Identification of natural leather and artificial leather products using FT-IR spectroscopy

Abstract

The development in the artificial leather technology results in products which have properties and features very similar to natural leather. Therefore, scientific method can be used to identify between natural leather and synthetic leather in order to raise consumer confidence. In this research, both cowhide and crocodile leather have been characterized using Burn test, Sodium hydroxide test, surface analysis by Profile Projector and Optical microscope and structure analysis by FT-IR spectroscopic technique. The results showed that natural leather samples released a smell of burning protein from burn test and also part of them can be dissolved in NaOH whereas synthetic leather remains undissolved. In addition, the surface of artificial leather could be finished to natural looking which consists of pores all over the leather surface. However, FTIR analysis of natural leathers was based on five regions of interest, which were 3300-3250 cm^-1, 2960-2920 cm^-1, 1700-1600 cm^-1, 1560-1540 cm^-1 and 1240-1230 cm^-1. These regions related to the vital functional groups on the leathers such as amide group from protein. However, synthetic leather’s spectrum pattern is clearly different from natural leather. The study showed that the FTIR technique could be easily used to distinguish between the nature-made and human-made leathers as it is rapid and non-destructive technique.

บทคัดย่อ

การพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตหนังเทียมทำให้หนังเทียมจากพอลิเมอร์สังเคราะห์มีคุณสมบัติและรูปแบบที่ใกล้เคียงกับหนังสัตว์แท้มากขึ้น ดังนั้นการนำเอาเทคนิคทางวิทยาศาสตร์มาใช้ในการพิสูจน์ประเภทผลิตภัณฑ์จึงสามารถเพิ่มความเชื่อมั่นให้แก่ผู้บริโภคได้ งานวิจัยนี้ได้ทำการวิเคราะห์วัสดุตัวอย่างจากหนังจระเข้และหนังวัว โดยการเผา, ทดสอบด้วยโซเดียมไฮดรอกไซด์ สังเกตพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์ และการศึกษาโครงสร้างโดยใช้เทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปคโตรสโคปี (FTIR) ผลการทดลองพบว่า การเผาหนังสัตว์แท้ให้กลิ่นคล้ายโปรตีนและหนังสัตว์แท้สามารถละลายได้บางส่วนใน NaOH ในขณะที่หนังเทียมไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง นอกจากนี้พื้นผิวของหนังเทียมสามารถตกแต่งให้คล้ายกับหนังสัตว์แท้ซึ่งประกอบไปด้วยรูขุมขนบนแผ่นหนังได้ อย่างไรก็ตาม การศึกษาสเปคตรัมที่ได้จากหนังวัวและหนังจระเข้ปรากฏพีคที่มีความน่าสนใจ 5 ช่วง ด้วยกัน คือ ช่วงความยาวคลื่น ตำแหน่ง 3300-3250 cm-1 , 2960-2920 cm-1, 1700-1600 cm-1, 1560-1540 cm-1 และ 1240-1230 cm-1 ซึ่งมีความเกี่ยวข้องกับหมู่ฟังก์ชั่นที่สำคัญต่างๆบนผิวหนัง เช่น หมู่เอไมด์จากโปรตีนบนหนัง อย่างไรก็ตามหนังเทียมจะมีรูปแบบสเปคตรัมที่แตกต่างกับหนังสัตว์แท้อย่างชัดเจน จากการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการทดสอบด้วยเทคนิค FTIR สามารถใช้ได้โดยง่ายเพื่อตรวจว่าวัสดุตัวอย่างนั้นทำจากหนังแท้หรือหนังเทียม อีกทั้งยังเป็นวิธีการทดสอบที่ประหยัดเวลาและไม่ทำลายชิ้นทดสอบอีกด้วย