KR20220090855A - 스티로폼 보드의 피막 코팅장치 - Google Patents

스티로폼 보드의 피막 코팅장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단열재나 방음재, 포장재 등으로 널리 사용되고 있는 스티로폼 보드의 표면에 난연성 피막을 포함하는 각종 기능성 피막을 균일한 두께로 도포할 수 있는 피막 코팅장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 상기 스티로폼 보드를 수평 상태로 이동시켜 주는 보드이송부와, 상기 스티로폼 보드의 상면에 코팅액을 연속적으로 투하하는 코팅액 공급부와, 상기 스티로폼 보드의 상면에 상기 코팅액을 여러 줄의 밭이랑 형상으로 나란히 배열하는 코팅액 배열부와, 상기 스티로폼 보드에 진동을 부여하는 보드진동부를 포함하여 구성되는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치에 관한 것이다.

Description

스티로폼 보드의 피막 코팅장치{Film coating apparatus for styrofoam board}
본 발명은 단열재나 방음재, 포장재 등으로 널리 사용되고 있는 스티로폼 보드의 표면에 난연성 피막을 포함하는 각종 기능성 피막을 균일한 두께로 도포할 수 있는 피막 코팅장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 상기 스티로폼 보드를 수평 상태로 이동시켜 주는 보드이송부와, 상기 스티로폼 보드의 상면에 코팅액을 연속적으로 투하하는 코팅액 공급부와, 상기 스티로폼 보드의 상면에 상기 코팅액을 여러 줄의 밭이랑 형상으로 나란히 배열하는 코팅액 배열부와, 상기 스티로폼 보드에 진동을 부여하는 보드진동부를 포함하여 구성되는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치에 관한 것이다.
스티로폼(styrofoam)은 폴리스티렌 수지를 비즈(beads) 형태로 발포시키고, 상기 비즈를 소정의 형상으로 성형한 제품을 지칭하는 관용 상품명으로서, 발포 폴리스티렌 또는 EPS(Expanded Poly Styrene)라고도 하며, 가공이 쉽고 가벼울 뿐 아니라 단열, 방음 및 완충 효과가 우수한 장점이 있어서, 각종 건축자재나 포장재 등으로 널리 사용되고 있다.
그러나 스티로폼은 이러한 장점에도 불구하고, 열에 매우 취약해서 작은 불씨에도 쉽게 형상이 변형되고, 일단 불이 붙으면 많은 연기와 함께 유해가스를 발생하면서 연소되기 때문에, 스티로폼을 방음재나 단열재로 사용한 건축물에서 화재가 발생하면 많은 인명 피해가 발생하는 원인이 되기도 한다.
그래서 종래에도 난연성 스티로폼을 제조하려는 노력들이 다양하게 시도되어 왔다. 예를 들면, 스티로폼의 원료인 폴리스티렌 수지에다 할로겐 화합물이나 금속수산화물과 같은 난연제를 첨가하는 방법이 알려져 있으나, 이 경우에는 상기 난연제로 인해서 상기 폴리스티렌 수지의 기계적 물성, 예컨대, 인장강도나 충격강도 등이 크게 저하되는 문제점이 있다.
또한 폴리스티렌 발포 비즈의 표면에 액상 난연제 조성물(이하, ‘난연액’이라고도 함)을 코팅하는 방법들이 제시되어 있으나, 이 경우에는 상기 비드의 가격이 높아지기 때문에 결과적으로 스티로폼 성형품의 가격이 상승하게 되고, 상기 성형품의 물성이 저하는 문제가 발생할 수도 있다.
그 외에도 상기 발포 폴리스티렌 비드로 소정 형상의 스티로폼 제품을 성형한 다음, 주사장치를 이용하여 상기 성형품의 내부로 난연액을 주입하는 방법도 소개되어 있으나, 이 경우에는 난연액이 주사된 부위만 난연성을 갖기 때문에 전체적으로 균일한 난연성을 부여하기가 어렵고, 생산성이 떨어지는 문제가 있다.
