본 연구에서는 목공예품에 사용되는 천연 및 합성 접착제의 특성을 평가하고, 온습도 변화에 따른 접착제와 목재의 열화 양상을 비교하였다. 아교 1종, 폴리초산비닐계 접착제 3종, 에폭시계 접착제 1종와 느티나무 목재를 선정하여 물리적, 화학적 특성평가와 내후성, 건조속도 평가를 진행하였다. 접착제 특성평가를 통해 아교와 폴리초산비닐계 1종의 접착강도가 각각 6.54 N/㎟과 7.01 N/㎟으로 나타났으며, 아교는 pH 7.03, 폴리초산비닐계 접착제는 pH 3.32~3.59으로 접착제로써 사용가능한 범위인 것으로 확인되었다. 내후성 실험결과 에폭시계 접착제는 열화 후 접착강도 감소폭이 가장 높았다. 접착제에 대한 가역성 실험을 통해 에폭시를 제외하고 수용성용매인 NaOH에서 가역성이 높은 것으로 나왔으나 처리 시 목재에 변색이 나타날 수 있으므로 사용 시 주의가 필요하다.
본 연구에서는 목공예품에 사용되는 천연 및 합성 접착제의 특성을 평가하고, 온습도 변화에 따른 접착제와 목재의 열화 양상을 비교하였다. 아교 1종, 폴리초산비닐계 접착제 3종, 에폭시계 접착제 1종와 느티나무 목재를 선정하여 물리적, 화학적 특성평가와 내후성, 건조속도 평가를 진행하였다. 접착제 특성평가를 통해 아교와 폴리초산비닐계 1종의 접착강도가 각각 6.54 N/㎟과 7.01 N/㎟으로 나타났으며, 아교는 pH 7.03, 폴리초산비닐계 접착제는 pH 3.32~3.59으로 접착제로써 사용가능한 범위인 것으로 확인되었다. 내후성 실험결과 에폭시계 접착제는 열화 후 접착강도 감소폭이 가장 높았다. 접착제에 대한 가역성 실험을 통해 에폭시를 제외하고 수용성용매인 NaOH에서 가역성이 높은 것으로 나왔으나 처리 시 목재에 변색이 나타날 수 있으므로 사용 시 주의가 필요하다.
In this study, the characteristics of natural and synthetic adhesives used in woodcraft were evaluated. The pattern of deterioration of wood and adhesives according to changes in temperature and humidity were compared. For materials, one type of anlmal glue, three kinds of polyvinyl acetate adhesive...
In this study, the characteristics of natural and synthetic adhesives used in woodcraft were evaluated. The pattern of deterioration of wood and adhesives according to changes in temperature and humidity were compared. For materials, one type of anlmal glue, three kinds of polyvinyl acetate adhesives, one type of epoxy adhesive and one type of zelkova wood were selected. Characteristics of physical and chemical characteristics, weather resistance and drying speed assessment were carried out. The adhesion characteristic evaluation showed that the adhesion strength of anlmal glue and one type of polyvinyl acetate adhesive were 6.54 N/㎟ and 7.01 N/㎟, pH meter of anlmal glue and polyvinyl acetate adhesives was pH 7.03 and pH 3.32-3.59 which were range of available as an adhesive. According to the test results of weather resistance, epoxy adhesives had the highest decreasing value in adhesion strength after deterioration. In the reversible test of the adhesive, it was found to be highly reversible in NaOH, a soluble solvent excluding epoxy, but attention is required when using the wood since it may show discoloration during processing.
