KR101519847B1 - 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피착물에 대한 부식을 방지하는 아연 테이프에 있어서, 피착물의 외부 충격을 보호하는 외부충격보호층; 상기 외부충격보호층의 일측면에 아연 분말이 증착되어 형성되는 아연층; 및 상기 아연층이 상기 외부충격보호층과의 사이에 위치하도록 상기 아연층의 일측면에 형성되고, 피착물에 부착되도록 하는 점착제층을 포함하도록 한 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 아연이 외부충격보호층에 증착되도록 하여 아연의 박리 현상을 최대한 억제함으로써 금속의 방식에 대한 신뢰성을 향상시키고, 내구성이 우수하도록 하며, 아연의 음극화 보호기능과 테이프의 피복기능을 함께 가지도록 하여, 피착물에 대한 능동 부식방지와 수동 부식방지를 수행할 수 있고, 외부충격보호층에 의해 피착물에 대한 기계적 충격 보호가 우수할 뿐만 아니라, 지상 배관은 물론 지하 매설 배관에 모두 사용할 수 있도록 하는 등 그 사용의 제한을 없애도록 하며, 간편한 시공과 경제적 시공이 가능하도록 하고, 시공의 품질을 높일 수 있다.

Description

부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법{Zinc tape for protecting corrosion and method for manufacturing the same}
본 발명은 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아연의 박리 현상을 최대한 억제하여 금속의 방식에 대한 신뢰성을 향상시키고, 아연의 음극화 보호기능과 테이프의 피복기능을 함께 가지도록 하여 피착물에 대한 능동 부식방지와 수동 부식방지를 동시에 가능하게 하는 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지상에 설치되는 배관 뿐만 아니라, 지하에 매설되는 배관, 또는 해양 플랜트나 선박에 설치되는 배관은 금속 재질의 경우, 주변 환경으로 인해 쉽게 부식이 발생하게 된다. 따라서 배관의 부식을 방지하기 위하여 배관 표면에 도료를 도포하게 된다.
이러한 배관의 도료 작업은 휘발성 유기용제를 필수적으로 사용함으로 인해 대기를 오염시킬 뿐만 아니라, 작업자의 건강을 해치게 되고, 많은 시간이 소요되며, 작업자의 숙련도에 따라 도료 품질에 큰 차이가 발생하게 되는 문제점을 가지고 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 시공이 간편한 부식 방지 테이프가 개발되었다. 이에 대한 종래 기술로는 한국공개특허 제10-2013-0045455호의 "부식저감용 테이프"가 제시된 바 있는데, 이는 부식 저감용 테이프로서, 부식되는 대상물에 부착되면서 금속 분말을 포함하는 점착층; 이 점착층 위에 형성되는 지지층과; 이 지지층 위에 형성되어 자외선을 반사시키는 자외선 반사층을 순차적으로 포함하여 구성된다. 여기서 금속분말은 칼륨(K), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 아연(Zn)중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이러한 종래 기술의 작용은 다음과 같다.
[철의 부식]
- 양극 반응: Fe -> Fe2+ + 2e-
- 음극 반응: O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-
2Fe + 2H2O + O2 -> 2Fe2+ + 4OH- -> 2Fe(OH)2↓
[아연의 희생 양극]
- 양극 반응: Zn -> Zn2+ + 2e-
- 음극 반응: O2 + 2H2O + 4e- -> 4OH-
철의 부식 속도는 아연보다 빠르다. 그러나, 철과 아연(전위가 낮아 이온화 경향이 높음)을 전기적으로 접촉시키면, 아연은 철보다 더 활성적인 금속이 되므로 전위가 낮아 양극으로 작용하고 철은 음극이 된다. 그러므로 아연은 양극 반응(Zn -> Zn2+ + 2e-)을 통해 전자는 음극인 철로 운반되어 철 표면에서 음극 반응으로 소모된다. 즉, 아연은 철에 전기적으로 접촉하기 전보다 더 빠르게 부식되는 반면, 철은 음극 보호를 받아 부식이 매우 느리게 일어나거나 거의 일어나지 않는다. 이러한 원리를 바탕으로 테이프의 점착층에 희생양극 작용을 하는 금속을 첨가해서 테이프 손상시 쉽게 발생하는 녹에 대한 저항성을 가지도록 한다.
