KR102341318B1 - 친환경 발수 공법이 적용된 흡습속건성 원단 - Google Patents

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Abstract

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 흡습속건성 원단에 있어서, 카르복실산, 올레아미드, 글리콜-2-에틸헥사놀, 탄소나노튜브가 첨가되어 C0(Flurorin-Free water repellent) 타입으로 제조된 발수처리제; 및 상기 발수처리제가 도포된 원단;을 포함하고, 상기 발수처리제는, 상기 원단의 표면에 X축 및 Y축의 방향으로 모두 이격된 불연속적 간격을 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 발수 공법이 적용된 흡습속건성 원단{Moisture-absorbing and quick-drying fabric with eco-friendly water-repellent method}
본 발명은 흡습속건성 원단에 관한 것으로서, 친환경 발수처리제를 이용한 흡습속건성 원단에 관한 것이다.
현대 사회의 질적 향상에 따라, 고기능성 및 다기능성을 갖춘 의류용 섬유가 개발되고 있다. 최근에는 이러한 기능성 섬유에 대한 요구 중 착용 쾌적성 측면이 중요하게 대두되고 있다.
착용 쾌적성은 의복을 착용했을 때, 촉감 및 활동성 등을 개선하기 위한 것으로 온도, 습도, 운동에 대한 쾌적 기능을 확보하는 것이 목적이며, 착용 쾌적성과 관련된 기능으로는, 투습성, 발수성, 방수성, 보온성 및 흡습속건성 등이 있다.
특히, 착용 쾌적성에 흡습속건성이 가장 중요한 기능 중 하나로 주목되는데, 흡습속건성은 일상생활, 레저, 스포츠 활동 등에 필연적으로 발생하는 땀으로 인한 불쾌감을 줄이고 외부에서 인체에 영향을 미치게 되는 습기를 방지하는데 중요하기 때문이다.
이와 관련, 종래에는 원단의 직조 구조를 변형하여 흡습속건성을 구현하였다. 관련 종래기술로, 한국등록특허 제1908434호는 이중 직조 구조의 흡습속건성 원단을 개시한다. 도 1은 종래기술의 흡습속건성 원단을 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 흡습속건성 원단은 피부에 닿는 이면에 배치되어 기체상 또는 액체상의 땀을 흡수하지 않도록 소수성 재질 섬유로 직조된 이면 직조층(10)과, 이면 직조층(10)의 위로, 이중 구조로 편직되어 땀을 흡수하도록 친수성 재질 섬유로 직조된 표면 직조층(20)을 포함하여 구성된다. 상기 선행특허는 이러한 이중직조 구조의 원단으로 피부에 접촉하는 촉감을 향상시키면서 표면 직조층을 친수성으로 구현하여 발수성을 부여함에 따라 흡습속건성을 발현한다.
종래에는, 상기와 같이 2중 또는 3중의 직조 구조와 같이 구조적인 특징으로 편직하여 흡습속건성을 구현하였다. 이에 따라, 종래의 원단은 흡습속건성 부여를 위해 편직이 자유롭지 못하여, 의류의 다양성에 제한이 생기는 구조적 한계점이 발생하게 되었다.
이에, 본 출원인은 섬유의 편직 구조에 무방하게 흡습속건성을 부여하는 원단을 제공하고자 하며, 원단의 발수처리공법에서 발수처리제를 원단에 부분적으로 도포하여 흡습속건성을 부여하고, 특히 불소가 포함되지 않는 친환경 발수처리제를 이용한 흡습속건성 원단을 고안하게 되었다.
한국등록특허 제1908434호
본 발명은 원단의 직조 구조나 편직 방법이 제한되지 않는 흡습속건성 원단을 제공하고자 한다. 특히, 본 발명은 친환경 발수처리제를 이용한 C0(Flurorin-Free water repellent) 타입의 흡습속건성 원단을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 흡습속건성 원단에 있어서, 카르복실산, 올레아미드, 글리콜-2-에틸헥사놀, 탄소나노튜브가 첨가되어 C0(Flurorin-Free water repellent) 타입으로 제조된 발수처리제; 및 상기 발수처리제가 도포된 원단;을 포함하고, 상기 발수처리제는, 상기 원단의 표면에 X축 및 Y축의 방향으로 모두 이격된 불연속적 간격을 형성된 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 발수처리제는, 송진, 및 알키드수지가 더 첨가될 수 있다.
바람직하게, 상기 발수처리제는, 붕규산유리, 및 디시안디아미드가 더 첨가될 수 있다.
