KR20180115192A - 일체형 절연와셔 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 일체형 절연와셔 제조방법 및 이에 따라 제조된 일체형 절연와셔에 관한 것으로서, 본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 전기적 절연성이 우수한 동시에 화재 시 고온에서도 플랜지 간의 신뢰성 있는 체결력 유지가 가능한 효과가 존재한다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 서로 다른 재질의 사용으로 접촉부식이 우려되는 곳에도 적용이 가능한 효과가 존재한다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 높은 체결 압에 내구성을 가지고, 화재 시 고온에 대한 손상 우려가 없으며, 상하 구분이 없어 손쉬운 체결이 가능한 효과도 존재한다.
Description
본 발명은 일체형 절연와셔 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속으로 형성된 기계 부품이나 플랜지(Flange) 등은 볼트와 너트를 사용해서 체결시키고, 상기 볼트와 너트의 안쪽으로 체결을 단단히 하기 위한 와셔와 절연을 위한 절연체를 삽입하여 결합시킨다. 여기에 사용되는 와셔(Washer)는 나사, 볼트, 너트 등의 자리와 체결부와의 사이에 넣는 부품이며, 볼트 구멍이 지나치게 크거나, 체결부와의 표면이 평탄하지 않을 때 체결 효과를 좋게 하기 위하여 사용된다. 또한 너트의 헐거움 방지 용도로서 이용된다.
와셔의 종류는 너트나 볼트의 표면을 증대시키기 위하여 사용되는 평와셔(원와셔), 더 많은 표면을 증대하고 건축 구조물에서 주로 사용되는 사각와셔, 너트나 볼트의 풀림을 방지하기 위하여 사용되는 스프링 와셔, 풀림 방지를 위하여 사용되는 내치와셔 또는 외치와셔, 밴드와셔, 웨이브와셔, 절연와셔 등과 같이 매우 다양하다.
한편, 전기적 절연이 필요한 플랜지 등에는 비금속 부품 혹은 비금속 와셔를 사용해야 하지만 비금속 부품 사용 시 화재에 취약한 문제가 있고, 화재가 빈번히 발생하는 경우 큰 비용 손실의 우려가 있어 문제된다. 또한, 금속와셔를 사용하는 경우 금속와셔를 절연코팅하여 사용하여야 하는데, 이 경우 절연코팅이 금속와셔의 높은 체결압으로 인해 벗겨짐으로써 절연에 문제가 발생하는 경우가 많다.
따라서 전기적 절연이 필요한 동시에 화재 위험이 큰 곳에서는 플랜지 간의 절연을 위한 제품으로서 전기적 절연성이 우수한 동시에 화재 시 고온에서도 플랜지 간의 신뢰성 있는 체결력 유지가 가능한 절연와셔가 요구된다. 이에 본 발명자들은 이러한 문제점과 요구에 대하여 예의 연구한 결과 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명의 목적은 전기적 절연이 필요한 동시에 화재 위험이 큰 곳에서 플랜지 간의 절연을 위한 제품으로서 전기적 절연성이 우수한 동시에 화재 시 고온에서도 플랜지 간의 신뢰성 있는 체결력 유지가 가능한 일체형 절연와셔 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 일체형 절연와셔 제조방법은 a) 금속 재료를 원형으로 절단하고 내부에 홀을 형성하여 와셔 형태로 성형하는 단계;
b) 상기 a 단계에서 얻어진 금속와셔에 쇼트 작업을 수행하는 단계; c) 상기 b 단계에서 얻어진 금속와셔에 아연-알루미늄 복합 코팅을 수행한 후 열처리 하는 단계; d) 상기 c 단계에서 얻어진 금속와셔의 하나 이상의 일측면에 에폭시 수지 프라이머 처리한 후 1 내지 2 시간 경화하는 단계; 및 e) 하나 이상의 절연체를 준비하고, 상기 d 단계에서 얻어진 하나 이상의 와셔의 프라이머 처리 면에 접착시킨 후 1 내지 2 시간 열프레스 압축경화하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방법에 따라 제조된 일체형 절연와셔로서, 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔; 상기 금속와셔 상에 형성된 하나 이상의 절연체를 포함하는 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔;를 포함하는 일체형 절연와셔를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방법에 따라 제조된 일체형 절연와셔로서, 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔; 및 상기 금속와셔 상에 형성된 하나 이상의 절연체를 포함하는 절연층;을 포함하는 일체형 절연와셔를 제공한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 방법에 따라 제조된 일체형 절연와셔로서, 절연체를 포함하는 절연층; 상기 절연층 상의 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔; 및 상기 금속와셔 상에 형성된 절연체를 포함하는 절연층;을 포함하는 일체형 절연와셔를 제공한다.
