KR100335469B1 - 물질을필터재에적용하는장치및방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물질을 흡연 제품용 필터재의 섬유질에 적용하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 섬유질 또는 쉬트 형태의 필터재에 미세 고체 물질이 살포된다.
Description
본 발명은 물질을 흡연 제품용 필터재의 섬유(fiber)에 적용하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
담배 필터의 섬유에 적용되는 물질들은 DE 39 04 239 C1과 DE 38 20 089 C2에 공지되어 있는데, 보다 구체적으로 이 물질들은 인체 생리학적으로 뿐 아니라 감각적으로도 안전한 폴리카르복실산(polycarboxylic acids) 또는 그의 산성염, 예를 들어, 시트르산, 주석산, 숙신산 및 말산의 에스테르들이다.
이러한 목적을 위해, 주위 및 공정 온도에서 결정화된 폴리카르복실산 또는 그의 산성염은 유기성 액체 매질내에서 부유된 50㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 미세입자의 형태로 적용되어, 그 결과물인 현탁액이 상기 섬유에 적용된다(DE 39 04 239 C1).
다른 방안으로, 디폴리카르복실산 또는 폴리카르복실산의 산성 무수물(無水物:anhydrides)이 유기 용매에 용해되어 섬유에 적용될 수 있고, 필요하다면 물로 가수분해된다(DE 38 20 089 C2).
현탁액의 그러한 물질 또는 트라이아세틴(triacetin) 등과 같은 용매를 적용하는데 있어서의 문제점은 고농도에서 이러한 현탁액이 점성화되어 더 이상 펌핑될수 없다는 것이고, 이것이 이러한 물질들의 높은 필터 아마(亞麻:tow) 하중이 공지된 방법에 의해서 적용될 수 없는 이유이다.
본 발명은 상기된 문제점을 해소한 흡연 제품용 필터재의 섬유질에 물질을 적용하는 방법 및 장치를 정의하는 것을 목적으로 한다. 더욱 구체적으로는, 비록아마의 하중이 무거워도 이러한 물질들을 간단한 수단과 방법으로 적용할 수 있는방법과 장치를 정의하는데 있다.
도 1은 물질을 필터재에 적용하는 장치의 개략도
도 2는 인접한 인젝터 노즐이 구비된 파우더 챔버의 확대도이다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
12 ; 피드 호퍼 15 ; 전동 모터
16 ; 트윈 스크류 17 ; 컨베이어
19 ; 제어부 20 ; 엔코더
22 ; 초퍼 26 ; 인젝터 노즐
32 ; 필터 아마 33 ; 확장 롤러
34 ; 파우더 챔버 36 ; 트라이아세틴 적용기
39 ; 이온화 로드 41 ; 전하 발생기
43 ; 인입 슬로트 54 ; 인출 슬로트
이러한 목적은 청구항 9의 특징에 의한 장치와 청구항 23 특징에 의한 방법에 의해 달성된다.
목적에 맞는 실시예는 종속항들의 특징에 의해 정의된다.
본 발명에 의해 달성된 이점들은 분말 공정에 의해 분말의 고상 물질들이 거의 양에 제한없이 섬유질이나 쉬트(sheet) 형태의 필터재에 적용되어서 적용물이 현탁액의 적용물로는 불가능한 매우 높은 하중으로 제조될 수 있다는 사실을 근거로 한다. 이러한 높은 하중 영향으로 인해서 지금까지 불가능하다고 여겨지는 것이 달성가능하게 된다.
분말의 고상 물질들을 채용하는 것에 의해 지금까지 달성된 농도보다 10 비율로 높은 농도가 달성가능하다는 것이 여러 실험들에서 나타난다.
따라서, 이러한 사실은 필터의 선택적인 보유 성능을 강화하고, 그리고/또는 때때로 특별한 향기의 미묘한 차이를 얻기 위해 채용된 고밀도의 필터재를 사용하는데 있어서 피할 수 없는 현상인 흡입 저항의 증가없이 담배 연기에서 미향을 내게 하는 것을 가능하게 한다.
필터 아마에 이러한 이점이 있는 물질을 적용하는 것은, 흡연중에 연소와 산화 및 파손이 발생하지 않기 때문에, 흡입 저항의 증가없이 미향을 내게 하는 것을 보장한다.
반면에 이러한 이론에서 적용되는 양에는 제한이 없지만, 실제에 있어서는필터의 흡입 저항이 너무 크지 않아야 하기 때문에 제한이 있다.