등록특허 제10-0542050호(2006년 01월 03일) 공개특허 제10-2009-0090069호(2009년 08월 25일) 공개특허 제10-2013-0125632(2013년 11월 19일) 등록특허 제10-1950680호(2019년 02월 15일)
한편, 판재 형태의 스티로폼 성형품(이하. ‘스티로폼 보드’라 함)은 단열재나 방음재, 포장재 등으로 주로 사용되며, 이러한 스티로폼 보드에 난연성을 부여하기 위하여 그 표면에 난연성 피막을 도포하는 방법이 제시되어 있다. 그리고 상기 난연성 피막을 도포하기 위하여 종래에는 스프레이 코팅이나 함침 코팅, 또는 롤러(roller) 코팅, 블레이드(blade) 코팅 등의 방법을 사용하였다.
그러나, 통상적인 스티로폼 보드는 그 표면이 평탄하지 못하고 불규칙한 굴곡이 있기 때문에 종래의 코팅방법으로는 두께가 균일한 난연성 피막을 형성하기가 곤란하고, 따라서 균일한 난연성을 갖지 못하는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 목적은 스티로폼 보드의 표면에 난연성 피막을 포함하는 각종 기능성 피막을 균일한 두께로 용이하게 도포할 수 있는 코팅장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 스티로폼 보드의 피막 코팅장치는, 소정의 규격으로 절단된 스티로폼 보드를 수평 상태로 이동시켜 주는 보드이송부와; 상기 보드이송부를 따라 이동하는 스티로폼 보드의 상면에 소정량의 코팅액을 연속적으로 투하하는 코팅액 공급부와; 상기 스티로폼 보드가 이동함에 따라 그의 상면에 투하된 코팅액을 일정한 폭과 높이 및 간격을 갖는 여러 줄의 밭이랑 형상으로 나란히 배열하는 코팅액 배열부와; 상기 스티로폼 보드 위에 밭이랑 형상으로 배열된 코팅액이 상기 스티로폼 보드의 상면 전체에 골고루 분산되어 일정한 두께를 갖는 피막을 형성하도록 상기 스티로폼 보드에 진동을 부여하는 보드진동부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅액 공급부는, 상기 스티로폼 보드의 진행방향과 교차하는 방향으로 상기 스티로폼 보드의 위쪽에 이격 배치된 드롭챔버(drop chamber)와; 상기 드롭챔버의 일측으로 코팅액을 공급하는 공급관과; 상기 드롭챔버의 타측으로 코팅액을 회수하는 회수관과; 상기 드롭챔버에 길이방향을 따라 나란히 배치되어 상기 스티로폼 보드의 상면에 코팅액을 연속적으로 투하하는 다수개의 드롭노즐(drop chamber); 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅액 배열부는, 상기 스티로폼 보드의 진행방향과 교차하는 방향으로 상기 스티로폼 보드의 상면에 접촉하도록 배치되는 회전봉과; 상기 회전봉의 둘레방향으로 소정의 폭과 깊이로 절삭된 것으로 상기 회전봉의 길이방향으로 일정한 간격으로 배치된 다수개의 둘레홈; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 피막 코팅장치는, 단열재나 방음재, 포장재 등으로 널리 사용되고 있는 스티로폼 보드의 표면에 난연성 피막을 포함하는 각종 기능성 피막을 균일한 두께로 용이하게 도포할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스티로폼 보드의 피막 코팅장치의 구성도,
도 2는 도 1에서 코팅액 공급부(20)의 구조를 예시한 도면,
도 3은 도 1에서 코팅액 배열부(30)에 의해 스티로폼 보드(SB) 위에 코팅액(C)이 밭이랑 형상으로 배열된 상태를 나타낸 평면도(A) 및 단면도(B),
도 4는 도 1에서 코팅액 배열부(30)의 구조를 예시한 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이므로, 이들 실시예에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
본 발명에 따른 스티로폼 보드의 피막 코팅장치는, 첨부 도 1에서 보는 바와 같이, 보드이송부(10)와 코팅액 공급부(20), 코팅액 배열부(30) 및 보드진동부(40)를 포함하여 구성된다. 상기 코팅액 공급부(20)와 코팅액 배열부(30)는 상기 보드이송부(10) 상에 연속적으로 설치된다. 그리고, 상기 보드진동부(40)는 상기 코팅액 배열부(30)의 후속공정으로서 상기 보드이송부(10)에 이어서 배치되지만, 상기 보드이송부(10)와는 독립적으로 작동한다.
