JP2021084419A - 射出装置、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】樹脂製品の生産性を向上させることが可能な、射出装置、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法を提供する。【解決手段】射出装置３０は、第１バレル５０ａと、回転しながら溶融樹脂Ｒを下流側に送る第１搬送スクリュ６０ａと、第２バレル５０ｂと、第２搬送スクリュ６０ｂと、第１搬送スクリュ６０ａおよび第２搬送スクリュ６０ｂを制御する制御部７１と、溶融樹脂Ｒを貯留する貯留部８０と、溶融樹脂Ｒを射出するノズル９０とを備えている。貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する場合、制御部７１は、第１搬送スクリュ６０ａを第１の回転速度で回転させる。溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する場合、制御部７１は、第１搬送スクリュ６０ａを第２の回転速度で回転させる。第１の回転速度は、第２の回転速度以下になっている。【選択図】図３
Description
本開示は、射出装置、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法に関する。
ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルは、機械的特性、化学的安定性、耐熱性、ガスバリア性および透明性などに優れ、かつ安価であることから、飲料品などを充填する容器などの製造に広く使用されている。
近年、環境負荷の低減を目的として、種々の方法によりリサイクルしたポリエステルが容器の製造に使用されている。リサイクルしたポリエステルを容器の製造に使用する場合、リサイクルしたポリエステルから異物を除去することが重要である。このような背景の下、リサイクルしたプラスチックからプリフォームを作製するためのプリフォーム製造装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に示すプリフォーム製造装置は、樹脂フレーク中の汚染物質を除去する除染機と、除染機から供給された溶融樹脂を射出成形する射出成形機とを備えている。
しかしながら、特許文献１に示す射出成形機では、樹脂を射出した後、樹脂を可塑化する可塑化スクリューが軸線方向に後退し、除染機から供給された樹脂を可塑化スクリューの回転によって再び可塑化している。この場合、可塑化スクリューが間欠的に回転して樹脂を可塑化している。また、特許文献１に示す射出成形機に供給される樹脂は溶融されており、除染機の供給スクリュー駆動装置は、可塑化スクリューの後退のタイミングに合わせて樹脂が射出部に供給されるように、供給スクリューを間欠的に駆動している。このように、除染機の供給スクリューが間欠的に回転された場合、除染機の処理能力が制限されてしまうといった問題があり、プリフォームの生産性が低下するといった問題がある。このため、溶融された樹脂が供給された場合であっても、製造される樹脂製品の生産性を向上させることができる装置が求められている。
本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、樹脂製品の生産性を向上させることが可能な、射出装置、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法を提供することを目的とする。
一実施の形態による射出装置は、溶融樹脂を送り出す第１バレルと、前記第１バレル内に設けられ、回転しながら前記溶融樹脂を下流側に送る第１搬送スクリュと、前記第１バレルの下流側に設けられ、前記第１搬送スクリュから送られた前記溶融樹脂を送り出す第２バレルと、前記第２バレル内に設けられ、前記溶融樹脂を下流側に送る第２搬送スクリュと、前記第１搬送スクリュおよび前記第２搬送スクリュを制御する制御部と、前記第２バレルの下流側に設けられ、前記第２搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を貯留する貯留部と、前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を射出するノズルとを備え、前記貯留部に前記溶融樹脂を貯留する場合、前記制御部は、前記第１搬送スクリュを第１の回転速度で回転させ、前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を前記ノズルから射出する場合、前記制御部は、前記第１搬送スクリュを第２の回転速度で回転させ、前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度以下である、射出装置である。
一実施の形態による射出装置において、前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度の５％以上１００％以下であってもよい。
一実施の形態による射出装置において、前記貯留部は、前記溶融樹脂を貯留するシリンダと、前記シリンダ内に貯留された前記溶融樹脂を押し出すプランジャとを有していてもよい。
一実施の形態による射出装置において、前記第２バレルには、前記第２搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を下流側に搬送するための第１流路が接続されており、前記貯留部には、前記第１流路によって搬送された前記溶融樹脂を前記貯留部に搬送するとともに、前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を前記ノズルへ供給するための第２流路が接続されており、前記第１流路と前記第２流路との間に、前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂の逆流を防止するとともに、前記溶融樹脂を前記貯留部に貯留する際に、前記溶融樹脂が前記ノズルに供給されることを防止する三方弁が設けられていてもよい。
一実施の形態による樹脂製品製造装置は、樹脂フレークから樹脂製品を製造するための樹脂製品製造装置において、前記樹脂フレークを供給する供給部と、前記供給部から供給された前記樹脂フレークを除染して前記溶融樹脂を作製する除染部と、前記除染部によって除染された前記溶融樹脂を射出する、本開示による射出装置とを備える、樹脂製品製造装置である。
一実施の形態による樹脂製品製造装置において、前記射出装置から射出された前記溶融樹脂が充填されるキャビティが形成された金型を保持する金型保持部を更に備えていてもよい。