하나의 바람직한 구현에 따라 입자 크기가 최대 50㎛, 보다 구체적으로는 최대 10㎛인 고체 물질 또는 고체 물질들의 동종 혼합물이 채용되고, 이와 같이 매우 미세한 입자들은 평탄한 분포를 보장하고 따라서 지금까지 기술된 필터의 일차적 효과를 보장한다.
필터 생산 비율을 감안해서 실행된 계량 또는 계량된 분배로 고체 물질들을 계량된 형태로 공급하기가 편리하다는 것이 발견되고, 이러한 결과로 물질을 항상 동일한 양씩, 한 예로 섬유질 길이당 동일한 양씩 적용하는 것이 보장될 수 있다.
분대와 계량은 중량 작동식 미세 분배기와 공압 작동식 컨베이어로 분말의 고체 물질을 공급하는 트윈 스크류(twin screw)와 함께 분말의 고체 물질을 불연속적으로 분출하는 피드 호퍼(feed hopper)에 의해 편리하게 행해진다. 필터 생산 비율에 대한 피드백에 따라 분말의 고체 물질이 항상 동일한 양으로, 한 예로 섬유질 길이당 동일한 양으로 적용되는 것이 보장될 수 있다.
분말의 고체 입자들은 고체 인젝터 노즐을 통해 공압적으로 운반되어서 소정의 튜브내에 조성된 진공에 의해 부유되면서 운반됨으로써, 결과적 산물에서 고체입자들의 덩어리는 실제로는 배제된다.
에어 플로우내에서 고체 물질의 분포를 최적화하고 어떠한 덩어리도 분해하기 위해서, 공압적으로 운반되는 고체/에어 플로우는 혼합 영역을 통과한다.
실제의 살포 작용은 필터재의 통로가 막히지 않도록 쉬트 형상 또는 섬유질형상의 필터재의 이동 방향이 개방된 파우더 쳄버 내부에서 행해진다.
트라이아세틴은 파우더 챔버의 상류측 또는 하류측에서 필터재에 적용되는데, 트라이아세틴 적용물은 필터재상에 분말의 고체 입자가 고착되는 힘이 보다 강화되도록 파우더 챔버의 상류측에서 제조되는 것이 바람직하다.
파우더 챔버로 필터재가 진입되는 입구인 에어 갭은 조정가능한데, 이는 필터재의 비접촉 운반을 보장하고 반면에 파우더 챔버로부터 계량된 고체 물질의 급변을 방지하는 것을 보장한다.
파우더 챔버내에서 고체 물질을 적용하는 것을 보다 최적화하기 위해서 필터재를 대전시키는 조건은, 파우더 챔버의 상부, 즉 로드 전극과 카운트 전극으로 구성되고, 필터재의 생산 이동 방향에 대해 횡으로 배열되면서 파우더 챔버의 상류측와 대략 50 내지 150㎜ 이격된 이온화 로드의 배치에 의해 영향을 받을 수 있다. 이 이온화 로드는 분말의 고체 입자들의 고착력 향상을 위해 필터재의 표면을 대전시킨다.
필터재에 적용하는데 분말의 고체 입자의 양이 많이 필요하다면, 살포 작용은 필터재의 양측에서 수행될 것이다. 이리한 목적을 위해 위아래로부터 분말의 고체 입자들을 공급하는 2개의 노즐이 파우더 챔버에 구비될 것이다.
분말의 고체 입자들이 살포된 필터재는 파우더 챔버에서 나올 시점에서 같이 필터 로드로 형성되어 통상의 방법을 통해 최종 필터가 된다.
편리하게도, 파우더 챔버의 출구는 파우더 챔버로 분말의 고체 물질과 에어를 흡입하는 팬에 연결되고, 필요하다면 먼지 수집기를 통해 파우더 챔버에 연결된다.
파우더 챔버의 출구에 제공되는 진공압은 조정가능하여 고체 물질들을 공압적으로 운반하는 수단으로부터 배기되는 초과 에어를 허용한다. 파우더 챔버내에서의 진공압 조정은 파우더 챔버의 일측에 적용된 플랩에 의해 행해질 수 있다.
생산과 계량 단계중에 팬에서의 진공은 필터 아마의 적용물을 지속적으로 일정하게 생산하는 것을 보장하고, 파우더 챔버로부터 나타나는 먼지를 방지하기 위해서 일정하게 유지되는 것이 편리하다.
본 발명은 이하에서 첨부된 도식도를 참조로 물질을 필터 아마의 섬유질에 적용하는 장치의 한 예를 근거로 상세히 설명될 것이다.
