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KR20150143491A - 흡음 발포체를 구비한 건축용 섬유판 - Google Patents

흡음 발포체를 구비한 건축용 섬유판 Download PDF

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KR20150143491A
KR20150143491A KR1020157029289A KR20157029289A KR20150143491A KR 20150143491 A KR20150143491 A KR 20150143491A KR 1020157029289 A KR1020157029289 A KR 1020157029289A KR 20157029289 A KR20157029289 A KR 20157029289A KR 20150143491 A KR20150143491 A KR 20150143491A
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KR
South Korea
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layer
slurry
core
sheet
building panel
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KR1020157029289A
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English (en)
Inventor
크리스토퍼 케이. 아트아리
토마스 제이. 가르비
파멜라 신코다
Original Assignee
써튼티드 집섬, 인크.
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Publication date
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Abstract

향상된 흡음 특서을 제공하는 건축용 섬유판 구조가 개시된다. 가능한 실시예에서, 보드는 마주하는 대면 시트들과 중간의 굳은 석고 코어를 구비하는 석고 보드이다. 개방 캉의 중합성 시트는 석고 코어 내에 형성되고, 결과적인 보드에 향상된 음향 흡수를 준다. 대안적인 실시예에서, 중합성 발포체의 개별 부분들은 중합성 시트 대신에 사용된다. 향상된 흡음 특성을 갖는 보드가 연속 공정으로 형성될 수 있는 다양한 제조 방법이 또한 개시된다. 본 발명의 다양한 구성요소들, 및 이것들은 연관짓는 방식이 이후에 보다 상세하게 설명된다.

Description

흡음 발포체를 구비한 건축용 섬유판{BUILDING BOARD WITH ACOUSTICAL FOAM}
본 발명은 건축용 섬유판 구조에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 흡음 발포체를 구비한 건축용 섬유판에 관한 것이다.
인조 벽판, 플라스터 보드, 또는 건식 벽으로서 널리 공지된 건축용 섬유판은 오늘날 세계적으로 가장 일반적으로 사용되는 빌딩 구성요소들 중 하나이다. 건축용 섬유판은 일반적으로 주택 내부에 사용되며, 이 경우, 완성된 벽 커버링으로서 및 구조적 실내 칸막이로서 기능한다. 건축용 섬유판은 또한 주택의 외부에 사용될 수 있는 경우에 주택의 내부에 자주 사용된다. 건축용 섬유판은 내후성 및 단열을 제공하도록 외장으로서 역할을 하는 경우에 주택의 외부에 또한 사용될 수 있으며, 이 경우, 날씨로부터의 보호 및 단열을 제공하기 위한 외장재로서 작용한다. 건축용 섬유판은 또한 계단통, 승강기통 및 내부 도관과 같은 다른 구조물을 위한 내장재(interior facing)로서 사용될 수 있다.
건축용 섬유판의 하나의 특히 대중적인 발포체는 석고 보드로서 공지되어 있다. 석고 보드는 2개의 마주한 종이 라이너들 사이에 시멘트질의 석고 슬러리의 층을 침착하는 것에 의해 구성된다. 석고 슬러리는 황산칼슘의 반 수화(semi-hydrous) 형태이며, 빌딩 구성요소로서 사용하는데 이를 적절하게 만드는 많는 물리적 특징을 가진다. 예를 들어, 석고 보드는 대체로 매끄러운 외부면, 일정한 두께를 가지며, 페인트와 같은 마감 향상의 적용을 허용한다. 석고 보드는 또한 이것이 일정 정도의 내화성 및 음향 감퇴를 제공하기 때문에 바람직하다.
종이 커버 석고 보드의 한 예는 Von Hazmburg에 허여된 미국 특허 제2,806,811호에 개시되어 있다. Von Hazmburg 특허는 마닐라지(manila sheet)와 신문용지 모두로 이루어진 섬유모양 봉투에 둘러싸인 두꺼운 석고 코어로 주로 이루어진 보드를 개시한다. 이러한 종이 층들은 종래의 멀티 실린더 종이 제조 공정으로부터 만들어질 수 있다.
