DE102009041881A1

DE102009041881A1 - Verfahrenstechnik für die Rückenbearbeitung bei der Buchherstellung (Faserfreilegung)

Info

Publication number: DE102009041881A1
Application number: DE102009041881A
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Landen
Original assignee: RIBLER GmbH
Current assignee: RIBLER GmbH
Priority date: 2009-09-08
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: DE102009041881B4

Abstract

Technik und Verfahrenstechnik zur Rückenbearbeitung von Buchblöcken bei Buchbindemaschinen, bestehend aus einem Rundwerkzeug mit einer Fräsoberfläche, bei der die Antriebsachse vorzugsweise im rechten Winkel zur mechanischen Laufrichtung des Buchblocks angerichtet ist und die untere Fläche des Buchblocks vollständig und gleichmäßig bearbeitet ohne einseitige Deformation. Die Schliffkanten der Zähne sind linksseitig und rechtsseitig so geschliffen, dass aufgrund ihrer Ausgestaltung der Papieraushang immer gleichmäßig zur Blockmitte gedrückt wird ohne Gegenmesser und ohne besondere Einstellung.

Description

1. Stand der Technik
Die Buchherstellung kennt heute im wesentlichen zwei Verfahren:

1. Die Blätter werden gefalzt und mit einem Faden im Falz genäht (Fadenheftung), oder
2. Die Blätter werden zusammen geklebt (Klebebindung).

Aus Wirtschaftlichen Gründen werden heute Bücher zu mehr als 90% Klebegebunden. Damit die Papierkanten der einzelnen Blätter verklebt werden können, ist es erforderlich die einzelnen Blattkanten so zu verarbeiten, dass der Klebstoff haftet. Damit ist gemeint, dass die Fasern, die im wesentlichen das Haltegerüst des Papiers darstellen, an der Klebekante so freigelegt werden (Buchblockrückenbearbeitung), dass es zu einer Verankerung dieser Fasern im Klebstoffbett kommt, wodurch letztendlich die Haltbarkeit einer Klebebindung definiert wird.
Es gibt einige Patentanmeldungen die sich bereits sehr eingehend mit der Buchblockrückenbearbeitung befasst haben.
So. z. B.

