DE2553816C2 - Verfahren zum Trocknen und Abbinden des Leimes auf dem Rücken von Buchblocks sowie Buchbindemaschinen mit Hochfrequenz-Trocknungsanlage, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen und Abbinden des Leimes auf dem Rücken von Buchblocks, wobei ein Buchblock durch ein Hochfrequenzstreufeld geführt wird, in dem sich die auf die Leimschicht während des Trocknungsvorgangs einwirkende Feldstärke des Hochfrequenzstreufeldes ändert Die Erfindung betrifft ferner eine Buchbindemaschine mit Trocknungsanlage, in der insbesondere das Verfahren durchgeführt werden kann, wobei die Trocknungsanlage mehrere, den Rücken von in Buchblockzangen der Buchbindemaschine gehaltenen Buchblöcken gegenüberliegende, in Transportrichtung des Buchblocks angeordnete HF-Elektroden aufweist.

Die Trocknung des Leimes im hochfrequenten elektrischen Streufeld erfolgt durch die dielektrische Erwärmung der Leimschicht Dabei wird die in einem Hochfrequenzgenerator erzeugte Energie auf Elektroden geleitet, wobei die hochfrequenten elektromagnetischen Schwingungen auf den mit Klebstoff versehenen Buchblockrücken einwirken. Da insbesondere das Wasser im Klebstoff besonders hoch dielektrisch ist, setzt es dem Durchgang der HF-Energie durch die Leimschicht einen erheblichen Widerstand entgegen. Je größer der Widerstand ist, desto höher ist auch die dadurch hervorgerufene Wärmeentwicklung. Diese Wärme läßt das Wasser im Klebstoff in kurzer Zeit verdampfen.

Es ist bereits ein Verfahren zum Trocknen und Abbinden des Leimes auf Buchblockrücken bekannt (DE-GM 19 24 807) das mit der Energie eines Hochfrequenzstreufeldes arbeitet Bei diesem Verfahren ist jedoch die Energieverteilung des Streufeldes wähl end des gesamten Trocknungsvorganges konstant. Das bedingt, daß, wenn man eine zu hohe Streufeldenergie wählt, der Verdampfungsdruck des Wassers im Klebstoff zu groß wird und die Leimschicht dadurch gesprengt wird. Zur Vermeidung eines zu hohen Dampfdruckes muß eine entsprechend geringere Energie gewählt werden, was wiederum relativ lange Trocknungszeiten von etwa 60 see zur Folge hat. Bei diesem Verfahren kann jedoch nicht vermieden werden, daß gegen Ende des Trocknungsvorganges Restwasser im Leim verbleibt weil dann die relativ geringe Streufcldenergie nicht mehr das Restwasser zur Verdampfung bringt

Ein Vorschlag der Anmelderin (DE-PS 24 26 704) betrifft eine Vorrichtung zum Trocknen und Abbinden des Leimes auf Buchblockrücken, insbesondere bei auf den Buchblockrücken aufgebrachtem Hinterklebematerial, wobei die Vorrichtung im wesentlichen aus mehreren, den Buchblockrücken gegenüberliegend und quer zur Buchblocklängsachse hinter einem Transportband, auf dessen anderer Seite die Buchblockrücken aufliegen, angeordneten H F-Elektroden besteht. Bei dieser neuen Vorrichtung sind die HF-Elektroden in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet, wobei der Abstand der einzelnen HF-Elektroden untereinander im Anfangsbereich des Transportbandes geringer als im mittleren Bereich des Transportbandes ist, und der Abstand der HF-Elektroden im Endbereich des Transportbandes etwa dem Abstand im Anfangsbereich entspricht. Die vorgeschlagene Vorrichtung ermöglicht ein sehr schnelles Trocknen des Leims und hat sich hervorragend bewährt.

