| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,262 |
| تعداد مقالات | 36,058 |
| تعداد مشاهده مقاله | 55,180,787 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 94,181,428 |
پیرشدن و آهار از عوامل تاثیرگذار در شناسایی کاغذهای تاریخی با روش طیف‌سنجی FTIR_ATR | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 6، دوره 40، شماره 3 - شماره پیاپی 92، مهر 1404، صفحه 245-262 اصل مقاله (1.67 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.100916.1792 | ||
| نویسندگان | ||
| محدثه حسینی صومعه* 1؛ مهرناز آزادی بویاغچی2؛ کامبیز پورطهماسی3؛ مریم افشارپور4؛ صمد نژاد ابراهیمی5 | ||
| 1دکتری مرمت اشیای فرهنگی و تاریخی و کارشناس آزمایشگاه مؤسسه کتابخانه و موزه ملی ملک، تهران، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه مرمت آثار، دانشکده مرمت، دانشگاه هنر اصفهان، اصفهان، ایران | ||
| 3استاد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 4استاد، گروه شیمی معدنی، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران. ایران | ||
| 5دانشیار، گروه فیتوشیمی، پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: شناسایی کاغذهای تاریخی یکی از مراحل مهم مطالعه بر روی آثار آرشیوی و کاغذی است و حفاظت صحیح از آن را تضمین می‌کند. ازآنجاکه خمیرکاغذهای تاریخی متشکل از الیاف گیاهان غیرچوبی است و ترکیبات آلی کربوهیدرات مانند سلولز، همی‌سلولز و لیگنین‌ها در ساختار این الیاف وجود دارد، روش‌های آنالیز دستگاهی تجزیه‌ای مانند طیف‌سنجی مادون‌قرمز- تبدیل فوریه مجهز به طیف‌بینی بازتاب کلی تضعیف شده برای شناسایی آنان مورد استفاده قرار گرفته است. در این روش، شناسایی مقادیر اصلی ذکر شده ارزیابی و براساس نقاط داده و کسر حاصل از شدت این ترکیبات اصلی محاسبه شده است؛ اما عواملی مانند لیگنین در ساختار درونی و آهار در ساختار بیرونی کاغذهای تاریخی وجود دارند که به مرور زمان نه‌تنها منجر به آسیب بلکه در شناسایی با این روش دستگاهی مؤثر هستند. بنابراین اهمیت این پژوهش در آن است تا تأثیر تغییرات پیرشدگی و آهار را بر روی دو دسته از کاغذهای تاریخی معروف به سمرقندی و دولت‌آبادی با این روش دستگاهی بررسی نماید و نتایج شناسایی با این روش دستگاهی را ارزیابی کند. مواد و روش‌ها: از میان کاغذهای تاریخی 8 نمونه به‌طور تصادفی انتخاب شد. این نمونه‌ها همگی با ویژگی خود رنگ بودن و آهار یکسان نشاسته انتخاب و برای این منظور با استفاده از آزمون لوگل سنجیده شدند. برای بررسی تغییرات انجام شده در ساختار درونی کاغذها و آهار موجود در سطح کاغذهای تاریخی، از آزمون پیرسازی مصنوعی که روشی تسریعی در تخریب ساختار مولکولی مواد آلی کاغذ است استفاده شد. برای آماده‌سازی نمونه‌ها، حدود g5 از دو نمونه کاغذ تاریخی D2 و S4 برداشته شد و به مدت h 24 ساعت در شرایط °C23 و در رطوبت نسبی 50% قرار گرفتند. سپس برای آزمون پیرسازی تسریعی در حرارت °C80 و رطوبت نسبی 65٪ به مدت 24 روز به انکوباتور منتقل شدند. از دستگاهFTIR Spectrometer مدل TENSOR 27ساخت شرکتBruker آلمان در دانشگاه هنر تهران، با سطح آنالیزور کریستال ZnSe و به روش انعکاس کلی ضعیف شده در محدوده cm-1 400 تا cm-1 4000 استفاده شد. یافته‌های تحقیق: پس از گذشت دو دوره 12 روزه (576 ساعت و تقریباً برابر 50 سال) مقادیر اسیدیته در دو نمونه کاغذ تاریخی، کاهش میزان عدد pH را نشان می‌دهند. این مقادیر اکسیداسیون سلولز را آشکار می‌کنند که ناشی از فرایند همزمان پیرسازی تسریعی حرارتی و رطوبتی می‌باشند. نتایج افزایش اسیدی شدن کاغذها پیک‌های واضحی را در ناحیه cm -1 1730 ظاهر و یا به شدت آنان افزودند. این نوارهای جذبی مربوط به پیوندهای C=O در گروه‌های کربونیل هستند که در مقایسه با نمونه‌های قبل از پیرسازی وجود نداشتند و پس‌ازآن آشکار شدند. مقایسه میان دو کاغذ تاریخی پیرسازی شده به مدت 50 سال بیشتر از نمونه‌های کاغذ اصلی در طیف‌سنجی FTIR- ATR نشان می‌دهند که پس از پیرسازی، شدت مقادیر سلولزی و ترکیبات آلی در مقایسه با مقادیر لیگنین کاهش یافته است و با افزایش شدت پیک لیگنین در ناحیه