KR102569837B1 - 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 폐기물에 포함된 폐비닐 등의 재생 전처리 공정 중 폐비닐에 대한 용융/압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시켜 제거할 수 있도록 한 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 폐비닐 등의 재생 전처리 공정 중 폐비닐에 대한 용융/압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시켜 제거할 수 있도록 함으로써, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 다량 발생하는 것을 차단하여 작업 환경 및 대기를 오염시키는 것을 방지할 수 있고, 폐비닐 재생 작업을 위한 작업자의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기를 제공하고자 한 것이다.

Description

연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기{EXTRUDER FOR RECYCLING VINYL WASTE HAVING COMBUSTION DEVICE}
본 발명은 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기에 관한 것으로서, 폐기물에 포함된 폐비닐 등의 재생 전처리 공정 중 폐비닐에 대한 용융/압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시켜 제거할 수 있도록 한 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기에 관한 것이다.
농촌 지역에서는 대면적에 걸쳐 작물 재배용 비닐 하우스가 설치되고 있고, 일정 시간이 지나거나 작물 재배 주기가 종료되는 시점에서 비닐 하우스를 구성하고 있던 폐비닐이 다량 발생하고 있다.
또한, 각종 건설토목, 생활 기반 산업 분야 등에서도 사용 수명이 종료된 폐비닐이 다량으로 버려지고 있다.
위와 같이 버려지는 폐비닐의 수거 및 후처리가 잘 이루어지지 않고 방치되는 경우가 많으며, 방치되는 폐비닐은 땅속에 잔류하여 환경을 오염시키는 동시에 작물 성장에 지장을 초래하는 등의 문제점을 야기시킨다.
이에, 폐비닐을 제대로 수거하여 재생 자원으로 활용하는 방안이 모색되고 있다.
이를 위해, 폐비닐을 재생을 위한 공장 등에서, 수거된 폐비닐을 분쇄기에 넣고 잘게 분쇄하는 단계와, 이 분쇄물을 이물질 제거를 위해 세척장치를 통해 세척하는 단계와, 폐비닐 등의 재생 전처리 공정으로서 분쇄된 폐비닐을 용융 압출시키는 단계 등을 진행하여, 폐비닐을 각종 재활용 용품을 만들기 위한 재료로 재생시키고 있다.
그러나, 폐비닐의 재생 전처리 공정 중 폐비닐을 용융 압출시킬 때, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 다량 발생하여 작업 환경 및 대기를 오염시키는 문제점이 있고, 또한 가스 및 악취로 인하여 폐비닐 재생 작업을 위한 작업자의 작업성을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있다.
등록특허 등록번호 제10-1608652호(2016.03.29)
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 폐비닐 등의 재생 전처리 공정 중 폐비닐에 대한 용융/압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시켜 제거할 수 있도록 함으로써, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 다량 발생하는 것을 차단하여 작업 환경 및 대기를 오염시키는 것을 방지할 수 있고, 폐비닐 재생 작업을 위한 작업자의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은: 지지 프레임에 고정 장착된 압출관; 상기 압출관 내에 제자리 회전 가능하게 장착된 압출용 스크류; 상기 압출용 스크류의 일단부에 회전력 전달 가능하게 연결되면서 상기 압출관의 일측단부에 장착되는 구동장치; 상기 압출용 스크류에 폐비닐을 투입하기 위하여 상기 압출관의 일측 상부에 장착되는 폐비닐 투입호퍼; 및 상기 압출관의 소정 위치에 연통 가능하게 연결되어 폐비닐의 용융 압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시키는 연소장치; 를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기를 제공한다.
