KR100476065B1 - 외피층을 구비하는 합성수지 성형물품의 제조방법 및 그제조방법에 의해 제조된 성형물품 - Google Patents

외피층을 구비하는 합성수지 성형물품의 제조방법 및 그제조방법에 의해 제조된 성형물품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 합성수지 성형물품에 관한 것으로서, 특히 외피를 구비하는 합성수지 성형물품과 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 구멍이 형성된 합성수지 성형물품에 있어서, 합성수지로 성형된 기저부와, 기저부에 부착되고 기저부를 덮는 유연한 시트소재의 외피층을 포함하며, 외피층은 구멍의 안쪽 둘레를 덮도록 절곡되어 연장된 합성수지 성형물품 및 그 제조방법이 제공된다. 상기 유연한 시트는 가죽이거나 직물 또는 부직포의 섬유 시트일 수 있다. 또한, 상기 제조방법으로서, 유연한 시트소재의 원단을 외피층의 형태로 성형하는 단계와, 성형된 원단을 사출성형용 금형 내에 위치시키고 합성수지를 사출하여 기저부를 형성하는 단계를 포함한다. 상기 원단 성형단계는 원단에 형태 유지제를 적용하는 단계와, 서로 마주보는 쪽에 각각 외피층의 외면과 내면의 형상과 대응하는 형상을 갖는 두 개의 성형틀 사이에 원단을 끼워 경화시키는 단계를 구비할 수 있다. 상기 형태 유지제는 호제 또는 전분을 함유할 수 있다. 또한, 상기 원단에 상기 성형물품의 구멍보다 작은 구멍을 형성하는 단계를 더 구비할 수 있다.

Description

외피층을 구비하는 합성수지 성형물품의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 성형물품 {PLASTIC RESIN MOULDING PRODUCT WITH SKIN AND METHOD FOR MAKING THE SAME}
본 발명은 합성수지 성형물품에 관한 것으로서, 특히 외피를 구비하는 합성수지 성형물품과 그 제조 방법에 관한 것이다.
합성수지 성형물품은 보통 사출성형의 방법으로 제작된다. 합성수지 성형물품은 각종 제품의 하우징으로 많이 사용된다. 이 경우 합성수지 성형물품의 외관은 제품의 품질에 많은 영향을 미치므로, 합성수지 성형물품의 외관을 보다 미려하게 하는 것이 중요하다. 통상 합성수지 성형물품의 외관을 미려하게 보이기 위해, 사출성형시 표면에 도색층을 입히는 등의 인쇄공정을 거치는데, 이를 통해 다양한 색상과 느낌을 줄 수 있다. 하지만, 이러한 방법에 의해 합성수지 성형물품을 제작할 때에는 후가공공정이 필요하다.
합성수지 성형물품의 표면이 천연소재의 느낌이 나도록 하기 위해 성형시 가죽 또는 직물 등을 위치시키고 합성수지를 사출함으로써, 가죽 또는 직물표면을 갖는 합성수지 성형물품을 제작할 수 있다. 하지만, 표피부재(가죽 또는 직물 등의 유연한 시트)가 너무 유연하여, 제대로 된 물품을 제조하기가 용이하지 않다. 또한, 성형물품은 굴곡부분에 주름이 생기는 등의 문제가 발생한다. 또한 하우징 부품에 구멍에 있은 경우 가죽 등 표피부재와 합성수지 기저부 사이의 접합부가 구멍을 통해 노출되어 외부의 영향에 의해 표피부재가 떨어질 우려도 있으며, 구멍 주위에서 플라스틱 수지가 노출될 수도 있다.