그러나 종래 기술은 금속 분말, 예컨대 아연이 점착층에 포함됨으로써 아연이 테이프로부터 박리되는 현상에 의하여, 철의 방식에 대한 신뢰성이 현저하게 저하되는 문제점을 가지고 있었다. 이러한 문제점으로 인해 철의 방식 작용에 대한 내구성이 저하되고, 사용에 많은 제한이 따르게 되었다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 아연의 박리 현상을 최대한 억제하여 금속의 방식에 대한 신뢰성을 향상시키고, 내구성이 우수하도록 하며, 아연의 음극화 보호기능과 테이프의 피복기능을 함께 가지도록 하여, 피착물에 대한 능동 부식방지와 수동 부식방지를 가능하도록 하며, 외부의 충격보호층에 의해 기계적 충격 보호가 우수할 뿐만 아니라, 지상 배관은 물론 지하 매설 배관에도 적용하는 등 그 사용의 제한을 없애도록 하고, 시공의 편의성과 고품질의 시공을 가능하도록 하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시례에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일측면에 따르면, 피착물에 대한 부식을 방지하는 아연 테이프에 있어서, 피착물의 외부 충격을 보호하는 외부충격보호층; 상기 외부충격보호층의 일측면에 아연 분말이 증착되어 형성되는 아연층; 및 상기 아연층이 상기 외부충격보호층과의 사이에 위치하도록 상기 아연층의 일측면에 형성되고, 피착물에 부착되도록 하는 점착제층을 포함하는 부식 방지용 아연 테이프가 제공된다.
상기 외부충격보호층은 PE(Polyethylene), PET(Polyethlene Terephthalate), PP(Polypropylene) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 필름이고, 0.01~1.0mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 아연층은 상기 아연 분말이 99.00000~99.99999%의 순도를 가지고, 상기 외부충격보호층에 증착후 코로나 처리되고, 0.01~0.8mm의 두께를 가질 수 있다.
상기 점착제층은 부틸고무계 점착제로 이루어지고, 0.3~2.0mm 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 피착물에 대한 부식을 방지하는 아연 테이프의 제조 방법에 있어서, 피착물의 외부 충격을 보호하는 외부충격보호층의 일측면에 아연 분말을 증착하여 아연층을 형성하는 단계; 상기 외부충격보호층과 상기 아연층으로 이루어지는 아연 필름을 코로나 처리하는 단계; 및 상기 아연층에 피착물과의 부착을 위한 점착제층을 형성하는 단계를 포함하는 부식 방지용 아연 테이프의 제조 방법이 제공된다.
상기 아연층을 형성하는 단계는 상기 외부충격보호층이 PE(Polyethylene), PET(Polyethlene Terephthalate), PP(Polypropylene) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 필름이고, 0.01~1.0mm의 두께를 가지며, 상기 아연 분말이 상기 아연 분말이 99.00000~99.99999%의 순도를 가지고, 상기 아연층이 0.01~0.8mm의 두께를 가지며, 상기 점착제층을 형성하는 단계는 상기 점착제층이 부틸고무계 점착제로 이루어지고, 0.3~2.0mm 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법에 의하면, 아연이 외부충격보호층에 증착되도록 하여 아연의 박리 현상을 최대한 억제함으로써 금속의 방식에 대한 신뢰성을 향상시키고, 내구성이 우수하도록 하며, 아연의 음극화 보호기능과 테이프의 피복기능을 함께 가지도록 하여, 피착물에 대한 능동 부식방지와 수동 부식방지를 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법에 의하면, 외부충격보호층에 의해 피착물에 대한 기계적 충격 보호가 우수할 뿐만 아니라, 지상 배관은 물론 지하 매설 배관에 모두 사용할 수 있도록 하는 등 그 사용의 제한을 없애도록 하며, 간편한 시공과 경제적 시공이 가능하도록 하고, 시공의 품질을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프를 도시한 단면도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 실시례를 가질 수 있는 바, 특정 실시례들을 도면에 예시하고, 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 기술 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 식으로 이해되어야 하고, 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시례를 상세히 설명하며, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 부여하고, 이에 대해 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프(10)는 외부충격보호층(11), 아연층(12), 그리고 점착제층(13)을 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프(10)는 가스, 물, 유류 등의 국가기간 배관 라인의 외부 피복 및 부식 방지에 사용될 수 있고, 매설 배관 및 지상 배관의 외부 피복 및 부식의 방지에 사용될 수 있으며, 원자력, 석유화학, 정유플랜트의 외부 피복 및 부식 방지에 사용될 수 있고, 지상이나 해양 플랜트 또는 선박 등의 유류탱크, LNG 시설, 기타 산업 설비 뿐만 아니라, 자동차, 선박, 건축, 토목 부분의 부식 방지용으로 사용될 수 있으며, 본 실시례에서는 피착물로서 배관을 예로 들어 설명하기로 한다.
