DE19719022A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Klebebinden von Buchrücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Klebebinden von Buchrücken, wobei einzelne Buchseiten zu einem Block gebündelt, am Rücken zusammengespannt, geschnitten, aufgerauht bzw. eingekerbt, die Schnittstelle klebegerecht von Staub oder anderen Verunreinigungen gesäubert und sodann mit einer Klebschicht von vorgegebenem Flächengewicht eingestrichen und die damit herstellbare Klebverbindung abbinden gelassen wird.

Mit der Entwicklung hochfester und zugleich elastischer Klebstoffe haben sich der Anwendung von Klebverbindungen beim Stand der Technik neue und weitere Gebiete eröffnet. Ein Beispiel hierfür ist die Sandwichbauweise durch Metallklebverbindungen im Flugzeugbau, womit Konstruktionselemente von hoher Steifigkeit mit niedrigem Gewicht herstellbar sind.

Ein spezielles Anwendungsgebiet von wirtschaftlicher Bedeutung ist das Klebebinden von Buchrücken. Hierbei wirken auf die einzelnen verklebten Seiten mit ihren vergleichsweise sehr kleinen stirnseitigen Klebeflächen relativ hohe spezifische Scherzugbeanspruchungen, wobei beim Aufschlagen und Umblättern eines Buches noch elastische Beanspruchungen hinzukommen.

Beim Stand der Technik ist es üblich, den Buchblock einzuspannen, zu beschneiden, aufzurauhen bzw. einzukerben, sodann mit einer Klebstoffschicht von vorgegebenem Flächengewicht zu bestreichen und diese zur Endfestigkeit abbinden oder aushärten zu lassen. Die Klebstoffschicht hat dann die Funktion, die einzelnen Seiten im Verbund zu einem Buch zusammenzuhalten.

Es ist bekannt, daß Haftklebfähigkeit und Scherzugfestigkeit von Klebstoffen, insbesondere von Polymerisations- Kunstharzklebstoffen, in erheblichem Maße von Vernetzungsvorgängen bei der Polymerisation abhängen. Für eine möglichst zügige und weitgehende Vernetzung der im Klebstoffmaterial vorliegenden Radikale werden diesen beispielsweise Vernetzungsinitiatoren beigegeben und die Vernetzungsreaktion unter relativ kurzzeitiger Einwirkung hoher Energien, bevorzugt durch UV-, IR- oder Laserstrahlen durchgeführt.

Es ist weiterhin bekannt, daß einzelne Materialien, wie zum Beispiel Polyolefin-Folien, aufgrund ihrer geringen Oberflächenspannung nur sehr schwer verklebbar sind. Um dennoch solche Folien beispielsweise für Fensterklebung in Kartonagen oder zur Glanzfolienveredelung in Kartons einsetzen zu können, werden sie einer sogenannten "Corona-Vorbehandlung" unterworfen. Bei dieser werden Folien zwischen zwei Elektroden durchgeführt, die mit hoher Spannung beaufschlagt sind. Dabei entstehen elektrische Corona-Entladungen in Form einer Vielzahl kleiner Blitze zwischen den Elektroden, die zu chemischen Veränderungen, beispielsweise in Form von Kettenbruch im Polymer mit Absättigung der entstehenden Bruchstücke durch Luft-Sauerstoff führen. Ähnliche oder gleichartige chemische Veränderungen kann man auch durch Beflammen der Oberfläche erreichen. Dies wird in der Praxis jedoch aus sicherheitstechnischen Gründen üblicherweise nicht durchgeführt. Nach einer Corona-Vorbehandlung oder Beflammung ihrer Oberfläche können die Folien aufgrund erhöhter Oberflächenspannung problemlos verklebt werden. Dabei wirken Wärmezufuhr und geringe Druckanwendung beschleunigend und verbessernd, und insbesondere ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Festigkeit des Klebstoffes, wenn dieser mit einem speziellen Vernetzer verarbeitet und dabei die Vernetzung unter Einwirkung von Energie mit hoher Energiedichte beschleunigt, intensiviert und bis zu einer annähernd vollständigen Vernetzung der vernetzungsfähigen Radikale durchgeführt wurde. Dabei wird auch die Bindefähigkeit des Klebstoffes durch wesentlich verbesserte Adhäsion zwischen Kleber und beklebtem Material erheblich intensiviert. Beispielsweise kann durch Corona-Vorbehandlung oder durch Beflammung der Oberfläche des Buchrückens die mechanische Haftung infolge optimierter Verankerung zwischen Klebstoff und Klebfläche deutlich verbessert werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik bzw. der Wissenschaft liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Klebebinden von Buchrücken der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art anzugeben, wodurch die Scherzugfestigkeit zwischen Klebschicht und den einzelnen Blättern des Buchrückens erheblich verbessert und die Adhäsion zwischen Kleber und den einzelnen Blättern soweit erhöht wird, daß sich die Seiten bei sachgerechter Benutzung des Buches nicht aus dem Verbund herauslösen lassen und das Buch auch bei mehrfacher Benutzung am Buchrücken zusammenhält.

