표제지
목차
I. 연구 개요 7
연구 개요 8
1. 연구 배경 8
2. 연구 추진 체계 8
접착제의 역사 12
1. 서론 12
2. 문화재에 사용된 접착제 12
3. 유물로 확인 가능한 접착제 적용 사례 16
4. 문헌에 나타난 도자기 접착제 적용 사례 19
5. 결론 22
참고문헌 23
문화재 보존처리에서 접착제 사용 원칙 24
1. 서론 24
2. 문화재 재질에 따른 접착제 사용 24
3. 맺음말 27
참고문헌 28
합성수지 접착제의 사용 현황과 문제점 29
1. 조사 개요 29
2. 조사 결과 30
3. 결론 35
II. 접착제의 기본 물성 36
접착제의 물성 평가 방법 37
1. 개요 37
2. 접착제의 물성 평가 방법 38
접착제의 기본 물성 45
1. 에폭시계 속경화형 45
2. 에폭시계 일반경화형 61
3. 에폭시계 퍼티 113
4. 아크릴계 126
5. 시아노아크릴계 135
6. 셀룰로오스계 146
참고문헌 152
III. 접착제의 화학 153
접착제의 노화 154
1. 개요 154
2. 에폭시계 수지 158
3. 아크릴계 수지 175
4. 시아노아크릴계 수지 179
5. 셀룰로오스계 수지 185
6. 고찰 및 결론 195
참고문헌 196
접착제의 유해성 199
1. 서론 199
2. 접착제의 VOCs 방출량 및 작업환경 측정 200
3. 접착제 유해성 관련 법령 검토 205
4. 결론 210
참고문헌 211
2액형 에폭시계 접착제의 배합비에 따른 물성 변화 212
1. 서론 212
2. 2액형 에폭시계 접착제의 사용현황 212
3. 연구방법 214
4. 결과 및 고찰 216
5. 결론 221
참고문헌 223
IV. 新 접착제 224
도자기 복원용 Epoxy putty와 저황변 Epoxy resin의 개발 및 물성에 관한 연구 225
1. 서론 225
2. 실험재료 및 방법 226
3. 연구결과 231
4. 결론 및 고찰 234
참고문헌 235
옻과 아교를 이용한 천연접착제 236
1. 서론 236
2. 연구방법 237
3. 연구결과 238
4. 결론 245
참고문헌 246
천연접착제의 노화 특성 247
1. 서론 247
2. 연구방법 248
3. 연구결과 251
4. 결론 261
참고문헌 262
[부록] 263
참고문헌 264
관련법령 - 접착제의 유해성 관련 산업안전보건법 277
판권기 298
연구 개요 9
Table 1. 연구 단계별 주요 내용 9
Table 2. 연구팀 10
Table 3. 협조기관 및 자문위원 11
Table 4. 집필자 11
접착제의 역사 13
Table 1. 문화재에 사용된 접착제 종류(주성분에 의한 분류) 13
접착제의 노화 156
Table 1. 합성수지에 의한 국내 도자기・토기 수리복원 사례(남병직과 장성윤, 2015) 156
Table 2. 합성수지 접착제의 가속수명시험 방법 157
Table 3. 에폭시계 수지의 물리화학적 특성(Bostik Findley, 2004; Huntsman, 2007; 2011; 2013; 2016) 159
Table 4. AY103-1/HY956의 인장강도 평균 데이터 160
Table 5. AY103-1/HY956 인장강도의 노화모형 160
Table 6. AY103-1/HY956의 압축강도 평균 데이터 161
Table 7. AY103-1/HY956 압축강도의 노화모형 161
Table 8. AY103-1/HY956의 접착강도 평균 데이터 162
Table 9. AY103-1/HY956 접착강도의 노화모형 163
Table 10. AY103-1/HY956의 광학특성 평균 데이터 163
Table 11. Araldite rapid의 인장강도 평균 데이터 166
Table 12. Araldite rapid 인장강도의 노화모형 166
Table 13. Araldite rapid의 접착강도 평균 데이터 167
Table 14. Araldite rapid 접착강도의 노화모형 168
Table 15. Araldite rapid의 광학특성 평균 데이터 169
Table 16. Araldite rapid의 수분투과도 평균 데이터 172
Table 17. 아크릴계 수지의 물리화학적 특성(Rohm & Haas, 2007) 175
Table 18. Paraloid B-72의 접착강도 평균 데이터 176
Table 19. Paraloid B-72 접착강도의 노화모형 177
Table 20. 시아노아크릴계 수지의 물리화학적 특성(Henkel, 2009; 2016) 179
