JP4720410B2 - Ball screw seal and ball screw - Google Patents

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Description

本発明は、ボールねじのねじ軸とナットとの間をシールするボールねじ用シールおよびボールねじに関する。   The present invention relates to a ball screw seal and a ball screw for sealing between a screw shaft of a ball screw and a nut.

回転運動を直線運動に変換するボールねじは、図に示すように、ねじ軸11及びナット12を備えており、ねじ軸11の外周面には螺旋状のボール転動溝13が形成されている。このボール転動溝13はナット12の内周面に形成された螺旋状のボール転動溝14と対向しており、ボール転動溝13とボール転動溝14との間に転動自在に組み込まれた多数のボール15は、ねじ軸11またはナット12の回転運動に伴ってボール転動溝13,14上を転動するようになっている。 As shown in FIG. 9 , the ball screw that converts the rotational motion into a linear motion includes a screw shaft 11 and a nut 12, and a spiral ball rolling groove 13 is formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 11. Yes. This ball rolling groove 13 is opposed to a spiral ball rolling groove 14 formed on the inner peripheral surface of the nut 12, so that it can freely roll between the ball rolling groove 13 and the ball rolling groove 14. A large number of the incorporated balls 15 roll on the ball rolling grooves 13 and 14 as the screw shaft 11 or the nut 12 rotates.

このようなボールねじは、ねじ軸11とナット12との間に塵埃などの異物が入り込むと、ねじ軸11とナット12との間に入り込んだ異物によってボール15の転がり運動が妨げられることがある。そこで、従来においては、図10及び図11に示すようなボールねじ用シール16をナット12の両端部に設け、このボールねじ用シール16でねじ軸11とナット12との間をシールして異物の侵入を防止するようにしている。 In such a ball screw, when foreign matter such as dust enters between the screw shaft 11 and the nut 12, the rolling motion of the ball 15 may be hindered by the foreign matter that enters between the screw shaft 11 and the nut 12. . Therefore, in the prior art, ball screw seals 16 as shown in FIGS. 10 and 11 are provided at both ends of the nut 12, and the ball screw seal 16 seals between the screw shaft 11 and the nut 12 to remove foreign matter. To prevent the intrusion.

ボールねじ用シール16はねじ軸11の外周面に遊嵌する円環状のシール本体161を備えており、このシール本体161の内周面には、ねじ軸11の外周面に形成されたボール転動溝13とナット12の内周面に形成されたボール転動溝14との間をシールするために、図11及び図12に示すような非接触型のシールねじ山162が形成されている。 The ball screw seal 16 includes an annular seal body 161 that is loosely fitted to the outer peripheral surface of the screw shaft 11, and a ball roller formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 11 is formed on the inner peripheral surface of the seal body 161. In order to seal between the dynamic groove 13 and the ball rolling groove 14 formed on the inner peripheral surface of the nut 12, a non-contact type seal thread 162 as shown in FIGS. 11 and 12 is formed. .

このようなボールねじ用シールでは、シール本体161の内周面に形成されたシールねじ山162で異物の侵入を防止することができるが、シールねじ山162がシール本体161の全周にわたって形成されている。このため、ボールねじのナット12がねじ軸11の端部に設けられたストッパ17(図参照)に衝突し、その衝撃力がシール本体161に加わると、シールねじ山162がねじ軸11のボール転動溝13に強く食い込み、過度の減速により衝撃吸収効果が十分得られないという問題があった。また、シールねじ山162がねじ軸11のボール転動溝13に押し付けられることにより、シールねじ山162が変形してボールねじ用シールのシール機能を低下させるという問題もあった。 In such a ball screw seal, foreign matter can be prevented from entering by the seal thread 162 formed on the inner peripheral surface of the seal body 161, but the seal thread 162 is formed over the entire circumference of the seal body 161. ing. For this reason, when the nut 12 of the ball screw collides with a stopper 17 (see FIG. 9 ) provided at the end of the screw shaft 11 and the impact force is applied to the seal body 161, the seal thread 162 is There was a problem that the impact rolling effect could not be sufficiently obtained by excessively decelerating the ball rolling groove 13. Further, when the seal thread 162 is pressed against the ball rolling groove 13 of the screw shaft 11, the seal thread 162 is deformed and the sealing function of the ball screw seal is lowered.

