전문적인 보존시설이 없는 대부분의 도서관에서는 손상된 도서의 간단한 수선 처리 및 응급조치 시 일반시판용 합성수지 접착제를 사용하고 있고, 이는 크게 PVAc 계열(Pa), 아크릴 계열(Ac)과 PVP 계열(Pv)로 나눠진다. 국립중앙도서관 자료보존실에서 사용하고 있는 보존용 합성수지 접착제(Pa-1)와 일반시판용 합성수지 접착제 중 대표적인 접착제를 골라 열화특성을 연구하기 위해 인공열화를 진행한 뒤, 약 한 달 동안 산성도(pH)와 색도를 측정하였다. 산성도 실험 결과에서 Pa-1(pH 7~7.5)과 Ac-2(pH 6.5~8)는 보존처리에 적합한 범위를 나타내었다. 색도실험에서 황변도를 나타내는 ${\Delta}b^*$는 Pa-1
전문적인 보존시설이 없는 대부분의 도서관에서는 손상된 도서의 간단한 수선 처리 및 응급조치 시 일반시판용 합성수지 접착제를 사용하고 있고, 이는 크게 PVAc 계열(Pa), 아크릴 계열(Ac)과 PVP 계열(Pv)로 나눠진다. 국립중앙도서관 자료보존실에서 사용하고 있는 보존용 합성수지 접착제(Pa-1)와 일반시판용 합성수지 접착제 중 대표적인 접착제를 골라 열화특성을 연구하기 위해 인공열화를 진행한 뒤, 약 한 달 동안 산성도(pH)와 색도를 측정하였다. 산성도 실험 결과에서 Pa-1(pH 7~7.5)과 Ac-2(pH 6.5~8)는 보존처리에 적합한 범위를 나타내었다. 색도실험에서 황변도를 나타내는 ${\Delta}b^*$는 Pa-1
Most of the libraries and archives that lacks conservation lab facilities, frequently apply common synthetic resin adhesives such as PVAc group(Pa), acrylic group(Ac) and PVP group(Pv) on simple repairs. The archival quality synthetic adhesive(Pa-1) that is used at the National Library of Korea and ...
Most of the libraries and archives that lacks conservation lab facilities, frequently apply common synthetic resin adhesives such as PVAc group(Pa), acrylic group(Ac) and PVP group(Pv) on simple repairs. The archival quality synthetic adhesive(Pa-1) that is used at the National Library of Korea and the common synthetic resin adhesives were selected for the experiments. Accelerated aging test was applied on the adhesive samples and change of the pH and chromaticity were measured for one month. As the result of the pH mesurments, Pa-1 and Ac-2 were at the acceptable pH range. As the result of the chromaticity mesurments, degree of yellowing(${\Delta}b^*$) showed smaller change to greater change in the following order; Pa-1
Most of the libraries and archives that lacks conservation lab facilities, frequently apply common synthetic resin adhesives such as PVAc group(Pa), acrylic group(Ac) and PVP group(Pv) on simple repairs. The archival quality synthetic adhesive(Pa-1) that is used at the National Library of Korea and the common synthetic resin adhesives were selected for the experiments. Accelerated aging test was applied on the adhesive samples and change of the pH and chromaticity were measured for one month. As the result of the pH mesurments, Pa-1 and Ac-2 were at the acceptable pH range. As the result of the chromaticity mesurments, degree of yellowing(${\Delta}b^*$) showed smaller change to greater change in the following order; Pa-1
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문제 정의
또한 접착제는 보존처리 시에 표면에 드러나는 부분에도 도포하기 때문에 처음에는 투명했던 합성수지 접착제가 시간이 지남에 따라 노란빛을 띄게 되면 시각적인 면과 미적인 면에서도 문제가 될 수 있다. 따라서 이번 연구에서는 색도를 측정하여 시판용 합성수지의 보존성을 판단하였다.
제안 방법
특히 Canadian Conservation Institute의 Jane Down의 연구는 방대한 종류의 합성수지 접착제의 다양한 열화 특성에 관한 실험을 진행하였다. PVAc 계열과 아크릴 계열의 접착제 총 52개를 약 15년간의 자연열화를 하면서 산성도(pH), 기체 배출, 유연성, 강도와 황변도에 대한 데이터를 모아 합성수지 접착제의 열화 특성을 서술하고 보존처리용으로 적합한 접착제에 대한 결론을 도출하고 있다. 이는 합성수지 접착제의 열화 특성에 관한 괄목할 만한 연구 결과이나 실험에 사용된 대부분의 접착제가 국내에서는 시판되고 있지 않다.
△E* (색차)를 이용하여 색도 실험 샘플의 색상 변화를 분석하였다. 초기의 L*a*b*값과 28일 열화 후의 L*a*b*값을 사용하여 △E*값을 구했다.