본 발명의 목적은 가죽이나 직물 등의 유연한 시트 소재로 이루어진 외피를 구비함으로써, 미려한 외관 및 부드러운 촉감 등의 다양한 느낌을 주는 합성수지 성형물품과 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 굴곡부분 등에 주름이 발생하지 않고 매끈한 외피가 구비된 합성수지 성형물품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목적은 구멍 안쪽까지 외피로 덮여진 합성수지 성형물품을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 구멍이 형성된 합성수지 성형물품에 있어서, 합성수지로 성형되며 구멍이 형성된 기저부와, 상기 기저부에 부착되고 상기 기저부를 덮는 유연한 시트소재의 외피층을 포함하며, 상기 외피층은 상기 구멍의 안쪽 둘레를 덮도록 절곡되어 연장된 합성수지 성형물품이 제공된다. 상기 유연한 시트는 가죽이거나 직물 또는 부직포의 섬유 시트일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 합성수지로 성형된 기저부와, 상기 기저부에 부착되고 기저부를 덮는 유연한 시트 소재의 외피층를 구비하는 합성수지 성형물품을 제조하는 방법으로서, 상기 유연한 시트소재의 원단을 외피층의 형태로 성형하는 단계와, 상기 성형된 원단을 사출성형용 금형 내에 위치시키고 합성수지를 사출하여 기저부를 형성하는 단계를 포함하는 합성수지 성형물품의 제조방법이 제공된다. 상기 유연한 시트는 가죽이거나 직물 또는 부직포의 섬유 시트일 수 있다.
또한, 상기 원단 성형단계는 원단에 형태 유지제를 적용하는 단계와, 서로 마주보는 쪽에 각각 외피층의 외면과 내면의 형상과 대응하는 형상을 갖는 두 개의 성형틀 사이에 상기 원단을 끼워 경화시키는 단계를 구비할 수 있다. 상기 형태 유지제는 호제 나 전분을 함유할 수 있다. 그리고, 상기 성형물품은 구멍이 마련되어 있으며, 상기 원단에 상기 구멍보다 작은 구멍을 형성하는 단계를 더 구비할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 외피층을 구비하는 합성수지 하우징의 절개 사시도이다. 도1을 참조하면, 하우징(10)은 다수의 구멍(13)이 마련된 전면부(12)와, 전면부(12)의 가장자리로부터 연장되어 형성된 측벽부(14)를 구비한다. 이러한 형태는 전화기나 전자 계산기 등의 제품에서 흔히 볼 수 있는 하우징의 형태이다. 하우징(10)은 합성수지 소재의 기저부(16)와, 기저부(16) 위를 덮는 가죽 소재의 외피층(20)로 이루어진다. 확대된 부분을 참조하면, 외피층(20)이 구멍(13)의 안쪽에도 덮여지도록 하는 것이 좋다. 이하, 본 실시예에서는 외피층이 가죽으로 이루어지는 것으로 설명하나, 외피층을 형성하는 소재로는 직물, 부직포와 같은 섬유시트 등 다른 유연한 시트를 사용할 수도 있다.
도2 내지 도5는 도1의 합성수지 하우징을 제조하는 방법을 나타낸 공정도로서, 도1의 하우징을 공정단계별로 A-A'선을 따라 절단하여 도시한 것이다. 도2의 (a) 내지 (c)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 첫 번째 단계인 외피층을 형성하는 원단(외피층을 형성하는 원료소재 시트를 가리키며, 직물에 한정되는 것은 아니다)을 성형하는 과정이다. 이 과정을 통하여, 가죽 소재의 원단은 하우징의 외피의 형상을 갖추게 된다. 먼저, 도2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상하로 위치하는 제1 성형틀(30)과 제2 성형틀(40) 사이에 가죽소재의 원단(22)을 위치시킨다.