一実施の形態による樹脂製品の製造方法は、第１搬送スクリュが内部に設けられた第１バレルに溶融樹脂を供給する第１溶融樹脂供給工程と、前記第１バレル内に供給された前記溶融樹脂を、第２搬送スクリュが内部に設けられた第２バレルに供給する第２溶融樹脂供給工程と、前記第２バレル内に供給された前記溶融樹脂を、前記第２搬送スクリュによって貯留部に送る送り工程と、前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を金型のキャビティに射出する射出工程とを備え、前記送り工程において、前記第１搬送スクリュを第１の回転速度で回転させ、前記射出工程において、前記第１搬送スクリュを第２の回転速度で回転させ、前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度以下である、樹脂製品の製造方法である。
一実施の形態による樹脂製品の製造方法において、前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度の５％以上１００％以下であってもよい。
一実施の形態による樹脂製品の製造方法において、樹脂フレークを除染部に供給する樹脂フレーク供給工程と、前記除染部に供給された前記樹脂フレークを除染して前記溶融樹脂を作製する除染工程とを更に備えていてもよい。
本開示によれば、樹脂製品の生産性を向上させることができる。
以下、図面を参照して一実施の形態について説明する。図１乃至図６は一実施の形態を示す図である。以下に示す各図は、模式的に示したものである。そのため、各部の大きさ、形状は理解を容易にするために、適宜誇張している。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下に示す各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値および材料名は、実施の形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用することができる。本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば平行や直交、垂直等の用語については、厳密に意味するところに加え、実質的に同じ状態も含むものとする。
まず、本開示による樹脂製品製造装置によって製造される樹脂製品について説明する。樹脂製品は、例えば、プラスチックボトルを製造するために用いられるプリフォームであってもよい。なお、樹脂製品がプリフォームである例を説明するが、このようなプリフォームに限られず、樹脂製品としては、容器等、射出成形によって製造される成形品であればよい。
図１に示すように、プリフォーム１００は、口部１０１と、胴部１０２と、底部１０３とを備えている。
このうち口部１０１の外周には、プリフォーム１００を２軸延伸ブロー成形してプラスチックボトル（図示せず）を作製した後、図示しないキャップを螺合するためのねじ部１０４が設けられている。また、口部１０１の下部には、環状のサポートリング１０５が突設されている。
胴部１０２は、円筒形状を有している。なお、胴部１０２は、口部１０１側から底部１０３側に向けて徐々に縮径する筒形状を有していてもよい。また、底部１０３は、略半球形状を有している。
このようなプリフォーム１００は、合成樹脂材料を射出成形して作製することができる。
樹脂製品製造装置
次に、図２により、一実施の形態による樹脂製品製造装置について説明する。本実施の形態による樹脂製品製造装置１は、樹脂フレークＦから樹脂製品を製造するためのものである。
次に、図２により、一実施の形態による樹脂製品製造装置について説明する。本実施の形態による樹脂製品製造装置１は、樹脂フレークＦから樹脂製品を製造するためのものである。
図２に示すように、樹脂製品製造装置１は、樹脂フレークＦを供給する供給部１０と、供給部１０から供給された樹脂フレークＦを除染して溶融樹脂Ｒを作製する除染部２０と、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを射出する射出装置３０とを備えている。また、樹脂製品製造装置１は、射出装置３０から射出された溶融樹脂Ｒが充填されるキャビティ４１（図６参照）が形成された金型４０を保持する型締装置（金型保持部）４４を更に備えている。
このうち、供給部１０には、樹脂フレークＦが収容されている。この樹脂フレークＦは、使用済みのプラスチック製品を選別・粉砕・洗浄することによって作製されたものである。使用済みのプラスチック製品としては、例えばポリエステル容器であってもよい。
本開示において、「ポリエステル」とは、ジカルボン酸化合物とジオール化合物との共重合体を意味する。
ジカルボン酸化合物としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸およびエチルマロン酸、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，８−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、４，４’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、９，９’−ビス（４−カルボキシフェニル）フルオレン酸およびこれらのエステル誘導体などが挙げられる。
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、デカヒドロナフタレンジメタノール、デカヒドロナフタレンジエタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルナンジエタノール、トリシクロデカンジメタノール、トリシクロデカンエタノール、テトラシクロドデカンジメタノール、テトラシクロドデカンジエタノール、デカリンジメタノール、デカリンジエタノール、５−メチロール−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−１，３−ジオキサン、シクロヘキサンジオール、ビシクロヘキシル−４，４’−ジオール、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシルプロパン）、２，２−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）シクロヘキシル）プロパン、シクロペンタンジオール、３−メチル−１，２−シクロペンタジオール、４−シクロペンテン−１，３−ジオール、アダマンジオール、パラキシレングリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ，スチレングリコール、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトールなどが挙げられる。
