[논문]에탄올아민이 금속에 의한 종이의 노화 방지에 미치는 영향

윤병호; 김용식; 최경화

에탄올아민이 금속에 의한 종이의 노화 방지에 미치는 영향
Effect of Ethanolamine Species on Paper Aging by Metals 원문보기

펄프 종이기술 = Journal of Korea TAPPI, v.40 no.3 = no.126, 2008년, pp.36 - 41

윤병호 (강원대학교 창강제지기술 연구소) , 김용식 , 최경화 (강원대학교 창강제지기술 연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

It is known that ethanolamines play a critical role for deacidification of paper sized by alum-rosin. However, amines also are effective as a chelating agent of metal. The present work was focused on whether amines could scavenge metals and prevent from the aging of paper. Metals such as alum, copper(II) and iron(III) was added to paper, and the paper treated with amines was aged in a thermo-hygrostat for 3-6 days. In the case of paper added to alum, the amines efficiency against paper aging was good in the oder of triethanolamine, diethanolamine and monoethanolamine attributable to the intensity of basicity and steric effect. Even in the case of paper treated with copper(II) chloride, iron(III) chloride, and copper(II) chloride, the significant preservation efficiency was shown by ethanolamine during accelerated aging. This outcome pinpoints the fact that ethanolamine can prevent paper aging not only from acid by neutralizing acid contained in paper but also from metals by producing of complexes with metals. These consequences above convince that ethanolamine makes it possible for mass deacidification for paper which contains acid and metals. Future studies should be conducted concerning whether, in reality, the treatment of its gas mode, in a single or multiple applications, has significant effect on lessening paper aging.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

앞에서도 언급한 바와 같이 아민계 약품 또한 금속의 킬레이트제로 사용된다. 그러므로 대량 탈산처리 약품 중의 하나인 에탄올아민이 구리에 의한 종이의 노화를 방지할 수 있는지의 여부를 알아보기 위해 각각의 에탄올아민들을 처리하여 보았다.
따라서 본 연구에서는 알럼(alum) 및 금속이 처리된 종이에 대량 탈산처리 약품으로 사용되는 아민계 약품인 모노에탄올아민(monoethanolamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine)을 처리하여 가속 노화 실험을 통해 각각의 에탄올아민이 금속에 의한 종이의 노화를 방지시킬 수 있는지의 여부를 검토하여 보았다.
본 연구에서는 각각의 에탄올아민들이 산과 금속이 동시에 존재하는 종이의 보존 처리 효과에 어떠한 영향을 미치는 지를 검토하여 보았다.
그러므로 철이온을 제거하여 철 이온의 반응을 억제해 줄 필요가 있다. 본 연구에서는 이러한 철 이온의 노화 효과를 방지 하기 위해 각각의 에탄올아민 용액을 처리하여 보존 효과가 있는지의 여부를 알아보기 위해 가속 노화 실험을 실시하였다.
따라서 이러한 종이는 탈산처리가 요구된다. 본 연구에서는 탈산처리 방법 중 대량 탈산처리제로 관심이 높아지고 있는 에탄올아민을 사용하여 가속 노화 시험을 통해 내절도와 백색도를 측정하여 보존 처리 효과를 비교하여 보았다.

가설 설정

처리 가격 또한 다른 과정에 비해 저렴하다는 장점을 가지고 있다.⁵⁾ 이러한 에탄올아민은 아민계 약품으로 EDTA와 DTPA와 마찬가지로 금속의 킬레이팅 효과를 가지고 있다고 한다.^6,7)

제안 방법

보존제가 처리된 종이와 미처리된 종이 시료를 90℃, 50% RH의 조건^{8, 9)}으로 항온 항습 장치에서 각각 3일, 6일 동안 습온 가속 노화시킨 후 백색도와 내절도를 측정하여 보존제에 따른 각각의 노화 정도를 비교 분석하였다. 백색도는 Elepho 3000 시리즈 장치(Datacolor Internatio- nal社)로 측정하였으며, 내절도는 MIT 내절도 측정기(Tinus Olsen Testing Machine Company社)를 사용하여 측정하였다.
산과 금속에 의한 종이의 노화 방지를 목적으로 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민을 처리하고, 가속노화를 시킨 후 그 효과를 분석하였다.
알럼과 금속을 처리한 종이에 액상의 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민을 처리하여 그 보존 효과를 분석한 결과는 다음과 같았다.
첨가제로는 0.05 M의 알럼(alum) 용액과 0.01 M의 황산구리(Ⅱ)(copper(Ⅱ) sulfate), 염화구리(Ⅱ)(copper(Ⅱ) chloride), 염화철(Ⅲ)(iron(Ⅲ) chloride) 용액을 사용하였으며, 각각의 용액에 종이 시료를 침적시킨 후 사이즈 프레스로 플래트닝(flattening)하여 드럼 건조기에서 건조시켜 시험 시료를 제조하였으며, 첨가제가 처리된 종이 시료를 0.05 M의 모노에탄올아민(monoethanolamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine) 용액에 일정 시간 침적시키고 종이의 변형을 방지하기 위해 사이즈 프레스로 플래트닝한 후 드럼 건조기에서 건조시켜 종이 보존제를 처리하였다.

