Искусство клеить

В предыдущей статье, посвященной послепечатным процессам, было рассказано о шитье нитками и проволокой. На этот раз речь пойдет о не менее популярном виде скрепления — бесшвейном.

КБС (клеевое бесшвейное скрепление) завоевало не только крупные типографии, но и успешно покоряет просторы офисной полиграфии. Сама идея склейки листов появилась еще в начале ХIХ века, но так и не была реализована. Лишь спустя сто с лишним лет, благодаря развитию химической промышленности, замысел удалось воплотить в жизнь. Произошло это в 1936 г., когда был изобретен поливинилацетат — его водная дисперсия (ПВАД) и по сей день используется для скрепления листов. История КБС в нашей стране берет свое начало в 50-х гг. XX века. Итак, рассмотрим последовательность операций при КБС. Первый этап — подготовка тетрадей.

Готовность номер…

По технологии подготовки тетрадей выделяют три группы КБС.

Первая группа объединяет КБС со срезкой корешковых сгибов фрезой (фрезерованием):

Рис. 1. Так выглядит торшонированный корешок

• с последующим торшонированием (самое популярное) - нанесением поперечных пропилов на корешок (рис. 1);
• с роспуском (сдвиг листов лесенкой);
• с армированием (после срезки корешковых сгибов делают поперечные пропилы, в них вводят нити, поверх наклеивается марля и вдавливается в пропилы).

Варианты КБС, в которых тетради скрепляются в блок не проходя фрезерование, объединены во вторую группу. В настоящее время они используются очень редко.

В третью группу входят способы КБС, где корешковые фальцы тетрадей разрушаются частично. Возможные варианта исполнения:

• перфорация корешковых сгибов;
• фрезерование нескольких небольших зон вдоль корешковых фальцев;
• фрезерование средней части корешка.

Первый используют в производстве беловых товаров, а два последних — объемных изданий.

Лишнее — резать, нужное — клеить

Рассмотрим подробно самый распространенный способ КБС с фрезерованием корешковых фальцев и последующим торшонированием.

Сфальцованные тетради сталкиваются, чтобы в готовом издании не было перекосов. Для этой цели служат джоггеры, сталкиватели. Затем блок тетрадей помещается в машину. Последовательность обработки следующая: фрезерование корешка > удаление пыли > торшонирование > заклейка корешка > присоединение к блоку обложки > обжим корешка или прессование.

Перед фрезерованием блок помещается в зажимы каретки. Она транспортирует блок в секцию фрезерования, где корешковые сгибы срезаются. Благодаря фрезерованию, клей сможет проникнуть между листами и скрепить их друг с другом.

Глубина среза определяется объемом тетрадей, входящих в состав блока, и видом бумаги. Срез должен быть достаточным для удаления внутренних корешковых фальцев тетрадей (в среднем — 4 мм).

На поточных линиях предусмотрено двойное фрезерование. Первый раз производится глубокое фрезерование — срезаются все корешковые фальцы. Вторичный срез служит для сглаживания поверхности корешка и удаления крупных вырывов бумаги. Здесь глубина среза в 5-10 раз меньше, чем при первичном фрезеровании. В этом случае, вместо фрезы на некоторых машинах используются специальные инструменты (рис. 2).

Рис. 2. Инструменты для обработки корешка после фрезерования, использующиеся на машинах Kolbus: а) насадка для микро-торшонирования со встроенными щетками б) насадка для торшонирования

Следующая операция — удаление бумажной пыли. Теперь клей сможет проникнуть в поры бумаги и скрепить листы наилучшим образом. Клей наносится специальными роликами.

Рис. 3. Клеевой аппарат машины Amigo Plus

Первый наносящий клей ролик устанавливается почти вплотную к корешку для лучшего смачивания поверхности. Второй помещается на некотором расстоянии, его функция — выровнять клеевой слой и снять излишки. Блок проклеивается сначала со стороны корешка, затем следует боковая проклейка. Клеевой аппарат изображен на рис. 3.

На некоторых машинах (например, на заклеечно-окантовочной машине Sigloсh SB 6000 и поточной линии Muller Martini Corona) возможна заклейка корешка в два этапа. Сначала наносится тонкий слой клея с малой вязкостью. Он смачивает поверхность и проникает в глубь бумаги. Далее следует промежуточная сушка — облучение ИК-лампами. Использование предварительной, первичной заклейки корешка позволяет создать более прочное соединение блока за счет улучшения адгезии (прилипания) между слоями клея. Второй раз наносится толстый слой клея большей вязкости. Таким образом, создается пленка, которая благодаря своим когезионным свойствам (внутренней прочности), скрепляет книжный блок. При использовании термоклея ИК-сушка позволяет увеличить открытое время (время потери липкости), которое должно быть больше временного интервала от нанесения клея до операции склеивания, т. е. не дает возможности клею быстро схватываться.

