DE69123553T2

DE69123553T2 - Gerät zum Auftragen von Heissschmelzklebstoff

Info

Publication number: DE69123553T2
Application number: DE69123553T
Authority: DE
Inventors: Michael W Gruber; Karl M Kropp; Gary K Kuhn; Robert A Luhman; Kenneth J Perrington
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1991-10-02
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2011-10-03
Also published as: EP0481633B1; JP2558993Y2; JPH0489375U; US5152654A; CA2050975A1; DE69123553D1; EP0481633A1; US5536044A; US5346350A; US5316424A

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Binden eines Papierstapels. Speziell betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auftragen eines Heißschmelzklebstoffs auf einer Kante eines Papierstapels, um die Papiere dadurch in einer Mehrzahl von Blöcken zu binden.

Allgemeiner Stand der Technik

Das Binden von Papierblättern bzw. Lagen in Blöcken wird im allgemeinen durch Kleben bzw. Behandeln einer Kante der Blätter mit einem Flüssigklebstoff unter Verwendung von Walzen oder Bürsten verwirklicht, wobei der Klebstoff danach trocknen bzw. härten kann, wobei dafür Stunden oder sogar Tage erforderlich sein können. Eür die Verringerung der Aushärtedauer ist der Einsatz von festen Heißschmelzklebstoffen bekannt, die zum Schmelzen des Klebstoffs und zum Binden der Blätter bzw. der Lagen erhitzt werden können. Bei vielen Verfahren wird der Heißschmelzklebstoff in einem Behälter erhitzt, wobei der flüssige Klebstoff daraufhin durch Tauch- bzw. Eintauchplatten auf die Blätter aufgetragen wird. Bei neueren Verfahren wird der feste Heißschmelzklebstoff auf einem Träger an einer Kante der zu bindenden Seiten aufgetragen, wobei der Klebstoff erhitzt und auf die Blätter geschmolzen wird. Vorrichtungen und Verfahren, bei denen feste Heißschmelzklebstoffe mit Träger zum Binden herkömmlicher Papierblätter verwendet werden, sind mittlerweile die Regel.
In dem U.S. Patent US-A-3.531.358 an Rost wird eine derartige Vorrichtung zum Binden von Papierstapeln offenbart. Bei Rost werden die Blätter zuerst gerade gerüttelt, um die zu bindende Kante vor dem Einspannen auszurichten. Die Rüttelplatte dient auch als Heizplatte und erhitzt und schmilzt einen thermisch fließbaren Klebstoff auf einem Träger auf die Kante der Blätter. Die Heizplatte sorgt für eine zwanzig Minuten andauernde Erhitzung. Jedoch befindet sich der Klebstoff auch auf der Seite der untersten Blätter und wird auf diese geschmolzen, wobei der Klebstoff während dem Binden unter den Blättern plaziert wird. Des weiteren wird nicht offenbart, daß dieses System für das Binden kohlenstoffreier Formulare verwendet werden kann. In der Ausgabe von Design News vom 22. Januar 1990 wird auf der Seite 112 ein Bindesystem offenbart, das ein ähnliches Erhitzungs- und Bindesystem beschreibt.
Das U.S. Patent US-A-3.616.074 an Hoff betrifft eine ähnliche Bindevorrichtung. Bei Hoff werden die Papierblätter zwischen drei Betriebsstationen weitergeschaltet. In einer ersten Station werden die Blätter eingespannt und gerade gerüttelt, um deren Kanten auszurichten. In der zweiten Station erhitzt eine Heizplatte eine hinterlegte Lage des Heißschmelzmaterials an den Kanten der Blätter. Der Klebstoff wird unter Verwendung zusätzlicher Heizeinrichtungen an der dritten Station um die Seiten der Blätter gewickelt und auf diese Seiten geschmolzen. Der Klebstoff wird während dem Binden jedoch unter den Blättern plaziert, und der Einsatz von kohlefreien Formularen wird nicht beschrieben.
In dem U.S. Patent US-A-3.757.736 an Anderson wird eine halbautomatische Buchbindeeinrichtung offenbart, bei der eine Walze zum Auftragen eines flüssigen Heißschmelzklebstoffs auf der Kante eines Papierstapels verwendet wird. Der Stapel wird eingespannt, zur Ausrichtung der Kante gerüttelt und danach um 1800 an eine Heiz- und Bindestation gedreht. Die Kante wird vorgewärmt, bevor der Klebstoff aufgerollt wird. Dieses Bezugsdokument bildet den Oberbegriff des gegenständlichen Anspruchs 1.
Die U.S. Patente US-A-3.717.366 an Decker, US-A-3.532.363 an Abildgaard u.a. und US-A-3.930.082 an Waldeck repräsentieren einen umfassenden Bereich dieses Gebiets, der das Binden herkömmlicher Papierstapel in Blöcken oder Büchern unter Verwendung fester, hinterlegter Heißschmelzklebstoffe umfaßt. In keinem dieser Patente wird das Auftragen des Klebstoffs auf der Oberseite der Blätter zur Erleichterung der Bindung offenbart. Außerdem existieren keine bekannte Lehren für den Einsatz trägerloser, fester Heißschmelzklebstoffe für das Binden eines Papierstapels.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren gemäß dem gegenständlichen Anspruch 12.
Vorgesehen ist gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden -Erfindung ein Buch gemäß dem gegenständlichen Anspruch 20.
Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Binden eines Papierstapels durch Heißschmelzen, wobei die Unzulänglichkeiten bekannter Bindesysteme überwunden und diese Systeme verbessert werden. Die Vorrichtung bindet den Stapel innerhalb von Minuten, wobei die Vorrichtung in Büros und bei Druckvorgängen in Hinterzimmern eingesetzt werden kann. Bei den früheren Systemen, wie etwa bei den vorstehend beschriebenen Systemen, ist für den Bindevorgang ein längerer Zeitraum erforderlich. Ferner können sie nicht für kleinere Anwendungen angepaßt werden. Des weiteren sind diese Systeme sehr teuer. Außerdem verwendet die erfindungsgemäße Vorrichtung Heißschmelzklebstoffe bzw. Hot-Melt-Klebstoffe, die bei niedrigen Temperaturen kleben, und zwar geruchlos, ohne Verkohlen des Papiers sowie ohne chemischen Abbau des Klebstoffs. Des weiteren kleben die Heißschmelzklebstoffe ohne Dampfemissionen, die die Umwelt schädigen, die gesundheitliche Risiken erzeugen und die den Zustand der Maschinen verschlechtern.
Die Vorrichtung bindet einen Stapel von Papierblättern in einem oder in mehreren mehrblätterigen Blöcken, die mindestens zwei Blätter umfassen. Wenn eine Mehrzahl mehrblätteriger Blöcke bzw. Formularanordnungen kohlefreier Formulare gebunden werden soll, so wird die Außenoberfläche mindestens eines der Endblätter der zu bildenden Blöcke mit einem Überzug mit geringer Adhäsion chemisch vorbehandelt, wodurch vermieden werden soll, daß aneinandergrenzende Blöcke aneinander haften. Dadurch wird auch die "Aufblätterungsfähigkeit" des gebundenen Stapels sowie die Trennung der einzelnen mehrblätterigen Blöcke nach dem Binden verbessert.
Vorzugsweise ordnet ein Einspann-Teilsystem eine Kante des Papierstapels zum Binden an, wobei das System ein Spannplattenpaar zum Einspannen des Stapels umfaßt. Die Spannplatten öffnen und schließen sich, um den Stapel zwischen den Platten aufzunehmen und einzuspannen, und eine Rutschkupplung regelt den Druck, der auf die Papierblätter zwischen den Spannplatten ausgeübt wird.
In vorteilhafter Weise umfaßt ein Klebstoffgebrauchs-Teilsystem das Auftragen einer rückseitenlosen Heißschmelzklebstoff- Materialbahn auf einer Kante der Papierblätter Die Klebstoffbahn wird manuell von einer Rolle abgewickelt, gemessen, von der Rolle geschnitten und auf der Kante der Blätter aufgetragen. Ein Heiz-Teilsystem, das eine Heizplatte umfaßt, erhitzt und schmilzt daraufhin die Heißschmelzklebstoff-Materialbahn und bewirkt, daß der flüssige Klebstoff in die Nähte zwischen den Papierblättern eintritt, um diese aneinander zu binden. Durch eine wärmeabweisende Isolierung an der Kante der Spannplatten wird ein Wärmeverlust vermieden.
Vorzugsweise richtet ein Ausrichtungs-Teilsystem die Papierblätter vor dem Einspannen aus, wobei das System eine Schwingungs- bzw. Rüttelplatte umfaßt, die die Blätter rüttelt, so daß die Kante der Blätter vor dem Binden ausgerichtet wird. Die Spannplatten sind in einer vertikalen Ebene von einer Position neben der Schwingungsplatte an eine Position neben dem Heiz-Teilsystem drehbar, in dem der Klebstoff erhitzt und geschmolzen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen:
Figur 1 eine Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Heißschmelzklebstoff-Auftragevorrichtung an einer zum Beginn des Bindevorgangs bereiten Position;
Figur 2 eine Ansicht der linken Seite der Auftragevorrichtung aus Figur 1, wobei ein Papierstapel zwischen den Spannplatten eingeführt worden ist;
Figur 3 eine Perspektivansicht der Auftragevorrichtung aus Figur 11 wobei sich das Papier an einer Position zur Aufnahme einer festen Lage bzw. Bahn des Heißschmelzklebstoffs befindet;
Figur 4 eine Ansicht der rechten Seite der Auftragevorrichtung aus Figur 1;
Figur 5 eine Schnittansicht der Auftragevorrichtung entlang der Linie 5-5 aus Figur 4;
Figur 6 eine Schnittansicht de-r Auftragevorrichtung entlang der Linie 6-6 aus Figur 5, wobei das Klebstoffgebrauchs-Teilsystem dargestellt ist;
Figur 7 eine teilweise Schnittansicht der Auftragevorrichtung entlang der Linie 7-7 aus Figur 5, wobei sich der Heißschmelzklebstoff auf der Kante des Stapels befindet, und wobei die Heizplatte an die Position zum Erhitzen und Schmelzen des Klebstoffs bewegt worden ist; und
Figur 8 eine Perspektivansicht eines Stapels kohlefreier Formulare, die durch die Vorrichtung aus Figur 1 gebunden worden sind.