특히, 상기 연소장치는: 상기 압출관의 소정 위치에 연통 가능하게 연결되는 연소기; 상기 연소기에 에어를 공급하기 위하여 구동되는 송풍기; 및 상기 송풍기로부터 연소기 내로 에어를 공급하기 위하여 상기 송풍기와 연소기 간에 연결되는 송풍배관; 을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연소장치는: 연소기 내에 장착되어 폐비닐의 용융 압출시 발생하는 가스 및 악취의 농도를 검출하는 농도검출센서; 상기 농도검출센서에서 검출된 농도가 기준농도 이상이면, 상기 연소기에 점화신호를 인가하는 동시에 상기 송풍기에 구동신호를 인가하는 제어기; 를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 구동장치는: 상기 압출용 스크류의 일단부에 회전력 전달 가능하게 연결되면서 상기 압출관의 일측단부에 장착되는 감속기; 상기 감속기의 입력축과 벨트로 연결되어, 회전동력을 인가하는 모터; 로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기한 과제의 해결 수단을 통하여 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 폐비닐 등의 재생 전처리 공정 중 폐비닐에 대한 용융/압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시켜 제거할 수 있도록 함으로써, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 다량 발생하는 것을 차단하여 작업 환경 및 대기를 오염시키는 것을 방지할 수 있고, 폐비닐 재생 작업을 위한 작업자의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 기준 농도 이상일 경우에만 연소기를 점화시킬 수 있도록 함으로써, 전력 소비를 최소화시킬 수 있고, 작업 공정상 안전성을 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기를 도시한 정면도,
도 3은 본 발명에 따른 폐비닐 용융 압출기의 연소장치의 점화를 위한 제어 구성도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기를 도시한 정면도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 폐비닐을 용융 압출시키기 위한 압출관(20)이 소정 형상의 지지 프레임(10)에 고정 장착된다.
또한, 상기 압출관(20)의 내부에는 폐비닐의 압출을 위한 압출용 스크류(30)가 제자리 회전 가능하게 장착된다.
또한, 상기 압출관(20)의 일측단부에는 구동장치(40)가 장착되는 바, 이 구동장치(40)는 상기 압출용 스크류(30)의 일단부에 회전력 전달 가능하게 연결된다.
또한, 상기 압출관(20)의 일측 상부에는 폐비닐 투입호퍼(50)가 장착되는 바, 이 폐비닐 투입호퍼(50)를 통하여 분쇄 및 세척된 폐비닐을 투입하면, 폐비닐이 상기 압출용 스크류(30)의 선단부로 공급될 수 있다.
바람직하게는, 상기 구동장치(40)는, 상기 압출관(20)의 일측단부에 장착되어 상기 압출용 스크류(30)의 일단부에 회전력 전달 가능하게 연결되는 감속기(41)와, 이 감속기(41)의 입력축과 동력전달용 벨트(43)로 연결되어 회전동력을 감속기(41)로 인가하는 모터(42)로 구성될 수 있다.
이에, 상기 모터(42)의 구동에 따른 회전력이 벨트(43)를 통하여 감속기(41)로 입력되면, 감속기(41)의 출력축으로부터 상기 압출용 스크류(30)로 회전력이 전달되어 압출용 스크류(30)가 제자리 회전하게 된다.
따라서, 상기 폐비닐 투입호퍼(50)를 통하여 분쇄 및 세척된 폐비닐을 투입하면, 폐비닐이 상기 압출용 스크류(30)의 선단부로 공급됨과 함께 상기 압출용 스크류(30)의 회전에 의하여 압출되며 이송된다.
이때, 상기 압출용 스크류(30)에 의하여 폐비닐이 압출 이송될 때, 압출관(20)의 내면에 장착되는 히터(미도시됨)에 의하여 가열되며 용융된다.
이와 같이, 폐비닐의 재생 전처리 공정 중 폐비닐을 용융 압출시킬 때, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 다량 발생될 수 있다.
본 발명에 따르면, 폐비닐로부터 발생되는 가스 및 악취를 제거하기 위하여 상기 압출관(20)의 소정 위치에는 폐비닐의 용융 압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시키기 위한 연소장치(60)가 연통 가능하게 연결된다.
이를 위해, 상기 연소장치(60)는 도 1에서 잘 볼 수 있듯이, 상기 압출관(20)의 소정 위치에 연통 가능하게 연결되는 연소기(61)와, 상기 연소기(61)에 에어를 공급하기 위하여 구동되는 송풍기(62)와, 상기 송풍기(62)로부터 연소기(61) 내로 연소용 에어를 공급하기 위하여 상기 송풍기(62)와 연소기(61) 간에 연결되는 송풍배관(63)으로 구성될 수 있다.
이때, 상기 연소기(61)는 버너의 연소 원리와 같이 혼합기(악취가스와 공기)에 대한 불꽃 착화 점화를 하는 구조로 구비될 수 있다.
즉, 상기 연소기(61)는 악취가스(연료)와 송풍기(62)로부터 공급되는 공기가 혼합될 때, 이를 연소시키기 위하여 불꽃 착화 점화를 하는 구조로 구비될 수 있다.