Der Buchrücken bzw. die Blattunterkanten sind dann optimal vorbereitet, wenn die Papierfasern schonend freigelegt werden. Dies ist die wichtigste Voraussetzung um ein Buch binden zu können.
Alle derzeit bekannten Verfahren gehen von einer Blattkantenbearbeitung aus, die im wesentlichen aus einer runden Werkzeugplattform oder aus einem oder mehreren Metallkreuzen besteht, die mit kleinen Messern oder Kerbstiften oder sonstigen Zähnen bestückt sind. Diese Werkzeugplattform sitzt auf einem Motor, der entsprechend dem Durchmesser der Werkzeugscheibe/Metallkreuz mit hoher Kraft dreht. Die Werkzeugplattform dreht sich parallel mit dem Buchrücken sowohl im Uhrzeigersinn als auch entgegengesetzt. Bedingt durch die hohe Motorkraft wird eine hohe Zangenpressung erforderlich, die den Buchblock bis auf den zehntel mm in Position halten muss. Je härter das Papier ist z. B. gestrichene Papiere um so größer muss die Zangenpressung sein. Eine negative Auswirkung der zu hohen Zangenpressung ist ein sogenannter Rasierpinseleffekt, d. h. der Blockanteil, der nicht durch die Zange erfasst wird, wird gespreizt. Durch diese Spreizung können s. g. Klebstoffeinläufe begünstigt werden. Ebenfalls durch die hohe Motorkraft wird nicht nur ein Teil der Blattunterkante entfernt sondern auch der sich in unmittelbarer Nähe liegende Faserverbund angelockert.
Durch die Rotationsbewegung der konventionellen Werkzeugscheibe, erfolgt ein Ablenken des Buchblockaushanges. Dies geschieht sowohl in Laufrichtung gesehen im Uhrzeigersinn als auch entgegen dem Uhrzeigersinn, ein s. g. Walkvorgang. Durch diese „Deformation” des Papieraushanges werden Klebstoffeinläufe ganz besonders bei der Verwendung von Klebstoffen auf wässriger Basis stark begünstigt.
Bedingt durch die Rotationsbewegung der konventionellen Werkzeugscheibe wird die Oberseite des Papiers z. B. Strich oder Farbe mit über die zu bearbeitende Fläche gezogen. Ferner wird durch diesen Arbeitsgang die Blockkante komprimiert. Eine so bearbeitete Blattkante ist für die Verwendung wässriger Dispersionssysteme ungeeignet.
2. Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung beschreibt eine Technik und ein Verfahren, bei der die Unterkante eines Buchblocks so aufgerauht wird, dass Fasern sichtbar werden und diese in ein Klebstoffbett eingetaucht werden können. Die Faserfreilegung ist die wichtigste Voraussetzung um ein Buch haltbar binden zu können.
Der Buchblock wird so durch die Buchblockzange gehalten, dass das Walzenwerkzeug Nummer 16, Seite 1 im Zenit die Blockunterkante wenige mm (das Maß D vorzugsweise halbe Höhe der Zähne) berührt und die Antriebsachse Nummer 18, Seite 1 der Walze im rechten Winkel zum Buchblock steht. Die Drehrichtung des Werkzeuges Nummer 16, Seite 1, kann sowohl mitläufig als auch gegenläufig in Bezug auf die Transportrichtung Nummer 14, Seite 1 des Buchblocks Nummer 10, Seite 1 ausgestaltet sein. Durch die vorab beschriebene Anordnung der Werkzeugachse ist gewährleistet, dass das walzenförmige Werkzeug mit seiner Fräsoberfläche Nummer 20, Seite 1 über die gesamte Breite den Buchblock Nummer 12, Seite 1 vollständig und gleichmäßig berührt, unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit des Buchblockes und der Umdrehungszahl des Werkzeuges.
Durch das Rotieren des walzenförmigen Werkzeuges um die Rotationsachse Nummer 18, Seite 1, und durch die Berührung des walzenförmigen Werkzeuges in seinem Zenit (tangential) wird nur ein äußerst geringer Anteil des zu verklebenden Materials abgenommen (Maß D vorzugsweise halbe Höhe der Zähne). Die Länge der Werkzeugsachse ist nicht definiert, sie soll jedoch so definiert sein damit der dickste Buchblock vollständig bearbeitet werden kann.
Die Fräsoberfläche Nummer 20, Seite 1, am Werkzeug Nummer 16, Seite 1, besteht aus einzelnen Zähnen, die eine rautenförmige Grundfläche aufweisen. Dabei sind die Zähne so pfeilförmig (siehe Nummer 1, Seite 2) in Ihrer Grundstruktur so ausgerichtet, dass bei der Bearbeitung des Blockrückens die entstehenden Kräfte sich in der Mitte des Buchblocks gegenseitig aufheben. Durch die Ausgestaltung der spitz zulaufenden Werkzeugzähne (im wesentlichen tetraedisch oder rhombisch pyramidenförmig), sowie dem Verhälntis der Vorschubgeschwindigkeit des Blocks zur Umfangeschwindigkeit des Werkzeuges entsteht ein Rupfeffekt der die Faserfreilegung positiv beeinflußt.
Ebenso können Schliffwinkel und Werkzeugdurchmesser entsprechend den Anforderungen variiert werden (z. B. rautenförmige Grundfläche). Der Schliffwinkel innerhalb des Werkzeuges kann so gewählt werden, dass durch die Berührung der Schneidkante mit dem Buchblock dieser grundsätzlich zur Blockmitte hin gedrückt wird (siehe Nummer 2, Seite 3)
Die Ausgestaltung der Werkzeugwalze kann so gewählt werden, dass z. B. bei einer Länge von 60 mm (siehe Nummer 2, Seite 3) 30 mm der Zähne so gestaltet sind, dass der Buchblock in Drehrichtung gesehen von links zur Mitte gedrückt wird (siehe Nummer 3, Seite 2) und die anderen 30 mm der Buchblock in Drehrichtung gesehen von rechts zur Mitte gedrückt wird (siehe Nummer 4, Seite 2).
Entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung kann die gesamte Bearbeitungsstation axial über eine Gewindespindel Nummer 2.3, Seite 3 oder eine sonstige mechanische Vorrichtung manuell oder automatisch verschoben werden. Damit ist gewährleistet, dass das Werkzeug Nummer 16, Seite 1, den Buchblock Nummer 10, Seite 1, immer so eingesetzt werden kann, dass die Scherkräfte, die durch die Einwirkung der Zähne entstehen sich auf die Mitte des Buchblocks Nummer 5, Seite 3 aufheben. Das Werkzeug Nummer 16, Seite 1, kann auf der Welle Nummer 2.3, Seite 3, wie vorab beschrieben, verschoben werden.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass der Buchblock der Länge nach bearbeitet wird und nicht wie bei allen anderen herkömmlichen Werkzeugen quer zum Buchblock und damit quer zur Vorschubrichtung bearbeitet wird.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass durch die Art und Weise des Werkzeugeingriffes auf den Buchblock der Blockaushang weder nach links noch nach rechts gedrückt wird. Durch diese Form der Faserfreilegung entstehen ausgeprägte Faserkonzentrationen, die sich insofern positiv auf die Verwendung wässriger Klebstoffsysteme auswirken, als durch die vergrösserte Oberfläche sowohl ein schlagartiges Aufsaugen entsteht, als auch eine Art „mechanische Barriere”, die sozusagen eine Bremsfunktion hat und damit Klebstoffeinläufe verhindert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19639574 [0004]
DE 3536058 [0004]
DE 3601187 [0004]
US 3706252 [0004]
US 2416460 [0004]
DE 3936186 [0004]
AT 182703 [0004]
DE 2719402 [0004]