Genaue Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

In den verschiedenen Figuren wird eine Vorrichtung zum Binden einer Mehrzahl von Papierblättern in mindestens einem mehrblätterigen Block bzw. Buch mit mindestens zwei Blättern veranschaulicht. In dieser Beschreibung werden die Begriffe "Binden" und "Kleben" austauschbar verwendet, da bei der vorliegenden Erfindung Papier durch Kleben gebunden wird. Die Vorrichtung wird vorzugsweise zum Binden einer Mehrzahl von Geschäftsformularen, wie zum Beispiel von kohlefreien bzw. kohlenstoffreien Blättern, in einer Mehrzahl mehrblätteriger Blöcke bzw. Formularsätze verwendet. Wenn eine Mehrzahl von Formularsätzen kohlefreier Formulare erzeugt werden soll, so wird die Außenoberfläche mindestens eines der Endblätter der Formularsätze mit einem Überzug mit geringer Adhäsion chemisch vorbehandelt, wodurch ein Haften benachbarter Blöcke aneinander vermieden werden soll. Dadurch wird auch die Fähigkeit des gebundenen Stapels zum Aufblättern bzw. Auseinanderblättern verbessert. Ferner wird das Trennen der einzelnen mehrblätterigen Blöcke nach dem Binden erleichtert.
Die Vorrichtung kann ferner dazu verwendet werden, Blätter im Vergleich zu bekannten Bindeverfahren schneller, kostengünstiger und mit festerer Bindung aneinander zu binden, und zwar ohne die bei bekannten Bindeverfahren ansonsten auftretenden nachteiligen Nebeneffekte. Unter Verwendung der vorliegenden Vorrichtung können Bücher im Vergleich zu bekannten Systemen mit weniger Klebstoff gebunden werden, und zwar mit einer Dicke von weniger als 0,254 mm (0,01 Inch) im Vergleich zu 0,508 bis 0,762 mm (0,002 bis 0,003 Inch) bei bekannten Systemen. Ferner ist der Klebstoff stärker und es werden schnellere Produktionsgeschwindigkeiten als bei bereits bestehenden Bindesystemen erzielt. Des weiteren weisen die durch diese Vorrichtung gebundenen Systeme eine längere Lebensdauer auf, da der Einband wesentlich stärker ist. Außerdem können die durch diese Vorrichtung gebundenen Bücher im aufgeschlagenen Zustand flach liegen, ohne daß der Buchrücken dabei bricht. Des weiteren können die Buchbinderbögen ohne zusätzliche Behandlung der Kanten gebunden werden. Die Freilegung von Papierfasern durch das Stanzen von Löchern in die Falzbögen sowie durch Aufrauhen der Falze zur Verbesserung der Klebstoffabsorption ist nicht erforderlich. Des weiteren können Bucheinbände einfach dadurch angebracht werden, daß der Einband auf der Kante der gebundenen Blätter plaziert wird, bevor der Klebstoff getrocknet ist. Dabei wird der zum Binden der Blätter verwendete Klebstoff genutzt. Bei einer Automatisierung des Buchbindesystems müssen die gebundenen Blätter zur Aufnahme des Buchumschlags nicht gedreht werden, da die Blätter an der Oberkante und nicht an der Unterkante gebunden werden. In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff "Buch" auf jede Ansammlung gebundener Papierblätter mit einem Umschlag, und zwar unabhängig von der Anzahl der Papierblätter oder der Qualität des Umschlags.
Die Vorrichtung umfaßt eine Mehrzahl von Teilsystemen.
Ein Einspann-Teilsystem ordnet eine Kante des Stapels zum Binden an, und ein Ausrichtungs-Teilsystem richtet die Kanten des Stapels aus. Ein weiteres Teilsystem mißt die Menge einer festen Heißschmelzklebstoff-Materialbahn ab, gibt diese aus und ermöglicht deren Positionierung auf der und an der Kante des Papierstapels. Schließlich erhitzt und schmilzt ein Heiz- Teilsystem die Heißschmelzklebstoff-Materialbahn und sorgt dafür, daß der flüssige Klebstoff den Stapel aneinander bindet. Das Heiz-Teilsystem wird über eine elektronische Steuerzentrale betätigt.
Wie dies in den Figuren 1-3 dargestellt ist, wird die Vorrichtung 10 aus einem Hauptrahmen 14 gebildet, der eine Grundplatte 16 und entsprechende parallele Vorder- und Rückwände 18 und 20 aufweist. Die Grundplatte 16 ist im wesentlichen rechteckig, während die Vorder- und Rückwände 18, 20 entgegengesetzte rechteckige Teilstücke 18A, 20A und entgegengesetzte trapezförmige Teilstücke 18B, 20B aufweisen. Die rechteckigen Teilstücke 18A, 20A definieren den Heizbereich, während die trapezförmigen Teilstücke 18B, 20B den Ausrichtungsbereich begrenzen. Es existieren keine Seiten- oder Dec kenwände.
Das Einspann-Teilsystem 22, das in den Figuren 2, 3 und 4 am besten dargestellt ist, ordnet eine Kante 13 des Stapels der Papierblätter 12 zum Binden an, wobei es vordere und hintere Spannplatten 24, 26 zum Einspannen des Stapels 12 umfaßt. Die Spannplatten 24, 26 sind an einem Befestigungsende 28 gemeinsam drehbar, wobei dieses Ende zwischen den Vorder- und Rückwänden 18, 20 ungefähr an der Verbindungsstelle zwischen den rechteckigen Teilstücken 18A, 20A und den trapezförmigen Teilstücken 18B, 20B angebracht ist. An dem entgegengesetzten, freien Ende 34 der vorderen Spannplatte 24 ist ein Knebelgriff 30 mit einer Griff-Stoppvorrichtung 32 angebracht. Der Knebelgriff 30 ermöglicht es, daß die Spannplatten 24, 26 manuell in einer vertikalen Ebene in einem Winkel von mindestens 1800 gedreht werden können. Die Spannplatten 24, 26 werden aus einer in den Figuren 1 und 2 dargestellten Position, an der der Stapel 12 ausgerichtet werden kann, an eine in den Figuren 3 und 4 dargestellte Position gedreht, an der sich die Kante 13 des Stapels 12 an der zum Binden bereiten Position befindet. Die Griff-Stoppvorrichtung 32 umfaßt gemäß der -Darstellung aus Figur 4 zwei Teilstücke. Die Griff- Stoppvorrichtung 32A greift mit der oberen Oberfläche 36 des rechteckigen Teilstücks 18A der Vorderwand ein, und die Griff- Stoppvorrichtung 32B greift mit der oberen Oberfläche 37 des rechteckigen Teilstücks 20A der Rückwand ein, so daß die Spannplatten 24, 26 an der Heizstellung positioniert werden.
Die Spannplatten 24, 26 erhalten an der Kante 13 der Papierblätter 12 allgemein ein konstantes Temperaturprofil aufrecht, um die Adhäsion des Klebstoffs 94 an den Papierblättern zu erleichtern, wobei verhindert wird, daß der Klebstoff 94 aushärtet bzw. trocknet, bevor die Papierblätter 12 entsprechend gebunden worden sind. Vorzugsweise ist entlang den entsprechenden Kanten der Platten 24, 26, die die Kante 13 des Papierstapels 12 aufnehmen, ein Isoliermaterial 38, 40 vorgesehen. Das Isoliermaterial 38, 40 sorgt vorzugsweise für eine Isolierung der an der Heizstellung erzeugten Wärme von den Spannplatten 24, 26, und zwar dadurch, daß die Wärme nicht weitergeleitet oder absorbiert wird. Dadurch wird die in dem Papier in dem Stapel 12 erzeugte Wärme von den Spannplatten 24, 26 isoliert, die ansonsten als Wärmeleiter dienen und dem Papier Wärme entziehen würden. Ein Versuch zeigt, daß die Temperaturdifferenz zwischen der Mitte eines Papierstapels und dem Ende des Stapels durch eine zusätzliche Isolierung von 43ºC auf 6ºC sinkt. Das Isoliermaterial 38, 40 verhindert ferner Verbrennungsverletzungen, und es kann sich dabei um verschiedene Stoffe handeln, wie zum Beispiel um Silikonkautschuk mit der Durometerhärte 90, Epoxidharz oder um einen feuerfesten Keramikwerkstoff.
