ANAI Calvini Chiggiato.pdf - Ass. Nazionale Archivistica Italiana ...
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<strong>ANAI</strong><br />
<strong>Ass</strong>ociazione <strong>Nazionale</strong><br />
<strong>Archivistica</strong> <strong>Italiana</strong><br />
Sezione Veneto<br />
La carta chimica<br />
Paolo <strong>Calvini</strong> Rosanna <strong>Chiggiato</strong><br />
Vicenza, 06.05.09<br />
Regione del Veneto
Composizione<br />
La composizione della carta fino al '700 è abbastanza nota:<br />
- stracci<br />
- gelatina / allume<br />
- a volte, carbonato di calcio<br />
A fronte dell'enorme richiesta del mercato (stimato intorno ai 650<br />
milioni di libri in Europa nella seconda metà del '700 *) la materia<br />
prima fibrosa ha iniziato a scarseggiare. Era necessario trovare<br />
un'alternativa.
All'inizio dell'800 l'evoluzione tecnica ha permesso<br />
di passare dagli stracci alla pasta legno (woodpulp):<br />
Conifere (softwood) (pino, larice, abete)<br />
Latifoglie (hardwood) (acero, faggio, betulla, pioppo, tiglio, quercia)<br />
pasta legno<br />
lignina 20-25% carboidrati altre sostanze 2-8%<br />
cellulosa 45%<br />
emicellulosa 25-35%<br />
glucosio Xylano, Xylosio, Arabinosio ecc.
pasta legno come tale<br />
Impasto<br />
a) per giornali o libri di poco pregio:<br />
tronchi scortecciati contro una mole rotante immersa parzialmente<br />
in acqua<br />
Sfibratore di Keller migliorato da Voelter 1846
Impasto<br />
b) per carta di miglior qualità (pasta chimica): cottura o lisciviazione<br />
del legno sminuzzato all'interno di bollitori per allontanamento lignina,<br />
resine, olii essenziali e terpeni.<br />
Inizio '800 acido nitrico e altri acidi forti<br />
1854 brevetto di Watt e Burgess: soda caustica in recipienti di ferro<br />
sotto pressione<br />
1864 brevetto Mitscherlich: soda caustica in autoclave sotto pressione<br />
1884 Dah: aggiunta di solfato di sodio: costi minori e fibre più resistenti<br />
1888 processo Ritter-Keller con cottura a vapore diretto (iniezione)<br />
1890 processo al bisolfito a pH variabile (soluz acquosa di SO 2 al 4-7%<br />
con idrossidi di Na, Mg, Ca) sotto pressione 125-180°C.