Table 21. Loctite 401의 접착강도 평균 데이터 180
Table 22. Loctite 401 접착강도의 노화모형 180
Table 23. 니트로셀룰로오스계 수지의 물리화학적 특성(Cemedine, 2010) 185
Table 24. Cemedine C의 인장강도 평균 데이터 186
Table 25. Cemedine C 인장강도의 노화모형 186
Table 26. Cemedine C의 접착강도 평균 데이터 187
Table 27. Cemedine C 접착강도의 노화모형 188
Table 28. Cemedine C의 광학특성 평균 데이터 189
Table 29. Cemedine C의 수분투과도 평균 데이터 192
접착제의 유해성 201
Table 1. 작업환경측정 대상 유해물질 및 분석 방법 201
Table 2. 총 휘발성 유기화합물 202
Table 3. 보존처리 작업환경 및 작업내용에 따른 측정 결과 204
2액형 에폭시계 접착제의 배합비에 따른 물성 변화 214
Table 1. 2액형 에폭시계 접착제의 기본 물성 214
Table 2. 2액형 에폭시계 접착제의 시료 배합비 및 시료명 214
Table 3. 대상 접착제의 반응시간과 경화반응열 216
Table 4. 대상 접착제의 fluidity factor의 변화 종료점 218
Table 5. 대상 접착제의 기계적 강도 특성 219
Table 6. Bisphenol A의 특성밴드(Theophile, 2012) 220
도자기 복원용 Epoxy putty와 저황변 Epoxy resin의 개발 및 물성에 관한 연구 232
Table 1. MA-1 epoxy putty의 구성성분 232
Table 2. HB-1저황변 epoxy resin의 구성성분 233
Table 3. 기존 접착제와 신 개발된 epoxy putty (MA-1)의 물성 비교 234
Table 4. 기존 접착제와 신 개발된 epoxy putty (HB-1)의 물성 비교 234
옻과 아교를 이용한 천연접착제 237
Table 1. 배합비에 따른 천연접착제 시료 목록 237
Table 2. 천연접착제와 합성수지 접착제의 점도 비교 242
Table 3. 천연접착제와 합성수지 접착제의 인장전단 접착강도 비교 243
Table 4. 용매별 천연접착제 접합 토기 시편의 분리 여부 245
접착제의 역사 16
Fig. 1. 이탈리아 Campitello 지역에서 16
Fig. 2. 몽골 도르릭나르스 흉노유적 출토 토기 및 접착물질 17
Fig. 3. 평택 대추리 출토 대형옹관 18
Fig. 4. 대형옹관 편에 부착된 접착제 흔적 18
Fig. 5. 경산 북사리 출토 장경호에 나타난 포와 점토를 사용하여 수리복원한 흔적 19
Fig. 6. 일본 山形縣 砂川 A遺跡에서 출토된 토기 20
합성수지 접착제의 사용 현황과 문제점 30
Fig. 1. 토기 접착제의 사용 현황 30
Fig. 2. 토기 복원재료의 사용 현황 30
Fig. 3. 도자기 접착제의 사용 현황 31
Fig. 4. 도자기 복원재료의 사용 현황 31
Fig. 5. 첨가제의 혼합사용 목적 32
Fig. 6. 접착복원제 사용 중 발생하는 문제점 32
Fig. 7. 문화재 접착복원 관련 재료의 사용 현황(2차 조사 결과) 33
Fig. 8. 접합복원과정에서 사용하는 마스크 34
Fig. 9. 접합복원 과정에서의 불편한 작업 34
Fig. 10. 접합복원 과정에서 느낀 불편함 34
Fig. 11. 접합복원 과정에서의 개선되어야 할 점 34
접착제의 물성 평가 방법 38
Fig. 1. 인장전단 접착강도 시편 (A) KS M 3734 권장시편 (B) 접착강도 시편거치대 38
Fig. 2. 접착특성 분석 (A) 만능재료시험기 (B) 접착강도 분석용 인장그립(토기시편) 38
Fig. 3. 내구성 시편 제작과정 (A) 시편제조용 소도구 (B) 기포제거 (C) 진공탈포장치 (D) 경화틀 및 아크릴수평판 39
Fig. 4. 인장강도 시편(필름형) (A) Araldite rapid (B) Cemedine C 40
Fig. 5. 필름시트 제작 (A) 자동코팅기(QRACM-501) (B) 공압식 시편절단기(QRAPSC-501) 40
Fig. 6. 압축강도 시편(체적형) (A) Araldite rapid (B) Araldite AY103-1/HY956 40
Fig. 7. 굴곡강도 시편(체적형) (A) Araldite rapid (B) Araldite AY103-1/HY956 40