원단은 성형틀 내에 위치시키기 전 또는 후에 빳빳한 강성을 부여하여 형태를 성형된 대로 유지하게 해주는 형태 유지제를 적용한다. 이러한 형태유지제로는 다림질에 사용하는 다림질 스프레이액을 들 수 있다. 본 실시예에서는 형태 유지제로서 이 다림질 스프레이액(23)을 뿌려준다. 다림질용 스프레이액은 호제를 주성분으로 포함한다. 통상, 호제로는 전분, 전분 가공물, 카제인(casein), 덱스트린, 또는 카복시메틸 셀룰로오즈 등이 사용되고 있는데, 이들이 형태 유지제의 성분으로 사용될 수 있다. 형태 유지제는 호제과 같이 등 직물 등의 유연한 시트에 빳빳한 강성를 부여하는 성질을 가진 물질을 주성분으로 한다면 어느 것이든 가능하다는 것을 당업자면 이해할 수 있을 것이다. 이러한 형태 유지제의 하나를 들 수 있는 다림질용 스프레이액으로서, 예를 들면 암웨이사가 다림질 마무리제로서 판매하고있는 훼브릭 휘니시를 사용할 수 있다. 형태 유지제는 대개 원단(22)의 표면에 굳어져서 원단(22)이 그 형상을 유지하도록 하는 역할을 한다.
제1 성형틀(30)의 아래면에는 제작하고자 하는 하우징의 형태가 돌출되어 형성된 돌출부(34)가 마련된다. 이때, 돌출부(34)의 돌출높이(32)는 제작하고자 하는 하우징의 측벽부의 높이(도1의 18)보다 다소 길게 한다. 제2 성형틀(40)의 윗면에는 제1 성형틀(30)의 돌출부(34)를 맞게 수용할 수 있도록 빈 공간으로 형성된 수용부(42)가 마련된다. 이때, 제1 성형틀(30)과 제2 성형틀(40)은 가열된 상태로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 원단(22)은 제2 성형틀(40)의 수용부(42)를 덮고 여유가 있을 정도의 크기이면 적당하다.
그 다음, 도2의 (b)에 나타낸 바와 같이, 형태 유지제(23)가 뿌려진 원단(22)을 두 성형틀(30, 40) 사이에 두고 가열된 제1 성형틀(30)의 돌출부(34)를 가열된 제2 성형틀(40)의 수용부(42)에 끼운 후 형태 유지제가 굳을 때까지 기다린다. 그 다음, 도2의 (c)에 나타낸 바와 같이, 제1 성형틀(30)과 제2 성형틀(40)을 분리한 후 원단을 꺼내면, 하우징 형태를 갖도록 성형한 원단(24)이 완성된다. 성형한 원단(24)은 전면부(25)와, 전면부(25)의 끝에서 위로 꺾여 연장된 측면부(26)와, 측면부(26)의 끝에서 수평으로 바깥쪽을 향해 꺾여 연장된 테두리부(27)를 구비한다. 상기와 같이 방법으로 성형된 원단(24)은 굴곡부에 주름이 발생하지 않은 상태로 잘 굳어져 하우징 외층의 형상을 지속적으로 유지한다.
도3의 (a) 내지 (b)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 두 번째 단계로서, 상기 도2의 과정을 통해 성형된 원단에 구멍을 형성하는 과정이다. 먼저, 도3의 (a)에 나타낸 바와 같이, 고정틀(50) 위에 성형한 원단(24)을 끼워놓고 레이저 가공기(54)에서 나오는 레이저빔으로 가공한다. 고정틀(50)의 윗면에는 성형한 원단(24)이 꼭 맞게 끼워지도록 성형한 원단(24)의 내부와 동일한 형상을 갖는 돌출부(56)가 마련된다. 고정틀(50)에는 돌출부(56) 상단으로부터 고정틀(50) 하단까지 관통하는 관통구멍(52)들이 구비된다. 이 관통구멍(52)들은 성형된 원단(24)에서 구멍이 형성될 위치에 마련된다. 이 관통구멍(52)들은 성형한 원단(24)에 형성될 구멍보다 다소 큰 것이 바람직하다. 이 과정에서 관통구멍(52)으로 공기를 흡입하여 원단(24)의 위치를 고정시켜 원단(24)이 흔들림을 방지하고 동시에 구멍(28)의 잘려진 조각을 흡입하여 배출할 수 있다. 고정틀(50)의 돌출부(56)에 성형한 원단(24)을 끼운 후, 레이저(54)로 구멍을 뚫으면, 도3의 (b)와 같이 원단(24)에는 원하는 위치에 구멍(28)이 형성된다. 이때, 원단에 형성되는 구멍(28)은 제작하고자 하는 하우징의 구멍보다 작게 하는 것이 바람직하다.
