KR101173261B1 - 상 변환 물질 및 아로마를 이용한 시트재 및 쿠션소재 제조방법 - Google Patents

상 변환 물질 및 아로마를 이용한 시트재 및 쿠션소재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 상 변환 물질을 이용한 시트재 및 쿠션소재 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 쿠션소재 제조방법에 있어서, (a) PCM(Phase Change Material) 및 아로마로 이루어진 첨가물을 1:1의 비율로 혼합한 후, 20~50㎛의 크기로 분쇄하는 첨가물 분쇄단계; (b) 실리콘, 라텍스, 우레탄 또는 TPR(Thermoplastic Rubber) 중 어느 하나로 구성된 액상의 수지와 상기 첨가물을 혼합하는 혼합단계; (c) 첨가물이 혼합된 액상의 수지를 이용하여 쿠션소재를 성형하는 성형단계; (d) 상기 (c) 단계 이후, 함침 또는 스프레이를 통한 분사 방식으로 쿠션소재 전체면적에 상기 첨가물을 코팅시켜 코팅층을 형성하는 코팅단계; 및 (e) 상기 코팅층이 형성된 쿠션소재를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, PCM(Phase Change Material) 및 아로마와 함께 실리콘, 우레탄, 라텍스 등의 수지와 혼합 성형함으로써, 신발, 자동차의 매트, 에어컨 필터의 테두리 등에서 세균의 번식을 억제하고, 쿠션소재의 온도를 일정하게 조절함과 동시에 악취를 제거가 가능함에 따라 항상 쾌적한 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

상 변환 물질 및 아로마를 이용한 시트재 및 쿠션소재 제조방법{Manufacturing method seat and cushion material using Phase Change Material and aroma}
본 발명은 상 변환 물질을 이용한 시트재 및 쿠션소재 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 PCM(Phase Change Material) 및 아로마와 함께 실리콘, 우레탄, 라텍스, SBS(Styrene-Butadiene-Styrene), 에폭시 등의 수지와 혼합 성형함으로써, 신발, 자동차의 매트, 에어컨 필터의 테두리 등에서 세균의 번식을 억제하고, 쿠션소재의 온도를 일정하게 조절함과 동시에 악취를 제거하는 상 변환 물질을 이용한 시트재 및 쿠션소재 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고무재질로 이루어진 쿠션소재는 다양한 산업분야에 전반적으로 사용되고 있다. 특히 자동차의 시트, 바닥 매트, 신발의 깔창, 에어컨의 필터를 감싸는 테두리 등 전체적인 산업분야에 널리 사용되고 있다.
그중 사람의 신체 일부가 항상 접촉하는 신발의 깔창과 같은 경우에는 신체의 발 부분을 보호하기 위하여 인체의 발 전체를 감싸는 형태를 이루어져 사람이 신고 다니도록 되어 있다.
그리고, 신발 내부의 바닥면에는 신발의 착용 시에 발 부분에 쿠션력을 부여함과 더불어, 발을 통하여 배출되는 땀 등의 수분을 흡수하기 위하여 쿠션소재가 안착되게 된다. 즉, 대부분의 신발에는 착용시 발의 편안함을 추구하기 위한 목적으로 그 내부 바닥에 깔창이 구비되는 것이다.
그리고, 종래에 시판되고 있는 신발깔창들은 코르크, 폴리우레탄 EVA 스폰지또는 라텍스 등의 소재를 이용하여 제조하였고 이를 통하여 신발에 쿠션을 주어 충격을 흡수함으로써 장시간을 걸을 때 발의 피로감을 경감시키는 목적으로 사용되어 왔다.
이는, 부드러운 흙이나 모래가 아닌 딱딱한 아스팔트?콘크리트 바닥에서 생활하는 현대인들이 보행시 자기몸무게의 최대 1.5~3배에 이르는 충격을 발, 다리, 허리, 머리에 받게 되는데, 이런 충격은 관절질환을 유발하기도 하며 몸의 피로감과 스트레스를 증가시키는 주된 원인이 되고 있어 다양한 기능성 쿠션소재가 개발되고 있는 실정이다.
