금속이 만들어지기 위해서는 광석(산화물)을 채굴하여 높은 에너지(고온)를 이용해 환원시키는 제련 과정을 거쳐야 한다. 이 광석(산화물)은 가장 안정한 상태로 있다가 금속(환원)이라는 불안정한 상태로 바뀌면서 원래의 산화물 상태로 되돌아가려고 하는 성질, 즉 회귀성을 갖고 있으며, 이를 “부식”이라고 한다. 출토 금속 유물의 경우 매장 상태에서 이러한 부식 과정뿐만 아니라 주변의 토압 등에 의해 파손되어 발굴되는데, 이렇게 부식되거나 파손된 유물은 과학적인 보존처리 과정이 반드시 필요한 절차라 할 수 있다. 문화재 보존처리에 있어 최종 목표는 유물 원래의 형태 그대로 후세에 까지 전해줄 수 있는 처리 대상의 영원성, 영속성이겠지만 실제적으로 보존처리가 이루어지는 유물보다 미처리 되는 유물이 많은 현재의 보존 상황이나, 완벽하지 못한 보존 기술의 특성상 이는 아직 풀지 못한 큰 문제점으로 보인다. 특히 보존처리의 접합과 복원에 사용되는 접착제는 예측하기 힘든 환경 속에서 유물의 형태를 잡아주어 원형을 되찾아 주는 중요한 역할을 하지만 보존처리 후 접착제 노화에 따른 2차적 손상을 간과할 수 없어, 문화재 보존에 있어 접착제의 안전성은 곧 유물의 안전과도 직결된다고 할 수 있다. 본 논문에서는 기존에 연구되어 온 금속 유물 접착용 Epoxy 수지인 Araldite rapid type, Devcon, SV427, CDK520, AW106 5 종을 선별하여 문제점인 ...
금속이 만들어지기 위해서는 광석(산화물)을 채굴하여 높은 에너지(고온)를 이용해 환원시키는 제련 과정을 거쳐야 한다. 이 광석(산화물)은 가장 안정한 상태로 있다가 금속(환원)이라는 불안정한 상태로 바뀌면서 원래의 산화물 상태로 되돌아가려고 하는 성질, 즉 회귀성을 갖고 있으며, 이를 “부식”이라고 한다. 출토 금속 유물의 경우 매장 상태에서 이러한 부식 과정뿐만 아니라 주변의 토압 등에 의해 파손되어 발굴되는데, 이렇게 부식되거나 파손된 유물은 과학적인 보존처리 과정이 반드시 필요한 절차라 할 수 있다. 문화재 보존처리에 있어 최종 목표는 유물 원래의 형태 그대로 후세에 까지 전해줄 수 있는 처리 대상의 영원성, 영속성이겠지만 실제적으로 보존처리가 이루어지는 유물보다 미처리 되는 유물이 많은 현재의 보존 상황이나, 완벽하지 못한 보존 기술의 특성상 이는 아직 풀지 못한 큰 문제점으로 보인다. 특히 보존처리의 접합과 복원에 사용되는 접착제는 예측하기 힘든 환경 속에서 유물의 형태를 잡아주어 원형을 되찾아 주는 중요한 역할을 하지만 보존처리 후 접착제 노화에 따른 2차적 손상을 간과할 수 없어, 문화재 보존에 있어 접착제의 안전성은 곧 유물의 안전과도 직결된다고 할 수 있다. 본 논문에서는 기존에 연구되어 온 금속 유물 접착용 Epoxy 수지인 Araldite rapid type, Devcon, SV427, CDK520, AW106 5 종을 선별하여 문제점인 황변과 시간에 따라 나타날 수 있는 노화 징후를 금속 문화재의 안전과 연결하여 더 긴밀하게 접근하였다. 