Impasto<br />
c) pasta semichimica (1900):<br />
blandi trattamenti chimici, sfibratura meccanica, breve cottura<br />
a 170-175°C in soluzioni di Na 2 CO 3 e Na 2 SO 3
Sbiancamento<br />
dopo il trattamento chimico rimangono residui di lignina<br />
pasta chimica al solfato (di sodio): marrone bruna<br />
pasta chimica al solfito alcalino Kraft: giallastra<br />
per sbiancare<br />
a) biossido di cloro → ossida il nucleo aromatico della lignina<br />
b) reattivi ossidanti → ossigeno, acqua ossigenata a pH alcalino,<br />
sodio ipoclorito, ozono<br />
c) solubilizzazione in alcali dei derivati clorurati
Introduzione delle cariche<br />
per dare bianchezza, opacità e stampabilità
Collatura<br />
1807 Illing collatura in pasta: colofonia + carbonato di sodio<br />
e successiva precipitazione con allume di rocca (solfato di Al<br />
e K)<br />
1876 colofonia + allume del cartaio (solfato di alluminio)<br />
1950 AKD (Aquapel) e ASA con CaCO 3 .
Sbiancanti ottici<br />
per eliminare la il velo giallastro: aggiunta di tinta azzurrina, a<br />
volte con colorante rosso Brasilwood per compensarne il colore:<br />
indaco (di origine vegetale)<br />
blu di Prussia (ferrocianuro di Fe e K)<br />
blu ultramarino (ammino silicato di sodio polisolforato)<br />
blu di cobalto (alluminato di cobalto)<br />
blu di alizarina (colorante antrachinonico)<br />
violetto di Lauth (colorante a base di trifenilmetano)<br />
indaco sintetico (tioindigoidi)
Carte speciali<br />
Carta colorata<br />
aggiunta di pigmenti colorati in superficie<br />
1777 si affianca la colorazione in pasta<br />
1856 Perkin derivati dell'anilina (*)<br />
1913 Von Baeyer sintesi dell'indaco (*)<br />
(*) utilizzati anche per gli inchiostri
Carte speciali<br />
Carta patinata<br />
coated litho-grade (patinata da un lato solo)<br />
coated book-grade (patinata ambedue i lati)<br />
Pigmenti bianchi con adesivo + disperdenti, fluidificanti,<br />
tensioattivi
Carte speciali<br />
Carta patinata<br />
Adesivi: amido, caseina, carbossimetilcellulosa, amido cationico,<br />
amido/stearati<br />
Adesivi sintetici (dopoguerra: resine urea -formaldeide, melaminaformaldeide,<br />
polietileni, acrilonitrile e emulsioni acriliche, alcool<br />
polivinilico, polistirene, stirene/metacrilati, stirene/butadiene)<br />
Sbiancanti (fluorescent whitening: stilbene, sali dell'acido salicilico,<br />
benzofenoni, benzotriazoli)<br />
Antischiumogeni (oli sulfonati, alcool amilico, etere, kerosene,<br />
tributilfosfati, siliconi)<br />
Stabilizzanti (sodio dodecilsolfato, alkil poyethylene oxides, eteri<br />
alkil-arilici)<br />
Emulsioni cerose (cere e paraffine)
Carte speciali<br />
Carta trasparente<br />
Fino al 1800 carta (o pergamena) con grassi e resine naturali<br />
(olio di lino, pece greca ossia colofonia con olio di noce)<br />
Dal 1800 carta con coppale, sandracca, petrolio (per trasparenza<br />
temporanea), olio+colofonia+ resina dammar.<br />
Dal '900 le fibre vengono trattate prima della formazione del<br />
foglio:<br />
Carta pergamena e velina: leggero beating delle fibre in acqua<br />
Imitazione carta pergamena: beating intermedio<br />
Carta trasparente vera e propria: beating forte
Carte speciali carta trasparente<br />
Le fibre di cellulosa sono trasparenti: vediamo il<br />
foglio bianco a causa della diffusione e rifrazione<br />
della luce sulla superficie ruvida della carta.<br />
L'aggiunta di impregnanti allontana l'aria<br />
L' acido solforico "brucia" le fibrille sottili<br />
La calandratura compatta le fibre espellendo l'aria<br />
Una volta formato il foglio:<br />
Carta velina: aggiunta di impregnanti<br />
Pergamena vegetale: immersione in 2/3 H 2 SO 4 e 1/3 H 2 O<br />
asciugatura → lisciatura → "papirina" trasparente<br />
Glassine (imitazione pergamena): calandrature
Immersione in acido solforico: gelatinizzazione sino ad uno stadio<br />
intermedio tra cellulosa mercerizzata e rigenerata e (opzionale)<br />
glicerina o glucosio. Strutture tipo cellophane e rayon.<br />
Aggiunta di transparentizers (sostanze con indice di rifrazione simile<br />
a quello della cellulosa):<br />
- amido<br />
Carte speciali carta trasparente<br />
- non-drying oils [di cocco o di ricino],<br />
- drying oils [olio di semi di papavero, cere, vernici, resine e solventi<br />
(trementina, spirito di petrolio, nafta, toluene)].<br />
Impregnazione con amido, silice, olio minerale, films acrilici o altre<br />
resine sintetiche
Carte speciali<br />
Carta per inchiostri copiativi (fino anni '40 circa)<br />
Fatta a mano per garantirne l'isotropia (espansione ad umido<br />
uguale in ambedue le direzioni).<br />
<strong>Ass</strong>orbente, molto sottile e resistente (l'inchiostro deve penetrare<br />
ed essere visibile sul retro)<br />
70% cotone + lino, seta, canapa e/o Gampi (silk paper)<br />
A volte addizionate di tannini per reagire con gli inchiostri<br />
copiativi ferro-gallici<br />
Glicerina, cloruro di magnesio, zucchero e miele (per mantenerla<br />
umida). Piccole aggiunte di gomma arabica o gelatina<br />
Cromato o bicromato di potassio per incrementare la durabilità<br />
dell'inchiostro<br />
Acetato di alluminio per il fissaggio degli inchiostri colorati
Carta chimica<br />
La carta chimica permette la riproduzione di copie senza ricorrere<br />
alla carta carbone: la copia si ottiene grazie alla pressione<br />
esercitata dalla scrittura, che determina la rottura di microcapsule<br />
sul retro del foglio. Il liquido così liberato genera una reazione<br />
colorante sullo strato di rivestimento del foglio copia. Questo<br />
genere di carta viene pertanto denominato “carta a reazione<br />
colorante” o “carta autocopiante”.