Claims

Buchbindeverfahren, umfassend mindestens folgende Schritte: (a) Aufrauhen einer Klebeseite eines Buchblocks (b) Aufbringen eines Klebers auf die aufgerauhte Klebeseite dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt a folgende Unterschritte umfasst: (a1) Bereitstellen eines walzenförmigen Werkzeuges mit einer Rotationsachse und einer Umfangsfläche, die mit einer Vielzahl von spitz zulaufenden Zähnen versehen ist, die mindestens im wesentlichen regelmäßig versetzt angeordnet sind (a2) Rotieren des walzenförmigen Werkzeuges um die Rotationsachse, parallel zur Vorschubrichtung des Buchblocks. (a3) Ausrichten des Buchblocks so, dass die Längsachse der Klebeseite wenigstens im wesentlichen quer zur Rotationsachse und in etwa tangential zur Umfangsfläche des walzenförmigen Werkzeuges verläuft. (a4) Bewegen des Buchblocks in einer Richtung im wesentlichen quer zur Rotationsachse des walzenförmigen Werkzeuges.
Buchbindeverfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a4) die Klebeseite des Buchblocks von der Rotationsachse um ein Maß D beabstandet ist, welches kleiner ist als der maximale Durchmesser des walzenförmigen Werkzeugs, jedoch minimal ungefähr dem maximalen Durchmesser des walzenförmigen Werkzeuges abzüglich der Höhe der Zähne entspricht, starker bevorzugt minimal ungefähr dem maximalen Duchmesser des walzenförmigen Werkzeuges, abzüglich der halben Höhe der Zähne entspricht.
Buchbindeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a4) mindestens 90% des Buchblocks vom walzenförmigen Werkzeug nicht zerkleinert wird.
Buchbindeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a4) die Rotationsgeschwindigkeit des walzenförmigen Werkzeugs und die Vorschubgeschwindigkeit des Buchblocks so aufeinander abgestimmt werden, dass ein Rupfeffekt entsteht, durch den Fasern auf der Klebeseite des Buchblocks freigelegt werden.
Buchbindeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a1) ein walzenförmiges Werkzeutg bereitgestellt wird, dessen Zähne gegenüber einem bei Rotation vorhandenen und tangential zur Umfangsfläche liegenden Richtungsvektor verdreht angeordnet sind.
Buchbindeverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Zähne bzgl. einer Ebene, die senkrecht zur Rotationsachse und in etwa mittig zwischen den Stirnseiten des walzenförmigen Werkzeugs liegt, symmetrisch ist, derart, dass bei der Bearbeitung eine Kraft auf die Klebeseite zur Symmetrieebene hin ausgeübt wird.
Buchbindeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (a1) ein walzenförmiges Werkzeut bereitgestellt wird, dessen Zähne eine rautenförmige Grundfläche aufweisen.
Buchbindeverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass im Schritt (a4) der Buchblock so bewegt wird, dass die Vorschubgeschwindigkeit des Buchblocks und die Tangentialgeschwindigkeit der Umfangsfläche gegensinnig sind.
Buchbindevorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass sie ein walzenförmiges Werkzeug zur Verwendung in einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
Buchbindevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des walzenförmigen Werkzeugs längs seiner Rotationsachse einstellbar ist.
Buchbindevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannvorrichtung des Buchblocks mit einer Verstellvorrichtung für die axiale Position des walzenförmigen Werkzeugs gekoppelt ist.
Buchbindevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzen der zulaufenden Zähne reißzahnförmig ausgebildet sind.
Buchbindevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitzen der Zähne im wesentlichen tetraedrisch oder rhombisch pyramidenförmig ausgebildet sind.
Buchbindevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne in Umfangsrichtung des walzenförmigen Werkzeugs versetzt zueinander angeordnet sind.