JP4578085B2 - 樹脂成形品製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、特に、浴室の洗い場、浴槽、防水パン等の不要となったFRP廃材を再利用して樹脂成形品を製造する樹脂成形品製造装置に関する。
例えば、浴室の洗い場、浴槽、防水パン等の多くは繊維強化プラスチック(以下、FRPと言う)を成形材料として使用している。ところで、このようなFRPを使用した成形品が、廃棄物となった際には破砕・焼却等の処理が困難であるため、廃棄処理が社会問題とされている。そのため、近年、FRP廃材の有効なリサイクル方法が求められている。
そこで、第一型と第二型との間に温度差を持たせておき、高温側の第一型の上にFRP廃材を含まない熱硬化性樹脂塑性物からなる成形材料をセットして第一型と第二型とで型締めして第一層を成形する。一方、予めFRPの硬化成形物廃材を粗砕してFRP粗砕粉とし、このFRP粗砕粉を未硬化の熱硬化性樹脂原料に所定量で混合した成形材料を、第一層の上にセットして、型締めすることによって、第一層と第二層とを備えた樹脂成形品を成形することが知られている(特許文献1参照)。なお、第二層を成形する際に、第一層における第二型の側が十分に硬化していない段階でFRP粗砕粉を含んだ成形材料をセットし、型締めする。
特開平8−244055号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載の方法によって製造された樹脂成形品は、FRP粗砕粉を含まない熱硬化性樹脂塑性物からなる成形材料で第一層を成形した後に、この第一層が十分に硬化していない段階でFRP粗砕粉を含む成形材料で第一層上に第二層を成形しており、2回の成形工程を行うため、施工工程数が多く手間がかかるという問題がある。また、第一層と第二層とを異なる工程で成形するため、第一層と第二層とで分離し易いという問題も生じる。
また、このようにして成形された樹脂成形品はFRP粗砕粉を含んでいるので、このFRP粗砕粉が表面に現れて目立ち、見栄えがあまり良くなく、樹脂成形品の表面に単に塗装を施しても、塗料と樹脂成形品との密着性が悪く、外観品質の向上が望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、FRP廃材を簡単かつ有効に再利用し、外観品質に優れた樹脂成形品を製造することのできる樹脂成形品製造装置を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、本願発明は、木材から得られるセルロース系微粉粒と、樹脂材から得られる樹脂粉砕粉と、FRP廃材から得られるFRP粉砕粉とを含む混合材料を混練・溶融して所要形状に成形することによって樹脂成形品とする成形手段と、前記成形手段によって成形された前記樹脂成形品の表面にサンディング処理を施すサンディング処理手段と、前記サンディング処理後の前記樹脂成形品の表面にシラン処理剤で表面処理を施すシラン処理手段と、シラン処理剤による表面処理後に、フレーム処理により前記表面を酸化させるフレーム処理手段と、前記フレーム処理後の樹脂成形品の表面に木目模様を印刷する印刷手段と、前記木目模様が印刷された樹脂成形品の表面に、UV塗装処理を施し、該表面を粗面化した後に、再度、前記UV塗装処理を施すUV塗装手段とを備えていることを特徴とする樹脂成形品製造装置とした。
FRP廃材4としては、例えば、浴室の洗い場を構成する床材や壁材、浴槽、防水パン等から得られる廃材を好適に使用することができる。
本願の発明によれば、成形手段22とシラン処理手段31とフレーム処理手段31とを備えているので、成形手段22によってセルロース系微粉粒3と、樹脂粉砕粉7と、FRP粉砕粉5とを含む混合材料8を混練・溶融して所要形状に成形することによって樹脂成形品とするため、廃棄処理が困難であったFRP廃材4を有効に再利用することができ、資源の有効利用や環境保護の観点で優れる。