cm -1 1595 خود را آشکار کرده است؛ این دو نمونه نسبت به نمونه کاغذهای اصلی خود در ارتفاع دورتر و بالاتری قرارگرفته‌اند که به دلیل افزایش مقادیر لیگنین به نسبت مقادیر سلولز و ترکیبات آلی است؛ بنابراین نقش پیرسازی و تغییر اسیدیته را در تغییر نقاط شناسایی الیاف با توجه به نمودار گارسید با خطا مواجه می‌کنند. همچنین تأثیر عامل خارجی آهار نشاسته نیز با تغییر در اعداد موجی و شدت آنان در نقاط اصلی cm -1 1595، cm -1 1105 و cm-1 2900 نمود می‌یابد. در طیف‌سنجی کاغذ اصلی کاهش شدت پیک کاملاً مشهود است و این نشان می‌دهد که آهار منجر به پوشش سطح کاغذ و درنهایت کاهش شدت طیف شده است؛ بنابراین با شستن کاغذها، شدت‌ها تغییر کرده و اندکی از میزان لیگنین کاسته شده است اما بر میزان ترکیبات آلی و سلولز افزوده شده است. نتیجه‌گیری: یافته‌ها نشان دادند که میزان اسیدیته که با روند افزایش عمر و با افزایش لیگنین در کاغذهای تاریخی ظاهر می‌گردد بر روی نقاط شدتِ حاصل از طیف‌سنجی FTIR_ATR تأثیر داشته و آنان را در نمودار گارسید جابجا می‌کند. همچنین آهار نیز عامل دیگری است که نقش بسزایی در تغییر داده‌های نمودار گارسید در شناسایی الیاف کاغذهای تاریخی دارد و نقاطی متفاوت را نشان می‌دهند؛ بنابراین آهار نشاسته و روند پیرسازی که با تغییر میزان اسیدی شدن کاغذهای تاریخی در ارتباط است بر روی طیف‌سنجی FTIR_ATR تأثیرگذارند. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پیرسازی؛ آهار نشاسته؛ کاغذهای تاریخی؛ طیف‌سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز- دقیق نمایی بازتاب کلی؛ نمودار گارسید | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Aging and Starch Sizing are influential factors in the identification of historical papers with the FTIR-ATR spectroscopy method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohadeseh Hosseini Someah1؛ Mehrnaz Azadi Boyaghchi2؛ Kambiz Pourtahmasi3؛ Maryam Afsharpour4؛ Samad Nejad Ebrahimi5 | ||
| 1Ph.D. Conservation and Restoration of Cultural and Historical Objects and Lab Expert of Malek National Library and Museum,Tehran, Iran | ||
| 2Associate Professor, Conservation Department, Art University of Isfahan, Iran | ||
| 3Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Iran | ||
| 44. Associate Professor, Chemistry & Chemical Engineering Research Center of Iran, Tehran, Iran | ||
| 5Associate Professor, Phytochemistry Department, Shahid Beheshti University of Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objectives: Historical papers identification is one of the important stages of studying archival and paper works to ensure its proper conservation. Historical papers consist of fibers with organic carbohydrate compounds such as cellulose and hemicelluloses and lignin. In this identification method, the main values mentioned are evaluated and calculated based on the data points and the resulting fraction of the intensity of these main compounds. However, there are components such as lignin in the internal structure and starch in the external structure of historical papers that over time not only lead to damage but are also effective in identification with this method. Many instrumental methods have been used to identify historical papers, including infrared spectroscopy. This research aims to investigate the effect of aging and sizing changes on two types of historical papers known as Samarqand and Daulatabad papers with this device method. Materials and methods: Among the historical papers, 8 samples were randomly selected. These samples were all selected with the characteristics of self-color and the same starch sizing content, which were measured using Logel's test for this purpose. Artificial aging test was used to investigate the