금속문화재 보존처리 후, 생길 수 있는 환경 변화 조건인 온도, 자외선, 산ㆍ염기를 인공적으로 부여하여 Epoxy 접착제의 상태 변화에 따른 물성 변화를 굴곡 강도 변화와 표면 경도 변화를 통해 알아보고 FT-IR을 이용하여 이 Epoxy들이 주위 환경에 의해 어떻게 화학적으로 성분 변화를 나타내는지를 분석하고자 하였다. 굴곡 강도 시험 결과, CDK520과 SV427이 각 환경 변화 조건에서 가장 낮은 표준 편차 값을 보여 안정적이었으나, 다른 세 개의 수지에 비해 현저히 낮은 굴곡 강도를 나타내기 때문에 기본적으로 외부 충격에는 매우 약한 것을 알 수 있다. 나머지 세 수지의 경우, 온도 변화 실험을 통해 AW106이 낮은 온도에서 굴곡 강도가 많은 수치로 낮아졌으며 자외선 변화 실험에서 Araldite rapid type과 Devcon이 많은 증가·감소폭을 보였다. 또한 산·염기에서 AW106의 강도 변화가 가장 커서 산·염기의 영향을 가장 많이 받는다는 것을 알 수 있었다. 표면 경도 변화에 있어서 SV427과 CDK520이 강알칼리에서의 표면 경도 저하를 제외하고는 온도 및 자외선에 가장 안정적이었고, Araldite rapid type과 Devcon은 온도와 자외선에 의해 수지 자체의 연화도와 표면의 경도 변화가 가장 많이 진행되었다. Araldite rapid type의 경우 강알칼리에서 연화도 변화가 컸으며 특히 AW106은 산·염기에 매우 취약하였다. 또한 산·염기에 의해 모든 수지 표면의 국소적인 열화가 많이 진행됨을 알 수 있었다. FT-IR을 통한 화학적 성분변화 분석 결과는 SV427과 CDK520의 경우, 저온에서 산화의 진행이 매우 늦거나 환원성 결과를 보인 반면에 다른 접착제의 경우, 고온과 저온을 막론하고 온도의 변화에 따른 산화가 표면에서부터 진행됨을 확인할 수 있었다. 자외선에 노출될 경우 2 차 알코올 보다는 1 차 알코올기의 안전성 혹은 유지성이 나타났으며, C-H bond의 안정성도 예상되는 바이지만, 이외의 작용기들은 변성 혹은 소멸의 결과를 나타내어 표면에서의 불안정성이 내부에까지 미치는 경향을 배제할 수는 없을 것으로 보인다. 그러나 산과염기에서 주로 2 차 알코올과 aromatic -O- group들은 안정성을 갖고 있어, 극한 산·염기 상황에서의 접착제는 산·염기에 의해 변성하는 결과들을 보이고는 있지만 예상보다 매우 작은 변화의 결과들을 보이고 있어 비교적 안정한 상태임을 알 수 있었다. 실험 결과, 금속문화재 접합·복원에 쓰이는 접착제 Araldite rapid type과 Devcon, SV427, CDK520, AW106은 온도변화, 자외선 조사 시간, 산·염기 변화에 각기 다른 굴곡 강도 변화와 표면경도 변화, 화학적 성분 변화를 가져왔다. 대부분의 조건에서 SV427과 CDK520이 비교적 각 내후성 조건 아래 안정적이었지만 자체의 굴곡 강도 수치가 낮아 복원 면적이 얇고 넓은 경우의 사용은 자제해야 할 것으로 보인다. 또한 보존 환경이 유물은 물론이고 보존처리 시 사용된 수지의 보존을 위해서도 매우 중요하다는 것을 알 수 있다.
