การพัฒนาหมึกพิมพ์กันการปลอมแปลงฐานสีย้อมที่ตรวจสอบได้ด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ The Development of Dye-based, Anti-counterfeit Printing Ink Detected by CO2

Abstract

งานวิจัยเรื่องนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาหมึกพิมพ์กันการปลอมแปลงที่สามารถตรวจสอบได้ด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ โดยหมึกพิมพ์ชนิดนี้ ประกอบด้วยเกลือโซเดียมเมทา-ครีซอลเพอเพิลเป็นสารให้สีไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลสเป็นสารยึด น้ำไร้ประจุเป็นตัวพา กลีเซอรอล และโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตเป็นสารเติมแต่ง โดยศึกษาวิธีการเตรียมที่เหมาะสมและความเข้มข้นของสารให้สีที่ต่างกัน 3 ระดับ คือ 6, 10, และ 20 ส่วนต่อหนึ่งร้อยส่วนสารยึด ผลพบว่า หมึกพิมพ์แสดงเป็นสีน้ำเงินม่วงโดยมีค่าการดูดกลืนแสงสีสูงสุดที่ 588 นาโนเมตร และจะค่อย ๆ เปลี่ยนแปลงไปเป็นสีเหลืองอย่างต่อเนื่องจนสมบูรณ์ที่ค่าการดูดกลืนแสง 434 นาโนเมตร เมื่อได้รับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 100 โดยปริมาตร (ที่ความดัน 1 บาร์) อย่างต่อเนื่อง ไม่ต่ำกว่า 60 วินาที (ในสภาวะปิด) โดยหมึกพิมพ์ที่มีส่วนผสมของเกลือโซเดียมเมทา-ครีซอลเพอเพิล/กลีเซอรอล/ไฮดรอกซีเอทิลเซลลูโลส ที่ 10/300/100 ส่วนต่อหนึ่งร้อยส่วนสารยึดสามารถเปลี่ยนสีด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้ภายในเวลา 30 วินาที ทั้งนี้ เมื่อปล่อยหมึกพิมพ์ไว้ในสภาวะห้องทดลอง (ความเข้มข้นของแก๊สออกซิเจนร้อยละ 20.9 โดยปริมาตร และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ร้อยละ 0.03 โดยปริมาตร) หมึกพิมพ์จะเปลี่ยนแปลงสีกลับจากสีเหลืองไปเป็นสีน้ำเงินม่วงภายในเวลาไม่เกิน 20 วินาที ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้เป็นหมึกพิมพ์สำหรับการตรวจสอบด้วยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ได้ นอกจากนั้น ผลคุณสมบัติบางประการ ได้แก่ ค่าสี ค่าความหนืด และสภาพผิวหน้าชั้นฟิล์มเมื่อแห้งของหมึกพิมพ์ รวมถึงแนวทางการประยุกต์ใช้หมึกพิมพ์ชนิดนี้ เพื่อการประยุกต์ใช้ในอนาคตยังได้รายงานไว้ในบทความเรื่องนี้ด้วย

The objective of this research was to develop the anti-counterfeit printing Ink that could be detected by CO₂. This ink was consisted of meta cresol purple sodium salt (MCP) as a dye, hydroxyethyl cellulose (HEC) as a blinder, deionized water (DI-water) as a solvent, and glycerol (G) and sodium hydrogen carbonate (NaHCO₃) as additives. The concentration of MCP was studied at 3 different levels which were 6, 10, and 20 parts per hundred resin (phr). The results showed that the ink revealed the original purple-blue color at the highest maximum absorbance (Abs_max) of 588 nm. The ink was then gradually changed to yellow color with the Abs_max of 434 nm when it was exposed to 100% v/v CO₂ (1 bar) continuously for at least 60 seconds (in the closed conditions). The ink color with the MCP/G/HEC ratio of 10/300/100 phr could be changed by CO₂ within 30 seconds. In addition, when the ink was left in the laboratory conditions (O₂ 20.9% v/v and CO₂ 0.03% v/v), the yellow ink was continuously turned back to its original color, purple-blue, within 20 seconds. The ink could also be applied for CO₂ detection. Moreover, some of the properties which were colors, viscosity, and surface morphology of the ink film thickness, as well as the future possible applications of this ink type were reported in the research.

Keywords

ตัวชี้วัดแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์; สีย้อมพีเอช; เมทา-ครีซอลเพอเพิล; หมึกพิมพ์ตัวชี้วัด; หมึกพิมพ์กันการปลอมแปลง

carbon dioxide indicator; pH dye; meta-cresol purple; indicator ink; security ink