ES2291062B1 - Metodo de realizacion de un libro de papel sintetico. - Google Patents

Metodo de realizacion de un libro de papel sintetico. Download PDF

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Método de realización de un libro de papel sintético. La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere al método de realización de un libro impreso de papel sintético caracterizado por ser impermeable, sumergible e imprimible por una o ambas caras, lavable, de alta resistencia a la abrasión y a la oxidación, de una mayor flexibilidad y durabilidad, y con un grosor y gramaje de página semejante al de los libros de papel convencional.

Description

Método de realización de un libro de papel sintético.
La presente invención, según se expresa en el enunciado de esta memoria descriptiva, se refiere al método de realización de un libro impreso de papel sintético caracterizado por ser impermeable, sumergible e imprimible por una o ambas caras, lavable, de alta resistencia a la abrasión y a la oxidación, de una mayor flexibilidad y durabilidad, y con un grosor y gramaje de página semejante al de los libros de papel convencional.
Indicación del estado de la técnica anterior a la fecha de presentación
Los procesos habituales de impresión para libros (ver patentes US-A-4618166 y ES-2183404 T3, habitualmente offset o inset, utilizan soportes con base de celulosa. Esto condiciona las posteriores operaciones de procesado y el resto de materias primas empleadas. Las operaciones habituales incluyen el secado de las tintas en las hojas por absorción del soporte u oxidación al aire y la aplicación monocapa en una sola etapa del pegamento hidrofílico.
El material impreso en papel de celulosa no presenta características de impresión y resistencia a la inmersión ya que además de la degradación típica de estos soportes, la afinidad de la cola al agua hace que se vaya disolviendo y pierde capacidad de adherencia. Se pueden usar soportes modificados que mejoran alguna característica puntual pero no solucionan todos los problemas.
Así el papel couché presenta los poros tapados para ser más resistente a la absorción de humedad y presentar un recubrimiento brillante. Es el papel empleado en tomos de enciclopedias.
El papel parafinado está formado por papel de celulosa más una capa de parafina o cera que evita el ataque por parte de las grasas que lo hace óptimo para su uso en carnicerías.
El papel sulfurizado está formado por papel de celulosa, una capa de parafina o cera y una capa de azufre lo que lo hace apto para su uso en el envasado de productos alimenticios tales como mantequillas.
El papel satinado es más basto que los anteriores, posee además poros finos que permiten obtener una alta calidad de impresión.
Los libros de papel de celulosa pueden ser plastificados después de su impresión para darles una mayor resistencia y durabilidad, pero no se obtiene la misma textura, grosor o flexibilidad que en el libro de papel sintético. Además, se ha observado con el uso una separación de las láminas impermeables por la cual penetra el agua perdiendo su impermeabilidad. El uso de soportes plásticos vendría a solucionar estos problemas aunque ninguna de sus aplicaciones ha conseguido un compromiso entre las propiedades que le confieren una mayor resistencia y el formato de libro convencional.
Los libros obtenidos mediante técnicas de inyección de plástico presentan un mayor grosor de página que los hace únicamente apropiados para formatos con un bajo número de páginas. Además, presentan una textura distinta y no son imprimibles.
Sobre papel sintético (U.S. Patent No. 5, 233, 924) con técnicas convencionales de impresión se han realizado con anterioridad trabajos en formato folleto y revista. La unión de las láminas impresas se ha
realizado mediante grapado.
Mediante la tecnología Durabook (PCT/US00/
27104) se han realizado libros de papel sintético de un mayor peso que los libros de papel convencional y utilizando técnicas de cosido y encuadernado distintas a las técnicas de cosido y encuadernado convencionales. Esta tecnología requiere maquinaria específica para realizar el cosido y el encuadernado.
Se han realizado previamente libros de papel sintético de características idénticas a las del papel de celulosa, pero mediante un sistema de pegado en frío en dos fases que resulta más costoso que el descrito en esta patente (Solicitud de Patente Española 2003 02443).