먼저 상기 보드이송부(10)는 소정의 규격으로 절단된 스티로폼 보드(SB)를 수평 상태로 이동시켜 주는 것으로, 통상적인 컨베이어 시스템 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 첨부 도 1은 상기 보드이송부(10)의 일례로서, 제1 이송벨트(11)와 구동롤러(12), 피동롤러(13), 그리고 받침롤러(14)로 구성된 컨베이어 시스템의 구조를 보여준다.
상기 스티로폼 보드(SB)는 상기 제1 이송벨트(11) 위에 하나씩 순차적으로 적재되고, 상기 구동롤러(12)는 상기 제1 이송벨트(11)에 대한 회전력을 제공하며, 상기 받침롤러(14)는 상기 제1 이송벨트(11)가 수평상태를 유지하도록 받쳐주는 기능을 한다.
그리고, 상기 보드이송부(10)의 전방에는 상기 제1 이송벨트(11)로 스티로폼 보드(SB)를 하나씩 연속적으로 공급해 주는 스티로폼 공급부(도면에는 나타내지 않았음)가 더 설치될 수 있다.
상기 스티로폼 보드(SB)는 통상적인 건축용 방음재나 소음재 또는 포장용 완충재 등으로 사용되고 있는 평판 형태의 스티로폼 성형물로서, 그 형상은 특별한 제한은 없으나, 사각형 규격으로 절단된 것이 바람직하다.
다음으로 상기 코팅액 공급부(20)는 상기 보드이송부(10)를 따라 이동하는 스티로폼 보드(SB)의 상면에 코팅액(C)을 연속적으로 투하하는 기능을 한다. 상기 코팅액(C)은 스티로폼 보드(SB)에 난연성을 부여하는 통상적인 난연액 중 하나를 사용할 수 있으나, 여기에 국한하지는 않으며, 스티로폼 보드(SB)의 성능과 품질을 개선하기 위한 피막을 형성하는데 사용되는 모든 코팅액(C)을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 코팅액 공급부(20)는 첨부 도 2와 같이, 코팅액(C)을 저류 시킬 수 있는 내부공간을 갖는 드롭챔버(21)와, 그 양쪽 단부에 각각 설치된 공급관(22) 및 회수관(23), 그리고 상기 드롭챔버(21)에 길이방향을 따라 설치된 다수개의 드롭노즐(24)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 드롭챔버(21)는, 길이방향으로 확장된 내부공간을 가지며, 스티로폼 보드(SB)의 진행방향과 교차하는 방향으로 배치된다. 즉, 상기 스티로폼 보드(SB)의 진행방향을 X축 방향이라고 하면, 상기 드롭챔버(21)는 Y축 방향으로 배치된다. 또한, 상기 스티로폼 보드(SB)의 위쪽에 소정거리 만큼 이격된 상태로 배치되며, 상기 스티로폼 보드(SB)의 폭과 동일한 길이를 갖는다.
