KR20200024157A - 석고 제품 형성을 위한 석고 슬러리의 제조방법 및 석고 제품의 제조방법 - Google Patents

석고 제품 형성을 위한 석고 슬러리의 제조방법 및 석고 제품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리를 제조하는 방법은: a) 석고 및 종이 성분, 특히 석고지 보드, 및/또는 이들의 파단부를 포함하는 석고지 제품을 제공하는 단계; 및 b) 적어도 일부의 종이 성분을 함유하는 석고지 제품 및/또는 이들의 파단부를 습식 분쇄하여 습식 분쇄된 석고지 성분을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

석고 제품 형성을 위한 석고 슬러리의 제조방법 및 석고 제품의 제조방법
본 발명은 석고 제품, 특히 석고 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리(gypsum slurry)의 제조 방법, 석고 제품, 특히 석고 보드의 제조 방법, 석고 제품, 특히 석고 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리, 석고 제품, 특히 석고 보드의 제조 방법, 및 석고 제품, 특히 석고 보드의 제조 시스템에 관한 것이다.
석고 제품, 특히 석고 보드를 제조하는 방법은 잘 알려진 것이다. 또한, 이러한 방법은 석고지 보드(gypsum paper boards)와 같은 석고지 제품(gypsum paper products)을 적어도 부분적으로 재활용함으로써, 새로운 석고 제품을 형성하는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 반수화물 석고 분말(hemihydrate gypsum powders) 및 타입 II 무수 석고 분말(type II anhydrous gypsum powders)을 함유하는 석고 분말이 EP 2 641 886 A2에 개시된다. 타입 II 무수 석고는 석고 보드 폐기물로부터 회수된 이수화물 석고(dihydrate gypsum)를 하소(calcination)시켜 얻는다. EP 2 641 886 A2 에는 제 II 형 무수 석고의 일부가 이수화물로 대체될 수 있다는 것이 추가로 기재되어 있다. 또한, 이러한 이수화물은 재활용 재료로부터 획득될 수 있다. 석고보드 폐기물의 분말은 보드 폐기물을 분쇄하고, 분쇄물을 체를 통과하게 하여 보드 종이를 제거함으로써 얻어진다. EP 2 030 693 B1 및 US 2016/0124895 A1에는 또한 나머지 석고 제품 폐기물로부터 종이 폐기물을 분리하기 위한 (예를 들어, 체와 같은) 장치 가 제공되는 석고 제품의 재활용 방법이 기재되어 있다. WO 2009/064602 A1에는 특정 분산제와 함께 이수화물을 습식 분쇄하는 방법이 기재되어 있다. 분쇄 석고는 화장품, 종이 또는 코팅을 위한 충전재로 사용된다. 그러나, WO 2009/064602 A1은 석고 제품 폐기물의 재활용과는 관련이 없다.
특히, 종이 성분을 제거하는 단계가 있기 때문에, 석고지 보드와 같은 석고 제품을 재활용하는 종래의 방법은 다소 복잡하다. 그러나, 종이섬유가 종래 기술에서 수행되는 하소 공정(calcining process) 또는 하소 골재(calcining aggregates)에 문제를 야기하기 때문에, 종이를 제거하는 단계는 쉽게 생략할 수 없다. 또한, 종이가 하소기(calciner)의 벽들에 부착될 수 있으므로, 종이섬유의 사용은 열 전달을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리의 제조 방법, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 제품의 제조 방법, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드 및 석고 제품을 형성하기 위한 석고 슬러리, 및 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 제조하는 시스템을 제안하는 것이며, 이를 통해 석고지 제품(즉, 석고 및 종이 성분을 갖는 제품) 또는 그의 부분들(석고 성분의 일부 및 종이 성분의 일부를 포함함)을 효율적이고 단순하게 재활용 할 수 있다.
본 발명의 이러한 목적은 특허청구범위의 주제에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리의 제조 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
a) 석고와 종이 성분, 특히 석고지 보드 및/또는 그의 파단부(석고 및 종이 성분의 일부를 포함함)를 포함하는 석고지 제품을 제공하는 단계;
b) 적어도 종이 성분의 일부를 함유하는 종이 제품 및/또는 그의 파단부를 습식 분쇄(밀링)하여 습식 분쇄된 석고지 성분을 형성하는 단계.
