Spectroscopic Characterization of the Fluorescence of Paper at the Wet-Dry Interface

SUMMARIES

Changes in the fluorescence of an additive-free cotton cellulose paper in which a wet-dry interface has been created by capillary action using distilled water under static air have been characterised spectroscopically. Fluorescence was measured on the surface of the paper at the wet-dry interface, where a fluorescent tide line developed. Measurements were also carried out on the areas both above (original paper) and below (extracted paper) the wet-dry boundary. The fluorescence spectra recorded on the three different areas showed the same spectral distribution with excitation maxima at 260, 340, and 385 nm (λ_Em = 500 nm), and a single emission maximum at 440 nm (λ_Ex = 254 and 340 nm). The intensities of the spectra recorded at the wet-dry boundary were approximately three times higher than those recorded on the original paper. Furthermore, a decrease in fluorescence intensity was observed for the extracted paper in comparison to the original paper. These results show that the migration and concentration of a fluorescent compound already present within the paper contributed to the enhanced fluorescence observed at the wet-dry interface. Spectroscopic analysis of the aqueous extract of the fluorescent tide line confirmed the presence of a water-soluble fluorescent compound. The results of this study are discussed in relation to the more general phenomenon of fluorescence accompanying the discoloration of paper.

Du papier en cellulose pure a été plongé verticalement à une profondeur de 1 cm dans de l'eau distillée de façon à ce qu'une montée capillaire de l'eau se produise dans le papier avec formation d'une interface entre le sec et l'humide. Une analyse spectroscopique a démontré des changements de fluorescence à la ligne de démarcation entre le sec et l'humide. L'analyse a porté également sur la surface du papier située au-dessus (papier original) et au-dessous (papier plongé dans l'eau) de cette ligne frontière sec/humide. Les spectres de fluorescence enregistrés sur les trois endroits indiquent la même distribution spectrale avec une intensité maximale à 260, 340 et 385 nm (λ_Em = 500 nm), et une autre émission maximum à 440 nm (λ_Ex = 254 et 340 nm. L'intensité des spectres mesurés à l'interface sec/humide est environ trois fois plus forte que celle obtenue sur le papier original, celle du papier plongé dans l'eau distillée est inférieure à celle du papier original. Ces résultats démontrent que des substances fluorescentes qui étaient contenues dans le papier ont migré vers l'interface entre le sec et l'humide et s'y sont concentrées, contribuant ainsi à augmenter l'intensité de la fluorescence à cet endroit. Une analyse spectroscopique de l'extrait aqueux prélevé à cette ligne d'interface a confirmé la présence de substances fluorescentes solubles dans l'eau. Les résultats de cette étude font l'objet de discussions dans le domaine plus général de la fluorescence observée dans le jaunissement du papier.

Reines Baumwollpapier wurde senkrecht hängend bei Raumatmosphäre 2 cm tief in destilliertes Wasser getaucht, so daß Wasser kapillarisch in das Papier aufstieg und daß sich eine Naß-Trocken-Grenzfläche ausbildete. Die spektroskopische Untersuchung ergab Fluoreszenz an der Linie, die den Übergang von Naß zu Trocken markierte. Auch der Bereich darüber (= unverändertes Papier) und darunter (= von Wasser durchzogenes Papier) wurde untersucht. Die Fluoreszenzspektren der drei Bereiche zeigen eine gleiche spektrale Verteilung mit Anregungsmaxima bei 260, 340, and 385 nm (λ_Em = 500 nm), und ein einziges Emissionsmaximum bei 440 nm (λ_Ex = 254 and 340 nm). Die Intensität der an der Naß-Trocken-Grenzfläche gemessenen Spektren ist rund dreifach höher als die des unveränderten Papiers: die des wasserdurchzogenen Papiers ist geringer als die des unveränderten. Daran ist zu erkennen, daß in dem Papier fluorenzierende Substanzen vorhanden waren, die von dem Wasser an die Naß-Trocken-Grenzfläche transportiert wurden und sich dort in hoher Konzentration ansammelten. Eine spektroskopische Analyse des diesem Bereich entnommenen Extraktes bestätigte das Vorhandensein von wasserlöslichen fluoreszierenden Substanzen. Die berichteten Ergebnisse werden in Zusammenhang gestellt mit der allgemein zu beobachtenden Fluoreszenz im Bereich von braunen Verfärbungen in Papier.