Inchiostri neri e colorati '800<br />
Già dall'800 esistono manuali con le "ricette" per la<br />
preparazione di inchiostri e materiali tintori. Es:<br />
-Dr. Ure’s Dictionary of Arts, Manufactures and Mines Fourth<br />
Ed. London 1853<br />
- Prof. A. De Brun: Trattatello sulle materie tessili e coloranti,<br />
Biblioteca del Popolo, Sonzogno Ed., Milano 1886.<br />
- D. N. Carvalho: Forty Centuries of Ink or a Chronological<br />
Narrative Concerning Ink and Its Backgrounds. Lenox Hill<br />
Pub. and Dist. Co. (Burt Franklin), New York, 1904.<br />
(disponibile in internet)
Composizione inchiostri<br />
- a base di nerofumo, miele, gomma arabica<br />
- ferro-gallici<br />
- legno di campeggio, gomma arabica, allume<br />
- campeggio, allume di cromo, acido ossalico, potassio<br />
bicromato<br />
- indaco, bianco di Piombo, gomma arabica, zucchero<br />
- glutine di farina, nerofumo, indaco, acido acetico, carbonato<br />
di sodio<br />
- Blu di Prussia, acido ossalico, acido cloridrico diluito
Coloranti organici sintetici nell'800<br />
Nell'800 ai pigmenti/coloranti inorganici si affiancano i<br />
coloranti di sintesi industriale:<br />
1750 pubblicazione ricetta Blu di Prussia (di Berlino, di<br />
Parigi)<br />
1860 coloranti all'anilina<br />
1861 fucsina (malva)<br />
1863 violetto di Hoffman<br />
1874 eosina (rosso)
Inchiostri neri e colorati '900<br />
Sino agli anni 40-50 del '900 gli inchiostri ferro-gallici continuano<br />
ad essere utilizzati, anche per ottenere copie dei manoscritti.<br />
Nel contempo aumenta l'uso di inchiostri neri e colorati, a base di<br />
- azocomposti<br />
- antrachinone<br />
- trifenilmetano<br />
-xantene<br />
- ketonimmmina<br />
- composti nitro e nitroso<br />
La composizione è quindi<br />
completamente diversa da quella<br />
dei secoli precedenti. Per la<br />
diagnostica è necessario passare<br />
dalle analisi di composti<br />
inorganici a quelle, molto più<br />
complesse, di composti organici
Una prima classificazione è basata sui gruppi organici presenti<br />
nella molecola:<br />
Coloranti acidi<br />
Il nome derivava dalla presenza di gruppi acidi<br />
(principalmente SO 3 Na o R-COONa) nella molecola di base<br />
Anionici<br />
Solubili in acqua<br />
Generalmete insolubili in solventi organici, ma alcuni solubili<br />
in alcoli, chetoni ed esteri
Coloranti basici<br />
Il nome derivava dalla presenza di gruppi basici (generalmente<br />
sali di ammonio R-NH 2 spesso cloridrati) nella molecola di<br />
base<br />
Solubili in acqua e alcool<br />
Bassa solubilità nella maggior parte dei solventi organici<br />
Generalmente utilizzati con un mordente (acido tannico) o una<br />
resina
Identificazione inchiostri moderni<br />
Richiede l'uso di tecniche complesse:<br />
paper chromatography<br />
paper electrophoresis<br />
luminescence<br />
microspectrometry<br />
FTIR<br />
Raman<br />
luminescence photography<br />
laser excitation and<br />
spectroscopy<br />
chromatography (HPLC) and<br />
electrophoresis<br />
mass spectrometry<br />
nuclear magnetic resonance<br />
(NMR)
Inchiostri per fotocopie e stampanti<br />
- elettrofotografia<br />
- ink-jet<br />
- stampanti laser
Fotocopie (elettrostatiche) e stampe laser<br />
Un originale viene illuminato e proiettato su un rullo<br />
(fotoconduttore elettrostatico carico) che a sua volta attrae le<br />
particelle di toner nei punti corrispondenti all'immagine.<br />
Scaricando il fotoconduttre, la carta (nelle prime fotocopiatrici<br />
trattata chimicamente per essere a sua volta caricata<br />
elettrostaticamente) attrae le particelle di toner, che vengono<br />
fissate con il calore o la pressione.<br />
Il toner contiene polveri di ferro ed una resina termoindurente<br />
Una variante (toner liquido) è a base di nero carbone sospeso in<br />
un solvente, anch'esso con una resina termoindurente<br />
Nelle stampanti laser il processo di illuminazione viene sostituito<br />
dall'output digitale del computer.
