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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klebebinden
von in einer Fördereinrichtung gehaltenen, aus mehreren
Falzbogen und/oder Blättern gebildeten Buchblocks, bei
dem geschmolzener Klebstoff auf den Blockrücken aufgetragen
wird.
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Das
Klebebinden von Buchblocks stellt ein stoffschlüssiges
Bindeverfahren dar, bei dem durch Fügen der zusammengetragenen
Bogen oder Blätter durch Auftragen eines speziellen Klebstoffs
auf den Blockrücken eine unlösbare Verbindung
entsteht. Es werden Dispersions-, Heißschmelz- oder Polyurethanklebstoffe
mittels Walzen- oder Düsenleimwerken aufgetragen. Für
die Übertragung geschlossener Klebstofffilme hinreichender
Dicke sind mehrschichtige, d. h. nacheinander erfolgende Klebstoffaufträge vorteilhaft,
wobei die verschiedenen Klebstoffarten kombiniert werden können.
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In
dem Fachbuch [Dieter Liebau, Inés Heinze/Industrielle
Buchbinderei/Verlag Beruf + Schule, 2001] ist auf Seite
305 ff der maschinentechnische Aufbau von Klebebindern beschrieben.
Als Fördereinrichtungen für die Buchblocks sind
Plattenketten- sowie hin und her bzw. umlaufende Klammerwagensysteme
bekannt. Nach der Überführung des zusammengetragenen
Buchblocks in die Fördereinrichtung durchläuft
der Buchblock eine oder mehrere Rückenbearbeitungsstationen.
Es folgen ein oder mehrere Leimauftragswerke. Von einer Umschlaganlegestation
wird dem am Rücken und ggf. rückennahen Seitenflächen
beleimten Buchblock ein Umschlag zugeführt und mit einer
Andrückstation um den Blockrücken gelegt und fest
angedrückt. Klebebinder können über eine
vor der Umschlaganlegestation angeordnete Fälzelstation
verfügen, mit der Fälzelstreifen in etwas größerer
Breite als der Blockrücken am selbigen anlegbar sind, um
dann mit der Andrückstation angepresst zu werden.
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Eine
wichtige Kenngröße bei der Verarbeitung von Schmelzklebstoff
(Heißschmelz- oder Polyurethanklebstoff) ist dessen klebstoffoffene
Zeit, innerhalb der die Anbringung des Umschlags am beleimten Blockrücken
zu erfolgen hat, um eine sichere und dauerhafte Verklebung zu gewährleisten.
Sie ist abhängig von der Zusammensetzung des Klebstoffs, seiner
Auftragstemperatur und -dicke sowie den Materialeigenschaften der
Kleblinge (z. B. Wärmeleitfähigkeit). Maschinenseitig
ist die erforderliche, klebstoffoffene Zeit durch den Abstand zwischen
dem Leimauftragswerk und der Umschlagandrückstation sowie
die Maschinengeschwindigkeit festgelegt. Zur Verlängerung
der klebstoffoffenen Zeit können zwischen dem letzten Leimauftragswerk
und der Andrückstation Infrarotstrahler als Warmhaltestrecke
für die mit Schmelzklebstoff beleimten Blockrücken
installiert sein. Nachteilig an den relativ trägen Infrarotstrahlern
ist, dass bei Maschinengeschwindigkeitsänderungen eine
bedarfsgerechte Wärmezuführung zur exakten Einhaltung
der jeweils erforderlichen klebstoffoffenen Zeit nicht gegeben ist.
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Neben
der Warmhaltung des aufgetragenen Schmelzklebstoffs ist andererseits
die Beschleunigung seines Aushärteprozesses von Interesse,
um eine möglichst schnelle Weiterverarbeitung zu ermöglichen.
