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技術 2軸延伸ポリエステルフィルム及びその製造方法

出願人 東洋紡株式会社
発明者 武川善紀森重地加男伊藤勝也今井一元森啓冶
出願日 2000年4月7日 (20年10ヶ月経過) 出願番号 2000-106460
公開日 2001年10月16日 (19年4ヶ月経過) 公開番号 2001-287264
状態 未査定
技術分野 高分子成形体の製造 プラスチック等の延伸成形、応力解放成形 高分子組成物
主要キーワード 切りこみ リードテープ 軟質ポリエステル 押し出し成形性 セグメント構成 コンバーティング 短辺中央 カプロラクトンブロック共重合体
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年10月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (1)

課題

力学特性保香性耐熱性耐油性低吸湿性及び特に食品包装材料に要求される乾熱湿熱環境下での寸法安定性を保持したまま、優れた引き直進性引き裂き強度を有するニ軸延伸ポリエステルフィルムを提供しようとするものである

解決手段

テレフタル酸を80mol%以上含有する結晶性ポリエステル樹脂(A)90〜70wt%。融点170℃以上の結晶セグメント及び融点又は軟化点が100℃以下、分子量が400〜8000の軟質重合体からなるブロック共重合ポリエステル(B)10〜30wt%の混合物からなり、機械の流れ方向の引裂き直進性に優れ、かつ機械の流れ方向の引き裂き強度の直交方向の引き裂き強度に対する比が0.7以上であることを特徴とするポリエステルフィルムである。

概要

背景

食品医薬品、雑貨包装には各種のプラスチックフィルムを用いた包装袋が多く使用されており、ニ軸延伸プラスチックフィルムヒートシール可能な無配向プラスチックフィルムを2層或いは3層以上ラミネートした包装袋が広く使用されている。

軸延伸ポリエステルフィルム耐久性防湿性力学的強度耐熱性耐油性に優れており、チューブラー法フラット式同時ニ軸延伸法、フラット式逐次ニ軸延伸法などを用いて製造したニ軸延伸ポリエステルフィルムが食品包装分野に於いて幅広く使用されている。

しかしながら、ニ軸延伸ポリエステルフィルムを用いた包装袋は、引裂開封性が悪いという問題点を有している。開封性を良くする為にノッチを付与する方法があるが、ノッチから引裂いた際に直線的に引裂けない現象がしばしば発生し、内容物が飛散して無駄になるばかりではなく、クッキーなどの柔らかい菓子開封時に割れたり、内容物が液体の場合には衣服を汚したりするトラブルが起こる場合がある。

フィルムを引裂いた際の直進性に優れる易開封性包装材料としては、一軸延伸ポリオレフィンフィルムを中間層としてラミネートしたものがある。このようなものとしては、例えば、ニ軸延伸ポリエステルフィルム/一軸延伸ポリオレフィンフィルム/無延伸ポリオレフィンフィルムの3層ラミネートフィルムがあるが、わざわざ中間層を設けなければならずコスト的に問題があり用途が限定されていた。単層のフィルムではこのような問題点を解決し、更に開封を完結させるためには、引き裂き直進性を有するだけでは不十分であり、引き裂き方向を誘導するためのリードテープティアーテープを設けたり、スコア加工を施すなどの補助手段が必要であった。また、従来の引裂き直進性に優れたポリエステルフィルム引裂くべき方向に引裂き強度が低く、製造工程やコンバーティングの途中で不適切な引裂きが発生したり、製袋し内容物を入れ密封した後に被る様々な応力によって、引裂き直進性の有る方向に添った予定外な自然開封が起こり易いという欠点があった。

概要

力学特性保香性、耐熱性、耐油性、低吸湿性及び特に食品包装材料に要求される乾熱湿熱環境下での寸法安定性を保持したまま、優れた引き直進性と引き裂き強度を有するニ軸延伸ポリエステルフィルムを提供しようとするものである

テレフタル酸を80mol%以上含有する結晶性ポリエステル樹脂(A)90〜70wt%。融点170℃以上の結晶セグメント及び融点又は軟化点が100℃以下、分子量が400〜8000の軟質重合体からなるブロック共重合ポリエステル(B)10〜30wt%の混合物からなり、機械の流れ方向の引裂き直進性に優れ、かつ機械の流れ方向の引き裂き強度の直交方向の引き裂き強度に対する比が0.7以上であることを特徴とするポリエステルフィルムである。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

