KR101136553B1 - 세라믹 싱글밸브 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수지의 용융열의 열뺏김 현상을 개선하고, 핀가이드부시에 스크래치발생을 줄이며, 수지의 체류나 탄화를 방지하며 분해조립이 간편할 뿐만 아니라 적은 공기압으로도 작동 가능하도록 한 싱글밸브의 실린더장치에 관한 것으로, 이 장치는 사출성형기를 금형에 결합시킬 때 결합위치를 가이드해주는 로케이트링(locate ring); 상부의 내부온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 상부 핀센서(pin sensor); 상부바디 둘레를 따라 감겨져 수지의 용융상태를 유지해주는 상기 콘트롤러에 의해 구동되는 전열히터인 상부코일히터(coil heater); 상부파이프와; 외부로부터 유입된 공기압에 따라 상승 혹은 하강하는 피스톤(piston); 실린더를 외부로부터 보호하는 실린더커버(cylinder cover); 노즐 몸체로서 기능하는 노즐바디(nozzle body); 하부바디 및 상부바디; 상기 피스톤 하부에 끼워져 피스톤에 연동하여 상승하거나 하강하고, 상승하면 밸브를 개방시켜 수지를 금형으로 분사하고 하강하면 밸브를 폐쇄시켜 수지를 금형으로 분사시키지 않는 밸브핀(valve pin); 용융수지의 역류를 방지하는 핀가이드부시(pin guide bush); 상기 핀가이드부시의 외경 일부에 끼워져 핀가이드부시를 고정시키는 핀가이드부시너트(pin guide bush nut); 하부의 내부온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 하부 핀센서; T자형으로 된 팁(tip); 상기 팁과 노즐을 결합시키는 유니온(union); 용융수지가 흐르는 통로인 수지유로; 상기 공압장치로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 전진(하강)시키는 통로가 되는 전진통기유로, 상기 공압장치로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 후퇴(상승)시키는 통로가 되는 후퇴통기유로; 피스톤의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 오링(O ring); 피스톤의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 그리드링(grid ring); 피스톤의 외경둘레에 설치되어 금형판과 접촉되는 면적을 최소화하고, 수지의 용융열이 금형판으로 빼앗기는 현상을 방지하기 위한 단열세라믹링을 포함하여 구성되고, 실린더와 밸브핀의 중심축이 거의 동일하도록 형성된 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 독립식 일체형 세라믹 싱글밸브시스템으로 실린더부, 노즐부, 바디부 일체에 관한 것으로, 더 상세하게는 수지유로를 개선하여 수지의 흐름을 좋게하고, 용융열의 열뺏김부분을 차단하고, 수지융용 상태를 개선하여 핀가이드부시에 스크래치발생을 줄이며 수지의 체류나 탄화를 방지하며, 분해조립이 간편한 구조뿐만 아니라 중심부에 위치한 실린더와 노즐 및 밸브핀 일체형으로 적은 공기압으로도 작동 가능하도록 한 싱글밸브시스템의 실린더부, 노즐부, 바디부 일체형 장치에 관한 것이다.
본 발명의 출원인이 2010년08월11일자로 출원한 세라믹을 이용한 핫 런너 시스템(출원번호 10-2010-0077586)에 따르면, "캐비티 플레이트; 상기 캐비티 플레이트 상부에 배치되는 클램핑플레이트; 상기 캐비티 플레이트와 상기 클램핑 플레이트 사이의 양단부에 개재되며, 내측에 공간을 형성하는 스페이서 플레이트; 상기 공간 내에 배치되며, 외부에서 공급된 수지의 이동 경로를 제공하는 매니폴드 블럭; 상기 매니폴드 블럭을 관통하는 복수개의 밸브 핀; 상기 캐비티 플레이트에 관통 삽입되며, 상기 복수개의 밸브핀 각각의 일측이 결합되어 피스톤 운동에 의해 상기 밸브 핀들을 승강시키는 복수개의 실린더; 상기 복수개의 실린더와 상기 매니폴드 블럭 사이에 개재되며, 상기 복수개의 밸브 핀이 관통되는 복수개의 핀 가이드 부쉬; 및 상기 클램핑 플레이트에 관통 삽입되어 일측은 상기 매니폴더 블럭에 결합되고, 타측은 클랭핑 플레이트 외부로 노출되며, 상기 밸브 핀들 각각의 타측이 삽입되어 승강에 의해 상기 수지를 외부로 배출하는 복수개의 노즐; 포함하며, 상기 노즐은 외부 전원과 연결되어 전원의 인가에 의해 발열되는 세라믹 발열체로 형성되며, 상기 노즐 내를 경유하는 상기 수지에 열전달을 하고, 상기 매니폴드 블럭의 상면 및 하면에는 세라믹층이 결합되어 상기 노즐에서 발생된 열을 전달받아 상기 매니폴드 블럭 내를 경유하는 수지에 열전달을 할 수 있도록 한 것"을 특징으로 한 등록특허가 개시된 바 있다.