Bei dem insbesondere bei kohlefreien Formularen bevorzugten Klebstoff handelt es sich um einen EVA-Film ohne Trägerrückseite, wie zum Beispiel um einen Klebstoff mit 20-50% EVA-Mischpolymerisat mit einem Schmelzindex von 150 bis 1000, 20-50% Klebrigmacherharz und 20-60% Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von mindestens 70ºC, und hauptsächlich mit C&sub3;&sub5;-C&sub7;&sub0; praktisch unverzweigtem Kohlenwasserstoff, der dazu neigt bei Temperaturen unterhalb von 88ºC abzukühlen und anzuhärten. Der Stapel 12 muß während dem Schmelzen des Klebstoffs somit oberhalb dieser Temperatur gehalten werden. Dieser Klebstoff wird in der gemeinsam übertragenen U.S. Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 237.544 beschrieben, die am 29. August 1988 unter dem Titel "Edge-Bonded Sets of Carbonless Copy Paper" eingereicht wurde, wobei die Beschreibung dieser Patentanmeldung hierin durch Verweis enthalten ist. Andere Klebstoffe können ebenfalls verwendet werden.
Alternativ zu dem Einsatz von Isoliermaterial 38, 40 entlang der Spannplattenkanten kann sich bei dem Einspann-Teilsystem 22 eine Heizvorrichtung in den Spannplatten 24, 26 befinden. Dabei würde in jeder Spannplatte 24, 26 entlang der gesamten Länge an der Innenoberfläche jeder Spannplatte eine Heizeinrichtung (nicht abgebildet) angeordnet, um die Seiten des Papierstapels 12 neben der Kante 13 zur Verbesserung der Bindung zu erhitzen. Nach dem Binden wird der Papierstapel 12 abgekühlt. Der Papierstapel 12 kann auch vorgewärmt werden, um die für den gesamten Prozeß erforderliche Zeit zu reduzieren.
An der Außenseite der entsprechenden Spannplatten 24, 26 befinden sich äußere Auflageplatten 42, 44. Zwischen den äußeren Auflageplatten 42, 44 erstrecken sich vier Sätze koaxialer Gewindeschrauben, bei denen es sich in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel jeweils um Kugelumlaufspindeln 46A und 46B, 48A und 48B, 50A und 50B sowie 52A und 52B handelt, wobei diese auch an den äußeren Auflageplatten 42, 44 angebracht sind. Jedes Paar der Kugelumlaufspindeln ist zwischen den Spannplatten 24, 26 durch entsprechende Schraubverbindungen verbunden, die als geteilte Bundverbindungen 54, 56, 58, 60 dargestellt sind. Die Muttern 61 sind neben den Spannplatten 24, 26 um die Kugelumlaufspindeln 46, 48, 50, 52 herum angeordnet, um ein Rutschen der Spannplatten an den Kugelumlaufspindeln zu verhindern. Die Spannplatten 24, 26 sind immer zwischen den außeren Auflageplatten 42, 44 zentriert, so daß der Papierstapel 12 während dem Erhitzen an der Heizstellung ausgerichtet wird. Der Kugelumlaufspindelsatz 50A und 50B dient als Drehpunkt an dem Befestigungsende 28 der Spannplatten 24, 26, und somit treten die Spindeln 50A und 50B auch durch die Vorder- und Rückwände 18, 20 des Hauptrahmens 14.
Die Spannplatten 24, 26 werden gemeinsam und auseinanderliegend entlang einer Spannplatten-Führungsstange 62 verschoben, die sich zwischen den beiden äußeren Auflageplatten 42, 44 erstreckt. Die Spannplatten-Führungsstange 62 sieht ferner eine Papieranschlagstellung vor, an der der Papierstapel 12 ruhen kann. Die Spannplatten 24, 26 und die Auflageplatten 42, 44 weisen eine Reihe axial ausgerichteter Öffnungen 74 auf, die eine Stange (nicht abgebildet) aufnehmen, die als Papieranschlag dient, wenn kürzere Papierstapel 12 gebunden werden. Die relative Verschiebung der Spannplatten 24, 26 wird durch manuelle Betätigung eines Druckregelgriffs 64 erreicht. Der Griff 64 verschiebt die Spannplatten 24, 26 durch ein mechanisches Riemensystem, das eine Riemenscheibe 68 umfaßt, die koaxial zu -jeder entsprechenden Kugelumlaufspindel 46B, 48B, 5D8, 52B angeordnet und an der hinteren Spannplatte 26 angebracht ist. Die Riemenscheiben 68 und der Riemen 72 werden auf bekannte Art und Weise dazu verwendet, zu gewährleisten, daß alle vier Ecken beider Spannplatten 24, 26 im gleichen Ausmaß verschoben werden, so daß die Spannplatten parallel zueinander gehalten werden.
Der Druckregelschalter 64 wird über eine direkte Leistungskupplung 66 mit 24 V betrieben. Die der Kupplung 66 zugeführte Spannung entspricht einem Rutschwert, der dadurch einer Spannkraft entspricht. Der Griff 64 ist an dem rechteckigen Teilstück 18A der Vorderwand angebracht, und die Kupplung 66 ist auf der Basis der Breite des Papierstapels 12 verstellbar, so daß auf den eingespannten Stapel 12 ein vorbestimmter Druck ausgeübt wird. Der Druck wird manuell an einem Einstellknopf 67 ausgewählt, der an einem elektrischen Steuerkasten 138 angebracht ist, wobei der Knopf auf der Basis der Stapelbreite kalibriert wird. Alternativ dazu kann die Spannkraft unter Verwendung von Rückführungsregelungen automatisch eingestellt werden. Die Rückführung kann durch Sensoren vorgesehen werden, wie zum Beispiel durch druckempfindliche Widerstandsstreifen, und wobei die Rückführungen zur Regelung der einspannenden Motoranordnung verwendet werden können. Die Breite des Stapels 12 hat innerhalb eines bevorzugten Breitenbereichs von 0,3 cm bis 30 cm keinen Einfluß auf den Druck an dem Stapel 12, da der Druck durch das Papier gleichmäßig durch den Stapel 12 verteilt wird. Nach dem Erreichen des gewünschten Spanndrucks rutscht die Kupplung, und die Spannplatten 24, 26 werden durch eine weitere Rotation des Griffs 64 nicht bewegt.
Dieses Merkmal der Druckbegrenzung ist dann von Bedeutung, wenn kohlefreie Formulare gebunden werden. Die Konstruktion von kohlefreiem Papier umfaßt im allgemeinen mindestens zwei Substrate, und zwar eine Donator- und eine Rezeptorlage. Eingekapselte Farbbildner, die in einem Lösemittel in Mikrokapseln in einem Lösemittel aufgelöst sind, werden auf eine Rückseite der Donatorlage aufgetragen. Auf einer Vorderseite einer zusammenpassenden Rezeptorlage wird ein Entwickler aufgetragen, wobei diese Seite zu der Rückseite der Donatorlage ausgerichtet ist. Wenn auf die Oberseite der Donatorlage ein Aktivierungsdruck ausgeübt wird, brechen die Kapseln und übertragen die Farbbildner auf den Entwickler auf der Rezeptorlage, so daß ein Farbmuster gebildet wird, das den Druckstellen entspricht. Folglich muß der von den Spannplatten 24, 26 ausgeübte Druck sorgfältig geregelt werden. Druckwerte von über 344.700 N/m² (50 psi) können dabei nicht eingesetzt werden, da die Mikrokapseln in dem kohlefreien Papier bei einem derartigen Druck brechen würden, wodurch die Formulare unbrauchbar werden. Ferner werden Druckwerte von weniger als 275.800 N/m² (40 psi) ebenfalls nicht bevorzugt, da dieser niedrige Druckwert die notwendige Kapillarwirkung zur Bewirkung einer entsprechenden Bindung und eines Klebstoffflusses in den Papierstapel 12 bewirkt, da eine Erhöhung des Drucks die Klebstoffverteilung verstärkt. Trotzdem können niedrigere Druckwerte verwendet werden, obwohl sie weniger optimale Ergebnisse zur Folge haben.