본 발명의 핵심 아이디어는, 종래 기술과 같이 종이 성분의 제거 단계를 거치지 않고, 종이 성분과 함께 석고지 제품을 해체(분쇄)하는 것이다. 이와 관련하여, 하소(calcination)되지 않은 분쇄물을 직접 석고 슬러리로 제조하여 새로운 석고 제품을 형성하면, 종이 섬유를 포함하는 해체된 석고 보드 폐기물의 하소 문제를 방지할 수 있다는 것이 착안되었다. 놀랍게도, 이에 따라 제조된 새로운 석고 제품(석고지 보드)은 신뢰할 수 있으며 만족스러운 재료 특성을 나타내었다. 본질적으로, 이를 통해 석고지 제품(또는 그의 잔여물)을 효율적이고 간단하게 재활용할 수 있다.
석고 제품은 특히 석고 성분을 갖는 제품로서, 석고 성분은 석고 제품의 적어도 50 중량% 또는 적어도 80 중량%를 형성할 수 있다. 석고 보드는 보드 형상(즉, 특히 적어도 실질적으로 편평한 형상)을 갖는 석고 제품이다. 석고 보드는 직사각형이고 두께는 1 mm 내지 5 cm일 수 있다. 석고지 보드는 특히 표면 층으로서 종이 성분을 갖는 석고 보드이다. 실시예에서, 상기 석고지 보드의 일면 또는 양면에 종이층이 형성될 수 있다. 석고지 제품은 석고 및 종이 성분을 포함하는 제품이다. 종이 성분은 바람직하게는 석고지 제품의 외측 표면의 적어도 일부, 예를 들어 외측 표면의 적어도 20% 또는 적어도 50% 또는 적어도 80%를 형성한다. 종이 성분은 석고 성분에 대하여 20 중량% 미만, 바람직하게는 10 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 2 중량% 미만의 석고지 제품을 포함할 수 있다. 또한, 종이 성분은 석고 성분에 대하여 0.1 중량% 이상, 바람직하게는 1 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 3 중량% 이상의 석고지 제품을 포함할 수 있다. 석고지 제품, 특히 석고지 제품의 파단부는 석고지 제품의 석고와 종이 성분의 특히 적어도 일부를 포함하는 임의의 부분이다. 파단부는 잔여물, 폐기물 또는 사용되지 않거나 사용이 불가능한 석고지 제품, 특히 석고지 보드일 수 있다. 파단부에서 석고 성분에 대한 종이 성분의 양(중량%)은 석고지 제품, 특히 석고지 보드와 관련하여 설명된 바와 같을 수 있다. 파단부는 부수적으로 및/또는 의도적으로 분쇄되는 부분, 예를 들어, 석고지 제품, 특히 석고지 보드 또는 그의 더 큰 파단부를 파쇄함으로써 이루어질 수 있다. 습식 분쇄는 하나 이상의 분쇄기를 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 습식 분쇄된 석고지 성분의 평균적인 체 입자 크기는 바람직하게는 3 mm 미만, 더욱 바람직하게는 1 mm 미만이다. 본 발명의 공정에 수반되는 모든 파단부의 중량에 대해, 수반되는 파단부의 적어도 50 중량% 또는 적어도 90 중량%를 계수했을 때, 파단부의 직경은 2 cm 내지 50 cm, 특히 10 cm 내지 40 cm일 수 있다. 직경은 각각의 파단부의 최대 직경일 수 있으며, 이러한 최대 직경은 예를 들어, 직육면체에 대한 공간 대각선일 수 있다.
습식 분쇄란, 특히 석고지 제품 및/또는 이의 파단부는 습식 상태로 분쇄되며, 그리고/또는 분쇄 공정 동안(적어도 특정 시간 동안) 물을 첨가한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 분쇄될 습식 석고지 제품 및/또는 그의 파단부에 포함되는 물의 양은 적어도 10 중량%, 바람직하게는 적어도 20 중량% 일 수 있다.
