KR102359095B1 - 내화성 합성 장력 부재 - Google Patents

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오티스 엘리베이터 컴파니
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Abstract

본 개시의 실시예에 따른 부하-지지 조립체는 적어도 하나의 장력 부재를 포함한다. 장력 부재는 장력 부재에 내화성을 제공하는 적어도 하나의 첨가제, 보강 섬유 및 레진을 갖는다. 자켓 재료는 상기 적어도 하나의 장력 부재를 덮는다. 대안적 부하-지지 조립체 및 부하-지지 조립체를 제조하는 방법이 또한 개시된다.

Description

내화성 합성 장력 부재{FIRE-RESISTANT SYNTHETIC TENSION MEMBERS}
예를 들어, 엘리베이터 부하 지지 부재(load-bearing member) 또는 로핑 배열체, 탑승객 컨베이어(passenger conveyor)와 같은 장치를 위한 구동 벨트 및 탑승객 컨베이어를 위한 핸드레일을 위한 것과 같이 세장형 가요성 조립체를 위한 다양한 용례가 있다. 이러한 세장형 가요성 조립체는 자켓 재료에 감싸인 하나 이상의 장력 부재를 포함할 수도 있다. 이러한 조립체는 현존하는 빌딩 법규를 만족시키기 위해서 내화성 성능을 갖도록 구성될 수도 있다. 이러한 조립체는 또한, 인장 강도 및 강성 요건과 같은 기계적 성능 요건을 만족시켜야 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0012257호 (2013.02.01.)
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0045060호 (2011.05.03.)
본 개시의 실시예에 따른 부하-지지 조립체는 적어도 하나의 장력 부재를 포함한다. 상기 장력 부재는 장력 부재에 내화성을 제공하는 적어도 하나의 첨가제, 보강 섬유 및 레진을 갖는다. 상기 자켓 재료는 상기 적어도 하나의 장력 부재를 덮는다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 부하-지지 조립체는 엘리베이터 카의 중량을 지탱하도록 구성된다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 부하-지지 조립체는 탑승객 컨베이어를 위한 핸드레일이다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 레진은 에폭시, 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM), 및 멜라민 중 적어도 하나를 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 보강 섬유는 액정고분자, 탄소 섬유, 유리 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 초고분자량 폴리프로필렌 섬유, 섬유, 폴리벤즈옥사졸 섬유, 아라미드 섬유 및 나일론 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 첨가제는 내화성 특성을 제공하는 제1 첨가제, 및 연기억제 특성 및 차르-형성(char-forming) 특성 중 적어도 하나인 다른 특성을 제공하는 제2 첨가제를 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 제1 첨가제는 인-함유 화합물 또는 폴리머 및 질소-함유 화합물 또는 폴리머 중 적어도 하나를 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 제2 첨가제는 금속-교환된 클레이(metal-exchanged clay), 제올라이트, 아연 몰리브데이트, 붕산 아연 복합물, 아연 몰리브데네이트, 마그네슘 실리케이트 복합물 중 적어도 하나를 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 장력 부재는 적어도 하나의 나노충전제를 더 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 나노충전제는 다음 작용기: 글리시딜, 실레인, 하이드록실, 카르복실, 아민, 이소시아네이트, 에틸렌 및 아미드 중 적어도 하나를 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 나노충전제는 마그네슘 하이드록사이드 및 알루미늄 트리하이드레이트 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 부하-지지 조립체는 적어도 하나의 장력 부재를 포함한다. 상기 장력 부재는 자체-내화성(self-fire-resistant) 레진 및 보강 섬유를 포함한다. 자켓 재료는 상기 적어도 하나의 장력 부재를 덮는다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 부하-지지 조립체는 엘리베이터 카의 중량을 지탱하도록 구성된다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 부하-지지 조립체는 탑승객 컨베이어를 위한 핸드레일이다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 자체-내화성 레진은 내화성 특성을 제공하는 적어도 하나의 작용기를 포함한다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 작용기는 질소계 작용기 및 인계 작용기 중 하나이다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 부하-지지 조립체는 탑승객 컨베이어를 위한 핸드레일이다.
앞의 실시형태 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 레진은 에폭시, 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM), 및 멜라민 중 적어도 하나를 포함한다.