즉, 한국 실용신안등록출원 제2000-13194호에는 숯을 넣어 만든 숯 신발깔창에 관한 것으로 숯의 강한 흡습력에 의한 공기정화의 효과에 착안하여 발냄새 제거와 발의 건강도모를 위해 숯을 넣어만든 신발 깔창이 게시되어 있다.
그리고, 한국 공개특허 제1996-28093호에는 통기성이 좋은 면포지의 내부에 꽃이나 과일 냄새를 풍기는 방향제를 혼입한 향기나는 신발깔창이 게시되어 있다.
또한, 한국 공개특허 제2002-44123호에는 여러 종류의 한약재로 구성된 기능성 혼합물을 내, 외포지로 구성되는 신발 깔창의 내부에 수용함으로써 발 냄새 제거와 땀의 흡수, 세균 및 곰팡이 등의 항균기능, 방부 효과를 거둘 수 있도록 한 신발깔창용 한약재 조성물 및 이를 이용한 신발깔창의 제작방법이 제시되어 있다.
하지만, 사용자의 발 전체를 감싸는 형태로 구성되는 신발의 구조적 특성 때문에, 항상 장시간동안 신발을 신고 있는 관계로 신발에 감싸진 발 부분이 외부 공기와 차단될 수밖에 없는 것이며, 따라서, 발바닥에서 나오는 땀과 신발에서 발생되는 이물질 등에 의해 박테리아 등 세균이 생기고 각종 세균이 증식하면서 만드는 "이소 발레릭산" 이라는 물질에 의해 고약한 악취가 발생될 뿐만 아니라, 신발 내부의 밀폐된 환경으로 인하여 곰팡이 균이 번식하여 무좀 등과 같은 질병을 유발시키게 되는 것이었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 PCM(Phase Change Material) 및 아로마와 함께 실리콘, 우레탄, SBS(Styrene-Butadiene-Styrene), 라텍스 등의 수지와 혼합 성형함으로써, 신발, 자동차의 매트, 에어컨 필터의 테두리 등에서 세균의 번식을 억제하고, 쿠션소재의 온도를 일정하게 조절함과 동시에 악취를 제거할 수 있는 쿠션소재를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명은 시트재 및 쿠션소재 제조방법에 있어서, (a) PCM(Phase Change Material) 및 아로마로 이루어진 첨가물을 1:1의 비율로 혼합한 후, 20~50㎛의 크기로 분쇄하는 첨가물 분쇄단계; (b) 실리콘, 라텍스, 우레탄 또는 TPR(Thermoplastic Rubber) 중 어느 하나로 구성된 액상의 수지 및 고상의 수지와 상기 첨가물을 혼합하는 혼합단계; (c) 첨가물이 혼합된 액상의 수지를 이용하여 쿠션소재를 성형하는 성형단계; (d) 상기 (c) 단계 이후, 함침 또는 스프레이를 통한 분사 방식으로 쿠션소재 전체면적에 상기 첨가물을 코팅시켜 코팅층을 형성하는 코팅단계; 및 (e) 상기 코팅층이 형성된 쿠션소재를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 혼합단계에 있어서, 상기 액상의 수지 중 실리콘과 첨가물이 혼합하는 경우에는 총중량에 있어서, 액상의 실리콘 72~80중량%, PCM 10~15중량% 및 아로마 10~13중량%의 조성비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 혼합단계는 실리콘으로 구성된 액상의 수지에 라텍스를 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 상기 실리콘과 라텍스가 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 65~78중량%, PCM 12~20중량% 및 아로마 10~15중량%의 조성비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 혼합단계는, 실리콘으로 구성된 액상의 수지에 우레탄을 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 상기 실리콘과 우레탄이 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 73~85중량%, PCM 10~17중량% 및 아로마 5~10중량%의 조성비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 혼합단계는, 실리콘으로 구성된 액상의 수지에 TPR(Thermoplastic Rubber)을 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 상기 실리콘과 