상기 공급관(22)은 드롭챔버(21)의 일측 단부에 배치되어 상기 드롭챔버(21) 속으로 코팅액(C)을 공급한다. 그리고 상기 회수관(23)은 드롭챔버(21)의 일측 단부에 배치되어 상기 드롭챔버(21) 내부에 잔류하는 코팅액(C)을 회수하는 기능을 한다. 상기 공급관(22)과 회수관(23)은 각각 별도의 코팅액 저장탱크(도면에는 나타내지 않았음)에 연결되어 있다.
상기 드롭노즐(24)은 스티로폼 보드(SB)의 상면에 코팅액(C)을 연속적으로 투하하는 기능을 하는 것으로, 상기 드롭챔버(21)에 길이방향을 따라 나란히 배치되어 있다. 상기 드롭노즐(24)에는 각각 코팅액(C)의 투하량을 조절할 수 있는 밸브가 설치되어 있고, 상기 투하량은 스티로폼 보드(SB)의 용도와 코팅액(C)의 종류에 따라 적절히 조절될 수 있다.
한편, 상기 드롭챔버(21)는 원통 형상으로 이루어지고, 그 내부에는 상기 공급관(22)에서 회수관(23) 방향으로 코팅액(C)을 이동시켜 주는 스크류(25)가 설치될 수 있다. 상기 스크류(25)는 드롭챔버(21) 내부에서 코팅액(C)이 정체 또는 응결되거나, 층분리가 발생하지 않도록 상기 코팅액(C)을 계속 교반 및 이동시켜 주는 기능을 한다.
상기 스크류(25)에 의해서 상기 드롭노즐(24)을 통해 투하되는 코팅액(C)은 드롭노즐(24)의 위치에 관계없이 동일한 품질과 동일한 투하량을 유지할 수 있다. 또한, 상기 드롭노즐(24)을 통해서 투하되지 못하고 잔류하는 코팅액(C)은 상기 회수관(23)을 통해서 별도의 코팅액 저장탱크로 회수된다.
다음으로 상기 코팅액 배열부(30)는, 상기 코팅액 공급부(20)의 후속공정으로서 상기 보드이송부(10) 상에 연속적으로 설치되며, 상기 스티로폼 보드(SB)가 이동함에 따라 그 상면에 투하된 코팅액(C)을 상기 스티로폼 보드(SB)의 진행방향을 따라 여러 줄의 밭이랑 형상으로 나란히 배치해 주는 기능을 한다. 즉, 상기 스티로폼 보드(SB)의 진행방향을 X축 방향이라고 하면, 상기 코팅액(C)은 X축 방향을 따라 도 3과 같이 일정한 폭(W)과 높이(H) 및 간격(G)을 갖는 밭이랑 형상으로 나란히 배열된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 코팅액 배열부(30)는, 도 4에서 보는 바와 같이, 상기 스티로폼 보드(SB)의 진행방향과 교차하는 방향으로 배치되는 회전봉(31)과, 상기 회전봉(31)에 둘레방향을 따라 소정의 폭(W)과 깊이(H)로 절삭된 다수개의 둘레홈(32)으로 구성될 수 있다.
상기 회전봉(31)은 상기 스티로폼 보드(SB)의 상면에 접촉한 상태로 회전하고, 상기 둘레홈(32)은 상기 회전봉(31)의 길이방향으로 일정한 간격(G)으로 배치되어 있다. 상기 회전봉(31)은 자체적인 구동력을 가질 수도 있고, 무동력 상태에서 상기 스티로폼 보드(SB)과의 마찰력에 의해 회전 할 수도 있다.
상기 회전봉(31)은 상기 스티로폼 보드(SB)가 전진함에 따라 그 상면에 투하된 코팅액(C)을 후방으로 밀어낸다. 다만, 상기 둘레홈(32)은 스티로폼 보드(SB)의 상면에서 이격되어 있기 때문에 코팅액(C) 중 상당 부분은 상기 둘레홈(32)을 통과한 다음, 스티로폼 보드(SB)의 상면에 여러 줄의 밭이랑 형상으로 나란히 배열된다.