Ink-jet<br />
L'inchiostro viene spruzzato sulla carta.<br />
a) Coloranti organici solubili in acqua leggermente alcalina.<br />
(Il pH è controllato con aggiunta di carbonato di sodio)<br />
b) Coloranti organici solubili in solventi (fast-drying)<br />
(alcoli, glicoli, dimetilformammide, N-metil pirrolidone)<br />
Per l'uso su carta non assorbente, si aggiungono resine
Inchiostri per pennarelli<br />
Inchiostri stilografici<br />
Inchiostri biro<br />
- Coloranti organici solubili in acqua/alcool o in solventi<br />
- Coloranti organici solubili in olii, veicolati da solventi<br />
Resine leganti
Inchiostri fluorescenti<br />
Utilizzati nella II guerra mondiale per vedere al buio le carte militari<br />
Diventano fluorescenti sotto UV<br />
Coloranti acidi: fluoresceina, eosina<br />
Coloranti basici: Rhodamine 6G, Rhodamine B<br />
Solventi: acqua e alcool
La diagnostica<br />
ANALISI MICROCHIMICHE<br />
Per il riconoscimento di alcuni elementi costitutivi<br />
della carta
Presenza di lignina o pasta<br />
chimica nella carta<br />
Reattivi per identificare le fibre di cellulosa:<br />
HERZBERG<br />
LOFTON-MERRIT<br />
FLUOROGLUCINA
HERZBERG (pasta chimica)<br />
Il reagente si prepara mescolando due soluzioni:<br />
1) Soluzione di cloruro di zinco: 40 g ZnCl 2 in 20 ml di acqua<br />
distillata<br />
2) Soluzione di ioduro di potassio (4,2 g) e iodio (0,2 g) in 10 ml<br />
di H 2 0.<br />
tinta rossa in presenza di<br />
lignina →<br />
colore azzurro in<br />
presenza di pasta chimica
LOFTON - MERRIT(pasta chimica)<br />
Si preparano due soluzioni:<br />
1) Fucsina basica(0,22 g) e verde malachite (0,22 g) in 250<br />
ml di acqua<br />
2) 1 ml di acido cloridrico concentrato(37% 5N) in 1L di<br />
acqua.<br />
Si mescolano le due soluzioni fino a raggiungere pH 1,9<br />
(se necessario aggiungere HCl 5N) e si lascia riposare e<br />
decantare.<br />
Al contatto col reattivo<br />
la carta semichimica assumerà una colorazione violetta,<br />
la carta ricca di lignina verde-azzurra<br />
carta chimica sbiancata e la carta di stracci resteranno incolori.
LOFTON - MERRIT(pasta chimica)<br />
Esempi<br />
pasta con lignina: azzurro-verde<br />
pasta semichimica: violetto<br />
← pasta legno di conifera al microscopio
Fluoroglucina (lignina)<br />
1g di fluoroglucinolo sciolto in una soluzione di<br />
50 ml di metanolo<br />
25 ml di acido cloridrico concentrato 37%.<br />
Se è presente la lignina<br />
nelle fibre si ottiene una<br />
colorazione rossa anche<br />
dopo un lavaggio in acido<br />
cloridrico e risciacquo in<br />
acqua distillata
Reattivi per le sostanze proteiche<br />
- Reattivo per identificare la caseina e la gelatina<br />
GRAFF’S<br />
- Reattivo per l’identificazione dell’Idrossiprolina (gelatina)<br />
ERLICH
GRAFF’S (caseina e gelatina) (1 di 2)<br />
Devono essere preparate 2 soluzioni:<br />
1) solfato di rame (2,5 g in 100 ml di acqua)<br />
2) idrossido di sodio (2 g in 100 ml di etanolo al 50%)<br />
Il reattivo non distingue tra gelatina e caseina<br />
In presenza di materiale proteico appare una colorazione violetta.
GRAFF’S (caseina e gelatina) (2 di 2)<br />
Un campione di carta viene<br />
immerso nella prima<br />
soluzione per dieci minuti.<br />
Si estrae dalla soluzione e vi<br />
si aggiunge una goccia della<br />
seconda soluzione, che si<br />
lascia reagire per due<br />
minuti.<br />
Il test è positivo se al<br />
termine di tali operazioni<br />
sul campione è comparsa<br />
una colorazione violetta.<br />
campione trattato confrontato<br />
con campione non trattato, 50x
Erlich (proteine animali) (1 di 4)<br />
Si preparano cinque soluzioni:<br />
1) idrossido di sodio NaOH (12,5%)<br />
2) Solfato di rame CuSO 4 (0,01M)<br />
3) Acqua ossigenata H 2 O 2 (4%)<br />
4) Acido solforico H 2 SO 4 (3N)<br />
5) Erlich (1 g di p-dimetil-amminobenzaldeide disciolta in 20 ml<br />
di 1-propanolo)
Erlich (proteine animali ) (2 di 4)<br />
Si procede tagliando dapprima un cm 2 di<br />
carta.<br />
Esso viene collocato in unaprovetta, si<br />
aggiungono 0,2 ml di soluzione di<br />
idrossido di sodio e si mantiene ad una<br />
temperatura di 100°C per 10 minuti. In<br />
seguito si raffredda.<br />
Lo scopo di questa prima operazione è di<br />
portare in soluzione l'idrossiprolina.