また、従来のようにFRP粉砕粉5と、各材料とを個別に成形することもなく、FRP粉砕粉5とセルロース系微粉粒3と樹脂粉砕粉7とが混合されており、この混合材料8を所要形状に成形することで、一度に樹脂成形品を成形することが可能となり、施工面においても優れる。さらに、得られた樹脂成形品はセルロース系微粉粒3を含んでいるので、木質感を出すことができる。
そして、成形手段22により得られた樹脂成形品の表面に、シラン処理手段31によりシラン処理剤で表面処理を施した後、フレーム処理手段31によるフレーム処理により樹脂成形品の表面を酸化させることによって、樹脂成形品の表面の接着性を上げることができ、後工程の木目模様等の印刷や塗装による仕上がりを優れたものとすることができ、外観品質を向上させることができる。
また本願の発明は、例えば、図1及び図2に示すように、樹脂成形品製造装置1において、前記フレーム処理後の樹脂成形品の表面に木目模様を印刷する印刷手段(例えば、印刷機32)を備えている。
この発明によれば、印刷手段32によりフレーム処理後の樹脂成形品の表面に木目模様を印刷するので、この木目模様によって、硬くて、樹脂成形品の表面に現れ易いFRP粉砕粉5を目立たなくすることができ、外観品質を向上させることができる。
更に、前記木目模様が印刷された樹脂成形品の表面に、UV塗装処理を施し、該表面を粗面化した後に、再度、前記UV塗装処理を施すUV塗装手段(例えば、バキュームコーター塗装機33)を備えているので、UV塗装手段33により木目模様が印刷された樹脂成形品の表面に、UV塗装処理を施し、該表面を粗面化した後に、再度、UV塗装処理を施すので、始めにある程度の膜厚を有するUV塗装膜を形成した後に表面を粗面化することにより、2回目に形成するUV塗装膜の密着性を高めることができ、厚みのあるUV塗装膜を形成することが可能となる。このように厚みのあるUV塗装膜を形成することにより、耐水性に優れたものとすることができ、例えば、浴室の洗い場を構成する床材や壁材等に好適に使用することができる。
木質廃材2としては、例えば、住宅等の建物を解体した際に排出される木質廃材や家具を解体した際に排出される木質廃材、建物建築中に排出される木材の端材、おが屑等が挙げられる。
本発明に係る樹脂成形品製造装置によれば、成形手段によってセルロース系微粉粒と、樹脂粉砕粉と、FRP粉砕粉とを含む混合材料を混練・溶融して所要形状に成形することによって樹脂成形品とするので、廃棄処理が困難であったFRP廃材を有効に再利用することができ、資源の有効利用や環境保護の観点で優れる。
また、FRP粉砕粉を含んだ混合材料を所要形状に成形することで、従来に比べて、一度に樹脂成形品を成形することが可能となり、施工面においても優れる。また、得られた樹脂成形品はセルロース系微粉粒3を含んでいるので、木質感を出すことができる。
さらに、得られた樹脂成形品の表面に、シラン処理手段によりシラン処理剤で表面処理を施した後、フレーム処理手段により樹脂成形品の表面を酸化させることによって、樹脂成形品の表面の接着性を上げることができ、後工程の木目模様等の印刷や塗装による仕上がりを優れたものとすることができ、外観品質を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図1及び図2は、本発明に係る樹脂成形品製造装置を模式的に示した概略図である。
本発明の樹脂成形品製造装置1は、図1に示すように、木質廃材2を粉砕することによってセルロース系微粉粒3を得る木材粉砕手段(粉砕装置11a、11b、11c)と、FRP廃材4を粉砕することによってFRP粉砕粉5を得るFRP粉砕手段(粉砕装置15)と、樹脂廃材6を粉砕することによって樹脂粉砕粉7を得る樹脂粉砕手段(粉砕装置16)と、セルロース系微粉粒3とFRP粉砕粉5と樹脂粉砕粉7とを混練・溶融して混合材料8とする混練・溶融手段(混合ホッパ19、混練設備20)と、混合材料8を所要形状に成形し樹脂成形品とする成形手段(押出機22)とを備えている。
