CN1075916A - 软皮书的装订 - Google Patents

Abstract

一种书本装订方法和设备，其中聚氨酯粘合剂 (PUR)将书的绉纱粘接在书芯上，热融胶将绉纱粘 在书皮上。PUR传输系统包括一个邻近聚氨酯传送 滚筒的倾斜槽，聚氨酯粘合剂供给源将聚氨酯粘合剂 传送到槽的倾斜表面上，并在槽的导边与滚筒间隔的 作用下将聚氨酯粘合剂定量涂在滚筒上。

Description

本申请是由申请人提出的申请序号为724176名称为《用于热粘合装订书的方法和设备》的共同未决申请，上述申请是申请人提出的申请序号为618721名称为《软皮书的装订》的后续申请，申请序号为071618721和071724176所公开的全部在此被合并起来。

本发明涉及在装订中在书背上涂覆粘合剂的申请，进一步地涉及聚氨酯粘合剂用作装订粘合剂的申请。

聚氨酯粘合剂是理想的书装订粘合剂，聚氨酯粘合剂凝固形或一涂膜，它粘在书背上牢固地将纸张边缘粘合起来，而且是可弯曲的，并使书容易打开。

使用聚氨酯粘合剂（PUR）装订书存在一些问题，一旦该材料在大气中受潮，它就固化，如变成交键，并且此后不能象常规热熔的书本装订粘合剂那样变成液态。粘合剂一般使用滚筒涂到书背上，滚筒浸入一个装有大量液态粘合剂的盆状容器，粘合剂粘在滚筒表面，传递到经过滚筒上部的书芯上，当书芯经过并与滚筒的表面接触时，书背由滚筒表面上获得粘合剂。

将滚筒浸在粘合剂中的过程对于涂覆的通过加热变成液态的热融胶书本装订粘合剂是令人满意的。只要该过程不被打断，那只要在交联出现前液态PUR连续地涂到滚筒上并进而涂到书背上，并且只要液态PUR连续补充，该过程也可用于PUR粘合剂。虽然该过程不变，但当该过程被中断时，PUR就开始凝固，在很短时间内，在滚筒上和盘状容器内的PUR由于暴露于大气的潮气中而凝固，对于PUR来说该凝固是不可逆转的，在装订过程重新启动前，必须清除滚筒和盘状容器上的PUR，这是一个耗费时间和令人厌恶的事情，这种情况至今在使用PUR装订书时是不可避免的。

在本发明的最佳实施例中，使用一个聚四氟乙烯（TM）包覆的滚筒，没有现有系统的盘状容器，而用一个下端位于邻近滚筒将PUR定量涂到滚筒上的倾斜槽替代。该槽在其导边与滚筒间限定出一个调节缝。液态PUR（如由传送管来的）注入在该槽中并由槽流下，通过调节缝到滚筒上，当滚筒转动时PUR先粘在滚筒下边然后向上转到相对的上边传递到书背上。该槽可以旋转强迫导边位于滚筒上面并停止供料。

该槽仅需要装有够涂少量书芯，如6至10个书芯的PUR，当需要停工时，该过程可运行处理额外确定数量的书芯而用尽供给的PUR，或将剩余的PUR简单地充入一个分离的容器中，清理的问题尽管没有完全消除，但在实质上较大地节省了时间和材料。