Beim Binden kohlefreier Formulare ist es wünschenswert, daß der Papierstapel 12 so dicht wie möglich an der Kante 13 eingespannt wird, um die entsprechenden Druckzustände an dieser kritischen Stelle aufrecht zu erhalten. Bei einigen Anwendungen kann es jedoch wünschenswert sein, den Stapel 12 etwas von der Kante 13 entfernt einzuspannen. Dies ermöglicht eine geringfügige Trennung der Papierblätter zur Förderung des Klebstoffflusses. Die Einspannentfernung von der Kante ist kritisch; bei einer zu großen Entfernung ist zusätzlicher Klebstoff erforderlich, und bei einer zu geringen Entfernung tritt eine zu geringe Bindung ein. Bei dieser Konfiguration kann das Papier ferner selbst als Isolator dienen, so daß eine getrennte Isolierung bzw. Heizeinrichtungen an den Spannplatten 24, 26 nicht unbedingt erforderlich sind.
Wenn der Papierstapel 12 zuerst zwischen den beiden Spannplatten 24, 26 positioniert wird, bevor der Stapel eingespannt wird, so richtet das in der Figur 5 dargestellte Ausrichtungs-Teilsystem 76 den Stapel 12 so aus, daß die Kante 13 zum Binden ausgerichtet ist. Das Ausrichtungs-Teilsystem 76 umfaßt eine Schwingungs- bzw. Rüttelplatte 78, die die Papierblätter gerade rüttelt, um mindestens die Kante 13 auszurichten. Die Rüttelplatte 78 befindet sich zwischen den trapezförmigen Teilstücken 18B, 20B, und sie ist gemäß der Darstellung parallel zu der oberen offenen Oberfläche angeordnet, die die trapezförmigen Teilstücke 18B und 20B überbrückt. Somit ist die Rüttelplatte 78 in einem Winkel zu der Horizontalen angeordnet, und der Papierstapel 12 zwischen den Spannplatten 24, 26 liegt an der Führungsstange 62 der Spannplatte an, die den Papierstapel 12 an der Verwendungsposition hält. Die Rüttelplatte 78 wird durch eine Rüttelvorrichtung 80 zum Rütteln aktiviert, wobei diese Rüttelvorrichtung an der unteren Oberfläche der Rüttelplatte 78 angebracht ist. Die Rüttelvorrichtung 80 kann über drehbare Nocken, einen Elektrornagneten oder über andere Vorrichtungen betrieben werden, und sie umfaßt einen Motor, der über einen Schalter 84 betätigt wird. Der Motor betreibt die Rüttelvorrichtung 80 über einen elektronisch einstellbaren Zeitraum, wobei dieser durch die Rotation einer Motornocke (nicht abgebildet) eingeschränkt ist.
Die Rüttelplatte 78 ist ferner zwischen einer oberen Stellung, an der das Papier eingeführt und eingespannt wird, und einer unteren Stellung, an der der Stapel 12 gerade gerüttelt wird, vertikal verschiebbar. An der oberen Stellung können die Spannplatten 24, 26 den Papierstapel 12 an der Kante 13 mit ausreichendem Druck einspannen, und an der von den Spannplatten 24, 26 entfernten unteren Stellung werden die Schwingungen nicht auf die Spannplatten übertragen. Die vertikale Verschiebung der Rüttelplatte 78 wird durch den Betrieb von vier Nocken 86 aktiviert, wobei sich je eine Nocke an jeder Ecke der Rüttelplatte 78 befindet. Die Nocken 86 sind an drehbaren Nockenwellen 88 angebracht, die in dem Hauptrahmen 14 getragen werden. Die Nockenwellen 88 sind für eine einheitliche Rotation über ein Kettenantriebssystem 90 miteinander verbunden. An den Befestigungsstellen 91A, 91B in dem Hauptrahmen 14 sind Schwingungsdämpfer aus Gummi bzw. Isolatoren 91 angebracht, um die Schwingungen von dem Rest der Vorrichtung 10 zu isolieren.
Das in der Figur 6 am besten dargestellte Klebstoffgebrauchs- Teilsystem 92 umfaßt die manuelle Positionierung einer festen Heißschmelzklebstoff-Materialbahn 94 auf der horizontalen, ausgerichteten Kante 13 des Stapels 12. Der Klebstoff 94 ist als Rolle 96 gestaltet, die an einem Kern 98 angebracht ist, wobei dieser drehbar zwischen zwei Kernendenträgern 100, 102 angebracht ist, die an der Rückwand 20 befestigt sind. An der Seite der Vorderwand 18 ist ein Vorschubknopf 104 angebracht. Ein Drehen des Vorschubknopfes 104, das in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel manuell erfolgt, dreht ein Quetschwalzenpaar 106, 108 über einen Zahnriemen 110. Die Quetschwalzen 106, 108 führen das Klebstoffmaterial 94 von der Rolle 96, unter die Rückwand 20, über die Grundplatte 16 und unter die Vorderwand 18.
Unten an der Vorderseite der Vorderwand 18 ist neben der Grundplatte 16 eine drehbare Schneide 112 angebracht. Die Schneide 112 wird durch Drücken eines Federhebels 114 manuell angehoben, wobei der Federhebel in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Teil der Schneide 112 ausgebildet ist, um die Durchführung der Klebstoffmaterialbahn 94 darunter zu ermöglichen, wenn der Vorschubknopf 104 gedreht wird. Senkrecht zu der Ebene der Vorderwand 18 ist in Richtung der Bewegung des Klebstoffmaterials eine Meßeinrichtung 116 auf die Grundplatte 16 gedruckt. Wenn das Klebstoffmaterial 94 vor die Vorderwand 18 vorgeschoben wird, so kann das gewünschte Ausmaß durch die Meßeinrichtung 116 abgemessen werden, um die Abgabe der gewünschten Klebstoffmenge zu bestimmen. Nachdem das gewünschte Ausmaß des Klebstoffmaterials 94 von der Rolle 96 abgewickelt worden ist, wird der Hebel 114 freigegeben und die Schneide 112 wird an eine Position abgesenkt, an der sie das Klebstoffmaterial 94 zwischen der Grundplatte 16 und der Schneide einklemmt, so daß das Klebstoffmaterial 94 manuell abgerissen werden kann. Die Länge des Klebstoffmaterials 94 kann auch abgeschnitten werden, wenn sie noch nicht der Länge des Papierstapels 12 entspricht. Alternativ dazu kann das Abschneiden automatisiert werden. Ferner kann das Klebstoffmaterial 94 auch vorher in Streifen zugeschnitten werden, die die gewünschte Länge und Breite für eine bestimmte Papierstapelanwendung aufweisen.
Die gewünschte Menge des Klebstoffmaterials 94 entspricht der Breite des Papierstapels 12 und sie wird durch Abmessen der Stapelbreite mit einem Lineal 117 ermittelt. Das Lineal 117 ist an der oberen Oberfläche der vorderen Spannplatte 24 angebracht, wenn die Spannplatten 24, 26 so gedreht worden sind, daß die ausgerichtete Kante 13 zum Binden angeordnet ist. Das Lineal 117 mißt die Breite des Stapels 12 unter Verwendung von Begrenzungen, die die zweifache Entfernung von dem Mittelpunkt zwischen den beiden Auflageplatten 42, 44 aufweisen, wobei diese Entfernung unabhängig von der Stapelbreite bzw. von der Position der Spannplatten 24, 26 gleich bleibt.
Das in den Figuren 1, 2, 3 und 7 dargestellte Heiz-Teilsystem 118 erhitzt und schmilzt die Heißschmelzklebstoff-Materialbahn 94, so daß der flüssige Klebstoff in die Nähte zwischen den einzelnen Papierblättern eindringt, um den Papierstapel 12 aneinander zu binden. Das Heiz-Teilsystem 118 umfaßt eine Heizplatte 120, die in Figur 7 dargestellt ist, wobei jedoch auch viele andere Heizvorrichtungen verwendet werden können. Das Heiz-Teilsystem 118 ist durch einen Kardanzapfen bzw. einen Kugelzapfen 136 mit einem Plattenrahmen 121 verbunden, wobei es der Zapfen ermöglicht, daß die Platte 120 in jede Richtung drehbar bzw. schwenkbar ist, wobei eine vollständige Rotation der Platte 120 jedoch durch einen Bolzen (nicht abgebildet) verhindert wird, wodurch eine zweckmäßige Ausrichtung der Platte 120 beibehalten wird. Der Plattenrahmen 121 ist aus einer offenen Stellung, an der sich die Platte 120 gemäß den Darstellungen aus den Figuren 1-4 hinter dem Hauptrahmen 14 erstreckt, an eine in der Figur 7 dargestellte geschlossene Stellung drehbar, an der sich die Platte 120 über der Kante 13 des Papierstapels 12 und in Kontakt mit dieser befindet, um das Klebstoffrnaterial 94 zu erhitzen und zu schmelzen. Der Plattenrahmen 121 ist drehbar an dem unteren äußeren Teilstück der Rückwand 20 angebracht.