건축용 섬유판의 또 다른 대중적인 형태는 유리 보강 석고(GRG) 보드로서 공지되어 있다. 이러한 보드의 한 예는 Baehr 등에 허여된 미국 특허 제4,265,979호에 개시되어 있다. Baehr 등의 특허는 중간의 석고 코어와 함께 마주한 유리섬유 매트들로 구성된 건축용 섬유판을 개시한다. 이러한 구성은 경화된 외부면을 제공하며, 전체적인 초기의 종이 대면 보드들 이상의 개선이다.
석고 보드의 또 다른 형태는 Pilgrim에 허여된 공동 소유의 미국 특허 제4,378,405호에 개시된다. Pilgrim의 특허는 다공성, 비직조 유리 매트를 구비한 단면 또는 양면에서 대면하는 GRG 보드를 개시한다. Pilgrim의 특허의 유리 매트는 슬러리 코어 내로 완전히 매립된다. 이러한 것은 석고 슬러리로 하여금 매트에 있는 다공성 개구를 통과하도록 석고 슬러리를 진동시키는 것에 의해 달성된다. Pilgrim의 특허에서 교시된 것으로서 코어 내에 매트를 매립하는 것은 보드의 외부면에 형성되는 슬러리의 얇은 막을 유발한다. 이러한 구조 내에 있는 건축용 섬유판들은 매립된 유리 보강 석고(EGRG) 보드로서 지칭된다.
이러한 다양한 건축용 섬유판 구성은 많은 유익한 특징을 제공한다. 그러나, 이러한 구조들 중 증가된 흡음 특성을 제공하는 것은 아무것도 없다. 그 결과, 이러한 보드는 어떠한 흡음 또는 방음도 거의 제공하지 못하며, 이것들은 음향 장벽으로서 작용한다. 흡음 및 방음은 건축용 섬유판이 실내 칸막이로서, 또는 심지어 외부 빌딩 구성요소들로서 사용될 때 특히 중요하다. 그러므로, 증가된 흡음 특성을 갖는 건축용 섬유판에 대한 필요성이 당업계에서 존재한다. 특히, 당업계에서 음파를 흡수하는 보드에 대한 필요성이 있다.
본 발명은 이들 및 다른 목적들을 달성하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 건축용 섬유판들은 다수의 중요한 이점들을 가진다. 특히, 개시된 건축용 섬유판들은 보드의 어떠한 구조적 특징도 희생시킴이 없이 증가한 음향 흡수를 제공한다.
추가의 이점은 건축용 섬유판의 코어 내에 중합성 시트의 포함을 통해 증가된 흡음 특성을 제공하는 것에 의해 실현된다.
본 시스템의 여전히 다른 가능한 이점은 연속 제조 방법을 통해 중합성 시트를 통합하는 것에 의해 달성되며, 이에 의해 본 발명의 건축용 섬유판이 신속하고 저렴하게 제조되는 것을 가능하게 한다.
본 시스템의 또 다른 이점은 건축용 섬유판의 코어 내에 일련의 음향 흡수 중합성 큐브(sound absorbing polymeric cube)들을 포함하는 것에 의해 달성된다.
본 시스템의 여전히 또 다른 가능한 이점은 연속 제조 방법을 통해 중합성 튜브를 통합하는 것에 의해 또는 분말화된 재료로서 달성되며, 이에 의해 이에 의해 본 발명의 건축용 섬유판이 신속하고 저렴하게 제조되는 것을 가능하게 한다.
추가의 이점은 연속 제조 방법을 통해 석고 건축용 섬유판으로 음향 흡수 재료를 통합하는 것에 의해 인식된다.
본 발명의 다양한 실시예들은 이러한 이점의 하나도 가지지 않거나, 일부 또는 전부를 가질 수 있다. 본 발명의 다른 기술적 이점은 당업자에게 자명할 것이다.
본 발명과 그 이점을 보다 완전히 이해하기 위하여, 첨부 도면과 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 본 발명의 건축용 섬유판들을 위한 하나의 가능한 제조 공정의 도면.
도 2는 본 발명의 건축용 섬유판들을 위한 다른 가능한 제조 공정의 도면.