ポリエステルの中でも、テレフタル酸と、エチレングリコールとの共重合体であるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴとも記す）、またはこれに共重合モノマーが添加された改質ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
ポリエステルは、ジカルボン酸化合物およびジオール化合物以外のモノマーを含んでいてもよいが、その含有量は、全構成単位に対し、１０モル％以下であることが好ましく、５モル％以下であることがより好ましく、３モル％以下であることがさらに好ましい。
このような樹脂フレークＦは、例えば５ｍｍ角以上１５ｍｍ角以下程度の大きさであってもよい。
次に、除染部２０について説明する。除染部２０は、主として減圧下で樹脂フレークＦを加熱することにより、樹脂フレークＦを溶融させるとともに、樹脂フレークＦから汚染物資を揮発させて除去する役割を果たす。本実施の形態では、樹脂製品製造装置１は、１つの除染部２０を備えている。
この除染部２０には、除染部２０内を減圧させるための排気路２１が連結されている。この排気路２１は、図示しない真空ポンプに接続されている。そして、真空ポンプを駆動することにより、除染部２０内が減圧されるようになっている。また、除染部２０内には、図示しない回転軸を中心に回転可能に構成された加熱機構（図示せず）が設けられている。そして、加熱機構が回転することにより、除染部２０内に供給された樹脂フレークＦが加熱されて溶融されるようになっている。
また、除染部２０は、汚染物質が除去された溶融樹脂Ｒの粘度（ＩＶ値）を増加させる役割も果たす。この際、例えば樹脂フレークＦがＰＥＴフレークである場合、除染部２０において、溶融樹脂ＲのＩＶ値は、０．７２ｄＬ／ｇ以上０．８８ｄＬ／ｇ以下程度まで増加されてもよい。なお、ＩＶ値は、ＪＩＳ Ｋ ７３９０：２００３の条件に準拠した測定方法により、測定することができる。
また、除染部２０の下部には、除染部２０と後述するフィルタ２９とを連結する連結部２２が設けられている。さらに、除染部２０内には、溶融樹脂Ｒをフィルタ２９に送るスクリュ（図示せず）が設けられている。そして、スクリュを回転させることにより、連結部２２の下流側に設けられたフィルタ２９に溶融樹脂Ｒが押し出されるようになっている。なお、本明細書中、「下流」とは、溶融樹脂Ｒの流れ方向に対して、金型４０に近い側をいう。
フィルタ２９は、溶融樹脂Ｒ中の微小な異物を除去するためのものである。このフィルタ２９は、例えば、２５μｍ以上４０μｍ以下程度の孔径を有する多数の小孔が形成されたメッシュフィルタ等であってもよい。
次に、図３により、射出装置３０について説明する。
図３に示すように、射出装置３０は、溶融樹脂Ｒを送り出す第１バレル５０ａと、第１バレル５０ａ内に設けられ、回転しながら溶融樹脂Ｒを下流側に送る第１搬送スクリュ６０ａとを備えている。また、射出装置３０は、第１バレル５０ａの下流側に設けられ、第１搬送スクリュ６０ａから送られた溶融樹脂Ｒを送り出す第２バレル５０ｂと、第２バレル５０ｂ内に設けられ、溶融樹脂Ｒを下流側に送る第２搬送スクリュ６０ｂとを備えている。さらに、射出装置３０は、第１搬送スクリュ６０ａおよび第２搬送スクリュ６０ｂを制御する制御部７１と、第２バレル５０ｂの下流側に設けられ、第２搬送スクリュ６０ｂによって送られた溶融樹脂Ｒを貯留する貯留部８０と、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒを射出するノズル９０とを備えている。
このうち、第１バレル５０ａは、上述した除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを送り出すように構成されており、上述したフィルタ２９に連結されている。この第１バレル５０ａの外周に、第１バレル５０ａを加熱する加熱ヒータ５１ａが配置されている。これにより、第１バレル５０ａ内に供給された溶融樹脂Ｒが加熱されるようになっている。また、第１バレル５０ａの内部には、断面円形状の細長い内部空間が形成されている。この内部空間に、細長い第１搬送スクリュ６０ａが配設されている。また、第１バレル５０ａには、第１搬送スクリュ６０ａによって送られた溶融樹脂Ｒを下流側に搬送するための樹脂流路５２が接続されている。
第１搬送スクリュ６０ａの中心軸線は、第１バレル５０ａの中心軸線と同一軸線上に設けられている。また、第１搬送スクリュ６０ａは、第１バレル５０ａの内部で回転可能に構成されている。この第１搬送スクリュ６０ａは、回転することにより、溶融樹脂Ｒを更に可塑化するとともに、第１バレル５０ａに設けられた樹脂流路５２に溶融樹脂Ｒを押し出す役割を果たす。また、第１搬送スクリュ６０ａには、螺旋状に周回したフライト６１ａが設けられている。このフライト６１ａによって溶融樹脂Ｒに対して摩擦力が加えられ、当該摩擦力によって、溶融樹脂Ｒが更に可塑化される。このように、第１搬送スクリュ６０ａの回転によって、溶融樹脂Ｒを更に可塑化する場合、溶融樹脂Ｒの温度のばらつきを抑制することができる。このため、高品質の樹脂製品を安定して作製することができる。なお、第１搬送スクリュ６０ａは、第１バレル５０ａの中心軸線に沿って、第１バレル５０ａの長手方向に相対的に進退可能に構成されていてもよい。この場合、第１搬送スクリュ６０ａが第１バレル５０ａに対して後退することにより、第１バレル５０ａ内に溶融樹脂Ｒが貯められてもよい。また、第１搬送スクリュ６０ａが、溶融樹脂Ｒが貯められた第１バレル５０ａに対して前進することにより、第１バレル５０ａ内の溶融樹脂Ｒを第２バレル５０ｂ内に送るようになっていてもよい。
また、第１搬送スクリュ６０ａは、駆動部７０ａによって駆動されるように構成されている。第１搬送スクリュ６０ａを駆動する駆動部７０ａは、例えばモータ等であってもよい。この駆動部７０ａは、制御部７１に接続されている。
第２バレル５０ｂは、上述した樹脂流路５２に連結されている。この第２バレル５０ｂの外周に、第２バレル５０ｂを加熱する加熱ヒータ５１ｂが配置されている。これにより、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒが加熱されるようになっている。また、第２バレル５０ｂの内部には、断面円形状の細長い内部空間が形成されている。この内部空間に、細長い第２搬送スクリュ６０ｂが配設されている。また、第２バレル５０ｂには、第２搬送スクリュ６０ｂによって送られた溶融樹脂Ｒを下流側に搬送するための第１流路３１が接続されている。
