[논문]재료적 특성(섬유 및 금속)이 종이 기록물의 열화도에 미치는 영향

신종순

재료적 특성(섬유 및 금속)이 종이 기록물의 열화도에 미치는 영향
Effect of Properties of Fiber and Mineral Filler on Aging of Archival Documents 원문보기

한국인쇄학회지 = Journal of the Korean printing society, v.30 no.3, 2012년, pp.13 - 21

Abstract ▼ AI-Helper

This study was carried out to evaluate the stability of archival documents produced using papers. The properties of archival documents depend on the type of fillers of papers that are used such as fiber, non cellulose fiber, and mineral. The physio-chemical characteristics of archival documents were analyzed by employing acid hydrolysis against cellulose fiber substances. Fibers of Korean hand-made (Hanji), flex, and cotten papers showed higher pH and the degree of polymerization (DP) than wood fiber and mechanical fiber. Mechanical pulp containing 12.8% of lignin showed the greatest decrease of DP due to acid hydrolysis, and this resulted in increase of degree of aging. The filler found to clay and talc did not contain metal such as $Fe^{+2}$, $Fe^{+3}$, and $Cu^{+2}$. The alkaline metals such as Mg, Ca, and Ti showed greater resistance to acid hydrolysis.

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

따라서 종이의 열화 상태를 확인할 수 있는 시대별(1900∼1985년) 추출 시료 7종에 대한 열화 상태의 지표인 섬유중합도, 전이금속, 리그닌, 충전제, 섬유, pH 등을 확인하고 그 결과를 비교 분석하였다.
종이의 열화 상태를 확인할 수 있는 시대별(1900∼1985년) 추출시료 7종에 대한 열화 상태의 지표인 섬유 중합도, 전이금속, 리그닌, 충전제, 섬유, pH을 분석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
시료는 1% sodium hydroxide solution을 첨가하여 해섬한 후, 증류수로 충분히 세척하여 325mesh로 충전제를 제거하였다. 충전제를 제거한 각각의 시료를 40℃에서 충분히 건조한 후 중합도 측정은 Tappi standard T230 om-82에 준하여 0.5M cupriethylene diamine으로 상대 점도를 측정하여 분석하였다.
2-1의 시료로부터 크기 약 1(cm)×1(cm)의 시료를 채취한 다음, 시료를 시료대에 carbon 테이프로 부착하였고 dotite(은 접착제)로 둘레를 접착하였고, 시료를 sputter coater로 옮겨 90초 동안 코팅시킨다. 코팅 후 XL30 ESEM-EDS(가속 전압 20kV, WD 10mm)에 시료를 넣고 표면을 분석하고 SEM-EDX로 측정하였다.

대상 데이터

본 실험에 사용된 시료는 표. 1에서 표기된 바와 같이 NO. 1～7의 생산 연대별로 채취한 7종의 기록 문서를 공시재료로 사용하였다.
섬유 중합도 측정은 2. 1의 공시재료를 사용하였다. 시료는 1% sodium hydroxide solution을 첨가하여 해섬한 후, 증류수로 충분히 세척하여 325mesh로 충전제를 제거하였다.

이론/모형

pH 측정은 Tappi standard T509 om-83에 의한 냉수 추출 방법을 사용하여 각각의 시료의 pH을 측정하였다. 종이의 함수율은 Tappi standard 412 om-83 Moisture in paper 방법으로 실시하였다.
리그닌 분석은 Tappi standard 222 om-83에 의한 acid-insoluble lignin in wood and pulp 방법으로 분석하였다.
시료의 섬유 분석은 Tappi standard T401 om-82 방법을 준용하였으며, 각각의 시료를 1% sodium hydroxide로 해섬하여 증류수로 세척, 건조 후, 시료로 사용하였다. 분석은 C-Stain 염색 방법으로 하여 섬유 형태를 관찰하였다.
시료의 섬유 분석은 Tappi standard T401 om-82 방법을 준용하였으며, 각각의 시료를 1% sodium hydroxide로 해섬하여 증류수로 세척, 건조 후, 시료로 사용하였다. 분석은 C-Stain 염색 방법으로 하여 섬유 형태를 관찰하였다.
pH 측정은 Tappi standard T509 om-83에 의한 냉수 추출 방법을 사용하여 각각의 시료의 pH을 측정하였다. 종이의 함수율은 Tappi standard 412 om-83 Moisture in paper 방법으로 실시하였다.
회분은 종이 내에 함유된 충전제를 분석 대상으로 하였고, 분석 방법은 회분 특성은 Tappi standard 415 om-85 Ash in paper and paper board 방법을 준용하였으며, 충전제의 분석은 Tappi standard 421 om-83 방법으로 실시하였다.