본 개시의 실시예에 따른 부하-지지 조립체를 제조하는 방법은 다이에 보강 섬유를 제공하는 단계, 상기 다이에 레진 전구체를 제공하는 단계, 상기 레진 전구체 및 섬유를 경화시켜 내화성을 갖는 레진을 포함하는 적어도 하나의 합성 장력 부재를 형성하는 단계, 및 상기 적어도 하나의 합성 장력 부재를 자켓 재료로 덮는 단계를 포함한다.
앞의 방법의 추가적인 실시형태에서, 상기 레진은 자체-내화성 레진이다.
앞의 방법 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 자체-내화성 레진은 내화성 특성을 제공하는 적어도 하나의 작용기를 포함한다.
앞의 방법 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 작용기는 경화제에 의해서 경화 단계 동안에 상기 레진 전구체에 도입된다.
앞의 방법 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 경화제는 지방족 폴리에테르 트리아민, 비스(4-아미노페닐) 페닐포스핀 옥사이드(bis(4-aminophenyl)phenylphosphine oxide), 비스(3-아미노페닐) 메틸포스핀 옥사이드(bis(3-aminophenyl)methylphosphine oxide), 및 비스(4-아미노페닐) 메틸포스포네이트(bis(4-aminophenyl)methylphosphonate) 중 적어도 하나를 포함한다.
앞선 방법 중 어느 하나의 추가적인 실시형태는 상기 레진 전구체에 적어도 하나의 첨가제를 제공하는 단계를 포함한다.
앞의 방법 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 적어도 하나의 첨가제는 내화성 특성을 제공하는 제1 첨가제, 및 연기억제성 특성 및 차르-형성(char-forming) 특성 중 적어도 하나를 제공하는 제2 첨가제를 포함한다.
앞의 방법 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 제1 첨가제는 인-함유 화합물 또는 폴리머 및 질소-함유 화합물 또는 폴리머 중 적어도 하나를 포함한다.
앞의 방법 중 어느 하나의 추가적인 실시형태에서, 상기 제2 첨가제는 금속-교환된 클레이, 제올라이트, 아연 몰리브데이트, 붕산 아연 복합물, 아연 몰리브데네이트 및 마그네슘 실리케이트 복합물 중 적어도 하나를 포함한다.
이 발명의 다양한 특징 및 장점은 다음 상세한 설명으로부터 당업자에게 명확해질 것이다. 상세한 설명에 수반된 도면은 다음과 같이 간단하게 설명될 수 있다.
도 1은 이 발명의 실시형태에 따라 구성된 부하 지지 부재를 포함하는 엘리베이터 시스템의 선택된 부분을 개략적으로 도해한다.
도 2는 일 예시 엘리베이터 부하 지지 부재 조립체를 개략적으로 도시하는 단부도이다.
도 3은 다른 예시 엘리베이터 부하 지지 조립체를 개략적으로 도해하는 단부도이다.
도 4는 이 발명의 일 실시형태에 따라 구성된 구동 벨트 및 핸드레일을 포함하는 탑승객 컨베이어를 도식적으로 도해한다.
도 5는 예시 구동 벨트 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 예시 핸드레일 구성을 개략적으로 도시한다.
도 7은 예시 합성 장력 부재의 상세도를 개략적으로 도시한다.
도 8은 합성 장력 부재를 제조하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 9는 다른 예시 합성 인장 부재의 상세도를 개략적으로 도시한다.
도 1은 예시 엘리베이터 시스템(20)의 선택된 부분을 개략적으로 도시한다. 엘리베이터 카(22) 및 균형추(24)는 부하 지지 조립체(26)에 의해서 매달린다. 일 실시예에서, 부하 지지 조립체(26)는 복수의 편평한 벨트를 포함한다. 다른 실시예에서, 부하 지지 조립체(26)는 복수의 둥근 로프를 포함한다.
부하 지지 조립체(26)는 엘리베이터 카(22)의 중량 및 균형추(24)를 지탱하고, 시브(28, 30)를 따라서 이동됨으로써 원하는 위치 안으로 엘리베이터 카(22)의 운동을 용이하게 한다. 시브 중 하나는 엘리베이터 카(22)의 원하는 운동 및 배치를 유발하도록 알려진 방식으로 엘리베이터 기계에 의해서 이동되는 트랙션 시브일 것이다. 이 실시예에서 나머지 시브는 아이들러(idler) 시브이다.