Erlich (proteine animali) (3 di 4)<br />
In seguito si tratta il campione con 1<br />
ml di soluzione di CuSO 4 0,01M e 0.5<br />
ml di H 2 O 2 al 4%.<br />
Si agita e si aspetta che l'effervescenza<br />
si plachi. Si scalda di nuovo a<br />
100C°per cinque minuti, poi si lascia<br />
raffreddare.<br />
In questo modo l'idrossiprolina<br />
dapprima passata in soluzione si<br />
ossida e si decarbossila passando alla<br />
forma di pirrolo.
Erlich (proteine animali) (4 di 4)<br />
Infine si aggiungono 2,5 ml della<br />
soluzione di acido solforico e 2 ml<br />
del reattivo Ehrlich e si scalda a 80C°<br />
per circa 10 minuti.<br />
Se in soluzione vi è idrossiprolina,<br />
trasformatasi in pirrolo, essa reagisce<br />
con il reattivo dando una colorazione<br />
rosso magenta.
Reattivi per identificare colle non proteiche<br />
- Reattivo per l’amido:<br />
IODIO<br />
-Reattivi per la colofonia<br />
RASPAIL<br />
LIEBERMAN-STORCH<br />
- Reattivi per l’allume (nella gelatina e nella colofonia)<br />
ALUMINON<br />
ALIZARINA S
IODIO (amido)<br />
Si utilizza una soluzione di iodio con ioduro potassico.<br />
Lo iodio (0.13 g) si scioglie in una soluzione di ioduro<br />
potassico (2,6 g in 5 ml di acqua).<br />
La soluzione si diluisce successivamente fino a 100 ml.<br />
La soluzione viene<br />
applicata su un campione<br />
di fibra.<br />
Una colorazione blu<br />
indica la presenza di<br />
amido<br />
fibra trattata con il reattivo, 50x
Raspail (colofonia) (1 di 2)<br />
Si può applicare il test a poche fibre superficiali della carta.<br />
Si devono preparare due soluzioni:<br />
1) Soluzione quasi satura di zucchero<br />
2) Soluzione di acido solforico concentrato<br />
E' necessario far attenzione che la soluzione di<br />
zucchero sia satura al punto giusto e che l’acido<br />
solforico sia concentrato altrimenti la reazione può<br />
non avvenire.
Raspail (colofonia) (2 di 2)<br />
Si pone dapprima una goccia della prima soluzione e si<br />
attende per qualche minuto affinché venga ben assorbita.<br />
Si elimina l’eccesso con della carta assorbente e si aggiunge<br />
una goccia di acido solforico.<br />
L’apparire di una colorazione rosata indica la presenza di<br />
colofonia.<br />
← Campione M<br />
Trattato con reattivo<br />
Raspail (50x) →
LIEBERMAN-STORCH (colofonia)<br />
Si immerge 1 g di carta in 5 ml di acido acetico anidro.<br />
Dopo aver estratto la carta, si lascia evaporare fino ad un<br />
volume di 1ml e si aggiunge una goccia di acido solforico<br />
concentrato.<br />
Se la colofonia è presente appare un colore rosa violetto
Alizarina S (allume) (1 di 2)<br />
Si preparano 3 soluzioni:<br />
1) una soluzione 1% di alizarina S in<br />
acqua<br />
2) una soluzione 1N di idrossido di<br />
sodio<br />
3) una soluzione di 1N di acido acetico
Alizarina S (allume) (2 di 2)<br />
Si tratta il campione con la soluzione di NaOH in modo da<br />
solubilizzare l’allume.<br />
Si prende un goccia di tale soluzione e vi si aggiunge una<br />
goccia di alizarina S.<br />
Si aggiunge acido acetico fino a far scomparire la colorazione<br />
violetta.<br />
Il test risulta positivo se con l’aggiunta di un’altra goccia di<br />
acido si forma un precipitato rosso.