이러한 이유로 산성과 강알칼리성을 나타내는 물질은 보존성이 떨어진다고 할 수 있다. 따라서 이번 실험에서는 시판용 합성수지 접착제의 보존용품으로서의 적합성을 판단함에 있어 산성도를 나타내는 지수인 pH값을 이용하였다.
시료의 측정 주기는 초기, 3일, 7일, 14일, 21일, 28일로 정하였다. Jane Down의 논문에 나온 실험 방법과 동일하게 각 시료를 냉장상태로 보관 후 3일 이후부터 측정하였다(합성수지계열의 접착제는 물에 녹지 않으므로 산성도에 영향을 주는 성분이 시료에서 물로 유입되는 시간이 필요하여 3일 이후에 측정하였다.
인공열화 전 30일간 실온에서 건조하였다. 열화기(ADVANTEC, THE051FA)(Figure 3A)에서 온도 23℃, 상대습도 50% 조건으로 24시간 동안 컨디셔닝을 한 후, ISO standard 9142:2003에 의거하여온도 80℃, 상대습도 80% 조건으로 인공열화를 진행하였다. 테플론 페이퍼에서 시료를 떼어내어 3x3(mm) 크기로 잘랐다.
시료의 측정은 산성도 실험과 같은 주기로 측정하였다. 열화기에서 꺼낸 샘플을 실온에서 1시간 동안 컨디셔닝을 한 후 백색종이 위에 샘플을 놓고 분광광도계(NIPPON DENSHOKU, NF333)로 측정하였다.
현미경 슬라이드 글라스에 접착제 종류별로 2x2(cm) 크기로 도포하고 30일간 실온에서 건조하였다. 열화기에서 온도 23℃, 상대습도 50% 조건으로 24시간 동안 컨디셔닝을 한 후, 온도 80℃, 상대습도 80% 조건으로 인공열화를 진행하였다. 시료의 측정은 산성도 실험과 같은 주기로 측정하였다.
색도의 경우 색차 값의 판정은 미국표준 기술원(NIST, National Institute of Standard and Technology)의 색차단위수치 기준을 사용하였다. 위 기준을 바탕으로 일반시판용 합성수지접착제의 인공열화 후 산성도와 색도가 보존처리에 적합한지 판단하였다.
이번 연구에서는 시중에서 손쉽게 구매할 수 있는 보편적인 합성수지접착제를 선택하여 여러 가지 열화 특성 중 보존성 판단 시 가장 중요한 요소라고 할 수 있는 산성도(pH)와 색도의 변화를 분석하였다. 산성도의 경우 도서관에서 소장하고 있는 자료들이 종이, 직물 등 유기물 자료와 더불어 사진과 같은 복합적인 자료들로 이루어져 있기 때문에 보존처리 시 적합한 pH의 범위를 폭넓게 고려해야 한다.
일반 도서관에서의 도서 응급조치 시 사용되고 있는 시판용 접착제의 보존성을 판단하기 위해 인공열화를 통해 약 30일간 산성도(pH)와 색도를 측정하였다.
대상 데이터
국내에서 상업용으로 시판되고 있는 접착제 중 PVAc, 아크릴수지, PVP 중 종류별로 대중적이며 일반적으로 구하기 쉬운 접착제의 7종을 실험 재료로 선택하였다. 국외에서 보존용품으로 판매되고 있는 합성수지 접착제도 비교를 위해 실험에 추가하였다(Table 1).
국내에서 상업용으로 시판되고 있는 접착제 중 PVAc, 아크릴수지, PVP 중 종류별로 대중적이며 일반적으로 구하기 쉬운 접착제의 7종을 실험 재료로 선택하였다. 국외에서 보존용품으로 판매되고 있는 합성수지 접착제도 비교를 위해 실험에 추가하였다(Table 1).
05 이하일 때 측정을 마쳤다. 접착제별로 3 개의 샘플을 측정하고 평균값을 사용하였다.
이론/모형
ASTM D 1583-01(2008 Standard Test Method for Hydrogen Ion Concentration of Dry Adhesive Films)을 바탕으로 실험을 구성하였다. 각각의 접착제를 주사기(10ml, 22GX14/1)에 넣고 테플론 페이퍼(teflon paper) 위에 두께 3mm의 긴 띠 형태로 여러 줄을 도포하였다.
5~8의 범위가 적합하다5 . 색도의 경우 색차 값의 판정은 미국표준 기술원(NIST, National Institute of Standard and Technology)의 색차단위수치 기준을 사용하였다. 위 기준을 바탕으로 일반시판용 합성수지접착제의 인공열화 후 산성도와 색도가 보존처리에 적합한지 판단하였다.