第２搬送スクリュ６０ｂの中心軸線は、第２バレル５０ｂの中心軸線と同一軸線上に設けられている。また、第２搬送スクリュ６０ｂは、第２バレル５０ｂの内部で回転可能、かつ第２バレル５０ｂの中心軸線に沿って、第２バレル５０ｂの長手方向に相対的に進退可能に構成されている。この第２搬送スクリュ６０ｂは、回転することにより、溶融樹脂Ｒを更に可塑化する役割を果たす。また、第２搬送スクリュ６０ｂには、螺旋状に周回したフライト６１ｂが設けられている。このフライト６１ｂによって溶融樹脂Ｒに対して摩擦力が加えられ、当該摩擦力によって、溶融樹脂Ｒが更に可塑化される。このように、第２搬送スクリュ６０ｂの回転によって、溶融樹脂Ｒを更に可塑化する場合、溶融樹脂Ｒの温度のばらつきを抑制することができる。このため、高品質の樹脂製品を安定して作製することができる。
また、第２搬送スクリュ６０ｂは、駆動部７０ｂによって駆動されるように構成されている。この場合、第２搬送スクリュ６０ｂは、第２バレル５０ｂ内の溶融樹脂Ｒを貯留部８０に送る際には、第２バレル５０ｂに対して前進し、貯留部８０から溶融樹脂Ｒをノズル９０へ供給する際には、第２バレル５０ｂに対して後退するようになっている。第２搬送スクリュ６０ｂを駆動する駆動部７０ｂは、例えばモータ等であってもよい。この駆動部７０ｂは、制御部７１に接続されている。
貯留部８０は、第２搬送スクリュ６０ｂによって送られた溶融樹脂Ｒを貯留するシリンダ８１と、シリンダ８１内に貯留された溶融樹脂Ｒを押し出すプランジャ８２とを含んでいる。プランジャ８２は、駆動機構８３によって、シリンダ８１内を摺動しながら前進するとともに、溶融樹脂Ｒの圧力によって、シリンダ８１内を摺動しながら後退するように構成されている。プランジャ８２がシリンダ８１に対して後退した場合、シリンダ８１内において、溶融樹脂Ｒが貯留されるとともに計量されるようになっている。一方、プランジャ８２がシリンダ８１に対して前進した場合、ノズル９０から射出成形金型（金型４０）内に溶融樹脂Ｒが射出されるようになっている。
また、貯留部８０には、第１流路３１によって搬送された溶融樹脂Ｒを貯留部８０に搬送するとともに、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０へ供給するための第２流路３２が接続されている。この第２流路３２の途中には、上述した第１流路３１が接続されている。また、第１流路３１と第２流路３２との間に、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒの逆流を防止するとともに、溶融樹脂Ｒを貯留部８０に貯留する際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止する三方弁３３が設けられている。後述するように、この三方弁３３は、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒを貯留部８０に送る際には、第１流路３１と第２流路３２とが互いに連通するように開かれる。この場合、第１流路３１はノズル９０とは連通しない。一方、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒを金型４０のキャビティ４１に射出する際には、三方弁３３は、第２流路３２とノズル９０とが互いに連通するように開かれる。この場合、第２流路３２は第１流路３１とは連通しない。このようにして、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを送る際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止するとともに、ノズル９０から溶融樹脂Ｒを射出する際に、溶融樹脂Ｒが第２バレル５０ｂ内に逆流することを抑制することができるようになっている。
ところで、上述した制御部７１は、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する場合、第１搬送スクリュ６０ａを第１の回転速度で回転させように構成されている。この場合、第１の回転速度は、貯留部８０のシリンダ８１の大きさや作製する樹脂製品の重量にもよるが、例えば、９ｇ以上６０ｇ以下程度のプリフォームを作製する場合、１ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下程度であってもよい。
また、制御部７１は、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する場合、第１搬送スクリュ６０ａを第２の回転速度で回転させるように構成されている。この場合、第２の回転速度は、貯留部８０のシリンダ８１の大きさや作製する樹脂製品の重量にもよるが、例えば、９ｇ以上６０ｇ以下程度のプリフォームを作製する場合、２０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下程度であってもよい。
上述した第１の回転速度は第２の回転速度以下になっている。すなわち、制御部７１は、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する場合に、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する場合と比較して、遅い回転速度、または同じ回転速度で第１搬送スクリュ６０ａを回転させるように構成されている。
ここで、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒを貯留部８０に送る際、第２搬送スクリュ６０ｂは、第２バレル５０ｂに対して前進する。これにより、第２バレル５０ｂ内において、第２バレル５０ｂ内に新たな溶融樹脂Ｒを供給するためのスペースが低減する。このため、第１搬送スクリュ６０ａから新たに送られた溶融樹脂Ｒを第２バレル５０ｂ内に貯めることが困難になるおそれがある。また、新たに送られた溶融樹脂Ｒを第２バレル５０ｂ内に貯めることが困難になると、回転することによって溶融樹脂Ｒを下流側に押し出す第１搬送スクリュ６０ａを、回転させ続けることが困難になる場合がある。この場合、第１バレル５０ａ内やフィルタ２９等における溶融樹脂Ｒの詰まりを回避するために、除染部２０による除染処理を停止することが求められる可能性がある。