본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 전기적 절연성이 우수한 동시에 화재 시 고온에서도 플랜지 간의 신뢰성 있는 체결력 유지가 가능한 효과가 존재한다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 서로 다른 재질의 사용으로 접촉부식이 우려되는 곳에도 적용이 가능한 효과가 존재한다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 높은 체결 압에 내구성을 가지고, 화재 시 고온에 대한 손상 우려가 없으며, 상하 구분이 없어 손쉬운 체결이 가능한 효과도 존재한다.
도 1 은 본 발명의 일실시예에 따라 일체형 절연와셔를 제조하는 단계를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔의 사진이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 제조한 일체형 절연와셔의 사진이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다. 이하에서는, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있다고 판단되는 경우, 이미 공지된 기능 및 구성에 관한 구체적인 설명을 생략한다. 또한, 이하에서 설명하는 내용은 어디까지나 본 발명의 일 실시예에 관한 것일 뿐 본 발명이 이로써 제한되는 것은 아니다.
종래 전기적 절연이 필요한 플랜지 등에는 비금속 부품 혹은 비금속 와셔를 사용해야 하지만 비금속 부품 사용 시 화재에 취약한 문제가 있고, 화재가 빈번히 발생하는 경우 큰 비용 손실의 우려가 있어 문제되었다. 또한, 금속와셔를 사용하는 경우 금속와셔를 절연코팅하여 사용하여야 하는데, 이 경우 절연코팅이 금속와셔의 높은 체결압으로 인해 벗겨짐으로써 절연에 문제가 발생하는 경우가 많았다.
따라서 전기적 절연이 필요한 동시에 화재 위험이 큰 곳에서는 플랜지 간의 절연을 위한 제품으로서 전기적 절연성이 우수한 동시에 화재 시 고온에서도 플랜지 간의 신뢰성 있는 체결력 유지가 가능한 절연와셔가 요구되었다.
일체형
절연와셔
제조방법
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따라 제공되는 일체형 절연와셔 제조방법은 a) 금속 재료를 원형으로 절단하고 내부에 홀을 형성하여 와셔 형태로 성형하는 단계; b) 상기 a 단계에서 얻어진 금속와셔에 쇼트 작업을 수행하는 단계; c) 상기 b 단계에서 얻어진 금속와셔에 아연-알루미늄 복합 코팅을 수행한 후 열처리 하는 단계; d) 상기 c 단계에서 얻어진 금속와셔의 하나 이상의 일측면에 에폭시 수지 프라이머 처리한 후 1 내지 2 시간 경화하는 단계; 및 e) 하나 이상의 에폭시 글라스화이바를 준비하고, 상기 d 단계에서 얻어진 하나 이상의 금속와셔의 프라이머 처리 면에 접착시킨 후 1 내지 2 시간 열프레스 압축경화하는 단계;를 포함한다.
우선, 금속 재료를 원형으로 절단하고 내부에 홀을 형성하여 와셔 형태로 성형한다(단계 a).
본 발명에서 와셔를 제조하기 위해서 금속 재료를 사용하는데, 상기 금속 재료는 와셔로 기능할 수 있게 하는 금속 재질이라면 특별히 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 카본스틸(CS) 또는 스테인레스 스틸(SUS)과 같은 재질이 선택될 수 있다. 상기 금속 재료를 원형으로 절단 성형한 후 내부에는 홀을 형성하여 와셔 형태로 만들게 되는데, 상기 성형 과정은 당해 분야에 일반적으로 사용되는 방법에 따라 수행될 수 있다(도 1 참조).
한편, 상기 과정을 통해 제조되는 금속와셔의 크기와 내부 홀의 크기는 사용하고자 하는 용도 및 기계 장치, 플랜지에 사용되는 볼트의 규격 등에 따라 임의 조절이 가능하다.