Controlando las materias primas empleadas (papel, tintas, aditivos y colas) y algún parámetro clave del proceso (tiempos y modos de secado, aplicación de adhesivos específicos) se puede lograr un producto final de características únicas e interesantes desde el punto de vista comercial: Un libro de papel sintético impermeable, de alta resistencia a la abrasión y a la oxidación, con características de flexibilidad y durabilidad, sumergible, imprimible por una o ambas caras y de grosor y peso equiparables al del libro convencional.
Descripción de la invención
El método de realización del libro de papel sintético de entre 4 y 10000 páginas impresas por una o ambas caras consiste en las fases que se describen a continuación, y según las siguientes etapas.
En la etapa de alimentación se introduce papel sintético en bobinas o pliegos en la impresora de pliegos o rotativa, offset o inset, en el formato y gramaje requerido.
El papel sintético tiene una mayor resistencia y durabilidad, es impermeable 100%, resistencia a la inmersión del 100%, y no amarillea con el efecto de la luz como el papel de celulosa convencional, gracias a su composición polimérica, además presenta una opacidad entre 70% y 100% y blancura entre 80% y 100%, es decir, equiparables a los libros de papel convencional.
Mediante el sistema de pegado descrito en este método, se puede utilizar papel sintético de gramajes idénticos a los del papel de celulosa convencional (entre 15 gramos/m^{2} y 400 gramos/m^{2}) y con espesor entre 20 \mum y 300 \mum. El sistema de encuadernado para hacer libros de papel sintético descrito en la patente (PCT/US00/27104) no permite utilizar gramajes idénticos a los del papel de celulosa convencional, por lo que no se podían obtener previamente libros de papel sintético con un grosor y peso idénticos a los libros de papel convencional.
En la etapa de impresión, se prepara la impresora de pliegos o rotativa, offset o inset, aplicando a los rodillos las tintas para la impresión de soportes no absorbentes. Para mejorar las características de resistencia de la tinta frente al agua se utilizarán tintas oxidativas de base no acuosa. Para favorecer la adherencia de dichas tintas sobre este soporte se pueden mezclar con un secante. Para evitar la adhesión de las tintas en los pliegos en contacto con dichas tintas, se puede incorporar un antimaculante (antitack) para formar una película superficial protectora. Se puede emplear un módulo de secado adicional ultravioleta o de ventilación forzada para favorecer el secado. Se puede aplicar una capa de barniz para mejorar la calidad del acabado.
En la maquinaria que incluya ventilación intermedia entre los módulos de impresión, se recomienda su utilización con objeto de facilitar el secado. Es importante en trabajos de policromía.
La impresora de pliegos o rotativa, offset o inset, no requiere trabajar a ninguna velocidad específica.
Se incluye una etapa de plastificado posterior a la impresión en la que se aplica en caliente una lámina de plástico transparente sobre la cubierta para evitar posibles pérdidas de tinta por abrasión y desgaste.
En la etapa de impresión se puede imprimir sobre los pliegos de papel sintético en blanco y negro y/o en color, así como textos y/o imágenes.
Para continuar con el método de realización se necesita una etapa de secado. Dada la naturaleza impermeable del soporte, el secado será mayoritariamente por el efecto oxidativo del aire con un tratamiento previo con luz infrarroja operando entre 1500 V y 4000 V, de manera que se requerirán tiempos de secado superiores a los empleados en el proceso convencional de impresión (entre 12 y 24 horas). El tiempo variará dependiendo de las tintas utilizadas, las condiciones ambientales del área de secado y de los procesos previos empleados para mejorar el secado descritos con anterioridad. Así para tintas de secado ultravioleta el tiempo estará entre 1 y 6 horas con lámparas ultravioletas operando a una potencia entre 50 W/cm y 200 W/cm. En esta etapa se recomienda no apilar más de 500 pliegos para facilitar el proceso de secado.
A continuación se realiza una etapa de plegado y guillotinado de los pliegos impresos para obtener el tamaño deseado de las páginas.