また、得られた樹脂成形品の表面にシラン処理剤で表面処理を施すシラン処理手段(シラン処理機31)と、シラン処理後にフレーム処理により表面を酸化させるフレーム処理手段(フレーム処理機31)と、フレーム処理後の樹脂成形品の表面に木目模様を印刷する印刷手段(印刷機32)と、印刷された樹脂成形品の表面に、UV塗装処理を施し、該表面を粗面化した後に、再度、UV塗装処理を施すUV塗装手段(バキュームコーター塗装機)34とを備えている。
このような樹脂成形品製造装置1を使用して、まず、大きさ4〜5センチメートル程度の木質廃材2を数ミリメートルの大きさに粉砕する(一次木材粉砕工程A)。
木質廃材2としては、例えば、住宅等の建物を解体した際に排出される木質廃材や家具を解体した際に排出される木質廃材、建物建築中に排出される木材の端材、おが屑等が挙げられる。
この一次木材粉砕工程Aにおいて使用される粉砕装置(木材粉砕手段)11aは、一つの塊の大きさが数ミリメートル程度のものからなる大塊状にすることができる粉砕機能を有するものであって、具体的には、二個の対向するローラーの表面に多数の突起を形成し、このローラー間を加圧させながらローラーを回転させることにより、この間を通過するものを破砕するような粉砕装置11aである。もちろん、粉砕装置11aは、これに限定されるものではなく、同様の機能を有するものであれば他の粗粉砕用の粉砕装置を使用しても良い。例えば、上向きV型に開いたジョーと振動アゴの間に原料を入れ、加圧することにより原料を粉砕するジョークラッシャや、固定破砕面の中を可動破砕面が旋回し、連続的に破砕するジャイレントリクラッシャ等の他の粗粉砕装置を使用しても良いものである。
その後、この粉砕した木質廃材2を木粉貯蔵タンク13aに送る。そして、木粉貯蔵タンク13aに貯蔵された木質廃材2を強力磁石等の除鉄機12aで磁石につく金属を選別して取り除き、さらに、ステンレス選別機12bでステンレスを選別して取り除く。最後に、非鉄選別機12cで導電性はあるが磁石につかない金属を選別して取り除く(分別工程B)。
次に、二次木材粉砕工程Cにおいて、一次木材粉砕工程Aを終え、金属類が取り除かれた一次粉砕材料(木質廃材2)に対して細粉状に粉砕を施す。この二次木材粉砕工程Cに使用される粉砕装置(木材粉砕手段)11bは、大塊状のものを1ミリメートル程度にまで、細粉状に粉砕することができるものであって、具体的には、高速回転するハンマチップで材料を打ち砕き、ハンマチップの外周にあるスクリーンの丸穴を通過するまで打砕作用を繰り返すハンマーミルを使用するものである。もちろん、使用する粉砕装置11bは、上述したハンマーミルに限定されるものではなく、同様の機能を有するものであれば他の粉砕装置でも良いものである。例えば、カッターにより細断するカッターミルや、ローラーにより圧砕するロールミル等を使用しても良い。
このようにして二次木材粉砕工程Cを終えた二次粉砕材料(木質廃材2)を、木粉貯蔵タンク13bに送る。
次に、木粉貯蔵タンク13bに貯蔵された二次粉砕材料に対して微粉状に粉砕を施すことによってセルロース系微粉粒3とする。この三次木材粉砕工程Dに使用される粉砕装置(木材粉砕手段)11cは、二次木材粉砕工程Cにより得られた材料を更に細かい微粉状に粉砕することができるものである。
具体的には、いわゆるピンミルであって、円盤に取り付けられたピンによって、衝撃、反発の相互作用を受けて微粉砕を施すことができるものである。更に具体的には、このピンミルは、垂直方向に多数のピンを有する円盤状の回転ディスクと、この回転ディスクに向かい合う面に多数のピンを有する固定ディスクとを備え、二次木材粉砕工程Cにより得られた材料を回転ディスクの中心部へ投入すると、遠心力によって回転ディスクと固定ディスクに取り付けられたピンの間隙に入り込み、ピンによる衝撃や反発の相互作用を受けて微粉状に粉砕することができるものである。この三次木材粉砕工程Dでは、上述したピンミルにより、約300ミクロンメートル程度の大きさの粒に粉砕される。もちろん、粉砕装置11cは、上述したピンミルに限定されるものではなく、同様の機能を有する他の細粉砕装置、例えば、ボールミルや石臼等でも良いものである。
上述したような木材粉砕工程A、C、Dにおいて、回収した木質廃材2を三段階に分けて、粉砕が段階的に効率的に行われる。
