 - Google Patents
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Description
一方、粒子径が100μm以下の炭酸カルシウムの含有量を増加すると、樹脂製継手の透明性が低下する。そこで、本発明者等は、炭酸カルシウムの体積平均粒子径および含有量を調整することにより、耐火性と透明性とを両立した樹脂製継手が得られることを見出した。すなわち、本発明は以下の態様を有する。
[2]全光線透過率が50%以上である[1]に記載の樹脂製透明継手。
[3]前記炭酸カルシウムは、第1炭酸カルシウムおよび第2炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種であり、前記第1炭酸カルシウムの体積平均粒子径が150μmより大きく1500μm以下であり、前記第2炭酸カルシウムの体積平均粒子径が90μm以上1100μm以下である[1]または[2]に記載の樹脂製透明継手。
[4]前記樹脂製透明継手の単位体積当たりの前記炭酸カルシウムの含有率が1体積%以上5体積%以下である[1]~[3]のいずれかに記載の樹脂製透明継手。
以下、本発明の実施の形態による樹脂製透明継手について、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る樹脂製透明継手を示す縦断面図である。
図1に示す樹脂製透明継手1は、排水管の接続に使用されるチーズ型の樹脂製透明継手である。
樹脂製透明継手1は、第1の管軸O1および第2の管軸O2を有するとともに、内部に流路を有する。第1の管軸O1と第2の管軸O2は、略直交している。
受口部12には、受口部12の内径とほぼ同外径の配管材が挿入される。受口部12の開口部12aの内径は、本体部10の開口部の内径より大きい。
2つの受口部12は、直管10Aにおける両方の開口部11を囲んでいる。この2つの受口部12のうち、一方の開口部11を囲むものが第1の受口部12Aであり、他方の開口部11を囲むものが第2の受口部12Bである。第1の受口部12Aおよび第2の受口部12Bは、第1の管軸O1を管軸とする円筒である。
1つの受口部12は、枝管10Bの開口部11を囲む第3の受口部12Cである。本実施形態における第3の受口部12Cの管軸は、第2の管軸O2である。
図1において、位置Xおよび位置Yは、樹脂製透明継手1を射出成形する際に用いられる射出成型用金型のキャビティ内(空間)に樹脂組成物を導入するゲートの位置を示す。樹脂製透明継手1には、位置Xまたは位置Yに対応する位置にゲート痕が形成される。
ゲート痕は、図1の位置Xおよび位置Yから選択されるいずれか1箇所または2箇所に形成される。
受口部12A、受口部12Bおよび受口部12Cの厚さは、特に限定されないが、例えば、2mm以上8mm以下であることが好ましく、4mm以上6mm以下であることがより好ましい。受口部12A、受口部12Bおよび受口部12Cの厚さが上記下限値以上であると、受口部12の加熱による穿孔を抑制しやすい。一方、各受口部12A、受口部12Bおよび受口部12Cの厚さが上記上限値以下であると、受口部12の視認性を向上しやすい。
すなわち、樹脂製透明継手1は、樹脂(R)を含む樹脂組成物を成形することによって製造される。通常、樹脂製透明継手1は、樹脂組成物を射出成形することによって製造される。
樹脂製透明継手1は、樹脂製透明継手1の全体が樹脂組成物からなる単層構造でもよいし、複数の層からなる複層構造でもよい。
(樹脂(R))
樹脂組成物は、ポリ塩化ビニル系樹脂および塩素化塩化ビニル系樹脂から選択される少なくとも1種を含む樹脂(R)を含有する。
ポリ塩化ビニル系樹脂(PVC)としては、例えば、ポリ塩化ビニル単独重合体;塩化ビニルモノマーと、該塩化ビニルモノマーと共重合可能な不飽和結合を有する他のモノマーとの共重合体;ポリ塩化ビニル系樹脂以外の重合体に塩化ビニルモノマーをグラフト共重合したグラフト共重合体等が挙げられる。ポリ塩化ビニル系樹脂は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
α-オレフィン類としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン等が挙げられる。
ビニルエステル類としては、例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等が挙げられる。
ビニルエーテル類としては、例えば、ブチルビニルエーテル、セチルビニルエーテル等が挙げられる。
(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチルアクリレート等が挙げられる。
芳香族ビニル類としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン等が挙げられる。
N-置換マレイミド類としては、例えば、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