Aluminon<br />
Si prendono 0,1 g di alluminion e si portano in soluzione con<br />
100 ml di acqua distillata.<br />
La soluzione di color rosso sbiadito così preparata viene<br />
utilizzata per trattare i campioni di carta.<br />
Il test è da considerarsi positivo se la soluzione versata sul<br />
campione assume un colore rosso molto intenso in seguito alla<br />
solubilizzazione dell'allume
Reattivo per lo ione Ferro<br />
Il reattivo (Bathophenanthroline) forma complessi colorati<br />
con gli ioni di Ferro (II).<br />
Per identificare il Ferro (III) è necessario un trattamento con<br />
un riducente (acido ascorbico, cioè Vitamina C) prima della<br />
reazione con la Bathophenanthroline.<br />
Cartine indicatrici sono<br />
disponibili in commercio:<br />
www.preservationequipment.com<br />
Product Code 539-3000<br />
Test negativo<br />
Test positivo<br />
Neevel, J.G., Reissland, B., 2005. Bathophenanthroline Indicator Paper -<br />
Development of a New Test for Iron Ions. PapierRestaurierung 6, 28-36
Identificazione del Blu di Prussia<br />
II Blu di Prussia è un colorante artificiale a granulazione finissima<br />
e colore blu intenso costituito da un Ferrocianuro Ferrico.<br />
In presenza di un colorante blu scuro (colore tipico del Blu di<br />
Prussia ma anche dell'Indaco), l'aggiunta di Idrossido di Sodio<br />
(soluzione concentrata acquosa) seguita da un leggero<br />
riscaldamento trasforma il pigmento da blu in bruno rosso.<br />
Con un ulteriore aggiunta di una goccia di acido si ottiene il Blu di<br />
Prussia sotto forma di precipitato azzurro.<br />
Quest'ultima reazione non avviene se il pigmento è costituito da<br />
Indaco.
Semplici analisi di materiale<br />
inorganico<br />
Test del carbonato di calcio con acido cloridrico<br />
Il carbonato di calcio si utilizza come riempitivo durante la<br />
produzione del foglio o come sostanza inorganica per la<br />
patinatura. E' presente in forti quantità nelle carte con<br />
AKD<br />
Se si appoggia una goccia di<br />
acido cloridrico sulla carta<br />
patinata e si osserva una<br />
leggera effervescenza è<br />
possibile confermare la<br />
presenza di carbonato di<br />
calcio.<br />
DinoLite® 50x →
Lampada di Wood (U.V.)<br />
e Filtri Infrarossi<br />
Passepartout moderno con nastro adesivo e foxing<br />
Foto nel Visibile<br />
con macchia di<br />
foxing<br />
Foto sotto UV:<br />
evidenzia la presenza di<br />
uno sbiancante ottico<br />
(TiO 2) nel passepartout<br />
Foto con filtro IR:<br />
solo la matita delle<br />
sigle è visibile
Le analisi FTIR<br />
Tecnica non distruttiva che permette l'identificazione di molti<br />
gruppi funzionali presenti nelle molecole organiche. Inoltre, la<br />
cosiddetta regione delle impronte digitali è tipica di ogni molecola,<br />
ma così densa di segnali da essere quasi impossibile da interpretare<br />
a livello molecolare.
FTIR di alcuni<br />
componenti<br />
della carta
L'algoritmo di sottrazione<br />
La disponibilità dei<br />
dati spettrali in<br />
forma numerica<br />
permette oggi<br />
un'elaborazione<br />
matematica degli<br />
spettri, alla ricerca<br />
dell'informazione<br />
nascosta.
L'algoritmo di deconvoluzione<br />
P.<strong>Calvini</strong> & A.Gorassini, "FTIR-deconvolution Spectra of Paper Documents", Restaurator<br />
23(1), (2002), 48-66<br />
Spesso più gruppi<br />
funzionali si<br />
sovrappongono nella<br />
stessa regione dello<br />
spettro. La<br />
deconvoluzione<br />
permette entro certi<br />
limiti di risalire alle<br />
bande sovrapposte<br />
(tratteggiate in figura)<br />
nello spettro originale<br />
(linea continua)
Tecniche matematiche ancora più complesse permettono di<br />
modulare gli spettri FTIR di standard in modo che la loro<br />
somma corrisponda allo spettro della sostanza incognita.<br />
Con questo metodo è possibile individuare la presenza di<br />
componenti il cui spettro FTIR è completamente nascosto<br />
sotto lo spettro del campione in esame.<br />
P.<strong>Calvini</strong>, S.Vassallo: Computer-assisted Infrared Analysis of Heterogeneous<br />
works of Art. e-PS, 2007, 4, 13-17. Free download www.Morana-rtd.com
Gli standards<br />
Per un'interpretazione accurata degli spettri FTIR è necessario<br />
poter disporre di standard a composizione nota:<br />
• carte di cellulosa e wood pulp<br />
• sostanze di patina<br />
• colle ed adesivi<br />
• inchiostri e colori<br />
Per le carte odierne è possibile una collaborazione con le cartiere,<br />
ma la composizione esatta delle carte dall'800 in poi non è<br />
generalmente nota.