특히, 상기 연소장치(60)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연소기(61) 내에 장착되어 폐비닐의 용융 압출시 발생하는 가스 및 악취의 농도를 검출하는 농도검출센서(64)와, 이 농도검출센서(64)에서 검출된 농도가 기준농도 이상이면 상기 연소기(61)에 불꽃 착화를 위한 점화신호를 인가하는 제어기(65)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 구성으로 이루어진 본 발명의 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기에 대한 작동 흐름을 살펴보면 다음과 같다.
상기와 같이, 압출용 스크류(30)에 의하여 폐비닐이 압출 이송될 때, 압출관(20)의 내면에 장착되는 히터(미도시됨)에 의하여 가열되며 용융됨에 따라 폐비닐로부터 가스 및 악취가 다량 발생될 수 있다.
이때, 상기 연소기(61) 내에 장착된 농도검출센서(64)에서 폐비닐의 용융 압출시 발생하는 가스 및 악취의 농도를 검출하고, 그 검출 신호를 제어기(65)로 전송한다.
이어서, 상기 제어기(65)에서 상기 농도검출센서(64)에서 검출된 농도가 기준농도 이상이면 가스 및 악취가 발생되고 있는 것으로 판정하여, 상기 연소기(61)에 불꽃 착화를 위한 점화신호를 인가하는 동시에 상기 송풍기(62)에 구동신호를 인가하게 된다.
연이어, 상기 송풍기(62)가 구동되어 상기 송풍기(62)로부터 연소기(61) 내로 연소용 에어가 공급되고, 상기 연소기(61)는 불꽃 착화 점화를 하게 된다.
이에, 상기 연소기(61)는 악취가스(연료)와 송풍기(62)로부터 공급되는 공기가 혼합될 때, 불꽃 착화 점화를 하게 됨으로써, 폐비닐로부터 발생된 악취가스가 연소되어 제거될 수 있다.
이상에서 본 바와 같이, 폐비닐 등의 재생 전처리 공정 중 폐비닐에 대한 용융/압출시 발생하는 가스 및 악취를 별도의 연소기에서 연소시켜 제거할 수 있도록 함으로써, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 다량 발생하는 것을 차단하여 작업 환경 및 대기를 오염시키는 것을 방지할 수 있고, 폐비닐 재생 작업을 위한 작업자의 작업성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 폐비닐로부터 가스 및 악취가 발생될 경우(기준 농도 이상일 경우)에만 연소기를 점화시킬 수 있도록 함으로써, 전력 소비를 최소화시킬 수 있고, 작업 공정상 안전성을 확보할 수 있다.
한편, 송풍배관(63)의 둘레에는 금속표면의 부식현상을 방지하기 위하여 부식방지도포층이 도포될 수 있다.
이 부식방지도포층의 도포재료는 비스페놀 A 노볼락형 글리시딜에테르 19중량%, 이소프로필아민 18중량%, 하프늄 14중량%, 유기산마그네슘 14중량%, 산화티타늄(TiO2) 9중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 10중량%, 폴리머 플루오로케미칼 액티브 16중량%로 구성되며, 코팅두께는 7㎛로 형성된다.
비스페놀 A 노볼락형 글리시딜에테르, 이소프로필아민은 부식 방지 및 변색 방지 등의 역할을 하고, 하프늄은 내부식성이 있는 전이 금속원소로서 뛰어난 방수성, 내식성 등을 갖도록 역할을 한다.
유기산마그네슘은 코팅피막의 표면에 내알칼리성과 습동성 등을 부여하는 역할을 하고, 폴리머 플루오로케미칼 액티브는 계면활성 역할을 하며, 산화티타늄, 산화알루미늄은 내화도 및 화학적 안정성 등을 목적으로 첨가된다.
상기 구성 성분의 비율 및 코팅 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 부식방지 효과를 나타내었다.
또한, 농도검출센서(64) 및 송풍기(62)에는 오염물질의 부착방지 및 제거를 효과적으로 달성할 수 있도록 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포될 수 있다.
상기 오염 방지 도포용 조성물은 소듐세스퀴카보네이트 및 부틸카비톨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있고, 소듐세스퀴카보네이트 및 부틸카비톨 총함량은 전체 수용액에 대해 1 ~10 중량%이다.
