KR20140133109A - 충진재 리사이클용 선별 시스템 및 방법 - Google Patents

충진재 리사이클용 선별 시스템 및 방법 Download PDF

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권영훈
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장지영
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Abstract

본 발명은 충진재 리사이클용 선별 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 충진재 리사이클용 선별 시스템은, 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재 리사이클용 선별 시스템에 있어서, 적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하는 제1차 선별장치와; 상기 1차 선별을 통하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 별로 비중에 기초하여 선별하는 제2차 선별장치를 포함한다. 이에 의해 상기 적어도 두 가지 물질이 각각 99% 이상의 순도를 갖도록 각각 분리될 수 있다.

Description

충진재 리사이클용 선별 시스템 및 방법{Sorting system and process for recycling filing material}
본 발명은 충진재 리사이클용 선별 시스템 및 선별방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재의 리사이클을 위한 선별시스템 및 선별방법에 대한 것이다.
일반적으로 인조잔디는 합섬섬유를 소재로 하여 잔디의 형태를 갖도록 인공적으로 형성되는 것으로 시공 후 관리가 용이하고 푸르름이 항상 유지되므로 축구장, 필드하키장, 각종 실내 인테리어 및 레저시설에서 사용되고 있다.
일반적으로 인조잔디는 카펫 형태의 기재와, 상기 기재 상에 식모되어 잔디 형태를 갖는 잔디층과, 상기 잔디층 내에 충진되는 충진재를 포함한다.
상기 기재와 잔디층은 섬유 구조체로서 열가소성 화학섬유를 이용하여 제조되며, 상기 충진재는 미립자의 규사와 고무 또는 실리콘 입자 등의 탄성체를 포함한다.
이러한 인조잔디는 시공이 된 후 수년이 경과하면 마모 등의 이유로 수명이 다하여 교체가 불가피하다. 이에 따라, 인조잔디를 재활용하기 위하여 상기 열가소성 화학섬유로 이루어진 기재 및 잔디층과, 상기 충진재를 분리하는 방법이 공개되어 있다. 이렇게 하여 분리된 기재 및 잔디층은 화학섬유로 이루어져 있기에 열 등을 이용하여 리사이클링할 수 있다.
그러나, 상기 규사와 탄성체로 이러지는 충진재의 경우에는 상기 규사 및 탄성체 각각의 입도 크기가 설사 서로 다르다 할지라도 미립자이므로 분리가 쉽지 않은 문제점이 존재한다. 또한 설사 규사와 탄성체가 분리되더라도, 서로 완벽하게 분리되지 않으면 리사이클링되기 어려운 문제점이 존재한다.
따라서, 본 발명의 목적은 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재의 리사이클을 위하여, 상기 물질이 99% 이상의 순도를 갖도록 각각 분리할 수 있는 충진재 리사이클용 선별 시스템 및 선별방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재 리사이클용 선별 시스템에 있어서, 적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하는 제1차 선별장치와; 상기 1차 선별을 통하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 별로 비중에 기초하여 선별하는 제2차 선별장치를 포함하는 충진재 리사이클용 선별 시스템에 의하여 달성될 수 있다.
상기 제1차 선별장치는, 상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하는 다단스크린을 포함할 수 있다.
상기 제1차 선별장치는, 상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하여 트롬멜 스크린 및 진동스크린 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2차 선별장치는, 상기 제1차 선별장치에 의하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 각각에 대하여 비중에 기초하여 선별하는 사이클론 장치를 포함할 수 있다.
상기 적어도 두 가지 물질은 규사와 탄성체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재 리사이클용 선별방법에 있어서, 적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하는 제1차 선별단계와; 상기 1차 선별을 통하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 별로 비중에 기초하여 선별하는 제2차 선별단계를 포함하는 충진재 리사이클용 선별방법에 의하여 달성될 수 있다.