성능/효과

1. 섬유의 중합도는 비목재를 원료로 한 인피 섬유, flex, 면을 함유하고 있는 경우의 시료가 7.3∼17.8(DP)로 대부분 높은 중합도를 나타내었다.
2. 종이의 산도와 관련하여 No. 1∼7의 시료는 약산성 부근에서 점점 산성화 되어가는 추세이고 No. 4의 시료만 산도가 강하가 나타났다.
3. 리그닌 분석결과 대부분의 시료가 순수한 정제된 펄프로 리그닌의 함량은 존재하지 않았고, No. 4의 시료만 리그닌이 다량 존재하여 열화 상태가 심각한 것으로 나타났다.
4. 충전제 분석 결과 No. 1∼7의 시료에서 충전제는 Clay, Talc로 확인되었으며, 종이를 산성화하는 전이금속 Fe+2, Fe+3, Cu+2 금속이온은 존재하지 않았고, Mg, Si, Ca 등의 알칼리 토금속류로 산성화를 억제하는 효과가 있었다.
종이의 안전성과 관련하여 무기 충전제인 CaCO₃, MgO, TiO, Talc가 함유된 종이는 장기간 보존성이 있음을 제시하였고, 최근 사용되고 있는 산성 종이에 탈산 처리의 보존 처리 메커니즘도 종이 내에 알칼리 토금속(Ca, Mg, Ti) 을 충전시키는 방법이다.⁷⁾ 종이의 안정성에 영향을 주는 인자인 섬유의 품질과 관련된 중합도, 섬유의 종류, 리그닌 분석은 열화도의 중요 인자이며 산성화의 정도를 예측되는 pH, 충전제의 종류 등은 종이의 열화도 해석에 많은 도움이 된다.⁸⁾
따라서 화학펄프법으로 제조된 펄프의 경우 리그닌을 대부분 존재하지 않는다.⁹⁾ 기계펄프의 경우는 화학 약품을 사용하지 않고 기계적으로 목재를 마쇄하고 해섬하여 제조한 펄프이므로 목재성분을 거의 모두 포함하므로 다량의 리그닌, 헤미셀룰로우스, 수지 성분 함유하게 된다.
1～7의 섬유 분석 결과는 인피 섬유(닥, 아마), 화학펄프(침엽수, 활엽수), 종묘 섬유(면), 쇄목펄프가 사용된 것으로 분석되었다. 각각 시료의 섬유 특성을 살펴보면 인피 섬유인 아마, 닥은 수지내의 수관부에 있는 섬유로 인피부에서 분리한 섬유는 목면보다는 순도는 낮고 분리, 정제가 어렵고 섬유가 강하고 질긴 특성이 있어 삼국시대 이후 한지 제조의 원료로 사용되어 왔으며 보존성이 우수한 특징이 있다.¹⁰⁾
2 DP의 중합도를 보이고, 화학펄프의 경우 비목재 섬유와 혼합된 지료는 순수한 화학펄프보다 높은 중합도를 보였다. 섬유의 분석 결과에서 확인된 섬유 원료의 종류는 닥나무, Flex, 면, 화학 펄프, 쇄목펄프로 만든 시료이며 중합도와 섬유원료는 깊은 상관성이 있었다. 열화에 저항성이 있는 원료는 비목재 섬유인 닥나무, Flex, 면이 가장 우수하였고, 화학 펄프도 안전성이 있었으나, 쇄목펄프는 열화가 심한 것으로 나타났다.
8(DP)로 대부분 높은 중합도를 나타내었다. 쇄목펄프로 만든 시료 NO.4은 열화가 많이 이루어 졌으며 가장 낮은 1.2 DP의 중합도를 보이고, 화학펄프의 경우 비목재 섬유와 혼합된 지료는 순수한 화학펄프보다 높은 중합도를 보였다. 섬유의 분석 결과에서 확인된 섬유 원료의 종류는 닥나무, Flex, 면, 화학 펄프, 쇄목펄프로 만든 시료이며 중합도와 섬유원료는 깊은 상관성이 있었다.
섬유의 분석 결과에서 확인된 섬유 원료의 종류는 닥나무, Flex, 면, 화학 펄프, 쇄목펄프로 만든 시료이며 중합도와 섬유원료는 깊은 상관성이 있었다. 열화에 저항성이 있는 원료는 비목재 섬유인 닥나무, Flex, 면이 가장 우수하였고, 화학 펄프도 안전성이 있었으나, 쇄목펄프는 열화가 심한 것으로 나타났다.
3%로 함유량이 크게 증가된 현상을 알 수 있다. 충전제 함유량의 증가 현상은 충전제는 종이의 인쇄 적성과 밀접한 관계가 있는 것으로 판단되며, 충전제의 종류는 Clay, Talc의 사용이 대부분이었다.
