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문제 정의
- 그러나 래커 도장 처리한 목재 시편의 경우에는 광 노출시 간에 관계없이 색차가 거의 나타나지 않거 나 근소한 색차만을 나타내었다. 이는 래커 도장 처리가 실내광 수준에서 천연염색된 목재의 표면에 입사되는광을 반사시켜 천연염색된 가구재의 광변색을 차단하는데 기 여 함을 의미 하는 .것이다.
가설 설정
- B: Before exposure of indoor light.
- B: Before exposure of outdoor light.
제안 방법
- 4단계의 과정을 거쳤다. 1단계로 목재 표면에 투명래커 도장을 실시하여 래커성분이 완전히 건조되면 2단계로 도장층의 부피감을 줄 수 있는 샌딩실러 (sanding sealer)를 도장하였다. 샌딩실러가 충분히 건조되면 3단계로 샌딩실러 층의 연마(sanding) 를 실시하였고, 4단계에서 래커 도장작업을 마무리 하였다.
- 농도 10%의 밤송이 염액 처리 및 투명 래커 처리를 1회 실시한 목재시편을 실내 광 수준(500 lux)에서 10일(10 h/day) 및 20일 동안 보관한 후 각 시편의 L*. a*, b* 및 c* 값의 변화와 함께 염색성 (k/s) 과 색차#를 비교하였다.
- 5 투하한 후 20 초가 경과하면 각각의 용액을 제거한 후 변색 정도를 측정하였다. 또한 대기 온도에 따른 목재시편의 내열성을 알아보기 위하여 목재를 빛이 차단된 암실에 넣고 35℃ 및 65℃ 조건으로 유지하여 100시간과 200시간 동안 방치한 후 변색 정도를 측정하였다.
- 실내 공간이 갖는 약 500 .럭스(lux)의 밝기와 가속 광변색을 유도하기 위한 50, 000-70, 000 럭스 (lux)의 빛으로 밀폐된 공간 안에 천연염색된 시편을 넣고 100시간 및 200시간 동안 조사한 후 광변색정도를 색차 및 염착 농도로 측정하여 분석하였다.
- 이후 탄산칼륨(&CO3)80 g이 용해된 4 i 증류수에 황색소가 제거된 홍화(전건중량기준)를 2 % 및 20% 농도로 각각 희석하였다. 벤조피 란(ben- zopyrane)류의 적색 색소만을 추출하기 위하여 2시간 동안 방치한 후 추출된 홍화 염액을 면주머니를 이용하여 염액과 염재를 분리하였다.
- 검토하였다. 본 연구결과를 중심으로 노령밤나무, 은행나무 및 소나무로 제작한 소형 탁자에 소목, 치자 및 자초에서 추출한 천연염료로 염색처리하여 그 색상을 비교하였다.
- 본 연구에서는 천연염색 처리된 색채 목가구재를 500 럭스(lux)의 실내광과 50, 000-70, 000 럭스(lux) 범위의 실외광 하에서 노출시켰을 때 발생하는 광변색을 분석하였으며 산, 알칼리 및 열에 대한 저항성을 검토하여 , 색채 목가구재에 적합한 열화 방지법을 검토하였다. 본 연구결과를 중심으로 노령밤나무, 은행나무 및 소나무로 제작한 소형 탁자에 소목, 치자 및 자초에서 추출한 천연염료로 염색처리하여 그 색상을 비교하였다.
- 1단계로 목재 표면에 투명래커 도장을 실시하여 래커성분이 완전히 건조되면 2단계로 도장층의 부피감을 줄 수 있는 샌딩실러 (sanding sealer)를 도장하였다. 샌딩실러가 충분히 건조되면 3단계로 샌딩실러 층의 연마(sanding) 를 실시하였고, 4단계에서 래커 도장작업을 마무리 하였다.
- 알루미늄 매 염제 계통의 aluminium ammonium sulfate dodecahydrate (A1NH4(SO4)2 , 2H2O), 구리 매염제 계통의 Copper (II) acetate monohydrate (Cu(CH3COO)2- H2O), 크롬 매염제 계통의 potassium dichromate (K2 cr o7), 그리고 철 매염제계통의 Iron (U) sulfate (FeHSCU*)를 각각 농도 2% 및 5%로 희석하여 도막처리 하였다.
- 여름철 일광과 같은 강한 조도(50, 000~70, 000 lux)하에서 자초 추출액으로 천연염색된 목재 시편을 하루 10시간씩 10일 및 20일간 노출시켰을 때 광변색의 정도를 L\ a*, b* 및 c* 값의 변화와 함께 염색성 (k/s)과 색차#측정을 통하여 알아보았다.