상기 제1차 선별단계는, 상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하는 다단스크린에 의하여 수행되는 단계이다.
상기 제1차 선별단계는, 상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하여 트롬멜 스크린 및 진동스크린 중 적어도 어느 하나에 의하여 수행되는 단계이다.
상기 제2차 선별단계는, 상기 제1차 선별단계에 의하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 각각에 대하여 사이클론 장치를 이용하여 비중에 기초하여 선별하는 분리하는 단계이다.
상기 적어도 두 가지 물질은 규사와 탄성체를 포함할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재의 리사이클을 위하여, 상기 물질이 99% 이상의 순도를 갖도록 각각 분리할 수 있는 충진재 리사이클용 선별 시스템 및 선별방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충진재 리사이클용 선별 방법의 플로우차트이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 충진재 리사이클용 선별 시스템에 포함되는 제1차 선별장치의 정면도이고,
도 3는 도 1의 제1차 선별장치의 측면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 충진재 리사이클용 선별 방법의 플로우차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충진재 리사이클용 선별 방법은, 적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하는 제1차 선별단계(S110)와, 상기 1차 선별을 통하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 별로 비중에 기초하여 선별하는 제2차 선별단계(S120)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 충진재 리사이클용 선별방법은 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재를 리사이클하기 위하여 상기 두 가지 물질 각각 순도 99%이상이 되도록 분리할 수 있다. 특히 상기 충진재 리사이클용 선별방법은 비중은 서로 상이하지만 입도 크기의 차이가 크지 않아 쉽게 분리될 수 있는 적어도 두 가지 물질이 혼합된 혼합재를 각각 분리하는데 효과적이다.
여기에서, 상기 적어도 두 가지 물질은 서로 다른 비중 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 제1물질은 비중이 1 내지 2 사이, 바람직하게는 1 내지 1.7 사이의 값을 갖는 물질을 포함할 수 있으며, 제2 물질은 비중이 2 내지 3 사이, 바람직하게는 2.2 내지 2.6사이의 값을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 적어도 두 가지 물질은 서로 다른 입도 크기의 함유 비율을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1물질은 0.01mm 내지 3mm 사이의 입도 크기를 가질 수 있으며, 그 중에서 1 내지 3mm 사이의 입도 크기가 가장 큰 비율로 포함될 수 있으며, 제2물질 역시 0.01mm 내지 3mm 사이의 입도 크기를 가질 수 있으며, 그 중에서 0.1 내지 0.9mm 사이의 입도 크기가 가장 큰 비율로 포함될 수 있다.
특히 본 발명의 일 실시예에 따른 충진재 리사이클용 선별방법은, 바람직하게 인조잔디가 시공될 때 충진되는, 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재를 리사이클하기 위하여 상기 두 가지 물질 각각 순도 99% 이상이 되도록 분리하는데 이용될 수 있으며, 상기 충진재는 규사와 탄성체를 포함할 수 있다. 상기 탄성체는 고무칩 또는 실리콘 등을 포함할 수 있으며, 비중은 1 내지 2 사이, 바람직하게는 1 내지 1.7 사이의 값을 가질 수 있다. 상기 규사는 비중이 2 내지 3 사이, 바람직하게는 2.2 내지 2.6사이의 값을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 충진재 리사이클용 선별방법에 의하면 상기 규사와 탄성체 각각이 순도 99% 이상이 되도록 분리될 수 있어, 상기 규사 및 탄성체 각각을 리사이클하는데 아주 용이하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제1차 선별단계(S110)는 상기 적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별할 수 있는 복수 개의 스크린을 포함하는 장치면 어떠한 형태의 장치도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 선별하고자 하는 복수의 입도 크기 범위에 대응하는 복수 개의 스크린을 포함하는 다단스크린 장치를 포함할 수 있다. 