In this study, the characteristics of natural and synthetic adhesives used in woodcraft were evaluated. The pattern of deterioration of wood and adhesives according to changes in temperature and humidity were compared. For materials, one type of anlmal glue, three kinds of polyvinyl acetate adhesives, one type of epoxy adhesive and one type of zelkova wood were selected. Characteristics of physical and chemical characteristics, weather resistance and drying speed assessment were carried out. The adhesion characteristic evaluation showed that the adhesion strength of anlmal glue and one type of polyvinyl acetate adhesive were 6.54 N/㎟ and 7.01 N/㎟, pH meter of anlmal glue and polyvinyl acetate adhesives was pH 7.03 and pH 3.32-3.59 which were range of available as an adhesive. According to the test results of weather resistance, epoxy adhesives had the highest decreasing value in adhesion strength after deterioration. In the reversible test of the adhesive, it was found to be highly reversible in NaOH, a soluble solvent excluding epoxy, but attention is required when using the wood since it may show discoloration during processing.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
따라서 본 연구에서는 목공예품에 사용되는 천연ㆍ합성접착제의 물성 및 특성과 건조시간에 따른 차이를 비교하고자 하였다. 또한 주로 실내에 위치하게 되는 목공예품은 현대사회의 주거양식의 변화와 난방 등의 실내 환경조절방식 변화로 인해 손상이 발생하게 되는데(Son, 2008)이에 따른 접착제의 열화 양상을 파악하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 목공예품에 사용되는 천연ㆍ합성접착제의 물성 및 특성과 건조시간에 따른 차이를 비교하고자 하였다. 또한 주로 실내에 위치하게 되는 목공예품은 현대사회의 주거양식의 변화와 난방 등의 실내 환경조절방식 변화로 인해 손상이 발생하게 되는데(Son, 2008)이에 따른 접착제의 열화 양상을 파악하고자 하였다.
본 연구는 실제 목공예용 접착제로 사용되고 있는 동물성접착제 N1과 합성접착제 PVAc 계열 접착제, 에폭시 계열 접착제를 선정하여 물리적, 화학적 평가를 실시하고 온습도 변화에 따른 내후성 평가, 건조시간 평가를 통해 각 접착제의 특성을 확인하고자 하였다.
제안 방법
에서 24시간 동안 건조시킨 뒤 중량을 측정하였다. 각 슬라이드 글라스를 용매에 24시간 동안 침적 후 증류수 30 ml를 흘려보내어 표면 변화를 관찰하였다(Figure 3A). 목재에 접착제를 도포한 시편에 대해 용매 주입 후 접착강도 변화양상을 확인하기위해 각 접착면에 용매를 2 ml씩 주입하였다(Figure 3B).
내수접착강도는 시편을 수온이 각각 30±1℃, 20±1℃인 물에서 3시간, 10분 침적을 차례로 실시하였다.
물리적 특성평가는 인장전단접착강도와 내수접착강도, 인장강도를 측정하여 실시하였다. 인장전단접착강도와 내수접착강도는 KS M 3720(접착제의 목재 인장 전단접착강도 시험방법)에 준하여 접착강도를 측정하였다.
열화 완료된 시편은 23±2℃, 50±10% R.H.에서 24시간 이상 안정화시킨 뒤 인장전단접착강도와 수소이온농도 측정을 실시하였다.
내후성 평가는 KS M ISO 9142(접착제-접착부 시험을 위한 실험실적 표준 노화 조건의 선정 지침)에 준하여 노화조건을 설정하였다(Table 2). 열화는 7일마다 반복하여 1주, 2주, 4주 동안 진행하였다. 열화 완료된 시편은 23±2℃, 50±10% R.
에서 24시간 동안 건조시켜 시편을 제작하였다. 접착제를 도포하지 않는 목재시편을 대조군으로 설정하였으며 각 시편을 동량의 증류수에 3일 동안 냉장조건에서 침적한 후 수소이온농도측정기(Orion Versa Star Pro Conductivity Benchtop Meter, Thermo Scientific, USA) 및 평판 전극을 이용하여 3배수로 측정하였다(Figure 2). 가역성 평가는 접착제를 제거하기 위해 일반적으로 사용되는 유기용매 Acetone과 Ethanol를 선정하였으며, 수용성용매에 대한 가역성을 확인하기 위해 NaOH(0.
접착제를 슬라이드 글라스에 0.25 g 도포하여 23±2℃, 50±10% R.H.에서 24시간 동안 건조시킨 뒤 중량을 측정하였다.