TPR이 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 70~80중량%, PCM 13~17중량% 및 아로마 7~13중량%의 조성비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (b) 단계의 혼합단계에 있어서, 교반기에 상기 액상의 수지와 첨가물을 투입하고, 이를 적어도 1~2시간 동안 교반하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 (c) 단계의 성형단계에 있어서, 상기 첨가물이 혼합된 액상이 수지는 압출, 사출, 저온발포성형, 진공성형 중 어느 하나의 방식을 통해 쿠션소재로 성형되는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기 쿠션소재는 압출 및 사출 방식으로 제조하는 경우에는 성형온도를 200℃~230℃의 온도로 성형하고, 저온발포성형을 통해 제조하는 경우에는 60℃의 온도에서 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따르면, PCM(Phase Change Material) 및 아로마와 함께 실리콘, 우레탄, SBS(Styrene-Butadiene-Styrene), 라텍스 등의 수지와 혼합 성형함으로써, 신발, 자동차의 매트, 에어컨 필터의 테두리 등에서 세균의 번식을 억제하고, 쿠션소재의 온도를 일정하게 조절함과 동시에 악취를 제거가 가능함에 따라 항상 쾌적한 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상 변환 물질을 이용한 쿠션소재를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상 변환 물질을 이용한 쿠션소재가 제조되는 공정을 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상 변환 물질을 이용한 쿠션소재를 나타낸 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상 변환 물질을 이용한 쿠션소재가 제조되는 공정을 나타낸 순서도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 쿠션소재는 상 변화 물질인 PCM(Phase Change Material)과, 천연 또는 합성 아로마를 첨가물로 활용하여 실리콘, 라텍스, 우레탄 또는 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) 수지, SEEPS 수지와 같은 TPR(Thermoplastic Rubber) 등과 같은 수지를 혼합하여 제조되는 것이다.
이와 같은 쿠션소재는 도 1에 도시된 바와 같이, 수지층(100)에 PCM과 아로마로 이루어진 첨가물이 수지층(100)과 혼합 구성되며, 이 수지층(100)에 함침에 의해 코팅이 이루어져 코팅층(200)을 형성하는 것이다.
여기서, PCM(Phase Change Material)이라 함은 상 변화 물질을 뜻하며 잠열제, 축열재, 축냉재, 열 조절성 물질을 말하는 것이다.
이러한 PCM은 상 변화 과정을 통하여 많은 양의 열 에너지를 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출한다. 상 변화는 어떤 물질이 고체에서 액체상태, 액체에서 고체상태, 액체에서 기체, 기체에서 액체상태 등, 하나의 상태에서 다른 상태로 변하는 일종의 물리적 변화이다.
이러한 상 변화과정에서 모든 물질은 화학적 결합이나 형성 같은 화학적 반응이 아닌 분자의 물리적인 배열이 바뀌게 된다.
즉, 물을 예로 들자면 0℃에서 고체상태인 얼음은 액체상태의 물로 녹으면서 상 변화과정을 거치는데, 이때 얼음은 주위로부터 많은 양의 열 에너지를 흡수하게 되며 주위온도는 낮아지게 되고, 반대로 영하의 날씨에도 얼음으로 뒤덮인 물속에서 물고기가 살 수 있는 이유는 물이 얼면서 많은 양의 저장된 잠열 에너지를 방출하기 때문이다.
이러한 원리를 가지는 PCM(Phase Change Material)을 통해 상 변화시, 열흡수 또는 발열의 원리로 항상 일정한 온도를 유지할 수 있을 것이다.
본 발명에서는 이러한 PCM으로 이루어진 물질 중 파라핀, 알리파틱, 오가닉, 미네랄 중 하나 또는 둘 이상의 혼합체를 사용하도록 한다.
