KR100996456B1 - Ｗｉｔ 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수도꼭지 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금형의 캐비티 내부에 수지를 주입하는 제 1 단계; 캐비티 일측에 연결된 인젝터를 이용하여 수지 내부에 물을 주입하여 중공부를 형성하는제 2 단계; 물 주입과 동시에 오버플로우되는 수지를 런너로 배출시키는 제 2-1 단계; 수지가 굳은 후 물을 배출하는 3 단계; 및 금형을 탈형하여 제품을 취출하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수도꼭지를 구현한 바, 금형에 수지를 주입한 후 그 내부에 물의 경로를 이용하여 중공부를 형성함으로써, 일정한 두께를 가지면서 얇고 균일한 성형품을 제조할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 원재료 감소에 따른 원가 절감 및 제품을 경량화할 수 있는 효과가 있다.
WIT, 수도꼭지, 사출, 수지, 물, 인젝터
Description
본 발명은 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수도꼭지에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형에 수지를 주입하고 WIT 공법을 이용하여 수지 내부의 중공부를 형성하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수도꼭지에 관한 것이다.
일반적으로 수도꼭지는 유출구의 내부가 언더컷 상태이기 때문에 종래의 일반적인 사출성형방법으로는 성형이 불가능하다. 이로 인해 주로 금속제로 주조하는 제조방법으로 제조되고 있다.
그러나 주조 방법으로 제조된 수도꼭지는 금속제를 용해하며 여러 단계의 공정을 거쳐 제조하기 때문에 제조 원가가 상승하는 문제점이 있다. 또한, 금속제로 제조하기 때문에 다양한 색상으로 제조할 수 없는 문제점이 있다.
그리고 금속제의 수도꼭지는 노후 등으로 인하여 산화되어 녹물이 발생하는 등 비위생적인 요소가 많은 문제점이 있다.
또한, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 수도꼭지 외관을 플라스틱으로 제조하고, 이음부를 금속제로 제조한 수도꼭지가 개시되었다. 하지만, 이러한 수도꼭지는 수평상태에서 큰 수압을 받으면 황동 인서트 내경에서 물이 빠져나갈 때 인서트 외경과 플라스틱 외관 사이로 누수가 발생하는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해 인서트 단부에 방수 실링 역할을 하는 홈을 형성하고, 인서트가 상하로 빠지는 것을 방지하는 걸림턱을 설치하는 등의 제조 공정이 추가되는 문제점이 있다. 이로 인해, 제조기간 및 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 금형에 수지를 주입하고 WIT(Water Injection Technology) 공법을 이용하여 수지 내부의 중공부를 형성하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법 및 이에 의해 제조된 수도꼭지를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 금형의 캐비티 내부에 수지를 주입하는 제 1 단계; 캐비티 일측에 연결된 인젝터를 이용하여 수지 내부에 물을 주입하여 중공부를 형성하는제 2 단계; 물 주입과 동시에 오버플로우되는 수지를 런너로 배출시키는 제 2-1 단계; 수지가 굳은 후 물을 배출하는 3 단계; 및 금형을 탈형하여 제품을 취출하는 제 4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
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다른 카테고리로써, 본 발명의 목적은 전술한 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법에 의해 제조된 수도꼭지에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 따르면 금형에 수지를 주입한 후 그 내부에 물의 경로를 이용하여 중공부를 형성함으로써, 일정한 두께를 가지면서 얇고 균일한 성형품을 제조할 수 있는 효과가 있다. 이로 인해, 원재료 감소에 따른 원가 절감 및 제품을 경량화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 물을 사용하여 성형품을 직접 냉각시키는 방식을 사용하기 때문에 냉각 공정 시간을 단축할 수 있어 제조기간을 감소할 수 있는 효과가 있다.
