Переплетные работы

Теория применения клея

Изготовление любой полиграфической продукции с применением клея требует от него определенных рабочих свойств, таких, как вязкость, липкость и др. Надлежащую липкость (адгезионно-когезионные свойства) клей приобретает за счёт входящих в его состав полимеров.

Адгезия (прилипание) клеевой пленки объясняется способностью молекул полимеров абсорбироваться на поверхность склеиваемых материалов, а также возможностью возникновения между клеевой пленкой и склеиваемым материалом химического взаимодействия, например, водородной связи, что вполне возможно у крахмала и целлюлозы, учитывая их родственное строение.

Высокие адгезионные свойства клея объясняются образованием двойного электрического слоя, когда поверхность клеевой пленки и поверхность склеиваемого материала заряжаются статическим электричеством противоположных знаков, препятствующих разъединению склеиваемых деталей.

В зависимости от характера клеящего вещества, образование прочной плёнки может происходить в результате испарения растворителя, впитывания и испарения дисперсионной среды, затвердевания при охдаждении расплава, или в результате перехода из жидкого состояния в твёрдое под действием химических реакций на месте склейки.

Во всех случаях клей должен хорошо смачивать склеиваемые поверхности. Клеевая пленка между склеиваемыми поверхностями должна быть сплошной, но тонкой, поскольку с увеличением толщины плёнки прочность склейки снижается, а расход клея увеличивается.

Полярные материалы, такие, как бумага, картон с малой и средней степенью проклейки, без покрытий - хорошо смачиваются водными растворами клеёв или дисперсиями. Гидрофобные материалы, такие, как поливинилхлоридные пластмассы, полиэтилены, ламинаты, материалы с нитроцеллюлозным или подобным покрытием, плохо смачиваются водными клеями, поэтому при нанесении клея на их поверхность, он собирается в отдельные капли. Для повышения смачиваемости, вместо воды обычно подбирают другой растворитель или вводят в состав клея поверхностно-активные вещества.

Процесс склеивания состоит из трех этапов: смачивание (нанесение), схватывание (время, прошедшее от момента нанесения клея до образования прочного соединения без самопроизвольного разъединения), полное закрепление.

Для получения качественной прочной склейки клеящие вещества должны удовлетворять следующим требованиям:

  • хорошая способность смачивания материалов
  • высокая адгезия и когезия
  • постоянная вязкость (в соответствии со склеиваемыми материалами)
  • хорошая липкость (стабильная фиксация склейки до образования твердой плёнки)
  • достаточное время схватывания
  • уровень pH от 6 до 9
  • стабильность рабочих свойств в течение длительного времени
  • низкое пенообразование
  • экологическая безопасность

На сегодняшний день не существует универсального клея, который мог бы склеивать с достаточной прочностью любые материалы. Поэтому в каждом конкретном случае подбирают вид клеящего вещества и устанавливают его оптимальную рецептуру. В настоящее время основными источниками получения полиграфических клеёв служат синтетические полимеры и искусственные материалы, т.к. они имеют много преимуществ по сравнению с природными продуктами:

  • имеют более высокую клеящую силу и дают большую прочность склейки
  • быстрее высыхают
  • имеют высокоэластичную клеевую пленку
  • отличаются полной прозрачностью и сравнительно бесцветной клеевой пленкой
  • не имеют запаха, других испарений, за исключением некоторых синтетических клеёв
  • имеют стабильные свойства, устойчивы к порче (плесневению, загниванию и т.д.)

Выбор клея

Сегодняшнее сложное и высоко автоматизированное книжное производство должно поддерживать высокое качество изделия при небольших затратах.
Современная потребность в высоких скоростях производства с минимальными затратами видится как общая тенденция к возникновению принципиально новых методов склейки, отличных от традиционных, которые замедляют производство и делают его достаточно дорогим. Главное развитие эта тенденция получила в области производства книг в мягком переплете.

Хотя некоторые переплетчики все еще упорно продолжают работать с ПВА, само закрепление этого клея, основанного на впитывании и испарении воды, не позволяет достигать высоких скоростей массового производства.

Термоклеи за счет своих физических свойств (нагревания и охлаждения) дают возможность ускорить производство любой продукции бесшвейного скрепления, позволяя использовать высокопроизводительное оборудование.

В состав современных термоклеёв входят более сложные полимеры, чем в ПВА, имеющие лучшую клеевую пленку при склеивании, например сополимеры этиленвинилацетата (EVA).

Основные требования, предъявляемые к клею:

  • Формирование эластичной пленки с сохранением гибкости
  • Хорошая адгезия и когезия
  • Быстрое формирование пленки и высыхание.