도4의 (a) 내지 (c)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 세 번째 단계로서, 상기 도3의 과정을 통해 구멍이 마련된 원단에서 불필요한 부분을 제거하는 과정이다. 먼저, 도4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 상하로 위치하는 상부틀(60)과 하부틀(70) 사이에 구멍(28)이 마련된 원단(24)의 전면부(25)가 하부틀(70)을 향하도록 원단(24)을 위치시킨다. 상부틀(60)은 그 크기와 형태가 제작하고자 하는 하우징의 기저부와 대체로 동일하며, 상기 성형한 원단(24)의 구멍(28)과 대응하는 위치에는 동일한 크기의 구멍(62)이 마련된다. 하부틀(70)에는 성형한 원단(24)이 꼭 맞게 끼워질 수 있도록 원단(24)의 형상이 틀 내부에 빈 공간으로 마련된 수용부(74)가 형성된다. 수용부(74)의 바닥에는 성형한 원단(24)에서 구멍(26)이 마련되는 곳과 대응하는 위치에 돌출기둥(72)이 마련된다. 이때, 돌출기둥(72)은 성형한 원단(24)의 구멍(28)과 상기 상부틀(60)의 구멍(62)이 꼭 맞게 끼워질 수 있는 크기와 모양을 갖는다.
도4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 성형한 원단(24)의 구멍(28)이 수용부(74)의 돌출기둥(72)에 끼워지도록 원단(24)을 하부틀(70)의 수용부(74)에 삽입한다. 이때, 성형한 원단(24)의 테두리부(27)는 수용부(74)의 바깥에 위치하게 된다. 다음, 상부틀(60)의 외벽이 성형한 원단(24) 내부와 접하고 상부틀(60)의 구멍(62)이 수용부(74)의 돌출기둥(72)에 끼워지도록 상부틀(60)을 하부틀(70)의 수용부(74)에 삽입한다. 이와 같이 결합되면 성형한 원단(24)의 측면부(26)의 상단이 상부틀(60)의 측면의 상단보다 더 높게 위치하게 된다. 이는 도2에서 설명한 바와 같이 성형한 원단(24)의 측면부(26)가 제작하고자 하는 하우징의 측벽보다 더 높게 성형되었기 때문이다. 이 상태에서 상부틀(60)의 측면 상단에 칼(100)을 대고 성형한 원단(24)의 테두리(27)와 측면부(26) 끝부분를 포함하는 불필요한 부분을 잘라 낸 후 남은 원단(24)을 상부틀(60)과 하부틀(70)로부터 분리해 내면 도4의 (c)와 같이 불필요한 부분이 제거된 성형한 원단(24)을 얻을 수 있다.
상기 도3과 도4의 두 과정을 통해 원단에 구멍을 형성하고 필요없는 부분을 잘라 제거하였다. 다른 실시예에서는 이 두 작업이 동시에 이루어질 수도 있는데, 그 공정이 도6에 도시되어 있다. 도6을 참조하면, 성형된 원단(24)이 얹혀져서 고정되는 고정틀(50a)과 성형된 원단(24)을 가공하도록 고정틀(50a) 위에 위치하는 작업틀(100)이 구비된다. 고정틀(50a)의 윗면에는 성형한 원단(24)이 꼭 맞게 끼워지도록 성형한 원단(24)의 내부와 동일한 형상을 갖는 돌출부(56a)가 마련된다. 돌출부(56a)의 바깥쪽 고정틀(50a)의 가장자리 부분에는 후술하는 측면 절단기(101)가 놓여진다. 고정틀(50a)에는 돌출부(56a) 상단으로부터 고정틀(50a) 하단까지 관통하는 관통구멍(52a)들이 구비된다. 이 관통구멍(52a)들은 성형된 원단(24)에서 구멍이 형성될 위치에 마련된다. 이 관통구멍(52a)들은 성형한 원단(24)에 형성될 구멍보다 다소 작게 형성된다. 도시된 바와 같이, 관통구멍(52a)을 통해 공기가 바닥 쪽으로 흡입될 수 있다. 이 흡입공기에 의해 돌출부(56a)에 끼워진 원단(24)은 흔들리지 않고 위치가 고정된다.
