KR100998599B1 - 적층관 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적층관 제조장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 회전가능한 롤러들이 원형으로 배치되는 와인더; 상기 롤러들을 회전시키기 위한 구동수단; 상기 와인더에 내층, 중간층, 외층이 적층된 구조로 감기도록 합성수지를 띠 형상으로 압출시키는 3개의 압출수단; 상기 와인더 외측에서 직선이동과 회동동작이 가능하고 이격된 두개의 연결부가 형성되되, 이격거리를 두고 마련되는 2개의 브라켓; 상기 각 브라켓의 상기 연결부 중 일측 연결부 단부에 회전가능하게 연결되어 상기 내층 위에 감기는 중간층간 겹침부 및 상기 중간층 위에 감기는 외층간 겹침부에 각각 접촉되는 제1가압롤러; 상기 제1가압롤러를 부분적으로 감싸게 되고 냉각수가 유출입되는 인렛포트와 아웃렛포트를 갖춘 냉각자켓; 상기 연결부 중 타측 연결부 단부에 회전가능하게 결합되며, 표면에 수분 흡수층이 마련되어 상기 중간층간 겹침부 및 상기 외층간 겹침부에 각각 접촉되는 제2가압롤러; 상기 각 수분 흡수층에 인접되게 마련되어 수분을 증발시키는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

적층관 제조장치{MANUFACTURING APPARATUS OF MULTI-LAYED TUBE}
본 발명은 내층, 중간층 및 외층의 적층구조를 갖는 적층관 제조장치에 관한 기술이다.
다양한 재질, 치수를 갖는 관들이 사용되고 있으며, 금속관이나 PVC관 등이 있다. 합성수지로 만들어지는 PVC관의 경우 연속적인 압출로 단일층으로 이루어진다.
내충격성, 내압성, 가격적인 측면 등에서 유리한 측면이 있는 적층관이 알려져 있으며, 대표적으로 대한민국 공개특허번호 제10-2000-0039281호의 "삼중관과 삼중관 제조장치 및 그 방법"(이하, 종래기술1이라 한다)에 관한 기술이 있었다.
첨부되는 도 1은 종래기술1에 의한 삼중관 제조장치의 사시도이며, 도 2는 부분적인 평면도를 나타낸 것이고, 도 3은 작업 공정도를 나타낸 것이다.
종래기술1의 제조장치는 외피(4)와 내피(2)를 이루는 PE를 녹여서 노즐(11)(12)로 배출하는 사출기(10)와, 중간층(3)을 이루는 재활용재를 녹여서 노즐(13)로 배출하는 사출기(10')가 구비된다. 그리고 노즐(11)(12)(13)에서 압출되는 외피(4), 중간층(3), 내피(2)를 권회시키는 와인더(20)와, 와인더(20) 외측에서 중간층(3) 및 외피(4)의 겹치는 부분을 눌러주는 롤러(30)(31)(32)가 구비된다. 그리고 와인더(20)에 권회되는 내피(2), 중간층(3), 외피(4)를 냉각시키기 위한 냉각장치가 마련된다.
하지만 냉각장치에 관한 구체적인 기술이 개시되지 않고 있으며, 성형될 제품의 품질 확보를 위해서는 롤러에 의한 압착과 동시에 적절한 냉각이 이루어지도록 해야 한다.
또 다른 종래기술로 대한민국 특허등록번호 제808470호의 "적층관 제조 장치 및 방법"(이하, 종래기술2라 한다)이 있었다. 도 4는 이에 대한 구성도로서 적층관의 냉각을 위한 냉각수분사기구(67)와 수분제거기구(68)가 마련된다.
물을 고압으로 분사시켜야 하기 때문에 장치의 구성이 복잡화되고 물이 비산되어 주변을 더럽히게 되며, 물의 고압분사시와 수분제거를 위한 압축공기의 분사시에 소음이 심하게 발생되는 문제점도 있었다.