Практически на всех машинах бесшвейного скрепления возможно в качестве опции установить станцию окантовки блока. В полуавтоматических небольших машинах эта функция, как правило, не предусмотрена.

На корешок приклеивается полоска окантовочного материала, например, бумага долевого или поперечного кроя. Назначение этой операции, как и у предыдущих, — укрепление конструкции блока.

Скрепленный блок кроется обложкой. Чтобы издание легко раскрывалось, и им было удобно пользоваться, обложка предварительно бигуется, на месте будущих сгибов наносятся прямые линии параллельно корешку*.

Рис. 4. Варианты КБС: а) наиболее часто встречающийся вариант: обложка приклеивается к блоку с двух сторон; б) обложка приклеивается только к корешку (Lay-Flat); в) обложка прикрепляется к корешку и задней стороне блока («швейцарская брошюра»).

Кстати, клеевое скрепление может использоваться и для книг в переплетной крышке. Вообще же, КБС имеет несколько разновидностей, отличающихся креплением обложки к блоку. На рис. 4 проиллюстрированы эти варианты, а цветом отмечены места скрепления.

Завершающие этапы обработки блока — трехсторонняя обрезка, сушка (удаляет избыток влаги и улучшает клеевое скрепление) и прессование (придает изданию аккуратный вид).

Горячий и холодный

Клей должен быть удобен в использовании и обеспечивать долговечность издания. За первое отвечают технологические свойства, за второе — эксплуатационные. К основным технологическим свойствам, которые контролируются на всех производственных этапах, относятся:

• хорошая смачиваемость материала;
• оптимальная вязкость;
• величина рН: от 6 до 9;
• отсутствие пенообразования клея в противном случае в него вводят пеногаситель.

К эксплуатационным свойствам клея относятся:

• прочность склеивания (адгезия к склеиваемым материалам);
• прочность клеевой пленки (когезионные свойства клея);
• длительность сохранения свойств клеевого соединения.

Для КБС используются два вида клеев: поливинилацетатная дисперсия (ПВАД) и термопластичный клей.

ПВАД также называют «холодным клеем», т. к. процесс не требует нагрева: рабочая температура клея — 20-25 °С. Клей имеет ряд достоинств: он безвреден, дает возможность исправить неточность в склейке, так как не сразу схватывается. Однако существуют и недостатки: клей не обладает морозостойкостью, а для его высыхания требуется время. Некоторые предприятия так решают проблему: при отсутствии сушильного устройства готовую продукцию выдерживают под прессом.

Другой используемый в КБС клей — термопластичный — лишен подобных недостатков и находит свое применение в изданиях массовых и короткого срока службы. Он и будет рассматриваться далее.

Так как сушка не требуется, термоклей очень популярен, особенно в небольших типографиях: производственный процесс идет быстрее, и не надо приобретать дополнительное оборудование. Но всеобщего перехода на термоклей не наблюдается. Такое крупное предприятие как «Первая образцовая типография» использует и метод холодного клеевого скрепления. По словам Елены Зининой, технолога типографии, объем производства книг на ПВАД сейчас увеличился и превосходит количество изданий на термоклее. Большая часть продукции типографии — книги в переплетных крышках.

Рассматривая достоинства термоклея, нельзя забывать о его недостатке: он со временем «старится». Длительное нагревание приводит к окислению, в результате чего клеевое скрепление становится хрупким. Во избежание этого вводятся антиокислители. Таким образом, для качественного скрепления необходимо учитывать не только технологический режим, но и состав клея.

Работа в команде

Способ бесшвейного скрепления чрезвычайно популярен. Этим объясняется широкий спектр оборудования, представленный на рынке: от настольных моделей (рис. 5а) до мощных поточных линий (рис. 5б). С последних и начнем обзор.

Рис. 5: а) поточная линия Kolbus Publica. б) настольная клеевая машина C. P. Bourg BB1001.

В полиграфии известно несколько имен производителей подобных комплексов. Один из них — компания Kolbus. Она производит различные варианты поточных линий, в основе которых стоят агрегаты бесшвейного скрепления, такие как:

• Ratiobinder S - (КМ 470 - 6000 цикл./ч);
• Ratiobinder 2000 - (КМ 472.А - 8000 цикл./ч);
• Systembinder 2000 - (КМ 491.Р - 10 000 цикл./ч);
• Systembinder - (КМ 410 - 15 000 цикл./ч);
• Publica - (КМ 410.С - 15 000 цикл./ч).