도 3은 본 발명의 건축용 섬유판들을 위한 다른 가능한 제조 공정의 도면.
도 4는 본 발명의 건축용 섬유판의 실시예의 단면도.
도 5는 본 발명의 건축용 섬유판의 대안적인 실시예의 단면도.
도 6은 본 발명의 건축용 섬유판의 대안적인 실시예의 단면도.
본 발명은 향상된 흡음 특성을 구비한 건축용 섬유판에 관한 것이다. 하나의 가능한 실시예에서, 보드는 마주하여 대면하는 시트들과, 중간의 굳은 석회 코어를 구비한 석고 보드이다. 개방 칸의 중합성 시트(opened celled polymeric sheet)는 석고 코어 내에 형성되고, 결과적인 향상된 음향 흡수 보드를 준다. 대안적인 실시예에서, 중합성 발포체의 개별 부분들은 중합성 시트 대신에 사용된다. 또한, 다양한 제조 방법이 개시되고, 이에 의해, 향상된 흡음 특성을 가진 보드들은 연속 공정으로 형성된다. 본 발명의 다양한 실시예들과, 실시예들을 연관짓는 방식은 이후에 더욱 상세하게 설명된다.
도 1 내지 도 3는 본 발명의 건축용 섬유판들을 구성하기 위한 다양한 제조 라인(34a, 34b, 및 34c)들을 도시한다. 도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 보드 구성(20a, 20b, 20c)들의 단면도이다. 본 발명의 보드는 대체로 굳은 석회 코어(set gypsum core)의 코어층(22)과, 섬유 시트(24)들의 마주한 종이이다. 도 4에 도시된 특정 실시예에서, 보드(20a)는 일련의 비직조, 무작위로 정렬된 무기 섬유로 형성된 상부 및 하부 매트(24)들을 가진다. 이러한 매트들은 바람직하게 내부면 및 외부면이 다공성이다. 종이 대면 시트들이 또한 사용될 수 있으며, 마찬가지로 요소(24)로 표현된다.
도 4를 계속 참조하여, 상부 및 하부 매트(24)들은 조밀한 굳은 슬러리(26)의 층으로 각각 코팅된다. 조밀한 슬러리(26)는 바람직하게 상부 및 하부 매트(24)들을 침투한다. 그 결과, 각 매트(24)의 외부면은 실질적으로 굳은 슬러리로 덮여진다. 굳은 석고의 코어층(22)은 그 사이를 완전히 연장하고 상부 및 하부 슬러리 층(26)들과 접착한다. 한 실시예에서, 코어 슬러리 층(22)은 상부 및 하부 슬러리 층(26)들의 밀도보다 낮은 밀도를 가진다.
향상된 흡음 특성은 코어 슬러리 층(22) 내로 중합성 시트(28)의 포함을 통해 달성된다. 바람직한 실시예에서, 시트(28)는 멜라닌 수지로 형성되고, 개방 칸 발체(opened cell foam)로 형성된다. 멜라닌 수지는 열경화성 중합체이다. 적절한 발포체는 BASF Corporation에 의해 제조되고 판매되는 Basotect®이다. Basotect® 발포체는 가늘고 용이하게 형상화되는 웨브들의 3차원 네트워크를 제공하기 때문에 바람직하다. Basotect® 발포체는 또한 결과적인 음향 흡수 및 내화학성 및 내화성 보드를 준다. 그러나, 다른 중합성 발포체의 사용은 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 1/2인치 두께의 건축용 섬유판을 위하여, 1/8 인치의 중합성 시트(28)가 바람직하다.