그러나, 위 특허를 좀더 보완하여 더욱더 향상된 품질을 가진 독립형 싱글밸브시스템의 실린더부, 노즐부, 바디부 일체형 세라믹시스템을 제공할 필요가 있었다.
이를 위한 본 발명의 목적은 로케이트링, 실린더, 노즐팁 바디부분에서 발생될 수 있는 열뺏김 현상을 개선하고, 핀가이드부시에 스크래치발생을 줄이며, 수지의 체류나 탄화를 방지하며, 분해조립이 간편할 뿐만 아니라 적은 공기압으로도 작동 가능하도록 한 싱글밸브시스템의 실린더부, 노즐부, 바디부 일체형 세라믹장치를 제공하고, 추가적인 열뺏김을 차단하는 세라믹을 이용한 단열수단을 가진 세라믹싱글밸브시스템을 제공하는 것이다.
콘트롤러, 공압장치, 금형과 연동하여 구동되는 싱글밸브의 단열세라믹 또는 세라믹단열코팅된 SUS소재 실린더장치가 개시된다. 사출성형기를 금형에 결합시킬 때 결합위치를 가이드해주는 로케이트링(locate ring); 상부의 내부온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 상부 핀센서(pin sensor); 상부바디 둘레를 따라 감겨져 수지의 용융상태를 유지해주는 상기 콘트롤러에 의해 구동되는 전열히터인 상부코일히터(coil heater) (또는 발열성세라믹 노즐바디); 상부파이프와; 외부로부터 유입된 공기압에 따라 상승 혹은 하강하는 실린더내 피스톤(piston); 실린더를 외부로부터 보호하는 실린더커버(cylinder cover); 노즐바디의 열이 피스톤에 전달되지 않게 하는 단열 세라믹 링(insulation ring)(또는 단열 세라믹 코팅); 노즐 몸체로서 기능하는 발열성세라믹 또는 발열세라믹 코팅된 SUS소재 노즐바디(nozzle body); 하부바디 및 상부바디; 상기 피스톤 하부에 끼워져 피스톤에 연동하여 상승하거나 하강하고, 상승하면 밸브를 개방시켜 수지를 금형으로 분사하고 하강하면 밸브를 폐쇄시켜 수지를 금형으로 분사시키지 않는 밸브핀(valve pin); 용융수지의 역류를 방지하는 핀가이드부시(pin guide bush); 상기 핀가이드부시의 외경 일부에 끼워져 핀가이드부시를 고정시키는 핀가이드부시너트(pin guide bush nut); 하부의 내부온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 하부 핀센서; T자형으로 된 열전도성세라믹 또는 베륨동 재질의 팁(tip); 상기 노즐팁과 노즐을 결합시키는 단열세라믹이 조립된 유니온(union); 용융수지가 흐르는 통로인 수지유로; 상기 공압장치로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 전진(하강)시키는 통로가 되는 전진통기유로, 상기 공압장치로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 후퇴(상승)시키는 통로가 되는 후퇴통기유로; 피스톤 커버의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 오링(O-ring); 피스톤의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 글라이드링(Glyd ring); 피스톤의 외경둘레에 설치되어 노즐바디의 열이 피스톤으로 전달되는 것을 방지하기 위한 피스톤 외경에 단열세라믹링(또는 단열세라믹 코팅)을 포함하여 구성되고, 실린더와 밸브핀의 중심축이 동일하도록 형성되고 적은 공기압으로도 작동이 원활하도록 한 것을 특징으로 한다.
실시예로서, 상기 피스톤의 글라이드링과 오링은 수지의 온도와 특성에 따라 칼레즈나 퍼플러재질이고, 상기 피스톤 커버 글라이드링과 오링은 바이톤 재질이다.
실시예로서, 상기 수지유로와 상기 노즐 사이의 연결 부분이 사선으로 가공되어 원활한 유로개선과 흐름을 제공하고 형성한다.
실시예로서, 상기 밸브핀의 일부 끝단을 세라믹으로 형성하는 것이다.