Управляет оборудованием компьютерная система Copilot, которая обеспечивает быструю автоматическую переналадку, следит за работой машины, собирая информацию о нарушениях в производственном процессе.

Особенности в технологии обработки книжного блока следующие. Блок фрезеруется дважды: основной фрезой и выравнивающей (она вращается в противоположном направлении). Далее следуют операции торшонирования и микроторшонирования. Для этой цели используются диски с резцами и щетками. Окончательное удаление пыли происходит с помощью движущихся валиковых щеток. Опционально в линию можно установить устройство отсоса пыли.

Поточная линия с 27 зажимными каретками предусматривает двукратную проклейку. Для заклейки корешка применяется как термоклей, так и ПВАД. В поточных линиях Kolbus возможна окантовка корешка, биговка, а некоторые используются для изготовления книг в переплетной крышке.

Оборудование Kolbus пользуется популярностью у больших печатных комбинатов, но в ассортименте имеются и машины средней производительности.

Другое известное имя в полиграфии — немецкая компания Muller Martini — тоже предлагает производительные поточные линии для изготовления книг в обложке и переплетной крышке. Одна из таких моделей — полностью автоматическая поточная линия Corona (12 000–18 000 цикл./ч). Она ориентирована на высокопроизводительные производства. Управление осуществляет компьютерная система контроля Commander, которая обеспечивает быструю переналадку без остановки производственного процесса, точную регулировку (в пределах 1/10 мм) толщины клеевой пленки. За качеством продукции следит автоматическая система контроля «Quako». Для работы на линии Corona может применяться как термоклей, так и ПВАД, причем для последнего используется как инфракрасная, так и высокочастотная сушка. Поточная линия может быть укомплектована двумя секциями обработки и двумя секциями промазки корешка, двойной фрезерной секцией и секцией приклейки марли.

Еще одна немецкая компания Heidelberg имеет в своем ассортименте Universalbinder — поточную линию, которая может включать до 51 подборочной станции (15 000–20 000 цикл./ч) и клеевую машину средней производительности Quickbinder QB 200 (5000 цикл./ч).

В ходе прошедшей выставки Print 01 на стенде компании Standard Finishing состоялась премьера Horizon CAB-5000 — поточной линии с производительностью до 5200 цикл./ч. В состав комплекса входят подборочная машина MG-60H, клеевая машина SB-15 и секция трехножевой обрезки HT-100. Машина позиционируется для предприятий со средней загрузкой и обеспечивает быструю переналадку на новое задание.

Производством поточных линий занимаются не только в Европе. Один из гигантов в области полиграфического оборудования, китайский концерн Purlux, предлагает поточную линию ZXJD 440A (6000 цикл./ч) с 24 подборочными станциями. Кстати, оборудование Purlux довольно популярно в США, куда оно поставляется под маркой Vijuk. Помимо поточных линий, спектр оборудования по КБС включает клеевые машины для малых типографий. Модель Vijuk Victory 1100C (1200 цикл./ч) комплектуется вибросталкивателем, четырьмя каретками (возможен вариант и с одной). Vijuk Victory 500C (500 цикл./ч) — модель с одной кареткой. Обе машины выполняют фрезерование и торшонирование, оснащены самонакладом обложки и станцией обжима.

Оборудование средней производительности наиболее популярно. Оно все чаще находит применение в области коммерческой печати.

И один в поле воин

Отдельное использование машин КБС даст меньшую производительность, однако именно такой вариант наиболее востребован: меньше затраты на оборудование при оптимальной загрузке. Машины можно условно разделить на модели с одной кареткой и с несколькими, движущимися по овальной траектории (рис. 6), или карусельного типа (рис. 7).

Рис. 6. C. P. Bourg BB4004

В Европе хорошо известна итальянская фирма Eurotecnica — изготовитель техники для небольших типографий и печатных салонов. В ее ассортименте — машина с четырьмя каретками Euro-Bind 4 М/Р (1100 цикл./ч). Она осуществляет двойную биговку обложки и четырехпозиционный выклад. Для предприятий с меньшей загрузкой предлагается несколько машин с одной кареткой:

• серия Euro-Bind 38-4 (200 цикл./ч) представлена моделями начального уровня - HF, matic, matic EC (выполняют торшонирование) и EC/CUT (с фрезой);
• автоматическая машина Euro-Bind 436 matic (500 цикл./ч) с самонакладом для обложек, сталкивателем, устройством удаления пыли;
• Euro-Bind 445 PRO - работает с толстыми обложками, осуществляет биговку.

К преимуществам оборудования Eurotecnica относятся надежность и простота в управлении. Как отмечает поставщик Eurotecnica, фирма «Терра Принт», после консультаций технических специалистов у заказчиков не возникает проблем с обслуживанием машин.