Die US-PS 29 68 336 befaßt sich mit dem Trocknen und Abbinden des Leims auf dem Rücken von Buchblocks, wobei die Buchblocks durch ein Hochfrequenzstreufeld geführt werden. Die Spannung des Feldes und seine Frequenz können weitgehend variiert werden, entsprechend den Erfordernissen für das Verdampfen des Wassers und Abbinden des Leims

während der Zeit, in der der Buchblock sich innerhalb des elektrischen Feldes befindet Somit soll das Verdampfen und Abbinden des Leimes während der 7eit erfolgen, in der der Buchblock innerhalb des konstanten Feldes geführt wird. Eine zu schnelle Trocknung soll vermieden werden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine optimale Geschwindigkeit ermittelt, mit der der Buchblock durch das Hochfrequenzstreufeld transportiert wird. Eine Variierung der Feldstärke während des Trocknungsvorganges findet nicht statt ι ο

Aufgabe der Erfindung ist, eine Trocknung des Leimes auf einem Buchblockrücken im Hochfrequenzstreufeld zu gewährleisten, die in sehr kurzer Zeit ohne Gefahr des Sprengens der Leimschicht vollkommen durchgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Maßnahmen gemäß dem Kennzeichnungsteil des Hauptanspruchs gelöst Zweckmäßige Verfahrensvarianten enthalten die Unteransprüche 2 und 3. Ferner kann die gestellte Aufgabe mit einer Buchbindemaschine in der Ausbildung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 4 gelöst werden. Zweckmäßige Ausgestaltungen der neuen Buchbindemaschine werden in den Ansprüchen 5 bis 9 angegeben.

Nach der Erfindung wird zu Beginn der Trocknung ein kurzzeitiger Energiestoß (Wärmeentwicklung) eingeleitet, um die Temperatur des Leimes sehr schnell auf die Verdampfungstemperatur des Wassers zu bringen.

Es war überraschend, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren die Trocknungszeit für einen Buchblock lediglich nur noch etwa 2 bis 6 see beträgt, ohne daß die Leimschicht und damit der Buchblockrücken gesprengt werden. So können, wenn eine Hochfrequenz von 27, 12Mh und eine Nutzleistung von 10 kW verwendet werden, auf einer Trocknungsstrecke von etwa 2 bis 4 m pro Stunde etwa 4500 Buchblocks aus Werkdruckpapier mit einer Dicke von 30 mm und 220 mm Rückenlänge, die mit Kaltleim mit etwa 35% Wassergehalt beschichtet sind, getrocknet werden. Bei der Wahl von 20 kW Nutzleistung können dagegen etwa 6500 Exemplare pro Stunde mit einer Rückenfläche von bis zu 140 cm² restwasserfrei getrocknet werden. Aus dem erfindungsgemäßen Verfahren resultiert außerdem, daß die Kühlzeit auf 30 bis 60 see und damit erheblich reduziert werden kann.

Die Variierung der Feldstärke des Hochfrequenzstreufeldes kann zweckmäßigerweise eine kontinuierliche Erhöhung sein.

Da eine feste Relation zwischen der Buchrückenfläche, Hochfrequenzieistung und Geschwindigkeit des Buchblocks und insbesondere dem Ausgangswasseranteil im Dispersionskleber besteht, kann im Einzelfall die günstigste Energieverteilung des Hochfrequenzstreufeldes während des Trocknungsvorganges ermittelt werden. Zweckmäßig ist, wenn dabei während der Trocknung die Temperatur in der Leimschicht konstant bleibt und etwa der Verdampfungstemperatur des Wassers entspricht.

Aufgrund der kurzen Trocknungszeit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders bei der Anwendung direkt in einer Buchbindemaschine, wobei der besondere Vorteil erzielt wird, daß die Buchblocks während der Trocknung und Abbindung des Leimes noch in den Buchblockzangen der Buchbindemaschine zusammengepreßt gehalten werden. Die Anordnung der Hochfrequenztrocknungsanlage in der Buchbindemaschine lag keineswegs nahe, denn die zur Masse zählenden Buchblockzangen bewirken, wenn sie durch das Hochfrequenzstreufeld geführt werden, daß sich das Hochfrequenzfeld, anstatt sich zwischen den benachbarten Elektroden aufzubauen, zwischen der Masse des Buchblockhalters und einer Elektrode aufbaut Dies wird dadurch verhindert, daß benachbarte Hochfrequenzelektroden derart zueinander geschaltet bzw. angeordnet sind, daß die Spannungsdifferenz zwischen benachbarten Elektroden größer ist als zwischen einer Elektrode und einer Buchblockzange. In vorteilhafter Weise kann dies dadurch erreicht werden, daß benachbarte Elektroden Spannung gegenüber der Masse führen. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, daß in der Trocknungsanlage benachbarte Elektroden gleich große, um 180° phasenverschobene Spannungen führen. In vorteilhafter Weise ist ferner vorgesehen, daß in der Trocknungsanlage die Speisung der Elektroden über eine Zuleitung, einen Kondensator und einen Spannungsteiler erfolgt. Durch die bevorzugte Phasenverschiebung um 180° über einen Spannungsteiler mit Koaxialleitung wird erreicht daß die Spannungsdifferenz der Elektroden zur Masse nur die Hälfte beträgt zur Spannungsdifferenz Elektrode-Eiektrode. Da die Masse dann zur Hochfrequenzanlage neutral ist, fließt über die an Masse liegenden Zangen kein Hochfrequenzstrom in den Maschinenkörper ein. Auf diese Weise ist es möglich, mit den Zangen bis auf 10 bis 16 mm an die Hochfrequenzeiektrode heranzugehen.