발포체의 칸(cell)으로 들어오는 음파는 실질적으로 약화되고 분산되며, 이에 의해, 시트(28)에 그 음향 흡수 특성을 준다. 그리하여, 발포체의 칸들은 보드의 형성 동안 석고 슬러리에 자유롭게 남아있다. 중합성 시트(28)는 코어 슬러리 층(22) 안에 위치되도록 설계되지만 코어 슬러리가 침투하지 않는다. 중합성 시트(28)가 슬러리 층(22)을 흡수하지 못하기 때문에, 그리고 시트가 보드(20a)의 폭 대부분에 걸쳐서 연장하기 때문에, 일련의 구멍(32)들은 시트(28)의 두께를 관통하여 형성되어야만 한다. 구멍(32)들은 슬러리(22)가 시트(28)를 관통하여 연장하는 것을 허용하고, 이에 의해, 건축용 패널(20a)을 완전히 통합한다. 구멍(32)들의 부재시에, 건축용 패널(20a)은 시트(28)의 경계를 따라서 분리되기 쉽다. 중합성 시트(28)가 슬러리 층(22)을 흡수할 수 있었던 경우에, 구멍(32)들이 제거된다. 바람직한 실시예에서, 코어층(22)의 두께는 중합성 시트(28)의 두께보다 상당히 크다.
도 1은 본 발명에 따라서 개조된 석고 보드 제조 라인(34a)을 도시한다. 제조 라인(34a)은 그 형성 동안 건축용 패널(20a)을 지지하기 위한 일련의 형성 테이블(36)들을 포함한다. 당업계에게 공지된 바와 같이, 패널을 형성하는 매트들은 일련의 하류측 벨트를 통하여 인장 하에 있다. 패널이 형성되었으면, 패널은 일련의 보드 건조기들을 통과한다. 건조기들은 과잉 습기를 없애고 석고 슬러리가 굳게 되도록 기능한다. 이러한 것은 건조된 복합 패널의 형성을 유발한다.
도 1에 또한 도시된 바와 같이, 석고 보드(20a)는 일정 체적의 석고 슬러리가 믹서(38)로부터 침착되는 제1 및 제2 다공성 매트(24)들로 형성된다. 종이 매트들은 대안적으로 다공성 매트들 대신에 사용될 수 있다. 어느 경우에도, 매트(24)들은 연속 제조 방법에서 초기에 권취되지 않은 대형 롤(42)들에 저장된다. 제1 롤(42)은 위치(1a)에서 형성 테이블 상에 권취되지 않는다. 조밀한 슬러리 층(26)은 제1 믹서 출구(44) 아래에서 펼쳐진 후에 제1 매트 위에 선택적으로 침착될 수 있다. 롤러들은 위치(1b)에서 매트들을 통해 조밀한 슬러리 층을 민다. 추가의 슬러리는 그런 후에 코어 슬러리 층(22)을 형성하도록 제2 믹서 출구(46)에서 믹서(38)로부터 분배된다. 제2 롤(42)은 이상적으로 제1 롤의 하류에 위치된다. 제2 매트(24)는 샌드위치 또는 패널을 생성하도록 침착된 석고 코어(22)의 상부 위에서 이러한 롤로부터 풀린다. 형성된 패널은 위치(1c)에 나타난다. 믹서(28)는 제2 매트(24) 위에 조밀한 슬러리 층(26)을 공급하기 위한 제3 출구(48)를 포함한다. 중합성 시트(28)는 초기에 권취 롤(52)에 저장되고, 제2 믹서 출구(46)의 바로 하류에 분배된다. 이러한 것은 코어(22)의 대략 중심에 시트(28)를 위치시킨다.
대안적인 제조 라인(34b)이 도 2에 도시된다. 라인(34b)은 도 1의 제조 라인에 대하여 모두 동일하며; 그러나, 감겨진 중합성 시트(28)는 다수의 중합체 큐브(56)들 또는 일정 체적의 과립화된 중합체를 수용하는 호퍼(54)로 대체된다. 바람직한 실시예에서, 대략 1/2 인치의 큐브들이 이용된다. 다른 형상 및 크기가 또한 1/2 인치 큐브 대신 사용될 수 있다. Basotect® 발포체는 중합체 큐브(56)들을 생산하도록 사용될 수 있다. 큐브(56)들은 코어 슬러리 층(52) 내로 큐브(56)들을 전달하도록 호퍼(54)로부터 슈트(54)로 분배된다. 여전히 추가의 실시예에서, Basotect® 발포체는 뭉개진 또는 과립 형태로 슬러리에 추가된다.