Легко увидеть, что ПВА выполняет требования только первых двух пунктов, в то время, как термоклеи удовлетворяют всем требованиям.

Подготовка корешка

Основная задача производителей клея - заменить шитье составляющих книгу тетрадей на метод склейки, позволяющий соединять в блок отдельные страницы.

Правильная подготовка корешка особенно важна при работе на современных переплётных машинах.

Основное внимание уделяется при этом верному поперечному фрезерованию и торшонированию корешка для максимального проникновения клея.

Поскольку в книжном производстве используются различные типы бумаг (с покрытием, без покрытия, различной пористости и массы), то требуется совершенно различная подготовка корешка. Самый главный момент - максимальное удаление бумажной пыли, т.к. ее наличие ведет к «ослаблению» переплета.

Важным фактором качественной склейки является правильно подобранная рабочая температура клея, влияющая на смачивание и проникновение клея в поры склеиваемых материалов.

Контроль нанесения клея и склеивание

Первый ролик должен быть установлен почти соприкасаясь с корешком книги, а ракельный нож должен быть открыт для попадания клея на ролик, что позволяет достичь желаемой степени проникновения, в то время, как второй ролик должен быть максимально удален от книги, а излишки клея удалены. Нанесение последнего слоя клея (обычно колеблется в промежутке от 0,5 мм до 1 мм) контролируется с помощью установки валика для снятия клеевых нитей и выравнивания клеевого слоя на корешке книжной обложки. Этот валик нагревается, чтобы избежать скручивания, подобные проблемы связаны с неисправностями валика или термостата при изолированном эффекте воздействия высоких температур.

Кант (переплетной крышки), эффективное вытягивание поверхности необходимы и на этой стадии клеящая пленка должна быть горячей и жидкой до такой степени, чтобы смачивать исходный материал (при этом надо учитывать, что некоторые исходные материалы гораздо труднее смочить, чем другие). Настройка машин должна быть настолько хорошей, чтобы был достигнут наиболее полный контакт с покрытием и отсутствовали воздушные «подушки». Если на этой стадии покрытие отходит, клей должен быть сдавлен до гладкой плёнки и в то же время должно быть достигнуто полное затвердевание разорванных волокон. На этой стадии термоклеящая плёнка должна затвердевать максимально быстро, как это только возможно, для того, чтобы обеспечить быструю и чистую обрезку на линии. Нужно помнить, то нагревание корешка книжного блока зависит от характера поверхности бумаги. Чем более пористый материал, тем выше необходимость нагревания. На стадии вытягивания покрытия важна горячая липкость клеящей плёнки для того, чтобы поддерживать близкий контакт до затвердевания клея. Трудности могут возникнуть при нанесении слишком густого покрытия при попытке сделать корешок книги более тонким. Липкость клея и фальцовка покрытия важны для достижения аккуратности задней части книги.

Клейкость термоклея при температуре нанесения должна контролироваться, чтобы убедиться в эффективности его нанесения на корешок книги и впитываемость корешка.

Чистое (открытое) время склеивания должно обеспечивать натягивание жидкой клеящей пленки, чтобы сделать максимальной связь прочности и сопротивляемости в условиях дополнительной обработки (поднятие температуры, остатки от перегонки красок и т.п.). Чистое время может определяться как время после нанесения, во время которого могут быть сформированы соответствующие связи и зависит от:

  • массы нанесённого клея
  • температуры при нанесении
  • состава клея

В идеале склеивание не должно происходить слишком быстро и должно иметь «открытое» время, достаточное для достижения прочного переплетения книги. Но затвердевание поверхностного слоя должно происходить как можно быстрее для скоростной обрезки.

Скрепление нитью

Этот способ сочетает в себе склеивание и механическое соединение. Здесь применяется специальная машина, которая может связывать несшитые тетради, вкладки и т.п. обычной нитью через каждый лист до окончательного сгиба и потом скрепляет концы каждой нити специальным термоклеем, наносимым диском вдоль окончательного сгиба. Индивидуально сшитые и соединённые нитью тетради могут быть скомплектованы на переплётной линии, затем происходит второе нанесение термоклея и мягкой обложки или форзаца. Эта система претендует на экономию 30% от стоимости стандартных сшиваемых книг и позволяет делать прочный переплёт.

Два слоя термоклея закрепляются и связывают вместе не только листы тетрадей, но и концы нитей на каждой тетради. Хотя следует заметить, что существует общее представление о проблематичности подобных машин в связи с их ненадёжностью и несовместимостью с другим переплётным оборудованием.