바람직하게, 상기 발수처리제는, 상기 원단의 표면에 스트립 형상으로 도포되고, X축 방향으로 이격된 간격의 길이가, 스트립의 폭(X축) 길이보다 넓게 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 발수처리제는, 상기 원단의 표면에 스트립 형상으로 도포되고, Y축 방향으로 이격된 간격의 길이가, 스트립의 길이(Y축) 보다 같거나 짧게 형성될 수 있다.
바람직하게, 상기 발수처리제는, 상기 원단의 표면에 1mm의 폭과 3.5mm의 길이를 갖는 다수의 스트립 형상으로 도포될 수 있다.
(여기서, 상기 스트립의 폭과 길이는 ±10%의 오차 범위로 형성될 수 있다)
바람직하게, 상기 원단은, 미세한 바늘구멍인 앵커링홀이 형성되고, 상기 앵커링홀을 통해 앵커제가 유입되어 상기 발수처리제가 고정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 불소 계열이 포함되지 않은 C0 타입의 발수처리제를 사용함에 따라 친환경적이고, 원단 가공시 수행되는 가먼트 워싱, 라미네이팅, 코팅 등과 같은 공정처리 후 얼룩이 생기지 않도록 하면서 원단 손상이 방지되고 발수력과 세탁 견뢰도가 우수한 발수성 기능이 있다.
본 발명은 이러한 우수한 발수성 기능의 발수처리제를 특정한 규칙으로 원단 상에 부분 도포하여, 흡습속건성을 부여하고, 본 발수처리제의 도포 디자인은 기존 방식과 비교해 성능이 떨어지지 않으면서도 가로 세로 양방향 모두에서 흡수율이 탁월하며, 약품의 사용량이 약 20% 정도 저감되어 제작이 가능한 이점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 발수처리제의 도포 디자인은 사용자의 활동시에 땀의 발생 부위를 왜곡하지 않음에 따라 어느 부위에 땀이 많이 나는지 알 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래의 흡습속건성 원단을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡습속건성 원단을 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해 질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흡습속건성 원단(1)을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흡습속건성 원단(1)은 원단(10) 및 도포된 발수처리제(30)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따른 흡습속건성 원단(1)은 원단(10) 자체의 직조 구조를 변경하지 않고, 어떠한 형태의 원단(10)이든 발수처리를 통해 흡습속건성을 확보하는 실시예를 개시한다. 본 실시예에 따른 원단(10)은 나일론 66, 폴리에스테르사, 아크릴사 등의 원사로 직조될 수 있으며, 편직 방법은 제한되지 않는다.
원단(10)은 미세한 바늘구멍인 앵커링홀이 형성되고, 앵커링홀을 통해 앵커제가 유입되어 발수처리제(30)가 고정될 수 있도록 한다. 앵커링홀 형성과정은 제작된 원단에 미세한 바늘구멍을 형성하는 과정으로, 앵커제가 흘러들어가 원단(10)의 표면과 이면 사이에 ‘H’형상의 단면 구조를 이루어 발수처리제(30)가 부착되었을 때 견고한 고정력을 유지하기 위한 사전 처리 방법이다.
물론, 원단(10)에는 원사가 제직된 것이므로 공극이 형성되어 있다. 다만, 앵커링홀은 초미세 바늘을 이용하여 원사에 초미세 구멍을 뚫는 것을 말하며, 이러한 구멍은 원사가 끊어지지 않을 정도로 미세하게 천공된다. 이후, 앵커링제 스프레이 과정은 이러한 미세 앵커링홀에 앵커링제를 흘려넣어 앵커링 기능을 수행할 수 있도록 준비하는 과정으로서, 본 실시예로 앵커링제는 폴리우레탄수지:메틸알콜:폴리옥시에틸렌 하이드로겐 코스터 에테르가 3:1:1의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용한다.
이 경우, 폴리우레단 수지는 접착력을 유지시키기 위함이며, 메틸알콜은 원사 표면에 잔류하는 기름을 제거하여 원사의 유연성을 증대시키고 내후성을 강화시키기 위함이고, 폴리옥시에틸렌 하이드로겐 코스터 에테르(polyoxyethylene hydrogenated coster ether)는 경화시 체적팽창을 억제하여 원사의 변형을 막고 수치 안정성을 유지하기 위함이다.
상기의 앵커링홀은 후술하게 될 발수처리제(30) 특유의 도포 디자인에 맞도록 형성될 수 있다.
발수처리제(30)는 카르복실산, 올레아미드, 글리콜-2-에틸헥사놀, 탄소나노튜브가 첨가되어 C0(Flurorin-Free water repellent) 타입으로 제조될 수 있다. 바람직하게, 발수처리제(30)는 송진, 및 알키드수지가 더 첨가될 수 있다. 보다 바람직하게, 발수처리제(30)는 붕규산유리, 및 디시안디아미드가 더 첨가될 수 있다.