Eine rasche Abkühlung ist bspw. erforderlich, wenn abgeleimte
Buchblocks ohne Anbringen eines den aufgetragenen Schmelzklebstoff
abdeckenden Fälzels oder Umschlags aus der Fördereinrichtung
des Klebebinders ausgeführt werden sollen. Bekannt sind
entlang der Förderstrecke angeordnete, Umgebungsluft gegen
den beleimten Blockrücken blasende Gebläse. Ihre
Effizienz ist jedoch eingeschränkt, wenn der Klebebinder
unter warmen Umgebungstemperaturen betrieben wird. Bekannt ist außerdem
das Heranführen von Wasser an den beleimten Blockrücken,
bspw. mit einem dafür umfunktionierten Walzenleimwerk,
wodurch der Klebstofffilm abgeschreckt und druckbeaufschlagbar werden
soll, ohne zu kleben. Dabei besteht jedoch die Gefahr der übermäßigen
Wasseraufnahme durch den Buchblock, was zur Wellenbildung im Buchblock
führen kann.
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Problematisch
beim Klebebinden ist, dass im Falle eines nicht bzw. fehlerhaft
zugeführten Umschlags oder Fälzels die Fördereinrichtung
zur Entnahme des assoziierten Buchblocks angehalten werden muss,
damit nachgeordnete Andrückelemente nicht in Kontakt mit
dem offenen Klebstoff des betreffenden Buchblocks gelangen und dadurch
verschmutzen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Klebebinden von in einer Fördereinrichtung gehaltenen,
aus mehreren Falzbogen und/oder Blättern gebildeten Buchblocks,
bei dem geschmolzener Klebstoff auf den Blockrücken aufgetragen
wird, zu schaffen, das bzw. die es ermöglicht, den Abkühlungsverlauf
des aufgetragenen Schmelzklebstoffs gezielt zu beeinflussen, um
eine sichere und dauerhafte Verklebung bei unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten
der Buchblocks zu gewährleisten. Eine weitere Aufgabe besteht
darin, bei irregulären Betriebszuständen einen Weiterbetrieb
der Fördereinrichtung zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass für eine dem Klebstoffauftragen nachfolgende individuelle
Behandlung des Buchblocks der aufgetragene Klebstoff von gekühlter
Luft derart beaufschlagt wird, dass sich eine für die jeweilige
nachfolgende Behandlung erforderliche Klebstofffilmbildungsphase
zeitgenau ausbildet. Die Erfindung geht neue Wege, indem die klebstoffoffene
Zeit des aufgetragenen Klebstoff nicht wie bisher von Heizelementen
verlängert sondern durch die Beaufschlagung von exakt dosierter
Kühlluft verkürzt wird. Durch die gezielte, beschleunigte
Abkühlung und damit Verkürzung der klebstoffoffenen
Zeit kann ein bestimmter Schmelzklebstoff, der aufgrund seiner eingeprägten,
relativ langen klebstoffoffenen Zeit für langsame Fördergeschwindigkeiten
der Buchblocks vorgesehen ist, auch für hohe Fördergeschwindigkeiten
und damit kurze maschinenoffene Zeiten verwendet werden, sodass
ein Klebstoffwechsel beim Betrieb der Fördereinrichtung
in unterschiedlichen Geschwindigkeitsbereichen in Fortfall gelangen
kann und trotzdem eine sichere und dauerhafte Verklebung gewährleistet
ist.
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Die
oben genannten, auf die klebstoffoffene Zeit Einfluss nehmenden
Faktoren, insbesondere die Auftragstemperatur und -dicke, können
im Hinblick auf eine optimale Beleimung festgelegt werden, während
die gezielte Kühlluftbeaufschlagung als Regulativ für
die gewünschte klebstoffoffene Zeit zur Verfügung
steht.
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Eine
Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens besteht aus einer der Beleimeinrichtung nachgeordneten,
auf den aufgetragenen Klebstoff einwirkenden Kühlluftzuführvorrichtung und
einer zugeordneten Steuerungseinrichtung zur Ermittlung und Einstellung
eines erforderlichen Intensitätsgrads der zugeführten
Kühlluft im Hinblick auf eine zeitgenaue Ausbildung einer
gewünschten Klebstofffilmbildungsphase für eine
nachfolgende Behandlung des Buchblocks.
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Zur
Verstärkung der Klebstoffabkühlung könnte
feuchtkalte Luft auf den aufgetragenen Klebstoff geleitet werden.
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Zweckmäßig
könnte die Kühlluftbeaufschlagung bezüglich
ihres Intensitätsgrades in Abhängigkeit der Buchblockfördergeschwindigkeit
erfolgen.