또한, 성형품의 내부에 중공부를 조성하여 우수한 강성을 갖출 수 있도록 한 WIT 공법을 이용하여 수도꼭지를 제조할 수 있다. 그리고 내구성이 향상된 제품을 제조할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
<WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법>
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법을 나타내는 순서도를 도시한 것이다. 가장 먼저, 수도꼭지(100) 형상에 대응되는 캐 비티(210)가 형성되고, 캐비티(210)에서 오버플로우(Overflow)되는 수지(10)를 배출하기 위한 런너(220)를 구비한 금형(200)을 제조한다. 이때, 제품의 중공부를 형성하기 위해 중공부가 형성되는 금형(200)의 캐비티(210) 일측에는 물(20)을 공급하기 위한 인젝터(400)의 물 배출구(예 : 노즐)가 연결되도록 구비된다.
다음으로, 런너(220)가 형성된 캐비티(210)의 일측과 대향되는 타측에 연결되도록 금형(200)에 구비된 사출기(300)를 통해 금형(200) 내부에 형성된 캐비티(210)로 수지(10)를 주입하여 캐비티(210) 내부를 채운다(S100). 이때, 주입되는 수지(10)는 폴리프로필렌(PP : PolyPropylene), ABS, PA6, PBT, PA66, PEEK 또는 LCP 수지(10)를 사용하는 것이 좋다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WIT 공법에 의해 수지(10) 내부에 중공부가 형성되는 과정을 단계별로 나타내는 단면도를 도시한 것이다.
다음으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 캐비티(210) 일측에 구비된 인젝터(400)를 통해 캐비티(210) 내부에 주입된 수지(10)의 내부로 물(20)을 점진적으로 주입하여 중공부를 형성한다(S200). 물(20)이 주입되면서 차가운 물(20)과 뜨거운 수지의 온도차를 이용하여 캐비티(210) 내부에 주입된 수지(10)를 빠른 시간 내에 냉각시킬 수 있다. 이때, 주입되는 물(20)의 압력은 80bar 내지 210bar의 압력으로 주입된다.
물(20)이 주입됨과 동시에 물(20)이 주입되는 만큼 수지(10)가 캐비티(210)에서 오버플로우되어 런너(220) 외부로 배출된다(S210).
다음으로, 수지(10)가 완전히 굳은 후에 수지(10) 내부에 주입된 물(20)을 수증기로 변환하여 배출하기 위하여 수지(10) 내부에 주입된 물(20)의 압력을 감소시킨다(S310). 이때, 수지(10) 내부의 압력은 약 1bar로 감소시키는 것이 좋다. 이렇게, 물(20)의 압력을 감소시키면 물(20)의 끓는 점이 감소하여 수지(10) 내부에 주입된 물(20)이 끓으면서 수증기로 변환된다. 물(20)이 끓으면서 끓는점 포화상태에 도달하게 되면 수지(10) 내부의 압력이 다시 상승하게 되므로, 물(20)이 완전히 수증기로 변환될 때까지 이러한 과정을 반복한다.
다음으로, 물(20)이 수증기로 변화하면서 수지(10) 내부에 형성된 중공부의 물얼룩 방지 및 중공부 내부를 건조하기 위하여 공기 압축기(650)에서 공급되는 공기를 중공부 내부로 주입함과 동시에 흡입기(750)를 사용하여 중공부 내부의 공기 및 수증기를 흡입한다(S320).
마지막으로, 중공부 내부의 수증기를 완전히 제거하여 완성된 합성수지(10) 수도꼭지(100)를 금형(200)을 탈형하여 수도꼭지(100)를 취출함으로써 수도꼭지(100)의 제조를 완료한다(S400).
(제 2 실시예)
본 발명의 제 2 실시예에 따른 수도꼭지 제조방법은 전체적으로 전술한 제 1 실시예와 동일한 제조방법으로 이루어진다. 하지만, 금형(200)의 형상 및 수지 주입단계(S100)에서 차이가 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 수도꼭지 제조방법은 가장 먼저, 수도꼭지(100) 형상에 대응되는 캐비티(210)가 형성된다. 이때, 제품의 중공부를 형성하 기 위해 중공부가 형성되는 금형(200)의 캐비티(210) 일측에는 물(20)을 공급하기 위한 인젝터(400)의 물 배출구(예 : 노즐)가 연결되도록 구비된다.