결과적인 건축용 섬유판(20b)은 도 5에 도시된 바와 같은 단면을 가진다. 각각의 중합체 큐브(56) 또는 과립형 재료는 개방 칸 발포체를 포함한다. 큐브(56) 또는 과립은 슬러리 층(22) 내로 무작위로 분배되며; 그러나, 슬러리(22)는 개별 부분 또는 큐브(56)를 침투하지 못한다. 복합 보드(20b)는 코어층(22)이 개별 중합성 큐브(56) 주위로 연장함으로써 완전히 통합된다. 여전히 또 다른 실시예에서, 중합성 발포체는 발포체 보풀(foam fluff)로 덩어리지는 매우 작은 조각의 발포체를 형성하도록 뭉개질 수 있다. 이러한 발포체 보풀은 그런 다음 슬러리 코어(22) 내로 분배될 수 있다.
제조 라인(34c)의 추가의 실시예는 도 3에 도시된다. 이러한 실시예는 도 1과 관련하여 설명된 시트와 동일한 구조를 가질 수 있는 중합성 시트(28)를 사용한다. 그러나, 슬러리 코어(22)로 전달되는 시트(28) 대신에, 이것은 접착제를 통해 하부 매트(24)에 고정된다. 특히, 중합성 시트의 롤(58)은 매트가 형성 테이블(36)에 전달되기 전에 매트(24)의 상부에 분배된다. 결과적인 건축용 섬유판(20c)의 단면도가 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 시트(28)는 제1 매트(26)와 대면하는 관계로 지금 배향된다. 이것은 또한 상부 또는 하부 조밀한 슬러리 층들 중 하나에 직접 시트(28)를 적용하도록 본 발명의 범위 내에 있다. 이러한 것은 시트(28)가 매트(24)에 고정되는 것을 방지한다. 이러한 실시예들 중 어느 하나는 이전에 설명된 실시예들 중 하나와 관련하여 사용될 수 있다.
비록 본 발명이 특정 실시예들과 대체로 관련 방법이라는 면에서 설명되었을지라도, 이러한 실시예 및 방법의 대안 및 변경은 당업자에게는 자명할 것이다. 따라서, 예의 실시예의 상기 설명은 본 발명을 한정하거나 제약하지 않는다. 다른 변화, 대체 및 대안들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어남이 없이 또한 가능하다.

Claims (19)

  1. 향상된 흡음 특성을 가진 복합, 다층 건축용 패널로서,
    비직조, 무작위로 정렬된 무기 섬유로 형성된 동일 평면 상의 마주한 상부 및 하부 매트들로서, 상기 매트들은 다공성이며, 내부면 및 외부면을 가지는, 상기 상부 및 하부 매트들;
    상기 상부 및 하부 매트들을 코팅하는 굳은 슬러리의 상부 및 하부 층들로서, 상기 상부 및 하부 층들은 상기 상기 상부 및 하부 매트들을 침투하고, 이에 의해, 각 매트의 외부면이 상기 굳은 슬러리에 의해 실질적으로 덮여지는, 상기 굳은 슬러리의 상부 및 하부 층들;
    상기 상부 및 하부 층들 사이에서 연장하는 두께를 가지는 굳은 석고의 코어층으로서, 상기 코어 슬러리 층은 상기 상부 및 하부 슬러리 층들의 밀도보다 낮은 밀도를 가지는, 상기 굳은 석고의 코어층;
    일정 두께를 가지는 중합성 시트를 포함하며;
    상기 중합성 시트는 상기 코어 슬러리 층 내에 있지만 상기 코어 슬러리 층에 의해 침투되지 않고, 상기 시트는 멜라닌 수지로 형성되며 그 두께 내내 다수의 개방 칸(cell)들을 함유하며, 상기 중합성 시트는 음향 흡수 특징과, 상기 중합성 시트가 상기 코어층에 접착되는 것을 허용하도록 상기 중합성 시트의 두께를 관통하여 형성된 일련의 구멍들을 가지며, 상기 코어층의 두께는 상기 중합성 시트의 두께보다 큰, 복합 건축용 패널.