このようにして三次木材粉砕工程Dを終えたセルロース系微粉粒3を、木粉貯蔵タンク13cに送り、このセルロース系微粉粒3を300ミクロンメートルの網目で300ミクロンメートル以下の木粉に選別する。
すなわち、セルロース系微粉粒3をふるい14にかけ、300ミクロンメートルより大きいものは粉砕装置11cに戻されて再粉砕される。また、300ミクロンメートル以下のものは、次の木粉計量タンク17aへと送られ貯蔵される。
一方、FRP廃材4は、FRP粉砕手段15によって、平均粒径50ミクロンメートル以下のFRP粉砕粉5とされる(FRP廃材粉砕工程E)。
すなわち、このFRP廃材粉砕工程Eは、上述した一次木材粉砕工程A、二次木材粉砕工程C、三次木材粉砕工程Dと同様の工程を備えており、例えば、粉砕装置11a、11b
、11cと同様の装置を使用する。なお、このFRP粉砕工程Eは、木材粉砕工程A、C、Dとほぼ同様のためその説明を省略する。
FRP廃材4としては、例えば、浴室の洗い場を構成する床材や壁材、浴槽、防水パン等から得られる廃材を好適に使用することができる。
そして、得られたFRP粉砕粉5をFRP計量タンク17bに貯蔵する。
樹脂廃材6は、樹脂粉砕手段16によって、平均粒径3〜6ミリメートルの樹脂粉砕粉7とされる(樹脂粉砕工程F)。
すなわち、この樹脂粉砕工程Fも、上述した一次木材粉砕工程A、二次木材粉砕工程C、三次木材粉砕工程Dと同様の工程を備えており、例えば、粉砕装置11a、11b、11cと同様の装置を使用する。なお、この樹脂粉砕工程Fの説明も省略する。
樹脂廃材6としては、例えば、浴槽の表面を養生するために貼られている梱包用フィルム、飲料物を含む食品の容器や包装、トレイ等から得られる廃材を好適に使用することができる。
フィルムは、オレフィン系の樹脂を原料としたフィルムが好ましく、食品の容器や包装、トレイ等は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂等を原料としたものが好ましい。中でも、ポリプロピレン樹脂のものを使用することが好ましい。
そして、得られた樹脂粉砕粉7を樹脂計量タンク17cに貯蔵する。
次に、木粉計量タンク17aに貯蔵されているセルロース系微粉粒3と、FRP計量タンク17bに貯蔵されているFRP粉砕粉5と、樹脂計量タンク17cに貯蔵されている樹脂粉砕粉7とを各計量タンク17a〜17cに取り付けられている計量器18を介して混合ホッパ(混練・溶融手段)19に投入する。この際に、各副資材受入タンク17dに貯蔵されている顔料、強化剤、酸変性ポリオレフィン等の滑剤も、計量器18を介して混合ホッパ19に投入する。混合ホッパ19は、各材料が均一となるように混練・溶融することにより混合材料8とする(混練工程G)。
なお、混合材料8に対して、セルロース系微粉粒3は10〜65質量%、FRP粉砕粉5は10〜30質量%、ポリプロピレン樹脂7は25質量%、フィルム粉砕粉7は10質量%、顔料は9質量%、強化剤は0.5質量%、滑剤は3質量%となるように、計量器18は計量して混合ホッパ19に各材料を投入する。
また、本実施の形態の計量器18は、バッチ式計量とは異なり、各材料を計量して連続的に混合ホッパ19に投入する連続式計量とされている。すなわち、バッチ式計量では、各材料が、各計量タンクから計量器に供給されて、計量器による計量が所定量となると、その供給が停止し、計量器から混合ホッパに各材料を投入するが、本実施の形態の連続式計量では、各材料を、各計量タンク17a〜17dから計量器18に連続的に供給しており、計量器18で各材料が所定の配合となるように計量して、計量した各材料を常に一定の割合で混合ホッパ19に連続的に投入している。
このように連続式計量とすることにより、混合ホッパ19内に常に所定配合で各材料が投入されることから、次工程でのペレットを連続的に製造することが可能となり、生産効率を向上させることができる。
次に、混合ホッパ19内の混合材料8は混練設備(混練・溶融手段)20に投入されて、混練設備20は混合材料8を金型から押出成形しながら、所定寸法となるように細かく切断する。その後、冷却してペレットとされる。なお、混練設備20のシリンダ内のスクリューは二軸であり、混合材料8を均一に混練・溶融する。