根据本发明的另一方面，在书的装订中使用PUR粘合剂，通过使用填入书芯和装订绉纱内表面之间的热融缝隙胶而增加强度。

通过下面的详细描述及附图将更全面地理解本发明。

图1是书装订机械的侧视图，表示了在书装订操作中有关将聚氨酯粘合剂PUR涂到书背上的机械部件。

图2是装订机械的调节计量涂在滚筒上的PUR量的齿轮装置的上视图。

图3是装订机械沿图1中3-3线的端视图，显示了前面由图1中为清楚起见而略去的部件以及略去了图1所示的部件。

图4是类似于图1的侧视图，但显示了从图1中为清楚起见而略去的某些部件。

图5描述了在如图1-4描述的涂有PUR的书芯上粘合上绉纱。

图6描述了在根据本发明图4所示的书芯和绉纱粘合的、书皮上热融粘合剂的涂覆。

图7和8显示了书芯、绉纱和书皮粘合的最终构成。

图9是关于如图1-4描述的PUR传送控制的过程的方框图。

图10描述了结合使用PUR粘合剂用于涂敷缝隙胶的侧面上胶机。

图11用透视图描述了进一步使用图10的侧面上胶机加工过的书芯和绉纱。

图1显示了根据本发明的书本装订机的聚氨酯（PUR）粘合剂传输部件。本发明的最佳实施例已由Muller  Martini  30  Clamp  Star  Perfect装订机实现，可以理解，图1-4所示的PUR传输系统可以结合到Muller装订机上代替书芯热融粘合剂涂刷工段。该Muller装订机包括许多独立安装的且标准地可替换的部件，可以进一步理解，将此公开的PUR传输系统结合到Muller  Martini  Perfect装订机或其他装订机构中是书本装订领域内普通技术人员具备有的能力。

在图1中，书芯10在图1视图中由左向右经过聚四氟乙烯包裹的PUR滚筒12。滚筒载有当书芯10经过滚筒12上时用于传输到书芯10的书背14上的PUR，PUR供给源16包括一个将PUR20放入斜槽22上的出料嘴18，斜槽22具有一邻近滚筒12的导边22a，导边22a由通过螺钉27安装在斜槽22体上的可更换的耐磨的聚四氟乙烯板25所确定，斜槽22的背板22b大体竖直地安装在机器上并在螺钉23处靠按在斜槽22的后部，背板22b包括一个大尺寸槽口结构22c，用于容纳PUR供给源16的出料嘴18并允许PUR20在槽22的倾斜的上表面上传输。背板22b防止PUR  20超过槽22的顶边22d的溢流。来自出料嘴18的PUR20在重力作用下在槽22上流到导边22a，并接触到滚筒12，由于导边22a和滚筒12之间的间隙的作用，PUR  20定量涂在滚筒12上。

双头气缸24通过转动槽22调节导边22a和滚筒12之间的距离。槽22通过螺钉26安装在支撑杆28上，支撑杆28通过轴承装置96（图3）可转动地安装。轴承装置96用于象标号30标示的那样使槽22相对于杆28轴线转动，导边22a在气缸24作用下离开或靠近滚筒12。气缸24在其上活塞端部24a可转动地联接在销32上，销32可转动地安装在槽22下边的凸块22e（图1中可见）上，气缸24的缸体可转动地安装在机器的框架部件（图1中未示出）上，气缸24的下活塞端24b向下伸向凸块38的斜面37，U型头34可螺纹连接在活塞端24b上，并其上具有一个轴承装置35，轴承装置35的外轴承圈35a连接在根据朝向凸块38的气缸24的移动而定的凸块38的斜面37上，凸块38安装在还装有齿条40的拖动板39上，拖动板39，以及凸块38和齿条40，可滑动地安装在书本装订机上。

参照图1和2，齿轮装置41通过齿条40和40′的方式使拖动板39滑动，用以精确地确定凸块38相对气缸24的位置，输入轴43（图2）联接一个第一齿轮42，该齿轮与一个大的第二齿轮44啮合，齿轮44通过轴47联接与齿条啮合的齿轮48的内齿轮46，联接轴47可转动地安装在框架侧壁49上，并将首先述及的齿轮46与齿轮装置41b的类似的齿轮46′联接起来，齿轮装置41b的齿轮46′进一步与第二个与齿条啮合的齿轮48′相啮合，第二齿条40′也安装在可滑动的拖动板39上，用以与齿轮48′啮合，由此拖动板39在框架侧壁49之间在齿轮装置41作用下匀速移动。

