DE10029458A1 - Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf einen Buchrücken - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Auftragen von Klebstoff (19) auf einen Buchrücken. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein nachfüllbarer geschlossener Klebstoffbehälter (2) vorgesehen ist, welcher auf seiner Oberseite (2') mit einer Klebstoffdüse (3) zum Aufbringen des Klebstoffs (19) auf den Buchrücken versehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen von Klebstoff auf einen Buchrücken.

Bei der Buchproduktion wird der Buchrücken eines Buchblocks mit Kaltleim oder Heißleim bestri­ chen. Anschließend wird der Einband oder Umschlag mit dem Buchrücken verklebt. Bisher wird der Kaltleim oder Heißleim über eine oder mehrere Metallwalzen rotativ von unten auf den Buchrücken aufgetragen, wobei sich die Walzen in einem mit Klebstoff gefüllten Becken drehen. Bedingt durch die relativ hohe Viskosität und die große Adhäsionskraft des Klebstoffs bleibt dieser an der Walzen­ trommel haften und bildet einen Film. Der Buchrücken streicht über die Walzen, so dass ein Teil des Klebstoffs am Buchrücken haften bleibt. Um sicher zu stellen, dass der Klebstoff auch bei höherer Laufgeschwindigkeit des Buchblocks in ausreichender Menge am Buchrücken haftet, werden neben mehreren Walzen auch andere Mechanismen wie bspw. Rundbürsten eingesetzt. Das endgültige Kalibrieren des Klebstofffilms bzw. der Klebstoffmenge auf dem Buchrücken erfolgt durch Abrakeln mittels eines einfachen Blechrakels oder einer angetriebenen Rakelwalze oder Spinnerwalze.

Problematisch daran sind zum einen die Baugröße der Vorrichtung, wobei das Becken in der Regel eine Grundfläche von 30 × 40 cm und eine Höhe von 15 cm aufweist. Daraus resultiert auch eine große Behälteroberfläche und somit eine große Verdunstungsoberfläche, so dass der Klebstoff mit der Zeit eindickt, was zur vorzeitigen Filmbildung oder Verkrustung führt. Außerdem wird der Kleb­ stoff und damit der Klebstofffilm auf den Walzen zäher. Da der Klebstoff eine vergleichsweise hohe Viskosität von mehr als 20 000 mpas/s aufweisen muss, um in ausreichender Menge auf den Wal­ zen zu haften, ist eine konstante Durchmischung unmöglich. Dadurch entstehen am Beckenrand, von den Walzen entfernt, sog. Klebstoffnester. Eine gleichmäßige Vermischung des Klebstoffs fin­ det nicht statt, der Klebstoff wird inhomogen. Durch die Walzenrotation wird ferner Luft in den Klebstoff eingerührt, was zu einer Luftblasenstruktur an der Blattkante führt, wodurch die Haltbar­ keit der Verleimung verringert wird. Das Becken muss oft gereinigt und zumindest über Nacht mit einer Folie oder nassen Tüchern abgedeckt werden. Pro Reinigungsvorgang gelangen regelmäßig etwa 75 bis 200 g Klebstoff ins Abwasser. Schließlich ist eine Seitenbeleimung für Buchumschläge oder einen Vorsatz ohne zusätzliches Werkzeug nicht möglich.

Der Antrieb der Walzen erfolgt in der Regel über einen Motor, wobei der Antriebsmechanismus ü­ ber eine Kupplung mit dem Motor verbunden ist. Dies erfordert eine exakte Justierung und einen hohen maschinellen Aufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, eine Vorrichtung bereitzustellen, die bei geringe­ rer Baugröße eine gleichmäßige und haltbare Beleimung ermöglicht, wobei der Klebstoff möglichst homogen bleibt.

