องค์ประกอบทางเคมีของหมึกปากกาคืออะไร?

เครื่องมือคู่ของปากกาและหมึกมีการใช้งานตั้งแต่ประมาณ 2500 ปีก่อนคริสตกาล เมื่อสังคมจีนและอียิปต์พัฒนาหมึกเขียนอย่างอิสระ ทุกวันนี้ หมึกปากกาถูกผลิตขึ้นโดยใช้สูตรที่คล้ายคลึงกันในตอนนี้: สารที่มีสีเข้มข้นถูกแขวนไว้ด้วยสารทำให้คงตัวในของเหลวซึ่งปากกาสามารถดันผ่านกระดาษได้ นวัตกรรมทางเคมีตั้งแต่นั้นเป็นต้นมาได้เพิ่มความหลากหลายให้กับองค์ประกอบทางเคมีของหมึก

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ส่วนประกอบที่ชัดเจนที่สุดของหมึกปากกาคือสีย้อมหรือเม็ดสี แต่ยังประกอบด้วยโพลีเมอร์ สารเพิ่มความคงตัว และน้ำ เพื่อช่วยให้หมึกไหลได้อย่างถูกต้อง

สีของหมึกมาจากสีย้อมซึ่งสามารถละลายในน้ำหรือเม็ดสีที่ไม่ละลายน้ำได้ สารย้อมอีโอซินให้หมึกสีแดงเป็นสี และทำโดยการเพิ่มธาตุโบรมีนลงในสารประกอบเรืองแสง หมึกที่ใช้เม็ดสี ได้แก่ หมึกสีขาว (ซึ่งมีไททาเนียมออกไซด์) และหมึกสีทองเมทัลลิก (ซึ่งน่าประหลาดใจ ใช้โลหะผสมทองแดง-สังกะสี) คาร์บอนแบล็ค ซึ่งเป็นเม็ดสีที่ได้จากถ่านหินและน้ำมัน เป็นส่วนสำคัญของปากกาลูกลื่นสีดำ หมึก.

หมึกอาจจับตัวเป็นก้อนเมื่ออนุภาคของสีย้อมหรือเม็ดสีจับกันเป็นก้อน สารทำให้คงตัวป้องกันการจับตัวเป็นก้อนโดยการเกาะติดกับโมเลกุลและเคลื่อนผ่านกันและกัน ทำให้หมึกไหลได้ราบรื่นขึ้น โพลีเมอร์ซึ่งเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ทำจากสายโซ่ของหน่วยการทำซ้ำพื้นฐานนั้นมีความคงตัวที่ดีเยี่ยม ในอดีต เรซินจากพืชและอัลบูมินของไข่เป็นแหล่งของโพลีเมอร์ที่ทำให้เสถียร การสร้างสรรค์ในห้องปฏิบัติการ เช่น โพลิไวนิลคลอไรด์และโพลิไวนิลอะซิเตท ได้เติมเต็มบทบาทนี้ในศตวรรษที่ 20 ในเวลาต่อมา

หมึกเขียนรูปแบบแรกๆ ประกอบด้วยสารทำให้คงตัวซึ่งมีสารตกค้างของเชื้อเพลิงอยู่ในตัวทำละลายของเหลวที่มีอยู่มากที่สุดในโลก นั่นคือ น้ำ หลายศตวรรษต่อมา ผู้ผลิตเริ่มใช้สารเคมีอื่นๆ เป็นตัวทำละลาย ปิโตรเคมีซึ่งสร้างขึ้นจากคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นส่วนใหญ่ ยังคงใช้ในหมึกปากกาลูกลื่น ปากกาปลายสักหลาดขึ้นอยู่กับหมึกที่ทำจากแอลกอฮอล์เป็นตัวทำละลาย ทว่าข้อจำกัดล่าสุดเกี่ยวกับการใช้สารประกอบที่มีคาร์บอนเป็นส่วนประกอบหลักในอุตสาหกรรมทำให้ผู้ผลิตกลับมาใช้แนวคิดเรื่องหมึกน้ำ

การวิจัยยังได้แนะนำสารเติมแต่งอื่นๆ ที่สามารถปรับปรุงคุณภาพพื้นฐานของหมึกได้ กลีเซอไรด์ซึ่งมีกรดไขมันและแอลกอฮอล์กลีเซอรอลสามารถหาได้จากพืชและเติมลงไปเพื่อให้หมึกไหลลื่นบนกระดาษได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้น สารเคมีที่ควบคุม pH ของหมึก เช่น ไตรเอทาโนลามีน ป้องกันไม่ให้หมึกกลายเป็นกรดหรือกัดกร่อนจนทำให้ปากกาเสียหาย สารเติมแต่งบางชนิดมีประโยชน์โดยตรงต่อผู้ผลิต ดินเหนียวซึ่งมีซิลิเกตทำหน้าที่เป็นส่วนผสม "สารตัวเติม" ในหมึกปากกาได้สำเร็จ