これに対して本実施の形態では、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する際に、第１搬送スクリュ６０ａを第１の回転速度で回転させている。そして、第１の回転速度は第２の回転速度以下になっている。これにより、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する際に、第１搬送スクリュ６０ａによって第２バレル５０ｂに送られる溶融樹脂Ｒの量を低減させることができる。このため、第２バレル５０ｂ内において、第２バレル５０ｂ内に新たな溶融樹脂Ｒを供給するためのスペースが不足してしまうことを抑制することができる。この結果、第１搬送スクリュ６０ａを回転させ続けることができる。これにより、除染部２０による除染処理を停止することなく、樹脂製品を製造し続けることができる。このため、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。
また、第１の回転速度は、第２の回転速度の５％以上１００％以下であってもよい。第１の回転速度が第２の回転速度の５％以上であることにより、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する際に、第１搬送スクリュ６０ａによって第２バレル５０ｂに送られる溶融樹脂Ｒの量が低減し過ぎてしまうことを抑制することができる。これにより、除染部２０から供給される溶融樹脂Ｒが第１バレル５０ａ内やフィルタ２９等に詰まってしまうことを抑制することができる。また、第１の回転速度が第２の回転速度の１００％以下であることにより、第１搬送スクリュ６０ａによって第２バレル５０ｂに送られる溶融樹脂Ｒの量を効果的に低減させることができる。これにより、第２バレル５０ｂ内において、第２バレル５０ｂ内に新たな溶融樹脂Ｒを供給するためのスペースが不足してしまうことを効果的に抑制することができる。
一方、上述した制御部７１は、第２搬送スクリュ６０ｂを一定の回転速度で回転させるように構成されている。この場合、第２搬送スクリュ６０ｂの回転速度は、貯留部８０のシリンダ８１の大きさや作製する樹脂製品の重量にもよるが、例えば、９ｇ以上６０ｇ以下程度のプリフォームを作製する場合、１ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下程度であってもよい。なお、制御部７１は、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する場合と、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する場合とで、第２搬送スクリュ６０ｂの回転速度を変化させるように構成されていてもよい。
次に、金型４０について説明する。金型４０は、キャビティ側金型４２とコア４３とを含んでいる。このうちキャビティ側金型４２は、型締装置（金型保持部）４４の固定プラテン４４ａに取り付けられている。なお、型締装置４４のうち固定プラテン４４以外の構成要素については、図示を省略している。この金型４０は、型締装置４４を用いて、キャビティ側金型４２とコア４３とを型締めすることにより、作製する樹脂製品の形状に対応するキャビティ４１が形成されるようになっている。上述した型締装置は、例えば、直圧式であってもよく、トグル式であってもよい。
樹脂製品の製造方法
次に、図４乃至図６により、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち樹脂製品の製造方法について説明する。
次に、図４乃至図６により、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち樹脂製品の製造方法について説明する。
まず、供給部１０から樹脂フレークＦを除染部２０に供給する（樹脂フレーク供給工程、図４の符号Ｓ１）。なお、除染部２０内は、図示しないポンプによって、排気路２１を介して減圧されている。
次に、除染部２０に供給された樹脂フレークＦを除染して溶融樹脂Ｒを作製する（除染工程、図４の符号Ｓ２）。この際、まず、除染部２０内において、加熱機構（図示せず）を回転させる。これにより、除染部２０内に供給された樹脂フレークＦが加熱されて溶融する。また、樹脂フレークＦが加熱されることにより、樹脂フレークＦに付着した汚染物資が揮発する。これにより、汚染物質が樹脂フレークＦから除去されて、溶融樹脂Ｒが作製される。
また、加熱機構の回転により、溶融樹脂Ｒが加熱されることによって、溶融樹脂Ｒの粘度（ＩＶ値）が、後述する射出工程において好ましい粘度まで増加する。この際、例えば樹脂フレークＦがＰＥＴフレークである場合、除染部２０において、溶融樹脂ＲのＩＶ値は、０．７２ｄＬ／ｇ以上０．８８ｄＬ／ｇ以下程度まで増加されてもよい。
次に、除染部２０内に設けられたスクリュ（図示せず）を回転させることにより、溶融樹脂Ｒが、除染部２０から連結部２２に押し出される。
次いで、溶融樹脂Ｒは、連結部２２からフィルタ２９に供給される。フィルタ２９に供給された溶融樹脂Ｒは、フィルタ２９を通過することによって、微小な異物が除去される。
次に、図５（ａ）に示すように、第１搬送スクリュ６０ａが内部に設けられた第１バレル５０ａに、除染された溶融樹脂Ｒを供給する（第１溶融樹脂供給工程、図４の符号Ｓ３）。この際、まず、フィルタ２９を通過した溶融樹脂Ｒが第１バレル５０ａ内に供給される。第１バレル５０ａ内に供給された溶融樹脂Ｒは、第１搬送スクリュ６０ａの周囲で加熱ヒータ５１ａによって加熱される。また、この際、制御部７１（図３参照）からの信号によって駆動部７０ａ（図３参照）が第１搬送スクリュ６０ａを回転させる。これにより、第１バレル５０ａ内に供給された溶融樹脂Ｒは、第１搬送スクリュ６０ａのフライト６１ａによって摩擦力が加えられ、当該摩擦力によって、更に可塑化される。なお、第１搬送スクリュ６０ａの回転速度は後述する第２の回転速度であってもよい。また、この際、第２バレル５０ｂ内に設けられた第２搬送スクリュ６０ｂは、第２バレル５０ｂに対して前進していてもよい。
次に、図５（ｂ）に示すように、第１バレル５０ａ内に供給された溶融樹脂Ｒを、第２搬送スクリュ６０ｂが内部に設けられた第２バレル５０ｂに供給する（第２溶融樹脂供給工程、図４の符号Ｓ４）。この際、第１搬送スクリュ６０ａを駆動部７０ａによって回転させることにより、溶融樹脂Ｒが、樹脂流路５２を通過して第２バレル５０ｂに供給される。なお、第１搬送スクリュ６０ａの回転速度は後述する第２の回転速度であってもよい。