機械の流れ方向の引裂き強度が直交方向の引裂き強度に対する比が0.7以上2以下であり、機械の流れ方向の引裂き直進性に優れることを特徴とする2軸延伸ポリエステルフィルム

請求項2

請求項1において、機械の流れ方向の引裂き強度が直交方向の引裂き強度に対する比が1.0以上2.0以下であることを特徴とする2軸延伸ポリエステルフィルム。

請求項3

請求項1または2において、ポリエステルテレフタル酸を80mol%以上含有する結晶性ポリエステル樹脂(A)90〜70wt%。融点170℃以上の結晶セグメント及び融点又は軟化点が100℃以下、分子量が400〜8000の軟質重合体からなるブロック共重合ポリエステル(B)10〜30wt%の混合物からなることを特徴とする2軸延伸ポリエステルフィルム。

請求項4

請求項3において、結晶性ポリエステル樹脂(A)の極限粘度が0.68以上0.90以下であることを特徴とする軸延伸ポリエステルフィルム。

技術分野

0001

本発明は、引裂直進性に優れ、かつ、優れた引裂き強度、耐熱性、寸法安定性を有し、菓子漬物味噌スープジャム冷凍冷蔵レトルトパウチなどの食品をはじめ、医薬品、日用品、コスティクスなどの包装材料として有用なフィルムに関するものである。

背景技術

0002

食品、医薬品、雑貨包装には各種のプラスチックフィルムを用いた包装袋が多く使用されており、ニ軸延伸プラスチックフィルムヒートシール可能な無配向プラスチックフィルムを2層或いは3層以上ラミネートした包装袋が広く使用されている。

0003

軸延伸ポリエステルフィルム耐久性防湿性力学的強度、耐熱性、耐油性に優れており、チューブラー法フラット式同時ニ軸延伸法、フラット式逐次ニ軸延伸法などを用いて製造したニ軸延伸ポリエステルフィルムが食品包装分野に於いて幅広く使用されている。

0004

しかしながら、ニ軸延伸ポリエステルフィルムを用いた包装袋は、引裂き開封性が悪いという問題点を有している。開封性を良くする為にノッチを付与する方法があるが、ノッチから引裂いた際に直線的に引裂けない現象がしばしば発生し、内容物が飛散して無駄になるばかりではなく、クッキーなどの柔らかい菓子は開封時に割れたり、内容物が液体の場合には衣服を汚したりするトラブルが起こる場合がある。

0005

フィルムを引裂いた際の直進性に優れる易開封性包装材料としては、一軸延伸ポリオレフィンフィルムを中間層としてラミネートしたものがある。このようなものとしては、例えば、ニ軸延伸ポリエステルフィルム/一軸延伸ポリオレフィンフィルム/無延伸ポリオレフィンフィルムの3層ラミネートフィルムがあるが、わざわざ中間層を設けなければならずコスト的に問題があり用途が限定されていた。単層のフィルムではこのような問題点を解決し、更に開封を完結させるためには、引き裂き直進性を有するだけでは不十分であり、引き裂き方向を誘導するためのリードテープティアーテープを設けたり、スコア加工を施すなどの補助手段が必要であった。また、従来の引裂き直進性に優れたポリエステルフィルム引裂くべき方向に引裂き強度が低く、製造工程やコンバーティングの途中で不適切な引裂きが発生したり、製袋し内容物を入れ密封した後に被る様々な応力によって、引裂き直進性の有る方向に添った予定外な自然開封が起こり易いという欠点があった。

発明が解決しようとする課題

0006

本発明は、このような問題点を解決しようとするものであり、ニ軸延伸ポリエステルフィルムの特徴である力学特性保香性、耐熱性、耐油性、低吸湿性及び特に食品包装材料に要求される乾熱湿熱環境下での寸法安定性を保持したまま、今まで引裂きに弱かった方向の引裂き強度を改善し、更には優れた引裂き直進性を有し、引裂くべき方向の引裂き強度が大きいニ軸延伸ポリエステルフィルムを提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0007

本発明者らはこのような課題を解決する為に鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明の2軸延伸ポリエステルフィルムは、機械の流れ方向の引裂き強度がその直交方向の引裂き強度に対する比が0.7以上であり、機械の流れ方向に引き裂き直進性に優れることを特徴とするポリエステルフィルムである。

