Ancient and modern paper characterization by FTIR and Micro-Raman spectroscopy

Archive and library materials are an important part of our national cultural heritage. In order to identify appropriate methods for the  conservation and restoration of such materials, it is important to establish the current physical-chemical state of the artifact and how it can be influenced by the chemical reactions it meets with. The degree of crystallinity and orientation of the paper fibers has a significant influence on its mechanical properties. Many chemical and physical reactions can increase amorphous areas and susceptibility to biological attack, thus making the paper more brittle. Spectroscopy is one of the most powerful tools for the characterization of paper materials and for the identification of degradation products. This paper describes the application of FTIR and Micro-Raman spectroscopy for the characterization of cellulosic materials. Riassunto I materiali di archivio e di biblioteca sono una parte importante del nostro patrimonio culturale nazionale. Al fine di individuare metodi adeguati di conservazione e restauro di tali materiali, e importante capire l'attuale stato fisico-chimico del manufatto e come questo puo essere influenzato dalle reazioni chimiche che si verificano su di essi. Il grado di cristallinita e l'orientamento delle fibre di carta ha una notevole influenza sulle sue proprieta meccaniche. Molte sostanze chimiche e reazioni fisiche possono aumentare le zone amorfe e la suscettibilita agli attacchi biologici, rendendo la carta piu fragile. La spettroscopia e uno dei piu potenti strumenti per la caratterizzazione dei materiali costituenti la carta e per l'identificazione dei prodotti di degradazione. Questo articolo descrive l'applicazione della spettroscopia FTIR e micro-Raman per la caratterizzazione dei materiali cellulosici. Resume Les materiels d’archives et de bibliotheque sont une partie importante de notre patrimoine culturel national. Afin de determiner les methodes adequates de conservation et restauration de ces materiels, il est important de comprendre l’actuel etat physico-chimique du produit manufacture et comment celui-ci peut etre influence par les reactions chimiques qui se verifient sur eux. Le grade de cristallinite et l'orientation des fibres de papier a une remarquable influence sur ses proprietes mecaniques. De nombreuses substances chimiques et de reactions physiques peuvent augmenter les zones amorphes et la susceptibilite aux attaques biologiques, rendant le papier plus fragile. La spectroscopie est un des plus puissants instruments pour la caracterisation des materiaux constituant le papier et pour l'identification des produits de degradation. Cet article decrit l'application de la spectroscopie FTIR et micro-Raman pour la caracterisation des materiaux cellulosiques. Zusammenfassung Die Archiv- und Bibliotheksmaterialien bilden einen wichtigen Bestandteil unseres nationalen Kulturerbes. Um geeignete Konservierungs- und Restaurierungsverfahren fur diese Materialien zu finden, ist es wichtig, den gegenwartigen physikalisch-chemischen Zustand des Gegenstands zu verstehen und wie dieser durch chemische Reaktionen, die an ihm eintreten, beeinflusst werden kann. Der Kristallisationsgrad und die Ausrichtung der Papierfasern haben einen betrachtlichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Viele chemische Substanzen und physikalische Reaktionen konnen die amorphen Zonen vergrosern und die Anfalligkeit fur biologische Angriffe erhohen und damit das Papier bruchiger machen. Die Spektroskopie ist eines der machtigsten Instrumente zur Charakterisierung der Materialien, aus denen das Papier besteht, und zur Identifizierung der Zersetzungsprodukte. Dieser Artikel beschreibt die Anwendung der FTIR-/Raman-Mikrospektroskopie zur Charakterisierung von Zellulosematerialien. Resumen Los materiales de archivo y de biblioteca son una parte importante de nuestro patrimonio cultural nacional. A fin de definir metodos adecuados de conservacion y restauracion de dichos materiales, es importante entender el actual estado fisico-quimico de la pieza, y como puede verse influenciado por las reacciones quimicas que se producen en ellas. El grado de cristalinidad y la orientacion de las fibras de papel tienen una notable influencia en sus propiedades mecanicas. Muchas sustancias quimicas y reacciones fisicas pueden aumentar las zonas amorfas y la susceptibilidad a los ataques biologicos, haciendo mas fragil el papel. La espectroscopia es uno de los mas potentes instrumentos para la caracterizacion de los materiales que componen el papel y para identificar los productos de degradacion. Este articulo describe la aplicacion de la espectroscopia FTRIR y micro-Raman para la caracterizacion de los materiales celulosicos. Резюме Материалы архива и библиотеки являются важной составляющей частью  нашего национального культурного наследия. С целью определения адекватных методов для сохранения и реставрации данных материалов важно понять настоящее физико-химическое состояние артефакта и как его могут изменить химимческие реакции, влияющие на него. Степень кристалличности и ориентация волокон бумаги определяют ее механические свойства. Многие химические вещества и физические реакции могут увеличить аморфные зоны и восприимчивость к биологическим атакам, делая бумагу более хрупкой. Спектроскопия – один из наиболее мощных инструментов для определения характеристик материалов, составляющих бумагу и определения продуктов ее деградации. Данная статья описывает применение спектроскопии FTIR и микро- Раман для характеристики целлюлозного материала.