금속이 만들어지기 위해서는 광석(산화물)을 채굴하여 높은 에너지(고온)를 이용해 환원시키는 제련 과정을 거쳐야 한다. 이 광석(산화물)은 가장 안정한 상태로 있다가 금속(환원)이라는 불안정한 상태로 바뀌면서 원래의 산화물 상태로 되돌아가려고 하는 성질, 즉 회귀성을 갖고 있으며, 이를 “부식”이라고 한다. 출토 금속 유물의 경우 매장 상태에서 이러한 부식 과정뿐만 아니라 주변의 토압 등에 의해 파손되어 발굴되는데, 이렇게 부식되거나 파손된 유물은 과학적인 보존처리 과정이 반드시 필요한 절차라 할 수 있다. 문화재 보존처리에 있어 최종 목표는 유물 원래의 형태 그대로 후세에 까지 전해줄 수 있는 처리 대상의 영원성, 영속성이겠지만 실제적으로 보존처리가 이루어지는 유물보다 미처리 되는 유물이 많은 현재의 보존 상황이나, 완벽하지 못한 보존 기술의 특성상 이는 아직 풀지 못한 큰 문제점으로 보인다. 특히 보존처리의 접합과 복원에 사용되는 접착제는 예측하기 힘든 환경 속에서 유물의 형태를 잡아주어 원형을 되찾아 주는 중요한 역할을 하지만 보존처리 후 접착제 노화에 따른 2차적 손상을 간과할 수 없어, 문화재 보존에 있어 접착제의 안전성은 곧 유물의 안전과도 직결된다고 할 수 있다. 본 논문에서는 기존에 연구되어 온 금속 유물 접착용 Epoxy 수지인 Araldite rapid type, Devcon, SV427, CDK520, AW106 5 종을 선별하여 문제점인 황변과 시간에 따라 나타날 수 있는 노화 징후를 금속 문화재의 안전과 연결하여 더 긴밀하게 접근하였다. 금속문화재 보존처리 후, 생길 수 있는 환경 변화 조건인 온도, 자외선, 산ㆍ염기를 인공적으로 부여하여 Epoxy 접착제의 상태 변화에 따른 물성 변화를 굴곡 강도 변화와 표면 경도 변화를 통해 알아보고 FT-IR을 이용하여 이 Epoxy들이 주위 환경에 의해 어떻게 화학적으로 성분 변화를 나타내는지를 분석하고자 하였다. 굴곡 강도 시험 결과, CDK520과 SV427이 각 환경 변화 조건에서 가장 낮은 표준 편차 값을 보여 안정적이었으나, 다른 세 개의 수지에 비해 현저히 낮은 굴곡 강도를 나타내기 때문에 기본적으로 외부 충격에는 매우 약한 것을 알 수 있다. 나머지 세 수지의 경우, 온도 변화 실험을 통해 AW106이 낮은 온도에서 굴곡 강도가 많은 수치로 낮아졌으며 자외선 변화 실험에서 Araldite rapid type과 Devcon이 많은 증가·감소폭을 보였다. 또한 산·염기에서 AW106의 강도 변화가 가장 커서 산·염기의 영향을 가장 많이 받는다는 것을 알 수 있었다. 표면 경도 변화에 있어서 SV427과 CDK520이 강알칼리에서의 표면 경도 저하를 제외하고는 온도 및 자외선에 가장 안정적이었고, Araldite rapid type과 Devcon은 온도와 자외선에 의해 수지 자체의 연화도와 표면의 경도 변화가 가장 많이 진행되었다. Araldite rapid type의 경우 강알칼리에서 연화도 변화가 컸으며 특히 AW106은 산·염기에 매우 취약하였다. 또한 산·염기에 의해 모든 수지 표면의 국소적인 열화가 많이 진행됨을 알 수 있었다. FT-IR을 통한 화학적 성분변화 분석 결과는 SV427과 CDK520의 경우, 저온에서 산화의 진행이 매우 늦거나 환원성 결과를 보인 반면에 다른 접착제의 경우, 고온과 저온을 막론하고 온도의 변화에 따른 산화가 표면에서부터 진행됨을 확인할 수 있었다. 자외선에 노출될 경우 2 차 알코올 보다는 1 차 알코올기의 안전성 혹은 유지성이 나타났으며, C-H bond의 안정성도 예상되는 바이지만, 이외의 작용기들은 변성 혹은 소멸의 결과를 나타내어 표면에서의 불안정성이 내부에까지 미치는 경향을 배제할 수는 없을 것으로 보인다. 그러나 산과 염기에서 주로 2 차 알코올과 aromatic -O- group들은 안정성을 갖고 있어, 극한 산·염기 상황에서의 접착제는 산·염기에 의해 변성하는 결과들을 보이고는 있지만 예상보다 매우 작은 변화의 결과들을 보이고 있어 비교적 안정한 상태임을 알 수 있었다. 실험 결과, 금속문화재 접합·복원에 쓰이는 접착제 Araldite rapid type과 Devcon, SV427, CDK520, AW106은 온도변화, 자외선 조사 시간, 산·염기 변화에 각기 다른 굴곡 강도 변화와 표면경도 변화, 화학적 성분 변화를 가져왔다. 대부분의 조건에서 SV427과 CDK520이 비교적 각 내후성 조건 아래 안정적이었지만 자체의 굴곡 강도 수치가 낮아 복원 면적이 얇고 넓은 경우의 사용은 자제해야 할 것으로 보인다. 또한 보존 환경이 유물은 물론이고 보존처리 시 사용된 수지의 보존을 위해서도 매우 중요하다는 것을 알 수 있다.