접착제의 건조속도는 실제 목공예품을 제작하거나 목가구를 보존처리할 때 중요하게 생각되는 부분으로 접착제를 목재에 도포 시 건조시간을 비교하였다. KS M 5000(도료 및 관련원료의 시험방법)을 참고하여 점착건조(dust free)법을 선정하여 측정하였다.
접착제의 산성도가 목재에 미치는 영향을 파악하기 위해 접착제와 접착제를 도포한 목재시편을 23±2℃, 50±10% R.H.에서 24시간 동안 건조시켜 시편을 제작하였다.
10 N/mm²으로 측정되었는데, 이는 측정을 위해 지그에 물리자마자 시편이 파단되었기 때문이다(Table 3). 접착제의 인장강도는 접착제마다 물성이 달라 시험속도를 물성별로 다르게 하여 측정하였다(N1, E1: 5 mm/min, P1: 300 mm/min, P2: 20 mm/min, P3: 2 mm/min). 인장강도 측정결과 N1와 E1 접착제가 PVAc 계열 접착제 보다 높은 인장강도를 가지는 것을 확인할 수 있었다(Table 3).
화학적 특성평가는 수소이온농도와 가역성 실험을 통해 실시하였다. 접착제의 산성도가 목재에 미치는 영향을 파악하기 위해 접착제와 접착제를 도포한 목재시편을 23±2℃, 50±10% R.
대상 데이터
접착제를 도포하지 않는 목재시편을 대조군으로 설정하였으며 각 시편을 동량의 증류수에 3일 동안 냉장조건에서 침적한 후 수소이온농도측정기(Orion Versa Star Pro Conductivity Benchtop Meter, Thermo Scientific, USA) 및 평판 전극을 이용하여 3배수로 측정하였다(Figure 2). 가역성 평가는 접착제를 제거하기 위해 일반적으로 사용되는 유기용매 Acetone과 Ethanol를 선정하였으며, 수용성용매에 대한 가역성을 확인하기 위해 NaOH(0.1 M)와 증류수를 선정하였다(National Research Institute of Cultural Heritage, 2016). 접착제를 슬라이드 글라스에 0.
목공예품 제작 공방 및 장인 61명을 대상으로 사용 중인 접착제 현황조사를 실시한 결과를 바탕으로 접착제를 선정하였다. 천연접착제 1종(이하 ‘N1’)과 합성접착제는 PVAc계 접착제 3종(이하 ‘P1’, ‘P2’, ‘P3’), 에폭시계 접착제 1종(이하 ‘E1’)을 선정하였다(Table 1).
천연접착제 1종(이하 ‘N1’)과 합성접착제는 PVAc계 접착제 3종(이하 ‘P1’, ‘P2’, ‘P3’), 에폭시계 접착제 1종(이하 ‘E1’)을 선정하였다(Table 1). 실험에 사용한 목재시편은 소목에 주로 쓰이는 수종이자 무늬가 아름답고 재질이 단단한 느티나무를 선정하였다(Song et al., 2007).
접착제의 건조속도는 실제 목공예품을 제작하거나 목가구를 보존처리할 때 중요하게 생각되는 부분으로 접착제를 목재에 도포 시 건조시간을 비교하였다. KS M 5000(도료 및 관련원료의 시험방법)을 참고하여 점착건조(dust free)법을 선정하여 측정하였다. 목재시편에 접착제를 도포한 뒤 상온에서 건조하면서 일정시간 간격마다 탈지면을 3 cm 높이에서 도포면에 떨어뜨렸다(Figure 4).
내후성 평가는 KS M ISO 9142(접착제-접착부 시험을 위한 실험실적 표준 노화 조건의 선정 지침)에 준하여 노화조건을 설정하였다(Table 2). 열화는 7일마다 반복하여 1주, 2주, 4주 동안 진행하였다.