도 2는 예시 부하 지지 조립체(26)의 부분으로서 포함되는 일 예시 편평한 벨트 구성을 개략적으로 도시하는 단부도이다. 이 실시예에서, 편평한 벨트는 복수의 세장형 코드 장력 부재(32) 및, 장력 부재(32)와 접촉되는 폴리머 자켓(34)을 포함한다. 이 실시예에서, 자켓(34)은 장력 부재(32)를 감싼다. 폴리머 자켓(34)은 일 실시예에서 열가소성 탄성중합체를 포함한다. 일 실시예에서, 자켓(34)은 열가소성 폴리우레탄을 포함한다.
부하 지지 조립체(26)의 부분으로서 사용되는 예시 로프는 도 3에 개략적으로 도해되고 적어도 하나의 장력 부재(32) 및 폴리머 자켓(34)을 포함한다. 도 3의 실시예에서, 위에서 언급된 것과 같은 동일한 재료가 사용될 수 있다.
도 4는 예시 탑승객 컨베이어(40)를 개략적으로 도해한다. 이 실시예에서, 복수의 계단(42)은 계단참(44)과 계단참(46) 사이에서 탑승객을 이송시키도록 알려진 방식으로 이동된다. 핸드레일(48)은 컨베이어(40) 상에서 이동되는 한편 탑승객이 잡도록 제공된다.
도 6에 도시되는 바와 같이, 핸드레일(48)은 폴리머 자켓(34)에 의해서 적어도 부분적으로 덮혀지는 복수의 장력 부재(32)를 포함한다. 이 실시예의 폴리머 자켓은 핸드레일(48)의 바디 및 파지 표면을 성립시킨다.
도 4의 실시예는 원하는 방향으로 계단(42)을 추진시키기 위한 구동 배열체(50)를 또한 포함한다. 모터(52)는 구동 시브(54)를 회전시켜 구동 벨트(56)의 운동을 유발한다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 예시 구동 벨트(56)는 자켓(34)에 의해서 덮혀진 복수의 세장형 코드 장력 부재(32)를 갖는다. 자켓 재료는 구동 시브(54) 상의 대응하는 표면과 상호작용하는 이(teeth)(57)를 성립시킨다. 계단 체인(58)(도 4)은 구동 벨트(56) 상의 이(59)와 결합되어 계단(42)의 원하는 이동을 유발시킨다. 이 실시예에서, 이(57 및 59)는 구동 벨트(56)의 반대로 향하는 측면들 상에 있다.
어떤 실시형태에서, 장력 부재(32)는 합성 재료, 또는 좀 더 구체적으로, 섬유-보강 폴리머 레진을 포함한다. 합성 장력 부재(32)는 금속-기반 장력 부재보다 더 가볍고, 이것은 어떤 상황에서 유리할 수 있다. 합성 재료는 고유한 내화성 성질 또는 특성을 전형적으로 갖지 않는다.
도 7은 제1 예시 합성 장력 부재(132)의 선택된 특징부를 개략적으로 도해한다. 합성 장력 부재(132)는 레진(134)을 포함한다. 예시 레진(134)은 에폭시, 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM), 및 멜라민을 포함한다.
장력 부재(132)는 합성 장력 부재(132)의 기계적 특성을 향상시키는 섬유(136)를 포함한다. 섬유(136)는 이 실시예에서 레진(134) 안에 감싸진다. 도 7에서 섬유(136)가 서로 평행하게 배열되는 것으로 도시되나, 무작위 섬유 배열체를 포함하는 임의의 섬유 배열체가 사용될 수 있다. 예시 섬유(136)는 액정고분자, 탄소 섬유, 유리 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 섬유, 폴리벤즈옥사졸 섬유, 아라미드 섬유 및 나일론을 포함한다.
레진(134)은 하나 이상의 첨가제를 또한 포함한다. 특정 실시예에서, 합성 장력 부재(132)는 내화성 특성을 제공하는 제1 첨가제(138) 및 연기억제 특성/차르-형성 특성을 제공하는 제2 첨가제(140)를 포함한다. 예시 내화성 제1 첨가제(138)는 인-함유 또는 질소-함유 화합물 또는 폴리머를 포함한다. 예시 연기억제 첨가제 및/또는 차르-형성 제2 첨가제(140)는 금속-교환된 클레이, 제올라이트, 아연 몰리브데이트, 붕산 아연 복합물, 아연 몰리브데네이트, 마그네슘 실리케이트 복합물를 포함한다.