Die Lösung der Aufgabe gelingt mit der Erfindung bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art dadurch, daß die Klebverbindung vor oder nach Auftrag der Klebstoffschicht auf den Buchrücken unter Einwirkung von Energie mit hoher Energiedichte hergestellt wird.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Buchrücken vor Auftrag der Klebstoffschicht mit offener Flamme beflammt wird.

Eine alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß der Buchrücken vor Auftrag der Klebstoffschicht mit elektrischen Corona-Entladungen beaufschlagt wird.

In alternativen Ausgestaltungen des Verfahrens kann ebenfalls vorgesehen sein, daß der Buchrücken vor Auftrag der Klebstoffschicht entweder einer intensiven IR-Strahlung oder einer intensiven UV-Strahlung oder einer Bestrahlung mit Laserstrahlen von hoher Energiedichte ausgesetzt wird.

Dabei wird in allen Einwirkungsarten von Energie mit hoher Energiedichte auf den noch unbeleimten Buchrücken die Bindefähigkeit des aufzutragenden Klebstoffes, insbesondere auf Kunstharzbasis, durch verbesserte Adhäsion zwischen Kleber und Klebfläche des Buchrückens bzw. der einzelnen Seiten signifikant verbessert.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, daß die Klebstoffschicht nach Auftrag auf den Buchrücken unter Einwirkung einer Bestrahlung mit hoher Energiedichte einer Vernetzungsreaktion unterzogen wird.

Zu diesem Zweck kann so vorgegangen werden, daß die Klebstoffschicht mittels UV-Bestrahlung oder IR-Bestrahlung oder Laser-Bestrahlung nach ihrem Auftrag einer forcierten Vernetzungsreaktion unterzogen wird.

Eine Vorrichtung zum Klebebinden von Buchrücken, umfassend eine Station mit Mitteln zum Aufrauhen bzw. Einkerben sowie zum Säubern des gefrästen Buchrückens, und eine Station mit Mitteln zum Beleimen des gefrästen Buchrückens, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine weitere Station mit einer Energie emittierenden Energiequelle aufweist, die zum Beaufschlagen des Buchrückens mit Mitteln zur Emission einer Energieart von hoher Energiedichte ausgebildet ist.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, daß die die Energiequelle aufweisende Station in Arbeitsrichtung vor der Beleimungsstation angeordnet ist.

Eine alternative Ausgestaltung der Vorrichtung sieht vor, daß die die Energiequelle aufweisende Station in Arbeitsrichtung hinter der Beleimungsstation angeordnet ist.

Und schließlich kann von der Maßnahme Gebrauch gemacht sein, daß je eine mit einer Energiequelle versehene Station sowohl vor, als auch hinter der Beleimungsstation - in Arbeitsrichtung gesehen - angeordnet ist.

Entsprechend weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten kann mit der Vorrichtung vorgesehen sein, daß die Energiequelle entweder eine offene Flamme ist, oder daß sie Mittel zur Erzeugung von Corona-Entladungen gegen den Buchrücken aufweist, oder daß die Energiequelle ein UV-Strahler bzw. ein IR-Strahler oder ein Laser ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung einiger in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Folge von Arbeitsstationen zur Durchführung sequentieller Arbeitsschritte eines Verfahrens zum Klebebinden von Buchrücken,

Fig. 2 eine andere Folge von Arbeitsstationen zur Durchführung von Arbeitsschritten eines Verfahrens zum Klebebinden von Buchrücken,

Fig. 3 eine andere Folge von Arbeitsstationen zur Durchführung von sequentiellen Arbeitsschritten eines Verfahrens zum Klebebinden von Buchrücken.