외부충격보호층(11)은 피착물, 예컨대 배관의 외측에 위치함으로써 피착물의 외부 충격을 보호하도록 하고, 예컨대 PE(Polyethylene), PET(Polyethlene Terephthalate), PP(Polypropylene) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 필름일 수 있고, 0.01~1.0mm의 두께를 가질 수 있으며, 배관을 외부의 기계적 충격으로 보호하도록 한다.
아연층(12)은 외부충격보호층(11)의 일측면에 아연 분말이 증착되어 형성되고, 외부충격보호층(11)과 함께 아연 필름(11,12)을 형성하게 되며, 코로나(corona) 처리에 의해 외부충격보호층(11)에서의 이온 결합에 의해 외부충격보호층(11)과의 밀착도가 향상시키고, 이로 인해 배관 피복시 접착력을 강화하고, 박리현상을 억제하며, 내구성을 향상시킬 수 있다. 여기서 아연 분말은 99.00000~99.99999%, 일례로 99.99%의 순도를 가질 수 있다. 또한 코로나 처리는 아연 필름(11,12)에 고주파, 고전압의 전자를 투과시킴으로써 표면상의 수십 나노(nano)의 거칠기 정도를 형성하여 아연의 부착 내지 밀착도를 향상시키게 된다.
아연층(12)은 점착제층(13)의 파손시 피착물과의 전기적 연결에 의해 아연의 음극화 보호 기능을 통한 금속인 배관의 부식을 방지하도록 하는 능동형 부식방지층(active corrosion protection layer)으로서 2차적 부식방지 역할을 하게 되고, 이를 충실히 수행하면서도 불필요한 부피 증가를 방지하기 위하여, 0.01~0.8mm 두께를 가질 수 있다. 아연의 음극화 보호 기능은 아연층(12)이 금속 배관보다 저전위인 아연층(12)의 음극화 보호 성질을 이용한다.
점착제층(13)은 아연층(12)이 외부충격보호층(11)과의 사이에 위치하도록 도 1에서와 같이 아연층(12)의 일측면 전체에 형성되고, 아연 필름(11,12)이 피착물, 예컨대 배관에 부착되기 위한 부착력을 제공하고, 일례로 압출 및 롤링에 의해 아연 필름(11,12)에 합지될 수 있고, 부식 방지 성능이 우수한 부틸고무계 점착제로 이루어질 수 있으며, 우수한 방식성으로 인해 수동형 부식방지층(passive corrosion protection layer)으로서 1차적 부식방지 역할을 하게 되고, 이를 충실히 수행하면서도 불필요한 부피 증가를 방지하기 위하여 두께가 0.3~2.0mm일 수 있다. 또한 점착제층(13)은 접착력과 전단응력 등의 물성이 유럽 부식방지 외부 코팅제품 기준 EN 12068 클래스A 등급을 충족시키도록 제작될 수 있고, 외부충격보호층(11)과 함께 미국 AWWA C209를 충족시키도록 제작될 수 있으며, 부식 방지용 아연 테이프(10)가 롤링될 수 있도록 이형지(14)가 부착될 수 있다.
한편 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프(10)는 25mm, 30mm, 50mm, 75mm, 100mm, 125mm, 150mm, 200mm를 비롯하여 다양한 폭을 가질 수 있고, 5m, 10m, 15m, 20m, 30m, 60m를 비롯하여 다양한 길이를 가질 수 있으며, 전체 두께가 예컨대 0.4~3.0mm일 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프(10)는 모든 철구조물에 적용이 가능하고, 일반적인 수동형 방식의 테이프와는 달리, 액상 접착제(또는 프라이머)를 사용하지 않고, 피착면의 표면에 직접 시공이 가능하다.