상기 소듐세스퀴카보네이트 및 부틸카비톨은 몰비로서 1:0.01 ~ 1:2가 바람직한 바, 몰비가 상기 범위를 벗어나는 경우에는 농도검출센서(64) 및 송풍기(62)의 도포성이 저하되거나 도포 후에 표면의 수분흡착이 증가하여 도포막이 제거되는 문제점이 있다.
상기 소듐세스퀴카보네이트 및 부틸카비톨은 전체 조성물 수용액 중 1 ~ 10 중량%가 바람직한 바, 1 중량% 미만이면 농도검출센서(64) 및 송풍기(62)의 도포성이 저하되는 문제점이 있고, 10 중량%를 초과하면 도포막 두께의 증가로 인한 결정석출이 발생하기 쉽다.
한편, 본 오염방지도포용 조성물을 농도검출센서(64) 및 송풍기(62)에 도포하는 방법으로는 스프레이법에 의해 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 농도검출센서(64) 및 송풍기(62)의 최종 도포막 두께는 700 ~ 2500Å이 바람직하며, 보다 바람직하게는 900 ~ 2000Å이다. 상기 도포막의 두께가 700 Å미만이면 고온 열처리의 경우에 열화되는 문제점이 있고, 2500 Å을 초과하면 도포 표면의 결정석출이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
또한, 본 오염 방지 도포용 조성물은 소듐세스퀴카보네이트 0.1 몰 및 부틸카비톨 0.05몰을 증류수 1000 ㎖에 첨가한 다음 교반하여 제조될 수 있다.
상기 구성 성분의 비율 및 도포막 두께를 상기와 같이 수치 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험결과를 통해 분석한 결과, 상기 비율에서 최적의 오염방지 도포 효과를 나타내었다.
그리고, 제어기(65)의 외부케이스 내측에는 흡음층이 구비될 수 있다. 상기 흡음층으로는 니들펀치 부직포가 사용될 수 있다.
니들펀치 부직포로 이루어진 흡음층을 구성하는 섬유의 종류는 폴리에스테르 섬유로 형성된다.
상기 흡음층의 두께는, 0.6 ~ 18㎜인 것이 바람직하다. 상기 흡음층의 두께가 0.6㎜ 미만에서는 충분한 흡음 효과가 얻어지지 않고, 18㎜를 초과하면 외부케이스의 내부공간이 충분히 확보되지 않으므로 제어기(65)의 온도를 높일 수 있는 단점이 되므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층의 단위 무게는 13 ~ 700g/m2 로 하는 것이 바람직하다. 13g/m2 미만에서는 충분한 흡음효과가 얻어지지 않고, 또한 700g/m2를 넘으면 제어기(65)의 경량성 등을 확보할 수 없으므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층을 구성하는 섬유의 섬도는 0.4 ~ 26데시텍스의 범위인 것이 바람직하다. 0.4데시텍스 미만에서는 저주파 소음의 흡수가 어렵고 쿠션성도 저하되므로 바람직하지 않으며, 26데시텍스를 넘으면 고주파 소음의 흡수가 어려우므로 바람직하지 않다.
상기 흡음층의 부직포의 인장강도는 8.5Kgf/㎠으로 형성되고, 소음감소계수(NRC)는 0,650으로 형성된다.
이러한 상기 흡음층이 제어기(65)의 외부케이스 내측에 구비되므로 제어기(65)의 소음을 저감시킬 수 있다.
흡음층을 구성하는 부직포, 두께, 무게, 섬도 등의 구성 성분을 한정하고 구성비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 흡음 효과를 나타내었다.
또한, 압출관(20)의 일부 상측에 폐비닐 투입호퍼(50)를 장착할 때에 압출관(20) 및 투입호퍼(50)의 결합부위에는 접착력이 증대되도록 접착향상제가 도포될 수 있다.
접착향상제는 물 62중량부, 2-운데센일이미디졸 18중량부, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르 17중량부, 과황산암모늄 2중량부, 중탄산나트륨 1중량부를 포함하여 구성된다.
2-운데센일이미디졸는 접착성, 경화촉진 등을 향상하기 위해 첨가되며, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르는 계면활성제의 역할을 하고, 과황산암모늄은 촉매제 역할을 하며, 중탄산나트륨은 완충제 역할을 한다.
상기와 같이 구성 물질 및 구성 성분을 한정하고 혼합 비율의 수치를 한정한 이유는, 본 발명자가 수차례 실패를 거듭하면서 시험 결과를 통해 분석한 결과, 상기 구성 성분 및 수치 한정 비율에서 최적의 효과를 나타내었다.