一方、特開平10−252856号公報に開示されたボールねじ用シール171は、図13に示すように、薄板形状のため、上記のような問題が生じることはないが、衝突時の衝撃吸収機能はなく、別途、緩衝部材が必要であった。さらに、このようなボールねじ用シールにあっては、図14に示すように、ボールねじのナット内で発生した作動音が外部に漏れやすいという問題があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、衝突時の緩衝機能と動作時の遮音機能を兼ね備えたボールねじ用シールおよびボールねじを提供することを目的とする。
On the other hand, the ball screw seal 171 disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-252856, as shown in FIG. 13, because of the thin plate shape, but it will not occur above problems, the shock absorbing function of the collision There was no separate buffer member. Further, in such a ball screw for sealing, as shown in FIG. 14, the operating noise generated in the nut of the ball screw there is a problem that leaky outside.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a ball screw seal and a ball screw that have both a shock absorbing function during a collision and a sound insulating function during operation.

上記の目的を達成するために、本発明に係るボールねじ用シールは、ボールねじのナット端面に形成されたシール取付穴に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体と、前記ボールねじのねじ軸外周面に形成されたボール転動溝に向けて前記シール本体の内周面から突出するシールリップとを備えたボールねじ用シールにおいて、前記シールリップを前記シール本体の内周面の一部にのみ形成するとともに、前記シールリップを前記シール本体の前記ナットから離れた側の端部に設け、前記シールリップの前記ナットから離れた側の面を前記シール本体の端面と面一にし、前記シールリップの前記ナットに近い側の面を前記シールリップの先端部から根元部に向って前記シールリップの厚さが厚くなるように前記シール本体の端面に対して傾斜させたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a ball screw seal according to the present invention includes a cylindrical seal body having an outer peripheral surface that fits into a seal mounting hole formed on a nut end surface of the ball screw, and the ball screw. A ball screw seal provided with a seal lip protruding from an inner peripheral surface of the seal body toward a ball rolling groove formed on an outer peripheral surface of the screw shaft, wherein the seal lip is a part of the inner peripheral surface of the seal body. And forming the seal lip at the end of the seal body away from the nut, the surface of the seal lip away from the nut is flush with the end surface of the seal body, The surface of the seal lip closer to the nut is opposed to the end surface of the seal body so that the thickness of the seal lip increases from the tip of the seal lip toward the root. Characterized in that is oblique.

本発明に係るボールねじ用シールにおいて、前記シールリップは前記シール本体の軸方向長さより小さいシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることが好ましい。また、前記シール本体の軸方向長さをLとしたとき、前記シールリップは1/5L〜1/10Lのシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることが好ましい。さらに、前記ボールねじのボールの直径をDaとしたとき、前記シールリップは1/8Da〜2/3Daのシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることが好ましい。 In the ball screw seal according to the present invention, the seal lip is preferably formed on the inner peripheral surface of the seal body with a seal crest width smaller than the axial length of the seal body. Further, when the axial length of the seal body and the L A, it is preferable that the sealing lip is formed on the inner peripheral surface of said seal body in sealing ridge width of 1 / 5L A ~1 / 10L A . Further, when the ball diameter of the ball screw is Da, the seal lip is preferably formed on the inner peripheral surface of the seal body with a seal crest width of 1/8 Da to 2/3 Da.

また、本発明に係るボールねじ用シールにおいて、前記ボール転動溝のリードをLB としたとき、前記シール本体は1/4LB 〜4/4LB の長さで円筒状に形成されていることが好ましい。さらに、前記シール本体の軸方向長さは前記シールリップのシール山幅の2〜10倍であることが好ましい Further, in the ball screw seal according to the present invention, when the lead of the ball rolling groove and the L B, wherein the seal body is formed into a cylindrical shape with a length of 1 / 4L B ~4 / 4L B It is preferable. Furthermore, the axial length of the seal body is preferably 2 to 10 times the seal crest width of the seal lip .