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Die
Kühlluftbeaufschlagung könnte zwischen zwei aufeinander
folgenden Klebstoffaufträgen erfolgen, wodurch ein erster
niedrigviskoser Klebstoffauftrag soweit verfestigt wird, dass in
einem nachfolgenden Auftrag ein hochviskoser Klebstoff aufgetragen werden
kann.
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Der
aufgetragene Klebstoff könnte derart intensiv von Kühlluft
beaufschlagt werden, dass dieser anschließend druckbeaufschlagbar
ist, ohne zu kleben, sodass der beleimte Blockrücken von
Förder-, Führungs- und/oder Andrückelementen
kontaktiert werden kann.
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Vorzugsweise
erfolgt die intensive Kühlluftbeaufschlagung für
den Fall, dass ein mit dem Blockrücken und/oder rückennahen
Seitenflächen zu verklebender Umschlag und/oder Fälzel
nicht bzw. fehlerhaft zugeführt wird, sodass die Fördereinrichtung nicht
mehr angehalten werden muss.
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Mit
dem Vorteil einer effektiven Kühlung ist die Kühlluftzuführvorrichtung
mit einem Kühllufterzeuger verbunden. Vorzugsweise bestehend
aus einem oder mehreren als Wirbelrohr ausgebildeten Kühldüsen,
welche eine einfache Regulierung des Kühlluft-Intensitätsgrades
durch Variation ihrer Drosselweite ermöglichen.
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Zur
Befeuchtung der gekühlten Luft umfasst die Kühlluftzuführvorrichtung
eine Dampflanze o. dgl. Befeuchtungseinrichtung.
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Vorzugsweise
lässt sich der Volumenstrom und/oder die Temperatur der
zugeführten Kühlluft mit der Steuerungseinrichtung
einstellen und verstellen.
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Vorteilhaft
ist die Auswertung relevanter Produktionsparameter, wie Klebstoffauftragsdicke,
-temperatur, Produktformate, Fördergeschwindigkeit usw.,
sowie der jeweils aktuellen Betriebszustände durch die
Steuerungseinrichtung, zur Ermittlung und Einstellung des jeweils
aufzubringenden Kühlluft-Intensitätsgrades und/oder
zum Ein- und Ausschalten der Kühlluftbeaufschlagung.
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Vorzugsweise
weist die Kühlluftzuführvorrichtung einen entsprechend
der zu beaufschlagenden Buchblockdicke verstellbaren Kühlluftverteiler auf.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird an einem Klebebinder
oder einer Ableimmaschine für die Herstellung von Büchern
oder Broschuren verwendet.
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform anhand der beigefügten, nachstehend
aufgeführten Zeichnungen erläutert. Es zeigen
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1 einen
Klebebinder zur Herstellung einer klebegebundenen Broschur in vereinfachter
perspektivischer Ansicht;
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2 den
Aufbau einer Kühlluftzuführung.
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1 zeigt
in vereinfachter Ansicht einen Klebebinder 1, der eine
Fördereinrichtung 5 mit einer Vielzahl von in
einer geschlossenen, ovalförmigen Umlaufbahn kontinuierlich
bewegbaren und antriebsmäßig miteinander verbundenen
Buchblockzangen 6 aufweist, mit einer Einfuhr 7 zum
Zuführen der aus Falzbogen zusammengetragenen Buchblocks 2 zu den
Buchblockzangen 6 und mit einer Ausfuhr 16 zum
Ausführen der klebegebundenen Broschuren 4 oder
Buchblocks.
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Entlang
einer ersten geradlinigen Förderstrecke der Fördereinrichtung 5 sind
Einrichtungen zur Rückenbearbeitung 8, zur Rückenbeleimung 9.1 und 9.2 und
zur Seitenbeleimung 10 der Buchblocks 2 angeordnet.
Entlang der zweiten geradlinigen Förderstrecke befinden
sich eine Umschlagzuführung 11 und wenigstens
eine Umschlaganpressung 15. Umschläge 3 werden
aus einem Magazin 12 vereinzelt und einer Rilleinrichtung 13 zugeführt.
