Клеи, применяемые при клеевом бесшвейном скреплении

В некоторых случаях после  торшонирования на корешок блока  дополнительно наносят надрезы, в которые при дальнейшей обработке  вводят нити и припрессовывают марлю. Эти дополнительные операции хотя и  увеличивают прочность блока, но значительно усложняют весь процесс  и снижают производительность.

Бесшвейным способом рекомендуется  скреплять блоки, изготовленные  из бумаги с достаточной впитываемостью, но обладающей высокой гладкостью и имеющей вес не более 80 г, так как в противном случае трудно достигнуть достаточно прочного скрепления листов. Кроме того, при печатании желательно располагать полосы текста так, чтобы линия корешка совпадала с долевым направлением бумажного листа, при этом деформация бумаги от увлажнения клеем будет наименьшей.

На корешок книжных  блоков, скрепленных бесшвейным способом, необходимо дополнительно наклеить полоску марли и бумаги. Марля  не только повышает прочность бесшвейного  скрепления, но обеспечивает в дальнейшем высокое качество соединения блока  с переплетной крышкой. Полоска  бумаги, наклеенная сверху марли, дополнительно  увеличивает прочность клеевого скрепления, придает корешку блока  определенную устойчивость и предотвращает  его склеивание с корешком переплетной  крышки.

При бесшвейном скреплении блоков любым из перечисленных способов следует использовать такие клеящие  вещества, которые дают прочную и  эластичную пленку. Это не только улучшает скрепление, но и позволяет без  особых трудностей производить дальнейшую обработку корешка блока.

1.2. Этапы  технологического процесса КБС.

Блок вставляется в зажим (ручной или автоматический) каретки и фиксируется. Обложка загружается отдельно вручную или в автоматический самонаклад. Закрепленный книжный блок транспортируется в секцию фрезерования, а затем - торшонирования. В зависимости от типа машины может быть только одна из этих операций. Далее блок подается на проклейку корешка и боковую проклейку. Правда, в некоторых машинах устройство для боковой проклейки не предусмотрено. Далее блок совмещается с обложкой и перемещается на обжим. Его время выбирается в зависимости от сорта бумаги, клея, толщины блока и обычно составляет 1–5 с, по истечении которых зажим раскрывается и книга попадает на стапель.

Рассмотрим  подробно основные операции:

• Закрепление книжного блока. Итак, блок размещен в зажиме каретки. При фрезеровании величина будущего среза определяется выходом из зажима. Этот параметр, наравне с типом бумаги, оказывает непосредственное влияние на качество фрезерования. Обычно величину среза устанавливают в 2–4 мм. При этом, чем больше выход из зажима, тем более шероховатой будет сфрезерованная поверхность. Поэтому при выборе пористой, мягкой, слабоклееной бумаги величина среза должна быть минимальной, а при использовании бумаг с высокой зольностью и степенью проклейки - наоборот. Надо помнить, что в данном случае больше - не значит лучше: зазор между зажимом и фрезой выбирается минимально необходимый для конкретной бумаги, с учетом толщины тетрадей. Может произойти такая непредвиденная ситуация: сгибы внутренних листов толстых тетрадей не срезаются, а при увеличении глубины фрезерования оказывается, что срезали слишком много. В результате нарушается формат издания, уменьшается корешковое поле и т. д. Поэтому соответствующие поправки необходимо вводить еще при спуске полос.
• Фрезерование. Его осуществляют при помощи фрезы. Фреза представляет собой диск с расположенными по окружности резцами, которые делаются из высокопрочной стали. Резцы должны быть правильно установлены во фрезерной головке - на одном радиусе и в одной плоскости. Если в процессе эксплуатации из строя выходит резец, заменяют весь комплект. Острота резцов определяет качество сфрезерованной поверхности так же, как и скорость вращения фрезы. А вот со скоростью подачи блока все наоборот: чем она ниже, тем лучше будет сфрезерован корешок. С ее увеличением на листах бумаги увеличивается глубина вырывов, тем самым уменьшается площадь склейки, а значит, снижается прочность блока.

 Цель фрезерования - срезать корешковые фальцы, чтобы клей смог соединить листы между собой. Блок, состоящий не из тетрадей, а из отдельных листов во фрезеровании не нуждается, так же, как и односгибные тетради из газетной или офсетной бумаги (для них достаточно торшонирования). Иногда при фрезеровании образуются вырывы, которые ослабляют прочность клеевого скрепления, в итоге блок будет рассыпаться. Появление вырывов может быть обусловлено рыхлой структурой бумаги или плохой заточкой фрезы.

