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UV-Beschichtungen mit umkehrbarer Haftung durch Disulfidbrücken
Ein italienisches Forschungsteam hat UV-gehärtete Beschichtungen entwickelt, deren Haftung sich durch dynamische Disulfidbindungen gezielt einstellen und wieder aufheben lässt. Die Kombination aus Substrat-Silanisierung und disulfid-funktionalisiertem Polyurethandiacrylat ermöglicht sowohl starke Haftung im Einsatz als auch eine bedarfsgerechte Ablösung – ein Ansatz mit Potenzial für nachhaltige Verpackungslösungen.
Beschichtungen sind für den Oberflächenschutz in zahlreichen Industriezweigen unverzichtbar – von der Verpackung über die Elektronik bis zur Automobilindustrie. Konventionelle Systeme sind auf dauerhafte Haftung ausgelegt, was jedoch mit einer erschwerten Recyclingfähigkeit einhergeht. Besonders bei mehrschichtigen Polymerverpackungen führt dies zu Kontaminationen und geringer Materialrückgewinnung. Ein Forschungsteam um Amir Akram, Roberta Bongiovanni und Alessandra Vitale präsentiert nun einen Ansatz, der diese Zielkonflikte auflöst.
Im Zentrum der Studie steht die Kombination aus Substrat-Silanisierung und dynamischer Disulfidchemie. Als photohärtbares Monomer kommt ein disulfid-funktionalisiertes Polyurethandiacrylat (DSPDA) zum Einsatz, das ohne Photoinitiator unter UV-Bestrahlung polymerisiert und innerhalb von 150 s einen Umsatz von rund 95 % erreicht. Zur Einbringung reaktiver Disulfidgruppen an der Grenzfläche wird das Substrat mit Bis[3-(Triethoxysilyl)propyl]tetrasulfid (TESPT) silanisiert.
Thermisch aktivierte Haftung auf Glas, PET und PE
Ohne die Silanisierung zeigte die Beschichtung keinerlei Haftung – ein Hinweis auf die entscheidende Rolle der Grenzflächenchemie. Eine anschließende thermische Nachbehandlung aktivierte die Disulfidmetathese und führte zu einer deutlichen Verbesserung der Adhäsion. Auf silanisiertem Glas wurde nach 60 min bei 150 °C ein Haftungswert von 4A erreicht, auf PET und PE bereits nach 30 min bei 90 °C ein Wert von 5A. Zug-Scher-Prüfungen bestätigten die durch den Disulfidaustausch bewirkte Zunahme der Grenzflächenfestigkeit.
Besonders relevant für nachhaltige Anwendungen ist die Umkehrbarkeit der Bindungen. Die Beschichtung liess sich bei Bedarf gezielt ablösen: auf Glas bei 140 °C unter sauren Bedingungen (pH 3), auf PET und PE mithilfe von Glutathion (GSH) als Reduktionsmittel unter Ultraschallbehandlung. In beiden Fällen gelang eine vollständige Delaminierung.
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Perspektiven für zirkuläre Beschichtungssysteme
Die Ergebnisse zeigen, dass dynamische kovalente Netzwerke auf Basis von Disulfidbindungen in Kombination mit einer geeigneten Substratvorbehandlung eine leistungsfähige Grundlage für UV-härtbare Beschichtungen mit einstellbarer und umkehrbarer Haftung bieten. Damit lässt sich der klassische Zielkonflikt zwischen dauerhafter Beständigkeit im Einsatz und einfacher Entfernbarkeit am Ende des Produktlebenszyklus überwinden.
Für die Autor:innen liegt die praktische Bedeutung insbesondere im Bereich der Verpackungsindustrie, wo mehrschichtige Verbundsysteme bislang eine Herausforderung für das Recycling darstellen. Der beschriebene Ansatz eröffnet neue Möglichkeiten für nachhaltige Oberflächentechnologien und zirkuläres Materialdesign, in denen robuste Funktion und stimuliinduzierte Ablösbarkeit vereint werden.
Quelle: Akram, A., Bongiovanni, R. & Vitale, A. Tunable adhesion of UV-cured coatings via silanization-enabled dynamic disulfide interfacial bonding. Prog. Org. Coat. 110210 (2026). https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2026.110210.