Die Lösung besteht in einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass ein nachfüllbarer, geschlossener Klebstoffbehälter vorgesehen ist, der mit ei­ ner Klebstoffdüse zum Aufbringen des Klebstoffs auf den Buchrücken versehen ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann von geringer Baugröße sein, da die Klebstoffdüse nicht breiter als der zu verklebende Buchrücken sein muss. Der Klebstoffbehälter kann aus einem Vor­ ratsbehälter diskontinuierlich, bspw. über ein Ventil, oder kontinuierlich nachgefüllt werden. Eine Verdunstung findet in nennenswertem Ausmaß nicht statt, da ein vollkommen geschlossenes Sys­ tem vorliegt und die Düsenöffnung zu klein ist. Der Klebstoff dickt nicht ein und wird nicht zäh. Durch das Nachfüllen des Klebstoffbehälters findet regelmäßig eine Durchmischung statt. Es kön­ nen auch Klebstoffe mit geringerer Viskosität als bisher verarbeitet werden, da die Notwendigkeit der Haftung auf einer Walzenoberfläche entfällt. Es wird keine Luft in den Klebstoff eingerührt. Der Klebstoff bleibt somit homogen. Eine Reinigung des Klebstoffbehälters ist nicht nötig.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nur diejenige Klebstoffmenge freigegeben, die tat­ sächlich für die Beleimung des jeweiligen Buchrückens benötigt wird. Es wird ständig frischer Kleb­ stoff zugeführt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist besonders geeignet zur Verwendung mit Klebstoffen, insbe­ sondere Kaltleimdispersionen, -emulsionen oder homogene Kaltleimlösungen mit einer Viskosität von weniger als 5000 mpas/s. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aber auch zur Verwendung mit Heißleim oder mit Klebstoffen höherer Viskosität geeignet.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Klebstoffdüse weist be­ vorzugt einen Düseneingang, eine Düsenöffnung und einen Düsenausgang auf, wobei die Düsenöff­ nung und der Düsenausgang um eine Höhe h gegenüber dem Düseneingang abgesenkt sein können. Wenn der Düseneingang den Buchrücken berührt, definiert die Höhe h die Dicke des auf den Buch­ rücken aufgetragenen Klebstofffilms. Der Düsenausgang kann mit einer Abrißkante versehen sein, um einen gleichmäßigen sauberen Auftrag des Films zu gewährleisten.

Eine weitere bevorzugte Weiterbildung sieht vor, dass die Düsenöffnung mit mindestens einem vor­ zugsweise sich nach innen erweiternden Düsenkanal verbunden ist, welcher in eine nachfüllbare Klebstoffkammer innerhalb des Klebstoffbehälters mündet. Das aus dieser Düsengeometrie resultie­ rende "Herauspressen" des Klebstoffs gewährleistet ein gleichmäßiges Auftragsprofil und eine gleichmäßige Dicke des auf dem Buchrücken aufgetragenen Klebstofffilms. Die Klebstoffkammer kann über ein vorzugsweise elektromagnetisch oder pneumatisch gesteuertes Ventil nachfüllbar sein.

Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zwei Führungselemente auf der Ober­ seite des Klebstoffbehälters auf. Diese Führungselemente begrenzen vorzugsweise die Breite der Düsenöffnung. Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Führungselement stationär und ein Führungs­ element quer zur Laufrichtung des Buchblocks bewegbar ist, um die Breite der Düsenöffnung an die Dicke des Buchblocks anzupassen.

Die Führungselemente können auf ihrer der Düsenöffnung zugewandten Seite je eine weitere Kleb­ stoffdüse aufweisen, um den Buchblock seitlich, bspw. für einen Einband oder einen Vorsatz zu be­ leimen.

Ferner kann ein vorzugsweise motorisch angetriebener Verschluß für die Klebstoffdüse vorgesehen sein, um Verunreinigungen rund um die Klebstoffdüse zu vermeiden. Zu diesem Zweck kann auch mindestens der Bereich der Klebstoffdüsen der mit dem Klebstoff in Berührung kommt, eine hydro­ phobe Beschichtung und/oder eine selbsreinigende Nanostrukturierung aufweisen.

Der Klebstoffbehälter kann zur Anwendung mit verschiedenen Klebstoffsystemen beheizbar sein.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, nicht maßstabsgetreue perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 die Ausführungsform aus Fig. 1 in einer Draufsicht;

Fig. 3 die Ausführungsform aus Fig. 1 in einer Seitenansicht;

Fig. 4 eine schematische, nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung der Klebstoffdüse;

Fig. 5 eine Darstellung wie in Fig. 4 mit dem Klebstoffbehälter;

Fig. 6 eine schematische, nicht maßstabsgerechte perspektivische Darstellung einer Buchblockzange;

Fig. 7a eine Seitenansicht der Buchblockzange aus Fig. 6;

Fig. 7b die Buchblockzange aus Fig. 6 in einer Ansicht von unten.