다음으로, 상기 성형 과정을 통하여 얻어진 금속와셔에 쇼트 작업을 수행하게 된다(단계 b).
상기 쇼트 작업은 제조된 금속와셔에 묻어있는 기름때나 성형 과정에서 얻어진 미려하지 못한 외형상의 부분을 제거하기 위한 것으로서, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 방법을 통해 수행될 수 있다. 본 작업은 예를 들어 쇼트볼을 이용하여 수행될 수도 있다(도 1 참조).
다음으로, 쇼트 작업이 수행된 금속와셔에 아연-알루미늄 복합 코팅을 수행한 후 열처리한다(단계 c).
아연-알루미늄 복합 코팅은 금속와셔에 높은 내식성, 내화학성, 내충격성, 내마모성, 내열성, 내한성 및 부착성을 부여하기 위하여 수행되는 것이다(도 1 참조
본 발명의 일실시예에서 사용되는 아연-알루미늄 복합 코팅을 위한 코팅 조성물은 아연 대 알루미늄이 1 : 10 내지 10 : 1 의 중량비로 혼합된 코팅 조성물일 수 있으며, 그 조성은 내식성, 내화학성, 내충격성, 내마모성 등 더욱 강하게 발현시키고자 하는 특징에 따라 임의 조절이 가능하다. 보다 상세하게는, 상기 코팅 조성물은 아연 대 알루미늄이 3 : 7 내지 7 : 3의 중량비로 혼합되는 경우 접촉부식을 효과적으로 억제하는 동시에 내마모성, 및 전기적 절연성을 우수하게 유지하고, 나아가 신뢰성 있는 체결력 유지가 가능하다.
또한, 본 발명의 일실시예에서 아연-알루미늄 복합 코팅은 와셔에 10 내지 20 ㎛의 두께 범위로 코팅되는 것일 수 있다. 보다 상세하게는 15㎛의 두께로 코팅하는 것이 충분한 내식성, 내화학성, 내충격성, 내마모성, 내열성, 내한성 및 부착성을 효과적으로 나타내어 화재 시 고온에 효과적으로 저항할 수 있게 하는 효과가 있다.
한편, 상기 단계에서 코팅이 이루어진 다음에는 열처리가 수행된다. 상기 열처리 과정은 복합 코팅이 효과적으로 되도록 하기 위해 수행되는 것일 수 있으며, 당해 분야에서 일반적으로 수행되는 방법에 따라 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 단계에서 얻어진 금속와셔의 하나 이상의 일측면에 에폭시 수지 프라이머 처리한 후 1 내지 2 시간 경화한다(단계 d).
상기 에폭시 수지는 와셔의 일측면에 접착력을 부여하기 위한 프라이머 처리 용도로 사용되는 것으로서, 당해 분야에서 일반적으로 사용되는 것 중 선택되는 것일 수 있으며, 상기 처리 후 1 내지 2 시간 동안 경화하는 과정을 거친다. 보다 상세하게는 1시간 경화하는 것이 효과적인 접착력 확보 및 경제성 확보 측면에서 유리하다.
한편, 상기 프라이머 처리는 최종적으로 제조되는 일체형 와셔의 형태에 따라 일측면 또는 양측면 모두에 수행될 수 있다(도 1 참조).
다음으로, 하나 이상의 절연체를 준비하고, 상기 단계에서 얻어진 하나 이상의 금속와셔의 프라이머 처리 면에 접착시킨 후 1 내지 2 시간 열프레스 압축경화한다(단계 e).
본 발명에서 절연체는 전기적 절연 효과를 발현시키기 위해 구비되는 것으로서, 본 발명에서 사용되는 절연체는 상기 금속와셔와 동일한 형태로 성형된 것일 수 있으며, 두께는 상기 금속와셔 두께 대비 동등 또는 그 이하인 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 절연체는 열경화성 절연수지를 포함하는 것일 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따른 열경화성 절연수지는 에폭시 글라스화이버, 마이카(Mica), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리이미드(PI)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 재질을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 상기 절연체로서 에폭시 글라스화이버가 사용될 수 있는데, 상기 에폭시 글라스화이바는 기계적 전기적 특성이 우수하고, 내충격성 및 내열성 또한 우수하며, 내연성 및 치수안정성 또한 우수하여 내열재료, 산업구조물, 지그, 일반 전기전자부품, 기어, 피니언 및 스페이서 등에서 사용되는 것일 수 있다.