습식 분쇄된 석고지 성분을 스투코(stucco:하소된 석고)와 혼합하는 것이 바람직하다.
습식 분쇄된 종이 성분의 석고 부분은 바람직하게는 이수화물(dehydrate)일 수 있으며, 그의 함량은 적어도 50 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 더욱 더 바람직하게는 적어도 95 중량% 일 수 있다.
스투코에 추가적으로 또는 대안적으로, 지연제, 발포제, 촉진제 및/또는 추가 석고 유형과 같은 추가 성분이 석고 슬러리에 첨가될 수 있다. 또한, 스투코 및/또는 이수화물은 상이한 공급원들로부터 유래하여 첨가될 수 있다.
습식 분쇄된 석고지 성분은 바람직하게는 물, 종이(입자), 특히 종이 섬유, 및 석고(분말)을 함유하는 석고지 슬러리이다.
석고지 슬러리는 적어도 2 중량%, 바람직하게는 적어도 5 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 15 중량% 및/또는 50 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 20 중량% 이하의 고체 함량을 가질 수 있다. 이는 석고 제품, 특히 석고(종이 또는 섬유) 보드의 신뢰할 수 있고 효율적인 제조를 가능하게 한다. 특히, 재료의 신뢰할 수 있으며 효율적인 펌핑이 가능하다.
석고지 슬러리는 용기(특히, 사일로) 내로 공급될 수 있다. 바람직하게는, 석고지 슬러리는 용기(사일로)에 저장된다. 특히, 석고지 슬러리를 스투코와 혼합하기 전에 석고지 슬러리를 용기(사일로) 내로 공급한다. 석고지 슬러리를 용기(사일로) 내에 수거하여 일정 양의 석고지 슬러리를 저장할 수 있으며, 적당한 시간에 석고지 슬러리를 제조 공정에 공급할 수 있다. 석고지 슬러리를 교반하여 석고지 슬러리가 침전되는 것을 방지할 수 있다.
스투코에 대한 습식 분쇄된 석고지 성분, 특히 석고지 슬러리의 고체 함량은 적어도 0.5 중량%, 바람직하게는 적어도 1 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 2 중량% 이상 및/또는 10 중량% 이하, 바람직하게는 5 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 4 중량% 이하일 수 있다. 이에 의해, 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있고, 특히 신뢰성 있는 종이 접합을 달성할 수 있다. 또한, 파단부는 석고지 제품을 파쇄하여 얻어질 수 있다. 또한, 석고지 제품의 (더 큰) 파단부를 파쇄하여 (더 작은) 파단부를 얻을 수 있는데, 이는 공정의 효율을 향상시킨다.
습식 분쇄된 석고지 제품은 바람직하게는 하소(calcination)되지 않는다. 분쇄된 석고지 제품의 석고 성분은 바람직하게는 이수화물(dehydrate)이다.
본 발명의 추가적인 측면에 따르면, 상기의 석고 슬러리를 제조하는 방법을 포함하고, 석고로부터 물을 제거하고 석고 제품을 형성(성형하거나, 구성 또는 배치)하는 단계를 포함하는, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드의 제조 방법이 제안된다. 석고 제품이 석고지 보드인 경우, 상기의 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드의 제조 방법은 바람직하게는 종이 보드의 한쪽 또는 양쪽 면의 (외측에) 종이층을 첨가하는 단계를 포함한다.
상기의 석고 제품의 제조 방법에서, 습식 분쇄된 석고지 제품은 바람직하게는 특히 종이 성분의 문제를 방지하기 위해 하소(calcination)되지 않는다. 특히 분쇄된 석고지 제품이 (기본적으로) 충전재로서 사용되는 경우, 이 시점 또는 단계에서의 하소 공정은 이후의 제품 품질을 위해 필수적인 것이 아니다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리의 성분으로서 습식 분쇄 석고 보드 성분의 용도가 제안된다.
본 발명의 추가적인 측면에 따르면, 석고 제품, 특히 상기 방법에 의해 제조된 석고 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리가 제안된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 방법에 의해 생성된 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드가 제안된다.
