Abstract
Two-component epoxy resin is widely used in the cultural heritage restoration field. However according to mixing ratio of resin and hardener, curing property, mechanical strength and chemical structure differ which have possibility to effect the stability of cultural heritage. Result of questionnaire survey shows hands-on workers in the conservation field tend to mix the epoxy resin with his or her eye measurement when the using amount is small or mix additional hardener to shorten the pot life of epoxy resin. This research aims to analyze the curing property, mechanical strength and chemical structure of rapid curing type epoxy resin and medium curing type one depending on relative ratio of 0.25~4 of hardener to resin. When the amount of hardener was 0.5~2 times more than the resin, exothermic heat and curing speed were both increased. In case of included hardener to resin was lower than official ratio, mechanical strength (tensile shear strength, tensile strength and compressive strength) became higher along with active cross-linking bonding of the epoxy resin. Medium curing type epoxy relatively had lower exothermic heat and slower reaction during curing process. It was observed to be put to definite point of mechanical strength under lower content of hardener than official ratio. While, hardener ratio more than twice the resin slowed down the curing greatly and lowered the adhesion strength also. In conclusion, under the lower mixing rate of hardener than official ratio would show relatively fast reaction with similar mechanical strength. Over the official ratio on the other hand, material property drops rapidly. Accordingly, mixing ratio of epoxy resin is expected to be influential to the stability of cultural heritage.
2액형 에폭시 수지는 문화재 보존처리에 매우 광범위하게 사용되고 있으나 사용 시 주제와 경화제의 배합비율에 따라 경화특성, 기계적 강도, 화학 구조 등이 달라질 수 있고 대상 문화재의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 설문조사 결과, 보존처리 실무자들은 소량의 에폭시수지를 눈대중으로 혼합하거나 가사시간을 줄이기 위해 인위적으로 경화제를 과량 첨가하는 경우가 있는 것으로 조사되었다. 이 연구에서는 속경화형 2종과 일반경화형 2종의 에폭시수지를 대상으로 주제에 대한 경화제의 비율을 0.25~4배로 설정하여 각 경우의 경화특성, 기계적 강도, 화학 작용기를 분석하였다. 그 결과 속경화형 에폭시수지는 경화제가 0.5~2배일 때 높은 반응열과 함께 경화반응이 빠르게 나타났으며, 경화제 비율이 제조사에서 공시된 정비율보다 적을 때 더 높은 기계적 강도가 나타났고 에폭시의 가교결합도 활발히 일어난 것으로 관찰되었다. 일반경화형 에폭시수지는 대부분 경화반응열이 낮고 느린 반응속도로 경화가 진행되며, 경화제가 정비율 이하에서 가장 높은 기계적 강도를 나타냈다. 그러나 경화제 비율이 2배 이상 일 때는 경화속도가 매우 느려지고 접착강도도 낮아지는 것으로 나타났다. 따라서 배합비가 정비율 이하에서는 비교적 빠른 반응속도와 유사한 기계적 강도를 나타내는 반면 정비율 이상에서는 물성이 급격하게 저하되므로 구현하고자 하는 성능에 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.