当输入轴42旋转时，齿轮装置41a的齿轮系44、46和48以及齿轮装置41b的齿轮系46′、48′，导致齿条40和40′象图1和2视图中标号50所示那样左右运动，输入齿轮42带有32个齿，大齿轮44带有144个齿，齿轮46和46′各带有36个齿，而与齿条啮合的齿轮48和48′各带有90个齿。

在最佳实施例中，输入齿轮42手动调节旋转270°，用以将凸块38相对气缸24定位于选定位置，以实现在滚筒12上选择PUR  20的预定计量，更进一步，凸块38向气缸24的移动限定了活塞端24b的行程。其结果是导边22a相对滚筒12移动的距离小于当凸块38移开气缸24时可能的距离。在最佳实施例中，导边22a相对滚筒12移动转动的整个范围是大约八分之一英寸，此时输入轴43转过270°，由此，在这个范围内齿轮装置41为在滚筒12上涂刷PUR  20提供了一个高等级计量精度。

在操作中，气缸24被开动拉动导边22a离开滚筒12到由凸块38的位置决定的最大可能的宽度，该调节确定了导边22a与滚筒12之间的距离，以及由此气缸24动作决定涂到滚筒12上的PUR  20的量。在涂到滚筒12上的PUR20的量是一固定量的操作中，导边22a将处于收回的位置，因此气缸24被继续地驱动推动导边22a移向滚筒12，可控制地间断在滚筒12上涂PUR  20。通过测量书芯10的传送速度和已知书芯的长度，气缸24的驱动可以定时使在滚筒12上涂给定量的PUR  20与经过滚筒12上的书芯10相吻合。在这方面，最好是书芯10的顶边和底边的十六分之一英寸上不涂覆PUR  20，据此，在槽22由气缸24作用不接触滚筒12期间滚筒12所旋转过的周边长度与书芯10的长度对应，最好是少八分之一英寸，并且位置适于当书芯10经过时传输粘合剂到书背14上。

回到图1中，当书芯10经过滚筒12上时，它在书背14上获得PUR  20，一个聚四氟乙烯包裹的后旋涂滚筒60位于滚筒12的后继流程上，并在滚筒12旋转方向相反的方向上转动，由书背14上去除多余的PUR20a并构成最终定量步骤。倾斜的刮刀62（在滚筒12和60中间）接触滚筒60，从滚筒60上去除由书背14上获得的PUR  20a。刮刀62安装在槽22上方，将PUR  22a送回到槽22中的PUR  20处。后旋涂滚筒60可以相对于如标号61标示的书芯10的路径垂直地置位，从而实现最终精确计量涂到书背14上的PUR  20b。后旋涂滚筒60与书背14之间的距离通常定在0.008到0.015英寸之间，从而当书芯10退出涂PUR的操作时在书芯10的书背14上保留一PUR  20b薄层。

PUR  20的温度需保持在足够的水平上，以避免其过早地交联并还可避免危险副产品进入工作环境。据此，槽22包括一个容纳加热元件71的开口70，由此处在槽22上的PUR  20被保持于需要的温度上，进一步，滚筒12和60也是保持在需要温度上的加热滚筒，PUR供给源16在需要的温度上将PUR  20送到槽22上。PUR  20可以保持在范围为华氏230至250度的稳定温度上。如果温度升高到250度以上，导致散发出危险气体，保持PUR  20大体在这个温度范围内限制了PUR  20接触的潮气的量并由此避免PUR  20过早地交联。此外，干燥空气或氮气源72被提供用来在放在槽22中的PUR  20上引入干燥空气或氮气，进一步将PUR  20与周围潮气隔离开。