En caso de que fuera necesario, se introducen dichas páginas plegadas y ordenadas correspondientemente formando fascículos del tamaño y número de páginas deseados en la etapa de encuadernado, este número variará entre 4 y 128 de páginas por fascículo. En caso de que la publicación tuviera un número total de páginas reducido se recomienda la utilización de fascículos con un bajo número de páginas para aumentar la superficie del lomo, facilitando el posterior pegado. No obstante, no se requiere la utilización de un número de páginas bajo ni fijo por fascículo para obtener un pegado satisfactorio, al contrario que en la patente (PCT/US00/27104) en la que se requieren fascículos de dos páginas para ser insertados en una serie de surcos realizados previamente en el lomo de la portada.
A continuación se realiza una única etapa de cosido en la que consolidan los fascículos cosiendo sus páginas entre sí. Se puede utilizar cualquier tipo de hilo polimérico (p.e. de poliéster, algodón), aunque se recomiendan los que sean impermeables (p.e. nylon) o que no se degraden con la humedad y/o el contacto con el agua (p.e. hilos de composición hidrofóbica).
A continuación se juntan los fascículos ordenados correspondientes a la publicación y se introducen en la encuadernadora. Al contrario que en la patente (PCT/US00/27104) gracias al adhesivo utilizado en este método de fabricación de libros de papel sintético no se requiere una maquinaria específica para realizar el encuadernado, sino que se puede trabajar con maquinaria convencional para libros de papel de celulosa.
En la encuadernadora se aplica un adhesivo o cola termofusible, con base de EVA copolímero, resistente al agua y que permita la adhesión del papel sintético, en el lomo de los fascículos en una única etapa, no como en la patente (PCT/US00/27104) en la que la aplicación del adhesivo se realiza en varias etapas y en unos surcos realizados específicamente a tal efecto.
El adhesivo termofusible, calentado previamente en el calderín de la encuadernadora, se aplica en un rango de temperatura de entre 120°C y 200°C. Se recomienda una temperatura de aplicación de entre 160°C y 170°C para producir una fusión parcial superficial en el papel sintético que fomente la unión de los pliegos con el lomo de la portada.
Inmediatamente después se unen los fascículos con la portada. Dicha portada se puede obtener mediante la impresión previamente descrita sin necesidad de tratamientos adicionales, formando así un único elemento que incluye portada, contraportada y lomo, al contrario que en la patente (PCT/US00/27104) en la que la portada debe componerse de tres piezas independientes para cada una de las secciones (portada, lomo y contraportada) y que se unen posteriormente entre sí.
Se recomienda que la portada sea de un gramaje superior a 200 gramos/m^{2}, por estar sometida a mayores desgastes y temperaturas.
Se pueden utilizar adhesivos y colas no termofusibles realizando modificaciones a la maquinaria de encuadernado comercial existente, como por ejemplo la adición de bombas y/o depósitos presurizados para la inyección de adhesivos y colas de aplicación en frío o de contacto. Para realizar correctamente el encuadernado mediante adhesivos y colas no termofusibles se requiere una aplicación de la cola en dos etapas (Patente P 2003 02443), por lo que el proceso resulta más costoso.
Se pueden realizar tratamientos previos de acondicionamiento y limpieza con sustancias químicas de las superficies a pegar para mejorar la adherencia, aunque el proceso no lo requiere.
Otra posibilidad para encuadernar las páginas sin necesidad de agrupación por fascículos y cosido es realizar un fresado de las mismas y una única etapa de pegado con las anteriormente mencionadas colas y adhesivos. En este caso se podría realizar un troquelado del lomo para aumentar la superficie de contacto del adhesivo o de la cola con las páginas.
Otra posibilidad consiste en sustituir la etapa de cosido por una etapa de grapado de las páginas de los fascículos, procediendo posteriormente según las etapas especificadas.