도해된 실시예에서, 합성 장력 부재(132)는 선택적 나노충전제(142)를 포함한다. 선택적 나노충전제(142)는 합성 장력 부재(132)의 향상된 기계적 특성 및 맞춤화를 허여한다. 예시 나노충전제(142)는 다음 작용기: 글리시딜, 실레인, 하이드록실, 카르복실, 아민, 이소시아네이트, 에틸렌 및 아미드 중 하나 이상을 갖는 재료를 포함한다. 좀 더 구체적으로, 예시 나노충진제는 마그네슘 하이드록사이드 및 알루미늄 트리하이드레이트를 포함한다. 어떤 실시예에서, 나노충전제(142)는 화학적으로 처리된다.
도 8은 예시 장력 부재(132)를 만들기 위한 시스템(144)을 도시한다. 시스템(144)은 적어도 하나의 레진-전구체 탱크(146) 및 적어도 하나의 계량 펌프(metering pump;148)를포함한다. 이 실시예는 2개의 탱크(146) 및 적어도 하나의 레진-전구체 탱크(146) 각각을 위한 지정된 계량 펌프(148)를 포함한다. 첨가제(138, 140) 및 선택 나노충전제(142)는 적어도 하나의 레진-전구체 탱크(146)에 첨가된다. 일 실시예에서, 복수의 레진-전구체 탱크(146)는 상이한 타입의 레진 전구체(예를 들어, 위에서 논의된 예시 레진(134)에 대한 선택된 전구체)를 수용하며, 이 전구체는 서로 혼합된다. 적어도 하나의 레진-전구체 탱크(146)는 주입 박스(150)에 첨가제를 갖는 레진 전구체를 제공한다. 주입 박스(150)는 섬유(136)를 또한 받는다.
주입 박스(150)는 레진(134) 및 섬유(136)를 다이(152)에 제공한다. 일 실시예에서, 다이(152)는 주입 박스(150)와 상이한 온도에 있다. 좀 더 구체적으로, 다이(152)는 냉각된다. 다이(152)는 레진(134) 및 섬유(136)를 장력 부재(132)의 형상으로 형성한다. 형상지워진 장력 부재(132)는 하나 이상의 구역(154, 156 및 158)을 통해서 이동되며, 이 구역들은 레진(134)을 경화시키도록 선택된 상이한 온도에 있다.
도 9는 제2 실시예 합성 장력 부재(232)의 특징부를 개략적으로 도해한다. 합성 장력 부재(232)는 자체-내화성 레진(234) 및 보강 섬유(136)를 포함한다. 자체-내화성 레진(234)는 내화성 경화제로 화학적으로 경화되는 레진 전구체를 포함한다. 경화는 내화성 작용기가 레진 전구체 안에 포함되도록 하여, 자체-내화성 레진(234)를 형성한다. 일 실시예에서, 경화는 내화성 작용기를 자체-내화성 레진(234)의 크로스 링크(cross link) 안에 도입시킨다.
예시의 자체-내화성 레진(234)은 강성의 열경화성 탄소-에폭시 복합재료이다. 예시의 에폭시 레진 전구체는 디글리시딜메틸포스포네이트(diglycidylmethylphosphonate), 디글리시딜페닐포스포네이트(diglycidylphenylphosphonate), 트리글리시딜포스파이트(triglycidylphosphite), 및 트리글리시딜포스페이트(triglycidylphosphate)를 포함한다. 예시의 경화제는 지방족 폴리에테르 트리아민(예를 들어, JEFFAMINE® T-403(Huntsman Corporation으로부터 이용가능)), 비스(4-아미노페닐) 페닐포스핀 옥사이드, 비스(3-아미노페닐) 메틸포스핀 옥사이드 및 비스(4-아미노페닐) 메틸포스포네이트를 포함한다.
자체-내화성 레진(234)을 포함하는 장력 부재(232)는, 일 실시예에서, 레진 전구체가 이미 내화성 특성을 갖기 때문에 첨가제가 레진 전구체에 첨가되지 않는 점을 제외하고, 도 8의 시스템(144)에 유사한 시스템에 의해서 형성된다.
도 8에서 섬유(136)가 서로 평행하게 배열되는 것으로 도시되나, 무작위 섬유 배열체를 포함하는 임의의 섬유 배열체가 사용될 수 있다. 예시 섬유(136)는 액정고분자, 탄소 섬유, 유리 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 섬유, 폴리벤즈옥사졸 섬유, 아라미드 섬유 및 나일론을 포함한다.