시편의 색상 변화를 CIE Lab 표색계 방식으로 색도를 측정하였다. L*, a*, b* 가운데 접착제의 열화에서 황변도를 나타내는 b*와 이것의 변화도를 나타내는 △b*(28일 열화b* - 초기b*)를 표로 나타내었다(Table 4).
판정은 미국표준기술원(NIST, National Institute of Standard and Technology)에 의한 색차단위수치를 기준으로 하였다(Figure 5)¹³.
성능/효과
00 사이로 보존처리 시 적합한 범위를 나타내었다. PVP 계열의 접착제는 Pp-1과 Pp-2 모두 pH9.50~10.00 사이로 사용하기 적합한 범위를 벗어났다.
산성도를 나타내는 pH 측정 결과 Table 2에서와 같이 Pa-1과 Ac-2의 수치는 보존처리시 사용하기에 적합한 범위(acceptable range) 안에 있지만 그 외의 시료는 적합한 범위를 벗어났다. Pa-2, Pa-3과 Ac-1은 pH5.50이하의 산성임을 확인하였고 열화진행에 따라 점차 수치가 낮아지는 것을 알 수 있었다. Pa-4의 열화 3일부터 28일까지의 측정수치는 적합한 범위안에 있지만, 초기 측정 시에는 산성을 나타내었다.
산성도를 나타내는 pH 측정 결과 Table 2에서와 같이 Pa-1과 Ac-2의 수치는 보존처리시 사용하기에 적합한 범위(acceptable range) 안에 있지만 그 외의 시료는 적합한 범위를 벗어났다. Pa-2, Pa-3과 Ac-1은 pH5.
산성도와 색도를 측정한 결과 보존용으로 시판되는 Pa-1을 제외하고 Ac-2가 가장 사용하는데 안정한 것으로 판단된다. 하지만 시판용 접착제는 주요 성분이외에도 다양한 첨가물로 이뤄지기 때문에 안정한 사용을 위해서는 접착도, 유연성, 유해기체발생, 가역성 등을 연구하는 것이 필요하다.
시판용 합성수지 접착제의 산성도(pH)를 실험한 결과 PVAc 계열의 접착제 가운데 Pa-2와 Pa-3은 매우 낮아 보존처리용으로 적합하지 않음을 확인할 수 있었다. Pa-4는 초기 pH5.
후속연구
하지만 시판용 접착제는 주요 성분이외에도 다양한 첨가물로 이뤄지기 때문에 안정한 사용을 위해서는 접착도, 유연성, 유해기체발생, 가역성 등을 연구하는 것이 필요하다. 이와 더불어 접착제가 종이나 섬유에 반응하는 특성과 실제로 사용할 수 있는 구체적인 방법에 대한 지속적인 연구가 필요하다고 사료된다.
인공열화 후의 상태변화를 통해 실제 접착제를 사용하였을 때 발생될 수 있는 문제점을 예측할 수 있고 이를 통해 접착제를 구분하여 사용하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
합성수지 접착제란?
합성수지 접착제는 공업용 또는 일반 가정용으로 널리 쓰일 뿐 아니라 보존처리기관에서도 사용되고 있는 보편적인 접착제이다. 전문적인 보존처리 기관에서는 보존처리뿐만이 아니라 보존용 상자 제작에 보존처리용으로 시판되고 있는 합성수지 접착제를 사용하고 있다.
일반적으로 시판되는 합성수지 접착제에는 무엇이 있는가?
일반적으로 시판되고 있는 합성수지 접착제를 살펴본 결과 크게 PVAc(Polyvinyl acetate) 계열, 아크릴 수지(Acrylic resin) 계열, PVP(Polyvinyl pyrrolidon) 계열로 나뉜다. 아크릴수지 계열에는 Polymethyl acrylate(PMA), Polybutyl methacrylate, Polyethyl methacrylate 등 여러 종류가 있으며 이중 PMA가 대표적이라고 할 수 있다(Figure 1). 주요 성분은 이렇게 세 가지이지만 여러 첨가물이 부수적으로 첨가되므로 각기 다른 열화특성을 나타낸다.
산성도가 지류의 보존처리에 사용되는 보존용품의 적합성을 판단하는데 중요한 조건인 이유?
산성도는 지류의 보존처리에 사용되는 보존용품의 적합성을 판단 시 중요한 조건 중 하나이다. 지류의 열화 요인으로 중요하게 지목되고 있는 것이 산과 알칼리에 의한 열화이기 때문이다. 산에 의한 열화반응은 산성 물질이 수소 이온을 제공하여 종이를 구성하고 있는 글루코시드 결합(glucoside bond)을 끊고 그 과정에서 종이의 구성체인 글루코스(glucose)에서 수소 이온을 생성시켜 셀룰로오스(cellulose)의 중합도(degree of polymerization)를 급격하게 감소시키게 된다.
참고문헌 (13)
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