상기 스티로폼 보드(SB)의 상면에 배열되는 코팅액(C)의 폭(W)과 높이(H) 및 간격(G)은 상기 둘레홈(32)의 폭(W)과 높이(H) 및 간격(G)에 대응하며, 상기 폭(W)과 높이(H) 및 간격(G)은 코팅액(C)의 종류와 물성, 그리고 피막의 두께 등에 따라 결정된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 코팅액 배열부(30)는, 상기 스티로폼 보드(SB)의 진행방향을 따라 상기 코팅액 공급부(20) 쪽에 배치되는 제1 회전봉(31a)과, 상기 제1 회전봉(31a)을 중심으로 상기 코팅액 공급부(20)의 반대쪽에 배치되는 제2 회전봉(31b)으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제2 회전봉(31b)은 상기 제1 회전봉(31a)에 비해서 둘레홈(32)의 폭(W)과 깊이(H)가 작고, 각 둘레홈(32) 사이의 간격도 더 좁게 배치되어 있다.
상기 보드이송부(10)를 따라 스티로폼 보드(SB)가 이동하면, 제1 회전봉(31a)과 제2 회전봉(31b)이 순차적으로 스티로폼 보드(SB)의 상면을 통과하게 된다. 따라서 상기 스티로폼 보드(SB)의 상면에 배열되는 코팅액(C)을 보다 촘촘하고 연속적인 밭이랑 형태로 배열할 수 있다.
상기 회전봉(31)의 양쪽에는, 도 4와 같이 상기 보드이송부(10)를 따라 이동하는 스티로폼 보드(SB)의 양쪽 측변에 밀착된 상태로 회전하는 사이드롤러(33)가 설치될 수 있다. 상기 사이드롤러(33)는 상기 스티로폼 보드(SB)의 이동을 안내하면서 동시에 상기 회전봉(31)에 의해서 밀려나는 코팅액(C)이 스티로폼 보드(SB) 밖으로 흘러넘치는 것을 막아주는 기능을 한다.
또한, 상기 회전봉(31)의 하단에는 상기 둘레홈(32)을 통과하지 못하고 회전봉(31)에 의해서 스티로폼 보드(SB) 끝으로 밀려나온 코팅액(C)을 받아주는 코팅액 수거통(34)이 설치될 수 있다. 상기 코팅액 수거통(34)에 수거된 코팅액(C)은 코팅액 저장탱크로 회수된 다음, 재사용 될 수 있다.
마지막으로 상기 보드진동부(40)는 상기 스티로폼 보드(SB) 위에 밭이랑 형상으로 배열된 코팅액(C)이 상기 스티로폼 보드(SB)의 상면 전체에 골고루 분산되어 일정한 두께를 갖는 피막을 형성하도록 상기 스티로폼 보드(SB)에 진동을 부여하는 기능을 한다.
상기 보드진동부(40)는, 상기 보드이송부(10)에 이어서 배치되지만 상기 보드이송부(10)와는 독립적으로 작동하며 스티로폼 보드(SB)를 수평상태로 이송 및 적재하는 제2 이송벨트(41)와, 상기 제2 이송벨트(41)를 소정의 진폭과 진동수로 진동시켜 주는 진동유닛(42)으로 구성될 수 있다.
상기 제2 이송벨트(41)는 제1 이송벨트(11)를 통과한 스티로폼 보드(SB)를 전달받은 다음, 상기 스티로폼 보드(SB)를 수평으로 적재한 상태에서 회전이 정지된다. 그리고 제2 이송벨트(41)의 이동이 정지된 상태에서 상기 진동유닛(42)이 상기 제2 이송벨트(41)에 진동을 부여한다.
상기 진동유닛(42)은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 통상적인 진동수단을 사용할 수 있으며, 상기 제2 이송벨트(41)의 진폭과 진동수는 상기 코팅액(C)의 물성과 피막의 두께 등에 따라 적절히 조절될 수 있다.