Da der Heißschmelzklebstoff 94 einen Schmelzpunkt von ungefähr 88ºC aufweist und kein Kohlenstoffpigment enthält, besitzt er schlechte Wärmeübertragungseigenschaften, wobei die Heizplatte 120 den Klebstoff 94 berühren sollte. Die Heizplatte kann geätzte Folienheizeinrichtungen (nicht abgebildet) umfassen, die sich zwischen zwei wärmeleitfähigen Metallplatten (nicht abgebildet) befinden, die aus Aluminium bestehen können. Auf der vorderen Oberfläche der Heizplatte 120 befinden sich zwei Leuchtanzeigen 122, 124, die dazu dienen, den Heizzustand sichtbar anzuzeigen. Die Lampe 122 zeigt an, daß sich die Platte 120 auf die erforderliche Temperatur erwärmt, während die Lampe 124 anzeigt, daß die Platte 120 die erforderliche Temperatur aufweist. In der Praxis erhitzt sich die Heizplatte 120 vorzugsweise auf eine Temperatur im Bereich von 116ºC bis 146ºC, wobei sie über einen Zeitraum von neunzig Sekunden dem Klebstoffmaterial 94 Hitze zuführt. Es konnte festgestellt werden, daß eine zweckmäßige Bindung bei einer Temperatur zwischen 116ºC und 146ºC und innerhalb von 60 bis 90 Sekunden eintritt. Diese Parameter werden beim Binden kohlefreier Formulare verwendet, bei denen es sich um beschichtete Papierblätter handelt. Beim Binden unbeschichteter Lagen konnte festgestellt werden, daß sich die Zeiträume ungefähr halbieren, da die Blätter den Klebstoff 94 schneller aufnehmen. Des weiteren erhöht sich die für die vollständige Bindung des Klebstoffs 94 an dem Stapel 12 erforderliche Zeit mit der zum Binden verwendeten Klebstoffmenge 94.
Von der Seite des Heizplattenrahmens 121 erstreckt sich ein Griff 126, der dazu verwendet wird, die Platte 120 manuell von der offenen an die geschlossene Stellung und umgekehrt zu drehen. Eine Heizeinrichtungs-Schutzvorrichtung 128 ist durch Arme 128A, 128B drehbar an dem Heizplattenrahmen 121 unter der Platte 120 angebracht. Wenn sich die Platte 120 an ihrer offenen Stellung befindet, wird sie von der Heizeinrichtungs- Schutzvorrichtung 128 abgedeckt, wodurch ein Zugang zu den heißen Oberflächen der Platte 120 von vorne vermieden werden soll. Ferner soll von der Platte 120 tropfender, überschüssiger Klebstoff aufgefangen werden. Wenn die Heizplatte 120 an die geschlossene Stellung gedreht wird, so wird die Heizeinrichtungs-Schutzvorrichtung 128 nach unten gedreht, um einen Zugang zu der Platte 120 von hinten zu verhindern.
Oben auf der Heizplatte 120 befindet sich ein Auslösehebel 132, der zwischen einer zu der Oberseite der Platte 120 parallelen Stellung und einer zu der Oberseite der Platte 120 senkrecht angeordneten Stellung drehbar ist. Der Auslösehebel 132 ist durch eine Hebenocke 134 mit der Oberseite der Platte 120 verbunden. Wenn die Platte 120 an die geschlossene Position oberhalb der Kante 13 des zu bindenden Papierstapels 12 und in Kontakt mit der Kante gedreht wird, so bewirkt ein Drehen des Auslösehebels 132 aus dessen parallelen Stellung an dessen senkrechte Stellung um dessen Drehpunkt 133, daß die Hebenocke 134 den Arm 135 vertikal verschiebt,- wobei der Arm auf den Kugelzapfen 136 einwirkt, so daß die Heizoberfläche der Platte 120 in Kontakt mit der Kante 13 gesenkt wird, um den Heißschmelzklebstoff zu erhitzen und zu schmelzen.
Für den Klebstofffluß in den Stapel 12 zum Binden der Papierblätter wird primär Kapillarwirkung bevorzugt. Die Kapillarwirkung unterstützt sowohl die Adhäsion des Klebstoffmaterials 94 an dem Papierstapel 12 als auch die innere Kohäsion in dem Klebstoffmaterial 94. Wenn der Klebstoff 94 nicht unter dem Stapel 12 sondern auf diesem aufgetragen wird, überwindet die Schwerkraft die Viskosität des Klebstoffs und unterstützt den Fluß und die Penetration des Klebstoffs zwischen die einzelnen Papierblätter in dem Stapel 12 anstatt dies zu behindern. Somit können ganz verschiedene Klebstoffe mit einem umfassenden Bereich von Viskositäten, Stärken und Arten verwendet werden. Wenn der Klebstoff 94 im Gegensatz dazu wie bei bestehenden Systemen unten auf dem Stapel 12 aufgetragen wird, so wird der Klebstoff nicht in den Stapel 12 gesaugt. Des weiteren macht die Kapillarwirkung eine Überhitzung des Klebstoffmaterials 94 überflüssig, so daß der Klebstoff in ausreichenden Maße zwischen die Papierblätter fließt, bevor der Klebstoff aushärtet Durch den verbesserten Fluß des Klebstoffmaterials 94 in den Stapel 12 werden ferner alle Schwierigkeiten überwunden, die durch die veränderlichen Oberflächenabsorptionseigenschaften des Papiers verursacht werden.
Des weiteren drückt die Platte 120 des Heiz-Teilsystems 118 den Klebstoff 94 nicht in die Kante 13 des Stapels 12. Im Idealfall übt die Platte 120 keinen Druck auf den Stapel 12 aus, sondern sie berührt die Klebstoffmaterialbahn 94 nur derart, daß der Klebstoff 94 schmilzt, so daß die durch die Schwerkraft unterstützte Kapillarwirkung dafür sorgt, daß der flüssige Klebstoff 94 in dem Stapel 12 aufgesaugt wird und diesen bindet. Die Bindung wird durch das Ausüben von Druck auf den Klebstoff 94 bei einem Versuch diesen in den Stapel 12 zu drücken nicht verbessert, und zwar unabhängig davon, ob der Druck nach unten, nach oben oder von der Seite aus ausgeübt wird. Vielmehr würde der Klebstoff dabei von der Kante 13 und von dem Stapel 12 durch die Seiten zwischen der Platte 120 und dem Stapel 12 gedrückt, wodurch die Kapillarwirkung aufgehoben werden würde. Demgemäß ist die Platte so gestaltet, daß sie auf die Kante 13 des Stapels 12 nur den minimalen Druck ausübt, der erforderlich ist, um den Kontakt zwischen der Platte 120, dem Klebstoff 94 und dem Stapel 12 aufrecht zu erhalten.
Die elektrischen Systeme der Bindevorrichtung 10 befinden sich in einem elektrischen Steuerkasten 138, der an der Grundplatte 16 vor dem trapezförmigen Teilstück 18B der Vorderwand angebracht ist, wie dies in den Figuren 1, 2 und 4 dargestellt ist. Der Steuerkasten 138 umfaßt ein Wechselstromkabel 140 und einen Leistungsschalter 142, der an der Vorderseite des Kastens 138 angebracht ist, wobei der Schalter zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung der Vorrichtung 10 dient. An der Vorderseite des Steuerkastens 138 ist ferner ein Rüttelaktivierungsschalter 84 angebracht, der das Ausrichtungs- Teilsystem 76 steuert. Auf der Vorderseite des Steuerkastens 138 befinden sich ferner zwei Leuchtanzeigen 146, 148, die den Bindezustand sichtbar anzeigen. Die Lampe 146 leuchtet während dem Ablauf des Schmelzvorgangs und des Bindevorgangs, während die Lampe 148 leuchtet, wenn der Schmelzvorgang und der Bindevorgang beendet sind. Ein Timer (nicht abgebildet) zeigt den Zeitraum an, während dem sich die Heizplatte 120 in Betrieb befindet. Der Timer wird auf eine gewünschte Heizzeit voreingestellt und über den Auslösehebel 132 ausgelöst. Die Erhitzung und die Zeitgebung beginnen, wenn der Auslösehebel 132 beginnt sich in Richtung seiner senkrechten Stellung zu bewegen, um die Platte 120 in Kontakt mit der Stapelkante 13 abzusenken. Der Kupplungsregelknopf 67 auf der Seite des Steuerkastens 138 regelt das Ausmaß des Drucks, den die Spannplatten 24, 26 auf den Papierstapel 12 ausüben.