前記他のモノマーは、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ここで、平均重合度は、JIS K6720-2:1999附属書「塩化ビニル樹脂試験方法」に準拠して測定した値である。
ポリ塩化ビニル系樹脂の平均重合度が上記下限値以上であると、機械的強度を充分に高めることができる。一方、ポリ塩化ビニル系樹脂の平均重合度が上記上限値以下であると、充分な成形性を確保できる。
ポリ塩化ビニル系樹脂は、さらに塩素化されることで、塩素化塩化ビニル系樹脂(CPVC)となる。
CPVCには、熱塩素化塩化ビニル系樹脂と光塩素化塩化ビニル系樹脂とがある。熱塩素化塩化ビニル系樹脂は、加熱により塩素化されたCPVCで、分子中の塩素原子の分布が均一になりやすい。光塩素化塩化ビニル系樹脂は、紫外線により塩素化されたCPVCで、樹脂表面の塩素原子の分布が高くなりやすい。
樹脂組成物は、炭酸カルシウムを含有する。すなわち、樹脂製透明継手1は、炭酸カルシウムを含有する。炭酸カルシウムとしては、粒子をステアリン酸塩でコーティングしたものを用いてもよい。
樹脂組成物が炭酸カルシウムを含有すると、樹脂製透明継手1の耐火性をより向上しやすくなる傾向にある。
炭酸カルシウムの体積平均粒子径(以下、単に「粒子径」ともいう。)は、90μm以上1500μm以下である。第1炭酸カルシウムおよび第2炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種である。第1炭酸カルシウムの体積平均粒子径は、150μmより大きく1500μm以下であることが好ましい。第2炭酸カルシウムの体積平均粒子径は、90μm以上150μm以下であることが好ましい。第1炭酸カルシウムまたは第2炭酸カルシウムの粒子径が上記下限値以上であると、樹脂製透明継手1を透明にしやすい。一方、第1炭酸カルシウムまたは第2炭酸カルシウムの粒子径が上記上限値以下であると、樹脂製透明継手1の外観を良好にしやすい。
なお、樹脂製透明継手1に成形された後に、炭酸カルシウムの粒子径を測定する方法は次の通りである。透過電子顕微鏡(TEM)や走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて樹脂製透明継手1の断面を測定する。当該分析における所定のスケールサイズの分析画面で、樹脂製透明継手1の断面に存在する炭酸カルシウムの粒子50個について外径の長さの平均値を算出する。これにより、炭酸カルシムの体積平均粒子径が求められる。
例えば、第1炭酸カルシウムの粒子径が150μmより大きく、1500μm未満の場合(粒子径がこの範囲の炭酸カルシウムを、炭酸カルシウムAともいう。)、炭酸カルシウムの含有量は、樹脂(R)100質量部に対して、0.01質量部以上6質量部以下であることが好ましく、0.1質量部以上5質量部以下であることがより好ましい。炭酸カルシウムの含有量が上記下限値以上であると、樹脂製透明継手1の耐火性を向上しやすい。一方、第1炭酸カルシウムの含有量が上記上限値以下であると、樹脂製透明継手1を透明にしやすい。
例えば、樹脂製透明継手1の透明性を向上したい場合、炭酸カルシウムAが好ましい。また、樹脂製透明継手1の強度を向上したい場合、炭酸カルシウムBが好ましい。
本発明で用いられる炭化カルシウムは、塩化ビニルの分解過程で生じる塩酸ガスと反応して炭酸カルシウムとなるため、環境への影響は少ない傾向にあるため好ましい。
樹脂組成物は、無機難燃剤を含有してもよい。樹脂製透明継手1は、無機難燃剤を含有することで、より耐火性に優れる。
水酸化マグネシウムは、脱水反応が300℃以上で生じるため、吸熱剤として水酸化マグネシウムを用いた場合には、樹脂組成物を成形して樹脂製透明継手1を作製する際に脱水反応が生じることを抑制できる。
[M2+1-xM3+x(OH)2]x+[Anx/n・mH2O]x-
M2+:Mg2+、Zn2+等の2価金属イオン
M3+:Al3+、Fe3+等の3価金属イオン
An-:CO3 2-、Cl-、NO3-等のn価アニオン
X:0<x≦0.33
無機難燃剤は、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムまたはハイドロタルサイトを併用してもよい。
ここで、BET比表面積は、窒素吸着法により求めた値である。
無機難燃剤のBET比表面積が上記数値範囲内であると、難燃剤としての効果を充分に発揮でき、樹脂製透明継手1の耐火性を向上できる。加えて、ヤケの発生を抑制し、色ムラを抑制できる。そのため、樹脂製透明継手1の外観を良好にしやすい。
他の難燃剤としては、例えば、酸化アンチモン系化合物、モリブデン系化合物、臭素系化合物、リン系化合物、ホウ酸系化合物、鉱物系化合物等が挙げられる。
酸化アンチモン系化合物としては、例えば、二酸化アンチモン、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン等が挙げられる。
モリブデン系化合物としては、例えば、三酸化モリブデン、二硫化モリブデン、アンモニウムモリブデート等が挙げられる。