필터 아마(32)는 통상적인 방법에 의해 장치(36)의 가이드(35)와 확장 롤러(33:개략적으로 도시됨)를 통해 카페트와 같은 형태로 공급되고, 장치에는 필터 아마 카페트에 적용되는 트라이아세틴이 있다.
필터 아마(32)의 이동 방향에서, 필터 아마(32)는 트라이아세틴 적용기(36)의 하류측에서, 2개의 이온화 로드(39), 즉 스파크 리미터를 갖는 전하 발생기(41)로부터 잠재적으로 음전하가 대전된 로드 전극과 카운터 전극 사이의 에어 갭으로 진입하기 전에, 다시 확장 롤러(37)를 타고 이동된다.
필터 아마 카페트(32)는 2개의 이온화 로드(39) 사이의 에어 갭을 지나 파우더 챔버(34)의 인입 슬로트(43:도 2에 도시됨)로 진입한다. 파우더 챔버(34)는 필터 이마(32)의 통로가 막히지 않도록 필터 아마(32)의 이동 방향은 개방된다.
파우더 챔버(34)로 필터 아마(32)가 진입하는 에어 갭(43)의 크기는 필터 아마(32)의 이동 방향과 직교하는 방향을 따라 조정될 수 있고, 또한 그 크기는 필터아마(32)의 비접촉 운반이 보장되고 파우더 챔버(34)로부터 유체화된 고체 물질들이 유출되는 깃이 방지되도록 설정된다.
파우더 챔버(34)의 내부에서 신장된 필터 아마(32)에, 도 2에 도시된 바와 같이, 필터 아마 카페트(32) 각각의 상하부에 배치된 2개의 노즐(52)에 의해 이후에 상술된 방법으로 분말의 고체 물질 또는 혼합된 고체 물질이 살포된다.
인입 슬로트(43)의 반대측인 파우더 챔버(34)의 타측에는 인출 슬로트(54)가 구비되고, 인출 슬로트(54)에는 필터 제품을 정형화하는 인젝터 노즐(44)이 부착되며, 인젝터 노즐(44)내에서 필터 아마(32)는 로드 형태로 만들어지고 먼지가 포함된 에어는 흡입된다.
이어서 분말의 고체 입자들이 살포되어 제작된 필터 로드는 필터 종이로 감싸여지고, 적당한 길이로 절단된 필터 로드는 연속적인 공정에서 담배 마킹 기계로 공급되며, 담배 마킹 기계는 필터 로드를 적당한 길이의 개개로 절단하고 최종 필터 담배로 제품화하기 위해 담배 로드에 연결시킨다.
이제부터 기술될 분말의 고체 물질과 혼합된 고체 물질의 조제는, 생리학적으로 안정하고 감각 중추적으로 흥미있는 물질, 보다 구체적으로는 폴리카르복실산(polycarboxylic acids) 또는 시트르산, 주석산, 숙신산, 말산, 아스코르브산과 같은 폴리카르복실산의 산성염, 뿐만 아니라, 그러한 유기성 폴리카르복실산, 단일-이중-사카라이드(mono-di-saccharides)(예를 들어, 글루코스(glucose), 사탕수수(cane sugar)), 및 향료(바닐린(vanillin), 멘톨(menthol), 등)의 산성 에스테르들을 포함할 것이다.
최대 50㎛의 입자 크기로 미세하게 연마된, 분말의 순수 고체 물질 또는 동종으로 혼합된 분말의 고체 물질은 공정 용도로 개조된 피드 호퍼(12)로부터 분출되어, 최대/최소 센서에 의해 수위가 감지되는 미세 계량 수단(14)으로 불연속적으로 진입된다. 최소 수위가 침범하자마자 센서들이 작동하고 피드 호퍼(12)로부터 고체 물질들이 다시 채워지며, 최대 수위에 도달하면 다시 채워지는 동작이 자동적으로 중단된다.
중량 작동식 미세 계량 수단(14)은 고체 물질과 혼합된 고체 물질들을 전동모터(15)에 의해 구동되는 트윈 스크류(16)를 경유해서 공압 작동식 컨베이어 영역(17)으로 공급한다. 미세 계량 수단(14)은 필터 마킹 기계에 전기적으로 연결된다. 즉, 필터 로드 단위당 계량된 양이 고정 수치로서 미세 분배기(14)를 전자적으로 제어하는 제어부(19)에 입력되고, 필터 생산 비율은 미세 계량 수단(14)의 속도 명령 수치와 제어용인 목표 수치로서 제어부(19)에 입력된다. 기계 속도는 끝없이 이어진 필터 로드를 개개의 필터 플러그로 절단하는 필터 마킹 기계의 초퍼(22)에 있는 엔코더(20)에 의해 감지된다.