第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒは、第２搬送スクリュ６０ｂの周囲で加熱ヒータ５１ｂによって加熱される。また、この際、制御部７１からの信号によって駆動部７０ｂ（図３参照）が第２搬送スクリュ６０ｂを回転させる。これにより、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒは、第２搬送スクリュ６０ｂのフライト６１ｂによって摩擦力が加えられ、当該摩擦力によって、更に可塑化される。この場合、第２搬送スクリュ６０ｂの回転速度は、例えば、１ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下程度であってもよい。
また、第２搬送スクリュ６０ｂは、第２バレル５０ｂに供給された溶融樹脂Ｒの圧力によって、第２バレル５０ｂに対して徐々に後退する。この際、三方弁３３は閉じられており、溶融樹脂Ｒは、貯留部８０には供給されないようになっている。このようにして、第２バレル５０ｂ内および第１流路３１内に、所定の量の溶融樹脂Ｒが貯められる。なお、第２搬送スクリュ６０ｂは、駆動部７０ｂによって第２バレル５０ｂに対して後退させられてもよい。
次いで、図５（ｃ）に示すように、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒを、第２搬送スクリュ６０ｂによって貯留部８０に送る（送り工程、図４の符号Ｓ５）。この際、まず、第１流路３１と第２流路３２とが互いに連通するように、三方弁３３を開く。この場合、第１流路３１はノズル９０とは連通しない。次に、駆動部７０ｂによって第２搬送スクリュ６０ｂを第２バレル５０ｂに対して前進させる。これにより、溶融樹脂Ｒは、第１流路３１および第２流路３２を通って貯留部８０のシリンダ８１内に送られる。なお、溶融樹脂Ｒを貯留部８０のシリンダ８１内に送る際に、駆動部７０ｂによって第２搬送スクリュ６０ｂの回転を停止させた状態で、第２搬送スクリュ６０ｂを第２バレル５０ｂに対して前進させてもよい。
ここで、貯留部８０のプランジャ８２は、溶融樹脂Ｒがシリンダ８１内に送られる前にはシリンダ８１に対して前進しており（図５（ｂ）参照）、シリンダ８１内に送られた溶融樹脂Ｒの圧力により、シリンダ８１に対して徐々に後退する。そして、シリンダ８１内のプランジャ８２が所定の位置に後退するまで、溶融樹脂Ｒが貯留部８０のシリンダ８１内に送られる。このようにして、貯留部８０に貯留される溶融樹脂Ｒの計量が行われる。
また、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒを貯留部８０に送る際、駆動部７０ａによって、第１搬送スクリュ６０ａを第１の回転速度で回転させる。
ここで、上述したように、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒを貯留部８０に送る際、第２搬送スクリュ６０ｂは、第２バレル５０ｂに対して前進する。これにより、第２バレル５０ｂ内において、第２バレル５０ｂ内に新たな溶融樹脂Ｒを供給するスペースが低減する。このため、第１搬送スクリュ６０ａから新たに送られた溶融樹脂Ｒを第２バレル５０ｂ内に貯めることが困難になるおそれがある。また、新たに送られた溶融樹脂Ｒを第２バレル５０ｂ内に貯めることが困難になると、回転することによって溶融樹脂Ｒを下流側に押し出す第１搬送スクリュ６０ａを、回転させ続けることが困難になる場合がある。この場合、第１バレル５０ａ内やフィルタ２９等における溶融樹脂Ｒの詰まりを回避するために、除染部２０による除染処理を停止することが求められる可能性がある。
これに対して本実施の形態では、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する際に、第１搬送スクリュ６０ａを第１の回転速度で回転させている。そして、上述したように、第１の回転速度は、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する場合（後述する射出工程）における第１搬送スクリュ６０ａの回転速度（第２の回転速度）以下になっている。これにより、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒを貯留部８０に送る際に、第１搬送スクリュ６０ａによって第２バレル５０ｂに送られる溶融樹脂Ｒの量を低減させることができる。このため、第２バレル５０ｂ内において、第２バレル５０ｂ内に新たな溶融樹脂Ｒを供給するためのスペースが不足してしまうことを抑制することができる。この結果、第１搬送スクリュ６０ａを回転させ続けることができる。これにより、除染部２０による除染処理を停止することなく、樹脂製品を製造し続けることができる。このため、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。この場合、第１の回転速度は、例えば、１ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下程度であってもよい。また、第１の回転速度は、後述する第２の回転速度の５％以上１００％以下であってもよい。
次に、図６（ａ）に示すように、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒを金型４０のキャビティ４１（図３参照）に射出する（射出工程、図４の符号Ｓ６）。この際、まず、第２流路３２とノズル９０とが互いに連通するように、三方弁３３を開く。この場合、第２流路３２は第１流路３１とは連通しない。次に、貯留部８０の駆動機構８３によって、プランジャ８２をシリンダ８１に対して前進させる。これにより、シリンダ８１内に貯留された溶融樹脂Ｒは、第２流路３２およびノズル９０を通って金型４０のキャビティ４１内に押し出される。
また、この際、駆動部７０ａによって第１搬送スクリュ６０ａを第２の回転速度で回転させる。これにより、上述した第２溶融樹脂供給工程（図４の符号Ｓ４）と同様に、第１バレル５０ａ内に供給された溶融樹脂Ｒが、樹脂流路５２を通過して第２バレル５０ｂに供給され、第２バレル５０ｂ内および第１流路３１内に、所定の量の溶融樹脂Ｒが貯められる。第２の回転速度は、例えば、２０ｒｐｍ以上１２０ｒｐｍ以下程度であってもよい。なお、この際、第２搬送スクリュ６０ｂは、第２バレル５０ｂに供給された溶融樹脂Ｒの圧力によって、第２バレル５０ｂに対して徐々に後退する。このため、第２バレル５０ｂ内において、第２バレル５０ｂ内に新たな溶融樹脂Ｒを供給するためのスペースを確保することができるため、第１搬送スクリュ６０ａを第２の回転速度で回転させることができる。また、第１搬送スクリュ６０ａを第２の回転速度で回転させることにより、第２バレル５０ｂ内および第１流路３１内に所定の量の溶融樹脂Ｒを貯める貯留時間を短縮させることができる。このため、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。