상기 단계에서, 절연체는 하나 이상이 사용될 수 있고, 예를 들어 2개가 적층된 형태로 사용될 수도 있다(도 1 참조).
한편, 상기 단계에서, 준비된 절연체를 금속와셔의 프라이머 처리 면에 접착시킨 후 1 내지 2 시간 열프레스 압축경화할 수 있으며, 더욱 상세하게는 1 시간 열프레스 압축경화하는 것이 효과적인 접착 및 경제성 확보 측면에서 유리하다.
한편, 상기 단계에서 열프레스 압축경화는 30 내지 50kg의 압력 및 110 내지 120℃의 온도 조건에서 수행되는 것일 수 있는데, 열프레스 압축경화 과정이 상기와 같은 압력 및 온도 조건에서 수행되는 경우, 금속와셔와 절연체(예를 들어, 에폭시 글라스화이바)가 강하게 접착되므로, 일체형 절연와셔를 효과적으로 제조할 수 있게 되어, 외부 충격에 의해 와셔의 각 부분이 분리되는 위험을 방지할 수 있게 된다.
일체형
절연와셔
이상으로 설명한 단계를 포함하여 제조되는 일체형 절연와셔는 최종 형태가 다양할 수 있으며, 본 발명의 일실시예에 따라 제조되는 일체형 절연와셔는 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔(10); 상기 금속와셔 상에 형성된 하나 이상의 절연체(20)를 포함하는 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔(10);를 포함할 수 있다(도 2 참조).
상기 일체형 절연와셔는 상기 e 단계를 통해 얻어진 절연층을 구비한 금속와셔를 준비하고, 상기 절연층 상에 상기 a 내지 d 단계를 거쳐 얻어진 또다른 금속와셔의 프라이머 처리 면을 접착시키고 1 내지 2 시간 열프레스 압축경화하는 단계(상기 e 단계와 동일한 조건으로)를 통해 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 제조되는 일체형 절연와셔는 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔(10); 및 상기 금속와셔 상에 형성된 하나 이상의 절연체(20)를 포함하는 절연층을 포함할 수 있다(도 3 참조).
상기 일체형 절연와셔는 상기 a 내지 e 단계를 통해 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따라 제조되는 일체형 절연와셔는 절연체(20)를 포함하는 절연층; 상기 절연층 상의 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔(10); 및 상기 금속와셔 상에 형성된 절연체(20)를 포함할 수 있다(도 4 참조).
상기 일체형 절연와셔는 상기 e 단계를 통해 얻어진 절연층을 구비한 금속와셔를 준비하고, 상기 금속와셔의 절연층이 구비된 일측면과 반대되는 일측면에도 에폭시 수지 프라이머 처리한 후 1 내지 2 시간 경화하고(상기 d 단계와 동일한 조건으로), 그 다음으로 또다른 하나 이상의 절연체를 준비하고, 이를 상기 금속와셔의 프라이머 처리 면에 접착시킨 후 1 내지 2 시간 열프레스 압축경화하는 단계(상기 e 단계와 동일한 조건으로)를 통해 제조할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따라 상기와 같이 제조된 일체형 절연와셔는 화재 시 800 내지 900℃ 온도에서 30분간 견딜 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따라 상기와 같이 제조된 일체형 절연와셔는 연필경도가 9H 이상으로 매우 강도가 높아 외부 접촉 혹은 충격이 있더라도 코팅이 쉽게 벗겨지지 않는 특징을 가진다(도 5 참조).
이상으로 설명한 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 전기적 절연성이 우수한 동시에 화재 시 고온에서도 플랜지 간의 신뢰성 있는 체결력 유지가 가능한 효과가 존재한다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 서로 다른 재질의 사용으로 접촉부식이 우려되는 곳에도 적용이 가능한 효과가 존재한다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 일체형 절연와셔는 높은 체결 압에 내구성을 가지고, 화재 시 고온에 대한 손상 우려가 없으며, 상하 구분이 없어 손쉬운 체결이 가능한 효과도 존재한다.