작업틀(100)에는 원단(24a)에 형성될 구멍의 크기 및 형상에 맞는 칼날(102)과 돌출부(56a)의 바깥쪽에 위치하는 측면 절단기(101)가 구비된다. 칼날(102)은 상하로 이동하면서 원단(24a)에 구멍을 낸다. 동시에 이 과정에서, 관통구멍(52a)으로 흡입되는 공기에 의해 잘려진 구멍의 조각이 배출될 수 있다. 도6의 (b)에서는 칼날만을 종단면으로 잘라서 도시하였다. 도6의 (a)에서는 단 하나의 칼날만 예시적으로 도시하였지만 구멍과 대응하는 위치마다 칼날이 설치된다. 이와는 달리, 하나의 칼날로 구멍을 내고 구멍을 낼 다른 위치로 이동하는 형태일 수도 있다. 측면 절단기(101)는 돌출부(56a)의 측면을 따라 움직이면서 그 끝에 달린 칼날(103)로 원단(24a) 측면의 필요없는 부분을 잘라낸다.
도5의 (a) 내지 (c)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 마지막 단계로서, 상기 도4 또는 도6의 과정을 통해 불필요한 부분이 제거된 성형한 원단에 합성수지를 사출하는 과정이다. 먼저, 도5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 사출성형 금형(99)을 형성하는 제1, 제2 금형(80, 90) 사이에 성형원단(24)을 위치시킨다. 통상 가동측 금형인 제1 금형(80)은 코어블록(82)을 갖는다. 코어블록(82)의 선단 쪽은 하우징의 내면과 대응하는 형상을 갖는다. 코어블록(82)에는 수지를 공급하기 위한 런너(84)와 게이트(86)가 마련된다. 또한, 제1 금형(80)에는 성형이 완료된 하우징을 추출하기 위한 밀핀(ejection pin, 88)이 마련된다. 통상 가동측 금형인 제2 금형(70)은 캐비티(92)를 구비한다. 캐비티(92)에는 제작하고자 하는 하우징의 외면과 대응하는 형상이 형성되어 있다. 또한, 하우징의 구멍이 형성될 곳에는 그 구멍과 동일한 크기의 돌출부(94)가 마련된다. 이제, 성형한 원단(24)을 제2 금형(90)의 캐비티(92)에 삽입한다. 이때, 성형한 원단(24)의 구멍(28)이 캐비티(92)의 돌출부(94)보다 작기 때문에 점선으로 도시된 것과 같이 원단의 구멍(28) 가장자리(29)가 돌출부(94)의 측면을 따라 접혀져 위로 올라가게 된다. 이때 가장자리 끝단(29a)이 돌출부(94)의 끝(94a)과 일치되게(도5의 (a) 및 (b) 참조)하는 것이 바람직한데, 당업자라면 이러한 구성이 되도록 돌출부(94)에 대응하여 원단의 구멍(28) 크기를 조절할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 구성에 의해 구멍 안쪽 둘레에도 외피층이 덮여 있게 된다.