Fig. 8. 내구성 분석 (A) 인장강도 (B) 압축강도 (C) 굴곡강도 41
Fig. 9. 표면경도 시편 (A) KS M ISO 2039-2 권장시편 (B) 시편제작용 테프론 경화틀 41
Fig. 10. 광학특성 시편 (A) 필름형(셀룰로오스계 수지) (B) 체적형(에폭시계 수지) 42
Fig. 11. 광학특성 분석 (A) 색차계 (B) 광택도 측정기 42
Fig. 12. 적외선분광 분석 (A) Hyperion Vertex 70 (B) Nicolet iS5 43
Fig. 13. 수분투과도 분석 (A) 수분투과도 시편 (B) Permatran-w 3/33 43
Fig. 14. 접착제의 점도 측정 44
접착제의 노화 157
Fig. 1. 가속수명시험 장치 및 시편거치 (A) 필름형 시편거치대 (B) 체적형 시편거치대 157
Fig. 2. 가속수명시험 개념도 157
Fig. 3. 에폭시계 수지 및 경화제의 화학구조 (A) Bisphenol A–epichlorohydrin epoxy resin (DGEBA) (B) Triethylenetetramine(TETA) (C) N-(3-Dimethylaminopropyl) - 1, 3-propylenediamine) 159
Fig. 4. AY103-1/HY956 인장강도의 노화모형 fitting 160
Fig. 5. AY103-1/HY956 압축강도의 노화모형 fitting 161
Fig. 6. AY103-1/HY956 접착강도의 노화모형 순위 162
Fig. 7. AY103-1/HY956 접착강도의 노화모형 fitting 163
Fig. 8. AY103-1/HY956 광학특성의 노화모형 fitting 164
Fig. 9. Araldite AY103-1/HY956의 FT-IR spectra 165
Fig. 10. Araldite rapid 인장강도의 노화모형 순위 166
Fig. 11. Araldite rapid 인장강도의 노화모형 fitting 167
Fig. 12. Araldite rapid 접착강도의 노화모형 순위 168
Fig. 13. Araldite rapid 접착강도의 노화모형 fitting 168
Fig. 14. Araldite rapid 광학특성의 노화모형 fitting 170
Fig. 15. Araldite rapid의 FT-IR spectra 171
Fig. 16. Araldite rapid 수분투과도의 노화모형 fitting 172
Fig. 17. 고분자 재료의 분해 메커니즘(심상철과 장석규, 1979) 173
Fig. 18. DGEBA/아민계 에폭시계 수지의 분해 메커니즘(김신희, 2005) 173
Fig. 19. Ethyl methacrylate의 기본구조 175
Fig. 20. Paraloid B-72 접착강도의 노화모형 순위 176
Fig. 21. Paraloid B-72 접착강도의 노화모형 fiting 177
Fig. 22. Paraloid B-72의 FT-IR spectra 178
Fig. 23. Ethyl cyanoacrylate의 기본구조 179
Fig. 24. Loctite 401 접착강도의 노화모형 순위 180
Fig. 25. Loctite 401 접착강도의 노화모형 fiting 181
Fig. 26. Loctite 401의 FT-IR spectra 182
Fig. 27. 시아노아크릴계 수지의 반응 메커니즘 (A) 음이온 중합 (B) 가수분해에 의한 노화(D own, 2015) 183
Fig. 28. Nitrocellulose의 기본 구조 185
Fig. 29. Cemedine C 인장강도의 노화모형 순위 186
Fig. 30. Cemedine C 인장강도의 노화모형 fiting 187
Fig. 31. Cemedine C 접착강도의 노화모형 순위 188
Fig. 32. Cemedine C 접착강도의 노화모형 fiting 188
Fig. 33. Cemedine C 광학특성의 노화모형 fiting 190
Fig. 34. Cemedine C의 FT-IR 분석결과 191
Fig. 35. Cemedine C (거듭제곱 모델)의 수분투과도 분석결과 192
Fig. 36. 니트로셀룰로오스계 접착제의 열에 의한 분해 메커니즘(Shashouae t al., 1992) 193
접착제의 유해성 203
Fig. 1. 대상접착제의 총 휘발성 유기화합물 방출량 및 주요 성분 203
2액형 에폭시계 접착제의 배합비에따른 물성 변화 215