Estas dos últimas técnicas difieren, asimismo, de la patente (PCT/US00/27104) en no requerir un número de páginas determinado ni número de fascículos determinado para realizar el encuadernado, así como por utilizar una única etapa de pegado.
Dichas páginas se podrán troquelar, perforar y plastificar mediante los módulos comerciales correspondientes para adecuarlas a aplicaciones específicas.
El libro de papel sintético se puede utilizar como soporte para material editorial sujeto a ambientes agresivos y que requiriera al mismo tiempo un formato similar al de los libros convencionales, como por ejemplo para: manuales técnicos para talleres, calendarios, almanaques, libros de cocina, fichas archivables, libros para educación, dossieres, material editorial para bibliotecas (por su exigencia de durabilidad y resistencia), manuales de campo, planos técnicos, libros y guías de viaje, libros de soporte publicitario, libros de mapas, archivos hospitalarios y de laboratorio, libros de quirófano y de anatomía, cómics y otras ediciones de coleccionista, y cualquier otro material editorial susceptible de ser utilizado en ambientes agresivos y/o susceptible de verse afectado por la humedad.
El libro de papel sintético puede ser usado como soporte de cualquier tipo de material editorial aunque no se requieran prestaciones específicas superiores a las de las publicaciones convencionales, ya que no presenta ninguna desventaja frente a los soportes convencionales.
Exposición de un modo de realización de la invención
Para complementar la descripción, aunque de forma ilustrativa y no limitativa, se acompaña a la presente memoria de un ejemplo de realización de la invención.
Se introducen pliegos de papel sintético YUPO de resinas polipropilínicas recubiertas de una doble capa de compuestos inorgánicos, aditivos y carbonato de calcio como blanqueante, de dimensiones 70 centímetros de altura x 100 centímetros de anchura y de 80 g/m^{2} de gramaje en una rotativa offset Heidelberg de pliegos de cuatro colores a velocidad normal de funcionamiento (6000 pliegos por hora).
Como alternativa, se pueden introducir bobinas de papel sintético YUPO, o papel sintético Polyart, tanto en bobinas como en pliegos, o papel sintético de base polimérica distinta de las de los anteriores.
La rotativa se prepara con tintas SICPA gama Tempoplast, no acuosas, oxidativas, nitrocelulósicas y poliamídicas, para superficies no absorbentes. Se utilizan colores negro, amarillo, magenta y cyan. Como alternativa, se pueden utilizar tintas Sunchemical, gama Uniplast, u otras tintas para superficies no absorbentes.
Dichas tintas se mezclan con un 10% de secante CATASIC 260 y un antimaculante (antitack) STARGEL 124 para tintas offset (en proporción de 5 ml por kilogramo de tinta). Alternativamente, se puede utilizar otros secantes y antimaculantes (antitack) comerciales, o en diferentes proporciones, o no utilizar ninguno de ellos.
Alternativamente, se podría realizar la impresión en una impresora de pliegos o rotativa, offset o inset, que dispusiera de un módulo de ventilación intermedia para favorecer el secado de las tintas.
Los pliegos, de gramaje superior (250 g/m^{2} frente a 80 g/m^{2} de los pliegos de páginas normales) destinados a las portadas se introducen en una retractiladora automática ULMA, donde se recubrirán de una capa adicional de plástico transparente para mejorar su acabado y evitar posibles pérdidas de tinta. Alternativamente, se podría aplicar un barnizado total o parcial a la portada o a otros pliegos, o no realizar ninguna operación adicional. Asimismo, los gramajes de los pliegos podrán diferir de los anteriormente citados, siendo el gramaje superior de las portadas conveniente aunque no obligatorio.
Una vez impresos, se apilan los pliegos en pilas de 500 unidades para su secado por oxidación. Alternativamente, se podrían utilizar módulos de ventilación forzada, de secado por ultravioleta o por infrarrojos, recomendándose utilizar tintas adecuadas en la impresión previa para cada secado específico.