Das Verfahren zum Binden des Papierstapels 12 in Blockform umfaßt die folgenden Schritte: Zuerst wird ein Papierstapel 12 zwischen den Spannplatten 24, 26 positioniert, die sich an der Ausrichtungsposition befinden. Danach wird der Stapel 12 durch die Rüttelplatte 78 des Ausrichtungs-Teilsystems 76 gerade gerüttelt, um die Kante 13 des Stapels 12 auszurichten. Als nächstes werden die Spannplatten 24, 26 durch Drehen des Druckregelgriffs 64 geschlossen, so daß der ausgerichtete Stapel 12 dazwischen eingespannt wird. Das Einspann-Teilsystem 22 wird über den Griff 30 an die Heizstellung gedreht, so daß die ausgerichtete Kante 13 des Papierstapels 12 für das Heiz- Teilsystem 118 bereitgestellt wird. Die Breite des eingespannten Papierstapels 12 wird mit einem Lineal 117 gemessen, und eine entsprechende Breite der Heißschmelzklebstoff-Materialbahn 94 wird von der Klebstoffmaterialrolle 96 gemäß der Messung durch eine Meßeinrichtung 116 zugeführt. Diese gewünschte Klebstoffmaterialmenge 94 wird dadurch von der Rolle 96 geschnitten, daß das Klebstoffmaterial 94 über die Schneide 112 gezogen und auf der ausgerichteten Kante 13 des Stapels 12 positioniert wird.
Danach wird die Heizplatte 120 des Heiz-Teilsystems 118 über der Kante 13 des Papierstapels mit dem Klebstoffmaterial 94 positioniert und auf das Klebstoffnaterial 94 abgesenkt. Die Heißschmelzklebstoff-Materialbahn 94 wird erhitzt, um die Heißschmelzklebstoff-Materialbahn 94 auf die Kante 13 des Stapels 12 zu schmelzen, um die Blätter aneinander zu binden. Die Anzeigen 122, 124 messen und begrenzen die Heizzeit, während die Anzeigen 146, 148 die Vollständigkeit der Bindung bestimmen. Nach vollständiger Bindung wird die Heizplatte 120 angehoben und geöffnet, und die Spannplatten 24, 26 werden zurück an die Ausrichtungsstellung gedreht. Die gebundenen Blätter werden danach ausgespannt und aus der Vorrichtung 10 entfernt.
Wenn die Vorrichtung zum Binden von Berichten und Büchern verwendet wird, kann an dem gebundenen Stapel 12 ein Umschlag angebracht werden. Bücher, die unter Verwendung eines Heißschmelzklebstoffs gebunden werden, sind als "klebegebundene" Bücher bekannt. Nachdem die Heizplatte 120 die Heißschmelzklebstoff-Materialbahn 94 auf die Kante 13 des Stapels 12 geschmolzen hat, um die Blätter aneinander zu binden und nachdem der Bindevorgang beendet ist, wird die Heizplatte 120 angehoben und geöffnet. Bevor der Heißschmelzklebstoff 94 vollständig aushärtet, was bei der Verwendung des bevorzugten Klebstoffs normalerweise innerhalb von ungefähr 20 Sekunden der Fall ist, wird ein vorgeformter Buchumschlag 150 auf der Kante 13 plaziert, wie dies in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist, so daß die Innenseite des Rückens des Umschlags 150 an der Kante 13 haftet. Dies kann manuell oder automatisch erfolgen, und wobei dies bei der Erstellung von Handbüchern, Reiseführern, Broschüren und anderen Taschenbüchern besonders nützlich ist. Bei automatisiertem Buchbindesysten müssen die gebundenen Blätter bzw&sub0; Seiten zur Aufnahme des Puchumschlags nicht gedreht werden, wenn der Stapel 12 an der Oberkante und nicht an der Unterkante gebunden wird, wobei die Spannplatten 24, 26 jedoch vor dem Auftragen des Umschlags 150 an die Ausrichtungsstellung zurückgedreht werden können.
Diese klebegebundenen Bücher können im Vergleich zu bekannten Systemen mit weniger Klebstoff gebunden werden, und sie weisen aufgrund des festeren Einbands eine längere Lebensdauer auf. Außerdem können die unter Verwendung der Vorrichtung 10 eingebundenen Bücher flach aufgeschlagen hingelegt werden, ohne daß der Buchrücken dabei bricht, oder daß die Verbindung zwischen dem gebundenen Stapel 12 und dem Umschlag 150 beschädigt wird. Aufeinanderfolgende Seiten auf getrennten Blättern (bei herktmmlicher Seitennummerierung eine Seite mit gerader Seitenzahl, auf die die nächste Seite mit ungerader Seitenzahl folgt) können im wesentlichen auf der gleichen Ebene liegen. Des weiteren können Bücher einfach dadurch zusammengesetzt werden, daß der Umschlag 150 unter Verwendung des gleichen Klebstoffs, der zum Binden der Blätter verwendet wird, bevor der Klebstoff getrocknet ist, auf der Kante der gebundenen Blätter positioniert wird.
Die Bindevorrichtung 10 weist im Vergleich zu früheren Walzbeschichtungs-, Spritzüberzugs- oder Lackierungsvorrichtungen beim Binden kohlefreier Formulare in Blöcken viele Vorteile auf. Die Zyklusdauer zum Binden eines Stapels wird von Stunden auf wenige Minuten verringert. Außerdem kann ein ganzer Papierstapel gebunden werden, ohne daß Klebstoff oder zahlreiche Papierblätter aufgrund der Tatsache verschwendet werden, daß der Klebstoff die Endblätter nicht bindet. Diese vollständige und einheitliche Bindung ist aufgrund der Isolierung der Spannplatten erzielbar, so daß die Wärmeabstrahlung reduziert wird und die Endblätter ausreichend erhitzt werden können. Des weiteren weisen die gebundenen Blätter wellige Kanten auf, und die Bindungen sind fester. Ferner wird das Eindringen des Klebstoffs durch die präzise Positionierung, die Druckregelung, die Temperaturregelung und den durch die Schwerkraft unterstützten Klebstofffluß verbessert. Diese Vorrichtung 10 kann in Umgebungen unterschiedlicher Größen eingesetzt werden, wie etwa bei Tischdruckersystemen und Kopierern oder auch bei Großanlagen- Drucksystemen.
Beim Binden von Blättern und insbesondere bei unbeschichteten Blättern kann es wünschenswert sein, daß die Hälfte des Klebstoffs 94 in die Blätter aufgesaugt wird, wobei sich der Rest des Klebstoffs 94 an der Kante 13 verfestigen kann, so daß ein Buchrücken gebildet wird. In diesen Fällen muß die Platte 120 entfernt werden, ohne daß der Klebstoff 94 bei der Entfernung der Platte 120 von dem Buchrücken gezogen wird. Es wäre ineffizient auf das entsprechende Abkühlen der Platte 120 zu warten, bevor diese von dem Klebstoff 94 entfernt wird. Aus diesem Grund sollte die Platte 120 durch paralleles Schieben der Platte 120 zu der Ebene der Kante 13 entfernt werden, so daß eine glatte Buchrückenoberfläche beibehalten wird.
Für den Fachmann sind verschiedene Abänderungen und Modifikationen des Systems erkennbar, ohne dabei vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann der Schritt des Auftragens des Klebstoffs automatisiert werden. Außerdem könnte das gesamte System so programmiert werden, daß es ohne menschlichen Eingriff funktionsfähig ist.