미세 계측 수단(14)에 의해 계측된 고체 물질들은 튜브(23)을 통해 고체 인젝터 노즐(26)로 자유낙하된다. 이때부터, 오일과 그리스가 없는 압축 공기(30)가 고체 인젝터 노즐(26)의 노즐 링을 통해서 노즐(26)에 연결된 튜브(17)내로 불어넣어지게 되므로써, 공압 작동에 의해 고체 물질의 운반이 개시된다. 튜브(17) 내부에 결과적으로 형성된 진공이 고체 물질을 부유시켜 운반한다.
에어 플로우내에서 고체 물질들의 분포를 최적화하고 어떠한 덩어리로 분해하기 위해서, 고체 물질/에어 플로우는 파우더 챔버(34)의 연직 하부로 관통하는 튜브에 형성된 혼합 영역(18)을 통과하게 된다.
파우더 챔버(34)의 상부에서, 제품의 방향, 즉 필터 아마(32)의 이동 방향에대해 횡으로 형성된 노즐 슬로트의 폭을 갖는 횡으로 배치되고 넓은 슬로트의 노즐(52)은 트라이아세틴 적응기(36)의 하류측 또는 상류측에서 필터 아마의 폭과 최소한 대응한다. 필터 아마(32)로부터 노즐(52)이 이격된 거리는 화살표 54로 도시된 연직 상방 또는 하방으로 넓은 슬로트의 노즐(52)을 조정하는 것에 의해 자유롭게 조정할 수 있을 것이다.
대개 단일 노즐(52)만으로도 충분하지만, 필터 아마(32)의 하부에 적용된 제 2 노즐(52)이 도시된 도 2의 변형예가 또한 있다. 공압식 운반 수단으로부터 도달한 고체 물질/에어 플로우는 2개의 노즐 상류측에서 분리되는데, 이 플로우의 분리는 자유롭게 조정가능하다.
필터 아마(32)의 하부에서 파우더 챔버(34)는 흡입 배기 튜브(56)측으로 테이퍼지고, 흡입 배기 튜브(56)의 진공은 고체 물질을 운반하는 공기의 초과분을 끌어내는 것이 허용되므로써 조정가능하다.
파우더 챔버(34) 내부의 진공은 파우더 챔버의 일측에 구비된 플랩(38)에 의해 조정가능하다. 먼지가 포함된 상태로 인출된 운반용 에어는 세척을 위해 이동식 먼지 수집기에 적용된다. 먼지 수집기(40) 또는 파우더 챔버(34) 내부의 진공은 하류측 팬(50)에 의해 발생되고, 팬(50)에서의 진공은 파우더 챔버(34)로부터 먼지의배출을 방지하고 필터 아마로 제품을 지속적이면서 일정하게 적용하는 것을 보장하기 위해서 생산과 계측 단계중에 일정하게 유지된다.
이온화 로드(39)에 의해 영향을 받는 필터 아마의 대전 조건을 고체 물질을 적용하는데 최적화하기 위해서, 파우더 챔버(34) 내부에서 피륙 형태의 필터 아마에, 트라이아세틴이 부여된 필터 아마(32)의 섬유질에 고착하는 분말의 고체 물질이 살포된다. 넓게 퍼진 필터 아마(32)는 연속적으로 혼합되어 끝없는 필터 로드가 되고, 통상의 방법에 의해 담배 필터로 제조되며, 다음 단계에서 담배 로드에 종이로 감싸져서 연결된다.
에어 투과성의 전술된 피륙 타입의 필터재와 같은 필터 아마의 다른 방안으로서, 전술된 장치(10)의 수단에 의해 분말의 고체 입자가 살포될 수 있는 필터 페이퍼를 한 예로 들 수 있다.
물론 필터재는 필터 로드로 혼합되는 것은 물론이지만, 필터재(32)의 이동방향에서 트라이아세틴 적용기(36)가 파우더 챔버의 하류측에 위치할 수도 있는 것과 같은 다른 구현예가 논의되었다.