상기 석고지 제품 또는 그 파단부를 재활용하기 위해서 파쇄하는 경우, 이러한 파쇄 단계는 습식 또는 건식 상태 또는 부분적인 습식 상태 및 부분적인 건식 상태로 수행될 수 있다. 파쇄기에서, 재료는 (약) 20 x 20 cm의 부분으로 파쇄될 수 있다. 파쇄된 부품은 분쇄기로 전달될 수 있다. 여기서, 상기 재료는 (물 첨가와 함께) 분쇄될 수 있다.
물, 종이 섬유 및 (미세) 석고를 포함하는 슬러리는 이러한 분쇄 단계의 산출물일 수 있다. 상기 슬러리의 고체 함량은 15 내지 20 중량% 일 수 있다. 또한, 슬러리는 하나 이상의 용기(하나 이상의 사일로) 내로 펌핑될 수 있다. 이들 용기(사일로)에서, 슬러리는 침전을 방지하기 위해 교반될 수 있다.
용기(사일로)로부터 슬러리는 주 혼합기로 펌핑될 수 있다. 혼합기에서, 슬러리는 스투코와 혼합될 수 있으며, 선택적으로 석고 보드의 생산을 위한 다른 원료들과도 혼합될 수 있다. 상기 혼합기에 투입되는 스투코에 대한 슬러리의 고체 함량은 2 중량% 내지 4 중량%일 수 있다. 이로써, 종이 접합성이 향상될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드를 형성하기 위한, 특히 상기 방법에 따른 석고 슬러리 제조 시스템이 제안되는데, 상기 시스템은 석고 및 종이 성분, 특히 석고지 보드, 및/또는 이들의 파단부를 포함하는 석고지 제품을 습식 분쇄하기 위한 분쇄기; 습식 분쇄된 석고지 성분을 혼합기에 공급하기 위한 제1 공급 장치; 및 석고 제품 형성을 위한 슬러리를 혼합하기 위해 추가 성분, 특히 스투코를 혼합기에 공급하기 위한 제2 공급 장치; 를 포함한다.
상기 석고 제품 제조용 석고 슬러리 제조 시스템은 석고지 보드 또는 그의 파단부를 파쇄하기 위한 파쇄기를 포함할 수 있다. 또한, 상기 시스템은 분쇄기에서의 습식 분쇄를 위해 물을 공급하기 위한 수단을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기의 물 공급 수단은 파쇄기 이전 또는 파쇄기 내 또는 파쇄기와 분쇄기 사이 또는 분쇄기 내에 위치할 수 있다. 또한, 상기 시스템은 분쇄기의 산출물을 저장하기 위한 용기(특히 사일로)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 제조하기 위한 시스템이 제안된다. 상기의 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 제조하기 위한 시스템은 상기의 석고 슬러리 제조 시스템 및 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 형성 장치를 포함한다.
상기의 형성 장치는 (최종) 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드가 안착되어 형성될 수 있는 형성 테이블 및/또는 형성 밴드를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 석고지 보드의 제조 방법의 개략도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 석고지 보드의 제조 방법의 개략도를 나타낸다. 참조 부호 10에는, 폐석고지 보드(10)가 제공된다. 폐석고지 보드(10)는 파쇄기(11)로 공급되고, 여기서 폐석고지 보드는 파쇄되는데, 예를 들어, 대략 20 x 20 cm의 조각으로 파쇄될 수 있다. 파쇄기(11)에서, 폐석고지 보드의 파단부는 파단부를 습식 분쇄하는 분쇄기(12)로 공급된다. 습식분쇄를 위한 물(13)은 화살표 파선에 의해 표시된 바와 같이, 파쇄기(11) 전에, 파쇄기(11) 내에, 파쇄기(11) 및/또는 분쇄기(12) 사이에 또는 분쇄기(12) 내에 제공될 수 있다. 분쇄기(12)로부터, 물, 종이 입자(섬유) 및 석고 입자(분말)를 함유하는 석고지 슬러리가 (주) 혼합기(14)로 공급된다. 또한, 스투코(15)가 혼합기(14)에 공급되며, 예를 들어, 특정 및/또는 상이한 수화 상태의 황산칼슘과 같은 기타의 석고 변형물, 및/또는 지연제 및/또는 발포제 및/또는 촉진제와 같은, 추가 첨가제(16)가 (선택적으로) 혼합기(14)에 공급된다. 혼합기(14)에서, 석고 슬러리가 혼합되고 형성 장치(17) (예를 들어, 형성 테이블 또는 형성 밴드)로 공급된다. 여기서, 종이층(18, 19)이 슬러리에 첨가된다. 종이층(18, 19)과 함께 슬러리는 형성 장치(17) 상에 정착된다. 다음으로, 상기 정착된 층은 상응하는 절단 장치(예를 들면, 톱)에 의해 적절한 형상의 보드(21)로 절단되어 (새로운) 석고지 보드(21)가 제조된다.