Die in Fig. 1 dargestellte Folge von Arbeitsstationen mit Mitteln zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Klebebinden von Buchrücken (1) umfaßt eine erste Station (10) mit Mitteln zum Aufrauhen bzw. Einkerben sowie eine anschließende Station (11) zum Säubern des gefrästen Buchrückens (1) von Bearbeitungsabfall des Fräsvorganges sowie Staub oder anderen Verunreinigungen, welche die erforderliche Adhäsion der nachfolgend aufzutragenden Klebschicht erheblich stören würden. Es folgt sodann in der Reihenfolge der Stationen eine weitere Station (12) mit einer Energie emittierenden Energiequelle, die zum Beaufschlagen des Buchrückens (1) mit Mitteln zur Emission einer Energieart von hoher Energiedichte ausgebildet ist. Durch Vorbehandlung in der Station (12) wird der Buchrücken (1) in einer solchen Weise energetisch aktiviert, daß der nachfolgende Auftrag von Klebstoff in der Station (13) die Klebehaftung der einzelnen Blätter im Verbund zu einem haltbaren Buchrücken im Verhältnis zu einem unbehandelten Buchrücken signifikant erhöht.

Dabei kann mit Vorteil mit der Erfindung vorgesehen sein, daß der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht in der Station (12) mit offener Flamme beflammt wird. Die energetische Vorbehandlung des Buchrückens (1) kann aber auch so vorgenommen werden, daß der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht (13) mit elektrischen Corona-Entladungen beaufschlagt wird, wie dies symbolisch in der Fig. 1 durch die Station (12) angedeutet ist.

Anstelle einer Vorbehandlung durch Beflammen oder mit Hilfe von elektrischen Corona-Entladungen kann der Buchrücken (1) aber auch vor Auftrag der Klebstoffschicht entweder einer intensiven IR-Strahlung oder einer intensiven UV-Bestrahlung ausgesetzt werden, und alternativ kann der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht auch mit Laser-Strahlen von hoher Energiedichte behandelt werden.

Alle diese hochenergetischen Behandlungsarten, die dem Fachmann wahlweise nach Maßgabe der Material- und Arbeitsverhältnisse zur Verfügung stehen, können von Fall zu Fall im Rahmen zumutbarer Versuche für ein optimales Ergebnis beim Klebebinden eines Buchrückens (1) zur Anwendung gebracht werden.

Eine alternative Verfahrensvariante sieht gemäß der Darstellung eines Verfahrensstammbaums in der Fig. 2 die Maßnahme vor, daß die Klebstoffschicht nach Aufrauhen bzw. Einkerben und Reinigen des Buchrückens in den Stationen (10) und (11) in der folgenden Station (13) zunächst mit Klebstoff beschichtet wird, und erst danach die noch frische Klebstoffschicht unter Einwirkung einer Bestrahlung mit hoher Energiedichte in der Station (12) einer Vernetzungsreaktion unterzogen wird. Dabei kommt diesem Arbeitsschritt die Kenntnis von Vernetzungsreaktionen zugute, wonach eine solche in Anwesenheit von Vernetzungsinitiatoren durch Beaufschlagung mit einer Strahlung von hoher Energiedichte, beispielsweise mit UV-Strahlen oder mit IR-Strahlen oder durch Bestrahlung mit Laser-Strahlen, in kürzester Zeit bis zur vollständigen Vernetzung gelingt. Im Endergebnis erhält man damit eine voll vernetzte Klebschicht von hoher Scherzugfestigkeit sowie zufriedenstellender Elastizität. Auch bei dieser Arbeitsweise stehen dem Fachmann nach Maßgabe der Zubereitung des verwendeten Klebstoffgemisches Möglichkeiten zur Optimierung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Klebebinden von Buchrücken (1) zur Verfügung.