Una vez secos, los pliegos de papel sintético impresos se pliegan para obtener un formato final DIN A5 en fascículos de 12 páginas y se cortan en una guillotina POLAR. Como alternativa, los pliegos se pueden doblar para obtener páginas de distintas dimensiones y fascículos con distinto número de pági-
nas.
Por último, se introducen los pliegos ordenados correspondientemente en un tren de cosido, donde las páginas de cada fascículo se coserán entre sí consolidando dicho fascículo. El conjunto de dichos fascículos ordenados constituirá el núcleo del libro.
Se utilizará un hilo de nylon para coser las páginas. Se recomienda la utilización de hilos impermeables o no degradables por la humedad ni el contacto con el agua. Alternativamente se podrá sustituir el cosido por un grapado, utilizándose grapas de metal en lugar de hilos poliméricos.
Alternativamente, se podría optar por un fresado en el cual las páginas que conforman el libro no estarán agrupadas en fascículos ni cosidas entre sí.
El encolado se realizará con un adhesivo termofusible 3M de la gama Jet-melt^{TM} 3748, de base de poliolefina (polietileno y polipropileno principalmente), con una alta resistencia al pelaje y una alta resistencia a la temperatura y al contacto continuado con agua. Este adhesivo se introducirá en el calderín de una encuadernadora MÜLLER MARTINI para su calentamiento a 190°C. Dicho adhesivo se aplica en el lomo de los fascículos en una única etapa, mediante su distribución homogénea por la superficie a pegar a través del inyector. Inmediatamente después se une el lomo de los fascículos encolado con la zona central de la portada que al formar una pieza única corresponderá a la zona del lomo del libro. La adhesión es inmediata, aunque el curado del pegamento implique varios segundos, por lo que no es necesaria una etapa de almacenamiento posterior al encolado, ni ningún tratamiento adicional.
Alternativamente, se puede utilizar otro tipo de adhesivos termofusibles adecuados para el pegado de papel sintético.
Alternativamente, se pueden realizar tratamientos previos de acondicionamiento y limpieza con sustancias químicas de las superficies a pegar para mejorar la adherencia, aunque el proceso no lo requiere.
Alternativamente, se puede realizar el pegado manualmente aplicando los adhesivos o colas termofusibles mediante una pistola TC Quadrak.
Terminadas estas etapas, hemos obtenido el producto final: el libro de papel sintético.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos se muestra un esquema del método de fabricación del libro de papel sintético impermeable y sumergible.
En la figura 1.1 se representa el cosido de los pliegos plegados en fascículos después de su impresión.
La aplicación del adhesivo se puede realizar mediante dos métodos alternativos: inyección del adhesivo directamente sobre el lomo de los fascículos (figura 1.2.1) o aplicación del adhesivo utilizando rodillos para su distribución sobre el lomo de los fascículos (figura 1.2.2).
En la figura 1.2.1 se representa la etapa de inyección del adhesivo sobre el lomo de los fascículos previamente cosidos (ver etapa 1.1) y agrupados.
En la figura 1.2.2 se representa la etapa de encolado mediante aplicación con rodillos en el lomo de los fascículos previamente cosidos (ver etapa 1.1) y agrupados.
La figura 1.3 esquematiza el proceso de unión de la tapa con los fascículos ya agrupados y encolados mediante la presión de ambos elementos.
La figura 1.4 representa el estado final de un libro de papel sintético.
Se han realizado pruebas de envejecimiento y de toxicidad en el Instituto Tecnológico de Aragón que prueban su mayor resistencia al envejecimiento que los libros de papel de celulosa, su resistencia al agua y su adecuación a la legislación vigente (UNE EN 71-3:1996).
En estos ensayos se sometieron un libro de papel sintético fabricado según se recoge en esta memoria y un libro de papel de celulosa a ensayos de envejecimiento de 240 horas en una cámara climática SOLATRON (código 2PG50052-060) a temperaturas entre -10°C y 50°C y con una exposición continua a la luz UVA (18'98 Wh/m^{2}). Se observó una degradación importante del libro de papel de celulosa (oscurecimiento de la superficie expuesta y amarilleamiento típico del papel envejecido, así como cambio de textura). Sin embargo, el libro de papel sintético fabricado según consta en esta memoria no sufrió ninguna alteración.