0008

この場合において、機械の流れ方向の引裂き直進性に優れ、該方向の引裂き強度が直交方向の引裂き強度以上である2軸延伸ポリエステルフィルムが好適である。

0009

また、この場合において、テレフタル酸を80mol%以上含有する結晶性ポリエステル樹脂(A)90〜70wt%。融点170℃以上の結晶セグメント及び融点又は軟化点が100℃以下、分子量が400〜8000の軟質重合体からなるブロック共重合ポリエステル(B)10〜30wt%の混合物からなる2軸延伸ポリエステルフィルムが好適である。

0010

さらにまた、この場合において、結晶性ポリエステル樹脂(A)の極限粘度が0.68以上0.90以下である2軸延伸ポリエステルフィルムが好適である。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明のポリエステルフィルムの実施の形態を説明する。

0012

本発明のニ軸延伸ポリエステルフィルムは機械の流れ方向(MD方向)の引裂き強度は2.20g以上である。好ましくは2.50g以上である。この引裂き強度が2.20g未満であると、直進引裂き性方向の耐引裂き性に劣る。この引裂き強度が5.00gを越えると機械の流れ方向の引裂き直進性を発現することが難しい。

0013

本発明のニ軸延伸ポリエステルフィルムは機械の流れ方向(MD方向)の引裂き強度を、その直交方向(TD方向)の引裂き強度で割った値:Rが0.70以上である。好ましくは Rは0.80以上2.00以下である。Rが0.70未満である場合は従来の直進引裂き性フィルムと同様に直進引裂き性方向の耐引裂き性に劣る。さらにRが1.00を越える場合、易引裂き方向と直線引裂き性方向が異なるという非常に優れたフィルムとなる。Rが2.00を越えるとき、機械の流れ方向の引裂き直進性を発現することが難しい。

0014

本発明に於いて結晶性ポリエステル(A)とブロック共重合ポリエステル(B)との配合比は結晶性ポリエステル(A)90〜70wt%に対してブロック共重合ポリエステル(B)を10〜30wt%の割合で配合することが好ましく、さらに好ましくは結晶性ポリエステル(A)90〜75wt%、ブロック共重合ポリエステル(B)10〜25wt%、さらに好ましくは結晶性ポリエステル(A)90〜80wt%、ブロック共重合ポリエステル(B)10〜20wt%である。ブロック共重合ポリエステル(B)が10wt%未満の場合、引裂き直進性が得られない。また、ブロック共重合ポリエステル(B)が30wt%を越えた場合、ニ軸延伸ポリエステルフィルムの引張り強度が低下したり寸法安定性や剛性が低下して使用に耐えない。

0015

本発明における結晶性ポリエステル(A)はエチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とするポリエステルであり、ポリエチレンテレフタレート(PET)が最適であるが、PETとポリブチレンテレフタレート(PBT)、PETとポリエチレンナフタレート(PEN)などとの共重合体、或いはこれらの混合物を用いることができる。

0016

上記ポリエステルとしては極限粘度0.68dl/g以上のものが好ましく、さらには0.70dl/g以上0.9 dl/g以下のものが適当である。極限粘度が0.68dl/g未満のものを用いた場合、衝撃強度、引き裂き直進性ともに優れない。極限粘度が0.9dl/gより大きなものを用いた場合押し出し成形性に劣る。結晶性ポリエステル(A)の重合方法は特に限定されないが、極限粘度を好適な範囲にするために固相重合法を併用することが出来る。

0017

本発明におけるブロック共重合ポリエステル(B)において、融点170℃以上の結晶セグメントは、その成分だけで重合体としたときに、融点が170℃以上のものであるが、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、2・6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸の残基と、エチレングリコールプロピレングリコールブタンジオールペンタメチレングリコール、P−キシレングリコールシクロヘキサンジメタノール等の脂肪族芳香族脂環族ジオールの残基とからなるポリエステル等を用いることができるが、特にテレフタル酸残基が80mol%以上を占めることが望ましい。

0018

また、分子量400〜8000の軟質ポリエステルは、該セグメント構成成分だけで測定した場合の融点或いは軟化点が100℃以下のものをいう。分子量が400以下のものを用いた場合は、得られるブロック共重合ポリエステルは融点が低く粘着性が大であり、フィルムへの配合加工性に困難となる。また、分子量が8000を越える場合は、軟質重合体が層分離し、極めて高い溶融粘度を示し、硬く脆い性質となり、共重合反応後重合釜からの取り出しが困難となったり、また、このブロック共重合ポリエステルをフィルム成形に用いた場合、透明性が不良であったりして好ましくない。特に好ましくは800〜4000の分子量のものが良い。