상기 진동유닛(42)의 진동에 의해서 스티로폼 보드(SB)의 전면에 코팅액(C)이 도포되면, 진동유닛(42)의 작동이 정지되고, 상기 제2 이송벨트(41)가 다시 회전하면서 스티로폼 보드(SB)를 다음 공정, 예컨대 상기 코팅액을 건조시키는 코팅액 건조부(도면에는 나타내지 않았음)로 이동시킨다.
(10) 보드이송부 (11) 제1 이송벨트
(12) 구동롤러 (13) 피동롤러
(14) 받침롤러 (20) 코팅액 공급부
(21) 드롭챔버(drop chamber) (22) 공급관
(23) 회수관 (24) 드롭노즐(drop nozzle)
(25) 스크류(screw) (30) 코팅액 배열부
(31,31a,31b) 회전봉 (32) 둘레홈
(33) 사이드롤러(side roller) (34) 코팅액 수거통
(40) 보드진동부 (41) 제2 이송벨트
(42) 진동유닛 (SB) 스티로폼 보드
(C) 코팅액

Claims (6)

  1. 소정의 규격으로 절단된 스티로폼 보드를 수평 상태로 이동시켜 주는 보드이송부와;
    상기 보드이송부를 따라 이동하는 스티로폼 보드의 상면에 소정량의 코팅액을 연속적으로 투하하는 코팅액 공급부와;
    상기 스티로폼 보드가 이동함에 따라 그의 상면에 투하된 코팅액을 일정한 폭과 높이 및 간격을 갖는 여러 줄의 밭이랑 형상으로 나란히 배열하는 코팅액 배열부와;
    상기 스티로폼 보드 위에 밭이랑 형상으로 배열된 코팅액이 상기 스티로폼 보드의 상면 전체에 골고루 분산되어 일정한 두께를 갖는 피막을 형성하도록 상기 스티로폼 보드에 진동을 부여하는 보드진동부;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 코팅액 공급부는, 상기 스티로폼 보드의 진행방향과 교차하는 방향으로 상기 스티로폼 보드의 위쪽에 이격 배치된 드롭챔버와; 상기 드롭챔버의 일측으로 코팅액을 공급하는 공급관과; 상기 드롭챔버의 타측으로 코팅액을 회수하는 회수관과; 상기 드롭챔버에 길이방향을 따라 나란히 배치되어 상기 스티로폼 보드의 상면에 코팅액을 연속적으로 투하하는 다수개의 드롭노즐; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 드롭챔버는 원통 형상으로 이루어지고, 그 내부에는 상기 공급관에서 상기 회수관 방향으로 코팅액을 이동시켜 주는 스크류가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 코팅액 배열부는, 상기 스티로폼 보드의 진행방향과 교차하는 방향으로 상기 스티로폼 보드의 상면에 접촉하도록 배치되는 회전봉과; 상기 회전봉의 둘레방향으로 소정의 폭과 깊이로 절삭된 것으로 상기 회전봉의 길이방향으로 일정한 간격으로 배치된 다수개의 둘레홈; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 회전봉은, 상기 스티로폼 보드의 진행방향을 따라 상기 코팅액 공급부 쪽에 배치되는 제1 회전봉과, 상기 제1 회전봉을 중심으로 그 반대쪽에 배치되는 제2 회전봉으로 구성되고, 상기 제2 회전봉은 상기 제1 회전봉에 비해서 상기 둘레홈의 폭과 깊이가 작고, 각 둘레홈 사이의 간격도 더 좁게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전봉의 양쪽에는, 상기 보드이송부를 따라 이동하는 스티로폼 보드의 양쪽 측변에 밀착된 상태로 회전하면서 상기 회전봉에 의해서 밀려나는 코팅액이 스티로폼 보드 밖으로 흘러넘치는 것을 막아주는 사이드롤러가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 스티로폼 보드의 피막 코팅장치.
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