본 실시예로, 상기 발수처리제(30)의 제작 및 원단(10)의 발수처리공정을 설명한다.
실시예1. 친환경 발수처리제 및 원단 발수처리공법
흡습속건성 원단(1)의 가공을 위한 친환경 발수처리공법은 원단 준비단계, 발수처리제 교반단계, 딥핑 단계, 건조 및 경화단계로 구성될 수 있다.
원단 준비 단계는 발수처리할 원단(10), 이를 테면 아웃웨어, 스포츠웨어나 레저웨어, 작업복 등을 만들 원단을 준비하는 단계로서 원사가 직조 혹은 편조되어 만들어지며, 통상 셀룰로오스 섬유 혹은 합섬 혼방물이 될 수 있다. 바람직한 원사로는, 나일론 66, 폴리에스테르사, 아크릴사 등이 될 수 있다.
원단 준비단계 전에 원단 전처리단계가 수행될 수 있는데, 원단 전처리단계는 원사 방오 처리과정, 원단 제직과정, 앵커링 홀 형성과정, 앵커제 스프레이과정을 포함할 수 있다.
여기에서, 원사 방오처리과정은 원사 한가닥 한가닥을 각각 방오제에 침지시켜 원사 자체에 방오코팅이 이루어지도록 하는 과정이다. 바람직한 방오제로는 세탁견뢰도까지 높일 수 있도록 폴리테트라플로오르에틸렌 30중량%, 히드록시프롤린 15중량%, 황산아연 5중량%, 이소프로필에테르 15중량% 및 나머지 액상 멜리민수지로 구성될 수 있다. 중량비의 오차범위는 ±10% 이내일 수 있다.
이때, 폴리테트라플로오르에틸렌(PTFE)은 오염방지성을 증대시키기 위해 첨가되고, 상기 히드록시프롤린(hydroxyproline)은 젤라틴 가수 분해물에서 라이네케염으로서 원단의 표면 유연성을 더욱 강화시키기 위해 첨가되며, 황산아연은 마이그래이션을 방지하기 위해 첨가된다.
그리고, 이소프로필에테르(Iso-PropylEther)는 가교기능을 통해 경화피막을 형성함으로써 내구성과 내오염성을 증대시키기 위해 첨가되고, 액상 멜라민수지는 접착력을 극대화시켜 코팅층의 표면 박리를 강력하게 억제하기 위해 첨가된다.
앵커링홀 형성과정은 제직된 원단에 미세한 바늘구멍을 형성하는 과정으로서 후술되는 앵커제가 흘러들어가 원단의 표면과 이면 사이에 'H' 형상의 단면 구조를 이루어 추후 발수처리제가 부착되었을 때 견고한 고정력을 유지하기 위한 사전 처리방법이다. 앵커링홀은 후술하게 될 발수처리제(30)의 도포 디자인의 규격 조건으로 형성될 수 있다.
원단(10)에는 원사가 제직된 것이므로 공극이 형성되어 있다. 본 발명의 앵커링홀은 초미세 바늘을 이용하여 원사에 초미세 구멍을 뚫는 것을 말하며, 이러한 구멍이 원사의 끊어짐을 발생시키지 않는다. 워낙 미세하기 때문이다.
아울러, 앵커링제 스프레이 과정은 이 미세 앵커링홀에 앵커링제를 흘려넣어 앵커링 기능을 수행할 수 있도록 준비하는 과정으로서, 본 발명에서 사용되는 앵커링제는 폴리우레탄수지:메틸알콜:폴리옥시에틸렌 하이드로겐 코스터 에테르가 3:1:1의 중량비로 혼합된 혼합물을 사용한다.
이 경우, 폴리우레탄수지는 접착력을 유지시키기 위함이며, 메틸알콜은 원사 표면에 잔류하는 기름을 제거하여 원사의 유연성을 증대시키고 내후성을 강화시키기 위함이고, 폴리옥시에틸렌 하이드로겐 코스터 에테르(polyoxyethylene hydrogenated coster ether)는 경화시 체적팽창을 억제하여 원사의 변형을 막고 수치 안정성을 유지하기 위함이다.
한편, 발수처리제 교반단계는 본 발명에 따른 발수특성과 세탁견뢰도 증대를 위해 원단에 딥핑될 발수처리제를 준비하는 단계이다.