Der äußere Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergibt sich aus den Fig. 1 bis 3. Die Vorrichtung 1 weist einen geschlossenen etwa quaderförmigen Klebstoffbehäl­ ter 2 oder Düsenblock auf, der auf seiner Oberseite 2' mit einer Klebstoffdüse 3 mit einer Düsenöff­ nung 4 versehen ist. Die Düsenöffnung 4 ist eine Schlitzöffnung mit einer Dicke von im Ausfüh­ rungsbeispiel weniger als 0,8 mm.

Die Düsenöffnung 4 ist in ihrer Breite d begrenzt durch ein stationäres Führungselemente 5 und ein variables Führungselement 6, welche für eine stabile Führung des Buchblocks 20 über die Düsen­ öffnung 4 sorgen. Das stationäre Führungselement 5 ist auf der Oberseite 2' des Klebstoffbehälters 2 fest verankert und dient als Anschlagleiste für den in Richtung des Pfeiles L (Fig. 1) über die Dü­ senöffnung 4 laufenden Buchblocks 20 (Fig. 4). Das variable Führungselement 6 dient ebenfalls als Anschlagleiste für den Buchblock 20, so dass dieser quer zur Laufrichtung L fixiert ist und nicht ausgelenkt werden kann. Das variable Führungselement 6 ist im Ausführungsbeispiel als motorisch bewegbarer Schlitten ausgebildet, der in Richtung des Pfeiles A (Fig. 2) bewegbar ist. Mit Hilfe dieses Schlittens wird die Breite d der Düsenöffnung stufenlos eingestellt und an die Dicke des Buchblocks 20 angepasst. Die Breite d der Düsenöffnung 4 entspricht somit immer der Dicke des Buchblocks 20.

Die dem Buchblock 20 bzw. der Düsenöffnung 4 zugewandten Seiten 5', 6' der Führungselemente 5, 6 sind auf der Seite, auf welcher der Buchblock eingeführt wird, leicht nach hinten versetzt, so dass der Buchblock 20 sauber eingeführt werden kann und seine äußeren Blätter nicht abknicken.

Das stationäre Führungselement 5 und/oder das variable Führungselement 6 können, wie in Fig. 2 dargestellt, auf ihrer dem Buchblock 20 bzw. der Düsenöffnung 4 zugewandten Seite 5', 6' eine weitere Klebstoffdüse 7, 8 aufweisen, mit welcher der Buchblock 20 seitlich, bspw. für einen Ein­ band oder einen Vorsatz, beleimt werden kann. Die Klebstoffdüsen 7, 8 sind zu diesem Zweck mit dem Klebstoffbehälter verbunden. Unmittelbar im Anschluss an die Klebstoffdüsen 7, 8 sind in den Seiten 5', 6' der Führungselemente 5, 6 Rücksprünge 9, 10 vorgesehen. Dadurch ist gewährleistet, dass der seitlich austretende Klebstoff auf den Kanten bzw. Seiten des Buchblocks 20 erhalten bleibt und nicht wieder abgestreift wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Klebstoffdüse 3 in einer vergrößerten Ansicht. Die Klebstoffdüse 3 weist einen Düseneingang 11, die Düsenöffnung 4 und einen Düsenausgang 12 auf. Der Düsenein­ gang 11 berührt den Buchblock 20, während die Düsenöffnung 4 und der Düsenausgang 12 tiefer gelegt sind und den Buchblock 20 nicht berühren. Der Düsenausgang 12 ist mit einer Abrisskante 13 versehen, welche bewirkt, dass der Klebstofffilm auf dem Buchrücken glattgestrichen wird und ggf. überschüssiger Klebstoff 19 in Richtung der Düsenöffnung 4 zurückgeführt wird. Die Höhendif­ ferenz h zwischen dem Düseneingang und der Abrisskante 13 definiert die Dicke der Leimschicht, die auf den Buchrücken aufgetragen wird.