Der mit wenigstens einer zweifachen Rückenrillung 3a versehene
Umschlag 3 wird an einen aus zwei parallel nebeneinander
liegenden Förderriemen 14a mit Mitnehmern 14b gebildeten
Umschlagförderer 14 übergeben und von
diesem bis zu einer Andrückrolle 15a transportiert,
die den Umschlag 3 an den beleimten Rücken des
Buchblocks 2 drückt. Der Andrückrolle 15a nachfolgend
pressen umlaufende Andrückschienen 15b den Umschlag 3 am
Rücken und rückennahen Seitenflächen
fest an.
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Erfindungsgemäß ist
der Klebebinder 1 mit Kühlluftzuführungen 21, 22, 23 ausgestattet.
Mit ihnen kann der aufgetragene Klebstoff am Blockrücken derart
mit gekühlter Luft beaufschlagt werden, dass sich eine
für die jeweilige nachfolgende Behandlung erforderliche
Klebstofffilmbildungsphase zeitgenau ausbildet. In 1 sind
der Übersicht halber nur die endseitigen Kühlluftverteiler 20 dargestellt,
um die verschiedenen Positionen der Kühlluftzuführungen 21, 22, 23 entlang
der Fördereinrichtung 5 zu veranschaulichen.
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Der
Aufbau einer Kühlluftzuführung 21, 22, 23 ergibt
sich aus 2. Als Kühllufterzeuger
kommen als Wirbelrohr ausgebildete Kühldüsen 24 zum Einsatz,
auch Hilsch-Rohre genannt. Sie werden mit tangential ins Rohr eingeleiteter
Druckluft P beaufschlagt. Es entsteht ein Wirbel um die Rohrachse, welcher
nur teilweise an einem Ende der Kühldüse 24 über
eine Drossel entweicht. Die übrige, weiterhin wirbelnde
Luft wird im Innern des erstgenannten Wirbels zum anderen Ende der
Kühldüse gezwungen. Sie kühlt sich dabei
um mehr als 28° unter die zugeführte Drucklufttemperatur
ab, wobei die Wärme an den äußeren Luftwirbel
abgegeben und über den durch die Drossel abgeleiteten Luftstrom
aus der Kühldüse 24 abgeführt
wird.
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Die
gekühlte Luft gelangt über Leitungsrohre 25 zum
zugeordneten, auf Blockdicke verstellbaren Kühlluftverteiler 20,
wo der Kühlluftstrom VKL zur Abkühlung
des aufgetragenen Klebstoffs über die Blockdicke verteilt
gegen den beleimten Blockrücken geleitet wird. Eine Verstärkung
der Klebstoffabkühlung kann erzielt werden, in dem die
gekühlte Luft von einer mit Wasserdampf W versorgten Dampflanze 27 befeuchtet
wird.
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Zur
gezielten Beaufschlagung und damit definierten Abkühlung
des Klebstoffs ist der jeweiligen Kühlluftzuführung 21, 22, 23 eine
Steuerung 28 zugeordnet, die auf die die Temperatur und
den Volumenstrom bestimmende Drosseleinstellung 24a der
Kühldüse 24 wirkt und außerdem
ein Ventil 26 im Leitungsrohr 25 schaltet.
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In
der Steuerung 28 werden die Schalt- und Stellsignale durch
Auswertung relevanter, von einer übergeordneten Steuerung 29 des
Klebebinders 1 bereitgestellten Produktionsparameter, wie
Produktionsart, Klebstoffauftragsdicke, -temperatur, Produktformate,
Fördergeschwindigkeit usw., ermittelt. Dabei werden auch
die jeweils aktuellen Betriebszustände des Klebebinders 1 berücksichtigt.
Beispielhafte Einsatzmöglichkeiten der Kühlluftzuführung 21, 22, 23 sind
nachfolgend aufgeführt:
Die Anordnung einer Kühlluftzuführung 21 zwischen einer
ersten und zweiten Rückenbeleimung 9.1 bzw. 9.2 (Two-Shot-Beleimsystem)
ermöglicht die gezielte Zwischenkühlung des ersten
Leimauftrags, wodurch ein erster niedrigviskoser Klebstoffauftrag
soweit verfestigt wird, dass in einem nachfolgenden Auftrag ein hochviskoser
Klebstoff aufgetragen werden kann, ohne dass der erste Klebstoffauftrag
durch den zweiten Auftrag wieder vom Blockrücken abgezogen
wird. Die mit der ersten Rückenbeleimung aufgebrachte Leimauftragsstärke
kann dadurch vergrößert werden.
