پیرشدن و آهار از عوامل تاثیرگذار در شناسایی کاغذهای تاریخی با روش طیف‌سنجی FTIR_ATR

نویسندگان

1 دکتری مرمت اشیای فرهنگی و تاریخی و کارشناس آزمایشگاه مؤسسه کتابخانه و موزه ملی ملک، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه مرمت آثار، دانشکده مرمت، دانشگاه هنر اصفهان، اصفهان، ایران

3 دانشیار گروه فیتوشیمی پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه دارویی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

4 استاد، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

5 استاد، گروه شیمی معدنی، پژوهشگاه شیمی و مهندسی شیمی ایران، تهران. ایران

doi
10.22092/ijwpr.2025.100916.1792
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.