- ) 염재는 온수추출을 적용하였다. 염액의 재료는 농도 2% 및 20% 로 각각 조절한 후 염액이 끓기 시작하면 약한 불로약 15분간 더 가열하였다. 염 액 추출 후 끓인 염 액은 80 mesh 와이어를 이용하여 걸러서 사용하였다.
- 황색소를 제거하기 위하여 무명자루에 담아 잘 주물러서 황색소를 충분히 추출해낸 후, 황색소가 더 이상 나오지 않을 때까지 4~5회 수세하고 65 ±3℃의 건조기에 넣고 완전 건조시켰다. 이후 탄산칼륨(&CO3)80 g이 용해된 4 i 증류수에 황색소가 제거된 홍화(전건중량기준)를 2 % 및 20% 농도로 각각 희석하였다. 벤조피 란(ben- zopyrane)류의 적색 색소만을 추출하기 위하여 2시간 동안 방치한 후 추출된 홍화 염액을 면주머니를 이용하여 염액과 염재를 분리하였다.
- 제조된 염료를 0.1 몰농도의 sodium hydroxide (NaOH)와 0.1 몰농도의 hydrochloric acid (HC1)를 사용하여 pH 4, 7 및 10으로 조절하였다.
- 천연염료를 이용한 색채 목가구재의 변색방지 기술을 연구하기 위하여 광변색, 내산성 , 내알카리성 , 내열성 실험을 실시하고 색차 및 염착농도를 평가하여 변색정도를 알아보았다. 실내광 수준 조도(500 lux) 하에서의 광변색에서는 래커 마감 도장 처리유무에 관계없이 색차 값은 광 노출시간에 관계 없이 큰 차이를 나타내지 않았다.
- 천연염색 목재시편을 광변색 및 열화 실험 전후에 Color & Color Difference Meter (Ultrascan pro. USA)를 이용하여 Fig. 1에서 나타나는 3차원 색공간 좌표상의 값인 L*(Whiteness), a*(Redness) 및 blYellowness)를 측정하였다. 실험 전후의 L*, a 및 b* 값을 이용하여 아래의 식에 따라서 채도 (chroma) c(식 2)와 색차 # 값(식 1)을 계산하였고, 표면반사율을 측정하여 Kubelka- Munk의 식 (식 3)에 따라서 염착농도(K/S)를 산출하였다.
- 천연염색 및 투명래커도장 처리된 목재에 내산성 및 내알칼리성 정도를 알아보기 위하여 0.1 몰농도의 hydrochloric acid (HC1)와 0.1 몰농도의 sodium hydroxide (NaOH)를 각각 약 0.5 투하한 후 20 초가 경과하면 각각의 용액을 제거한 후 변색 정도를 측정하였다. 또한 대기 온도에 따른 목재시편의 내열성을 알아보기 위하여 목재를 빛이 차단된 암실에 넣고 35℃ 및 65℃ 조건으로 유지하여 100시간과 200시간 동안 방치한 후 변색 정도를 측정하였다.
대상 데이터
- ), 오배자CffWus javam'ca L.), 그리고 밤송이 (Oaslaea crenata S. et Z.) 염재는 온수추출을 적용하였다. 염액의 재료는 농도 2% 및 20% 로 각각 조절한 후 염액이 끓기 시작하면 약한 불로약 15분간 더 가열하였다.
- 시편은 경남 진주시 나동면에서 채취한 수령 15년생의 정상재인 밤나무(Castanea crenata S. et Z.) 를 60 x 25 x 15 mm의 크기로 제작하여 염색 시편으로 사용하였다. 목재 시편에 대하여 20 ±2℃/ 65 ±2%의 항온 .
이론/모형
- 매염제처리 목재시험편에 천연염색을 위하여 pH 4, 7 및 10으로 조절된 천연염료를 도막처리 법 (bru- shing)을 적용하였다. 도막처리는 염액의 온도를 20 ℃로 조절한 후, 목재시편의 모든 면에 골고루 도포시켜 충분히 도막처리하여 염 색하였다.
성능/효과
- 나타낸 것이다. 35℃ 온도에서는 염색시편의 색차#값이 래커 처리 유무에 관계없이 크게 변하지 않은 상태로 나왔고, 65℃와 같은 고온에 노출되었을 때는 래커 처리를 하지 않은 것이 조금큰 변색이 있었지만 래커 마감 처리와 함께 변색 값 (z/E)은 약 1/2 수준으로 감소하였다. 그러나 65℃ 이상의 온도에서 래커 도장 처리 유무에 관계없이 아주 작은 속도로 변색이 진행되기 때문에 천연염색된 가구를 고온 상태에 보존하는 것은 피하여야 할 것으로 판단되었다.