PUR  20用做书本装订粘合剂需考虑的第二个问题是时常发生的书本装订机械被停止运转，这就又提出了当使用PUR  20时的一个重要问题，因为一旦PUR  20开始交联，由机器上消除PUR  20是困难的。在PUR传输系统中使用槽22在仅需要很少量的PUR  20，进一步，槽22仅需要保存够供给有限数量书芯10如只有6至10个书芯10的粘合剂，相反的，现有的PUR传输方法包括需涂刷到分配滚筒上的大体积的PUR。这件，依照本发明，特别地当PUR供给源16首先中断，然后数个附加的书芯10将放入槽22中的PUR  20消耗掉时，所需清理的PUR被减到最小程度。

为了监测在槽22内的PUR  20的量，需要使用温差检测法，一个下传感器80放在靠近槽22的位置上，此时上温度传感器82安装在离槽22更高的上方。控制系统监测传感器80和82的输出，并在槽22内的PUR体积太少时决定启动PUR供给源16，即此时传送补充的PUR  20。当传感器80输出的温度比温度传感器82的高时，控制系统推断温度传感器80浸入到PUR  20中，而温度传感器82没有浸入，补充的PUR  20此时被送到槽22上直到温度传感器80和82提供大致相等的输出为止，即直到两个温度传感器80和82都浸入PUR  20内为止。

图3是装订机沿图1中3-3线的端视图，但略去了PUR供给源16和后旋涂滚筒60。

在图3中，显示出左齿轮装置41a和右齿轮装置41b间具有联接轴47（断开），用于移动拖动板39，建议拖动板39的下表面94具有一个与书本装订机的框架96摩擦力低的接触面，以适于拖动板39移动。图3还显示了位于中央位置的气缸24的凸块38以及在槽22下表面支撑销32的一双凸块22e，图3进一步描述了在侧壁100上的轴承支架96，它用于可转动地支撑轴28并允许槽22支撑可转动。

气缸体24通过螺钉98连接在支撑轴99上，支撑轴99以在侧壁100内的轴承支架97的方式可转动地支撑在侧壁100上，支撑轴99（在图3中断开）包括一个允许用以与凸块38联接的U型体34和支承装置35通过的开口95。

侧壁100的相对距离由支柱轴101保持，图3中仅显示了其中一个支柱轴，然而可以理解，可能需要多个这样的支柱轴101，以适当地使侧壁100之间保持一隔离的以及面对面的关系。

侧壁100的内面或相对面100a带有聚四氟乙烯保护壁102，保护壁102紧邻着槽22的外边22f，保持放入的PUR  20在槽22的倾斜表面上。由此保护壁102的相对面102a在操作中槽22转动时与槽22的侧边22f滑动接合。

图4显示了沿图3中4-4线的侧视图，显示了侧壁100、保护侧壁102与PUR滚筒12之间的邻接面。进一步显示了侧壁100和保护侧壁102的导边100b和102b，它们分别具有与PUR滚筒12相适配的曲率半经，导边102b与滚筒12接合以密封保护侧壁102和滚筒之间的邻接面，以保持PUR  20的容器恰当地靠在槽22上。保护壁102上的导边102b延伸超过导边100b近似为十分之一英寸，以允许在导边102b处的磨损。

侧壁100和保护侧壁102可调地定位，以便在工作中保护侧壁102的导边102b磨损时侧壁100与保护侧壁102的组合体可以移向滚筒12，进一步，安装轴106（在前面的图1-3中略去）伸过侧壁100和保护侧壁102，用以使侧壁100和保护侧壁102在图4中标示的方向108上前进。调节部件110安装在装订机的主框架（未绘出）上并且调节螺栓112与其螺纹配合并抵住凸块114，将安装轴106推向滚筒12。由此，利用螺栓112将侧壁100和保护侧壁102推向滚筒12以适应保护侧壁102的导边102b的摩损。

图5是经过图1所示的涂刷PUR  20后的书芯10的端视图。在图5中使绉纱120靠在涂覆PUR  20b的书背14处，绉纱120与书芯10的接合可以通过常规方式完成，如软布部件，其中绉纱120以箭头153标示的方向上向书背14处传递。