대상 데이터

으로 항온 항습 장치에서 각각 3일, 6일 동안 습온 가속 노화시킨 후 백색도와 내절도를 측정하여 보존제에 따른 각각의 노화 정도를 비교 분석하였다. 백색도는 Elepho 3000 시리즈 장치(Datacolor Internatio- nal社)로 측정하였으며, 내절도는 MIT 내절도 측정기(Tinus Olsen Testing Machine Company社)를 사용하여 측정하였다.
종이 내 성분들이 종이의 노화에 미치는 영향을 살펴보기 위해 첨가제로는 알럼(alum), 황산구리(Ⅱ) (copper(Ⅱ) sulfate), 염화구리(Ⅱ)(copper(Ⅱ) chloride), 염화철(Ⅲ)(iron(Ⅲ) chloride)을 사용하였으며, 종이의 보존 처리를 위해 모노에탄올아민(monoethanolamine), 디에탄올아민(diethanolamine), 트리에탄올아민(triethanolamine)을 사용하였다. 모든 화학약품들은 분석용 시약을 사용하였다.
종이 시료로는 한국제지 주식회사에서 1차 내첨 사이징 처리한 중성 초지 원지를 사용하였으며, 기본 물성은 다음 Table 1과 같다.

성능/효과

1) 그러나 이러한 액상 처리 방법은 종이의 액상 처리 중에 종이의 강도에 문제가 발생할 수 있으며, 또한 잉크의 번짐 및 종이의 해철로 인한 문제 또한 발생할 수 있다. 게다가 이 방법들은 종이의 탈산처리를 대량으로 할 수 없다는 단점이 있다.
또한 최근의 연구 결과에 의하면 종이는 산에 의해서 뿐만 아니라 금속에 의해서도 노화가 발생하는데 금속에 의한 노화는 마그네슘 물질 처리를 통해 방지될 수 있으며 금속의 착체화합물인 에틸렌디아민, EDTA, DTPA 등도 효과가 있음이 보고되었다.^{3, 4)} 그러나 EDTA와 DTPA의 처리는 종이의 탈산보다도 종이의 산성화의 방지에 효율적이지만 종이의 파손 및 오염을 초래하게 되며 또한 종이의 대량 보존 처리에 적합하지 않다. 따라서 미국과 프랑스 등의 선진국에서는 도서관이나 문서보관소 등에서는 대량의 도서를 처리할 수 있는 대량 탈산처리 방법에 대한 연구가 이루어져 왔으며 일부 에탄올아민으로 대량 탈산처리 방법이 현재 이용되고 있다.
Fig. 3과 4에서 볼 수 있듯이 트리에탄올아민을 처리한 종이의 백색도 및 내절도 감소율이 가장 적게 나타나 트리에탄올아민의 보존 효과가 가장 좋게 나타났으며, 디에탄올아민, 모노에탄올아민 순으로 알칼리도의 크기순에 따라 보존 효과를 나타냈다. 이러한 결과들로 볼 때 에탄올아민류가 구리에 의한 종이의 노화를 방지 시킬 수 있음을 알 수 있었다.
Fig. 5와 6에서 볼 수 있듯이 염화 구리(Ⅱ)를 처리한 종이와 마찬가지로 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민 순으로 백색도 및 내절도 감소율이 적게나타나 철 이온에 의한 종이의 노화를 방지하는 효과가 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과들은 철 이온이 에탄올아민과 착물을 형성하는 것에 기인하는 것으로 생각된다.
²⁾ 반면에 에탄올아민이 금속에 의한 종이의 노화를 방지시키는지에 대해서는 아직까지 알려지지 않았다. 그러나 본 실험 결과 에탄올아민들이 금속에 의한 종이의 노화를 방지시킬 수 있음을 알 수 있었다. 이러한 결과는 Fig.
이러한 결과는 트리에탄올아민의 알칼리도가 가장 높은데서 기인하며 킬레이팅에도 우수한 것으로 생각되어진다. 다음은 디에탄올아민, 모노에탄올아민 순으로 탈산처리 효과를 나타내 각각의 에탄올아민들이 종이의 노화시 종이의 황색화 방지에 효과를 나타냄을 알 수 있었다.
실험 결과 황산구리(Ⅱ)를 첨가한 종이의 경우, 가속 노화 시 염화구리(Ⅱ)와 염화철(Ⅲ)을 처리한 종이의 경우와 마찬가지로 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민 순으로 백색도 및 내절도 감소율이 적게 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 각각의 에탄올아민 용액이 종이의 산을 중화시키는데 효율적일 뿐만 아니라 금속에 의한 종이의 노화를 방지하는데도 효율적임을 알 수 있었으며, 알칼리도가 클수록 그 효과가 더 좋게 나타남을 알 수 있었다(Fig.
위의 결과들을 통해 각각의 에탄올아민들이 종이 내산을 중화시킬 뿐만 아니라 구리 및 철 이온에 의한 종이의 노화도 방지시킴을 알 수 있었다. 에탄올아민의탈산처리 효과는 이미 언급한 바와 같이 보고된바 있다.
3과 4에서 볼 수 있듯이 트리에탄올아민을 처리한 종이의 백색도 및 내절도 감소율이 가장 적게 나타나 트리에탄올아민의 보존 효과가 가장 좋게 나타났으며, 디에탄올아민, 모노에탄올아민 순으로 알칼리도의 크기순에 따라 보존 효과를 나타냈다. 이러한 결과들로 볼 때 에탄올아민류가 구리에 의한 종이의 노화를 방지 시킬 수 있음을 알 수 있었다.
이러한 결과로 볼 때, 에탄올아민이 산에 의한 종이의 노화를 방지할 뿐만 아니라 금속과 착물을 형성하여 가속 노화시 금속에 의한 종이의 노화를 방지하는 것으로 생각된다.
실험 결과 황산구리(Ⅱ)를 첨가한 종이의 경우, 가속 노화 시 염화구리(Ⅱ)와 염화철(Ⅲ)을 처리한 종이의 경우와 마찬가지로 트리에탄올아민, 디에탄올아민, 모노에탄올아민 순으로 백색도 및 내절도 감소율이 적게 나타났다. 이러한 결과를 볼 때 각각의 에탄올아민 용액이 종이의 산을 중화시키는데 효율적일 뿐만 아니라 금속에 의한 종이의 노화를 방지하는데도 효율적임을 알 수 있었으며, 알칼리도가 클수록 그 효과가 더 좋게 나타남을 알 수 있었다(Fig. 7과 8).