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Eine
weitere Einsatzmöglichkeit der erfindungsgemäßen
Kühlluftzuführung liegt in der definierten Einstellung
der klebstoffoffenen Zeit. Statt diese durch Beheizung des Blockrückens
zu verlängern, wird sie durch die Beaufschlagung von exakt dosierter
Kühlluft verkürzt und so an die jeweilige Taktleistung
und damit Fördergeschwindigkeit des Klebebinders 1 angepasst.
Hierzu kann eine Kühlluftzuführung 22 in
der Umlenkung der Fördereinrichtung 5 unmittelbar
vor der Umschlagzuführung 11 angeordnet sein.
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Durch
die Installation einer besonders leistungsfähigen Kühlluftzuführung 22,
bspw. durch mehrfache Anordnung von Kühlluftverteilern 20, kann
eine derart intensive Kühlluftbeaufschlagung erzielt werden,
dass der aufgetragene Klebstoff anschließend druckbeaufschlagbar
ist, ohne zu kleben. Eine solch intensive Kühlluftbeaufschlagung
kann fallweise vorgenommen werden, wenn z. B. ein mit dem betreffenden
Buchblock 2 zu verklebender Umschlag 3 nicht bzw.
fehlerhaft zugeführt wird. Die Fördereinrichtung 5 muss
dann nicht mehr zum Schutz der Umschlaganpressung 15 vor
Verschmutzung angehalten werden.
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Eine ähnliche
Wirkung erzielt eine Anordnung der Kühlluftzuführung 23 entlang
der zweiten geradlinigen Förderstrecke. Der Klebstoffauftrag
von lediglich abgeleimten Buchblocks 2 wird abschmierssicher
verfestigt, sodass die abgeleimten Buchblocks 2 in der
Ausfuhr 16 des Klebebinders 1 folgenlos an nachfolgende
Transportsysteme abgegeben werden können.
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Analoge
Einsatzmöglichkeiten ergeben sich, wenn der Klebebinder 1 mit
einer Fälzelstation nach der Seitenbeleimung ausgestattet
wäre. Neben der an einem Klebebinder 1 mit im
Oval laufenden Klammerwagen dargelegten Ausführungsform
ist das erfindungsgemäße Verfahren auch an Rundläufern oder
linear arbeitenden oder mit Plattenkettentransportsystemen ausgestatteten
Klebebindern oder Ableimmaschinen anwendbar.
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- 1
- Klebebinder
- 2
- Buchblock
- 3
- Umschlag
- 3a
- Rückenrillung
- 4
- Broschur
- 5
- Fördereinrichtung
- 6
- Buchblockzange
- 7
- Einfuhr
- 8
- Rückenbearbeitung
- 9.1
- Erste
Rückenbeleimung
- 9.2
- Zweite
Rückenbeleimung
- 10
- Seitenbeleimung
- 11
- Umschlagzuführung
- 12
- Magazin
- 13
- Rilleinrichtung
- 14
- Umschlagförderer
- 14a
- Förderriemen
- 14b
- Mitnehmer
- 15
- Umschlaganpressung
- 15a
- Andrückrolle
- 15b
- Andrückschienen
- 16
- Ausfuhr
- 20
- Kühlluftverteiler
- 21
- Erste
Kühlluftzuführung
- 22
- Zweite
Kühlluftzuführung
- 23
- Dritte
Kühlluftzuführung
- 24
- Wirbelrohr-Kühldüse
- 24a
- Drosseleinstellung
- 25
- Leitungsrohr
- 26
- Ventil
- 27
- Dampflanze
- 28
- Steuerung
Kühlluft
- 29
- Steuerung
- VKL
- Kühlluftstrom
- P
- Druckluft
- W
- Dampfversorgung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Dieter Liebau,
Inés Heinze/Industrielle Buchbinderei/Verlag Beruf + Schule,
2001 [0003]