Ferner ist ein vorzugsweise motorisch angetriebener Verschluß 18 vorgesehen, der auf seiner Unterseite wie die Klebstoffdüse 3 konturiert ist. Bei einem Produktionsstillstand oder über Nacht schließt der Verschluß die Klebstoffdüse 3 ab, um das Abdampfen der flüchtigen Phase des Kleb­ stoffs aus der Düsenöffnung und somit eine Austrocknung des Klebstoffs zu verhindern.

Die Materialoberfläche der Klebstoffdüsen 3, 7 und/oder 8 ist mindestens in dem Bereich, in wel­ chem sie mit dem Klebstoff in Berührung kommt, hydrophob ausgebildet. Dies kann durch eine Kunststoffbeschichtung mit hoher Oberflächenspannung geschehen, wie Teflon und andere PTFE- Kunststoffe. Ferner kann sie eine Nanostruktur zur Selbstreinigung aufweisen (sog. "Lotoseffekt"). Dadurch ist gewährleistet, dass nach dem Abschalten des Klebstoffzuflusses am Düsenausgang 12 ein einwandfreier Abriss des Klebstofffilms ohne Fadenziehen erfolgt.

Unterhalb der Düse 3 liegt im Klebstoffbehälter 2 ein Düsenkanal 14 für den Klebstoff 19, welcher sich in seinem Querschnittsprofil nach innen hin in Richtung eines Klebstoffkammer 15 öffnet. Da­ durch wird die Fließgeschwindigkeit bzw. die Austrittsgeschwindigkeit des Klebstoffs in Relation zum in der Klebstoffkammer 15 und im Düsenkanal 14 herrschenden Druck erhöht. Das aus dieser Düsengeometrie resultierende "Herauspressen" des Klebstoffs gewährleistet ein gleichmäßiges Auf­ tragsprofil und eine gleichmäßige Dicke des auf dem Buchrücken aufgetragenen Klebstofffilms. Die Klebstoffkammer 15 kann bspw. über ein elektromagnetisch oder pneumatisch gesteuertes Ventil 16 aus einem Tank nachgefüllt werden, bspw. unter Druck mittels Förderung durch eine Pumpe.

Auf vergleichbare Weise können die Klebstoffdüsen 7, 8 mit der Klebstoffkammer 15 verbunden sein.

Es können auch mehrere Düsenkanäle 14 vorgesehen sein, um bei größerer Breite d der Düsenöff­ nung 4 eine gleichmäßige Mengenverteilung des Klebstoffs zu gewährleisten.

Die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 bestückte Buchbindemaschine kann mit einer auto­ matischen Buchblockzange 50 bestückt sein. Ein in den Fig. 6, 7a und 7b gezeigtes Ausfüh­ rungsbeispiel dieser Buchblockzange 50 besteht aus einer hinteren feststehenden Anschlagfläche 51 und einer kleineren vorderen bewegbaren Anschlagfläche 52 oder Pressplatte, welche über min­ destens zwei Achsen 53, 54 miteinander verbunden sind. Die Abmessungen der gesamten Buch­ blockzange sind so gehalten, daß alle gängigen Buchformate von DIN A6 bis DIN A3 und Blockdi­ cken im Bereich von min. ca. 3 mm bis max. ca. 60 mm verarbeitet werden können.

Die vordere Anschlagfläche 52 ist durch eine entsprechende Lagerführung (nicht dargestellt) an den Achsen 53, 54 beweglich. An den jeweiligen beiden Enden der Achsen 53, 54 sind Zahnstangen befestigt. Über ein mit einer durchgehenden Achse verbundenes Zahnritzel wird die vordere An­ schlagfläche 52 motorisch nach vorne, d. h. zum Öffnen, und nach hinten, d. h. zum Schließen be­ wegt. Die Bewegungen des Zahnritzels werden in einer Steuereinheit inkremental gezählt und ge­ speichert. Somit wird nach dem ersten Öffnen der Buchblockzange 50 auf die größtmögliche Öff­ nungsweite, z. Bsp. 60 mm, ein Buchblock eingegeben. Die vordere Anschlagfläche 52 wird nach innen in Richtung der hinteren Anschlagfläche 51 gefahren, so daß der Buchblock zusammen­ gepreßt wird. Die Differenz des so erhaltenen "Verfahrweges" zum gesamten Öffnungsweg ent­ spricht der Buchblockstärke. Dieser Wert wird gespeichert. Werden nachfolgende gleichartige Buchblöcke bearbeitet, so wird die Buchblockzange 50 nur um diese ermittelte und gespeicherte Öffnungsweite geöffnet. Ein Einjustieren der Öffnungsweite von Hand ist nicht mehr erforderlich. Diese vorzugsweise digitale Messung der Buchblockstärke kann auch über die Zeit erfolgen, die ver­ streicht, bis die mit konstanter Geschwindigkeit bewegte vordere Anschlagfläche 52 so weit nach hinten bewegt ist, daß sie am Buchblock zum Stillstand kommt.