 

• Торшонирование проводится после фрезерования или как самостоятельная операция. Вообще торшонирование применяется для увеличения площади склейки: на торцах листов образуются макронеровности, в которые проникает клей. Максимально допустимая их величина - 0,4 мм, иначе из-за глубоких вырывов ухудшится сцепление бумаги с клеем и уменьшится прочность скрепления. Поэтому блок, состоящий из отдельных листов рыхлой, пористой бумаги (газетной и некоторых сортов офсетной), не нуждается в торшонировании. Чаще всего для него используют торцевые фрезы с зубьями или фрезерные головки с набором дисковых фрез.
• Проклейка.  Конструкция клеевых аппаратов зависит от вида клея. Для ПВАД они состоят из ванны, заполненной клеем, одного или двух валиков, наносящих клей, и ракеля, который снимает излишки с корешка блока. Клеевой аппарат для работы с термоклеем устроен сложнее. Корпус клеевой ванны оснащен электрообогревом, а температура расплава контролируется терморегуляторами. Клеенаносящие валики также имеют электрообогрев. Скорость их вращения должна быть на 10% ниже скорости подачи блока. Первый клеенаносящий валик должен почти соприкасаться с корешком для лучшего проникновения клея в бумагу, второй располагается на расстоянии и удаляет излишки клея. Имеется устройство для снятия клеевых нитей и выравнивания толщины клеевой пленки. Толщина пленки выбирается таким образом, чтобы часть клея проникла в структуру бумаги, а часть осталась на поверхности. Чрезмерное количество клея не способствует прочности блока: корешок потрескается и листы будут выпадать. Перед нанесением термоклей нагревают в котле, а уже оттуда он подается в ванну. На разогрев уходит 2–3 ч, поэтому машины оборудованы автоматическим устройством для включения клеевого аппарата перед началом первой смены и для отключения в конце рабочего дня. Температура устанавливается в зависимости от вида клея. Нужно помнить, что при повышении температуры увеличивается проникновение клея в поры, однако при чрезмерном нагревании термоклей теряет свои свойства. Помимо заклейки корешка, в некоторых машинах производится боковая проклейка - полоски клея наносятся на первую и последнюю страницы вдоль корешка. За счет этого обложка надежнее скрепляется с блоком. К проклеенному блоку присоединяется обложка и далее следует обжим. Усилие и время обжима (до 5 секунд) выбирается с учетом толщины блока, свойств бумаги (плотность, жесткость, гидрофильность) и клея (липкость, вязкость, время высыхания). Для плотной бумаги с высокой степенью проклейки время увеличивается, а для офсетной бумаги оно может быть минимальным.

 

Требования  к бумаге.

Бумага  – анизотропный материал с неориентированным расположением волокон, состоящий преимущественно из целлюлозных волокон различного типа и наполнителей.

Пожалуй, ни в одном другом способе скрепления бумага не играет такую важную роль, как при КБС. Поэтому нужно учитывать ее свойства: состав, степень проклейки, плотность, раскрой, влажность и др.

Основные компоненты, входящие в состав бумаги, - целлюлоза и  древесная масса. Чем выше процент  содержания древесной массы, тем  более шероховатой будет бумага. За счет этого увеличивается площадь  склейки, что необходимо учесть при  дозировании клея.

В бумаге с высоким уровнем  белизны присутствуют наполнители - белые минеральные порошки (каолин, мел, диоксид титана, микротальк и  др.), придающие гладкость и микропористость  ее структуре. Количество наполнителя  характеризуется зольностью. С его  увеличением уменьшается количество неровностей при фрезеровании и  ухудшается сцепление с клеем.

При проклейке вводят дополнительные вещества - синтетические смолы, крахмал, Na-КМЦ и др. При этом преследуются две цели: снижение гидрофильности и увеличение прочности. В первом случае осуществляется так называемая гидрофобизующая проклейка - это  обязательно надо учесть при подборе  клея. Другой тип проклейки - связывающая - не оказывает сильного гидрофобизующего действия: она скрепляет волокна  и тем самым снижает выщипываемость и пыльность бумаги. Чем выше степень  проклейки, тем хуже материал будет  впитывать клей.

Плотность бумаги зависит  от количества наполнителя и степени  проклейки: чем выше эти показатели, тем больше плотность. Естественно, что при фрезеровании бумаг с  малой массой будет больше неровностей. Такой же результат получится  при поперечном раскрое бумаги.

На качество фрезерования влияет и влажность: с ее увеличением  возрастает количество вырывов, поэтому  при изменении влажности одна и та же бумага будет вести себя по-разному.