또한, 아로마(Aroma)는 식물의 뿌리, 잎, 과일 등에서 추출한 농축액으로 이루어진 천연 아로마와 화학성분으로 합성된 합성 아로마로 구분되어지며, 본 발명에서는 감초, 길경, 대황, 박하, 백출, 천궁, 형개와 같은 한약제 성분들이 일정 비율로 혼합 및 추출되어 이루어진 한방 아로마를 사용하도록 한다.
이와 같은 한방 아로마는 감초, 길경, 대황, 박하, 백출, 천궁, 형개를 건조한 후, 혼합 및 분쇄하고, 분쇄된 혼합물을 초임계 유체와 함께 추출조에 공급하여 5~7시간 동안 유지시킨 후, 추출하여 제조되는 것이다.
한편, 전술한 PCM, 아로마 및 수지를 혼합하여 제조되는 쿠션소재를 제조하기 위하여 본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이, PCM 및 아로마로 이루어진 첨가물을 1:1의 비율로 혼합한 후, 20~50㎛의 크기로 분쇄하는 첨가물 분쇄단계를 수행한다.(S10)
이후, 실리콘으로 구성된 액상의 수지에 라텍스, 우레탄 또는 SBS(Styrene-Butadiene-Styrene) 수지, 복원력이 우수한 SEEPS 수지와 같은 TPR(Thermoplastic Rubber) 등의 액상의 수지와 첨가물을 혼합하는 혼합단계를 수행한다.(S20)
여기서, 액상의 수지 중 실리콘과 첨가물이 혼합하는 경우에는 총중량에 있어서, 액상의 실리콘 72~80중량%, PCM 10~15중량% 및 아로마 10~13중량%의 조성비로 혼합하도록 한다.
또한, 실리콘으로 구성된 액상의 수지에 라텍스를 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 실리콘과 라텍스가 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 65~78중량%, PCM 12~20중량% 및 아로마 10~15중량%의 조성비로 혼합하도록 한다.
또한, 실리콘으로 구성된 액상의 수지에 우레탄을 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 실리콘과 우레탄이 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 73~85중량%, PCM 10~17중량% 및 아로마 5~10중량%의 조성비로 혼합하도록 한다.
또한, 실리콘으로 구성된 액상의 수지에 TPR(Thermoplastic Rubber)을 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 실리콘과 TPR이 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 70~80중량%, PCM 13~17중량% 및 아로마 7~13중량%의 조성비로 혼합하도록 한다.
특히, 본 발명의 액상의 수지와 첨가물을 혼합할 때, 교반기에 액상의 수지 및 고상의 수지와 함께 첨가물을 투입하고, 이를 적어도 1~2시간 동안 교반이 이루어지도록 함으로써, 액상의 수지와 첨가물이 충분하게 혼합되도록 구성한다.
아울러, 첨가물이 혼합된 액상의 수지를 이용하여 쿠션소재를 성형하는 성형단계를 수행한다.(S30)
성형단계는 첨가물이 혼합된 액상의 수지를 이용하여 압출, 사출, 저온발포성형, 진공성형 중 어느 하나의 방식을 통해 쿠션소재를 제조하는 것이다.
이때, 압출 및 사출 방식으로 제조하는 경우에는 성형온도를 200℃~230℃의 온도로 성형하고, 저온발포성형을 통해 제조하는 경우에는 60℃의 온도에서 성형이 이루어지도록 한다.
아울러, 성형단계를 통해 성형이 이루어질 때, 쿠션소재의 두께는 탈취 및 건강증진 효과를 극대화시키기 위해서 3㎜정도를 두께를 갖도록 제조함이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
이는, 후술할 코팅층(200)의 두께를 형성하기 위함이며, 쿠션소재의 적정한 무게를 유지하기 위함이다.
또한, 본 발명은 성형이 이루어진 쿠션소재를 자연 건조를 통해 견고하게 고착시키게 된다. 이때, 건조시간은 대략 12시간~24시간 정도로 자연 건조하는 것이다.
