[논문]유물 복원을 위한 천연 셀룰로오스 직물의 산에 의한 열화 특성 연구

전초현; 권영숙; 이상준; 조현혹

유물 복원을 위한 천연 셀룰로오스 직물의 산에 의한 열화 특성 연구
A Study on the Acid Degradation Properties of Cellulose Fabrics for Costume Heritage Restoration 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.17 no.4 = no.83, 2005년, pp.35 - 40

전초현 (부산대학교 섬유신소재공학과) , 권영숙 (부산대학교 의류학과) , 이상준 (부산대학교 미생물학과) , 조현혹 (부산대학교 섬유신소재공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Researches to preserve and restore the excavated cellulose fabrics as costume heritages have been carried out. In this study, in order to artificially restore an excavated cellulose fabrics, acid-treated cellulose fabrics were prepared. Three kinds of cellulose fabrics were used for an experiment. Three kinds of cellulose fabrics were treated by the acid aqueous solution for the various strength retention ($100\%,\;80\%,\;60\%,\;40\%,\;20\%$). The fine structure and physical properties of acid treated cellulose fabrics were investigated with various techniques such as wide-angle X-ray diffraction, tensile test, weight loss, shrinkage, SEM etc. Tensile strength and strain of cellulose fabrics decreased with increasing acid treatment time. However, weight loss and shrinkage increasing slightly. The crystal diffraction intensity was not changed. SEM results of acid-treated cellulose fabrics show that the surface was damaged.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

유물과 출토 직물의 보존, 복원을 위하여 이들 직물의 손상정도와 같은 시료를 얻기 위하여 인공 적으로 분해시킨 직물에 대한 연구가 있지만, 선행 연구는 주로 빛 또는 열에 의한 분해를 다루고 있 다즈 본 연구에서는 출토 직물의 보존, 복원을 위하여 셀룰로오스계 섬유를 인공적으로 열화 시킨 직물을 얻음으로써 유물의 보존 및 복원에 적용하 고자 하였다. 즉 셀룰로오스계 섬유가 산에 약한 특성3)과 출토 직물중의 오구 성분' 중에 지방산, 유기산 등의 산성 물질이 포함되어있는 것을 고려하여 열화제로서 황산수용액을 사용하여 화학적으 로 셀룰로오스 직물을 분해를 하여 인장 시험을 통해 강력유지율이 약 100%, 80%, 60%, 40%, 20% 수준에 해당하는 시간을 찾아 각 산 처리된 직물을 얻었다.

제안 방법

감량률(Loss of Weight, I)을 산출하였다.
광각 X-선 회절 분석 : X-선 회절장치(D/max-m -A type, Rigaku Co., Japan)를 이용하여 Ni fiter로 여과한 CQS선을 사용하여 적도선 방항(2θ= 5~40°) 으로 회절 시켜 X-선 회절강도 분포곡선을 얻었다.
, Japan)를 이용하여 40 ℃ 에서 40분 건조하였다. 그리고 황산수용액 처리 후 상온에서 건조시킨 시료를 진공건조기 (Mov-212F, Sanyo Hestric Co., Japan)를 이용하여 40℃ 에서 40분간 건조하고, 처리 전후의 시료의 중량을 측정히.여 식 (1)에 의해
즉 셀룰로오스계 섬유가 산에 약한 특성3)과 출토 직물중의 오구 성분' 중에 지방산, 유기산 등의 산성 물질이 포함되어있는 것을 고려하여 열화제로서 황산수용액을 사용하여 화학적으 로 셀룰로오스 직물을 분해를 하여 인장 시험을 통해 강력유지율이 약 100%, 80%, 60%, 40%, 20% 수준에 해당하는 시간을 찾아 각 산 처리된 직물을 얻었다. 이때 얻어진 각 셀룰로오스계 직물의 산 처리 전후의 물성과 미세구조의 변화를 알아보기 위하여 감량률과 수축률을 측정하고, X-선 회절분석을 실시했으며, SEM을 이용하여 산 처리 전후 의 직물의 표면 관찰을 하였다.
인장강도 측정 : 시료의 열화에 따른 강력유지율이 100%, 80%, 60%, 40%, 20% 수준에 도달하는 시간을 찾기 위해, 인장시험기 (Texteclmo Fafegraph -M, Textechno Co., Germany)를 사용하여, KS K052Q1995에 따라 각 시료 당 직물의 경사 방향으로 5회 측정하여 인장강도 및 신도의 평균값을 구 하였다.
유물과 출토 직물의 보존, 복원을 위하여 이들 직물의 손상정도와 같은 시료를 얻기 위하여 인공 적으로 분해시킨 직물에 대한 연구가 있지만, 선행 연구는 주로 빛 또는 열에 의한 분해를 다루고 있 다즈 본 연구에서는 출토 직물의 보존, 복원을 위하여 셀룰로오스계 섬유를 인공적으로 열화 시킨 직물을 얻음으로써 유물의 보존 및 복원에 적용하 고자 하였다. 즉 셀룰로오스계 섬유가 산에 약한 특성3)과 출토 직물중의 오구 성분' 중에 지방산, 유기산 등의 산성 물질이 포함되어있는 것을 고려하여 열화제로서 황산수용액을 사용하여 화학적으 로 셀룰로오스 직물을 분해를 하여 인장 시험을 통해 강력유지율이 약 100%, 80%, 60%, 40%, 20% 수준에 해당하는 시간을 찾아 각 산 처리된 직물을 얻었다. 이때 얻어진 각 셀룰로오스계 직물의 산 처리 전후의 물성과 미세구조의 변화를 알아보기 위하여 감량률과 수축률을 측정하고, X-선 회절분석을 실시했으며, SEM을 이용하여 산 처리 전후 의 직물의 표면 관찰을 하였다.
출토 직물의 복원에 필요한 단계적 열화가 일어 난 시료를 얻기 위하여 세 종류의 특성이 다른 셀 룰로오스계 섬유를 황산 수용액 처리를 하여 강력 유지율에 따라 샘플링 하여 처리 전후의 물성을 인 장강도, 감량률, 수축률, X선 회절, 주사 전자 현미 경 (SEM) 등으로 평가하여 다음과 같은 결론을 얻 었다.
표면 관찰 : 주사 전자 현미경 (Scanning Electron Microscopy : SEM, JSM-5400, Jeol, Japan)을 이용하여 열화 전후의 직물의 표면을 관찰하였다.
황산 농도 70g/L, 액비 1:125로 하여 Cotton 1, Cotton 2, Hemp를 온도 80℃ 에서 강력유지율이 100%, 80%, 60%, 40%, 20% 수준에 도달하는 시간을 찾아서 각각을 처리하였다. 처리된 시료는 증 류수에서 40분간 세척 후 상온에서 건조시켰으며, 물성 측정 전까지 상온에서 데시케이터 안에 보관 하였다.

