หมึกพิมพ์ปลอดปลอมฐานสารยึดเซลลูโลสที่ตรวจสอบได้ด้วยแสงยูวีเอUVA-monitored, Cellulose-based Binder Colorimetric Security Printing Ink

Abstract

หมึกพิมพ์ที่ตรวจสอบได้นับเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีปลอดปลอมที่ช่วยในการยืนยันความถูกต้องของผลิตภัณฑ์ที่อาจถูกปลอมแปลง โดยเฉพาะในกลุ่มผลิตภัณฑ์ที่มีราคาสูง เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีต้นทุนการผลิตต่ำ สามารถตรวจสอบได้ง่าย และสร้างความเชื่อมั่นให้กับผู้บริโภคได้เป็นอย่างดี งานวิจัยเรื่องนี้ จึงมีจุดประสงค์เพื่อพัฒนาหมึกพิมพ์ปลอดปลอมฐานสารยึดเซลลูโลสที่ตรวจสอบได้ด้วยแสงยูวี ประกอบด้วยแอนทราควิโนน-2-ซัลโฟเนต (ATQ) เป็นสารให้สี กลีเชอรอล (G) เป็นสารให้อิเล็กตรอน ร่วมกับสารยึดฐานเซลลูโลสที่สกัดได้จากกาบกล้วยน้ำว้า (CbB) และไทเทเนียมไดออกไซด์ (TiO2) เป็นสารเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง โดยศึกษาความเข้มข้นของ TiO2 ที่ต่างกัน 3 ระดับ คือ 25, 50 และ100 ส่วนต่อหนึ่งร้อยส่วนสารยึด จากนั้น เตรียมเป็นหมึกพิมพ์ ทดสอบพิมพ์ และทดลองตรวจสอบด้วยแสง UVA ที่ความเข้ม 2.5 มิลลิวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร ในสภาวะปลอดออกซิเจน พบว่า หมึกพิมพ์ทุกอัตราส่วนมีลักษณะเป็นเนื้อเดียว ไม่มีสี สามารถพิมพ์ลงบนวัสดุได้ดี เมื่อทดสอบการเปลี่ยนแปลงสีด้วยแสง UVA พบว่าหมึกพิมพ์จะค่อย ๆ เปลี่ยนสีจากไม่มีสีไปเป็นสีเหลืองเข้ม โดยอัตราเร็วในการเปลี่ยนแปลงสีขึ้นอยู่กับปริมาณของ TiO2 โดยตรง และจากการทดลองหมึกพิมพ์ที่มีปริมาณ TiO2 เท่ากับ 100 ส่วนต่อหนึ่งร้อยส่วนสารยึด มีอัตราเร็วเริ่มต้น (kin) สูงที่สุดคือ 0.9924 ∆E.min-1 มีค่าความแตกต่างสีรวมสูงสุด (∆Emax) ที่ 35.85 และมีเวลาที่หมึกเปลี่ยนแปลงสีได้ 95% ของสีสมบูรณ์ (t95) เป็น 3.97 ±0.38 นาที ตามลำดับ นอกจากนั้น ยังพบว่าเฉดสีเหลืองของหมึกพิมพ์หลังการตรวจสอบ สามารถเปลี่ยนแปลงไปเป็นสีเขียวอ่อนและสีน้ำตาลแดงได้เมื่อได้รับสารละลายกรดและด่าง ตามลำดับ ทั้งนี้ หมึกพิมพ์ในงานวิจัยนี้ ยังสามารถผันสีกลับได้เมื่อได้รับแก็สออกซิเจนจากการซึมผ่านวัสดุเคลือบ ทำให้สามารถผันสีกลับกลายเป็นไม่มีสีและตรวจสอบใหม่ได้หลายครั้ง

The colorimetric-monitored ink approach is one of the security technologies which can be used to confirm the authenticity of products that may be counterfeited, especially a group of luxury and High-valued Products. (HVP). Due to a low production cost, it is easy to monitor and increase customer confidence. This research aims to develop cellulose-based security printing ink that could be monitored by UVA light. The ink consisted of anthraquinone-2-sulfonate (ATQ), glycerol (G), Cellulose-based Binder (CbB) extracted from banana stalk, and titanium dioxide (TiO2). These were used as a colorant, a sacrificial electron donor, a binder and a light activator, respectively. The TiO2 concentration was investigated in 3 levels which were 25, 50, and 100 pphr. The printing ink was prepared and tested for color transition monitored with UVA light (intensity of 2.5 mW.cm-2 and under O2-free condition). It was found that all types of ink were mixed homogeneously and colorlessly, and could properly print onto a substrate. When the color was exposed to test with the UVA light, the ink gradually changed from colorless to yellow, of which the color transition rate directly depended upon the TiO2 concentration. The ink consisted of 100 pphr, TiO2 appearing an initial rate (kin) with a maximum total color difference (ΔEmax), and a time of 95% changed color (t95) which was 0.9924 ΔE.min-1, 35.85 and 3.97 ±0.38 min, respectively. Moreover, the yellow color of the monitored ink after tested could change to light-green and red-brown shades when it was added with acid and base solution. However, this security ink could be recovered to its original color when it was exposed to oxygen and when it permeated through its protective layer material. It could, therefore, be re-monitored many times.