图6显示了与绉纱120连接的书皮140的制备。在图6中，书皮140在相对施加胶带146的热融胶挤压枪的方向142传输，以在沿内表面148在靠近书皮140的背部150的位置上施加胶带146。在最佳实施例中，在书皮140上施加胶带146使用了改进的Slautterback  KB30融化装置，以提供一不同于环形的带挤压物，进一步Slautterback融化装置通过喷嘴替换物而改进，其中替换的喷嘴具有一个缝孔，它用以产生大约宽度为0.1英寸高度为0.01英寸的带状挤压物。一种适合于热融胶带146的材料由National  Starch  and  Chemical公司的第70-3136号产品提供。热融胶带146定位在与绉纱120的外边152（图5）接合的位置上。

图7和8描述了在书皮挟压工段处的书芯10、绉纱120和书皮140组合体。在图7中，书皮140借助胶带146与绉纱120接合，绉纱120借助预先涂在书背14上的PUR  20b与书芯10接合。书芯10绉纱120和书皮140组合体放在基板160上，一对侧板162如箭头164标示的方向向内横移向该组合体，当侧板162靠到书皮140时，书皮140和绉纱120如图8所示抱在书芯10周围，在这过程中，热融胶带146连接绉纱120和书皮140，完成了书的装订过程，然后，该书在最终凝固前从挟压工段中取出。

图9是说明图1-4描述的PUR传输系统的控制过程的方框图，在图9中，齿轮190是用于传输书芯10的装订机部件的部分，或用机械连接于该部件。用齿轮190的旋转速度以推出书芯10的传递速度，齿轮192与齿轮190机械地联接，由此，齿轮192也依据书芯10经过装订机的速度旋转。一个脉冲发生装置194与承载着齿轮192的轴196联接，脉冲发生装置192产生显示书芯10速度的脉冲数据198，脉冲数据198被传送入书速度计算块200内，它将脉冲数据198转变成速度数据202，位于邻近书芯10经过路径处的影像传感器204提供了显示书芯10在一特定时间特定位置的位置数据206，位置数据206和速度数据202被送入过程控制块208中。

可以理解，给定的速度数据202和位置数据206，以及假定书芯10为一个稳定的速率后，则可以在任何后续时间确定书芯10的位置。依靠在特定时间确定书芯10位置的过程控制块208性能，过程控制块208有足够的适于控制气缸24驱的信息，更具体地，过程控制块208给槽气缸阀控制块212传送一个控制信号210。如前面所述，最好是在书背14的一特定部分涂刷PUR  20（图1），具体地说，PUR  20涂覆在书背14的长度上但略去书背14长度部分上最先和最后的十六分之一英寸。过程控制块208可以驱动气缸24拉动导边22a（图1）离开滚筒12，由此，使滚筒12上的PUR前部与书芯10的前部相重合，此外，过程控制块208在驱动气缸24进而带动导边22a回到滚筒12上时使在滚筒上PUR  20的后边与书芯10的后边相重合。以这种方法，实现了将所需PUR  20传送到书背14上，在那书背14的前十六分之一英寸和后十六分之一英寸上没有获得PUR  20。

过程控制块208进一步担负着PUR滚筒12速度的控制。更具体地说，过程控制块208利用速度信号202提供一个传送给PUR滚筒的速度控制块216的控制信号214，速度控制信号214使PUR滚筒12与滚筒22在相应的转速下转动，更具体地说，经已发现在滚筒12的转速和书芯10的线速度之间提供一个超转速关系是有利的。

过程控制块208获得与相对于书芯10的线速度所需的滚筒12超转速相应的超转速输入218。一般地说，滚筒12超转速比书芯10的线速度高3%，这样过程控制块208获得的由书速计算块200得到的速度数据202和超转输入218以提出一个指示PUR滚筒速度控制块216的适当的速度控制信号214。以这种方式，PUR滚筒12可在相对书芯10运行下以所需超转速下工作。