또는, 상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하는 트롬멜 스크린 장치, 진동 스크린 장치 등 복수의 서로 상이한 형태의 스크린 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1차 선별단계(S110)는 도 2 및 도 3에 도시되고 있는 트롬멜 스크린 장치에 의하여 1차적으로 선별할 수 있다. 상기 트롬멜 스크린 장치는, 제1물질 및 제2물질을 입도 크기에 기초하여 선별할 수 있다. 예를 들어, 상기 기재한 바와 같이 제1물질의 입도 크기에 따른 함유비율은 1 내지 3mm 사이의 입도 크기가 가장 큰 비율로 포함하고, 순차적으로 다양한 입도 크기가 함유될 수 있다. 마찬가지로, 제2물질의 입도 크기에 따른 함유비율은 0.1 내지 0.9mm 사이의 입도 크기가 가장 큰 비율로 포함되고, 순차적으로 다양한 입도 크기가 함유될 수 있다. 여기에서, 상기 트롬멜 스크린 장치는 제1물질 중 상기 가장 큰 비율로 포함된 1 내지 3mm 사이의 입도크기를 가진 물질만을 선별하여 전체 제1물질에 대하여 약 1 내지 40%, 바람직하게는 약 10 내지 30% 선별해 낼 수 있다. 이에 따라, 상기 트롬멜 스크린 장치은 상기 1 내지 3mm 입도 크기 이상의 크기를 체가름할 수 있는 스크린을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 트롬멜 스크린 장치는 소정 입도 크기 이상의 크기를 체가름할 수 있는 스크린을 포함하는 것이면, 어떠한 형태의 장치이든 포함할 수 있다. 즉, 상기 트롬멜 스크린 장치는 충진재 중에서 가장 큰 입도 크기의 범위를 갖는 물질을 체가름할 수 있는 스크린을 포함할 수 있다. 상기 트롬멜 스크린 장치는 건식 또는 습식으로 상기 충진재에 포함된 적어도 두 가지 물질 중에서 가장 큰 입도 크기의 범위를 갖는 물질을 체가름하여 선별할 수 있다. 바람직하게, 상기 트롬멜 스크린 장치는 건식으로 선별할 수 있다.
따라서, 상기 상기 트롬멜 스크린 장치에 의하여 소정 비율의 제1물질이 선별될 수 있다. 상기 제1차 선별이 완료되면, 선별되고 남은 제1물질 및 제2물질이 혼합되어 존재한다.
상기 혼합물에 대하여 2차적으로 진동스크린 장치를 이용하여 다시 한번 복수의 입도 범위 별로 선별될 수 있다. 상기 혼합물은 상기 제1차 선별에 의하여 소정 범위에 속하는 입도 크기를 갖게 된다. 즉, 상기 1차 선별을 통하여 입도크기가 1 내지 3mm이상이 되는 제1물질이 분리되어, 제1물질의 입도크기의 범위와 제2물질이 다수 함유하고 있는 입도크기의 범위가 유사하게 된다. 상기 제1차 선별단계(S110)의 트롬멜 스크린 장치는 도 2 및 도 3에 도시되고 있는 바와 같다. 상기 트롬멜 스크린 장치 (100)는 스크린(111), 여과물 수납부(113) 및 회전부(115)를 포함한다.
스크린(111)은 소정 입도 크기 이상의 크기를 체가름할 수 있는 복수의 선별공(117)을 포함하며, 도 1 및 도 2에 도시된 스크린(111)은 트롬멜 스크린을 일 실시예로 도시하고 있다. 본 발명의 의도에 따라 소정 입도 크기 이상의 크기를 갖는 물질을 분리할 수 있으면 어떠한 형태의 스크린도 포함될 수 있다.
상기 소정 입도 크기 이상의 크기란, 상기 트롬멜 스크린 장치 (100)의 스크린으로 유입되는 적어도 두 가지 물질을 포함하는 충진재 중에서 가장 큰 범위의 입도 크기를 의미한다. 예를 들어, 도 1에서 설명한 바와 같이, 충진재가 0.01mm 내지 3mm 사이의 입도 크기를 가질 수 있으며, 그 중에서 1 내지 3mm 사이의 입도 크기가 가장 큰 비율로 포함하는 제1물질과; 0.01mm 내지 3mm 사이의 입도 크기를 가질 수 있으며, 그 중에서 0.1 내지 0.9mm 사이의 입도 크기가 가장 큰 비율로 포함되는 제2물질을 포함할 경우, 상기 제1물질 중 가장 큰 비율로 포함된 1 내지 3mm 사이의 입도크기를 가진 물질만을 선별하기 위하여 상기 선별공(117)은 1mm 미만의 입도크기를 가진 물질들이 통과되는 크기를 가질 수 있다.
따라서, 트롬멜 스크린 장치 (100)로 유입된 충진재 중에서 제1물질 중 상기 선별공(117)을 통하여 통과되지 못하는, 1mm이상의 입도 크기를 갖는 제1물질은(10)은 스크린(111) 내부에 존재하게 되고, 상기 선별공(117)을 통과한 1mm 미만의 입도 크기를 갖는 나머지 제1물질 및 제2물질(20)은 하기 여과물 수납부(113)에 수납될 수 있다. 상기 선별공(117)의 크기는 상기 충진재에 포함된 물질들의 입도 크기에 대응하여 조절될 수 있으며, 상기 기재한 입도크기의 수치는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 일 실시예에 불과하다.
상기 회전부(115)는 상기 스크린(111)에 회전력을 부여하여 상기 스크린이 회전되면서 상기 선별공(117)의 크기에 따라 상기 제1물질 및/또는 제2물질이 체가름이 되도록 한다.