젖은 상태에서 만능재료시험기를 이용하여 동일한 조건으로 측정하였다. 인장강도는 KS M ISO 527-3/1B(플라스틱-인장시험 제3부: 필름 및 시트의 시험)에 준하여 측정하였으며 접착제의 인장 특성에 따라 시험속도를 다르게 설정하여 측정을 실시하였다.
물리적 특성평가는 인장전단접착강도와 내수접착강도, 인장강도를 측정하여 실시하였다. 인장전단접착강도와 내수접착강도는 KS M 3720(접착제의 목재 인장 전단접착강도 시험방법)에 준하여 접착강도를 측정하였다. 접착면에 접착제 0.
성능/효과
N1과 P1의 접착강도는 각각 6.54 N/mm²과 7.01 N/mm²으로 측정되어 천연접착제의 접착강도가 합성접착제 P1에 준하는 접착강도를 가지는 것을 확인할 수 있었다(Table 3).
접착제 별 유기용매에 대한 가역성으로 Acetone과 Ethanol 침적 시 N1, E1은 슬라이드 글라스 시편표면에 균열이 발생하였으며 증류수로 세척할 때 접착제 도막이 갈라지며 분리되는 경향을 보였다. P1, P2, P3은 용매에 침적 시 불투명도가 높아지거나 변색되는 양상이 나타나고 증류수로 세척 후 접착제가 미량 제거됨을 확인할 수 있었다. 수용성 용매에 대한 가역성으로 NaOH 침적 시 N1은 다량 제거되었으며 특히 60℃ 증류수(Distilled water, D.
내수접착강도 실험 결과 N1, P1, P2, P3, E1은 침적 전, 후 접착강도 차이는 4.02, 4.29, 6.30, 4.13, 7.91 N/mm²으로 측정되어 P2와 E1은 다른 접착제에 비해 침적 전, 후 접착강도 차이가 높은 것을 확인하였다.
5, Johnson Test Papers, GBR)을 이용한 간이실험 결과 약 pH 4로 측정되었다. 대조군인 접착제를 도포하지 않은 목재시편은 평균 pH 5.34 값을 가졌다. 각 접착제의 수소이온농도 측정결과 N1은 중성에 가까운 값(pH 7.
본 연구를 통해 목공예에 사용되는 천연ㆍ합성접착제의 기본특성과 열화 양상을 분석할 수 있었고, 결과값을 활용하여 각 접착제 간의 정량적인 비교데이터를 구축할 수 있었다. 향후 열화에 따른 접착제의 구조 변화 분석이나 접착제의 목재 침투력 평가 등의 정량적 평가를 추가적으로 진행하여 목공예품에 사용되는 접착제에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
접착제의 인장강도는 접착제마다 물성이 달라 시험속도를 물성별로 다르게 하여 측정하였다(N1, E1: 5 mm/min, P1: 300 mm/min, P2: 20 mm/min, P3: 2 mm/min). 인장강도 측정결과 N1와 E1 접착제가 PVAc 계열 접착제 보다 높은 인장강도를 가지는 것을 확인할 수 있었다(Table 3).
52로 측정되었다. 접착제를 도포한 목재시편의 수소이온농도의 경우 N1은 대조군 시편보다 수소이온농도가 상승하였고 P1, P2, P3는 대조군 시편 보다 감소한 것으로 나타났다(Table 4). 이는 접착제의 수소이온농도가 목재시편에 영향을 준 것으로 판단된다.
인장전단접착강도와 내수접착강도 측정을 통해 합성접착제의 접착강도는 천연접착제보다 높았으나 P2, E1는 수분에 의한 환경 변화 시 접착강도 감소폭이 크게 나타나 상대적으로 환경 변화에 취약한 것으로 판단된다. 천연접착제인 N1은 합성접착제인 P1에 준하는 접착강도를 나타내었으며 증류수 침적 전, 후 접착강도 감소폭이 가장 낮게 나타나 수분에 의한 환경 변화에 상대적으로 안정적인 것으로 보인다. 온습도 변화에 따른 내후성 실험결과 P2와 E1는 열화 후 접착강도가 큰 차이를 나타내어 물리적 평가 결과와 경향성이 일치하였다.