본 실시예의 바람직한 양태에 따르면, 실린더 내측벽에 단열세라믹 링(또는 단열 세라믹 코팅)을 설치하여 노즐바디의 열이 피스톤으로 전달되는 것을 방지하여 오링의 열에 의한 손상을 방지하여 피스톤의 작동이 원활하며,
발열세라믹으로 형성한 노즐팁은 열전도가 우수하여 수지의 용융상태를 유지하고 유니온에 설치된 단열 세라믹은 금형으로의 열전달을 차단하여 수지의 체류나 탄화(온도조절실패로 수지가 타 버리는 문제)를 방지할 수 있고, 실린더내의 피스톤 오링을 열로부터 보호해 공기압이 새는 것을 차단해 정확한 작동을 보장할 수 있으며, 핀가이드부시에 스크래치가 발생되지 않으며, 로케이트링만을 제거하면 분해되기 때문에 분해조립이 매우 간편하고 용이해지며, 실린더와 밸브핀의 중심축이 거의 동일하므로 적은 공기압으로 구동되는 장점을 가지며, 수지유로와 노즐 사이의 연결 부분을 사선으로 가공하여 수지가 원활하게 흐르는 특장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치의 일부를 확대한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치가 수지분사를 하지 않는 상태를 나타낸 사용상태 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치가 수지분사를 하는 상태를 나타낸 사용상태 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치의 일부를 확대한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치가 수지분사를 하지 않는 상태를 나타낸 사용상태 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더장치가 수지분사를 하는 상태를 나타낸 사용상태 단면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 싱글밸브 시스템의 실린더 장치를 상세히 설명하도록 한다.
도 1을 참조하면, 싱글밸브시스템 각 구성요소로 제어신호를 발하는 콘트롤러(controller; 10)와, 온도를 측정하여 계측된 온도데이터를 상기 콘트롤러로 전달하는 온도센서(20)와, 상기 콘트롤러(10)에 의해 사출성형을 수행하기 위한 싱글밸브실린더장치(30)와, 상기 콘트롤러(10)의 제어신호에 따라 공기압(空氣壓)을 발생시키고, 상기 싱글밸브실린더장치(30)로 전달하는 공압장치(40)와, 상기 싱글밸브실린더장치(30)에 의해 용융수지를 성형하기 위한 금형(50)을 포함하여 구성된다.
참고로, 사출금형의 런너시스템은 핫런너시스템과 콜드런너시스템으로 나뉘는데, 그중에서 핫런너시스템은 용융된 수지를 사출금형내부로 주입시킬 때 수지의 온도를 고온으로 유지하면서 금형 내부에 수지를 고압으로 분사시키는 방식을 의미한다.
핫런너밸브시스템에는 밸브게이트가 1개인 시스템과 밸브게이트가 적어도 2개 이상인 시스템이 있는데 이중에서 밸브게이트가 1개인 시스템을 싱글밸브 형(type)이라고 부른다.
이러한 싱글밸브시스템의 실린더 장치의 단면구조를 자세히 살펴보도록 한다.
도 2를 참조하면, 사출성형기를 금형에 결합시킬 때 결합위치를 가이드해주는 로케이트링(locate ring; 101), 상부의 내부온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 상부 핀센서(pin sensor; 102), 상부바디(109) 둘레를 따라 감겨져 수지의 용융상태를 유지해주는 바디부의 상기 콘트롤러에 의해 구동되는 전열히터인 상부코일히터(coil heater; 103)(또는 발열성세라믹 노즐바디와 연결선 및 센서)가 구비된다.
상부파이프(104)와, 외부로부터 유입된 공기압에 따라 상승 혹은 하강하는 피스톤(piston; 105), 실린더를 외부로부터 보호하는 실린더커버(cylinder cover; 106)가 구비된다.
노즐 몸체로서 기능하는 발열성세라믹 또는 일반SUS소재 노즐바디(nozzle body; 107), 하부바디(108), 상부바디(109), 상기 피스톤(105) 하부에 끼워져 피스톤에 연동하여 상승하거나 하강하고, 상승하면 밸브를 개방시켜 수지를 금형으로 분사하고 하강하면 밸브를 폐쇄시켜 수지를 금형으로 분사시키지 않는 밸브핀(valve pin; 110)이 구비된다. 이때, 상기 밸브핀의 일부 끝단을 단열세라믹으로 연결해 서 수지점착을 예방할 수도 있다.