1. 대한민국 공개특허번호 제10-2000-0039281호(2000.07.05 공개) 2. 대한민국 등록특허번호 제808470호(2008.02.22 등록)
따라서 본 발명에서는 적층관 제조장치로서 연속적으로 성형되는 적층관에 대한 냉각이 보다 효율적으로 이루어지며 수분의 제거도 확실히 이루어질 수 있고, 작업 과정 중 소음발생도 최소화할 수 있는 적층관 제조장치를 제공하고자 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 적층관 제조장치는, 회전가능한 롤러들이 원형으로 배치되는 와인더; 상기 롤러들을 회전시키기 위한 구동수단; 상기 와인더에 내층, 중간층, 외층이 적층된 구조로 감기도록 합성수지를 띠 형상으로 압출시키는 3개의 압출수단; 상기 와인더 외측에서 직선이동과 회동동작이 가능하고 이격된 두개의 연결부가 형성되되, 이격거리를 두고 마련되는 2개의 브라켓; 상기 각 브라켓의 상기 연결부 중 일측 연결부 단부에 회전가능하게 연결되어 상기 내층 위에 감기는 중간층간 겹침부 및 상기 중간층 위에 감기는 외층간 겹침부에 각각 접촉되는 제1가압롤러; 상기 제1가압롤러를 부분적으로 감싸게 되고 냉각수가 유출입되는 인렛포트와 아웃렛포트를 갖춘 냉각자켓; 상기 연결부 중 타측 연결부 단부에 회전가능하게 결합되며, 표면에 수분 흡수층이 마련되어 상기 중간층간 겹침부 및 상기 외층간 겹침부에 각각 접촉되는 제2가압롤러; 상기 각 수분 흡수층에 인접되게 마련되어 수분을 증발시키는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 각 브라켓은, 꼭지부로부터 분기되어 2개의 연결부를 이루며, 상기 꼭지부에 브라켓홀더가 결합되되 상기 브라켓홀더는 직선이동 가능한 구조이고, 상기 꼭지부가 브라켓홀더와 회동가능하게 연결되되 회동각도를 제한하는 제한가이드가 상기 브라켓홀더에 마련되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 압출수단은, 압출기의 선단에 사각단면의 압출구가 형성된 압출노즐이 마련되며, 상기 압출노즐은 상기 압출구의 사이즈별로 다수 구비되어 교체가 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명 적층관 제조장치에 의하면 중간층간 겹침부와 외층간 겹침부에 대한 압착과 냉각이 동시에 이루어지고, 또한 수분제거도 곧바로 이루어지기 때문에 작업속도가 향상될 수 있고 적층관의 품질도 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 발명의 적층관 제조장치의 경우 브라켓이 직선이동 및 회동동작 될 수 있기 때문에 압출되는 소재의 두께변화로 인한 적층관 사이즈 변화에도 적절히 대처할 수 있다는 효과가 있다.
그리고 본 발명의 적층관 제조장치는 종래기술과 비교하여 작업중 심한 소음이 발생되지 않고 주위 환경도 더럽히지 않는다는 효과도 있다.
도 1은 종래기술1에 의한 삼중관 제조장치의 사시도.
도 2는 도 1에 대한 부분적인 평면도.
도 3은 종래기술1에 대한 작업 공정도.
도 4는 종래기술2에 대한 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 적층관 제조장치의 개략적인 구성도.
도 6은 본 발명의 적층관 제조장치의 개략적인 정면도.
도 7은 본 발명의 적층관 제조장치에 의한 작업 공정도.
도 8은 압출노즐의 사시도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
첨부되는 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서 적층관 제조장치의 개략적인 구성도를 나타낸 것이며, 도 6은 적층관 제조장치의 개략적인 정면도이고, 도 7은 본 발명의 적층관 제조장치에 의한 작업 공정도를 나타낸 것이다. 도 8은 압출노즐의 사시도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 적층관 제조장치는 주요한 구성요소로서 와인더(100), 구동수단(200), 압출수단(300), 브라켓(400), 제1가압롤러(500), 냉각자켓(600), 제2가압롤러(700) 및 히터(800)를 포함한다.
와인더(100)는 적층관 제조시에 사용되는 공지의 구성요소로서 회전가능한 다수의 길다란 롤러(110)들이 원형으로 배치되는 것이다. 롤러(110)를 회전시키기 위해 구동수단(200)이 마련되며, 구동수단(200)은 모터, 체인, 감속기 등으로 구성되어 롤러(110)에 회전력을 제공한다.
보다 구체적으로 와인더(100)를 구성하는 롤러(110)들의 일측단부는 체인(C)과 같은 기구로 연결되어 그 각각이 회전되며, 비스듬하게 설치됨으로써 압출되는 띠 형상의 소재들이 와인더에 감길 수 있다.
와인더(100)의 주위에 3개의 압출수단(300)이 마련되는데, 각 압출수단(300)은 적층관을 구성하는 내층(10), 중간층(20) 및 외층(30)을 위한 것이다. 보다 구체적으로 각 압출수단(300)은 합성수지재를 투입하여 녹인 후 가압하는 압출기(310)와 압출기(310)의 선단부에 결합되는 압출노즐(320)로 이루어지고, 압출노즐(320)에는 사각단면의 압출구(330)가 형성된다.