Das Verfahren eignet sich insbesondere zum Trocknen von hinterklebten Buchblocks, Telefonbüchern und Taschenbüchern. Es wird insbesondere eine erhöhte Bindequalität erzielt Die Energieausnutzung ist dabei optimal.

Außerdem wird durch die Trocknungsanlage der ganz erhebliche Vorteil erzielt, daß die sie verlassenden Buchblocks absolut die Form aufweisen, die von einem qualitativ hochwertigen Buch verlangt wird, da die Trocknung und Abbindung der Leimschicht noch in dem Bereich erfolgt, in dem der Buchblock in den Transportzangen gehalten wird, die ein Verschieben und somit eine Verformung des Buchblocks verhindern.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Diagramm, das die Zusammenhänge zwischen Temperatur, Wassermenge, Verlustfaktor und Feldstärke erläutert,

Fig.2 eine besonders günstige Schaltung für die Elektroden,

F i g. 3 schematisch die einer Buchbindemaschine zuordenbare Trocknungsanlage.

Das Diagramm in F i g. 1 erläutert die Zusammenhänge zwischen der Temperatur des Leimes, der Wassermenge, dem dielektrischen Verlustfaktor und der Feldstärke des Hochfrequenzstreufeldes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Durch den Energiestoß in den ersten 0,2 bis 0,4 see wird die Verdan.pfungstemperatur des Wassers in sehr kurzer Zeit erreicht. Durch die Reduzierung und anschließende kontinuierliche Erhöhung der Energie wird bewirkt, daß die Temperatur im Leim konstant bleibt.

In Fig.2 ist eine besonders günstige Schaltung der Elektroden skizzenhaft dargestellt. Daraus geht hervor, daß die Elektroden E1 und E 2 über eine Verzögerungsleitung V miteinander verbunden sind, die eine Phasenverschiebung um 180° bewirkt. Als Verzögerungsleitung wird dabei eine Koaxialleitung bevorzugt. Gegenüber der Masse Mhaben die Elektroden Ei und E2 die Hälfte des Spannungsabfalles, den sie untereinander besitzen. Die Verzögerungsleitung ist bei einer

Hochfrequenzleistung von 27,12Mh 5,53 m lang und bewirkt demgemäß eine Phasenverschiebung von 1,84 ■ 10-⁸ see. Die Phasenverschiebung ist auch durch entsprechende Anordnung von induktiven und kapazitiven Gliedern möglich.

Die in F i g. 3 dargestellte Trocknungsanlage ist Bestandteil einer an sich bekannter, und deshalb nicht dargestellten Buchbindemaschine, wobei die Trocknungsanlage die letzte Station dieser Buchbindemaschine bildet. Die Buchbindemaschine ist mit Transportzan- \o gen 1 ausgerüstet, in denen die Buchblocks 2 gehalten und während des Durchlaufs durch die Buchbindemaschine gefräst, beleimt, mit einem Streifen aus Papiergaze oder dergleichen versehen werden und in der Trocknungsanlage getrocknet werden. Zum Zwecke der Trocknung der Leimschicht ist die Trocknungsanlage mit Hochfrequenzelektroden 3, im folgenden kurz HF-Elektroden genannt, versehen, welche den Buchblocks 2 derart zugeordnet sind, daß die mit der Leimschicht versehenen Buchblockrücken durch das von den HF-Elektroden 3 erzeugte Hochfrequenzstreufeld geführt werden, wodurch die Trocknung des Leimes, d. h. die Verdunstung der in ihm enthaltenen Feuchtigkeit verursacht wird. Die HF-Elektroden 3 sind auf einem Gestell 4 gelagert, welches weiterhin mit einem Transportband 5 versehen ist, welches oberhalb der HF-Elektroden 3 verläuft und auf dem die Buchblocks 2 aufliegen. Zwischen dem Transportband 5 und den HF-Elektroden 3 ist eine stillstehende Isolierschicht 6 angeordnet, die insbesondere aus Polytetrafluoräthylen besteht und damit mit dem Transportband 5 einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist. Hierdurch wird eine dauernde mechanische Beanspruchung der HF-Elektroden 3 vermieden. Das Transportband 5, welches über die beiden Transportroilen 13 geführt ist, läuft mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Transportzangen 1, so daß eine Relativbewegung zwischen den Buchblocks 2 und dem Transportband 5 nicht stattfindet.