Fig. 1. 광학적 특성 조사 (A) HorusⓇ film formation analyser (Brun et al., 2008) 모식도 (B) 대상 재료의 광학적 특성 조사 215
Fig. 2. 배합비에 따른 대상 접착제의 경화반응열 변화 217
Fig. 3. 대상 접착제의 시간에 따른 fluidity factor 변화 218
Fig. 4. 대상 접착제의 기계적 강도 변화 (A) 인장전단 접착강도 (B) 인장강도 (C) 압축강도 219
Fig. 5. 대상 접착제의 배합비에 따른 적외선분광분석 결과 221
Fig. 1. 신 개발된 epoxy putty (MA-1)의 주제와 경화제 232
Fig. 2. 신 개발된 저황변 epoxy resin (HB-1)의 주제와 경화제 233
Fig. 1. 실험재료 (A) 생칠 (B) 추출한 우루시올 (C) 막대아교 237
Fig. 2. 배합비에 따른 광학 특성 (A) 명도 (B) 채도 239
Fig. 3. 배합비에 따른 표면 특성 (A) LG (B) UG 239
Fig. 4. 대상 시료의 IR spectra (A) L (생칠)과 U (우루시올) (B) G (아교) 240
Fig. 5. 배합비에 따른 IR spectra (A) LG (B) UG 241
Fig. 6. 배합비에 따른 점도 변화 241
Fig. 7. 배합비에 따른 인장전단 접착강도 242
Fig. 8. 도막 시편의 용매 침적 결과 (A) blank (B) 24시간 침적 후 (용매: 왼쪽부터 아세톤, 에탄올, 디로클로메탄, THF, 자일렌, NaOH 0.1M, 물(60℃)) 244
Fig. 9. 파편 시료의 용매 침적 및 교반 후 변화 (A) blank (B) 24시간 후 244
Fig. 1. 우루시올 이중결합의 산화 반응(小川俊夫 and 甚内英樹, 2005) 247
Fig. 2. 콜라겐과 젤라틴(von Endt and Baker, 1991) 248
Fig. 3. 측정 방법별 시편 형태 (A) 도막 (B) 토기 (C) 박막 249
Fig. 4. 노화 환경별 시편 거치 (A) 고온 (B) 고습 (C) 자외선 249
Fig. 5. 환경별 노화 조건에 따른 도막 시료의 L값 변화 (A) 고온 총 1,080시간 (B) 고습 총 1,080시간 (C) 자외선 총 1,080시간(도막시편 (D) 자외선 총 480시간(박막 시편) 251
Fig. 6. 환경별 노화 조건에 따른 도막 시료의 ab값 변화 (A) 고온 (B) 고습 (C) 자외선 252
Fig. 7. 고온(T100), 고습(H80), 자외선(UV) 조사 환경에서 노화시킨 도막 시료의 ΔE*값 변화 252
Fig. 8. 자외선 조사 시간에 따른 UG4, LG6, TL (정제칠), L (생칠) 도막의 광택도 변화 253
Fig. 9. 고온, 고습, 자외선(60±3℃) 조사 환경에서 노화시킨 생칠 도막의 표면 변화 SEM image (×500) 254
Fig. 10. 자외선(38±3℃) 조사 시간에 따른 생칠 표면 변화 SEM image (×500) 254
Fig. 11. 자외선(38±3℃) 조사 시간에 따른 정제칠 표면 변화 SEM image (×500) 255
Fig. 12. 고온, 고습, 자외선(60±3℃) 조사 환경에서 노화시킨 아교 도막의 표면 변화 SEM image (×100) 255
Fig. 13. 고온, 고습, 자외선(60±3℃) 조사 환경에서 노화시킨 LG6 도막의 표면 변화 SEM image (×500) 256
Fig. 14. 고온, 고습, 자외선(60±3℃) 조사 환경에서 노화시킨 UG4 도막의 표면 변화 SEM image (×500) 257
Fig. 15. 자외선(38±3℃) 조사 시간에 따른 LG6 표면 변화(×500) 257
Fig. 16. 자외선(38±3℃) 조사 시간에 따른 UG4 표면 변화(×500) 257
Fig. 17. 고온(T100), 고습(H80), 자외선(UV) 조사 환경에서 1,080시간 동안 노화시킨 천연재료 접착제 도막의 적외선분광분석 스펙트라 (A) 생칠 (B) 아교 (C) LG6 (D) UG4 258
Fig. 18. 자외선 조사 시간에 따른 천연재료 접착제 도막의 적외선분광분석 스펙트라 (A) 생칠 (B) 정제칠 (C)G L6 (D) UG4 259
Fig. 19. 자외선 조사 시간에 따른 천연재료 접착제 도막의 열분해/GC/MS 크로마토그램 (A) 생칠 (B) 정제칠 (CL)G6 (D) UG4 260
Fig. 20. 환경별 노화 조건에 따른 천연접착제 인장전단 접착강도 변화 (A) 고온 (B) 고습 (C) 자외선 261