이후, 성형이 완료된 쿠션소재는 함침 또는 스프레이를 통한 분사 방식으로 쿠션소재 전체면적에 첨가물을 코팅시켜 코팅층(200)을 형성하는 코팅단계를 수행한다.(S40)
그리고, 코팅층(200)이 형성된 쿠션소재를 24~48시간 동안 자연건조시켜, 본 발명의 쿠션소재의 제조를 완료하도록 한다.(S50)
이와 같은 공정에 의해 제조된 본 발명의 쿠션소재는 PCM(Phase Change Material) 및 아로마와 함께 실리콘, 우레탄, 라텍스 등의 수지와 혼합 성형함으로써, 쿠션소재의 세균 번식을 억제하고, 쿠션소재의 온도를 일정하게 조절함과 동시에 악취를 제거가 가능함에 따라 쿠션소재를 항상 쾌적한 상태를 유지할 수 있는 발명이다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 수지층 200: 코팅층

Claims (8)

  1. 시트재 및 쿠션소재 제조방법에 있어서,
    (a) PCM(Phase Change Material) 및 아로마로 이루어진 첨가물을 1:1의 중량비율로 혼합한 후, 20~50㎛의 크기로 분쇄하는 첨가물 분쇄단계;
    (b) 실리콘으로 구성된 액상의 수지와 상기 첨가물을 혼합하되, 교반기에 상기 액상의 수지와 첨가물을 투입하고, 이를 적어도 1~2시간 동안 교반하여 혼합되며, 상기 액상의 수지 중 실리콘과 첨가물이 혼합되는 경우, 총중량에 있어서, 액상의 실리콘 72~80중량%, PCM 10~15중량% 및 아로마 10~13중량%의 조성비로 혼합하는 혼합단계;
    (c) 첨가물이 혼합된 액상의 수지 및 고상의 수지를 이용하여 쿠션소재를 성형하는 성형단계;
    (d) 상기 (c) 단계 이후, 함침 또는 스프레이를 통한 분사 방식으로 쿠션소재 전체면적에 상기 첨가물을 코팅시켜 코팅층을 형성하는 코팅단계; 및
    (e) 상기 코팅층이 형성된 쿠션소재를 건조시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 혼합단계는
    실리콘으로 구성된 액상의 수지에 라텍스를 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 상기 실리콘과 라텍스가 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 65~78중량%, PCM 12~20중량% 및 아로마 10~15중량%의 조성비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법.
  4. 상기 (b) 단계의 혼합단계는,
    실리콘으로 구성된 액상의 수지에 우레탄을 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 상기 실리콘과 우레탄이 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 73~85중량%, PCM 10~17중량% 및 아로마 5~10중량%의 조성비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 혼합단계는,
    실리콘으로 구성된 액상의 수지에 TPR(Thermoplastic Rubber)을 추가로 포함하고, 이 액상의 수지와 첨가물의 혼합시, 총중량에 있어서 상기 실리콘과 TPR이 1:1의 중량비율로 포함된 액상의 수지 70~80중량%, PCM 13~17중량% 및 아로마 7~13중량%의 조성비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 성형단계에 있어서,
    상기 첨가물이 혼합된 액상이 수지는 압출, 사출, 저온발포성형, 진공성형 중 어느 하나의 방식을 통해 쿠션소재로 성형되는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 쿠션소재는 압출 및 사출 방식으로 제조하는 경우에는 성형온도를 200℃~230℃의 온도로 성형하고, 저온발포성형을 통해 제조하는 경우에는 60℃의 온도에서 성형이 이루어지는 것을 특징으로 하는 시트재 및 쿠션소재 제조방법.
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KR101308110B1 (ko) * 2013-04-19 2013-09-12 안창근 상 변환 물질을 이용한 기능성 시트 및 섬유 제조방법
KR101354204B1 (ko) 2012-08-21 2014-01-22 서동용 항균 기능을 갖는 신발 밑창
CN110304802A (zh) * 2019-06-25 2019-10-08 西安建筑科技大学 一种掩蔽材料的制备方法、应用及化粪池装置

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