- 결론적으로 천연염료를 이용한 색채 목가구재의 변색 방지를 위해서는 투명 래커도장을 하는 것이 광변색, 내산성, 내알칼리성, 그리고 내열성에서 우수한 성능을 나타내었다. 또한 천연염색된 색채 목가구재는 변색을 방지하기 위하여 래커 도장을 여러번 반복하여 두껍게 입히는 것이 효과적이며 햇빛이 바로 드는 실외에 보존하는 것은 옳지 않다고 판단된다.
- 결론적으로 천연염색된 가구재가 50, 000-70, 000 lux 수준의 광에 장기간 노출되면 천연염료의 색소성분들과 목재의 리그닌 및 추출물들이 자외선을 흡수하여 광변색을 일으키고(Chang et al, 1982: Gellerstedt et al, 1977) 결국 최초 색감을 잃게 되는 문제점을 야기하게 된다. 따라서 햇빛이 바로 조사되는 베란다, 기타 야외 장소에 천연염색된 가구재를 비치하는 것을 피하는 것이 바람직하다.
- 실내광이나 실외광 하에서 알칼리 계통의 염액이 광변색을 방지하는데 보다 효과적이었다. 내산성 및 내알칼리성에서는 래커 도장 처리가 되지 않은 염색시편에서는 1, 2차 시험 모두 매우 큰 색차를 나타내었으며 래커처리가 된 시편에서는 거의 색차 변화가 없었다. 내열성에서는 35℃에서 색차 값이 큰 차이를 나타내지 않았으며 65℃와 같은 고온에서는 래커마감처리의 색차 값이 약 1/2 수준으로 감소하였다.
- 따라서 햇빛이 바로 조사되는 베란다, 기타 야외 장소에 천연염색된 가구재를 비치하는 것을 피하는 것이 바람직하다. 또한 래커 마감 도장을 얇게 입힌 천연염색된 가구재들은 광변색에 의한 영향을 많이 받기 때문에 가능하면 래커 마감 도장이 광변색 억제에 효과가 다소 있어래커 도장을 여러 번 반복하여 두꺼운 도막을 형성시키는 것이 좋을 것으로 판단되었다.
- 성능을 나타내었다. 또한 천연염색된 색채 목가구재는 변색을 방지하기 위하여 래커 도장을 여러번 반복하여 두껍게 입히는 것이 효과적이며 햇빛이 바로 드는 실외에 보존하는 것은 옳지 않다고 판단된다.
- 또한 실외 일광조도와 같은 강한 조도(50, 000~70, 000 lux) 하에서는 실내광에 비하여 색차 값이 훨씬 높게 나타났다. 실내광이나 실외광 하에서 알칼리 계통의 염액이 광변색을 방지하는데 보다 효과적이었다. 내산성 및 내알칼리성에서는 래커 도장 처리가 되지 않은 염색시편에서는 1, 2차 시험 모두 매우 큰 색차를 나타내었으며 래커처리가 된 시편에서는 거의 색차 변화가 없었다.
후속연구
- 그러나 이미 알려진 바와 같이 천연염색은 외부 광원에 노출되었을 때 쉽게 변색되는 특징을 가지기 때문에 천연염색된 목재 시편의 변색을 최소화시킬 수 있는 방법이 강구되어야 한다. 다행스럽게도 본 연구를 통해 개발되는 색채 목가구는실내 공간에서 사용되는 것이기 때문에 실내광 수준에서 변색을 방지할 수 있는 방법이 적당할 것으로 사료되었고, 이를 위해 가구에 일반적으로 행해지는 투명 래커 (lacquer) 도장을 실시한 후 광변색 방지정도를 분석할 필요가 있다.
- 내산성 시험에서 알아본 바와 마찬가지로 래커 마감 도장을 입히지 않은 목재 시편에서는 래커 마감 도장을 한 시편보다 색치# 값이 크게 나타나 래커 도장처리가 천연염색된 목재의 내알칼리성을 증가하는데 큰 기여를 한것으로 보인다. 특히 니트로셀룰로오스 계통의 래커성분은 내알칼리성을 지니고 있기 때문에 염색된 목재 시편을 알칼리 성분으로부터 보호하는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
- 홍화, 치자, 자초, 소목, 오배자 및 밤송이 등의 식물에서 추출한 천연염색 도장 가구가 개발된다면 친환경적이며 고부가가치 제품으로 개발될 수 있을 것이다. 그러나 천연염색은 소재와의 낮은 친화력과 견뢰도 불량 등으로 인해 합성염료에 비해 사용이기 피되어 왔지만 이를 보완하기 위하여 일광견뢰도에 대한 연구, 염색 방법에 따른 색차, 염색전 소재의 화학적 개질화, 염색 후처리를 하였을 때의 효과등에 관한 연구가 광범위하게 이루어지고 있다(최 , 2002; 김 등, 2001; 전 등, 2003; 이 등, 2000).
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