또한, 앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 일체형 절연와셔는 누출로 인한 화기 접촉 시 위험이 있는 기체 또는 유체 이송관의 연결부 등에서 널리 사용될 수 있으며, 또한 전기적 절연이 필요한 기체 또는 유체 이송관의 연결부 등에도 널리 사용될 수 있다.
나아가, 이상으로 설명한 방법에 따라 제조된 본 발명의 일체형 절연와셔는 지하의 전류가 공장 내부로 들어오는 것을 방지하기 위한 목적으로 가스 관련 배관 라인(Line)에 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 일체형 절연와셔는 땅속에 존재하는 전류가 지하 매설 배관을 통해 육상 배관과 공장으로 전달되는 것을 방지함으로써, 기기 오작동, 가스 및 폭발 위험이 있는 유체의 폭발을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일체형 절연와셔는 상부 및 하부의 금속와셔 재질을 서로 다른 재질로 구성함으로써, 접촉 부식(Galvanic Corrosion)을 방지하고 절연효과를 효과적으로 발현시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일체형 절연와셔는 서로 다른 타입(Type)의 플랜지(Flange) 사용 시 절연(RTJ to RF) 효과를 얻을 수 있게 한다.
여기서, 본 발명의 여러 실시예를 도시하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.
10: 금속와셔
20: 절연체(혹은 절연층)
20: 절연체(혹은 절연층)
Claims (11)
- a) 금속 재료를 원형으로 절단하고 내부에 홀을 형성하여 와셔 형태로 성형하는 단계;
b) 상기 a 단계에서 얻어진 금속와셔에 쇼트 작업을 수행하는 단계;
c) 상기 b 단계에서 얻어진 금속와셔에 아연-알루미늄 복합 코팅을 수행한 후 열처리 하는 단계;
d) 상기 c 단계에서 얻어진 금속와셔의 하나 이상의 일측면에 에폭시 수지 프라이머 처리한 후 1 내지 2 시간 경화하는 단계; 및
e) 하나 이상의 절연체를 준비하고, 상기 d 단계에서 얻어진 하나 이상의 금속와셔의 프라이머 처리 면에 접착시킨 후 1 내지 2 시간 열프레스 압축경화하는 단계;를 포함하는 일체형 절연와셔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 d 단계에서 경화 시간은 1시간인 일체형 절연와셔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 e 단계의 열프레스 압축경화 시간은 1시간인 일체형 절연와셔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 e 단계의 열프레스 압축경화는 30 내지 50kg의 압력 및 110 내지 120℃의 온도 조건에서 수행되는 일체형 절연와셔 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 e 단계의 절연체는 열경화성 절연수지를 포함하는 일체형 절연와셔 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,
상기 열경화성 절연수지는 에폭시 글라스화이버, 마이카(Mica), 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 및 폴리이미드(PI)를 포함하는 군에서 선택되는 1종 이상의 재질을 포함하는 일체형 절연와셔 제조방법.
- 제 1 항의 방법에 따라 제조되는 일체형 절연와셔로서,
상기 일체형 절연와셔는 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔; 상기 금속와셔 상에 형성된 하나 이상의 절연체를 포함하는 절연층; 및 상기 절연층 상에 형성된 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔;를 포함하는 일체형 절연와셔.
- 제 1 항의 방법에 따라 제조되는 일체형 절연와셔로서,
상기 일체형 절연와셔는 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔; 및 상기 금속와셔 상에 형성된 하나 이상의 절연체를 포함하는 절연층;을 포함하는 일체형 절연와셔.
- 제 1 항의 방법에 따라 제조되는 일체형 절연와셔로서,
상기 일체형 절연와셔는 절연체를 포함하는 절연층; 상기 절연층 상의 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔; 및 상기 금속와셔 상에 형성된 절연체를 포함하는 절연층;을 포함하는 일체형 절연와셔.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 일체형 절연와셔는 화재 시 800 내지 900℃ 온도에서 30분간 견디는 것을 특징으로 하는 일체형 절연와셔.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 일체형 절연와셔의 아연-알루미늄 복합 코팅된 금속와셔의 연필경도는 9H 이상인 것을 특징으로 하는 일체형 절연와셔.
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