선행하는 설명은 본질적으로 한정하는 것보다는 예시적이다. 이 발명의 본질로부터 반드시 이탈되지는 않는 개시된 실시예에 대한 변형예 및 변경예가 당업자에게 자명해질 수도 있다. 이 발명에 주어지는 법적 보호의 범위는 다음 청구항을 연구함으로써 단지 결정될 수 있다.

Claims (11)

  1. 부하-지지 조립체(load-bearing assembly)로서,
    적어도 하나의 장력 부재로서, 상기 장력 부재에 내화성(fire-resistance)을 제공하는 적어도 하나의 첨가제, 보강 섬유 및 레진을 포함하는, 상기 적어도 하나의 장력 부재; 및
    상기 적어도 하나의 장력 부재를 덮는 자켓 재료를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 첨가제는 내화성 특성을 제공하는 제1 첨가제 및 연기억제 특성 및 차르-형성(char-forming) 특성 중 적어도 하나인 다른 특성을 제공하는 제2 첨가제를 포함하고, 상기 제2 첨가제는 금속-교환된 클레이(metal-exchanged clay), 제올라이트, 마그네슘 실리케이트 복합물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 첨가제는 인-함유 화합물 또는 폴리머 및 질소-함유 화합물로 이루어지는, 부하 지지 조립체.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 장력 부재는 적어도 하나의 나노충전제를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 나노충전제는 다음 작용기: 글리시딜, 실레인, 하이드록실, 카르복실, 아민, 이소시아네이트, 에틸렌 및 아미드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 적어도 하나의 나노충전제는 마그네슘 하이드록사이드 및 알루미늄 트리하이드레이트 중 적어도 하나를 포함하는, 부하-지지 조립체.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 부하-지지 조립체는 엘리베이터 카의 무게를 지지하도록 구성되거나, 탑승객 컨베이어를 위한 핸드레일인, 부하-지지 조립체.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 레진은 에폭시, 폴리우레탄, 비닐 에스테르, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM), 및 멜라민 중 적어도 하나를 포함하는, 부하-지지 조립체.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 보강 섬유는 액정고분자, 탄소 섬유, 유리 섬유, 초고분자량 폴리에틸렌 섬유, 초고분자량 폴리프로필렌 섬유, 폴리벤즈옥사졸 섬유, 아라미드 섬유 및 나일론 중 적어도 하나를 포함하는, 부하-지지 조립체.
  6. 삭제
  7. 부하-지지 조립체를 제조하는 방법으로서,
    다이에 보강 섬유를 제공하는 단계;
    상기 다이에 레진 전구체를 제공하는 단계;
    상기 레진 전구체에 적어도 하나의 첨가제를 제공하는 단계;
    내화성을 갖는 레진을 포함하는 적어도 하나의 합성 장력 부재를 형성하도록 상기 레진 전구체 및 섬유를 경화시키는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 합성 장력 부재를 자켓 재료로 덮는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 첨가제는 내화성 특성을 제공하는 제1 첨가제, 및 연기억제성 및 차르-형성(char-forming) 특성 중 적어도 하나를 제공하는 제2 첨가제를 포함하고, 상기 제2 첨가제는 금속-교환된 클레이(metal-exchanged clay), 제올라이트, 마그네슘 실리케이트 복합물 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제1 첨가제는 인-함유 화합물 또는 폴리머 및 질소-함유 화합물로 이루어지는, 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 장력 부재는 적어도 하나의 나노충전제를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 나노충전제는 다음 작용기: 글리시딜, 실레인, 하이드록실, 카르복실, 아민, 이소시아네이트, 에틸렌 및 아미드 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 적어도 하나의 나노충전제는 마그네슘 하이드록사이드 및 알루미늄 트리하이드레이트 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 레진은 자체-내화성 레진이며, 상기 자체-내화성 레진은 내화성 특성을 제공하는 적어도 하나의 작용기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 작용기는 경화제에 의해서 상기 경화 단계 동안에 상기 레진 전구체에 도입되는, 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 경화제는 지방족 폴리에테르 트리아민, 비스(4-아미노페닐) 페닐포스핀 옥사이드(bis(4-aminophenyl)phenylphosphine oxide), 비스(3-아미노페닐) 메틸포스핀 옥사이드(bis(3-aminophenyl)methylphosphine oxide), 및 비스(4-아미노페닐) 메틸포스포네이트(bis(4-aminophenyl)methylphosphonate) 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  11. 삭제
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