트롬멜 스크린 장치 (100)에 의하여 상기 제1물질 및 제2물질이 포함된 충진재 중에서 상기 선별공 크기 이상의 입도 크기를 갖는 제1물질이 상기 충진재에 포함된 전체 제1물질 중에서 약 1 내지 40%, 바람직하게는 약 20 내지 30%가 선별될 수 있다.
상기 선별공(117)에 의하여 통과되지 못하는 입도 크기를 갖는 제1물질이 소정 비율로 선별되면, 나머지 제1물질 및 제2물질은 진동스크린 장치로 이송되어 한 번 더 입도 크기 범위별로 선별되도록 한다.
진동스크린 장치는는 소정 입도 크기를 갖는 물질을 체가름하여 선별가능한 적어도 하나의 스크린을 포함할 수 있다. 상기 트롬멜 스크린 장치를 통하여 제1물질이 소정 비율로 선별된 후, 나머지 제1물질 및 제2물질을 진동 스크린 장치를 통하여 입도 크기에 기초하여 진동을 이용하여 복수의 입도 크기 범위 별로 선별할 수 있다. 상기 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하기 위하여, 각 입도 크기 범위를 체가름할 수 있는 복수의 스크린이 마련되어 있어, 스크린의 개수만큼 진동 스크린 장치를 동작시켜 복수의 입도 크기 범위 별로 상기 제1차 선별 단계 후의 제1물질 및 제2물질을 선별할 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 입도 크기 범위는 0.6mm이하 그룹, 0.6mm~1.1mm 그룹, 1.1mm~1.4mm 그룹의 세 개의 그룹으로 나누고, 각 그룹에 해당되는 입도 크기를 체가름할 수 있는 스크린을 각각 구비하고, 상기 스크린의 입도 범위의 크기 순서데로 상기 제1차 선별단계 후의 제1물질 및 제2물질을 체가름하여 선별할 수 있다. 이를 수행하는 이유는, 제1물질과 제2물질의 입도 크기를 유사하게 맞춘 후 후술할 제2차 선별장치에 의하여 선별될 때 비중의 차이를 명확히 두어 선별이 잘 이루어질 수 있게 하기 위함이다. 예를 들어, 제1물질은 탄성체이고, 제2물질이 규사인 경우, 탄성체의 비중이 규사보다 낮으나 선별 시에 규사의 입도크기가 작고 탄성체의 입도크기가 큰 경우 비중은 분명히 규사가 높음에도 입도크기에 의하여 비중 차이에 의한 분급점이 유사해 지므로 두 물질의 비중 차이에 의한 선별이 용이하지 못할 수 있다. 이를 미연에 방지하기 위하여, 본 발명에서는 탄성체와 규사를 입도 크기 범위별로 선별을 한 후에, 각 입도크기 범위 별로 비중 차이에 따른 탄성체 및 규사를 분리하도록 한다.
따라서, 상기 진동스크린장치를 이용하여 복수의 입도 크기 범위 별로 제1물질 및 제2물질을 선별한 후 제2차 선별장치로 입도 크기 범위 별로 이송한다.
본 실시예에서는 적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하기 위하여 복수의 스크린 장치(트롬멜 스크린 장치 및 진동스크린 장치)의 복수의 이용에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 본 발명에서는 상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하는 복수의 스크린을 포함하는 다단 스크린 장치를 이용할 수도 있다.
제2차 선별장치(미도시)는 상기 제1차 선별장치에 의하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 각각에 대하여 비중에 기초하여 선별하는 사이클론 장치를 포함한다. 상기 사이클론 장치는 예를 들어 원뿔 형상으로 마련되어 원뿔 형상을 따라 비중이 낮은 물질은 상부로 배출되고, 비중이 큰 물질은 하부로 배출되도록 하는 장치이다. 본 발명에 따른 사이클론 장치는 건식 또는 습식으로 수행할 수도 있다.
만약 습식 사이클론 장치를 통하여 물질을 선별하기 위하여는 투입되는 물의 양, 선별하고자 하는 물질의 압력, 원추의 크기 및 원추의 경사도에 따라 분급점이 달라질 수 있다. 따라서, 상기 제1차 선별장치를 통하여 복수의 입도 크기 범위 별로 상기 분급점이 조절되도록 하여 제1물질 및 제2물질이 잘 분리되도록 할 수 있다. 즉, 상기 복수의 입도 크기 범위인 0.6mm이하 그룹, 0.6mm~1.1mm 그룹, 1.1mm~1.4mm 그룹의 세 개의 그룹으로 나뉜 제1물질 및 제2물질을, 각 그룹마다 상기 사이클론 장치를 이용하여 비중차에 의하여 선별할 수 있는바, 각 그룹 마다 제1물질 및 제2물질의 선별을 위한 상기 사이클론 장치에서의 분급점이 서로 상이할 수 있다. 그러므로, 각 그룹마다 상기 분급점 조절요소의 조정을 통하여 비중 차이에 의하여 제1물질 및 제2물질이 잘 분리되도록 할 수 있다.
이에 따라 본 발명에 따른 일 실시예에 따르면, 제1물질과 제2물질은 각각 순도 99% 이상이 되도록 분리되어, 제1물질 및 제2물질 각각은 소정의 희망 용도로 재활용이 가능하게 된다.
비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
100: 트롬멜 스크린 장치
111: 스크린
113: 선별공
115: 여과물 수납부
117: 회전부