changes in the internal structure of papers as well as the stains on the surface of historical papers, which is an accelerated method of destroying the molecular structure of organic materials of paper. To prepare the samples, about 5 g of historical paper samples D2 and S4 were removed and placed for 24 hours at 23°C and 50% relative humidity. Then they were transferred to the incubator for 24 days for accelerated aging test at 80°C temperature and 65% relative humidity. FTIR Spectroscopy was used in Tehran Art University. This model device is TENSOR 27 made by Bruker, Germany with ZnSe crystal analyzer surface and attenuated total reflection method in the range of 400 cm-1 to 4000 cm-1. Results: After two cycle of 12 days (576 hours and approximately equivalent to 50 years), the acidity values in two historical paper samples show a decrease in the pH number value. These values reveal the oxidation of cellulose, which is caused by the combined process of thermal and moisture accelerated aging. The results of increasing the acidity of the papers showed clear peaks in the region of 1730 cm-1 or increased their intensity. These absorption bands correspond to C=O bonds in the carbonyl groups, which were absent compared to the samples before aging and became apparent after aging. The comparison between two historical papers aged for 50 years more than the original paper samples in FTIR-ATR spectroscopy show that after aging, the intensity of cellulose and organic compounds has decreased compared to lignin and with the increase of lignin peak intensity in the region 1595 cm -1 has revealed itself. And these two samples are placed at a higher and farther height compared to their original paper samples, which is due to the increase in the amount of lignin compared to the amount of cellulose and organic compounds. Therefore, the role of aging and change of acidity in the change of fiber identification points according to the Garside diagram is wrong. Also, the effect of the external factor of starch is also shown by the change in wave numbers and their intensity in the main points of 1595 cm-1, 1105 cm-1 and 2900 cm-1. In the spectroscopy of the original paper, the reduction of the peak intensity is quite evident, and this shows that the starch sizing has led to the covering of the paper surface and ultimately the reduction of the intensity of the spectrum. Therefore, by washing the papers, the intensity has changed and the amount of lignin has decreased slightly, but the measure of organic compounds and cellulose has increased. Conclusion: The result showed that the amount of acidity that appears with the increase of age and with the increase of lignin in historical papers has an effect on the intensity points obtained from FTIR-ATR spectroscopy and shifts them in the Garside diagram. Also, starch sizing is another factor that plays a significant role in changing the data of the Garside diagram in the identification of historical paper fibers and they show different points. Therefore, starch sizing and the aging process, which is related to the change in the amount of acidification of historical papers, affect the FTIR-ATR spectroscopy. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Aging, Starch sizing, Historical papers, FTIR_ATR Spectroscopy, Garside diagram | ||
| مراجع | ||
|
-Al-Biruni, Abu Rehan Muhammad bin A., 1996. Al-Jamahir Fi Al-Jawahir (362-440 AH). According to the research of Youssef Al-Hadi. Tehran: Scientific and Cultural Publications. (In Persian).