부식 방지용 아연 테이프(10)는 시공을 위하여, 먼저 배관, 철구조물, 플랜트 및 산업설비 등과 같은 피착물의 표면을 청결하고, 건조한 상태를 유지하도록 한다. 이때 피착물은 SA 2 ½ 수준으로 은색 표면이 보일 정도로 파워 와이어 브러쉬(power wire brush) 등으로 표면 처리를 해줄 수 있다. 또한 티(tee), 엘보(elbow), 브렌치(brench) 등의 피팅부위(fittings)나 프랜지(flange), 경사진 면, 울퉁불퉁하게 각진 부위와 같이 시공할 면이 고르지 못한 경우에 시공면을 고르게 하기 위해서, 충진용 매스틱테이프(또는 필러)로 충진할 수 있다. 부식 방지용 아연 테이프(10)는 시공할 면의 끝단 가장자리로부터 최소한 75mm 안쪽으로 나선식으로 장력을 유지하며, 표면에 직접 랩핑(wrapping)할 수 있으며, 강한 장력(tension)과 일정한 겹칩 시공(overlap)을 위해서 테이프 래핑기(wrapping machine)를 이용할 수 있으며, 전체 폭의 50%를 중첩시켜서 인장력이 충분하도록 돌려가면서 감거나, 잘라서 시공할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 부식 방지용 아연 테이프(10)는 배관에 부착되는 방식 부재로서 역할을 수행함으로써 부식 발생 인자를 차단하는 수동형 부식방지(passive corrosion protection) 기능과, 아연층(12)에 의한 아연의 음극화 보호에 의해 전기방식을 통한 능동형 부식방지(active corrosion protection) 기능을 가지게 된다. 또한 외부충격보호층(11)에 의해 지상 및 지하 매설 배관에도 적용 가능한 복합 부식 방지 시스템을 제공하게 된다.
도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프의 제조 방법을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시례에 따른 부식 방지용 아연 테이프의 제조 방법은 외부충격보호층에 아연 분말을 증착시키는 단계(S11), 아연 필름을 코로나 처리하는 단계(S12), 그리고 아연층에 점착제층을 형성하는 단계(S13)를 포함할 수 있다.
외부충격보호층에 아연 분말을 증착시키는 단계(S11)에 의하면, 피착물, 예컨대 배관의 외부 충격을 보호하는 외부충격보호층(11)의 일측면에 아연 분말을 증착하여 아연층(12)을 형성하도록 한다. 이를 위해 증착 장비를 사용하여, 아연 분말을 고진공 상태에서 고온 가열에 의해 금속 분자 상태로 증발시켜서 외부충격보호층(11)의 일측면에 증착시키게 된다. 여기서 외부충격보호층은 PE(Polyethylene), PET(Polyethlene Terephthalate), PP(Polypropylene) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 필름일 수 있고, 0.01~1.0mm의 두께를 가질 수 있다. 또한 아연 분말은 99.00000~99.99999%의 순도를 가질 수 있다. 또한 아연층(12)은 0.01~0.8mm의 두께를 가질 수 있다.
아연 필름을 코로나 처리하는 단계(S12)에 의하면, 외부충격보호층(11)과 아연층(12)으로 이루어지는 아연 필름(11,12)을 코로나(corona) 처리하는데, 이를 위해 아연 필름(11,12)에 고주파, 고전압의 전자를 투과시킴으로써 표면상에 수십 나노(nano)의 거칠기 정도를 형성하여, 아연의 부착 내지 밀착도를 향상시키게 된다.
아연층에 점착제층을 형성하는 단계(S13)에 의하면, 도 1에서와 같이 아연층(12) 전체에 피착물과의 부착을 위한 점착제층(13)을 형성하게 된다. 여기서 점착제층(13)은 부틸고무계 점착제로 이루어질 수 있고, 0.3~2.0mm 두께를 가질 수 있다.
점착제층(13)은 별도로 제작되어 아연층(12)에 롤링 등의 합지 공정에 의해 부착될 수 있다. 점착제층(13)의 제작을 위하여, 부틸고무 등의 재료에 대한 점도를 낮춤으로써 가공성을 향상시키기 위하여 오픈 롤(open roll)을 이용한 소련고정을 수행하고, 소련공정을 마치면 부틸고무 등을 포함한 점착 재료에 대한 배합공정을 수행하며, 배합공정을 마치면 이물질 제거 및 배합을 위하여 배합 및 압출 공정을 수행한다. 아연 필름(11,12)과 점착제층(13)을 합지 공정에 의해 서로 접착시키키는데, 이때 점착제층(13)에 이형지(14)를 부착시킬 수 있으며, 합지 후 커팅기에 의해 원하는 규격으로 커팅 후, 냉각 공정, 와인딩(winding) 공정을 거치고, 커팅(cutting) 및 씨팅(sitting) 공정을 거쳐서 포장에 의해 완성된다.