Claims

1. Vorrichtung (10) zum Binden einer Mehrzahl von Papierblättern (12) aneinander, wobei die Vorrichtung folgendes umfaßt:

einen Rahmen (14);

eine an dem Rahmen angebrachte Einrichtung (22), die dazu dient, eine Kante (13) der Papierblätter (12) in einer im wesentlichen horizontalen Ebene zum Binden anzuordnen, wobei die Anordnungseinrichtung (22) ein Paar von Spannplatten (24, 26) umfaßt, zwischen denen die Papierblätter (12) eingespannt werden sollen;

eine an dem Rahmen angebrachte Einrichtung (118) zum Erhitzen und Schmelzen einer festen Heißschmelzklebstoff Materialbahn (94), die oben auf der Kante (13) der Papierblätter (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Heizeinrichtung (118) bewirkt, daß der Flüssigklebstoff in die Nähte zwischen den Papierblättern eindringt, so daß die Papierblätter miteinander verbunden werden; und

eine an der Anordnungseinrichtung (38, 40) angebrachte Einrichtung, die dazu dient, ein Temperaturprofil auf der Oberseite der Kante (13) der Papierblätter (12) mit ausreichend hoher Temperatur aufrecht zu erhalten, so daß ein Trocknen des Klebstoffs verhindert wird, bevor die Papierblätter entsprechend gebunden sind, und um die Adhäsion des Klebstoffs an den Papierblättern (12) zu erleichtern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bahn des Heißschmelzklebstoffs (94) rückseitenlos ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der genannte Flüssigklebstoff die Papierblätter aneinander bindet, ohne daß der Flüssigklebstoff nach unten in die Nähte zwischen den Papierblättern (12) gedrückt wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei es sich bei den Papierblättern (12) um kohlenstoffreies Papier handelt, und wobei die Vorrichtüng (10) die Mehrzahl von kohlenstoffreien Papierblättern miteinander verbindet, so daß eine Mehrzahl mehrblätteriger Formularsätze mit mindestens zwei Blättern gebildet wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der feste Heißschmelzklebstoff (94) rückenlos ist, wobei die Heiz- und Schmelzeinrichtung (118) den Klebstoff schmilzt und die Blätter durch Erhitzen der Heißschmelzklebstoffbahn (94) auf Temperaturen unterhalb von 150ºC über einen Zeitraum von weniger als zwei Minuten bindet, und wobei der Bindevorgang durch zusätzliche Hitzezufuhr weder verbessert noch beeinträchtigt wird, und wobei der Flüssigklebstoff in die Nähte zwischen den Papierblättern (12) eindringt, um die Papierblätter aneinander zu binden, ohne daß der Flüssigklebstoff nach unten in die Nähte zwischen den Papierblättern gedrückt wird.

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Spannplatten (244, 26) die Papierblätter (12) neben der Kante (13) einspannen, und wobei die Einrichtung (30) zur Aufrechterhaltung der Temperatur eine Einrichtung (38, 40) zur Isolation der Kante (13) der Papierblätter (12) von dem Rest der Vorrichtung (10) aufweist.

7. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anordnungseinrichtung (22) ferner eine Rutschkupplung (66) umfaßt, die die Höhe des Drucks regelt, der zwischen den Spannplatten (24, 26) auf die Papierblätter (12) ausgeübt wird.

8. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung zur Ausrichtung (76) der Papierblätter (12) umfaßt, wobei die Ausrichtungseinrichtung (76) eine Schwingungsplatte (78) aufweist, die die Papierblätter (12) zwischen den Spannplatten (24, 26) schwingt, um die eine Kante (13) der Papierblätter (12) vor dem Binden auszurichten.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Spannplatten (24, 26) von einer Position neben der Schwingungsplatte (78), an der die Papierblätter (12) ausgerichtet sind, in einer vertikalen Ebene in einem Winkel von mindestens 1800 an eine Position neben der Heiz- und Schmelzeinrichtung (118) drehbar sind, an der die Heißschmelzklebstoffbahn (94) erhitzt und geschmolzen wird, und wobei die Schwingungsplatte (78) zwischen einer oberen Position, an der der Papierstapel (12) eingeführt und eingespannt wird, und einer unteren, von den Spannplatten (24, 26) entferntn Position, an der der Stapel (12) schwingt, vertikal verschiebbar ist, und wobei die Schwingungen nicht auf die Spannplatten (24, 26) übertragen werden.