Le pattern card novecentesche<br />
Pattern-card: testi con inseriti campioni con l'indicazione del colorante e<br />
del supporto cartaceo.<br />
E' possibile analizzarli dopo 80-100 anni di invecchiamento naturale sia<br />
della carta che del colorante.<br />
The dyeing of paper (1930):<br />
catalogo della Ditta americana<br />
Du Pont<br />
Wilmington, Delaware (USA)<br />
Julius Erfurt: The dyening<br />
of paper pulp, a practical<br />
treatise for the use of<br />
papermakers, paperstainers,<br />
students and others (1901),<br />
Mancester (UK)<br />
Cristina Montagner<br />
Tesi di Laurea Università Ca' Foscari di<br />
Venezia, Facoltà di Scienze MM.FF.NN.<br />
AA 2007 - 2008<br />
Potenzialità e sviluppi nell'utilizzo della<br />
spettroscopia in riflettanza UV-Vis-NIR<br />
nello studio dei coloranti organici: il<br />
catalogo delle Industrie I.G.Farben.<br />
Relatore prof. Renzo Ganzerla<br />
Correlatrice Dott.ssa Susanna Brac
Lo "scartafascio" ottocentesco<br />
del Comune di Mele (GE)<br />
Museo della carta<br />
Raro esempio di pattern-card<br />
ottocentesco: contiene le "ricette"<br />
di preparazione di carte colorate<br />
e un campione delle stesse
Diagnostica per il restauro<br />
Le più comuni operazioni<br />
chimiche di restauro sono:<br />
- deacidificazione<br />
- sbiancamento con ossidanti<br />
- sbiancamento con riducenti
Deacidificazione<br />
Eseguita in genere con Idrossido di Calcio Ca(OH) 2 in soluzione<br />
acquosa semisatura (aggiunta di acqua fino a raggiungere un pH<br />
di 7,5)<br />
Altri agenti deacidificanti:<br />
- Propionato di Calcio in acqua o alcool<br />
- Bicarbonato di Calcio (da Carbonato + Anidride Carbonica) in<br />
acqua<br />
- Carbonato di Magnesio
Deacidificazione<br />
Lo scopo della deacidificazione è di rimuovere componenti acidi a<br />
basso peso molecolare (in parte responsabili dell'ingiallimento) e di<br />
lasciare sulla carta una riserva alcalina (Carbonato di calcio).<br />
FTIR di carta<br />
decidificata.<br />
Forti bande di<br />
riserva alcalina<br />
sulla superficie,<br />
rimossa dal<br />
trattamento acido
Le nanoparticelle (deacidificazione)<br />
Recenti attività di ricerca riguardano l'uso di nanoparticelle di<br />
Idrossido o Carbonato di Calcio in soluzione non acquosa.<br />
L'idrossido (carbonato) di calcio non è solubile in solventi<br />
organici, ma se le dimensioni delle particelle sono molto piccole<br />
si ottiene una sospensione (dispersione) che può essere utilizzata<br />
per la deacidificazione
Sbiancamento con Ipoclorito<br />
(ossidante)<br />
Ipoclorito di calcio Ca(ClO) 2 in soluzione al 5% in acqua,<br />
filtrando la soluzione se necessario.<br />
L'ipoclorito degrada rapidamente la carta, se utilizzato a<br />
pH neutro o debolmente alcalino.<br />
Controllare pertanto il pH e portarlo almeno ad un valore<br />
di 10.5 utilizzando una soluzione di idrossido di calcio<br />
Ca(OH) 2 .<br />
Gli sbiancamento con ossidanti può comportare danni<br />
irreversibili al materiale e non è consigliabile
Sbiancamento con TBAB<br />
(riducente)<br />
Il ter-butilamino borano (TBAB) è utilizzabile in acqua, etanolo,<br />
toluene alla concentrazione di 17g /litro. Sciogliere 17g in 1L di<br />
acqua a 40-50° e lasciar raffreddare. Se si usa un solvente organico,<br />
NON riscaldare.<br />
E' sufficiente per 10/15 fogli per un libro in quarto.<br />
Il tempo d’immersione varia da 1 a 6 ore a seconda del grado di<br />
ossidazione.<br />
Se è il caso, deacidificare.<br />
E’ molto nocivo (R20/21/22)<br />
Pone problemi di smaltimento<br />
Lo sbiancamento con TBAB è<br />
tuttora in fase di studio a<br />
livello scientifico.