  2. 향상된 흡음 특성을 가진 복합, 다층 건축용 패널로서,
    내부면 및 외부면을 가지는, 동일 평면 상의 마주하는 상부 및 하부 종이 시트들;
    상기 상부 및 하부 종이 시트들 사이에서 연장하는 두께를 가지는 굳은 석고의 코어층;
    일정 두께를 가지는 중합성 시트를 포함하며, 상기 중합성 시트는 상기 코어 슬러리 층 내에 위치되지만 상기 코어 슬러리 층에 의해 침투되지 않고, 상기 시트는 그 두께 내내 다수의 개방 칸들을 함유하는, 복합 건축용 패널.
  3. 제2항에 있어서, 상기 시트는 열경화성 중합체로 형성되는, 복합 건축용 패널.
  4. 제2항에 있어서, 상기 시트는 멜라닌 수지로 형성되는, 복합 건축용 패널.
  5. 제2항에 있어서, 상기 개방 칸 발포체는 상기 건축용 패널의 음향 흡수 특징을 향상시키는, 복합 건축용 패널.
  6. 제2항에 있어서, 상기 중합성 시트가 상기 코어층에 접착되는 것을 허용하도록 상기 중합성 시트의 두께를 관통하여 형성되는 일련의 구멍들을 추가로 포함하는, 복합 건축용 패널.
  7. 제2항에 있어서, 상기 상부 및 하부 시트들을 코팅하는 굳은 슬러리의 상부층 및 하부층을 추가로 포함하며, 상기 굳은 슬러리의 상부층과 하부층은 상기 코어 슬러리 층보다 큰 밀도를 가지는, 복합 건축용 패널.
  8. 향상된 흡음 특성을 가진 복합, 다층 건축용 패널로서,
    내부면 및 외부면을 가지는 동일 평면 상의 마주하는 상부 및 하부 매트들;
    상기 상부 및 하부 매트들을 코팅하는 굳은 슬러리의 상부층 및 하부층;
    상기 상부층과 하부층 사이에서 연장하는 두께를 가지는 굳은 석고의 코어층;
    상기 코어 슬러리 층 내에 위치된 개방 칸의 중합체를 포함하는, 복합 다층 건축용 패널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 상부 및 하부 매트들은 비직조, 무작위로 정렬된 무기 섬유로 형성되는 다공성 매트인, 복합 다층 건축용 패널.
  10. 제9항에 있어서, 상기 굳은 슬러리의 상부층과 하부층은 상기 상부 및 하부 매트들을 침투하고, 이에 의해, 각 매트의 외부면은 실질적으로 덮여지는, 복합 다층 건축용 패널.
  11. 제8항에 있어서, 상기 개방 칸의 중합체는 멜라닌 수지인, 복합 다층 건축용 패널.
  12. 제8항에 있어서, 상기 개방 칸의 중합체는 건축용 섬유판에 음향 흡수 특징을 주는, 복합 다층 건축용 패널.
  13. 제8항에 있어서, 상기 코어 슬러리 층은 상기 상부 및 하부 슬러리 층들의 밀도보다 대체로 낮은 밀도를 가지는, 복합 다층 건축용 패널.
  14. 제8항에 있어서, 상기 중합체는 다수의 개방 칸 중합체 부분(open celled polymer piece)들을 포함하는, 복합 다층 건축용 패널.
  15. 제14항에 있어서, 상기 중합체 부분들은 멜라닌 수지로 형성되는, 복합 다층 건축용 패널.
  16. 제14항에 있어서, 상기 코어 층은 상기 개별 중합체 부분 주위에서 연장하지만 상기 개별 중합체 부분을 침투하지 못하는, 복합 다층 건축용 패널.
  17. 제8항에 있어서, 상기 중합체는 형성된 중합체의 블랭킷(blanket)을 포함하는, 복합 다층 건축용 패널.
  18. 제17항에 있어서, 상기 블랭킷은 상기 건축용 섬유판에 음향 흡수 특징을 주는, 복합 다층 건축용 패널.
  19. 제17항에 있어서, 상기 블랭킷은 멜라닌 수지로 형성되는, 복합 다층 건축용 패널.
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