臭素系化合物としては、例えば、テトラブロモビスフェノールA、テトラブロムエタン等が挙げられる。
リン系化合物としては、例えば、トリフェニルフォスフェート、アンモニウムポリフォスフェート等が挙げられる。
ホウ酸系化合物としては、例えば、ホウ酸カルシウム、ホウ酸亜鉛等が挙げられる。
鉱物系化合物としては、例えば、セピオライト、カオリナイト、ベントナイト等が挙げられる。
これら他の難燃剤の中でも、ポリ塩化ビニル系樹脂の燃焼抑制効果が高いことから、三酸化アンチモンが好ましい。他の難燃剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂組成物は、着色剤を含有してもよい。着色剤に含まれる色素成分としては、青色染料や顔料が挙げられる。
青色染料または顔料としては、樹脂の青色着色剤として知られている無機または有機の青色染料または顔料を用いることができる。青色染料または顔料としては、波長500nm~750nmの波長域、特に波長550nm~700nmの波長域に吸収極大を有するものが好ましく、例えば、アンスラキノン系、アゾメチン系、フタロシアニン系、インディゴ系等の青色染料や、群青、紺青、コバルトブルー、インダスレンブルー、セルリアンブルー等の顔料が挙げられる。
樹脂組成物は、ポリ塩化ビニル系樹脂の熱分解を抑制する目的で安定剤を含有することが好ましい。安定剤としては、例えば、スズ系安定剤、Ca-Zn系安定剤、高級脂肪酸金属塩等が挙げられる。安定剤は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、滑剤、加工助剤、衝撃改質剤、耐熱向上剤酸化防止剤、熱安定化助剤、紫外線吸収剤、可塑剤、熱可塑性エラストマー等の添加剤(任意成分)が含まれてもよい。これらの任意成分は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
本実施形態の樹脂製透明継手1を用いると、継手内部にて、受口部12に挿入される配管材の挿入状態を視認しやすい。
本実施形態の樹脂製透明継手1は、射出成形により製造される。
例えば、本実施形態の樹脂製透明継手1は、次のように製造される。まず、上記樹脂組成物を加熱溶融して金型内に射出する。すると、金型内に、その金型内の形状に沿った樹脂組成物の成形体が成形される。また、金型の温度を、樹脂組成物への加熱温度(樹脂組成物の成形温度)よりも低くしておくことにより、成形体が冷却される。次いで、金型内から成形体を離型することにより、樹脂(R)を含有する樹脂製透明継手1を得る。
本発明の樹脂製透明継手としては、例えば、エルボやニップル、クロス等、受口部の数が2つや4つである樹脂製透明継手であってもよい。
樹脂(R)としてポリ塩化ビニル(PVC、塩素含有率52質量%)100質量部と、炭酸カルシウムA(体積平均粒子径1500μm)6質量部と、スズ系安定剤2質量部と、滑剤0.2質量部と、加工助剤1.5質量部と、を配合した後、内容積200リットルのヘンシェルミキサー(川田工業株式会社製)を用い、これらの材料を攪拌混合(撹拌時間5分を1回)して樹脂組成物を得た。
前記樹脂組成物を、射出成形して、図1に示した形状のチーズ(ティー)型の継手を製造した。
樹脂組成物の成形温度を180℃、樹脂組成物の加熱時間を120秒、金型温度を40℃とした。このとき、ゲートの位置を、受口部12Aの端面部分(図1のXの2箇所)とした。
炭酸カルシウムAの含有量を4質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムAの含有量を2質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムB(体積平均粒子径150μm)の含有量を6質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムBの含有量を4質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムBの含有量を2質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
樹脂(R)として塩素化塩化ビニル系樹脂(CPVC、塩素含有率67質量%)100質量部を用い、炭酸カルシウムAの含有量を6質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