10. Vorrichtun-g (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Heizeinrichtung (118) eine Heizplatte (120) umfaßt, die drehbar an dem Rahmen (14) angebracht ist, wobei die Heizplatte (120) zwischen einer offenen Stellung, an der sich die Heizplatte (120) hinter dem Rahmen (14) erstreckt, und einer geschlossenen Stellung drehbar ist, an der die Heizplatte (120) über Kante (13) der Papierblätter (12) angeordnet ist und diese Kante berührt, und wobei die Heizeinrichtung (118) ferner eine Heizeinrichtungs-Schutzvorrichtung (128) umfaßt, die zwischen einer ersten Stellung, an der sich die Heizeinrichtungs-Schutzvorrichtung an der Heizplatte (120) befindet und diese bedeckt, wenn sich die Heizplatte (120) an deren offenen Stellung befindet, und einer zweiten Stellung drehbar ist, an der die Heizeinrichtungs-Schutzvorrichtung (128) von der Heizplatte (120) entfernt angeordnet ist, wenn sich die Heizplatte (120) an deren geschlossenen Stellung befindet, wobei die Heizeinrichtungs-Schutzvorrichtung (128) an beiden Stellungen einen Zugang zu den heißen Oberflächen der Heizplatte (120) verhindert, und wobei die Heizeinrichtungs- Schutzvorrichtung (128) an der ersten Stellung überschüssigen Klebstoff auffängt, der von der Heizplatte (120) tropft.

11. Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das genannte Paar von Spannplatten (24, 26) die Papierblätter (12) neben der Kante (13) und einer Rutschkupplung (66) einspannt, die das Ausmaß des Drucks regelt, der auf die Papierblätter (12) zwischen den Spannplatten (24, 26) ausgeübt wird;

wobei die genannte Heizeinrichtung (118) dafür sorgt, daß der Flüssigklebstoff in die Nähte zwischen den Papierblättern (12) eindringt, um die Papierblätter (12) aneinander zu binden, ohne daß der Flüssigklebstoff nach unten in die Nähte zwischen den Papierblättern (12) gedrückt wird, und wobei die Heizeinrichtung (118) eine Heizplatte (120) umfaßt, die den Klebstoff (94) erhitzt und schmilzt, und die die Blätter (12) durch eine Hitzezufuhr bei Temperaturen unterhalb von 150ºC über einen Zeitraum von weniger als zwei Minuten bindet, und wobei der Bindevorgang durch zusätzliche Hitzezufuhr weder verbessert noch beeinträchtigt wird;

wobei die genannten Einrichtungen (34, 38), die an der Anordnungseinrichtung angebracht sind, die Kante (13) der Papierblätter (12) von dem Rest der Vorrichtung (10) isolieren, um das genannte Temperaturprofil auf der Oberseite der Kante (13) der Papierblätter (12) auf der genannten, ausreichend hohen Temperatur aufrecht zu erhalten, so daß ein Trocknen des Klebstoffs (94) verhindert wird, bevor die Papierblätter (12) entsprechend gebunden sind, und um die Adhäsion des Klebstoffs (94) an den Papierblättern (12) zu erleichtern; und

wobei die Einrichtung (76) zur Ausrichtung der Papierblätter (12) eine Schwingungsplatte (78) aufweist, die die Papierblätter (12) zwischen den Spannplatten (24, 26) schwingt, um die Kante (13) der Papierblätter (12) vor den Binden auszurichten;

wobei die Spannplatten (24, 26) von einer Position neben der Schwingungsplatte (78), an der die Papierblätter (12) ausgerichtet sind, in einer vertikalen Ebene in einem Winkel von mindestens 180º an eine Position neben der Heiz- und Schmelzeinrichtung (118) drehbar sind, an der die Heißschmelzklebstoffbahn (94) erhitzt und geschmolzen wird.

12. Verfahren zum Binden eines Stapels einer Mehrzahl von Papierblättern (12) aneinander, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Anordnen einer Kante (13) der Papierblätter (12) zum Binden in einer im wesentlichen horizontalen Ebene; Auftragen einer Heißschmelzklebstoffbahn (94) auf der Oberseite der horizontalen Kante (13) der Mehrzahl von Papierblättern (12);

Erhitzen der Heißschmelzklebstoffbahn (94), um die Heißschmelzklebstoffbahn (94) auf die Kante (13) der Papierblätter (12) zu schmelzen, so daß der Flüssigklebstoff in die Nähte zwischen den Papierblättern (12) eindringt, um die Papierblätter (12) aneinander zu binden; und

Aufrechterhalten eines Temperaturprofils auf der Oberseite der Kante der Papierblätter (12) auf einer ausreichend hohen Temperatur, so daß verhindert wird, daß der Klebstoff (94) trocknet, bevor die Papierblätter (12) entsprechend gebunden sind, und um die Adhäsion des Klebstoffs (94) auf den Papierblättern zu erleichtern, und zwar durch Isolation der Kante (13) der Papierblätter (12) während dem Erhitzen von dem Rest der Vorrichtung (10).

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Heißschmelzklebstoffbahn (94) rückseitenlos ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der genannte Flüssigklebstoff die Papierblätter aneinander bindet, ohne daß der Flüssigklebstoff nach unten in die Nähte zwischen den Papierblättern (12) gedrückt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-14, wobei das Verfahren ferner die folgenden Schritte umfaßt: Ausrichten einer Kante (13) der Mehrzahl von Papierblätterrn (12);

Einspannen der Mehrzahl von Papierblättern (12) zwischen den Spannplatten (24, 26); und

Bewegen der Spannplatten (24, 26) von einer Position, an der die Papierblätter (12) ausgerichtet sind, an eine Position, an der sich eine Kante (13) der Mehrzahl von Papierblättern (12) an einer im wesentlichen horizontalen, auf das Binden vorbereitenden Position befindet;

wobei der Schritt des Erhitzens das Erhitzen der Heißschmelzklebstoffbahn (94) auf Temperaturen von unter 150ºC über einen Zeitraum von weniger als zwei Minuten umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt des Bewegens der Spannplatten (24, 26) das Drehen der Spannplatten (24, 26) in einer vertikalen Ebene in einem Winkel von mindestens 180º umfaßt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-16, wobei das Verfahren ferner den Schritt der Luftkühlung der gebundenen Enden der Mehrzahl von Papierblättern (12) umfaßt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-17, wobei das Verfahren ferner den Schritt der Anbringung des Buchrückens eines Umschlags (150) an der Kante (13) der Papierblätter (12) an dem geschmolzenen Heißschmelzklebstoff (94) umfaßt, um den Umschlag (150) an den Papierblättern (12) zu binden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 12-18, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Einsatzes einer Kapillaraktivität zur Unterstützung des Flusse des Heißschmelzklebstoffs (94) zwischen benachbarten Papierblättern (12) umfaßt.

20. Buch, mit:

einer Mehrzahl von Papierblättern (12), die unter Verwendung eines Heißschmelzklebstoffs (94) mit einer Dicke von weniger als 0,254 mm aneinander gebunden werden; und

einem Umschlag (150) mit einem Buchrücken, wobei der Buchrücken des Umschlags an den Kanten der Blätter befestigt ist, um eine Abtrennung des Umschlags von den Blättern zu verhindern; und

wobei das Buch beim Öffnen flach liegen kann, so daß aufeinanderfolgende Seiten auf getrennten Blättern im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen können, ohne dabei die Bindung der Blätter aneinander oder an dem Umschlag zu beschädigen.