후속연구

에탄올아민 특히 트리에탄올아민은 미용업계나 화장품 업계 등에서 3가의 금속 이온을 킬레이팅 하는데 주로 사용된다. 이러한 결과들을 볼 때, 에탄올아민 처리를 통해 철 이온에 의한 종이 노화를 방지가 가능하리라 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지금까지 종이의 보존하는데 사용되는 전통적인 탈산처리 방법은 무엇이 있는가?	지금까지 종이의 보존하는데 사용되는 전통적인 탈산처리 방법은 Barrow 2-step 과정(수산화 칼슘(calcium hydroxide)과 탄산 칼슘(calcium carbonate)에 의한 세척)과 Gear의 중탄산 마그네슘(magnesium bicarbonate)의 이용과 같은 액상 알칼리 용액으로 개개의 종이를 세척하는 방법 등이 보고되어 있다.1) 그러나 이러한 액상 처리 방법은 종이의 액상 처리 중에 종이의 강도에 문제가 발생할 수 있으며, 또한 잉크의 번짐 및 종이의 해철로 인한 문제 또한 발생할 수 있다.
	에탄올 아민이 책의 분실과 혼잡을 최소화할 수 있는 이유는 무엇인가?	이러한 에탄올 아민은 탈산처리 전에 요구되는 도서의 선별이 까다롭지 않고, 선박용 판지상자 내에서 처리되기 때문에 책의 분실과 혼잡을 최소화할 수 있다. 또한 대략 24시간의 빠른 시간 안에 대량의 탈산처리가 가능하며, 종이 내 존재하는 해충이나 미생물 등에 대한 훈증 기능도 가지고 있다.
	지금까지 종이의 보존하는데 사용되는 전통적인 탈산처리 방법의 한계는 무엇인가?	지금까지 종이의 보존하는데 사용되는 전통적인 탈산처리 방법은 Barrow 2-step 과정(수산화 칼슘(calcium hydroxide)과 탄산 칼슘(calcium carbonate)에 의한 세척)과 Gear의 중탄산 마그네슘(magnesium bicarbonate)의 이용과 같은 액상 알칼리 용액으로 개개의 종이를 세척하는 방법 등이 보고되어 있다.1) 그러나 이러한 액상 처리 방법은 종이의 액상 처리 중에 종이의 강도에 문제가 발생할 수 있으며, 또한 잉크의 번짐 및 종이의 해철로 인한 문제 또한 발생할 수 있다. 게다가 이 방법들은 종이의 탈산처리를 대량으로 할 수 없다는 단점이 있다. 또한 최근의 연구 결과에 의하면 종이는 산에 의해서 뿐만 아니라 금속에 의해서도 노화가 발생하는데 금속에 의한 노화는 마그네슘 물질 처리를 통해 방지될 수 있으며 금속의 착체화합물인 에틸렌디아민, EDTA, DTPA 등도 효과가 있음이 보고되었다.

참고문헌 (10)

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상세보기
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N. Z. Shaban, A. E. Ali, M. S. Masoud, Effect of Cadmium and Zinc Ethanolamine Complex on Rat Brain Monoamine Oxidase-B Activity in Vitro, Journal of Inorganic Biochemistry 95:141-148 (2003)

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Chandru J. Shahani, Accelerated Aging of Paper: Can it Really Foretell the Permanence of Paper, The Library of Congress, USA (www.loc.gov/preserv/rt/age/)
Chandru J. Shahani and F.H. Hengemihle, Effect of Some Deacidification Agents on Copper-Catalyzed Degradation of Paper, The Library of Congress, USA (www.loc.gov/preserv/rt/copper/)

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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