Claims (29)
- 물질을 흡연제품용 필터재의 섬유에 적용하는 장치에 있어서,미세 고체 물질들을 계량하는 수단(12,14,16)과,파우더 챔버(34)로 미세 고체 물질들을 공압으로 운송하는 인젝터 노즐(26)을 포함하며,상기 파우더 챔버(34)를 통해 섬유질 또는 쉬트 형태의 필터재(32)가 이동하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(32)내를 이동하는 상기 섬유질 또는 쉬트 형태의 필터재(32)의 이동 경로는 상기 분말 고체 물질의 공압적 운송 방향에 대해 직교하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 계량 수단은 분말 고체 물질들을 불연속적으로 분출하는 피드 호퍼(12)와, 미세 계량 수단(14,16)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 3 항에 있어서, 중력식으로 작동하는 상기 미세 계량 수단(14,16)은 공압 작동식 운송수단의 경로에 상기 분말 고체 물질들을 전달하는 트윈 스크류(16)를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 미세 계량 수단(14,16)은 필터 마킹 기계에 전기적으로 연결되어서, 필터 생산 비율이 상기 미세 계량 수단(14,16)용 실질적 속도 수치와 미세 계량 수단 제어용 목표 수치로서 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 5 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(34)는 상기 섬유질 또는 쉬트 형태의 필터재(32)의 이동 방향으로 개방된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(34)의 상류측 또는 하류측에서 상기 섬유질 또는 쉬트 형태의 필터재(32)의 운송 방향으로 트리아세틴 적용을 위한 수단(36)이 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 7 항에 있어서, 상기 섬유질 또는 쉬트 형태의 필터재(32)를 상기 파우더 챔버(34)로 도입하는 에어 갭(43)이 조정가능하도록 형성되어 상기 필터재(32)의 비접촉 운송이 보장되고 유체화된 고체 물질의 유출이 방지되는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(34)의 출구에 상기 섬유질 또는 쉬트 형태의 필터재(32)로부터 상기 필터 로드를 형성하는 인젝터 노즐이 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(34)의 상류측에 상기 필터재(32)의 이동 방향으로 이온화 전극(39)들이 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(34)에는 파우더 챔버(34)내의 진공을 설정하는 플랩(38)이 포함된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(34)에는 먼지 수집기(40)가 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 12 항에 있어서, 상기 파우더 챔버(34)에는 상기 파우더 챔버(334)에 상기 진공을 발생하는 팬(50)이 연결된 것을 특징으로 하는 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 팬(40)은 에어와 분말 고체 물질을 상기 파우더 챔버(34)를 통해 상기 먼지 수집기(40)로 흡입하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 미립자 물질을 필터재의 섬유에 적용하는 방법에 있어서,상기 미립자 물질을 계량 디스펜서에 공급하는 단계와;제어된 양의 물질을 디스펜서를 이용하는 공압 공급시스템 내로 계량하는 단계와;상기 계량된 물질을 공압공급시스템을 통해 파우더 챔버로 운반하는 단계와;필터재를 상기 파우더 챔버에 통과시키는 단계와:상기 운반된 미립자 물질을 상기 파우더 챔버 내의 상기 필터물질에 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 미립자 물질을 적용하기 전에 상기 필터물질을 이온화하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 이온화 단계는 로드 전극과 카운터 전극을 포함하며, 상기 필터물질은 상기 로드 전극과 상기 카운터 전극 사이를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 계량단계는 상기 필터물질이 상기 파우더 챔버를 통과하는 속도에 분배되는 물질의 양을 관계시킴으로써 상기 디스펜서를 전기적으로 제어하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 제어단계에서는 필터 절단기 상의 엔코더에 동작 가능하게 연결된 전자콘트롤러를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 주입단계에서는 노즐을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 노즐은 상기 미립자 물질을 주입하기 위해 그 상부에 형성되는 횡방향의 넓은 슬롯을 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 21 항에 있어서,상기 노즐을 수직으로 조정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 22 항에 있어서,상기 노즐은 그 폭이 상기 필터재의 폭과 대응하는 넓은 슬롯이 형성된 노즐인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 미립자 물질의 주입은 상기 필터물질을 통과시키는 방향에 대해 적어도 45도의 각도에서 발생하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,진공을 이용하여 상기 파우더 챔버 내부로부터 상기 미립자 물질을 수집하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 25 항에 있어서,상기 파우더 챕버 내의 상기 진공은 조정가능한 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 26 항에 있어서,상기 챔버 내로 에어가 들어가 상기 진공을 조정하도록 상기 파우더 챔버 내부에 플랩을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 필터재 상에 상기 운송된 미립자 물질을 주입하기 전에 상기 필터재에 트리아세틴을 적용하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제 15 항에 있어서,상기 운송된 미립자 물질을 주입하는 단계는 상기 물질을 제 1 노즐과 제 2노즐에 공압적으로 운송하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제 1 노즐과 제 2 노즐은 서로 대향관계에 있는 것을 특징으로 하는 방법.
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| Date | Code | Title | Description |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20080319 Year of fee payment: 7 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |