KR100526042B1 - 대전방지 시트 - Google Patents

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Abstract

도전성 물질로서 이온계 대전방지제를 사용함과 동시에, 메카니컬 포싱법으로 얻어지는 발포기재를 시트상의 탄성체로서 채용함한 것으로, 해당 발포기재의 시일성 및 취성의 물성에 악영향을 미치지 않고, 충분한 도전성을 가지고 뛰어난 대전방지성을 발현시킬 수 있는 대전방지 시트를 제공한다.
주원료인 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분, 각종 부원료와 조포용 기체를 혼합한 우레탄 발포원료M에, 소요량의 이온계 대전방지제(20)를 첨가한 후, 해당 우레탄 발포원료M의 반응 및 경화를 완료한 우레탄 발포기재(12)를 재질로 한다.

Description

대전방지 시트{SHEETS FOR PREVENTING ELECTRICAL CHARGE}
본 발명은, 대전방지 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 형상보존성이 뛰어남과 동시에, 소요되는 도전성을 가지는 전자기구와 정밀기구 등의 개스킷 또는 패킹 등의 시일재로서 적절하게 사용되는 대전방지 시트에 관한 것이다.
통상, 휴대전화, 전자기구나 그 외의 정밀기구 등에서는, 본체와 뚜껑사이 등에 개스킷을 개재하여 밀패시켜서 그 내부에 미세한 먼지 등이 들어가지 않도록, 또 액정 등의 디스플레이 부분의 경우에는 백라이트의 빛이 새지 않도록 제조되어 있다. 그리고, 최근의 상기 휴대전화 등의 고기능화 및 경량화의 요구로, 본체부 뿐만이 아니라, 상기 개스킷 등의 보조부분에 대해서도 작고 얇은 것이 요구되고 있다. 이와 같은 물성을 달성하는 재질로서 각종 탄성체를 들 수 있는데, 일반적으로 해당 탄성체는 절연성이 높고, 이로 인하여 대전이 용이하여, 예를 들면 대전한 전기가 방전되면 액정 등의 부재가 전기적으로 파손되고, 정전기 발생으로 먼지 등을 유인하는 난점이 지적된다.
일반적으로 상기의 대전 등에 의한 전기적인 문제를 회피하는 수단으로, 상기 탄성체내에 카본블랙 또는 카본화이바 등의 도전성 필러를 혼합시켜서 도전성을 부여하는 방법과, 해당 탄성체 표면에 계면활성제 또는 도전성 고분자를 코팅하여 도전성을 부여하는 방법이 고려되고, 해당 탄성체의 사용 용도 또는 제조공정을 고려하여 적절히 실시되고 있다.
그러나, 상기 탄성체의 재료내에, 예를 들면 카본블랙 또는 카본화이바라는 전자전도계의 도전성 물질을 혼입하는 방법의 경우, 충분한 도전성을 달성하기 위해서는 다량의 화이바를 원료에 분산시킬 필요가 있고, 혼합대상이 시트 등의 얇은 것일 경우, 성형성이나 탄성률 또는 취성 등의 물성이 저하되거나, 전체중량이 증가될 우려가 있다. 또, 경시변화로 상기 카본계 물질이 분체상으로 열화하여 벗겨져 떨어지거나, 그 색이 흑색계통의 색에 한정되어 상품성이 저하되는 문제가 있었다.
또, 상기 탄성체 표면에 계면활성제 또는 도전성 고분자를 코팅하여 도전성을 부여하는 방법의 경우에는, 제품제조후 처리로서 실시되는 세정과, 취급시의 마찰 등에 의해 쉽게 코팅이 벗겨지는 결점이 지적된다. 이 외의 다른 방법으로, 상기 탄성체의 표면에 대해서, 금속박, 수지필름 등의 도전부재를 붙이는 등의 방법으로 형성하는 것도 고려되는데, 이 경우, 해당 도전부재가 가지는 강성이 탄성체재의 유연성이나 쿠션성을 저해하는 문제를 내재하고 있다.
본 발명은, 종래 기술의 대전방지 시트에 내재하는 문제를 감안하여 이것을 바람직하게 해결하기 위해 제안된 것으로, 도전성 물질로서 이온계 대전방지제를 사용함과 동시에, 메카니컬 포싱법에 의해 얻어지는 발포기재를 시트상의 탄성체로 채용함으로써, 해당 메카니컬 포싱법으로 얻어지는 발포기재의 시일(seal)성 및 취성의 물성에 약영향을 미치지 않고, 또 충분한 도전성을 가지며 뛰어난 대전방지성을 발현시키는 대전방지 시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 극복하고, 소기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 있어서의 대전방지 시트는, 주원료인 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분과, 각종 부원료와, 조포용 기체를 혼합한 우레탄 발포원료에 소요량의 이온계 대전방지제가 첨가된 시트상물이며,
상기 우레탄 발포원료의 반응 및 경화를 완료한 우레탄 발포기재를 재질로 하는 것을 특징으로 한다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서의 대전방지 시트에 대해서, 바람직한 실시예를 들어서 이하에 설명한다. 본원의 발명자는, 탄성체를 이루는 원료중에 이온계의 대전방지제를 혼입함으로써, 뛰어난 대전방지성능을 발현하고, 휴대전화 등에 적절히 사용할 수 있는 개스킷재에 최적의 대전방지 시트가 얻어지는 것을 알아내었다.
실시예에 있어서 대전방지 시트(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 소요의 이온계 대전방지제(20)를 함유하고, 그 표면저항치가 105-1010Ω/cm로 설정되는 시트상의 우레탄 발포기재(12)와, 이 우레탄 발포기재(12)의 한쪽면에 적층된 시트상 필름(14)으로 기본적으로 구성된다. 상기 우레탄 발포기재(12)로서는, 기본적으로 종래기술로 공지된 메카니컬 포싱(mechanical fothing)법으로 제작된 폴리우레탄 발포체가 사용된다. 또, 상기 시트상 필름(14)에 대해서는, 상기 우레탄 발포기재(12)의 인열 등에 대한 강도를 더욱 향상시키는 것이고, 형성되지 않은 상태에서도 대전방지 시트(10)로 사용할 수 있다(더욱 상세하게는 후술).
상기 메카니컬 포싱법으로 제작되는 폴리우레탄 발포체는, 재질적으로 뒤틀림이 적고 발생 가스가 적다(이행성이 적다)라는 폴리우레탄폼이 가지는 이점과, 방법적으로 형성셀이 미세하고, 방진 및 빛이 새는 것을 방지하는 성능이 높은 메카니컬 포싱법의 채용으로 발현되는 이점을 함께 가지고 있다. 이 외에, 본질적으로는, 상기의 이행성이 적은 폴리에틸렌폼 또는 고무스폰지 등도 이용가능한데, 길이성, 저발생 가스성 및 압축영구변형 등의 점에서 상기 폴리우레탄 폼에 뒤떨어지는 점에 유의가 필요하다.
상기 메카니컬 포싱법에 대해서, 예를 들면, 일본특허공개 소53-8735호 공보에 그 내용이 기재되어 있으므로 좀 더 상세하게 설명하자면, 기본적으로는 주원료인 폴리올 및 이소시아네이트 성분으로 이루어지는 2액성 우레탄 원료에 대해서, 부원료인 촉매, 정포제, 발포제, 가소제 및 필러 등을 적절히 첨가하고, 또 질소 등의 조포용 기체를 혼합하고(본 발명의 경우, 이들 기본적인 각종 원료에 첨가하여 소요의 이온계 대전방지제(20)를 혼합), 옥스믹서 등으로 혼합교반함으로써 우레탄 발포원료 M을 얻는 것이다. 그리고, 얻어진 우레탄 발포원료 M는, 소정의 성형형 또는 후술하는 제조장치(30, 후술) 등을 사용하여 대전방지 시트(10)가 된다.
상기 폴리올 성분으로는, 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올 또는 폴리디엔계 폴리올 등이 사용되며, 이들 폴리올은 단독 또는 2종류 이상을 병용하는 형태로 사용된다. 또, 상기 이소시아네이트 성분으로는, 톨루엔디페닐디이소시아네이트(TDI), TDI프리폴리머, 메틸렌디페닐 디이소시아네이트 (MDI), 크루드MDI, 폴리메릭MDI, 오레토디온변성MDI 또는 칼보디이미드변성 MDI 등이 사용된다.
상기 이온계 대전방지제(20)로는, 과염소산 리튬, 과염소산 나트륨, 과염소산 칼슘 또는 염화리튬 등의 무기이온물질과, 변성지방족 디메틸 에틸암모늄 아세테이트, 라우릴암모늄 아세테이트, 옥타데실트트리메틸암모늄 과염소산염 등이나, 테트라부틸암모늄크롤릴드(브롬), 헥사데실트리메틸암모늄 크롤리드(브롬) 등 4급 암모늄염으로 대표되는 유기이온물질로 이루어지는 이온성 도전제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 각종 베타인 등의 양성이온 계면활성제 등을 들 수 있고, 이들을 단독 또는 2종류 이상을 병용하여 사용된다.
또, 상기 이온계 대전방지제(20)의 첨가량은, 도전성을 부여하는 물질의 종류에 따라 적절한 저항치가 되도록 조정되는데, 일반적으로는 100중량부의 상기 폴리올성분에 대해 0.05-30중량부, 바람직하게는 0.2-10중량부 범위내로 설정된다. 이는 첨가량이 0.05중량부를 밑돌 경우에는 대전방지효과가 부족하고, 표면저항치가 1010Ω/cm를 넘을 우려가 있고, 역으로 30중량부를 넘는 첨가량일 경우에는 표면저항치가 작아지는 한편, 상기 우레탄 발포기재(12)의 취성저하 등의 물성적인 문제가 발생할 우려가 있고, 또한 제조비용이 증대하기 때문이다.
바람직한 성분과 그 바람직한 첨가량을 하기 표1에 나타낸다.
주원료 폴리올이소시아네이트 폴리에테르폴리올크루드MDI 10015-40
부원료 촉매정포제필러 금속촉매(스타나스오크에이트)실리콘수산화 알루미늄 1-33-50-25
조포용 기체 질소가스 0.1NL/분
이온계 내전방지제 과염소산 리튬 0.05-30(단위 : 중량부)
제조될 상기 우레탄 발포기재(12)는, 그 두께가 0.1-5.0mm로 설정된다. 그 두께가 0.1mm미만인 경우에는 충분한 탄력성, 즉 충분한 시일성을 발현하기가 곤란하고, 한편 5.0mm를 넘는 경우에는 너무 두꺼워서 해당 시일성이 악화될 우려가 있기 때문이다. 또, 상기 우레탄 발포기재(12)의 길이로는 5m이상의 길이가 바람직하고, 이 경우 제조되는 대전방지 시트(10)를 필요한 형상으로 가공하는, 붙이거나 오리는 등의 가공의 연속실시가 가능하므로, 생산효율의 향상에 의한 제조비용의 저감이 기대된다.
상기 시트상 필름(14)은, 상기 우레탄 발포기재(12)에 강성을 부여하여 제조시나 사용시에 해당 기재(12)의 물리적인 손상을 방지하고, 형상보존성을 높이는 것이다. 그 재질로는, 스텐레스 강박, 동박 또는 암모늄박의 금속필름과, 폴리오레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 폴리염화비닐의 수지필름이 바람직하게 사용되고, 이 외에 통상의 종이재나, 수지섬유 등으로 강화된 종이재 또는 부직포도 사용할 수 있다. 또, 그 두께는, 상기 우레탄 발포기재(12)에 필요한 강성, 즉 형상유지성을 부여함과 동시에, 해당 기재(12)의 유연성 및 시일성을 저해하지 않을 정도, 구체적으로는 금속필름일 경우에는 10-100㎛, 바람직하게는 10-70㎛, 수지필름, 종이 또는 부직포의 경우에는 기본적으로 10-500㎛, 바람직하게는 25-250㎛에 설정된다.
상기 시트상 필름(14)의 우레탄 발포기재(12)로의 적층은, 접착제 등의 소요 접착수단을 통할 것인지, 또는 제조시(상세한 내용은 후술)에 일체적으로 제작함으로써 실시된다. 상기 접착수단에 의한 방법으로는, 상기 우레탄 발포기재(12) 및 시트상 필름(14)의 양쪽에 익숙한 물질, 예를 들면 아크릴계 또는 폴리이미드계 등의 접착제를 적절히 선택하여 직접 도포 또는 접착 데이트로 사용하는 방법을 들 수 있다.
또, 제조시에 일체적으로 제작할 경우, 상기 우레탄 발포원료 M이 시트상 필름(14)상에서 반응, 경화할 때에, 동시에 접착도 이루어지므로 그 접착강도는 강하고, 또 별도의 공정을 이용하여 제조하는 수고도 든다. 그리고 이 때에, 상기 시트상 필름(14)으로 적절한 재질로는, 상기 우레탄 발포원료 M를 반응, 경화시킬 때에 첨가되는 열에 의해 연화하고, 상기 우레탄 발포기재(12)와의 일체적인 적층화가 용이한 열가소성 수지계 물질의 채용이 적절하다.
[제조장치의 일예]
상기 제조장치(30)는, 메카니컬 프로스법으로 시트상 탄성체, 즉 본 발명에 있어서의 우레탄 발포기재(12)를 제작하는 장치이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 우레탄 발포원료 M를 이송하므로 도시되지 않은 구동원으로 구동되는 컨베어(32)와, 해당 컨베어(32)상에 해당 우레탄 발포원료 M를 공급하는 분출노즐(34)과, 해당 분출노즐(34)의 하류측에 설치되고, 공급된 우레탄 발포원료M을 소정의 두께의 시트상으로 하는 닥터블레이드(36)와, 이 닥터블레이드(36)의 하류측에 형성되고, 해당 우레탄 발포원료M에 가열하여 반응, 경화하여 우레탄 발포기재(12)로 하는 소정 길이의 열풍터널화로(38)로 기본적으로 구성된다. 즉, 이 제조장치(30)를 사용함으로써, 상기 우레탄 발포기재(12)로 이루어지는 긴 대전방지시트(10)가 연속적으로 얻어진다. 또, 일반적으로는 상기 컨베어(32)상에 소정의 이형제지R이 해당 컨베어(32)에 대해 평행하게 연속적으로 공급함으로써, 해당 이형제지R상에 우레탄 발포원료M가 공급된다. 또, 열풍터널화로(38)내에서의 가열조건은, 150-200℃, 1-3분 사이가 바람직하다.
그리고 얻어진 대전방지 시트(10)는, 소정 형상으로의 가공 및 그 외 검사등을 거쳐 시일재 등의 각종 최종제품으로 된다. 그리고 상기와 같이 얻어진 상기 우레탄 발포기재(12)를 그대로 대전방지시트(10)로 하지 않고, 해당 우레탄 발포기재(12)에 대해, 별도의 공정으로 시트상 필름(14)을 소정의 접착수단을 이용하여 접착하여 파열 등에 대한 강도를 더욱 향상시키도록 하여도 좋다.
또, 상기 시트상 필름(14)에 대해서는 별도의 공정으로 접착 등을 하지 않고, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 컨베어(32)에 대해 해당 시트상 필름(14)을 평행하게 연속적으로 공급하고, 해당 시트상 필름(14)상에 상기 우레탄 발포원료M를 공급하여, 우레탄 발포기재(12) 및 시트상 필름(14)으로 이루어지는 대전방지시트(10)를 일체적으로 제조하여도 좋다.
그리고, 완성된 대전방지시트(10)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 예를 들면 표면케이스(52) 및 표면케이스(54)내에 수용되는 액정표시부(56)가, 투명보호부(58)로 씌워진 휴대전화(50)에 있어서 해당 액정표시부(56)와 표면케이스 (52)사이에 대응하는 형상으로 이루어진 시일재(40)로서 이용된다. 이와 같은 이용에 있어서, 상기 휴대전화(50)로의 부착을 용이화하기 위해 상기 시일재(50)의 표면 및 표면에 접착제 등을 사전에 부여한 접착층(42)을 형성하여도 좋다. 그리고, 상기 접착층(42)은, 사용될 때까지의 취급성의 향상, 즉 해당 접착층(42)에 의한 끈적임을 회피하기 위한 박리층(44)을 형성하여도 좋다. 상기의 제조장치 (30)를 사용한 제조방법에 있어서는, 상기 이형제지(離型紙)R가 그대로 해당 박리층(44)으로서 이용가능하고, 사용(소정위치에 부착)시에 떨어진다(도 5 참조).
또, 본 발명에서는 상기 이온계 대전방지제(14)에 의한 대전방지효과에 특히 주목하고 있는데, 이 이외에도 휴대전화 등의 전자정밀기구에는 빠뜨릴 수 없는 전자파 실드성에 대해서도 충분한 효과가 기대된다. 그리고 대전방지성을 부여하는 도전성 물질로서 카본블랙과 같은 카본계 물질을 사용하지 않으므로, 최종적으로 얻어지는 대전방지시트의 색이 검정만으로 되지 않고, 상기 우레탄 발포기재 (12)의 물성이 허용하는 범위에서 소요의 색재를 혼합하거나 함으로써, 다양한 색채를 가지는 대전방지시트를 얻을 수 있다.
이하에, 본 발명에 관한 대전방지시트의 실험예를 나타낸다. 본 실험에 사용된 대전방지 시트는 이하의 순서로 제조했다.
실험예 1
(제조방법)
① 폴리에테르 폴리올(평균분자량 3000, 수산기가 43.0, 三井武田케미칼(주)제품 POP34-45) 100중량부에 대해서, 대전방지제(과염소산 리튬)를 0.05중량부, 금속촉매(스테너스옥트에이트)를 1중량부, 실리콘 정포제(OSI스페셔리티 제품 L-5614)를 3중량부 및 수산화 암모늄을 20중량부 혼합하여 연속적으로 믹싱헤드에 유입시킨다.
② 그리고 이 믹싱헤드에 유입하기 직전에 상기의 혼합물에 대해서, 0.1NL/분의 유량으로 조포용 기체로서의 질소와, 이소시아네이트 인덱스가 0.9-1.1이 되도록 설정된 폴리이소시아네이트(알드MDI, NCO함유량:31%, 일본폴리우레탄 공업(주)제품 코로네이트1130)17중량부를 유입시켜서 해당 믹싱헤드로 혼합시켜서 우레탄 발포원료 M을 얻었다.
③ 상기 우레탄 발포원료 M를 옥스믹서 등으로 혼합·전단한 후에, 상기 제조장치(30)를 이용하여 소정의 분출노즐(34)을 통하여 콘베어(32)위의 시트상 필름(14)위에 공급하고, 닥터블레이드(36)로 해당 시트상 필름(14)상의 우레탄 발포원료 M를 소정의 두께로 했다.
④ 상기 컨베어(32)의 이동으로, 상기 시트상 필름(14)상의 우레탄 발포원료 M는, 열풍터널화로(38) 내에서 200℃, 2분간 가열되고, 반응·경화됨으로써 해당 시트상 필름(14)과 일체적으로 적층한 우레탄 발포기재(12)로 이루어지는 대전방지시트(10)를 얻었다.
[시험예 2-4]
조성을 하기의 표 2와 같이 변경한 이외에는, 실험예 1과 마찬가지로 하고, 시험예 2-4에 있어서의 시험체를 제작했다.
실험예 1 실험예 2 실험예 3 실험예 4
폴리올 폴리에테르폴리올 중량부 100 100 100 100
이소시아네이트 크루드MDI 중량부 17 18 18 35
촉매 스타나스옥토에이트 중량부 1 1 1 1
정포제 실리콘 중량부 3 3 3 3
필러 수산화 알루미늄 중량부 20 0 20 20
질소 NL/분 0.1 0.1 0.1 0.0.
과염소산리튬 중량부 0.05 0.5 0.5 30
큐어온도 200 200 200 200
큐어시간 2 2 2 2
표면저항 Ω/cm 9.0 × 1010 6.0 × 108 7.0 × 108 1.0 × 105
비교예
실험예 2의 조성으로 대전방지제(과염소산 리튬)를 제외한 이외에, 실험예 2와 마찬가지로 하여 비교예에 있어서의 시험체를 제작했다.
시험체에 대해 이하의 조건으로 표면저항치(Ω/cm)를 측정하고, 실제의 휴대전화에 시일재료로서 장착하여 그 사용상태를 목시하여 확인했다.
(측정조건)
표면저항치 측정기구 : TOA ULTRA MEGOHMMETER(동아전파공업 제품)
챠지 전압 : 500V
챠지 시간 : 60sec
각 시험체는, 22℃ × 55%RH, 24시간의 조건으로 조정실에 방치후, 측정했다.
(결과)
결과를 상기 표 2에 함께 나타낸다.
비교예의 시험체 표면저항치4.0 × 1012Ω/cm에 대해서, 실험예의 시험체 표면저항치는 1.0× 105 - 9.0 × 1010Ω/cm로 충분히 낮고, 휴대전화에 장착한 실제 사용에 있어서도, 실험예의 시험체에 대해서는 대전에 의한 액정 파손이나 먼지 등을 유인하는 것도 없고, 해당 먼지 등의 유인에 관해서는 비교예와 비교하여 목시할 수 있는 효과가 확인되었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 대전방지 시트에 의하면, 도전성 물질로서 이온계 물질을 사용함과 동시에, 메카니컬 포싱법으로 시트상 발포기재를 제작하도록 했으므로, 해당 메카니컬 포싱법으로 얻어지는 발포기재의 시일성 및 취성의 물성에 악영향을 미치지 않고, 충분한 대전방지성을 발현시킬 수 있는 대전방지 시트를 대량으로 저가에 제조할 수 있다. 또 시트상 필름을 상기 발포기재에 적층함으로써 시트상의 해당 발포기재의 시일성 등을 손상시키지 않고, 물리적 손상을 방지하여 형상보존성을 높이는 효과가 있다. 그리고 대전방지제로서 카본계 물질을 사용하지 않으므로, 상기 발포기재의 원료중에 소요의 색재를 혼합함으로써 다양한 색채의 상품성 높은 대전방지시트를 제조할 수 있다.
도 1은, 적절한 실시예에 있어서의 대전방지 시트의 일부를 잘라서 도시하는 개략사시도이고,
도 2는, 실시예에 있어서의 대전방지 시트를 메카니컬 포싱법으로 제조하는 제조장치의 일예이고,
도 3은, 우레탄 발포기재 및 시트상 필름을 일체적으로 적층한 대전방지 시트를 메카니컬 포싱법으로 제조하는 제조장치의 일예이고,
도 4는, 실시예에 있어서의 대전방지 시트를 이용한 시일재를 사용한 휴대전화를 분해하여 도시하는 개략도이고,
도 5는, 도 4에서 도시한 시일재를 상세하게 도시하는 사시도이다.
[부호의 설명]
12 우레탄 발포기재
14 시트상 필름
20 대전방지제
M 우레탄 발포원료

Claims (5)

  1. 전자기기 또는 정밀기기의 개스킷 또는 패킹재로서 사용되는 대전방지시트에 있어서, 주원료인 폴리올 성분 및 이소시아네이트 성분, 조포용 기체, 각종 부원료, 이온계 대전방지제가 첨가된 우레탄 원료를 혼합 및 전단시키고, 컨베어에 대하여 평행하게 연속적으로 공급되는 필름상에 메커니컬 프로스 발포용 노즐을 통하여 공급하고, 발포한 시트상의 우레탄 기재의 두께를 탁터블레이드에 의해 0.1∼5.0mm 범위로 제어한 것을 특징으로 하는 대전방지시트.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 이온계 대전방지제는 100중량부의 폴리올 성분에 대해 0.05∼30중량부 범위로 첨가되고, 이것에 의해 얻어지는 대전방지시트의 표면저항치가 105∼1010Ω/cm 범위에 설정되는 것을 특징으로 하는 대전방지시트.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 시트상 필름은 그 기재가 금속인 경우에는 두께가 10∼100㎛ 범위로 설정되고, 수지 또는 종이인 경우에는 두께가 10∼500㎛ 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 대전방지시트.
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