In order for metals to be generated, ores(oxide) should be mined and take smelting process that deoxidizes them with energy(high temperature). The ore has the property that tends to go back to the state of oxidation, which is recurrence, called 'corrosion', as it turns into the unstabilized state. I...
In order for metals to be generated, ores(oxide) should be mined and take smelting process that deoxidizes them with energy(high temperature). The ore has the property that tends to go back to the state of oxidation, which is recurrence, called 'corrosion', as it turns into the unstabilized state. In case of excavated meta artifacts, they were damaged not only by the corrosion process but also by the earth pressure when they were in a state of burial. For these corroded or damaged artifacts, a scientific preservation treatment is necessary. Though the final goals in the preservation treatment for cultural assets are the eternity and the permanence of the objects so that they can be transmitted to posterity in its original shape, there are more artifacts that did not take preservation treatment than the artifacts that took it in reality. In addition to this, the imperfect technology of preservation treatment still leaves a big problem to solve. In particular, the adhesive material used for the connection and the restoration plays an important role to form the original shape of artifacts in an unpredictable environment but because the secondary damage caused by the aged adhesive materials after the preservation treatment can not be ignored, the safety of adhesive materials can be said to be directly connected to the safety of artifacts. After selecting five types of adhesive epoxy resin for metallic artifacts such as Araldite rapid type, Devcon, SV427, CDK520, and AW106, which had already been studied, this thesis approached more closely the problem of yellowing and the signal of aging with time passing by connecting the problems with the safety of metallic cultural assets. The change of physical properties according to the change of state of epoxy adhesives was investigated through the change of flexural strength and the change of surface hardness by artificially providing the possible environmental change factors such as temperature, ultra-violet ray, and acidㆍbase, and how the epoxy chemically changes in its ingredients by the environment was analyzed through FT-IR. As a result of flexural strength test, CDK520 and SV427 were stabilized showing the lowest standard deviation under each condition of environmental change, but it was found that they were basically very vulnerable to external impact because they showed much lower flexural strength than the other three resins. As for the other three resins, through a temperature change test, AW106 showed very low flexural strength at low temperature, and Araldite rapid type and Devcon showed sharp increase and decrease in a ultraviolet ray change test. Also, because the strength of AW106 changed the most in acid·base. it was found that AW106 was affected the most by acid and base. Regarding the change of surface hardness, SV427 and CDK520 were the most stabilized with temperature and ultraviolet in a strong alkali, and Araldite rapid type and Devcon changed the most in softening degree of the resin itself and the surface hardness by temperature and ultraviolet ray. Araldite rapid type changed the most in softening degree in a strong alkali. AW106, in particular, was very vulnerable to acid·base. Also, it was found that partial degradation on all the resins was much developed by acid·base. As for the analysis of change of chemical ingredients through FT-IR, while SV427 and CDK520 showed very slow oxidation or deoxidation at low temperature. the other adhesives showed that the oxidation developed on their surfaces by the temperature change regardless of the degree of temperature. When exposed to ultraviolet ray, the safety or sustainability of first alcohol peorid rather than first alcohol was shown. The stability of C-H bond was also expected but because the other functional groups displayed denaturation or annihilation, it seems that the trend for the unstability on the surface to affect the interior part can not be excluded. However, because second alcohol and aromatic -O- groups are stabilized in acid and base, the adhesives under extreme acid·base situation show the result of denaturation by acid·base, but the changes were much less than expected, implicating that they were relatively stabilized. As a result of the experiment, such adhesives that are used for the connection and the restoration of metallic cultural assets as Araldite rapid type, Devcon, SV427, CDK520, and AW106 brought about the change of flexural strength, the change of surface hardness, and the change of chemical ingredients, which were respectively different according to the temperature change, the time of ultraviolet irradiation, and acid·base change. Under most of the conditions, SV427 and CDK520 were fairly stabilized under each condition of weatherability, but it seems that they should be refrained from being applied in case that the area to restore is thin and wide because the degree of flexural strength of themselves is low. Also, it is found that the preservation environment is very important not only for artifacts but also for the preservation of resins used for preservation treatment.