0019

また、ブロック共重合ポリエステル中での低融点軟質重合体の割合は1〜12mol%の範囲である。1mol%未満の場合軟質重合体としての特性が得られず、12mol%を越えた場合、結晶性ポリエステル(A)との混合溶融時にブロック共重合ポリエステル(B)の分散が大きくなり引裂き直進性が得られず、また透明性も悪化する。特に好ましくは3〜8mol%である。このような低融点軟質重合体としては、ポリエチレンオキサイドグリコールポリテトラメチレンオキサイドグリコール、ポリプロピレンオキサイドグリコール、エチレンオキサイドプロピレンオキサイドとの共重合グリコール、エチレンオキサイドとテトラヒドロフランとの共重合グリコール等のポリエーテル、ポリネオペンチルアゼレート、ポリネオペンチルアジペート、ポリネオペンチルセパケート等の脂肪族ポリエステル、ポリ−ε−カプロラクトン、ポリピバロラクトン等のポリラクトンを示すことができる。好ましくはポリエチレンオキサイドグリコール、ポリテトラメチレンオキサイドグリコール等が実用的である。

0020

これらのブロック共重合ポリエステルは通常の縮合重合法によって製造することができる。本発明において用いるブロック共重合体ポリエステルの具体例としては、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレンオキサイドブロック共重合体、ポリエチレンテレフタレート−ポリテトラメチレンオキサイドブロック共重合体、ポリブチレンテレフタレート−ポリエチレンオキサイドブロック共重合体、ポリブチレンテレフタレート−ポリテトラメチレンオキサイドブロック共重合体、ポリエチレンテレフタレート−ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドブロック共重合体、ポリテトラメチレンテレフタレートイソフタレート−ポリテトラメチレンオキサイドブロック共重合体、ポリエチレンテレフタレート−ポリ−ε−カプロラクトンブロック共重合体、ポリエチレンテレフタレート−ポリネオペンチルセパケートブロック共重合体、ジ(4−カルボキシフェノキシエタンとエチレングリコールとからのポリエステルとポリエチレングリコールとのブロック共重合体、ビス(N−パラカルボエトキシフェニルアジパミドとエチレングリコールとからのポリエステルとポリエチレングリコールとのブロック共重合体などを挙げることができる。

0021

本発明のフィルムを製造するにあたり、あらかじめ適当な酸化防止剤アンチブロッキング剤紫外線吸収剤滑剤等の添加剤を添加しても何ら支障はない。

0022

本発明のフィルムの製膜方法としては、例えば、結晶性ポリエステル(A)とブロック共重合ポリエステル(B)をチップ状で混合したものを押出し機投入し、加熱溶融した後、Tダイのダイオリフィスからシート状に押出吐出する。この際、ダイオリフィスでの樹脂せん断速度は200sec-1以上であることが好ましい。せん断速度が200sec-1未満であると直進カット性が得られない。次にこの軟化状態にあるシートは、冷却ドラム密着して巻きつけられて冷却される。

0023

続いて、得られた未延伸シートを90〜110℃の温度にて縦方向に3〜4倍の延伸倍率にて延伸する。続いて80〜110℃の温度にて横方向に3.5〜4.5倍の延伸倍率にて延伸する。延伸倍率がそれぞれの温度未満の場合は均質延伸フィルムを得ることができない場合があり、また、それぞれの温度を越えた場合は結晶性ポリエステル(A)の結晶化が促進されて透明性が悪くなる場合がある。ニ軸延伸されたフィルムは、続いて、210〜250℃の温度にて熱処理される。熱処理温度が210℃より低いとフィルムの収縮率が大きくなり、袋として使用した場合に変形する原因となる。また、250℃より高い場合はフィルムが融解製膜困難となる。尚、ニ軸延伸方法としてはロールテンターによる逐次ニ軸方式によるものが好ましく、縦方向に延伸した後、横方向に延伸するのが望ましい。横延伸の後に縦延伸を行った場合、引裂き直進性が得られにくい。

0024

本発明のニ軸延伸ポリエステルフィルムの熱収縮率は150℃×30分の条件で機械の流れ方向(MD方向)、方向(TD方向)共に3%以下であることが好ましい。熱収縮率が3%を越えると印刷適性が悪化するので好ましくない。また、本発明のニ軸延伸フィルムヘイズは4%以下であることが好ましい。4%を越えるとフィルムの透明性が悪化し、商品価値が損われる。

0025

本発明のニ軸延伸フィルムには、コロナ放電処理火炎処理表面硬化処理或いは各種のコーティングによる表面処理を行うことができる。次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。尚、実施例及び比較例の測定方法は次の通りである。