-Akyuz, T., Akyuz, S., Balci, K. and Gulec, A., 2017. Investigations of Historical Textiles from the Imperial Pavilion (Hunkar Kasri) of the New Mosque Eminonu-Istanbul (Turkey) by Multiple Analytical Techniques. Journal of Cultural Heritage 25:180-184.
-Birjundi, Abdul A., 2008. Knowledge of farming (twelve chapters on agriculture). Through the efforts of Iraj Afshar. Tehran: Written Heritage Research Center pub. (In Persian).
-Bloom, Jonathan M., 2001. Paper before print (The history and impact of paper in the islamic world). London: Yale Univ. Press of New Haven and London. https://doi.org/10.1162/002219503322645 899
-Cocca, M., D’Arienzo, L. and D’Orazio, L., 2011. Effects of different artificial aging on structure and properties of Whatman paper samples. International Scholarly Research Network ISRN Materials Science 7-1. https://doi.org/10.5402/2011/863083
-Doyle Walter M., 2017. Principles and Applications of Fourier Transform Infrared (FTIR) Process Analysisand, Technical Note AN– (906) :1-24.
-Espejo, T., Duran, A., Lopez-Montes, A. and Blanc, R., 2010. Microscopic and spectroscopic techniques for the study of paper supports and textile used in the binding of hispano-arabic manuscripts from Al-Andalus: A transition model in the 15th century. Journal of Cultural Heritage 11(1): 50-58. https://doi.org/10.1016/j.culher.2009.01.007
-Feller, Robert, L., 1994. Accelerated aging photochemical and thermal aspects, research in conservation, The Getty conservation institute, United States of America.
-Ferrer, N. and Sistach, M.C., 2007. FTIR technique use to study acidic paper manuscripts dating from the Thirteenth to the Sixteenth century from the Archive of the Crown of Aragon, The book and paper group annual 26: 21-25.
-Garside, P. and Wyeth, P., 2003. Identification of Cellulosic Fibres by FTIR Spectroscopy (Thread and single fiber analysis by attenuated total reflectance). Study in conservation 48: 275-269. https://doi.org/ 10.1179/sic.2003.48.4.269
-Garside, P. and Wyeth, P., 2004. Polarized-ATR-FTIR characterization of cellulosic fibers in relation to historic artifacts. 249-259. https://doi.org/10.1515 /rest.2004.249
-Garside, P. and Wyeth, P., 2006. Identification of cellulosic fibres by FTIR Spectroscopy: Differentiation of flax and hemp by Polarized ATR FTIR. studeis in conservation, 51(3): 205-211. https://doi.org/10.1179/sic.2006.51.3.205
-Graminski, E.L., Parks, E.J. and Τoth, Ε.Ε., 1978. The effects of temperature and moisture on the accelerated aging of paper. Summary of a Report Prepared for National Archives and Records Service 2: 175-178. https://doi.org/10.6028/nbs.ir.78-1443
-Gorassini, A., Calvini, P. and Baldin, A., 2008. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis of historic paper documents as a preliminary step for chemo-metrical analysis. Multivariate Analysis and Chemometry Applied to Environment and Cultural Heritage, Ventotene Island, Italy, Europe, 1-4 June.
-ISO 5630-3 International standard.1996. Paper and board - Accelerated ageing - Part 3: Moist heat treatment at 80 C○ and 65 % relative humidity, Second edition. https://doi.org/10.3403/00171793u
-Karabacek, Joseph V., 1991. Arab paper. London.