Diese Steuerung der Buchblockzange 50 dient im Ausführungsbeispiel auch zur Steuerung der Brei­ te B der Düsenöffnung 4 über das variable Führungselement 6, so daß ein Klebstoffstreifen in der benötigten, der Buchblockstärke entsprechenden Breite aufgetragen wird. Der für die Steuerung der Öffnungsweite der Buchblockzange 50 erfaßte Wert wird auch auf den Stellmotor des variablen Führungselements 6 übertragen, so dass die Breite d der Düsenöffnung immer der Öffnungsweite der Buchblockzange 50 entspricht.

In der Praxis können Papiere über unterschiedliche Volumina verfügen d. h., manche Papiere er­ scheinen weicher und lassen sich so mehr pressen. Dieser Erscheinung wird dadurch Rechnung ge­ tragen, daß dem gespeicherten Wert automatisch ein Betrag von z. B. fünf oder zehn mm hinzuge­ rechnet wird. Somit ist gewährleistet, daß sämtliche Papiere, selbst mit unterschiedlichem Volu­ men, problemlos verarbeitet werden können.

Die vorab beschriebene Differenz des Verfahrweges zuzüglich des genannten Pressweges bildet den Speicherwert. Dieser Wert, und somit die erforderliche Zangenöffnung, stellt sich von selbst ein, ohne Werkzeug oder sonstige Handhabung. Er bleibt gespeichert bis die gesamte Auflage mit die­ sem Format verarbeitet ist d. h. die Zange öffnet nur noch soweit wie der ermittelte Wert. Um die Öffnung der Zange wieder zu verändern, muß lediglich der gespeicherte Wert gelöscht werden.

Claims (13)

1. Vorrichtung (1) zum Auftragen von Klebstoff (19) auf einen Buchrücken, dadurch gekennzeichnet, dass ein nachfüllbarer geschlossener Klebstoffbehälter (2) vorgesehen ist, welcher auf seiner Oberseite (2') mit einer Klebstoffdüse (3) zum Aufbringen des Klebstoffs (19) auf den Buchrücken versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffdüse (3) einen den Buchrücken berührenden Düseneingang (11), eine Düsenöffnung (4), vorzugsweise in Form einer Schlitzöffnung und einen Düsenausgang (12) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung (4) und der Düsenausgang (12) um eine Höhe h gegenüber dem Düseneingang (11) abgesenkt sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenausgang (12) mit einer Abrißkante (13) versehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenöffnung mit mindestens einem vorzugsweise sich nach innen erweiternden Düsenkanal (14) verbunden ist, welcher in eine nachfüllbare Klebstoffkammer (15) innerhalb des Kieb­ stoffbehälters (2) mündet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffkammer über ein vorzugsweise elektromagnetisch oder pneumatisch gesteuertes Ventil (16) nachfüllbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoffbehälter (2) auf seiner Oberseite zwei Führungselemente (5, 6) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente (5, 6) die Breite (d) der Düsenöffnung begrenzen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungselement (5) statio­ när und ein Führungselement (6) quer zur Laufrichtung (L) des Buchblocks (20) bewegbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungs­ elemente (5, 6) auf ihrer der Düsenöffnung (4) zugewandten Seite je eine weitere Klebstoff­ düse (7, 8) aufweisen.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vorzugsweise motorisch angetriebener Verschluß (18) für die Klebstoffdüse vorgesehen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass min­ destens der Bereich der Klebstoffdüsen (3, 7, 8), der mit dem Klebstoff in Berührung kommt, eine hydrophobe Beschichtung und/oder eine Nanostrukturierung aufweist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoffbehälter (2) beheizbar ist.