Durch die HF-Elektroden 3 wird ein Hochfrequenzstreufeld erzeugt, durch welches die Buchblocks 2 hindurchgeführt werden, wobei dieses Hochfrequenzstreufeld eine sehr rasche Trocknung, d. h. Verdunstung, der in dem Leim enthaltenen Feuchtigkeit bewirkt Die Leistung der Hochfrequenzelektroden 3 ist derart hoch gewählt, daß eine vollständige Trocknung und damit ein vollständiges Abbinden der Leimschicht am Buchblockrücken in der Zeit erfolgt, in der ein Buchblock 2 durch die Trocknungsanlage hindurchläuft Die Durchlaufgeschwindigkeit ist identisch mit der Arbeitsgeschwindigkeit der Buchbindemaschine, deren Bestandteil die Trocknungsanlage ist, da die Transportzangen 1, in denen die Buchblocks 2 gehalten werden, die ganze Buchbindemaschine einschließlich der Trocknungsanlage durchlaufen. Da diese Arbeitsgeschwindigkeit bekanntlich sehr hoch ist, muß das Austreiben der Feuchtikeit der Leimschicht in der Trocknungsanlage sehr schnell vor sich gehen, wozu einerseits die schon erwähnte hohe Leistung der HF-Elektroden 3 notwendig ist, andererseits das Pressen des Buchblocks in der Buchblockzange erforderlich ist, damit eine evtl. Blasenbildung des Leimes vermieden wird. Eine weitere nützliche Maßnahme zur Gewährleistung der hohen Trocknungsgeschwindigkeiten besteht in dem Anbringen einer Luftabführeinrichtung, die aus einem Gebläse 18, welches unterhalb des Transportbandes 5 angebracht ist, und einer Absaugvorrichtung 19, welche oberhalb der das Transportband 5 passierenden Buchblocks 2 angeordnet ist, besteht. Das Gestell 4 wird im wesentlichen aus einem abgeschlossenen Gehäuse gebildet, welches im oberen Bereich eine mit mehreren Öffnungen 20 versehene Grundplatte 21 aufweist, so daß der von dem Gebläse 18 erzeugte Luftstrom durch die Grundplatte 21 hindurchtreten kann und außerdem die Möglichkeit der Stromzuführung zu den HF-Elektroden 3 vom Innern des Gestells 4 aus durch Zuleitungen 22 möglich ist. Die aus Gebläse 18 und Absaugvorrichtung 19 bestehende Luftabführeinrichtung ist deshalb zweckdienlich, weil durch die schon erwähnte sehr hohe Leistung der H F-Elektroden 3 schon im ersten Abschnitt des Transportbandes 5 zwar keine schlagartige Verdampfung stattfindet, jedoch durch die kurze Verweilzeit bedingt eine große Dampfmenge frei wird und der dabei austretende Wasserdampf sofort abgeführt werden muß, damit ein Eindringen des Wasserdampfes in den Buchblock 2 absolut verhindert wird, da sich sonst die einzelnen Seiten des Buchblocks 2 verziehen würden, was zu einer Herabsetzung der Buchqualität führt.