次に、得られたペレットをサイクロン21を介して押出機(成形手段)22のホッパ内に投入し、加熱シリンダ内で加熱しながらシリンダ内部のスクリューにより押し出し、さらに、シリンダの先端部分に設けられた成形ダイより押し出して所望の形状に成形して樹脂成形品を製造する(成形工程H)。
この成形工程Hにおいては、成形温度は約160〜220℃に設定することが好ましく、特に170〜185℃の範囲がより好ましい。成形温度を160〜220℃に設定したのは、160℃未満では樹脂粉砕粉7の軟化が不十分でセルロース系微粉粒3と均等に混練し難く、220℃以上ではセルロース系微粉粒3が熱で炭化等の変化を起こすためである。
このように成形温度を160〜220℃に設定したので、木材粉砕工程A、C、Dにおいて得られたセルロース系微粉粒3を成形工程Hにおいて熱で変化させることなく、しかも樹脂粉砕粉7を十分に溶融し軟化させて、セルロース系微粉粒3と均等に混練成形することができる。
また、成形ダイは、押出機22に対して2つ設けることが好ましい。このように成形ダイを2つ設けることで、一度に2つの樹脂成形品を製造することが可能となり、生産効率の向上を図ることができる。
なお、成形ダイより押し出された樹脂成形品は、引取機23により引き取られて、切断機24で所定長さに切断される。
以上のようにして製造された樹脂成形品は、その後、表面加工処理が施される。
以下、図2(a)〜(d)を参照して表面加工処理について説明する。
まず、図2(a)に示すように、サイザー25で樹脂成形品の形状調整を行う。サイザー25は、成形すべき樹脂成形品の外径と略同型の内径を有する開口部を備え、開口部に樹脂成形品が挿通されることで樹脂成形品の断面の形状及び寸法が整えられる。
次に、面取加工機26により、形状が整えられた樹脂成形品を面取りし、さらに、図2(b)に示すように、樹脂成形品の表面をサンディングペーパー27により粗すことによって多数の筋状の模様を形成してサンディング処理を施す。このとき、始めに目の粗いサンディングペーパー(例えば、♯120のサンディングペーパー)で粗した後に、目の細かいサンディングペーパー(例えば、♯180のサンディングペーパー)で粗すことが好ましい。
この際に、サンディングにより出るカスは、後の仕上げ工程に大きく左右することから、付属の設備(図示しない)によってきれいにふき取ることが好ましい。
次に、切断装置28によって切断することで形成された複数の樹脂成形品を、図2(c)に示すように、ロールコーター塗装機29により塗装した後、乾燥炉30に搬入して乾燥する。
次に、図2(d)に示すように、まず、シラン処理機(シラン処理手段)31において、樹脂成形品の表面を、例えばオルガノシロキサン等のシリカ系のシラン処理剤を用いてシランカップリング処理を施すと同時に、フレーム処理機(フレーム処理手段)31で、その表面をフレーム処理(火炎処理)する。
フレーム処理とは、樹脂成形品に対して塗料を接着させるために行われ、ガスバーナーの炎で樹脂成形品の表面を直接あぶって酸化させる処理である。
このようにフレーム処理が施された樹脂成形品の表面に、印刷機(印刷手段)32により木目模様を印刷する。このとき、まず、樹脂成形品の表面部分に木目模様の下地を印刷した後に、実部分の木目模様印刷を行い、2回に分けて印刷することにより質感のある製品となる。
次に、バキュームコーター塗装機(UV塗装手段)33により樹脂成形品の表面にUV塗料を塗布する。その後、UV乾燥炉34にて乾燥させ、乾燥後の樹脂成形品の表面を削って粗面化する。そして、再度、バキュームコーター塗装機33によりUV塗料を塗布し、UV乾燥炉34にて乾燥させる。
バキュームコーター塗装機33は、塗装する樹脂成形品を通す入口部と出口部とを有し減圧されたチャンバーを備えており、このチャンバー内部に塗料を浸漬し、出口部で不要な塗料を取り除き、所定の塗装膜を付与する装置である。