Cristina Albillos<br />
Rosanna <strong>Chiggiato</strong><br />
Esempi di carte del '900 trattate<br />
con Ca(OH) 2, Ca(ClO) 2, TBAB
Le Norme UNI e ISO<br />
Norma UNI 10333 corrispondente alla ISO 9706<br />
Documentazione e informazione. Carta per<br />
documenti. Requisiti per permanenza e<br />
durabilità<br />
Norma UNI 10332<br />
intermedia ⇒<br />
Documentazione e informazione.<br />
Carta per documenti. Requisiti per<br />
la massima permanenza e durabilità<br />
ISO 11108 Information and<br />
documentation. Archival papers.<br />
Requirements for permanence<br />
and durability
Norme: un po' di storia<br />
Durante i lavori del WG1 (working group one) del TC46 (technical<br />
committee 46) dell'ISO, nella riunione dell'autunno dell'89 a<br />
Londra si decise di preparare due differenti norme.<br />
Una, la meno stringente, quella adatta alla massa dei libri e dei<br />
documenti da conservare, fu poi pubblicata nel febbraio del '94 dalla<br />
UNI (10333) e nel marzo dello stesso anno dalla ISO (9706). Le due<br />
norme sono pressochè identiche salvo ovviamente la lingua usata per<br />
la loro redazione (la ISO è pubblicata sia in francese che in inglese).<br />
segue
Anche la norma più stringente (la 10332) fu pubblicata nello stesso<br />
anno, nel '94, dalla UNI.<br />
La ISO invece la pubblicò solo due anni dopo, nel 1996,<br />
cambiandone anche il titolo che divenne ISO 11108:1996<br />
Information and documentation. Archival papers. Requirements<br />
for permanence and durability.<br />
Questa ultima norma ISO è lontana dal ricomprendere tutte le<br />
conoscenze sulla stabilità della carta. E' molto simile alla norma<br />
meno stringente e viene incontro piuttosto ad esigenze dei<br />
produttori di cellulosa chimica che per motivi di mercato volevano<br />
far rientrare tra le carte di archivio anche carte che non avevano<br />
tutte le caratteristiche per la massima durabilità. Questo non<br />
avviene per la norma UNI 10332 che invece è rigorosa.
Norme: quali analisi?<br />
- Resistenza alla trazione dopo invecchiamento artificiale<br />
-pH<br />
- Riserva alcalina<br />
- <strong>Ass</strong>enza di lignina<br />
→<br />
K number, usato in cartiera per<br />
determinare la quantità di<br />
lignina in un impasto<br />
La norma tedesca DIN 6738 prescrive solo misure meccaniche e<br />
non verifica a fondo la reale stabilità chimica del materiale
Il K number<br />
Reazione di ossido riduzione eseguita con permanganato,<br />
per cui piuttosto che determinare con esattezza la<br />
quantità di lignina presente si determina la quantità di<br />
sostanze ossidabili presenti (compresa la lignina)
Foxing e attacco biologico<br />
Anche la carta moderna è soggetta all'attacco biologico<br />
carta patinata in un libro<br />
(1940 circa)<br />
A B<br />
scansione<br />
300 dpi<br />
elaborazione<br />
grafica 3D<br />
dell'immagine<br />
P.<strong>Calvini</strong>: Computer simulation of heterogeneous degradation of paper: theory<br />
and some experimental results. Poster presentato al "The Third International<br />
Institute of Paper Conservation Conference", University of Manchester, Institute<br />
of Science and Technology, 1st-4th April 1992
Lo strano caso della Donna Blu<br />
M.Zotti, A.Ferroni, P.<strong>Calvini</strong> (to be published)<br />
Stampa moderna con passepartout<br />
(particolare)<br />
Filtro IR U.V. VIS<br />
Scansione<br />
300dpi<br />
DinoLite®<br />
200 x
Lettera (1992)<br />
Ai funghi piace l'AKD?<br />
L'FTIR "vede" il fungo<br />
e ossalati di calcio.
Works in progress<br />
L'eterogeneità degli inchiostri e colori novecenteschi pone<br />
problemi di solubilità in acqua e/o solvente. Alcune aree dello<br />
stesso documento potrebbero richiedere trattamenti acquosi, altre<br />
in solvente organico.<br />
In questi casi si possono proteggere le aree sensibili all'acqua con<br />
opportune sostanze solide, che evaporano senza passare<br />
attraverso lo stato liquido (processo di "sublimazione"):<br />
ghiaccio → acqua → vapore Evaporazione<br />
ghiaccio secco → anidride carbonica Sublimazione<br />
Una di queste sostanze è il ciclododecano
Rosanna <strong>Chiggiato</strong> Paolo <strong>Calvini</strong><br />
Fabio Pollon<br />
Ciclododecano possibili controindicazioni
Rosanna <strong>Chiggiato</strong><br />
Foto ed elaborazioni: Michele Giubilato<br />
Restauro digitale di una stampa digitale<br />
Il recupero di<br />
Mona by the Numbers