본 실시예의 경우 내층(10)과 외층(30)은 동일한 소재를 원료로 하나 중간층(20)의 경우는 내층(10)이나 외층(30) 소재와는 다른 것으로 한다. 그리고 내층(10)과 외층(30)은 중간층(20)에 비교하여 그 두께가 얇도록 함이 바람직하다.
내층(10), 외층(30) 및 중간층(20)을 이룰 소재들은 광의로는 합성수지로서 용융시켜 압출방식으로 밀어 소정의 띠 형상인 판상체로 압출시킬 수 있는 것이면 무방하다 할 것이다.
또한 바람직하게 압출노즐(320)은 압출구(330)의 사이즈별로 다수 준비토록하여 내층(10), 외층(30) 또는 중간층(20)의 두께를 달리해야 하는 경우에 적당한 압출노즐(320)로 교체할 수 있도록 한다.
각각의 압출수단(300)을 구성하는 각 압출노즐(320)은 구분하여 내층용 압출노즐(320a), 중간층용 압출노즐(320b) 및 외층용 압출노즐(320c)이라 부르도록 한다. 이들 3개의 압출노즐(320a,320b,320c)들은 와인더(100)의 주위에 서로 다른 위치에 배치되며, 적층관이 성형되어 나가는 방향으로 안쪽으로부터 내층용 압출노즐(320a)이 먼저 위치되고 다음으로 중간층용 압출노즐(320b)이 위치되고 그 다음으로 외층용 압출노즐(320c)이 마련된다.
와인더(100)의 외면에 가장 먼저 내층(10)이 감기게 되고 내층(10) 위에 중간층(20)이 감기고 중간층(20) 위에 외층(30)이 감기면서 적층구조의 적층관을 연속적으로 성형한다. 와인더(100)에 감기는 내층(10)은 이웃하는 내층(10)간 서로 겹치게 되며, 마찬가지로 중간층(20)도 이웃하는 중간층(20)간 겹치도록 하고, 외층(30)도 이웃하는 외층(30)끼리 겹치도록 한다.
내층(10) 위에 감기는 중간층(20)의 경우 중간층(20)간 겹침부(21)와 중간층(20) 위에 감기는 외층(30)간 겹침부(31)에 대해서는 가압 융착되어 일체가 되도록 해야 하며, 동시에 적절히 냉각시켜 그 결합상태를 유지할 수 있도록 해야 한다. 또한, 중간층(20) 외면에는 수분과 같은 이물질이 제거되어야 그 위에 적층될 외층(30)이 보다 견고하게 결합될 수 있다.
이를 위해 본 발명의 실시예에서는 중간층(20)간 겹침부(21)와 외층(30)간 겹침부(31)에 대한 가압, 냉각, 수분제거를 위한 목적으로 2개의 브라켓(400)을 각각 마련하고, 각 브라켓(400)에는 제1가압롤러(500), 냉각자켓(600), 제2가압롤러(700) 및 히터(800)를 두도록 한다.
보다 구체적으로 브라켓(400)은 중간층(20)간 겹침부(21)를 위한 제1브라켓(400a)과 외층(30)간 겹침부(31)를 위한 제2브라켓(400b)으로 구분하여 설명하도록 한다.
제1브라켓(400a)과 제2브라켓(400b)은 동일한 구조를 갖는 것으로서 이들 각각은 와인더(100) 외측에 마련되어 직선이동과 회동동작이 가능하다. 그리고 각 브라켓(400a,400b)은 대략 V 자 형태로 소정의 내각을 이루면서 이격된 두개의 연결부(410)를 갖게 된다. 또한 제1브라켓(400a)과 제2브라켓(400b)은 소정의 이격거리를 두고 와인더(100) 외측에 마련된다.
제1브라켓(400a)과 제2브라켓(400b)의 직선이동 및 회동동작에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
제1브라켓(400a)과 제2브라켓(400b)은 소정의 내각을 이루면서 꼭지부(420)로부터 분기되는 2개의 연결부(410)를 가지게 되는데, 꼭지부(420)에 브라켓홀더(430)가 결합되며 브라켓홀더(430)는 직선이동 가능한 구조로 결합된다.
바람직하게 브라켓홀더(430)의 직선이동을 위해 LM가이드와 같은 수단으로 브라켓홀더(430)를 연결하고 필요에 따라 브라켓홀더(430)의 위치를 결정하기 위해 유공압 실린더(440)와 연결시켜 움직일 수 있도록 한다. 즉, 성형하고자 하는 적층관의 외경 사이즈에 따라 브라켓홀더(430)의 위치를 이동시키도록 하면 된다.