후속연구
본 연구를 통해 목공예에 사용되는 천연ㆍ합성접착제의 기본특성과 열화 양상을 분석할 수 있었고, 결과값을 활용하여 각 접착제 간의 정량적인 비교데이터를 구축할 수 있었다. 향후 열화에 따른 접착제의 구조 변화 분석이나 접착제의 목재 침투력 평가 등의 정량적 평가를 추가적으로 진행하여 목공예품에 사용되는 접착제에 대한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
참고문헌 (19)
Ahn, J.Y., 2010, A study on adhesive characteristic of glue which is used for conservation and restoration of oriental painting. Master's thesis, Yongin University, Yongin. (in Korean with English abstract)
Ahn, S.A., Kim, E.K. and Jang, S.Y., 2016, Study of UV degradation of lacquer and natural adhesives using lacquer mixed with animal glue. Journal of Conservation Science, 32(4), 501-510. (in Korean with English abstract)
Encyclopedia of Korean Culture, 2019, Woodcraft. http://encykorea.aks.ac.kr/ (November 1, 2019)
Kim, E.K., Park, D.W. and Jang, S.Y., 2013, A study on preparation and characteristics of natural adhesives with lacquer and animal glue for ceramics conservation. Journal of Adhesion and Interface, 14(3), 128-134. (in Korean with English abstract)
Konetic Report, 2008, Recent environmental technologies in the adhesive. (in Korean)
Kwon, S.O., Nam, C.K., Noh, E.H., Park, J.H., Shin, S.W., Lee, E.K. and Cho, S.H., 2003, Craft materials and techniques. Taehakwon, Seoul, 125-209. (in Korean)
Lee, K.H., Park, J.H. and Kim, S.C., 2019, Conservation of wooden furniture in presidential archives of national archives of Korea. Journal of Conservation Science, 35(3), 245-251. (in Korean with English abstract)
National Institute of Environmental Research, 2006, Establishment of classification system by usage of hazardous substances - Focusing on classification of consumer products, investigation of harmful ingredients and classification of uses. 102-114. (in Korean)
National Research Institute of Cultural Heritage, 2014, Joints of traditional wooden architecture. (in Korean)
National Research Institute of Cultural Heritage, 2016, Adhesives for conservation. (in Korean)
Park, G.J., Son, D.K., Yang, P.S., Jang, E.H. and Lee, J.H., 2004, Conservation of wooden furniture of the Unhyeongung. The Journal of Conservation of Cultural Properties, 1, 74-97. (in Korean with English abstract)
Park, M.B., 2002, Making traditional wooden furniture. Korea Cultural Heritage Foundation, Seoul. (in Korean)
Park, S.J., 2013, Adhesion characteristics of blended natural glues for the conservation of wooden objects. Master's thesis, Chungbuk National University, Cheongju. (in Korean with English abstract)
Seo, J.H., Choi, Y.K. and Hong, J.Y., 2008, Conservation treatment of the collection of wooden furniture at the Seoul Museum of History. The Journal of Conservation of Cultural Properties, 5, 14-25. (in Korean with English abstract)
Shim, Y.J., 2006, A study of glue properties according to composition. Master's thesis, Hanseo University, Seosan. (in Korean with English abstract)
Son, J.M., 2008, The research of the traditional wooden furnitures fixing techniques. Master's thesis, Kyonggi University, Suwon. (in Korean with English abstract)
Song, J.A., Kim, S.G., Oh, J.A., Jung, A.R., Lee, H.C., Lee, K.H., ... Park, W.K., 2007, Analysis of species of wood furniture. Proceedings of the Korean Society Wood Science and Technical, Yeosu, April 19-20. (in Korean)
Sung, Y.S. and Youm, I.K., 2012, A study of the aging properties of the common synthetic resin adhesives for paper conservation purposes. Journal of Conservation Science, 28(4), 387-394. (in Korean with English abstract)
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.