근현대 기록물에 부착된 고무계 테이프의 열화특성과 제거 방안

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As tapes became commercially available in the late 1920s, they quickly integrated into our lives due to their ease of purchase, convenience, and quick attachment, and became a common tool used in museums, record institutes, and libraries for identification and repair of artifacts. However, tape can be the cause of problems over time. Among the tapes attached to modern and contemporary records, rubber-based tapes oxidize over time and leave yellow stains. Stains caused by degradation impair the original shape, value, and readability of the artifact. Existing solvents and tools commonly used for tape removal are not able to remove adhesives perfectly due to the sensitivity of paper, inks and pigments used thereon. Their effects are also minimal, thus new removal methods are needed.
This study examined the degradation characteristics of rubber-based tapes depending on the stage and conducted comparative experiments using existing solvents and new preservation materials and solvents to determine the best removal method for each stage of degradation.
First, four types of rubber-based tapes purchased on the market were divided into backing and adhesive, and eight parts of them were analyzed using infrared spectroscopy (FT-IR). Results showed that three types of substrates were polypropylene, cellulose, and polyethylene, and that the adhesive surface was identified as synthetic rubber and natural rubber.
Artificial degradation was performed to observe the changes of the adhesive according to the degradation stage. Four types of rubber-based tapes were attached to A4 size 80g/㎡ paper, and experimental samples were divided into 4 types according to the removal method and degradation period. The experiment was conducted under 105℃ dry heat conditions for 20 days, and the time frame was divided by 5 days.
Based on Robert L. Feller's study, artificially degraded rubber-based tapes were divided into three stages of degradation, and visual observation, microscopy, chromaticity measurements, and infrared spectroscopy (FT-IR) were performed to examine the degradation characteristics of each period. The tapes A and B in the day 5 sample were in an induction stage of degradation which is there is little change in shape and the adhesive is soft and can be removed relatively easily. Tapes C and D of day 5 sample and day 10 sample showed the condition of oxidized stage, which is the second stage of degradation where the adhesive begins to penetrate into the paper and part of it remains on the surface. The sample on days 15 to 20 showed a three-step crosslinked stage in which the substrate hardens and is easy to fall off, and the adhesive is absorbed into the paper, leaving stains and losing adhesion. These results indicated that the type of substrate and the type of adhesive affect the degradation status.
Four methods were conducted to find appropriate removal measures for each stage of degradation of rubber-based tape. Four types of chemicals used: Toluene+Acetone (1:1) and Microemulsion (EAPC) which are mixed solvents, and Alcohol and Acetone which are single solvents. Regarding methods, a cotton swab with the mixed solvent was used to remove the samples, and the compatible solvent was mixed with of three Gels (Gellan Gum, Agar Gel, Hydrogel) in the Sol-Gel process or loaded into the gel.
After visual observation, chromaticity measurement, microscopy, and FT-IR analysis, the results showed that the mixed solvent of Toluene + Acetone (1:1) was the most effective on removing samples in the induction stage and the oxidized stage, and for the crosslinked stage the Hydrogel loaded on the solvent was the most effective.
This study demonstrated that rubber-based tapes had different degradation characteristics depending on the type of substrate, the components of adhesive, and the duration of degradation. In addition, it showed that an appropriate removal method that matches the characteristics of the degradation stage should be used to remove tape, given the experiment showing that various gels newly suggested in this study were more effective than Toluene + Acetone (1:1), commonly used mixed solvent, in the third stage of degradation. As the number of modern and contemporary records is increasing and its value is changing, research on the new ways of preservation and treatment for modern and contemporary records will be necessary.

국문 초록 (Abstract)