한편, 브라켓(400)의 회동동작은 브라켓홀더(430)에 대해 브라켓(400)의 꼭지부(420)가 핀(P)과 같은 수단으로 연결되어 소정의 각도 범위내에서 회동될 수 있도록 한다. 바람직하게 브라켓홀더(430)에 대해 브라켓(400)의 회동범위를 제한할 필요가 있는바, 브라켓홀더(430)에는 제한가이드(431)를 두어서 브라켓(400)이 일정각도 이상으로는 회동되지 않도록 한다.
브라켓(400)의 직선이동이나 회동동작은 성형될 적층관의 사이즈 변화나 후술될 제1가압롤러(500) 및 제2가압롤러(700)가 올바르게 제위치를 잡을수 있도록 기능한다.
제1브라켓(400a) 및 제2브라켓(400b) 각각은 두개의 연결부(410)를 가지게 되며, 그 중 일측 연결부(410) 단부에는 제1가압롤러(500)가 결합되고, 타측 연결부(410)에는 제2가압롤러(700)가 결합된다.
제1브라켓(400a)의 일측 연결부(410)에 마련되는 제1가압롤러(500)는 내층(10) 위에 감기는 중간층(20)간 겹침부(21)에 맞닿아 회전되며, 제2브라켓(400b)의 일측 연결부(410)에 마련되는 제1가압롤러(500)는 중간층(20) 위에 감기는 외층(30)간 겹침부(31)에 접촉되면서 회전된다.
제1가압롤러(500)는 중간층(20)간 겹침부(21) 및 외층(30)간 겹침부(31)를 눌러주면서 접합이 이루어지도록 하면서 각 겹침부(21,31)의 외형을 일정하게 성형시키게 된다. 동시에 제1가압롤러(500)에 의한 중간층(20)간 겹침부(21)나 외층(30)간 겹침부(31)에 대한 가압이 이루어질 때 적절히 냉각시켜주어야 하기 때문에 본 실시예에서는 제1가압롤러(500)와 인접하여 냉각자켓(600)을 두는 것으로 한다.
보다 구체적으로 냉각자켓(600)은 제1가압롤러(500)의 외면을 부분적으로 감싸도록 마련되되, 인렛포트(610)와 아웃렛포트(620)가 구비되어 냉각수가 유입되었다가 배출될 수 있는 구조가 되는 것으로 한다.
냉각자켓(600)에 부분적으로 삽입된 형태의 제1가압롤러(500)는 그 표면에 냉각수가 접촉되는 상태가 되며, 냉각수에 의해 제1가압롤러(500)의 냉각이 이루어지고, 또한 회전되는 제1가압롤러(500)의 표면에 묻은 냉각수가 직접 중간층(20)간 겹침부(21)나 외층(30)간 겹침부(31)에 접촉되어 신속한 냉각작용을 발휘하게 된다.
제1브라켓(400a) 및 제2브라켓(400b)의 타측 연결부(410) 단부에 마련되는 제2가압롤러(700)는 회전가능한 구조이며 그 표면에는 수분 흡수층(710)이 마련된다. 수분 흡수층(710)은 흡수력을 가지면서 교체가 가능한 천과 같은 것이나 기타 수분을 흡수할 수 있는 것이면 무방하다.
제2가압롤러(710) 역시 중간층(20)간 겹침부(21)와 외층(30)간 겹침부(31)에 접촉되어 가압작용을 하며, 또한 각 겹침부(21,31)에 묻은 수분을 닦아내는 작용을 하게 된다. 제1가압롤러(500)와 접촉되었던 각 겹침부(21,31)는 소정의 각도만큼 회전된 후 제2가압롤러(700)와 접촉됨으로써 각 겹침부(21,31)의 표면에 묻었던 수분을 효과적으로 제거시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 제2가압롤러(700)에 의해 흡수된 수분을 처리하기 위한 방안으로 제2가압롤러(700)와 인접되게 히터(800)를 두는 것으로 한다. 히터(800)는 급속하게 발열되는 것으로 제2가압롤러(700)의 수분 흡수층(710)에 존재하는 수분을 증발되게 함으로써 수분 흡수층(710)의 기능이 지속될 수 있도록 한다. 그리고 히터(800)는 브라켓(400)에 부착되는 형태로 제공되거나 브라켓(400)과 별개도 떨어진 형태로 제공될 수도 있다.