-Kostadinovska, M., Spirovska, Z. J. and Taylor, T., 2016. A procedure for identifying cellulose fibers in paper artifacts Differentiating between flax, hemp and cotton. The 4th International Virtual Conference on Advanced Scientific Results (10): 162-156. https://doi.org/10.18638/scieconf.2016.4.1.335
-Lee, K. and Inaba, M., 2017. Accelerated Ageing Test of Naturally Aged Paper (Part IV)-Effect of Humidity, Amount of Oxygen and of Organic Acids on the Degradation of Paper in Sealed Tube Method. Japan TAPPI Journal 71 (10): 1204-1214. https://doi.org/10.2524/jtappij.71.1204
-Loveday, H., 2001. Islamic paper: A study of the ancient craft. London.
-National Standard of Iran 4706., 1999. The method of accelerating aging of paper and cardboard at a temperature of 80 °C and a relative humidity of 65 %. Tehran: Iranian Institute of Standards and Industrial Research, 48-1. (In Persian).
-National Standard of Iran 3568-1., 2020. Paper, cardboard and paper pulp - pH determination of the extracted solution- Part 1: Extracted with cold water. Tehran: Iranian Institute of Standards and Industrial Research, 48-1. (In Persian).
-Odegaard, N., Scott C. and Zimmt, W.S., 2005. Material characterization tests for objects of art and archaeology. Archetype Publications. London.
-Omenna, E.Ch. and Ailenokhuoria, B.V., 2017. FTIR Characterisation and chemo-mechanical distinction of retted kenaf fibers. Sustainability, Agri, Food and Environmental Research 5(4): 81-66. https://doi.org/ 10.7770/safer-v5n4-art1311
-Peets, P., Kaupmees K., Vahur S. and Leito I., 2019. Reflectance FT-IR spectroscopy as a viable option for textile fiber identification, Heritage Science 7(93): 2-10. https://doi.org/10.1186/s40494-019-0337-z
-Pfäffli, Sisko M., 1995. Fiber atlas identification of papermaking fibers. College of Environmental Science and Forestry Syracuse, New York.
-Porter, Y., 2010. Painters, paintings and book: an essay on Idno- Persian technical literature, 12-19th Centuries. Tr. Rajabi Z. Tehran: Matn works of art pub. (In Persian). https://doi.org/10.4324/9781003 082217
-Seves, A. M., Sora, S., Testa, G., Bonfatti, A.M., Rossi, E. and Seves, A., 2000. Eeffect of thermal accelerated aging on the properties of model canvas paintings, Journal of cultural heritage 1: 315-322. https://doi.org/10.1016/s1296-2074(00)01078-5
-Shahani, C., 1995. Accelerated aging of paper: Can it really foretell the permanence of paper, proceedings from the ASTM/ISR workshop on the effects of aging on printing and writing papers. Philadelphia, Preservation Research and Testing Office Library of Congress, Washington, D.C.
-Shi, J. and Li, T., 2013. Technical investigation of 15th and 19th century Chinese paper currencies: Fiber use and pigment identification. Journal of Raman spectroscopy 892- 898. https://doi.org/10.1002 /jrs. 4297
-Stuart, Barbara H., 2007. Analytical Techniques in Materials Conservation.
-Titok, V., Leontiev, V., Yurenkova, S., Nikitinskaya, T., Barannikova, T. and Khotyleva, L., 2010. Infrared Spectroscopy of fiber Flax. Journal of Natural Fibers (7):61-69. https://doi.org/10.1080/ 1544047090357 9275
-Todorciuc, T., Capraru, A. M., Kratochvilova, I. and Popa, V. I., 2009. Characterization of Non-Wood Lignin and its Hydroxymethylated Derivatives by Spectroscopy and Self- Assembling Investigations. Journal of Cellulose Chemistry and Technology 43(9-10): 399-408.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 490 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 296 |
||