过程控制块208还接收关于滚筒12的温度信息。具体地是滚筒12的温度测量块220和滚筒60的温度测量块222向过程控制块208分别提供滚筒12和60的温度流。然后过程控制块208将滚筒12和60的温度和滚筒12和60需要的温度相比较，并将适当的输出信号提供给滚筒12的温度控制块224和滚筒60的温度控制块226。与此类似，槽22的温度保持在需要的温度上，这是通过槽22温度测量228装置将槽22的温度流提供给过程控制块208，并且来自过程控制208的相应的输出信号供给槽22的温度控制块203。应该理解，滚筒12和60以及槽22的温度控制可以常规的反馈控制回路的方式实现。

如前面所述，保存在槽22上的PUR  20的体积通过不均匀温度传送的方法来控制，据此，温度传感器80块232和温度传感器82块234分别反映出由温度传感器80和82送回输出信号，然后过程控制块208给供给源16的控制块236一个输出信号，以保持槽22内PUR  20适当的体积。更具体的说，当块232给出了比块234温度高的信号，过程控制块208导致块236驱动供给源16向槽22上传送补充的PUR  20，直到传感器82给出与传感器80大体相等的温度信号时为止。

以上述方式使用PUR粘合剂已被证明在书本装订领域是一个进步，在这方面PUR粘合剂完全适合于将绉纱120牢固地粘在书背14上，所获得的书的结构对于通常的使用是非常牢固的，因为由预先切割步骤产生的书芯10的形状，在书背14的边和绉纱120之间整体范围内涂入PUR是困难的，因此有时在书芯10与绉纱120之间存在讨厌的缝隙，当书背10和绉纱120没有额外粘接时，闭合缝隙以改进所获得的结构的外现是所需要的。

图10描述了书芯10由前述涂PUR并接合绉纱120后，涂覆缝隙胶300，在图10中，书芯10的圆边302是由成形书芯10时接触切刀产生的，书芯10上与圆边302相对的翻边304是由于切刀接触不着产生的，当绉纱120按前述装配时，圆边302不能完全涂上PUR，并在绉纱120内表面与书芯10的圆边302之间形成缝隙，这个缝隙通过在接合绉纱120前沿圆边302涂覆缝隙胶300而消除。

这样，象Muller  Martini书本装订机实现的那样，紧跟在前述PUR传输系统过程后，书芯10经过Muller-Martini边胶刷涂器306，边胶刷涂器306包括一个加热罐308，在最佳实施例中它装有用作缝隙胶300的以产品名UNT-FLEX及产品号34-1207出售的National  Starch  and  Chemicd热融胶，具有转轴近似45°倾斜的热滚筒310放置在罐308的胶300中，并随驱动齿轮312转动而旋转，根据Muller  Martini机边胶刷涂器306的部件结构和操作的细节是已知的，在此不进一步描述。滚筒310的周边确定了一个大约一毫米宽的平的部分314并将胶300传递到书芯10的圆边302上。类似于边胶刷涂器306装置可用以给书芯10的翻边304涂胶，但在翻边304上涂缝隙胶300不是必需的。

图11以透视图描述了经过前述的使用边胶刷涂器306和接合上绉纱120后的书芯10与绉纱120构成的产品，其前书皮320打开着，并显示出了绉纱120的内表面322及圆边302，在图11中，通过以所述方式的缝隙胶300预处理，获得的书的结构在内表面322处没有间隙，但书的外观令人满意结构良好。

上面图示和说明了本发明的最佳实施例，但要理解到，象在权利要求和相同物所看到的，在不脱离本发明范围内该实施例可以有许多变形。

Claims (2)

1、一种书的结构，包括：

一个具有书背的书芯：

一个绉纱；

一个书皮；

一种粘住所说绉纱和书皮的粘合剂；

一将所说绉纱粘在所说书背的PUR粘合剂；

一沿书芯边缘涂在绉纱与侧边之间缝隙内表面的热融胶。

2、根据权利要求1所说的书的结构，其中所说的侧边是在所说书芯的成形中切割过程产生的圆边。

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