樹脂(R)として塩素化塩化ビニル系樹脂(CPVC、塩素含有率67質量%)100質量部を用い、炭酸カルシウムBの含有量を6質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムAの含有量を3質量部とし、かつ、難燃剤の水酸化マグネシウムを1質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムAの含有量を3質量部とし、かつ、難燃剤のハイドロタルサイトを1質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムBの含有量を3質量部とし、かつ、難燃剤の水酸化マグネシウムを1質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムBの含有量を3質量部とし、かつ、難燃剤のハイドロタルサイトを1質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムAの含有量を3質量部とし、かつ、難燃剤のリン酸系難燃剤を0.5質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムAと炭酸カルシウムBの含有量をそれぞれ3質量部とし、かつ、難燃剤のリン酸系難燃剤を0.5質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
難燃剤として体積平均粒子径が15μm以下の炭酸カルシウムを6質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
難燃剤として体積平均粒子径が15μm以下の炭酸カルシウムを3質量部用いたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムAの含有量を7質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムBの含有量を7質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムAの含有量を0.009質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
炭酸カルシウムBの含有量を0.009質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
難燃剤として粒子径が400μm以下の非膨張性黒鉛を0.5質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
樹脂(R)としてポリ塩化ビニル(PVC、塩素含有率52質量%)100質量部と、炭酸カルシウムB(体積平均粒子径150μm)6質量部と、スズ系安定剤2質量部と、滑剤0.2質量部と、加工助剤1.5質量部と、を配合した後、内容積200リットルのヘンシェルミキサー(川田工業株式会社製)を用いたが、攪拌時間5分を2回行い、樹脂組成物を得たこと以外は、実施例1と同様にして継手を製造した。
実施例1~実施例14および比較例1~比較例8の継手に、ポリ塩化ビニル系樹脂製の樹脂管(積水化学工業株式会社製「エスロン耐火VPパイプ」)を挿入して、継手と樹脂管との接続部分をカッターで切断し、継手から厚さ5mm×5cm×5cmの短冊状の試験片を切り出した。その試験片の全光線透過率を、日本電色工業株式会社製のヘイズメーターNDH2000を用いて、JIS K7361-1:1997「プラスチック-透明材料の全光線透過率の試験方法」に準じて測定した。全光線透過率を評価した結果を表1~表3に示す。
実施例1~実施例14および比較例1~比較例8の継手について、平成12年6月1日に施行された改正建築基準法の耐火性能試験の評価方法に準じて、耐火性能試験を行った。下記評価基準に従って、耐火性を評価した結果を表1~表3に示す。
(評価基準)
◎:耐火性能2時間以上
○:耐火性能1時間以上2時間未満
×:耐火性能1時間未満
一方、表3に示すように、炭酸カルシウムの粒子径が本発明の適用範囲外である比較例1~比較例8は、全光線透過率が50%以下、または耐火性の評価が「×」であった。
10 本体部
12 受口部
12A 第1の受口部
12B 第2の受口部
12C 第3の受口部
12a 開口部
O1 第1の管軸
O2 第2の管軸
Claims (4)
- ポリ塩化ビニル系樹脂および塩素化塩化ビニル系樹脂から選択される少なくとも1種を含む樹脂(R)を含有する樹脂製透明継手であって、
炭酸カルシウムを含有し、前記炭酸カルシウムの体積平均粒子径が90μm以上1500μm以下であり、
前記炭酸カルシウムの含有量が、前記樹脂(R)100質量部に対して、0.01質量部以上8.0質量部以下であり、
前記炭酸カルシウムは、前記樹脂(R)への混合前に熱乾燥処理されたものであり、
前記樹脂製透明継手の単位体積当たりの前記炭酸カルシウムの含有率は1体積%以上5体積%以下である樹脂製透明継手。 - 全光線透過率が50%以上である請求項1に記載の樹脂製透明継手。
- 前記炭酸カルシウムは、第1炭酸カルシウムおよび第2炭酸カルシウムから選ばれる少なくとも1種であり、前記第1炭酸カルシウムの体積平均粒子径が150μmより大きく1500μm以下であり、前記第2炭酸カルシウムの体積平均粒子径が90μm以上1100μm以下である請求項1または2に記載の樹脂製透明継手。
- 前記樹脂製透明継手の単位体積当たりの前記炭酸カルシウムの含有率が1体積%以上5体積%以下である請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂製透明継手。
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