らに、前記シール本体および前記シールリップは熱可塑性樹脂から形成されていることが好ましい。 Et al is, the seal body and the seal lip is preferably formed from a thermoplastic resin.

本発明に係るボールねじ用シールでは、シールリップをシール本体の内周面の一部のみに形成し、かつシールリップの根元部の厚さを該シールリップの先端部の厚さよりも厚くしたことにより、ボールねじのナットがストッパなどに衝突したときの衝撃力をシールリップの根元部で吸収することが可能となるので、衝突時の緩衝機能を高めることができる。また、シール本体が円筒状に形成されているため、薄板状のシールと比較して、動作時の遮音機能を高めることができる。   In the ball screw seal according to the present invention, the seal lip is formed only on a part of the inner peripheral surface of the seal body, and the thickness of the base portion of the seal lip is made thicker than the thickness of the tip portion of the seal lip. As a result, the impact force when the nut of the ball screw collides with the stopper or the like can be absorbed by the root portion of the seal lip, so that the shock absorbing function at the time of collision can be enhanced. Moreover, since the seal body is formed in a cylindrical shape, the sound insulation function during operation can be enhanced as compared with a thin plate-like seal.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態に係るボールねじの概略構成を示す断面図、図2は図1に示すボールねじ用シールの正面図、図3は図2に示すボールねじ用シールの背面図、図4は図2のIV−IV断面図、図5は図4に示すボールねじ用シールの部分断面図であり、この実施形態に係るボールねじ20は、外周面にボール転動溝13を有するねじ軸11と、このねじ軸11のボール転動溝13と対向するボール転動溝14を内周面に有するナット12とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a sectional view showing a schematic structure of a ball screw according to the implementation embodiments of the present invention, FIG. 2 is a front view of the sealing ball screw shown in FIG. 1, FIG. 3 is a rear view of the sealing ball screw shown in FIG. 2 4 is a cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG. 2, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the ball screw seal shown in FIG. 4. The ball screw 20 according to this embodiment has a ball rolling groove 13 on the outer peripheral surface. And a nut 12 having a ball rolling groove 14 opposed to the ball rolling groove 13 of the screw shaft 11 on the inner peripheral surface.

ボール転動溝13,14は螺旋状に形成されており、ボール転動溝13とボール転動溝14との間には多数のボール15が転動自在に組み込まれている。これらのボール15はねじ軸11またはナット12の回転運動に伴ってボール転動溝13,14上を転動するようになっており、ナット12の両端部には、切削粉や塵埃などの異物がねじ軸11とナット12との間に侵入するのを防ぐために、ボールねじ用シール21が設けられている。   The ball rolling grooves 13 and 14 are formed in a spiral shape, and a large number of balls 15 are incorporated between the ball rolling grooves 13 and the ball rolling grooves 14 so as to be able to roll. These balls 15 roll on the ball rolling grooves 13 and 14 in accordance with the rotational movement of the screw shaft 11 or the nut 12, and foreign matter such as cutting powder or dust is present at both ends of the nut 12. Is prevented from entering between the screw shaft 11 and the nut 12, a ball screw seal 21 is provided.

ボールねじ用シール21は、例えばデュポン社製ハイトレル3046(商品名)などの熱可塑性樹脂材から形成されている。また、ボールねじ用シール21は例えば図6に示す成形型26を用いて成形され、成形型26は成形型本体26aと蓋体26bとで構成されている。さらに、ボールねじ用シール21は、図2〜図4に示すように、ナット12の端面に形成されたシール取付穴22(図1参照)に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体23と、このシール本体23と一体に形成された非接触型のシールリップ24とを備えた構成となっている。   The ball screw seal 21 is formed of a thermoplastic resin material such as Hytrel 3046 (trade name) manufactured by DuPont. Further, the ball screw seal 21 is molded by using, for example, a molding die 26 shown in FIG. 6, and the molding die 26 includes a molding die body 26a and a lid 26b. Furthermore, as shown in FIGS. 2 to 4, the ball screw seal 21 is a cylindrical seal body 23 having an outer peripheral surface that fits into a seal mounting hole 22 (see FIG. 1) formed on the end surface of the nut 12. And a non-contact type seal lip 24 formed integrally with the seal main body 23.