そして、キャビティ４１内に押し出された溶融樹脂Ｒは、キャビティ４１内で冷却されて固化される。このようにして、キャビティ４１内において、樹脂製品が得られる。
その後、図６（ｂ）に示すように、上述した送り工程（図４の符号Ｓ５）が行われ、第２バレル５０ｂ内に供給された溶融樹脂Ｒが貯留部８０に送られる。そして、上述した射出工程（図４の符号Ｓ６、図６（ａ））が行われる。このようにして、上述した送り工程（図４の符号Ｓ５）および射出工程（図４の符号Ｓ６）を繰り返す。これにより、連続的に樹脂製品を製造する。なお、この間、上述した除染工程（図４の符号Ｓ２）および第１溶融樹脂供給工程（図４の符号Ｓ３）は、連続して行われる。
以上のように本実施の形態によれば、制御部７１が、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを貯留する場合、第１搬送スクリュ６０ａを第１の回転速度で回転させ、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する場合、第１搬送スクリュ６０ａを第２の回転速度で回転させている。また、第１の回転速度は第２の回転速度以下になっている。これにより、溶融樹脂Ｒをノズル９０から射出する際に、第１搬送スクリュ６０ａによって第２バレル５０ｂに送られる溶融樹脂Ｒの量を低減させることができる。このため、第２バレル５０ｂ内において、第２バレル５０ｂ内に新たな溶融樹脂Ｒを供給するためのスペースが不足してしまうことを抑制することができる。これにより、第１搬送スクリュ６０ａを回転させ続けることができるため、溶融樹脂Ｒを第１バレル５０ａに連続して供給することができる。このため、樹脂製品の生産性を向上させることができる。
また、射出装置３０が、第１バレル５０ａ、第１搬送スクリュ６０ａ、第２バレル５０ｂおよび第２搬送スクリュ６０ｂ（以下、第１バレル５０ａ等と記す）を備えていることにより、第１バレル５０ａ内や第２バレル５０ｂ内に所定の量の溶融樹脂Ｒを貯める際に、溶融樹脂Ｒ内に混入した空気を脱気することができる。すなわち、第１搬送スクリュ６０ａおよび第２搬送スクリュ６０ｂに背圧を加えることにより、第１バレル５０ａ内および第２バレル５０ｂ内の溶融樹脂Ｒに圧力をかけることができ、溶融樹脂Ｒ内に混入した空気を脱気することができる。このため、貯留部８０に貯留される溶融樹脂Ｒの重量のばらつきを抑制することができ、作製される樹脂製品の重量のばらつきを抑制することができる。また、溶融樹脂Ｒ内に混入した空気を脱気することができるため、作製される樹脂製品の品質が低下してしまうことを抑制することができる。
また、射出装置３０が、第１バレル５０ａ等を備えていることにより、所定の量の溶融樹脂Ｒを第１バレル５０ａ内および第２バレル５０ｂ内に貯めることができるため、貯留部８０に送られる溶融樹脂Ｒの予備的な計量を行うこともできる。このため、貯留部８０に送られる溶融樹脂Ｒの重量のばらつきを効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、貯留部８０が、溶融樹脂Ｒを貯留するシリンダ８１と、シリンダ８１内に貯留された溶融樹脂Ｒを押し出すプランジャ８２とを含んでいる。これにより、シリンダ８１内において、射出される溶融樹脂Ｒを計量することができ、作製される樹脂製品の重量のばらつきを抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、第２バレル５０ｂには、第２搬送スクリュ６０ｂによって送られた溶融樹脂Ｒを下流側に搬送するための第１流路３１が接続されており、貯留部８０には、第１流路３１によって搬送された溶融樹脂Ｒを貯留部８０に搬送するとともに、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０へ供給するための第２流路３２が接続されている。また、第１流路３１と第２流路３２との間に、貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒの逆流を防止するとともに、溶融樹脂Ｒを貯留部８０に貯留する際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止する三方弁３３が設けられている。これにより、貯留部８０に溶融樹脂Ｒを送る際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止することができるとともに、ノズル９０から溶融樹脂Ｒを射出する際に、溶融樹脂Ｒが第２バレル５０ｂ内に逆流することを抑制することができる。
さらに、本実施の形態によれば、樹脂製品製造装置１が、樹脂フレークＦを供給する供給部１０と、供給部１０から供給された樹脂フレークＦを除染して溶融樹脂を作製する除染部２０と、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを射出する、本開示による射出装置３０とを備えている。これにより、使用済みのプラスチック製品を選別・粉砕・洗浄することによって作製された樹脂フレークＦから、汚染物質を除去することができる。また、樹脂製品製造装置１が、本開示による射出装置３０を備えており、射出装置３０は、第１搬送スクリュ６０ａを回転させ続けることができる。これにより、除染部２０による除染処理を停止することなく、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを第１バレル５０ａに連続して供給することができる。このため、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。また、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを第１バレル５０ａに連続して供給することができるため、除染された溶融樹脂Ｒからペレットを作製する工程を省略することができ、樹脂製品の製造コストを低減することができる。
なお、上述した本実施の形態において、樹脂製品製造装置１が、１つの除染部２０を備えている例を示したが、これに限られない。図示はしないが、例えば、樹脂製品製造装置１が複数の除染部２０を備えていてもよい。樹脂製品製造装置１が複数の除染部２０を備えていることにより、溶融樹脂Ｒの除染効果を高めることができる。