바람직한 발수처리제로는 물 1ℓ를 기준으로 카르복실산(carboxylic acid) 100g, 올레아미드 15g, 송진 50g, 글리콜-2-에틸헥사놀 10g, 탄소나노튜브 20g을 투입한 후 50℃에서 30분 동안 교반시킨 후 알키드수지 55g을 천천히 투입하여 15분간 더 교반한 후 수용성 폴리우레탄수지 250g을 첨가하여 제조된 것을 사용한다. 본 실시예에 따른 카르복실산, 올레아미드, 송진, 글리콜-2-에틸헥사놀, 탄소나노튜브, 알키드 수지의 중량은 전술한 수치에서 오차범위 ±10% 이내로 첨가됨이 바람직하다.
여기에서, 카르복실산과, 올레아미드와, 송진와, 글리콜-2-에틸헥사놀 및 탄소나노튜브의 혼합은 특히, 물에 대한 접촉각과 내수성을 강화시켜 발수성 및 세탁견뢰도를 증대시킨다.
특히, 카르복실산은 메탄산, 에탄산, 옥살산, 말론산, 팔미트산 중 하나를 사용할 수 있으며, 올레아미드(Oleamide)는 슬립성을 강화시키고 균일 분산성을 좋게 하며, 글리콜-2-에틸헥사놀은 거품성을 억제하여 처리효율을 높인다. 카르복실산과 송진은 표면의 미세 구조와 낮은 표면 에너지를 지니는 소수성을 강화시킬 수 있다. 탄소나노튜브와 알키드수지는 폴리우레탄수지와 교합되면서 접촉각을 높여 발수성을 증대시키고, 특히 내수압특성을 1800mm 이상으로 높일 수 있다.
이에 더하여, 본 실시예에서는 발수처리제(30) 100중량부에 대해, 붕규산유리 20중량부, 디시안디아미드(Dicyandiamide) 10중량부를 더 첨가할 수 있다. 붕규산유리는 규산분 80중량%와 나머지 붕산분 및 기타 불가피한 성분들로 이루어진 것으로 낮은 열팽창율을 가지므로 열팽창과 수축이 적어 크랙 발생을 억제하여 내구성을 높이면서 내열충격성과 화학적내구성을 높일 수 있다. 또한, 디시안디아미드은 소수화에 따른 발수특성을 초발수에 가깝게 증진시킬 수 있다.
이후, 딥핑단계에서는 상기 발수처리제에 원단을 5-10분간 침지시켜 발수처리제를 원단 표면과 이면에 노출되어 있는 앵커제에 접착시켜 앵커링시키게 된다.
그런 다음, 건조 및 경화단계가 수행되는데, 이는 40-50℃로 유지되는 건조로에서 30-60분동안 서서히 통과시키면서 건조 경화시키게 된다. 이어, 건조,경화가 완료되면 상온에서 3시간 동안 냉각시킨 후 물로 수세한 다음 말려 제품화시킨다.
이상의 실시예에 따른 친환경 발수처리제(30)는 다음과 같은 내수압 특성 측정 결과를 보인다. 내수압 테스트는 디지털 내수압측정기(모델명:FX 3300Ⅳ, 제조사:Textest Instruments 스위스)를 사용하였며, 내수압 측정결과, 2050mm의 내수압이 측정되었다. 이로써, 본 발명에 따른 원단은 세탁견뢰도가 우수한 것으로 확인되었다. 또한, 방수성 및 발수성을 확인하기 위해 양자를 염수에 2일간 침지시킨 후 -10℃까지 냉각했다가 해동한 후 25℃까지 가열하기를 10회 반복한 후 표면 크랙여부와 변색여부를 확인하였다. 확인 결과, 원단에는 아무런 변화가 없었고, 크랙도 발생하지 않았으며, 발수처리층의 탈락도 발견되지 않았다. 본 실시예에 따른 발수처리제(30)는 불소계열(C6 타입)이 전혀 포함되지 않는 C0 타입의 첨가물로만 구현되어 친환경적 특성을 갖는다.
실시예2. 친환경 발수처리제의 흡습속건성을 위한 도포 디자인
발수처리제(30)는 원단(10)의 표면에 X축 및 Y축의 방향으로 모두 이격된 불연속적 간격이 형성되도록 도포될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 발수처리제(30)는 X, Y의 방향으로 반드시 이격이 있는 불연속적으로 도포됨에 주목한다. 발수처리제(30)가 도포된 단일체의 디자인은 스트립 형상의 직사각형일 수 있다.