Claims (10)

  1. 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재 리사이클용 선별 시스템에 있어서,
    적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하는 제1차 선별장치와;
    상기 1차 선별을 통하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 별로 비중에 기초하여 선별하는 제2차 선별장치를 포함하는 충진재 리사이클용 선별 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 선별장치는,
    상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하는 다단스크린을 포함하는 충진재 리사이클용 선별 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1차 선별장치는, 상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하여 트롬멜 스크린 및 진동스크린 중 적어도 어느 하나를 포함하는 충진재 리사이클용 선별 시스템.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2차 선별장치는,
    상기 제1차 선별장치에 의하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 각각에 대하여 비중에 기초하여 선별하는 사이클론 장치를 포함하는 충진재 리사이클용 선별 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적어도 두 가지 물질은 규사와 탄성체를 포함하는 충진재 리사이클용 선별 시스템.
  6. 적어도 두 가지 물질이 혼재된 충진재 리사이클용 선별방법에 있어서,
    적어도 두 가지 물질을 복수의 입도 크기 범위 별로 선별하는 제1차 선별단계와;
    상기 1차 선별을 통하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 별로 비중에 기초하여 선별하는 제2차 선별단계를 포함하는 충진재 리사이클용 선별방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1차 선별단계는,
    상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하는 다단스크린에 의하여 수행되는 단계인
    충진재 리사이클용 선별방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1차 선별단계는,
    상기 복수의 입도 크기 범위에 대응하여 트롬멜 스크린 및 진동스크린 중 적어도 어느 하나에 의하여 수행되는 단계인 충진재 리사이클용 선별방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2차 선별단계는,
    상기 제1차 선별단계에 의하여 선별된 복수의 입도 크기 범위 각각에 대하여 사이클론 장치를 이용하여 비중에 기초하여 선별하는 분리하는 단계인 충진재 리사이클용 선별방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 두 가지 물질은 규사와 탄성체를 포함하는 충진재 리사이클용 선별방법.

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WO2020164241A1 (zh) * 2019-02-12 2020-08-20 中国矿业大学 一种粗煤泥重力分选设备与方法
CN114728444A (zh) * 2019-09-10 2022-07-08 里-马奇控股有限公司 用于如从人造草皮产品中分离出干的或经干燥的填充物的草皮填充物分离系统和方法

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