シールリップ24はシール本体23の内周面端部のみに形成されており、シール本体23の軸方向長さをLとすると、軸方向長さLの1/5〜1/16のシール山幅Wでシール本体23の内周面端部に形成されている。また、シールリップ24はねじ軸11の外周面に形成されたボール転動溝13に向かってシール本体23の内周面から突出しており、ボール15の直径をDaとすると、シールリップ24はボール直径Daの1/8〜2/3倍のシール山幅Wでシール本体23の内周面に形成されている。さらに、シールリップ24の先端面24b(図7参照)の断面形状はねじ軸11の外周面に形成されたボール転動溝13の溝面と同一形状となっており、シールリップ24の根元部の厚さ(シール山幅W)はシールリップ24の先端部の厚さよりも厚くなっている。 Seal lip 24 is formed only on the inner peripheral surface end portion of the seal body 23, when the axial length of the seal body 23 and L A, seals the axial length L A of 1 / 5-1 / 16 A crest width W is formed at the end of the inner peripheral surface of the seal body 23. The seal lip 24 protrudes from the inner peripheral surface of the seal body 23 toward the ball rolling groove 13 formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 11, and when the diameter of the ball 15 is Da, the seal lip 24 is It is formed on the inner peripheral surface of the seal body 23 with a seal crest width W that is 1/8 to 2/3 times the diameter Da. Further, the cross-sectional shape of the front end surface 24 b (see FIG. 7) of the seal lip 24 is the same as the groove surface of the ball rolling groove 13 formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 11. Is greater than the thickness of the tip of the seal lip 24.

シール本体23は、ねじ軸11の外周面に形成されたボール転動溝13のリードをLとすると、リードLの1/4〜1倍の長さで円筒状に形成されている。また、シール本体23は、シールリップ24のシール山幅をWとすると、シール山幅Wの2〜10倍の長さで円筒状に形成されている。さらに、シールリップ24は、シール本体23の内径をDとすると、内径Dの1/5〜1/10の長さlでシール本体23の内周面端部に形成されている。 Seal body 23, when the lead of the ball rolling grooves 13 formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 11 and L B, are formed in a cylindrical shape with 1 / 4-1 times the length of the lead L B. The seal main body 23 is formed in a cylindrical shape having a length 2 to 10 times the seal crest width W, where W is the crest width of the seal lip 24. Further, the seal lip 24 is formed at the end of the inner peripheral surface of the seal body 23 with a length 1 that is 1/5 to 1/10 of the inner diameter D, where D is the inner diameter of the seal body 23.

このように構成される本発明の実施形態では、上述したように、シールリップ24をシール本体23の内周面の一部のみに形成し、かつシールリップ24の根元部の厚さWをシールリップ24の先端部の厚さよりも厚くしたことにより、ナット12がストッパなどに衝突したときの衝撃力をシールリップ24の根元部で吸収することが可能となるので、衝突時の緩衝機能を高めることができる。また、シール本体23が円筒状に形成されているため、図13に示した薄板状のシール171と比較して、動作時の遮音機能を高めることができる。 The implementation form of the present invention thus constituted, as described above, the seal lip 24 is formed only on a part of the inner peripheral surface of the seal body 23, and the thickness W of the root part of the seal lip 24 By making it thicker than the thickness of the tip of the seal lip 24, it becomes possible to absorb the impact force when the nut 12 collides with the stopper or the like at the base of the seal lip 24, so that a buffer function at the time of collision is provided. Can be increased. Further, since the seal body 23 is formed into a cylindrical shape, compared to the thin plate-shaped seal 171 shown in FIG. 13, it is possible to increase the sound insulation function during operation.