종이에서의 무기 재료의 충전제 사용은 종이의 전반적이 품질 향상을 가져왔다. 특히 종이의 굴절율을 높게 하여 불투명도 향상을 가져왔으며, 또한 충전제를 첨가함으로써 충전제 입자가 종이 내의 공간을 채워 줌으로 종이의 구조를 치밀하게 하고 표면의 불균일성을 보완하게 되어 평활성을 향상시켰으며, 충전제는 펄프보다 백색도가 높아 백색도를 향상시키므로 종이의 품질 개선에 기여였고, 뿐만 아니라 펄프에 비하여 비중이 크기 때문에 종이의 중량, 밀도를 증가시켜 종이의 외관을 좋게 하는 효과가 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	Cellulose의 분해 반응을 촉진시키는 황산알루미늄은 어떤 반응을 일으키는가?	Cellulose의 분해 반응을 촉진시키는 산성 물질, 리그닌, Fe, Zn, 등이 다량 섬유 내에 함유되었을 때, 종이 열화의 가속화를 촉진시킨다. 특히, 황산알루미늄은 가수분해 되어 황산이온을 형성하여 cellulose의 분해의 주요 인자이며, Fe, Zn도 수분 및 물의 존재 하에서 수산기를 만들어 산성화를 촉진한다. 종이의 안전성과 관련하여 무기 충전제인 CaCO3, MgO, TiO, Talc가 함유된 종이는 장기간 보존성이 있음을 제시하였고, 최근 사용되고 있는 산성 종이에 탈산 처리의 보존 처리 메커니즘도 종이 내에 알칼리 토금속(Ca, Mg, Ti) 을 충전시키는 방법이다.
	종이 제조에 많이 사용되는 재료는?	종이의 주원료는 cellulose 로서 식물체 세로 벽의 주성분을 이루는 섬유질로써 지구상의 모든 식물체가 cellulose 의 자원이다.1,2) 특히 공업적으로 단단한 섬유질 조직을 이루고 cellulose 섬유로 수율이 높고, 이용이 용이한 목재 섬유, 면, 인피섬유, 볏짚, 갈대, 마류 등이 종이 제조에 많이 이용되고 있다.3)
	종이의 주원료는?	종이의 주원료는 cellulose 로서 식물체 세로 벽의 주성분을 이루는 섬유질로써 지구상의 모든 식물체가 cellulose 의 자원이다.1,2) 특히 공업적으로 단단한 섬유질 조직을 이루고 cellulose 섬유로 수율이 높고, 이용이 용이한 목재 섬유, 면, 인피섬유, 볏짚, 갈대, 마류 등이 종이 제조에 많이 이용되고 있다.

참고문헌 (10)

신동소 외 4명, "임산화학", 향문사, pp. 30-35(1983).
조남섭 외 3명, "목재화학", 영남대학출판부, pp. 25-29(1987).
J. P. Casey, "pulp and paper chemistry and chemical technology wiley-interscience", Vol. 1, 429(1980).
R.L. Desai and J.A.Shield, "Photochemical degradation of cellulose material Markromal, chemie(Based): 134(1969).
B. L. Browning, "Analysis of paper", MARCELDEKKER, pp. 20-36, pp. 49-63(1977).
P. A. Nolan, J. A. Van den akker and W.A.Wink, "The fading of groundwood by light", paper Trade J. 121(9): 101(1945).
Merle B. Shaw and Martin J. O'Leary "Effect of filling and sizing materials stability of book paper", Vol. 21(1938).
B. Shard and J. O.Leary. "Effect of filling and sizing materials stability of book paper" NBS, RP 1149(1938).
이학해 외 6명, "제지과학", 관일문화사, pp. 20-29(2000).
I. STRELIS, "Identification of north American Commercial pulpwoods and pulp fiber", pp. 43-80(1967).

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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