테이프는 1920년대 후반 상업적으로 이용 가능해지면서 간편한 구입과 편리성, 부착 시간의 단축 등의 장점을 통해 우리의 삶에 빠르게 녹아들었으며 박물관, 기록원 및 도서관에서는 유물의 식별 및 수리를 위해 사용되는 일반적인 도구가 되었다. 그러나 테이프는 시간이 경과함에 따라 문제를 발생시킨다. 근현대 기록물에 부착된 테이프 중 고무계 테이프는 시간이 지나면 산화되고 황색의 얼룩을 남긴다. 열화로 인한 얼룩은 유물 본래의 형태와 가치, 가독성을 손상시킨다. 현재 일반적으로 테이프 제거에 사용되는 용매 및 도구는 종이와 그 위에 사용된 잉크 및 안료의 민감성으로 인해 점착제 제거에 어려움이 있고 그 효과도 미미해 새로운 제거 방안이 필요한 실정이다.
본 연구에서는 고무계 테이프를 열화시켜 단계에 따라 어떠한 특성이 있는지 살펴보고, 기존에 사용되던 용매와 새로운 보존 재료 및 용매를 사용한 비교 실험을 실시하여 각 열화 단계에 가장 적합한 제거 방안을 알아보았다.
우선 시중에서 구입한 4종류의 고무계 테이프를 기재(backing)와 점착제(adhesive)로 나누어 8곳을 적외선 분광분석법(FT-IR)으로 분석하였다. 분석 결과 기재는 폴리프로필렌(polypropylene), 셀룰로오스(cellulose), 폴리에틸렌(polyethylene) 3종류이고, 점착면은 합성고무와 천연고무로 확인되었다.
열화 단계에 따른 점착제의 변화를 관찰하기 위해 인공 열화를 실시하였다. 4종류의 고무계 테이프를 A4사이즈의 평량 80g/㎡ 종이 위에 부착하였고 제거 방법과 열화 기간에 따라 실험용 시료를 4종류로 나누어 제작하였다. 열화 조건은 건열 105℃ 조건에서 20일간 실시하였으며, 5일 간격으로 기간을 나누어 제작하였다.
인공 열화한 고무계 테이프는 Robert L. Feller의 연구에 따라 3단계의 열화로 나누었으며, 기간별 열화특성을 살펴보기 위해 가시적 관찰 및 현미경 촬영, 색도 측정, 적외선 분광분석(FT-IR)을 실행하였다. 인공 열화 실험이 종료된 테이프 시료를 열화 단계에 따라 나누면 5일차 시료 중 테이프 A, B는 형태적으로 변화가 거의 없고 점착제가 부드러운 상태로 비교적 쉽게 제거가 가능한 열화 1단계 유도 단계(Induction stage) 상태이다. 5일차 시료 테이프 C, D와 10일차 시료는 점착제가 종이 속으로 침투하기 시작하여 점착제 일부는 표면에 남는 열화 2단계인 산화 단계(Oxidized stage) 모습, 15~20일차 시료는 기재가 단단해져 박락되기 쉽고 점착제가 종이에 흡수되어 얼룩을 남기고 접착력을 잃게 되는 3단계 교차결합 단계(Crosslinked stage)의 모습을 보였다. 이것을 통해 기재의 종류와 점착제의 종류가 열화 양상에 영향을 준다는 것을 알 수 있다.
고무계 테이프의 열화 단계 별 적합한 제거 방안을 찾기 위해 총 4가지의 방법을 실시하였다. 사용된 약품은 혼합용매인 Toluene+Acetone (1:1), Microemulsion (EAPC)와 단일용매인 Alcohol, Acetone 총 4가지이고, 방법은 혼합용매를 면봉에 묻혀 제거하는 것과 상용성이 좋은 용매를 3가지의 Gel(Gellan Gum, Agar Gel, Hydrogel)의 졸-겔(Sol-Gel) 공정에 교반하거나 Gel에 로딩(loading)시켜 제거하는 방법을 사용하였다. 육안 관찰, 색도측정과 현미경 촬영, FT-IR 분석을 통해 제거 후 양상을 살펴본 결과 열화 1단계인 유도단계(Induction stage)와 2단계인 산화단계(Oxidized stage)에 해당하는 시료는 혼합용매인 Toluene + Acetone(1:1)을 사용하였을 때 가장 쉽게 제거 되었고, 교차결합 단계(Crosslinked stage)에 해당하는 3단계에서는 Hydrogel을 용매에 로딩(loading)시켜 사용했을 때 효과적으로 제거되었다.
본 연구에서의 결과를 통해 고무계 테이프는 기재의 종류와 점착제의 성분과 열화 기간에 따라 다른 열화특성을 보여주었다. 또, 일반적으로 사용되는 혼합 용매인 Toluene + Acetone (1:1)을 사용했을 때보다 연구에서 새롭게 제시한 다양한 Gel을 사용하였을 때 열화 3단계에서 더 쉽게 제거되는 것을 통해 테이프 제거는 열화 단계 특성에 맞는 제거 방법을 사용해야 한다는 것을 보여준다. 현재 근현대 기록물의 수량이 점점 늘어나고 가치가 변화하는 실정에서 근현대 기록물의 새로운 보존 처리 방안에 대한 연구가 이루어져야 할 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 목차
• 그림목차 ⅲ
• 표목차 ⅴ
• 국문초록 ⅵ
• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구 목적 1
• 제2절 연구 현황 2
• 제2장 본 론 4
• 제1절 테이프 4
• 1. 테이프의 정의 4
• 2. 테이프의 역사 5
• 3. 고무계 테이프 5
• 4. 고무계 테이프의 열화 3단계 6
• 제2절 실험 분석 및 방법 7
• 1. 테이프 성분 분석 7
• 1) 대상 시료 7
• 2) 성분 분석 7
• 2. 인공 열화 실험 8
• 1) 대상 시료 8
• 2) 열화 조건 8
• 3) 평가 방법 9
• 3. 테이프 제거 실험 11
• 1) 대상 시료 11
• 2) 실험 재료 11
• (1) 용매 11
• (2) Gel 12
• 3) 테이프 제거 방법 13
• (1) Toluene + Acetone (1:1) 13
• (2) Gellan Gum 13
• (3) Agar Gel 14
• (4) Hydrogel 14
• 4) 평가 방법 15
• 제3장 결과 및 고찰 16
• 제1절 테이프 성분 분석 결과 16
• 1. 적외선 분광분석(FT-IR) 16
• 1) 기재(Backing) 분석 16
• 2) 점착제(Adhesive) 분석 16
• 제2절 인공 열화 실험 결과 20
• 1. 육안 관찰 20
• 2. 색 변화 측정 22
• 1) 황색도(∆b*) 22
• 2) 색차(∆E) 23
• 3. 현미경 관찰 25
• 4. 적외선 분광분석(FT-IR) 28
• 제3절 테이프 제거 실험 결과 33
• 1. 육안 관찰 33
• 2. 색 변화 측정 36
• 3. 현미경 관찰 38
• 4. 적외선 분광분석(FT-IR) 47
• 제4장 결 론 52
• 참고문헌 54
• Abstract 56