이와 같은 본 발명에 따른 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법은 아연이 외부충격보호층에 증착되도록 하여 아연의 박리 현상을 최대한 억제함으로써 금속의 방식에 대한 신뢰성을 향상시키고, 내구성이 우수하도록 하며, 아연의 음극화 보호기능과 테이프의 피복기능을 함께 가지도록 하여, 피착물에 대한 능동 부식방지와 수동 부식방지를 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 부식 방지용 아연 테이프 및 이의 제조 방법은 외부충격보호층에 의해 피착물에 대한 기계적 충격 보호가 우수할 뿐만 아니라, 지상 배관은 물론 지하 매설 배관에 모두 사용할 수 있도록 하는 등 그 사용의 제한을 없애도록 하며, 간편한 시공과 경제적 시공이 가능하도록 하고, 시공의 품질을 높일 수 있다.
이와 같이 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시례에 한정되어서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이러한 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
11 : 외부충격보호층
12 : 아연층
13 : 점착제층
14 : 이형지

Claims (6)

  1. 피착물에 대한 부식을 방지하는 아연 테이프에 있어서,
    피착물의 외부 충격을 보호하는 외부충격보호층;
    상기 외부충격보호층의 일측면에 아연 분말이 증착되어 형성되는 아연층; 및
    상기 아연층이 상기 외부충격보호층과의 사이에 위치하도록 상기 아연층의 일측면 전체에 형성되고, 피착물에 부착되도록 하는 점착제층;을 포함하고,
    상기 점착제층은,
    상기 피착물에 대한 수동형 부식방지층으로서 1차적 부식방지 역할을 하게 되고,
    상기 아연층은,
    상기 아연 분말이 99.00000~99.99999%의 순도를 가지고, 상기 외부충격보호층에 증착후 코로나 처리되고, 0.01~0.8mm의 두께를 가지며, 상기 점착제층의 파손시 상기 피착물과의 전기적 연결에 의해 능동형 부식 방지층으로서 2차적 부식방지 역할을 하게 되는, 부식 방지용 아연 테이프.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부충격보호층은,
    PE(Polyethylene), PET(Polyethlene Terephthalate), PP(Polypropylene) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 필름이고, 0.01~1.0mm의 두께를 가지는, 부식 방지용 아연 테이프.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 점착제층은,
    부틸고무계 점착제로 이루어지고, 0.3~2.0mm 두께를 가지는, 부식 방지용 아연 테이프.
  5. 피착물에 대한 부식을 방지하는 아연 테이프의 제조 방법에 있어서,
    피착물의 외부 충격을 보호하는 외부충격보호층의 일측면에 아연 분말을 증착하여 아연층을 형성하는 단계;
    상기 외부충격보호층과 상기 아연층으로 이루어지는 아연 필름을 코로나 처리하는 단계; 및
    상기 아연층 전체에 피착물과의 부착을 위한 점착제층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 점착제층을 형성하는 단계는,
    상기 점착제층이 상기 피착물에 대한 수동형 부식방지층으로서 1차적 부식방지 역할을 하게 되고,
    상기 아연층을 형성하는 단계는,
    상기 아연 분말이 99.00000~99.99999%의 순도를 가지고, 상기 아연층이 0.01~0.8mm의 두께를 가짐과 아울러, 상기 점착제층의 파손시 상기 피착물과의 전기적 연결에 의해 능동형 부식 방지층으로서 2차적 부식방지 역할을 하게 되는, 부식 방지용 아연 테이프의 제조 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 아연층을 형성하는 단계는,
    상기 외부충격보호층이 PE(Polyethylene), PET(Polyethlene Terephthalate), PP(Polypropylene) 중 어느 하나의 재질로 이루어지는 필름이고, 0.01~1.0mm의 두께를 가지며,
    상기 점착제층을 형성하는 단계는,
    상기 점착제층이 부틸고무계 점착제로 이루어지고, 0.3~2.0mm 두께를 가지는, 부식 방지용 아연 테이프의 제조 방법.
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