분쇄기(12)로부터 나오는 슬러리를 저장하고 저장된 슬러리를 혼합기(14)에 공급하기 위해, 분쇄기(12)와 혼합기(14) 사이에 사일로(20)가 (선택적으로) 제공될 수 있다.
10 폐석고지 보드
11 파쇄기
12 분쇄기
13 물
14 혼합기
15 스투코
16 다른 재료
17 형성 장치
18 종이층
19 종이층
20 사일로
21 (신규)석고지 보드

Claims (15)

  1. 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드(21) 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리를 제조하는 방법으로서,
    a) 석고 및 종이 성분, 특히 석고지 보드(10) 및/또는 이의 파단부를 포함하는 석고지 제품을 제공하는 단계; 및
    b) 상기 종이 성분의 적어도 일부를 함유하는 석고지 제품 및/또는 이의 파단부를 습식 분쇄하여 습식 분쇄된 석고지 성분을 형성하는 단계; 를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 습식 분쇄된 석고지 성분과 스투코(15)를 혼합하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    단계 b)는 물, 종이 입자, 특히 종이 섬유, 및 석고, 특히 석고 분말을 함유하는 석고지 슬러리를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 석고지 슬러리는 2 중량% 내지 50 중량%, 바람직하게는 5 중량% 내지 30 중량%, 더욱 바람직하게는 15 중량% 내지 20 중량%의 고체 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 석고지 슬러리를 용기, 특히 사일로(20)에 공급하고, 바람직하게는 그 안에서 특히 스투코와 혼합하기 전에 교반하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스투코에 대한 상기 습식 분쇄된 석고지 성분, 특히 상기 석고지 슬러리의 고체 함량은 0.5 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 5 중량%, 더욱 바람직하게는 2 중량% 내지 4 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파단부는 상기 석고지 제품을 파쇄하여 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 습식 분쇄된 석고지 제품이 하소(calcination)되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 선행하는 청구항 중 어느 한 항의 석고 슬러리를 제조하는 방법; 및
    상기 석고 슬러리로부터 물을 제거하고 석고 제품을 형성하는 단계; 를 포함하는, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드(21)의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 습식 분쇄된 석고지 제품이 하소(calcination)되지 않는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드(21) 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리의 성분으로서 습식 분쇄된 석고지 성분의 용도.
  12. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드(21) 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리.
  13. 제1항, 제9항 또는 제11항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드(21) 또는 석고 섬유 보드.
  14. 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드 (21) 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 석고 슬러리 제조 시스템으로서,
    석고 및 종이 성분, 특히 석고지 보드(10), 및/또는 이들의 파단부를 포함하는 석고지 제품을 습식 분쇄하기 위한 분쇄기(12);
    습식 분쇄된 석고지 성분을 혼합기(14)에 공급하기 위한 제 1 공급 장치; 및
    석고 제품 형성을 위한 슬러리를 혼합하기 위하여 추가 성분, 특히 스투코(stucco)를 혼합기(14)에 공급하기 위한 제 2 공급 장치; 를 포함하는 석고 슬러리 제조 시스템.
  15. 제14항의 석고 슬러리를 제조하기 위한 시스템; 및
    석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드(21) 또는 석고 섬유 보드를 형성하기 위한 형성 장치 (17); 를 포함하는, 석고 제품, 특히 석고 보드, 바람직하게는 석고지 보드(21) 또는 석고 섬유 보드를 제조하기 위한 시스템.
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