さらに、シールリップ24をシール本体21の内周面の一部のみに形成したことにより、シールリップ24によりシールされる部分の軸方向長さが従来のボールねじ用シールよりも小さくなる。これにより、ねじ軸11の外周面に形成されたボール転動溝13にシールリップ24が接触してもシールリップ24とボール転動溝13との間に大きな摩擦抵抗が発生することを防止できるので、ボールねじの回転トルクを増大させることなくねじ軸11とナット12との間をシールすることができる。   Furthermore, since the seal lip 24 is formed only on a part of the inner peripheral surface of the seal body 21, the axial length of the portion sealed by the seal lip 24 becomes smaller than that of the conventional ball screw seal. Thereby, even if the seal lip 24 comes into contact with the ball rolling groove 13 formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 11, it is possible to prevent a large frictional resistance from being generated between the seal lip 24 and the ball rolling groove 13. Therefore, it is possible to seal between the screw shaft 11 and the nut 12 without increasing the rotational torque of the ball screw.

また、上述した実施形態ではシール本体23の軸方向長さLA をボール転動溝13のリードLB の1/4〜1倍にしたことにより、ボールねじのナット内で発生した作動音が図8に示すようにシール本体23で吸収されるため、前述した従来のボールねじ用シールに比べ、ボールねじ用シールの吸音性を高めることができ、ボールねじのナット内で発生した作動音が外部に漏れるのを抑制することができる。なお、図中23aはシール本体23の端面を示す。 Furthermore, by the implementation embodiments described above in which the axial length L A of the seal main body 23 to 1 / 4-1 times the lead L B of the ball rolling grooves 13, occurs within the ball screw nut actuating Since the sound is absorbed by the seal body 23 as shown in FIG. 8, the sound absorption of the ball screw seal can be improved compared to the conventional ball screw seal described above, and the operation generated in the nut of the ball screw. Sound can be prevented from leaking outside. In the figure, reference numeral 23 a denotes an end face of the seal body 23.

上述した実施形態ではボールねじのねじ軸外周面に形成されたボール転動溝とナット内周面に形成されたボール転動溝との間をシールするシールリップとして非接触型のシールリップ24を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、接触型のシールリップを用いてもよい。 In the embodiment described above, the non-contact type seal lip 24 is used as a seal lip that seals between the ball rolling groove formed on the outer peripheral surface of the screw shaft of the ball screw and the ball rolling groove formed on the inner peripheral surface of the nut. Although illustrated, this invention is not limited to this, You may use a contact-type seal lip.

本発明の実施形態に係るボールねじの概略構成を示す図である。It is a diagram showing a schematic configuration of a ball screw according to the implementation embodiments of the present invention. 図1に示すボールねじ用シールの正面図である。FIG. 2 is a front view of the ball screw seal shown in FIG. 1. 図2に示すボールねじ用シールの背面図である。FIG. 3 is a rear view of the ball screw seal shown in FIG. 2. 図2のIV−IV断面図である。It is IV-IV sectional drawing of FIG. 図4に示すA部の拡大図である。It is an enlarged view of the A section shown in FIG. 図4に示すボールねじ用シールの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the seal | sticker for ball screws shown in FIG. 図4に示すボールねじ用シールの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an effect | action of the ball screw seal shown in FIG. 図4に示すボールねじ用シールの吸音効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the sound absorption effect of the seal | sticker for ball screws shown in FIG. ボールねじの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a ball screw. に示すボールねじ用シールの正面図である。FIG. 10 is a front view of the ball screw seal shown in FIG. 9 . 10に示すボールねじ用シールの断面図である。It is a cross-sectional view of the sealing ball screw shown in FIG. 10. 11に示すシールリップの断面図である。It is a cross-sectional view of the seal lip shown in FIG. 11. ボールねじ用シールの他の従来例を示す図である。It is a figure which shows the other conventional example of the seal | sticker for ball screws. 13に示すボールねじ用シールの問題点を説明するための説明図である。It is an explanatory diagram for explaining a problem of the sealing ball screw shown in FIG. 13.