10 : 지지 프레임
20 : 압출관
30 : 압출용 스크류
40 : 구동장치
41 : 감속기
42 : 모터
43 : 벨트
50 : 폐비닐 투입호퍼
60 : 연소장치
61 : 연소기
62 : 송풍기
63 : 송풍배관
64 : 농도검출센서
65 : 제어기

Claims (4)

  1. 지지 프레임(10)에 고정 장착된 압출관(20);
    상기 압출관(20) 내에 제자리 회전 가능하게 장착된 압출용 스크류(30);
    상기 압출용 스크류(30)의 일단부에 회전력 전달 가능하게 연결되면서 상기 압출관(20)의 일측단부에 장착되는 구동장치(40);
    상기 압출용 스크류(30)에 폐비닐을 투입하기 위하여 상기 압출관(20)의 일측 상부에 장착되는 폐비닐 투입호퍼(50);
    상기 압출관(20)의 소정 위치에 연통 가능하게 연결되어 폐비닐의 용융 압출시 발생하는 가스 및 악취를 연소시키는 연소장치(60)를 포함하여 구성되고;
    압출관(20)의 내면에는 히터가 장착되어서 압출용 스크류(30)에 의하여 폐비닐이 압축 이송될 때에 상기 히터에 의해 가열되어서 용융되도록 하며;
    상기 연소장치(60)는,
    상기 압출관(20)의 소정 위치에 연통 가능하게 연결되는 연소기(61)와, 상기 연소기(61)에 에어를 공급하기 위하여 구동되는 송풍기(62)와, 상기 송풍기(62)로부터 연소기(61) 내로 연소용 에어를 공급하기 위하여 상기 송풍기(62)와 연소기(61) 간에 연결되는 송풍배관(63)을 포함하여 구성되며;
    상기 연소장치(60)는,
    연소기(61) 내에 장착되어 폐비닐의 용융 압출시 발생하는 가스 및 악취의 농도를 검출하는 농도검출센서(64)와, 상기 농도검출센서(64)에서 검출된 농도가 기준농도 이상이면 상기 연소기(61)에 점화신호를 인가하는 동시에 상기 송풍기(62)에 구동신호를 인가하는 제어기(65)를 더 포함하여 구성되고;
    상기 구동장치(40)는,
    상기 압출용 스크류(30)의 일단부에 회전력 전달 가능하게 연결되면서 상기 압출관(20)의 일측단부에 장착되는 감속기(41)와, 상기 감속기(41)의 입력축과 벨트(43)로 연결되어 회전동력을 인가하는 모터(42)로 구성되며;
    제어기(65)의 외부케이스 내측에는 니들펀치 부직포로 이루어진 흡음층이 구비되되, 상기 흡음층의 두께는, 0.6 ~ 18㎜이고, 상기 흡음층의 단위 무게는 13 ~ 700g/m2 이며, 상기 흡음층을 구성하는 섬유의 섬도는 0.4 ~ 26데시텍스이고, 상기 흡음층의 부직포의 인장강도는 8.5Kgf/㎠으로 형성되고;
    압출관(20) 및 투입호퍼(50)의 결합부위에는 접착향상제가 도포되되, 상기 접착향상제 100중량부를 기준으로, 물 62중량부, 2-운데센일이미디졸 18중량부, 폴리옥시에틸렌스테아릴에테르 17중량부, 과황산암모늄 2중량부, 중탄산나트륨 1중량부를 포함하여 구성되며;
    송풍배관(63)의 둘레에는 금속표면의 부식현상을 방지하기 위하여 부식방지도포층이 도포되되, 상기 부식방지도포층의 도포재료는 비스페놀 A 노볼락형 글리시딜에테르 19중량%, 이소프로필아민 18중량%, 하프늄 14중량%, 유기산마그네슘 14중량%, 산화티타늄(TiO2) 9중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 10중량%, 폴리머 플루오로케미칼 액티브 16중량%로 구성되며, 상기 부식방지도포층의 코팅 두께는 7㎛로 형성되고;
    농도검출센서(64) 및 송풍기(62)에는 오염 방지 도포용 조성물로 이루어진 오염방지도포층이 도포되되, 상기 오염 방지 도포용 조성물은 소듐세스퀴카보네이트 및 부틸카비톨이 1:0.01 ~ 1:2 몰비로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 연소장치를 갖는 폐비닐 용융 압출기.
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