이어서, 도5의 (b)에 나타낸 바와 같이 가동측 금형인 제2 금형(90)을 이동시켜 사출성형 금형(99)을 닫는다. 그 다음, 런너(84)와 게이트(86)를 통하여 가소화 또는 용융된 합성수지를 사출성형 금형(99) 내에 형성된 성형공간 내로 사출한다. 성형이 완료된 후 금형(99)으로부터 사출성형 물품을 분리하면, 도5의 (c)와 같은 가죽소재의 외피층(20)을 구비하는 하우징(10)을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 제조방법 및 그 제조방법에 따라 제조된 합성수지 성형물품에 의하면, 가죽이나 직물 또는 부직포 소재의 외피층를 구비함으로써 천연소재의 느낌을 주는 합성수지 성형물품을 얻을 수 있다. 그리고, 본 발명에 의하면, 구멍 안쪽까지 외피로 덮여진 합성수지 성형물품을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 합성수지 성형물품을 제조하면 외피에 주름 등의 불량발생을 줄일 수 있다.
이상 본 발명을 상기 실시예를 들어 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것이 아니다. 당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있으며 이러한 수정과 변경 또한 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
도1은 본 발명의 일실시예에 따른 외피를 구비하는 합성수지 하우징의 절개 사시도
도2의 (a) 내지 (c)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 첫 번째 단계를 도시한 것으로서, 외피층을 형성할 원단을 성형하는 과정을 나타낸 공정도
도3의 (a) 내지 (b)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 두 번째 단계를 도시한 것으로서, 성형한 원단에 구멍을 형성하는 과정을 나타낸 공정도
도4의 (a) 내지 (c)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 세 번째 단계를 도시한 것으로서, 성형한 원단에서 불필요한 부분을 제거하는 과정을 나타낸 공정도
도5의 (a) 내지 (c)는 도1의 하우징을 제조하는 공정 중 네 번째 단계를 도시한 것으로서, 성형한 원단을 놓고 합성수지를 사출하는 과정을 나타낸 공정도
도6의 (a)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제조공정 중 구멍형성과정 및 불필요한 부분제거과정을 한번의 세팅으로 작업하는 단계를 도시한 공정도이고 (b)는 (a)에서 구멍형성용으로 사용되는 칼날의 종단면도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하우징 13 : 구멍
16 : 기저부 20 : 외피층
22 : 원단 23 : 형태 유지제

Claims (10)

  1. 구멍이 형성된 합성수지 성형물품에 있어서,
    합성수지로 성형되며 구멍이 형성된 기저부와,
    상기 기저부에 부착되고 상기 기저부를 덮는 유연한 시트소재의 외피층을 포함하며,
    상기 외피층은 상기 구멍의 안쪽 둘레를 덮도록 절곡되어 연장된 합성수지 성형물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유연한 시트는 가죽인 합성수지 성형물품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유연한 시트는 직물 또는 부직포의 섬유 시트인 합성수지 성형물품.
  4. 합성수지로 성형된 기저부와, 상기 기저부에 부착되고 기저부를 덮는 유연한 시트 소재의 외피층를 구비하는 합성수지 성형물품을 제조하는 방법으로서,
    상기 유연한 시트소재의 원단을 외피층의 형태로 성형하는 단계와,
    상기 성형된 원단을 사출성형용 금형 내에 위치시키고 합성수지를 사출하여 기저부를 형성하는 단계를 포함하는 합성수지 성형물품의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 유연한 시트는 가죽인 합성수지 성형물품의 제조방법
  6. 제4항에 있어서, 상기 유연한 시트는 직물 또는 부직포의 섬유 시트인 합성수지 성형물품의 제조방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 원단 성형단계는 원단에 형태 유지제를 적용하는 단계와, 서로 마주보는 쪽에 각각 외피층의 외면과 내면의 형상과 대응하는 형상을 갖는 두 개의 성형틀 사이에 상기 원단을 끼워 경화시키는 단계를 구비하는 합성수지 성형물품의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 형태 유지제는 호제를 함유하는 합성수지 성형물품의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 형태 유지제는 전분을 함유하는 합성수지 성형물품의 제조방법.
  10. 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 성형물품은 구멍이 마련되어 있으며, 상기 원단에 상기 구멍보다 작은 구멍을 형성하는 단계를 더 구비하는 합성수지 성형물품의 제조방법.
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