용융수지의 역류를 방지하는 핀가이드부시(pin guide bush; 112), 상기 핀가이드부시의 외경 일부에 끼워져 핀가이드부시를 고정시키는 핀가이드부시너트(pin guide bush nut; 111), 하부의 내부온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 하부 핀센서(14), T자형으로 된 팁(tip; 116)(열전도성 세라믹 또는 베륨동), 상기 팁과 노즐을 결합시키는 단열세라믹 유니온(union; 117)이 구비된다.
도 3을 참조하면, 용융수지가 흐르는 통로인 수지유로(210), 상기 공압장치(40)로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 전진(하강)시키는 통로가 되는 전진통기유로(211), 상기 공압장치로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 후퇴(상승)시키는 통로가 되는 후퇴통기유로(212)가 구비된다. 이때, 상기 수지유로는 수지가 유입되는 통로이므로 직각을 피하고 사선으로 가공하여 금형내압을 감소시키고 수지의 흐름을 개선하여 수지의 체류로 인한 각종 문제점을 미연에 방지하도록 한다.
피스톤의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 칼레즈나 퍼플러재질로 된 오링(O-ring; 213), 피스톤의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 바이톤 재질이나 칼레즈나 퍼플러 재질로 된 오링과 글라이드링(Glyd ring; 214)이 구비된다.
실린더의 외경둘레에 설치되어 금형판과 접촉되는 면적을 최소화하고, 수지의 용융열이 상기 금형판으로 빼앗기는 현상을 방지하기 위한 단열세라믹링(215)이 구비된다. 이때, 단열성세라믹 실린더나 실린더외경을 단열성세라믹을 코팅할 수도 있다.
열전도성세라믹 노즐팁 하단부와 금형판이 접촉하는 부분에 설치되어 수지의 용융열이 외부로 빼앗기는 열뺏김현상을 방지하기 위해 단열용 세라믹 재질로 된 노즐세라믹링(216)이 구비된다. 이때, 상기 수지유로와 상기 노즐 사이의 연결 부분이 사선으로 형성하여 수지의 흐름이 원활하도록 한다.
위에서 살펴본 구성과 도 4와 도 5를 참조하여 사출성형기의 동작흐름을 살펴본다.
도 4를 참조하면, 실린더장치 상부에 구비된 수지투입구를 통해 수지가 투입되고, 전진통기유로(211)를 통해 공기압이 공급되며, 상부코일히터(103) 및 하부코일히터(113)에 의해 상부바디 및 하부바디가 미리 설정된 온도까지 가열되면, 투입된 수지가 용융상태에 이르게 되므로 수지유로(210)를 통해 흐르게 된다. 이때, 상부바디 및 하부바디는 발열성세라믹으로 이루어진 노즐바디로 대체될 수 있다.
피스톤(105)이 올라가면 피스톤에 고정된 밸브핀(110)이 따라 올라가면서 노즐이 개방되고, 용융수지가 노즐을 통해서 금형으로 분사되며, 금형에 분사된 수지는 냉각과정을 거쳐 금형에 의해 사출성형기가 원하는 형상을 얻게 된다.
도 5를 참조하면, 사출성형기가 원하는 형상과 원하는 수량을 얻게 되면 콘트롤러(10)로부터 제어신호가 출력되고, 출력된 제어신호는 공압장치(40)로 전달되어 공압장치에 의해 후퇴통기유로로 공기압이 공급되어 피스톤(105)이 내려가면 피스톤에 고정된 밸브핀(110)이 내려가면서 노즐이 폐쇄되고, 용융수지가 노즐을 통해서 금형으로 분사되지 않게 된다.
한편, 위에서 살펴본 실린더와 노즐장치는 3가지 방법으로 제조될 수 있다.
1)세라믹 인젝션 몰딩(ceramic injection molding; CIM) 기술을 이용하여 알루미나, 지르코니아, Si3N4 등과 단열성 및 발열성세라믹 소재를 이용하여 단열성실린더와 발열성노즐을 형성시키는 제 1 방법이 있고,
2)메탈 인젝션 몰딩(metal injection molding; MIM) 기술을 이용하여 SUS420J2등 소재로 실린더를 형성시키고, 단열 및 발열성 세라믹을 코팅해 단열기능과 히터기능을 부가하는 제 2 방법이 있으며,
3)일반적인 가공방법으로 SUS420J2 소재를 이용하여 실린더를 형성시키고, 외부를 파이프형 발열세라믹으로 체결해 일반 히터를 대체하는 제 3 방법이 있다.