Die HF-Elektroden 3 sind vorzugsweise schräg zur Transportrichtung des Buchblocks 2 angeordnet, wobei die H F-Elektroden 3 über die Länge des Transportbandes 5 in unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet sind. Im Anfangsbereich ist ein relativ geringer, aber gleicher Abstand der Elektroden zueinander vorgesehen. In dem sich ausschließenden Bereich ist der Abstand der Elektroden groß bemessen und nimmt zum Ende des Transportbandes 5 hin wieder ab. Hierdurch wird erreicht, daß beim Einlaufen des Buchblocks 2 in die Trocknungsanlage zunächst eine schlagartige Erhitzung der Leimschicht erfolgt im weiteren Durchlauf des Buchblocks 2 die Temperatur lediglich gehalten wird und beim Verlassen der Trocknungsvorrichtung noch einmal eine verstärkte Wärmezufuhr erfolgt, um auch die letzte evtl. noch vorhandene Feuchtigkeit aus der Leimschicht auszutrei- ■ ben. Damit wird sichergestellt, daß die Leimschicht j völlig getrocknet ist und somit auch völlig abgebunden hat was die sofortige Weiterverarbeitung des Buchblocks ermöglicht Unterbrechungen des Arbeitsprozesses bei der Buchherstellung treten also nicht mehr auf, was zu einer ganz erheblichen Zeiteinsparung führt

Im Gestell 4 der Trocknungsanlage sind die zur Erzeugung des Hochfrequenzstreufeldes Mittel untergebracht wie ein Einspeisungskabel 23, ein Kondensator 24 sowie ein Istwertregler 25. Die Elektrodenträger 15 werden über die Leitungen 22 gespeist, die untereinander durch die Verzögerungsleitung 26, die eine Koaxialleitung ist, verbunden sind. Durch diese Anordnung wird ermöglicht die Hochfrequenztrock- : nungsanlage direkt im Bereich einer Buchbindemaschine anzuordnen. Denn die Schaltung der Elektrodenträger 15 bewirkt daß die benachbarten Elektroden mit einer Phasenverschiebung von 180° gespeist werden. Damit liegt eine Spannung zwischen einer Elektrode 3 und der Transportzange 1 an, die halb so groß ist wie die Spannung zwischen zwei benachbarten Elektroden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen und Abbinden des Leimes auf dem Rücken von Buchblocks, wobei ein Buchblock durch ein Hochfrequenzstreufeld geführt wird, in dem sich die auf die Leimschicht während des Trocknungsvorganges einwirkende Feldstärke des Hochfrequenzstreufeldes ändert, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn der Trocknung kurzzeitig eine sehr hohe Feldstärke zur schnellen Aufheizung der Leimschicht bis zum Erreichen etwa der Verdampfungstemperatur des Wassers eingeleitet wird, daß anschließend die Feldstärke herabgesetzt und diese hierauf entsprechend dem dielektrischen Verlustfaktor der Leimschicht erhöht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des Hochjrequenzstreufeldes derart variiert wird, daß die Temperatur in der Leimschicht konstant bleibt und etwa der Verdampfungstemperatur des Wassers entspricht

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldstärke des Hochfrequenzstreufeldes kontinuierlich erhöht wird.

4. Buchbindemaschine mit Hochfrequenz-Trocknungsanlage, in der insbesondere das Verfahren nach Anspruch 1 bis 3 durchgeführt werden kann, wobei die Trocknungsanlage mehrere, den Rücken von in den Buchblockzangen der Buchbindemaschine gehaltenen Buchblöcken gegenüberliegende, in Transportrichtung der Buchblocks angeordnete HF-Elektroden aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochfrequenztrocknungsanlage in der Buchbindemaschine angeordnet ist, wobei die Buchblockzangen der Buchbindemaschine durch das Hochfrequenzstreufeld der Trocknungsanlage führbar sind und benachbarte Hochfrequenzelektroden derart zueinander geschaltet bzw. angeordnet sind, daß die Spannungsdifferenz zwischen benachbarten Elektroden größer ist als zwischen einer Elektrode und einer Buchblockzange.

5. Buchbindemaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hochfrequenztrocknungsanlage benachbarte Elektroden Spannung gegenüber der Maschinenmasse führen.

6. Buchbindemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trocknungsanlage benachbarte Elektroden gleich große, um 180° phasenverschobene Spannungen führen.

7. Buchbindemaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Trocknungsanlage die Speisung der Elektroden über eine Zuleitung (23), einen Kondensator (24) und einen Spannungsteiler (28) erfolgt.

8. Buchbindemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des zweiten Elektrodenträgers über eine vom Spannungsteiler (28) abzweigende Verzögerungsleitung (26) erfolgt.

9. Buchbindemaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsleitung (26) eine Koaxialleitung ist.