히터(800)는 제2가압롤러(700)의 회전동작에 방해를 주지 않으면서 수분 흡수층(710)을 증발시킬 수 있는 것이라면 어떠한 형태라도 무방한 바, 더 이상의 구체적인 설명은 생략하는 것으로 한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 적층관 제조장치는 와인더(100)에 내층(10)이 감기도록 하고, 내층(10) 위에는 중간층(20)이 중간층(20) 위에는 외층(30)이 감기면서 연속적으로 적층관을 제조할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 중간층(20)간 겹침부(21)와 외층(30)간 겹침부(31)에 대해 각각의 제1가압롤러(500)와 제2가압롤러(700)로 가압 성형하되 제1가압롤러(500)에서는 냉각자켓(600)에 의한 냉각작용이 일어나도록 하고, 냉각수가 제1가압롤러(500) 표면에 묻은 채 중간층(20)간 겹침부(21)나 외층(30)간 겹침부(31)와 접촉되기 때문에 냉각효과를 높일 수 있고, 이후 제2가압롤러(700)에 마련되는 수분 흡수층(710)에서 각 겹침부(21,31)에 묻은 물기를 닦아내도록 구성된다.
제1가압롤러(500) 및 제2가압롤러(700)가 결합되는 브라켓(400)들은 적층관의 사이즈 변화 등에 따라 직진이동과 회동동작이 가능한 바, 작업성이 우수하다는 장점을 가진다. 그리고 필요에 따라 압출노즐(320)의 교체가 가능한 바, 다양한 두께를 갖는 적층관의 제조에 유리하다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명에 의한 적층관 제조장치는 합성수지재의 다층구조의 적층관 제조시에 사용될 수 있다.
100 : 와인더 110 : 롤러
200 : 구동수단 300 : 압출수단
310 : 압출기 320 : 압출노즐
320a: 내층용 압출노즐 320b: 중간층용 압출노즐
320c: 외층용 압출노즐 330 : 압출구
400 : 브라켓 400a: 제1브라켓
400b: 제2브라켓 410 : 연결부
420 : 꼭지부 430 : 브라켓홀더
431 : 제한가이드 440 : 유공압실린더
500 : 제1가압롤러 600 : 냉각자켓
610 : 인렛포트 620 : 아웃렛포트
700 : 제2가압롤러 710 : 수분 흡수층
800 : 히터 10 : 내층
20 : 중간층 30 : 외층
21,31 : 겹침부 C : 체인
P : 핀

Claims (3)

  1. 적층관 제조장치에 있어서,
    회전가능한 롤러들이 원형으로 배치되는 와인더;
    상기 롤러들을 회전시키기 위한 구동수단;
    상기 와인더에 내층, 중간층, 외층이 적층된 구조로 감기도록 합성수지를 띠 형상으로 압출시키는 3개의 압출수단;
    상기 와인더 외측에서 직선이동과 회동동작이 가능하고 이격된 두개의 연결부가 형성되되, 이격거리를 두고 마련되는 2개의 브라켓;
    상기 각 브라켓의 상기 연결부 중 일측 연결부 단부에 회전가능하게 연결되어 상기 내층 위에 감기는 중간층간 겹침부 및 상기 중간층 위에 감기는 외층간 겹침부에 각각 접촉되는 제1가압롤러;
    상기 제1가압롤러를 부분적으로 감싸게 되고 냉각수가 유출입되는 인렛포트와 아웃렛포트를 갖춘 냉각자켓;
    상기 연결부 중 타측 연결부 단부에 회전가능하게 결합되며, 표면에 수분 흡수층이 마련되어 상기 중간층간 겹침부 및 상기 외층간 겹침부에 각각 접촉되는 제2가압롤러;
    상기 각 수분 흡수층에 인접되게 마련되어 수분을 증발시키는 히터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층관 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 브라켓은,
    꼭지부로부터 분기되어 2개의 연결부를 이루며, 상기 꼭지부에 브라켓홀더가 결합되되 상기 브라켓홀더는 직선이동 가능한 구조이고, 상기 꼭지부가 브라켓홀더와 회동가능하게 연결되되 회동각도를 제한하는 제한가이드가 상기 브라켓홀더에 마련되는 것을 특징으로 하는 적층관 제조장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압출수단은,
    압출기의 선단에 사각단면의 압출구가 형성된 압출노즐이 마련되며, 상기 압출노즐은 상기 압출구의 사이즈별로 다수 구비되어 교체가 가능한 것을 특징으로 하는 적층관 제조장치.
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