101 ; 로케이트링 102 ; 상부핀센서
103 ; 상부코일히터 104 ; 상부파이프
105 ; 피스톤 106 ; 실린더커버
107 ; 노즐바디 108 ; 하부바디
109 ; 상부바디 110 ; 밸브핀
111 ; 핀가이드부시너트 112 ; 핀가이드부시
113 ; 하부코일히터 114 ; 하부핀센서
115 ; 하부파이프 116 ; T자형팁
117 ; 유니온 210 ; 수지유로
211 ; 전진통기유로 212 ; 후퇴통기유로
213 ; 오링 214 ; 글라이드링
215 ; 단열세라믹링 216 ; 노즐세라믹링
103 ; 상부코일히터 104 ; 상부파이프
105 ; 피스톤 106 ; 실린더커버
107 ; 노즐바디 108 ; 하부바디
109 ; 상부바디 110 ; 밸브핀
111 ; 핀가이드부시너트 112 ; 핀가이드부시
113 ; 하부코일히터 114 ; 하부핀센서
115 ; 하부파이프 116 ; T자형팁
117 ; 유니온 210 ; 수지유로
211 ; 전진통기유로 212 ; 후퇴통기유로
213 ; 오링 214 ; 글라이드링
215 ; 단열세라믹링 216 ; 노즐세라믹링
Claims (3)
- 콘트롤러, 공압장치, 금형과 연동하여 구동되는 싱글밸브시스템에 있어서,
사출성형기를 금형에 결합시킬 때 결합위치를 가이드해주는 로케이트링(locate ring; 101); 상부바디측 온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 상부 핀센서(pin sensor; 102); 상부바디(109) 둘레를 따라 감겨져 수지의 용융상태를 유지해주는 상기 콘트롤러에 의해 구동되는 전열히터인 상부코일히터(coil heater; 103); 상부파이프(104)와; 외부로부터 유입된 공기압에 따라 상승 혹은 하강하는 피스톤(piston; 105); 실린더를 외부로부터 보호하는 실린더커버(cylinder cover; 106); 노즐 몸체로서 기능하는 노즐바디(nozzle body; 107); 하부바디(108) 및 상부바디(109); 상기 피스톤(105) 하부에 끼워져 피스톤에 연동하여 상승하거나 하강하고, 상승하면 밸브를 개방시켜 수지를 금형으로 분사하고 하강하면 밸브를 폐쇄시켜 수지를 금형으로 분사시키지 않는 밸브핀(valve pin; 110); 용융수지의 역류를 방지하는 핀가이드부시(pin guide bush; 112); 상기 핀가이드부시의 외경 일부에 끼워져 핀가이드부시를 고정시키는 핀가이드부시너트(pin guide bush nut; 111); 하부바디측 온도를 측정하여 계측된 온도를 상기 콘트롤러로 전달하는 하부 핀센서(114); T자형으로 된 팁(tip; 116); 상기 팁과 노즐을 결합시키는 단열세라믹 유니온(union; 117); 용융수지가 흐르는 통로인 수지유로(210); 공압장치(40)로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 전진(하강)시키는 통로가 되는 전진통기유로(211), 상기 공압장치로부터 공급된 공기압이 전달되어 상기 피스톤을 후퇴(상승)시키는 통로가 되는 후퇴통기유로(212); 피스톤의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 오링(O-ring; 213); 피스톤의 외경홈에 장착되어 상기 공기압이 새는 것을 방지하기 위한 글라이드링(Glyd ring; 214); 피스톤의 외경둘레에 설치되어 금형판과 접촉되는 면적을 최소화하고, 수지의 용융열이 금형판으로 빼앗기는 현상을 방지하기 위한 단열세라믹링(215)을 포함하고,
실린더와 밸브핀의 중심축이 동일하도록 형성된 것을 특징으로 하는 세라믹 싱글밸브시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 실린더는 내경에 단열세라믹 링을 형성하거나 단열세라믹으로 코팅한 실린더이며, 오링은 과불화탄성체(perfluoroelastomer)이고, 상기 피스톤의 외경은 불화탄성체, 과불화탄성체(perfluoroelastomer)중 하나인 것을 특징으로 하는 세라믹 싱글밸브시스템.
- 제 1 항 또는 제 2 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 수지유로와 상기 노즐 사이의 연결 부분이 사선으로 형성된 세라믹 싱글밸브시스템.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020110061937A KR101136553B1 (ko) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | 세라믹 싱글밸브 시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020110061937A KR101136553B1 (ko) | 2011-06-24 | 2011-06-24 | 세라믹 싱글밸브 시스템 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR101136553B1 true KR101136553B1 (ko) | 2012-05-03 |
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ID=46271076
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| KR (1) | KR101136553B1 (ko) |
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