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
１ 樹脂製品製造装置
１０ 供給部
２０ 除染部
３０ 射出装置
３１ 第１流路
３２ 第２流路
３３ 三方弁
４０ 金型
４１ キャビティ
５０ａ 第１バレル
５０ｂ 第２バレル
６０ａ 第１搬送スクリュ
６０ｂ 第２搬送スクリュ
７１ 制御部
８０ 貯留部
８１ シリンダ
８２ プランジャ
９０ ノズル
Ｆ 樹脂フレーク
Ｒ 溶融樹脂
１０ 供給部
２０ 除染部
３０ 射出装置
３１ 第１流路
３２ 第２流路
３３ 三方弁
４０ 金型
４１ キャビティ
５０ａ 第１バレル
５０ｂ 第２バレル
６０ａ 第１搬送スクリュ
６０ｂ 第２搬送スクリュ
７１ 制御部
８０ 貯留部
８１ シリンダ
８２ プランジャ
９０ ノズル
Ｆ 樹脂フレーク
Ｒ 溶融樹脂
Claims (9)
- 溶融樹脂を送り出す第１バレルと、
前記第１バレル内に設けられ、回転しながら前記溶融樹脂を下流側に送る第１搬送スクリュと、
前記第１バレルの下流側に設けられ、前記第１搬送スクリュから送られた前記溶融樹脂を送り出す第２バレルと、
前記第２バレル内に設けられ、前記溶融樹脂を下流側に送る第２搬送スクリュと、
前記第１搬送スクリュおよび前記第２搬送スクリュを制御する制御部と、
前記第２バレルの下流側に設けられ、前記第２搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を貯留する貯留部と、
前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を射出するノズルとを備え、
前記貯留部に前記溶融樹脂を貯留する場合、前記制御部は、前記第１搬送スクリュを第１の回転速度で回転させ、
前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を前記ノズルから射出する場合、前記制御部は、前記第１搬送スクリュを第２の回転速度で回転させ、
前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度以下である、射出装置。 - 前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度の５％以上１００％以下である、請求項１に記載の射出装置。
- 前記貯留部は、前記溶融樹脂を貯留するシリンダと、前記シリンダ内に貯留された前記溶融樹脂を押し出すプランジャとを有する、請求項１または２に記載の射出装置。
- 前記第２バレルには、前記第２搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を下流側に搬送するための第１流路が接続されており、前記貯留部には、前記第１流路によって搬送された前記溶融樹脂を前記貯留部に搬送するとともに、前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を前記ノズルへ供給するための第２流路が接続されており、前記第１流路と前記第２流路との間に、前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂の逆流を防止するとともに、前記溶融樹脂を前記貯留部に貯留する際に、前記溶融樹脂が前記ノズルに供給されることを防止する三方弁が設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の射出装置。
- 樹脂フレークから樹脂製品を製造するための樹脂製品製造装置において、
前記樹脂フレークを供給する供給部と、
前記供給部から供給された前記樹脂フレークを除染して前記溶融樹脂を作製する除染部と、
前記除染部によって除染された前記溶融樹脂を射出する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の射出装置とを備える、樹脂製品製造装置。 - 前記射出装置から射出された前記溶融樹脂が充填されるキャビティが形成された金型を保持する金型保持部を更に備える、請求項５に記載の樹脂製品製造装置。
- 第１搬送スクリュが内部に設けられた第１バレルに溶融樹脂を供給する第１溶融樹脂供給工程と、
前記第１バレル内に供給された前記溶融樹脂を、第２搬送スクリュが内部に設けられた第２バレルに供給する第２溶融樹脂供給工程と、
前記第２バレル内に供給された前記溶融樹脂を、前記第２搬送スクリュによって貯留部に送る送り工程と、
前記貯留部に貯留された前記溶融樹脂を金型のキャビティに射出する射出工程とを備え、
前記送り工程において、前記第１搬送スクリュを第１の回転速度で回転させ、
前記射出工程において、前記第１搬送スクリュを第２の回転速度で回転させ、
前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度以下である、樹脂製品の製造方法。 - 前記第１の回転速度は、前記第２の回転速度の５％以上１００％以下である、請求項７に記載の樹脂製品の製造方法。
- 樹脂フレークを除染部に供給する樹脂フレーク供給工程と、
前記除染部に供給された前記樹脂フレークを除染して前記溶融樹脂を作製する除染工程とを更に備える、請求項７または８に記載の樹脂製品の製造方法。
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| JP2019217240A JP7409049B2 (ja) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 射出装置、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法 |
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| JP2019217240A JP7409049B2 (ja) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 射出装置、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法 |
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| KR102560316B1 (ko) * | 2022-12-23 | 2023-07-27 | 산수음료(주) | 기계적 재활용 pet 용기 및 그 제조방법 |
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