なお、1回目の塗布では膜厚が約60ミクロンメートルとなるように塗布し、2回目の塗布では膜厚が約30ミクロンメートルとなるように塗布することが好ましい。
また、使用するUV塗料としては、例えば、非溶媒系の速乾感光塗料等が挙げられる。
以上、本発明の実施の形態の樹脂成形品製造装置1によれば、押出機22によってセルロース系微粉粒3と、樹脂粉砕粉7と、FRP粉砕粉5とを含む混合材料8を混練・溶融して所要形状に成形することによって樹脂成形品とするので、廃棄処理が困難であったFRP廃材4を有効に再利用することができ、資源の有効利用や環境保護の観点で優れる。
また、FRP粉砕粉5とセルロース系微粉粒3と樹脂粉砕粉7とが混合された混合材料8を所要形状に成形することで、従来に比べて、一度に樹脂成形品を成形することが可能となり、施工面においても優れる。また、得られた樹脂成形品はセルロース系微粉粒3を含んでいるので、木質感を出すことができる。
また、得られた樹脂成形品の表面に、シラン処理機31によりシラン処理を施すと同時に、フレーム処理により樹脂成形品の表面を酸化させることによって、本来塗装の困難なポリプロピレン系素材においても樹脂成形品の表面の接着性を上げることができ、後工程の木目模様等の印刷や塗装による仕上がりを優れたものとすることができる。
さらに、フレーム処理後の樹脂成形品の表面に木目模様を印刷するので、この木目模様によって、硬くて、樹脂成形品の表面に現れ易いFRP粉砕粉を目立たなくすることができ、外観品質を向上させることができる。
そして、木目模様が印刷された樹脂成形品の表面に、UV塗装処理を施し、該表面を粗面化した後に、再度、UV塗装処理を施すので、2回目に形成するUV塗装膜の密着性を高めることができ、厚さのあるUV塗装膜を形成することが可能となる。よって、耐水性に優れたものとすることができ、例えば、浴室の洗い場を構成する床材や壁材等に好適に使用することができる。
また、樹脂材は、ポリプロピレン樹脂製の樹脂廃材6やポリオレフィン系樹脂製の梱包フィルム6であり、木材は不純物を含む木質廃材2であるので、この点においても資源の有効利用や環境保護の観点から優れる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
本実施の形態において、セルロース系微粉粒3は木質廃材2から得られるものとしたが、これに限らず、例えば、木材、竹、バカス、稲藁等の天然素材を粉砕することによって得られるものとしても良い。
また、表面加工処理についても上述した処理に限らず、例えば、樹脂成形品の表面にエンボス加工処理を施すことによって溝部を形成したり、適宜変更可能である。
本発明の実施の形態を示すためのもので、樹脂成形品製造装置の概略図である。 同、(a)〜(d)は、樹脂成形品製造装置の概略図である。
符号の説明
1 樹脂成形品製造装置
2 木質廃材
3 セルロース系微粉粒
4 FRP廃材
5 FRP粉砕粉
6 樹脂廃材
7 樹脂粉砕粉
8 混合材料
22 押出機(成形手段)
31 シラン処理機、フレーム処理機(シラン処理手段、フレーム処理手段)
32 印刷機(印刷手段)
33 バキュームコーター塗装機(UV塗装手段)

Claims (1)

  1. 木材から得られるセルロース系微粉粒と、樹脂材から得られる樹脂粉砕粉と、FRP廃材から得られるFRP粉砕粉とを含む混合材料を混練・溶融して所要形状に成形することによって樹脂成形品とする成形手段と、前記成形手段によって成形された前記樹脂成形品の表面にサンディング処理を施すサンディング処理手段と、前記サンディング処理後の前記樹脂成形品の表面にシラン処理剤で表面処理を施すシラン処理手段と、シラン処理剤による表面処理後に、フレーム処理により前記表面を酸化させるフレーム処理手段と、前記フレーム処理後の樹脂成形品の表面に木目模様を印刷する印刷手段と、前記木目模様が印刷された樹脂成形品の表面に、UV塗装処理を施し、該表面を粗面化した後に、再度、前記UV塗装処理を施すUV塗装手段とを備えていることを特徴とする樹脂成形品製造装置。
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