발수처리제(30)는 원단(10)의 표면에 스트립 형상으로 도포되고, X축 방향으로 이격된 간격의 길이가, 스트립의 폭(X축) 길이보다 넓게 형성될 수 있다. 즉, 도 2에서, 발수처리제(30)의 X축 방향 폭(31)의 길이보다, X축 방향으로 이격된 간격(13)의 길이가 길게 형성된다.
바람직한 실시예로, 발수처리제(30)의 폭(31)은 1mm(오차범위 ±10%)일 수 있다. 이에 따른, X축 방향으로 다른 발수처리제(30)와 이격된 간격의 길이(13)는 3mm(오차범위 ±10%)일 수 있다. 본 실시예에 따른 규격 설계는 기존의 발수처리 성능을 유지하면서도 흡습속건성 기능이 발현되는 디자인으로 설정된 것이다.
발수처리제(30)는 원단(10)의 표면에 스트립 형상으로 도포되었을 때, Y축 방향으로 이격된 간격의 길이가, 스트립의 길이(Y축) 보다 같거나 짧게 형성될 수 있다. 도 2에서, Y축 방향으로 이격된 간격(11)의 길이는 발수처리제(30)의 Y축 방향 길이(33)보다 같거나 짧은 것으로 설정된다.
본 실시예로, 발수처리제(30)의 Y축 방향 길이(33)는 3.5mm(오차범위 ±10%)일 수 있다. Y축 방향으로 발수처리제(30) 간 이격된 간격(33)의 길이는 3mm(오차범위 ±10%)일 수 있다. 본 실시예에 따른 규격 설계는 기존의 발수처리 성능을 유지하면서도 흡습속건성 기능이 발현되는 디자인으로 설정된 것이다.
본 실시예를 정리하면, 발수처리제(30)는 원단(10)의 표면에 1mm의 폭과 3.5mm의 길이를 갖는 다수의 스트립 형상으로 도포될 수 있다. 이 때, 발수처리제(30)의 스트립 단위체가 적절히 배열되면, 가로와 세로 모든 방향에서 흡수율이 탁월하다. 또한, 이와 같은 도포 디자인으로 약품을 덜 사용하는 장점이 있다. 본 실시예에 따른 발수처리제(30)의 도포 디자인은 기존 방식과 비교해 성능이 저감되지 않으면서 약품량이 20%정도 저감될 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1: 흡습속건성 원단
10: 원단
30: 발수처리제

Claims (7)

  1. 카르복실산, 올레아미드, 글리콜-2-에틸헥사놀, 탄소나노튜브가 첨가되어 C0(Flurorin-Free water repellent) 타입으로 제조된 발수처리제; 및
    상기 발수처리제가 도포된 원단;을 포함하고,
    상기 발수처리제는,
    상기 원단의 표면에 X축 및 Y축의 방향으로 모두 이격된 불연속적 간격이 형성되고,
    상기 발수처리제는,
    상기 원단의 표면에 스트립 형상으로 도포되고,
    X축 방향으로 이격된 간격의 길이가, 스트립의 폭(X축) 길이보다 넓게 형성되며,
    상기 원단의 표면에 스트립 형상으로 도포되고,
    Y축 방향으로 이격된 간격의 길이가, 스트립의 길이(Y축) 보다 같거나 짧게 형성되어,
    단위면적에서 상기 발수처리제가 도포된 면적이 상기 발수처리제가 도포되지 않은 면적보다 적게 형성된 것을 특징으로 하는 흡습속건성 원단.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 발수처리제는,
    송진, 및 알키드수지가 더 첨가된 것을 특징으로 하는 흡습속건성 원단.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 발수처리제는,
    붕규산유리, 및 디시안디아미드가 더 첨가된 것을 특징으로 하는 흡습속건성 원단.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 발수처리제는,
    상기 원단의 표면에 1mm의 폭과 3.5mm의 길이를 갖는 다수의 스트립 형상으로 도포된 것을 특징으로 하는 흡습속건성 원단.
    (여기서, 상기 스트립의 폭과 길이는 ±10%의 오차 범위로 형성될 수 있다)
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 원단은,
    미세한 바늘구멍인 앵커링홀이 형성되고, 상기 앵커링홀을 통해 앵커제가 유입되어 상기 발수처리제가 고정된 것을 특징으로 하는 흡습속건성 원단.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180014965A (ko) * 2016-08-02 2018-02-12 벤텍스 주식회사 접촉냉감성 고수분전이 섬유시트
KR101908434B1 (ko) 2017-10-12 2018-10-16 이철중 이중 직조 구조의 흡습속건성 원단
KR102207336B1 (ko) * 2020-11-23 2021-01-26 주식회사 골드오키드 원단의 친환경 발수처리공법

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