Отдельно отметим, что  не рекомендуется использовать в  КБС мелованную бумагу: она плохо  впитывает клей, поэтому листы  будут буквально высыпаться из блока. Однако, если все-таки необходимо использовать именно такой материал, стоит узнать у поставщика клея, какие добавки  нужно ввести в его состав или  приобрести специальный клей.

 

 

 

 

 

 

ГЛАВА 2.

Основные типы клеев, применяемые при КБС.

2.1. Общая  характеристика клея, как полиграфический  материал.

 

Клей – это композиция на основе веществ, способных соединять (склеивать) различные материалы, благодаря образованию между их поверхностями и клеевой прослойкой прочных адгезионных свойств.

По физическому состоянию  клеи представляют собой жидкости различной  вязкости, пленки или порошки.

Могут содержать отвердители  или добавки (наполнители, растворители, стабилизаторы, пластификаторы и т.д.).

Клеящие свойства жидких веществ  могут проявляться при комнатной  температуре, а твердых веществ  – при нагреве или действии растворителей. По типу основы клеи подразделяют на органические (природные: животные и растительные; синтетические: термореактивные и термопластичные) и неорганические (минеральные и металлические). Они могут быть жидкими, пастообразными или твердыми, одно- или многоупаковочными.

 

Ко всем клеям  предъявляются следующие требования:

• коррозионная неактивность;
• невыделение летучих веществ при отверждении;
• нетоксичность;
• сопротивление старению;
• грибо-, водо- и атмосферостойкость;
• достаточная жизнеспособность;
• способность к длительному хранению.

Процесс склеивания можно  считать состоящим в типичном случае из следующих основных стадий:

1. превращение клеящего вещества в состояние, пригодное для нанесния на поверхность склеиваемого материала (растворение, расплавление, приготовление клеящей пленки и т.д.);
2. подготовка поверхности склеиваемых материалов и нанесение клеящего вещества.
3. превращение клеящего вещества в клеевой слой, прочно соединяющий склеиваемые материалы, при соответствующем режиме по температуре, давлению, продолжительности выдержки без давления и под давлением и т.д.

Основные характеристики клея:

• вязкость;
• жизнеспособность;
• сухой остаток;
• скорость отверждения;
• смачиваемость;
• липкость;
• плотность.

 

В перплетных процессах применяются  клеи растительного и животного  происхождения, поливинилацетатная дисперсия (ПВАД), термоклеи и полиуретановые клеи (PUR).

Выбор клея - ответственный момент в технологии КБС, так как от него в большой степени зависит качество скрепления. Клей должен быть удобен в использовании, что определяется его характеристиками: впитывающей способностью и вязкостью. Впитывающая способность влияет на то, как клей проникает в бумагу. Бумага малой и средней степени проклейки без покрытия хорошо смачивается водными растворами клеев или дисперсиями. Однако, если используется материал с поверхностной отделкой, например, мелованная или бумага с большим содержанием золя и проклеивающих веществ, клей хуже воспринимается поверхностью: он не проникает в поры, а следовательно, не склеивает волокна. Поэтому вместо воды обычно подбирают другой растворитель или вводят в состав клея поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Вязкость клея зависит  от его состава и должна быть оптимальной  для данной бумаги. Слишком вязкий клей плохо проникает в поры, а  текучий - полностью впитывается. Вязкость выбирается достаточная для того, чтобы клей заполнил макронеровности  корешка, проник между листами и  образовал пленку на поверхности.

Помимо удобства в производстве, клей должен обеспечивать долговечность  издания. За это отвечают эксплуатационные свойства: адгезионно-когезионные характеристики, способность клеевого соединения сохраняться  на долгое время. Адгезия и когезия - противоположные явления. Адгезия, или липкость клея, гарантирует его  надежное сцепление с поверхностью бумаги. Когезия - внутримолекулярное взаимодействие структуры клея - обеспечивает прочность и эластичность клеевой  пленки. Если преобладают когезионные  силы, клей будет находиться на поверхности  бумаги и не проникнет в ее структуру. При чрезмерной адгезии клей прочно соединится с бумагой, но когезионных  сил будет недостаточно для формирования прочной клеевой пленки. Оптимальный  баланс гарантирует, что листы будут  прочно скреплены, а корешок не рассыпется. Для этой цели регулируют вязкость и липкость клея, а также прочность  склейки, вводя в состав добавки.

2.2. Животный  клей.

 

Животный клей – это клей на основе клеящих природных полимеров.

Виды животных клеев:

Костный клей – натуральное клеящее вещество, на основе белковых продуктов, получаемый при производстве желатина. Он не ядовит, не токсичен и не вызывает аллергии. Также не горит, не взрывоопасен и не содержит синтетических примесей. Это придает ему потрясающие потребительские характеристики.