다음으로, 금형(200)에 구비된 사출기(300)를 통해 금형(200) 내부에 형성된 캐비티(210)로 수지(10)를 주입하여 캐비티(210) 내부를 채운다(S100). 이때, 캐비티(210) 내부에 채워지는 수지(10)는 캐비티(210) 내부를 완전히 채우지 않고, 캐비티(210)의 약 2/3 정도만 채우는 것이 좋다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WIT 공법에 의해 수지 내부에 중공부가 형성되는 과정을 단계별로 나타내는 단면도를 도시한 것이다.
다음으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 캐비티(210) 일측에 구비된 인젝터(400)를 통해 캐비티(210) 내부에 주입된 수지(10)의 내부로 물(20)을 점진적으로 주입하여 중공부를 형성한다(S200). 물(20)이 주입되면 캐비티(210) 내부에 채워진 수지(10)는 물(20)의 압력에 중공부를 형성하고, 수지(10)가 채워지지 않은 캐비티(210) 내부의 공간으로 수지가(20) 밀려 채워지지 않은 부분으로 밀려나며 캐비티(210) 내부를 완전히 채우게 된다.
다음으로, 물을 배출하는 단계(S300) 및 제품을 취출하는 단계(S500)는 전술한 제 1 실시예와 동일한 방법으로 이루어진다.
(제 3 실시예)
본 발명의 제 3 실시예에 따른 수도꼭지 제조방법은 전체적으로 전술한 제 1 실시예와 동일한 제조방법으로 이루어진다. 하지만, 금형(200)의 형상 및 물(20) 주입단계(S200)에서 차이가 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 수도꼭지 제조방법은 가장 먼저, 수도꼭지(100) 형상에 대응되는 캐비티(210)가 형성된다. 이때, 제품의 중공부를 형성하기 위해 중공부가 형성되는 금형(200)의 캐비티(210) 일측에는 물(20)을 공급하기 위한 인젝터(400)의 물 배출구(예 : 노즐)가 연결되도록 구비된다.
다음으로, 금형(200)에 형성된 캐비티(210)의 배수공(800) 형성 부분의 일측과 연결되도록 구비된 사출기(300)를 통해 금형(200) 내부에 형성된 캐비티(210)로 수지(10)를 주입하여 캐비티(210) 내부를 완전히 채운다(S100).
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 WIT 공법에 의해 수지 내부에 중공부가 형성되는 과정을 단계별로 나타내는 단면도를 도시한 것이다.
다음으로, 도 4에 도시된 바와 같이, 캐비티(210) 일측에 구비된 인젝터(400)를 통해 캐비티(210) 내부에 주입된 수지(10)의 내부로 물(20)을 점진적으로 주입하여 중공부를 형성한다(S200). 이때, 주입되는 물(20)의 압력에 의해 밀려나는 수지(10)는 캐비티(210)에서 오버플로우되어 사축기(300)로 재 투입된다.
다음으로, 물을 배출하는 단계(S300) 및 제품을 취출하는 단계(S500)는 전술한 제 1 실시예와 동일한 방법으로 이루어진다.
<WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조장치.>
(제 1 실시예)
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지 의 제조장치의 개략도를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 금형부(200)는 일정 제품, 일예로 수도꼭지(100)의 형상으로 캐비티(210)를 형성한다.이러한 캐비티(210)는 수도꼭지(100)의 배수공(800), 온수 주입부(900), 냉수 주입부(950) 등을 고려하여 형성한다. 이때, 수도꼭지(100)의 배수공(800)을 형성하기 위한 캐비티(210)의 일측에는 캐비티(210)에서 오버플로우되는 수지(10)를 배출하기 위한 런너(220) 및 오버플로우되어 런너(220)를 통과한 수지(10)가 저장되는 보조 캐비티(230)가 형성된다. 이러한 캐비티(210)는 수량 및 온도를 조절하기 위한 카트리지가 연결되는 공간, 냉/온수관이 주입되는 온수 주입부(900) 및 냉수 주입부(950) 등을 고려하여 제품의 특성에 맞도록 형성된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 사출기(300)는 금형부(200)의 캐비티(210) 내부에 수지(10)를 주입하기 위한 것으로서 런너(220)가 형성된 캐비티(210)의 일측과 대향되는 타측에 연결되도록 구비된다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 인젝터(400)는 캐비티(210) 내부에 주입된 수지(10)의 내부에 중공부를 형성하기 위한 것으로서, 일측에 물(20)을 투입하기 위한 물 투입부(450)가 구비되고, 물(20)을 주입하는 일측이 캐비티(210) 일측에 연결되도록 구비된다. 이러한 인젝터(400)에서 공급되는 물(20)은 물(20)의 압력을 이용하여 물(20)의 경로에 따라 수지(10) 내부에 중공부를 형성하게 된다. 이때, 오버 플로되는 수지(10)는 보조 캐비티(230)로 배출된다. 또한, 인젝터(400)는 공급되는 물(20)의 압력을 조절하기 위한 유압실린더를 구비한다. 이러한 유압실린더에서 조절되는 물(20)의 압력은 80bar 내지 210bar의 압력으로 주입되는 것이 좋 다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 물탱크(500)는 인젝터(400)와 연결되어 인젝터(400)에 물(20)을 공급하기 위한 물(20)을 저장하는 장치이다. 이때, 물탱크(500)와 인젝터(400) 사이에는 인젝터(400)에 물(20)을 원활하게 공급하기 위한 펌프(550)가 더 구비되는 것이 좋다. 이러한 펌프(550)의 용량은 15ℓ/분 내지 27ℓ/분인 것이 좋다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 공기 공급수단(600)은 수지(10) 내부에 주입된 물(20)을 제거하기 위해 물(20)의 압력을 감소시켜 수증기로 변환하는 과정에서 중공부 내부 표면이 거칠어지는 것을 방지하기 위하여 공기를 주입하는 장치이다. 이러한 공기 공급수단(600)은 강한 압력의 공기를 공급하는 공기 압축기(650) 및 공기 압축기와 타측은 인젝터(400)의 일측을 연결하도록 구비되어 인젝터(400)물주입구와 동일한 방향에서 캐비티(210) 내부에 공기를 주입하는 공기 노즐(610)로 이루어진다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 흡입 노즐(700)은 수지(10) 내부의 수증기 및 공기를 흡입하기 위한 장치이다. 이러한 흡입 노즐(700)의 일측은 공기 및 수증기를 흡입하기 위한 흡입기(750)와 연결되고, 이에 대향되는 타측은 인젝터(400)의 일측에 구비되어 물주입구와 동일한 방향에서 캐비티(210) 내부의 공기 및 수증기를 흡입한다.
(제 2 실시예)
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조장치의 개략도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 금형부(200)는 일정 제품, 일예로 수도꼭지(100)의 형상으로 캐비티(210)를 형성한다.이러한 캐비티(210)는 수도꼭지(100)의 배수공(800), 온수 주입부(900), 냉수 주입부(950) 등을 고려하여 형성한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 사출기(300), 인젝터(400), 물탱크(500), 펌프(550), 공기 공급수단(600) 및 흡입노즐(700)은 전술한 제 1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.
(제 3 실시예)
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조장치의 개략도를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 금형부(200)는 일정 제품, 일예로 수도꼭지(100)의 형상으로 캐비티(210)를 형성한다.이러한 캐비티(210)는 수도꼭지(100)의 배수공(800), 온수 주입부(900), 냉수 주입부(950) 등을 고려하여 형성한다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 사출기(300)는 캐비티(210)의 배수공(800) 형성부분과 근접한 일측에 연결되도록 설치된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 인젝터(400), 물탱크(500), 펌프(550), 공기 공급수단(600) 및 흡입노즐(700)은 전술한 제 1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다.
<WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지>
도 4는 본 발명에 따른 수도꼭지의 저면사시도를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지(10) 수도꼭지(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 WIT 공법을 이용한 합성수지(10) 수도꼭지의 제조방법 또는 제조장치에 의해 배수공(800), 온수 주입부(900), 냉수 주입부(950) 및 카트리지 삽입부(미도시) 등이 형성되도록 제조된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법을 나타내는 순서도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WIT 공법에 의해 수지 내부에 중공부가 형성되는 과정을 단계별로 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WIT 공법에 의해 수지 내부에 중공부가 형성되는 과정을 단계별로 나타내는 단면도,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 WIT 공법에 의해 수지 내부에 중공부가 형성되는 과정을 단계별로 나타내는 단면도,
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조장치의 개략도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조장치의 개략도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조장치의 개략도,
도 8는 본 발명에 따른 수도꼭지의 저면사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 수지 20 : 물
100 : 수도꼭지 200 : 금형부
210 : 캐비티 220 : 런너
230 : 보조 캐비티 300 : 사출기
400 : 인젝터 450 : 물 투입부
500 : 물탱크 550 : 펌프
600 : 공기 공급수단 650 : 공기 압축기
700 : 흡입 노즐 750 : 흡입기
800 : 배수공 900 : 온수 주입부
950 : 냉수 주입부
Claims (17)
- 금형(200)의 캐비티(210) 내부에 수지(10)를 주입하는 제 1 단계(S100);상기 캐비티(210) 일측에 연결된 인젝터(400)를 이용하여 상기 수지(10) 내부에 물(20)을 주입하여 중공부를 형성하는제 2 단계(S200);상기 수지가 굳은 후 물을 배출하는 3 단계(S300); 및상기 금형(200)을 탈형하여 제품을 취출하는 제 4 단계(S400);를 포함하고,상기 제 2 단계(S200)는 상기 물(20) 주입과 동시에 오버플로우되는 상기 수지(10)를 배출시키는 제 2-1 단계(S210)를 포함하고,상기 제 2-1 단계(S210)는 상기 오버플로우되는 수지(10)를 런너(220)로 배출하거나, 사출기(300) 내부로 역류시키는 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 1 단계(S100)에서 상기 금형(200)의 캐비티(210)에 주입되는 상기 수지(10)는 폴리프로필렌, ABS, PA6, PBT, PA66, PEEK 또는 LCP 수지(10)인 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 제 2 단계(S200)에서 주입되는 상기 물(20)의 압력은 80bar 내지 210bar인 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법.
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- 제 1항에 있어서,상기 제 3 단계는,상기 수지(10)가 굳은 후 상기 수지(10) 내부의 물(20)을 수증기로 변환하여 제거하기 위하여 상기 물(20)의 압력을 감소시키는 제 3-1 단계(S310);상기 수증기에 의해 상기 제품의 내부 표면이 거칠어지는 것을 방지하기 위하여 상기 수지(10) 내부로 공기를 주입하며 수증기를 흡입하는 제 3-2 단계(S320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제 3-1 단계(S310)에서는 상기 물(20)의 압력을 1bar로 감소하는 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법.
- 제 7에 있어서,상기 제 3-1 단계(S310)에서는 상기 물(20)이 끓으며 상기 수지(10) 내부의 압력이 다시 상승하게 되므로 상기 물(20)이 수증기로 전부 변환되도록 상기 제 3-1 단계(S310)를 반복하는 것을 특징으로 하는 WIT 공법을 이용한 합성수지 수도꼭지의 제조방법.
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- 제 1항 내지 제3항 및 제 7항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 합성수지 수도꼭지.
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