符号の説明Explanation of symbols

11 ねじ軸
12 ナット
13,14 ボール転動溝
15 ボール
16,21 ボールねじ用シール
17 ストッパ
22 シール取付穴
23 シール本体
24 シールリップ
25 傾斜面
11 Screw shaft 12 Nut 13, 14 Ball rolling groove 15 Ball 16, 21 Ball screw seal 17 Stopper 22 Seal mounting hole 23 Seal body 24 Seal lip 25 Inclined surface

Claims (7)

ボールねじのナット端面に形成されたシール取付穴に嵌合する外周面を有する円筒状のシール本体と、前記ボールねじのねじ軸外周面に形成されたボール転動溝に向けて前記シール本体の内周面から突出するシールリップとを備えたボールねじ用シールにおいて、
前記シールリップを前記シール本体の内周面の一部にのみ形成するとともに、前記シールリップを前記シール本体の前記ナットから離れた側の端部に設け、前記シールリップの前記ナットから離れた側の面を前記シール本体の端面と面一にし、前記シールリップの前記ナットに近い側の面を前記シールリップの先端部から根元部に向って前記シールリップの厚さが厚くなるように前記シール本体の端面に対して傾斜させたことを特徴とするボールねじ用シール。
A cylindrical seal body having an outer peripheral surface that fits into a seal mounting hole formed on a nut end surface of the ball screw, and a ball rolling groove formed on an outer peripheral surface of the ball screw. In a ball screw seal provided with a seal lip protruding from the inner peripheral surface,
The seal lip is formed only on a part of the inner peripheral surface of the seal body, the seal lip is provided at an end of the seal body on the side away from the nut, and the side of the seal lip away from the nut The surface of the seal body is flush with the end surface of the seal body, and the surface of the seal lip close to the nut is thickened from the tip end portion of the seal lip toward the root portion so that the thickness of the seal lip increases. sealing ball screw, characterized in that is inclined with respect to the end face of the body.
前記シールリップは前記シール本体の軸方向長さより小さいシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項1記載のボールねじ用シール。   2. The ball screw seal according to claim 1, wherein the seal lip is formed on an inner peripheral surface of the seal body with a seal crest width smaller than an axial length of the seal body. 前記シール本体の軸方向長さをLA としたとき、前記シールリップは1/5LA 〜1/10LA のシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のボールねじ用シール。 When the axial length of the seal body is L A , the seal lip is formed on the inner peripheral surface of the seal body with a seal crest width of 1/5 L A to 1/10 L A. The ball screw seal according to claim 1 or 2. 前記ボールねじのボールの直径をDaとしたとき、前記シールリップは1/8Da〜2/3Daのシール山幅で前記シール本体の内周面に形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載のボールねじ用シール。 When the diameter of the ball of the ball screw and the Da, the seal lip claim 1, characterized in that formed on the inner peripheral surface of said seal body in sealing ridge width of 1 / 8Da~2 / 3Da ~ ball screw seal according to any one claim of 3. 前記ボール転動溝のリードをLB としたとき、前記シール本体は1/4LB 〜4/4LB の長さで円筒状に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のボールねじ用シール。 When the lead of the ball rolling groove and the L B, wherein the seal body any of the preceding claims, characterized in that it is formed into a cylindrical shape with a length of 1 / 4L B ~4 / 4L B A ball screw seal according to claim 1. 請求項1〜5のいずれか一項記載のボールねじ用シールにおいて、前記シール本体の軸方向長さを前記シールリップのシール山幅の2〜10倍としたことを特徴とするボールねじ用シール。   The ball screw seal according to any one of claims 1 to 5, wherein the axial length of the seal body is 2 to 10 times the seal crest width of the seal lip. . 前記シール本体および前記シールリップは熱可塑性樹脂から形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項記載のボールねじ用シール。The ball screw seal according to any one of claims 1 to 6, wherein the seal body and the seal lip are formed of a thermoplastic resin.
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