0026

(測定方法)
1.引裂き強度
引き裂く方向に30mm、幅10mmの短冊切り出す。剃刀を用い、短辺中央5mmの位置から引き裂く方向に12mmの切り込みをいれる。100g測定用ロードセルと出来るだけ軽いサンプチャックを取り付けたインストロン型引っ張り試験機を用い、サンプルの端5mmずつを掴み代とし、引っ張り速度500mm/分にて引裂き強度〜チャック移動距離チャートを取り、チャック移動距離20mmの時の引裂き強度を読みとる。MD方向引裂き、TD方向引裂きそれぞれ3回ずつ測定し、各平均をとる。
2.還元粘度及び極限粘度
ベローデ型粘度管を用い、フェノール/テトラクロルエタン重量比6/4の混合溶媒に、サンプルを溶液濃度0.4g/dlで溶解し、温度30℃で測定した値から還元粘度を求め、さらに必要に応じ極限粘度に換算する。
3.引裂き直進性
ニ軸延伸フィルムより、MD方向に200mm、TD方向に40mmの短冊状のフィルム片を切りだし、このフィルム片の一方の短辺の中央部に長さ5mmの切りこみを入れた試料を10本作成する。次に、切り込みよりMD方向に手で引裂き、引裂き伝播端が切り込みを入れた辺に向かい合う短辺の中央部から5mm以内に到達したものを○、5mm以上にて到達したものを△、向かい合う短辺に到達しなかったものを×とした。
4.ヘイズ
厚み12μmのフィルムをJIS K−7105に従い測定した。
5.熱収縮率
フィルムのMD方向、TD方向にそれぞれ標線を入れた短冊試料を切りだし、オーブン内で150℃で30分間処理し、処理後の標線間寸法を23℃、65%RH平衡状態にて測定した。処理による縮み量の処理前寸法に対する百分率で示した。

0028

(実施例1)結晶性ポリエステル(A)として東洋紡績社製 SR553(極限粘度0.75dl/g) を用い、ブロック共重合ポリエステル(B)として、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸100mol%、ジオール成分としてブタンジオール96.7mol%、ポリテトラメチレングリコール3.3mol%からなる変性PBT(還元粘度1.33dl/g)を90/10wt%の割合で混合したものを調製した。これを65mmφ押出し機を使用して280℃の樹脂温度にてTダイより溶融押出しし、25℃に調温されたキャストロールに密着急冷し、厚さ約200μmの未延伸シートを得た。このときのダイでのせん断速度は360sec-1であった。次いで、得られた未延伸シートをロール式縦延伸機で100℃にて3.7倍、テンター式横延伸機で105℃にて4.5倍に延伸した後、横方向に5%の弛緩処理をし、240℃で熱処理を行い、室温まで冷却し、厚さ12μmのニ軸延伸フィルムを得た。得られたニ軸延伸フィルムの引裂き直進性を測定し、結果を表1に示した。

0029

0030

(実施例2)結晶性ポリエステル(A)及びブロック共重合ポリエステル(B)として、それぞれ実施例1に用いたPET、変性PBTの割合を表1のように変更した以外は実施例1と同様にしてニ軸延伸フィルムを得た。

0031

(比較例1)延伸方法として同時ニ軸延伸を行った以外は実施例1と同様にニ軸延伸フィルムを得た。

0032

(比較例2)ポリエチレンテレフタレート(極限粘度0.63dl/g) を用い、これを65mmφ押出し機を使用して280℃の樹脂温度にてTダイより溶融押出しし、25℃に調温されたキャストロールに密着急冷し、厚さ約200μmの未延伸シートを得た。このときのダイでのせん断速度は270sec-1であった。次いで、得られた未延伸シートをロール式縦延伸機で100℃にて3.7倍、テンター式横延伸機で105℃にて4.5倍に延伸した後、横方向に5%の弛緩処理をし、240℃で熱処理を行い、室温まで冷却し、厚さ12μmのニ軸延伸フィルムを得た。

0033

本発明によれば、ニ軸延伸ポリエステルフィルムの特徴である、耐久性、防湿性、力学的性質、耐熱性、耐油性を有すると共に、フィルムのMD方向の引き裂き強度が高く、加えてMD方向に引裂き直進性を有するニ軸延伸ポリエステルフィルムが提供される。

発明の効果

0034

図1引き裂き直進性の評価の概要

図面の簡単な説明

0035

1 長さ5mmの切り込み部

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