대상 데이터

셀룰로오스계 직물을 분해하기 위해 황산(Sulforic Acid, H₂SO₄ 일급, Yakuri Pure Chemicals Co., Japan)을 사용하였다.
실험에 사용된 시험포는 특성이 서로 다른 면 평 직물 두 종류(Cotton 1은 표준 면직물, Cotton 2는 본목)와 대마직물을 시중에서 구입하였으며, 그 직물의 특성은 Table 1과 같다.

성능/효과

1. 황산 수용액 처리(80℃, 7%)에 따른 강력유지율 100%, 80%, 60%, 40%, 20%에 이르는데 소요 되는 처리시간을 측정한 결과, Cotton 1의 경우 각각 20, 40, 90 및 240분이 었으며, Cotton 2의 경우 20, 30, 60, 120분이 었으며, Hemp는 20, 30, 50, 90분이 소요되었다.
2. 황산 수용액 처리 시간에 따라 각 직물의 감량 률과 수축률은 증가하는 것으로 나타났다.
3. 각 직물별로 황산 수용액의 처리 시간에 관계없이 결정구조의 변화는 관찰되지 않았다.
4. 산 처리된 직물의 표면을 관찰한 결과 황산 수 용액 처리로 인하여 섬유표면에 손상 또는 균열 이 발생하였다.
Cotton 1과 Cotton 2가 유사한 강력유지율에 도 달할 때까지의 처리시간을 비교해 본 결과 Cotton 2가 시간이 적게 소요되었다. 이것에 관한 이유는 Table 1에 나타낸 시료의 특성만으로는 비교할 수 없으며, 다만 처리시간에 따라 원하는 강력유지율 을 갖는 시료의 샘플링이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
7, 8, 9는 Cotton 1, Cotton 2, Hemp의 강력 유지율이 100%, 60% 20% 수준에 도달하는 시료의 표면을 관찰한 SEM 사진이다. Cotton 1은 황산 수용액의 처리시간이 길어질수록 섬유 표면이 손 상되고 균열이 생기는 것을 볼 수 있고, Cotton 2는 Cotton 1 시료와 마찬가지로 표면이 벗겨진 듯 손 상이 되고 섬유의 굵기가 가늘어진 것을 확인할 수 있다. Hemp는 황산 수용액의 처리시간이 길어질 수록 마섬유 특유의 피브릴 형태로 갈라지고 균열 이 생기는 것을 볼 수 있다.
황산 수용액 처리 시간 90분을 기준으로 하여 Cotton 1, 2와 Hemp의 감량률을 비교하여 보면, 감량률은 Hemp 가 가장 크고 Cotton 2, Cotton 1순으로 나타난 것을 볼 수 있다. 그리고 강력유지율 20%수준에서 감량률을 비교해 보면, 마찬가지로 Hemp가 가장 크게 나타났으며 다음으로 Cotton 2, Cotton 1순으 로 나타남을 확인할 수 있다. 강력유지율 20% 수 준의 열화조건에서 감량률이 5%미만으로 낮게 나타나고 있는 것은 황산 수용액 처리로 인해 분자사 슬의 절단이 일어났지만 분해용출은 약간 일어났 기 때문이라고 생각된다&.

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