Und schließlich zeigt die Fig. 3 einen Verfahrensstammbaum mit dem Unterschied gegenüber den Arbeitsverfahren nach Fig. 1 und Fig. 2, wobei zunächst in der Station (12) nach Aufrauhen bzw. Einkerben und Säubern des Buchrückens (1) in den Stationen (10) und (11) eine strahlenenergetische Vorbehandlung bzw. eine Vorbehandlung durch Beflammen durchgeführt wird, bevor der so vorbehandelte Buchrücken (1) in der Station (13) mit Klebstoff beschichtet und sodann in der Station (14) diese Klebstoffschicht einer hochenergetischen Nachbehandlung unter Initiierung einer Vernetzungsreaktion durchgeführt wird. Je nach den hierbei einzuhaltenden Verfahrensparametern sowie Eigenschaften des Buchrückens und der Klebstoffschicht kann hierbei eine äußerst widerstandsfähige Klebebindung von hoher Scherzugfestigkeit und extremer Adhäsionsfähigkeit zwischen Klebstoffschicht und Buchrücken (1) hergestellt werden.

Die Qualität der erfindungsgemäß hergestellten Klebebindung von Buchrücken ist im beigefügten Prüfprotokoll für Klebebindungen anhand von drei Prüflingen Buch 1, Buch 2, Buch 3 ziffernmäßig ausgewiesen. Dabei ergab sich mit der Klebstoffart KH-Dispersion der Qualität Eukalin 5050 bei Seiten aus Papier von 135 g/m² Flächengewicht, Blattlänge von 34,70 cm, glänzend bestrichen, bei einer Gesamtzahl von 135 Seiten ein Mittelwert der Zugversuche in N von 200,50 (5,78 N/cm); 198,38 (5,72 N/cm); 200,00 (5,76 N/cm) der Bücher 1 bis 3 entsprechend dem untenstehenden Diagramm:

Es handelt sich um Messergebnisse, die bei Versuchen im Laboratorium mit sogenannten "Pulltests" bei Büchern erzielt wurden. Aus diesen resultiert, daß die Ergebnisse im Durchschnitt ca. 1 N/cm besser waren, als ohne erfindungsgemäße Behandlung. Dies ist in der Praxis von großer Bedeutung. Durch die Messergebnisse ist erwiesen, daß die Erfindung eine optimale Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ergibt.

Claims (19)

1. Verfahren zum Klebebinden von Buchrücken, wobei einzelne Buchseiten zu einem Block gebündelt, dieser am Rücken (1) zusammengespannt, geschnitten, aufgerauht bzw. eingekerbt, die Schnittstelle klebegerecht von Staub oder anderen Verunreinigungen gesäubert und sodann mit einer Klebschicht von vorgegebenem Flächengewicht eingestrichen und die damit herstellbare Klebverbindung abbinden gelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebverbindung vor oder nach Auftrag der Klebstoffschicht auf den Buchrücken (1) unter Einwirkung von Energie mit hoher Energiedichte hergestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht mit offener Flamme beflammt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht mit elektrischen Corona-Entladungen beaufschlagt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht einer intensiven IR-Strahlung ausgesetzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht einer intensiven UV-Strahlung ausgesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Buchrücken (1) vor Auftrag der Klebstoffschicht mit Laser-Strahlen von hoher Energiedichte behandelt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht nach Auftrag auf den Buchrücken (1) unter Einwirkung einer Bestrahlung mit hoher Energiedichte einer Vernetzungsreaktion unterzogen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht mit UV-Strahlen bestrahlt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht einer IR-Bestrahlung ausgesetzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebstoffschicht einer Bestrahlung mit Laser-Strahlen ausgesetzt wird.

11. Vorrichtung zum Klebebinden von Buchrücken (1), umfassend eine Station mit Mitteln zum Schneiden, Aufrauhen bzw. Einkerben (10) sowie eine Station zum Säubern (11) des gefrästen Buchrückens (1), und eine Station mit Mitteln zum Beleimen (13) des gefrästen Buchrückens (1), dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine weitere Station mit einer Energie emittierenden Energiequelle (12, 14) aufweist, die zum Beaufschlagen des Buchrückens (1) mit Mitteln zur Emission einer Energieart von hoher Energiedichte ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Energiequelle aufweisende Station (12) in Arbeitsrichtung vor der Beleimungsstation (13) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die die Energiequelle aufweisende Station (12) in Arbeitsrichtung hinter der Beleimungsstation (13) angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine Station mit einer Energiequelle (12, 14) sowohl vor als auch hinter der Beleimungsstation (13) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle eine offene Flamme ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle Mittel zur Erzeugung von Corona-Entladungen gegen den Buchrücken (1) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle ein UV-Strahler ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle ein IR-Strahler ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiequelle ein Laser ist.