In order for metals to be generated, ores(oxide) should be mined and take smelting process that deoxidizes them with energy(high temperature). The ore has the property that tends to go back to the state of oxidation, which is recurrence, called 'corrosion', as it turns into the unstabilized state. In case of excavated meta artifacts, they were damaged not only by the corrosion process but also by the earth pressure when they were in a state of burial. For these corroded or damaged artifacts, a scientific preservation treatment is necessary. Though the final goals in the preservation treatment for cultural assets are the eternity and the permanence of the objects so that they can be transmitted to posterity in its original shape, there are more artifacts that did not take preservation treatment than the artifacts that took it in reality. In addition to this, the imperfect technology of preservation treatment still leaves a big problem to solve. In particular, the adhesive material used for the connection and the restoration plays an important role to form the original shape of artifacts in an unpredictable environment but because the secondary damage caused by the aged adhesive materials after the preservation treatment can not be ignored, the safety of adhesive materials can be said to be directly connected to the safety of artifacts. After selecting five types of adhesive epoxy resin for metallic artifacts such as Araldite rapid type, Devcon, SV427, CDK520, and AW106, which had already been studied, this thesis approached more closely the problem of yellowing and the signal of aging with time passing by connecting the problems with the safety of metallic cultural assets. The change of physical properties according to the change of state of epoxy adhesives was investigated through the change of flexural strength and the change of surface hardness by artificially providing the possible environmental change factors such as temperature, ultra-violet ray, and acidㆍbase, and how the epoxy chemically changes in its ingredients by the environment was analyzed through FT-IR. As a result of flexural strength test, CDK520 and SV427 were stabilized showing the lowest standard deviation under each condition of environmental change, but it was found that they were basically very vulnerable to external impact because they showed much lower flexural strength than the other three resins. As for the other three resins, through a temperature change test, AW106 showed very low flexural strength at low temperature, and Araldite rapid type and Devcon showed sharp increase and decrease in a ultraviolet ray change test. Also, because the strength of AW106 changed the most in acid·base. it was found that AW106 was affected the most by acid and base. Regarding the change of surface hardness, SV427 and CDK520 were the most stabilized with temperature and ultraviolet in a strong alkali, and Araldite rapid type and Devcon changed the most in softening degree of the resin itself and the surface hardness by temperature and ultraviolet ray. Araldite rapid type changed the most in softening degree in a strong alkali. AW106, in particular, was very vulnerable to acid·base. Also, it was found that partial degradation on all the resins was much developed by acid·base. As for the analysis of change of chemical ingredients through FT-IR, while SV427 and CDK520 showed very slow oxidation or deoxidation at low temperature. the other adhesives showed that the oxidation developed on their surfaces by the temperature change regardless of the degree of temperature. When exposed to ultraviolet ray, the safety or sustainability of first alcohol peorid rather than first alcohol was shown. The stability of C-H bond was also expected but because the other functional groups displayed denaturation or annihilation, it seems that the trend for the unstability on the surface to affect the interior part can not be excluded. However, because second alcohol and aromatic -O- groups are stabilized in acid and base, the adhesives under extreme acid·base situation show the result of denaturation by acid·base, but the changes were much less than expected, implicating that they were relatively stabilized. As a result of the experiment, such adhesives that are used for the connection and the restoration of metallic cultural assets as Araldite rapid type, Devcon, SV427, CDK520, and AW106 brought about the change of flexural strength, the change of surface hardness, and the change of chemical ingredients, which were respectively different according to the temperature change, the time of ultraviolet irradiation, and acid·base change. Under most of the conditions, SV427 and CDK520 were fairly stabilized under each condition of weatherability, but it seems that they should be refrained from being applied in case that the area to restore is thin and wide because the degree of flexural strength of themselves is low. Also, it is found that the preservation environment is very important not only for artifacts but also for the preservation of resins used for preservation treatment.
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