Claims (13)

1. Método de realización de un libro de papel sintético, impermeable, resistente a ambientes agresivos y sumergible, caracterizado por realizarse en las siguientes etapas:
a-
Introducción de pliegos o bobinas de papel sintético en una imprenta de pliegos o rotativa, offset o inset, para su impresión con tintas oxidativas no acuosas para soportes no absorbentes.
b-
Secado oxidativo al ambiente con un tratamiento previo con luz infrarroja operando entre 1500 V y 4000 V.
c-
Plegado y cortado de dicho papel sintético impreso en el formato de página deseado y entre 4 y 128 de páginas por fascículo.
d-
Cosido de las páginas de cada pliego mediante un hilo polimérico impermeable o no degradable por contacto con el agua, o fresado de las mismas, o grapado de los pliegos.
e-
Pegado en una sola etapa mediante un adhesivo termofusible de base poliolefínica en un rango de temperaturas entre 120°C y 200°C.
2. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1, caracterizado por obtenerse una agrupación de entre 4 y 10000 páginas impresas por una o ambas caras, con características de impermeabilidad del 100%, resistencia a la inmersión del 100%, resistencia y durabilidad superiores a los libros de papel de celulosa según se recoge en el informe del Instituto Tecnológico de Aragón expuesto en la descripción de esta memoria; y con espesor entre 20 \mum y 300 \mum, densidad (gramaje) entre 15 g/m^{2} y 400 g/m^{2}, opacidad entre 70% y 100% y blancura entre 80% y 100%, es decir, equiparables a los libros de papel convencional.
3. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por la necesidad de un tiempo de secado de la impresión con tintas oxidativas de base no acuosa para soportes no absorbentes mayor al de otros soportes (entre 12 y 24 horas); y de un tiempo de secado de la impresión con tintas de secado ultravioleta de entre 1 y 6 horas con lámparas ultravioletas operando a una potencia entre 50 W/cm y 200 W/cm.
4. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por la utilización de papel sintético de base polipropilínica, de base polietilínica o de base mixta polietilínica y celulósica.
5. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por la utilización de un módulo de secado de ventilación forzada.
6. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por realizar la adición de las tapas en una única etapa, ya que dichas tapas forman una única unidad de papel sintético que incluye lomo, portada y contraportada.
7. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por la inclusión de una etapa de plastificado en la que se aplica en caliente una lámina de plástico transparente sobre la cubierta para evitar posibles pérdidas de tinta por abrasión y desgaste.
8. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por poder realizar el cosido con un número de páginas por fascículo de entre 4 y 128.
9. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por realizarse el encuadernado en una única etapa de aplicación del adhesivo y unión de cubiertas y fascículos sin tratamientos previos de acondicionamiento de las superficies.
10. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por la utilización de adhesivos termofusibles para papel sintético con base de EVA copolímero.
11. Método de realización de un libro de papel sintético según la reivindicación 1 caracterizado por realizarse en maquinaria convencional para el encuadernado de libros de papel de celulosa gracias a la utilización de un adhesivo termofusible de base poliolefínica en un rango de temperaturas de entre 120°C y 200°C.
12. Libro de papel sintético, impermeable, resistente a ambientes agresivos y sumergible caracterizado porque se obtiene según el método descrito en las reivindicaciones 1 a 11.
13. Utilización del libro de papel sintético según la reivindicación 12 para los usos recogidos en la descripción de esta memoria, como consulta de material editorial a la intemperie, almacenamiento de material editorial en ambientes agresivos y cualesquiera otras aplicaciones que requieran especificaciones de alta durabilidad y resistencia (material de biblioteca, material didáctico y de educación, libros infantiles, etc).
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