Компания Heidelberg способна удовлетворить нужды не только громадных печатных производств. Для небольших предприятий в ее арсенале имеется клеевая машина Bindexpert (300 цикл./ч).

Популярная в среде малых и средних производств японская фирма Horizon предлагает широкий спектр моделей. Настольные аппараты BQ-18II (12 080 цикл./ч) и BQ-P6 (144 цикл./ч) предназначаются для офисной полиграфии. Из оборудования с одной кареткой: BQ-140 (250 цикл/час) с узлом торшонирования и автоматическим обжимом обложки; BQ-260 (до 6300 цикл/час) помимо этого выполняет фрезерование (может быть укомплектована фрикционным и пневматическим самонакладом обложек, устройством боковой проклейки блока, приемно-выводным устройством готовой продукции, вытяжкой для удаления паров клея и конвекционной сушкой). К старшим моделям относятся агрегаты с четырьмя каретками BQ-460 и недавно представленная BQ-470. Обе производительностью 1350 цикл./ч, оснащены ЖК-дисплеем, с которого ведется управление, поддерживают температуру клея с точностью до одного градуса. В BQ-470 увеличена максимальная толщина обрабатываемого блока — 65 мм (в BQ-460 — 55 мм), усовершенствована конструкция устройства боковой проклейки корешка.

Оборудование Horizon имеет прочную металлоемкую конструкцию, а все детали изготавливаются на полностью автоматизированной линии. Как отметил менеджер по продукции компании PrintHouse, на европейский (в т. ч. российский) рынок оборудование Horizon поставляется в конфигурации, отличающейся от «американской» и «японской». Это объясняется иными требованиями к технике безопасности: все «европейские» машины оснащаются защитными кожухами и датчиками контроля безопасности. Модернизация проводится заводом-изготовителем.

Клеевые машины Muller Martini можно использовать в поточных линиях и автономно. Из оборудования этого производителя отметим:

• AmigoPlus (1500 цикл./ч);
• Tigra (3600 цикл./ч);
• Acoro A5, A7 (5000 - 7000 цикл./ч);
• StarPlus (7000 цикл./ч).

Машины предназначены для средних и малых тиражей, работают с ручной подачей и в комплексе с листоподборкой.

Большим спросом пользуется машина карусельного типа Amigo с четырьмя зажимными каретками. Она относится к оборудованию начального уровня (производительность 300–1500 цикл./ч), компактна, проста в управлении, обслуживается одним рабочим. По данным Muller Martini, на территории России уже продано около 25 таких машин.

Рис. 7. Amigo Plus

Недавно компания выпустила обновленную версию — Amigo Plus (рис. 7) с усовершенствованной геометрией фрезы и системой автоматического удаления пыли при фрезеровании. Нанесение клея регулируется пневматическими ракелями (ножами). Машина, как и ее предыдущая версия, позиционируется для коммерческих работ.

У компании Purlux свой набор оборудования для небольших типографий: машины JBB35A и BBY 40/5 (600 цикл./ч и 500 цикл./ч, соответственно) и более производительные JBB40В и BBY 40/5В (1800 цикл./ч).

Известный бельгийский поставщик C.P.Bourg выпускает технику для средних типографий — BB 4004 (2000 цикл./ч) с устройством для боковой промазки клеем; для небольших производств — BB3001 (500 цикл./ч); для малых печатных салонов — BB2000 (250 цикл./ч) и BB1001 (200 цикл./ч). За исключением последней, все машины работают с листами и с тетрадями — в них предусмотрено фрезерование и торшонирование. Младшая модель 1001 — настольная, с ручной подачей обложки, подойдет для офисов (Рис. 5а).

Отечественное машиностроение предлагает термоклеевую машину МБС-380 (около 100 цикл./ч), ее выпуском занимается «Ленполиграфмаш». Модификация «А» выполняет торшонирование, модель «АМ» — торшонирование и/или фрезерование.

Мал, да удал

На оснащение мини-типографий и офисов нацелена компания Maping Co (Финляндия). Компактные термоклеевые машины Fastbind используют механизм верхней подачи клея (рис. 8). Технология обработки блока включает в себя торшонирование, роспуск и проклейку. Оборудование Fastbind позволяет изготавливать брошюры толщиной до 55 мм в любой обложке или переплетной крышке. За час можно получить до 120 изданий. Технология обработки блока на аппаратах предусматривает предварительный срез корешковых сгибов. Эта процедура необходима для надежного скрепления блока. В целом же, оборудование Fastbind сочетает такие показатели, как цена и качество. На российском рынке представлен ряд моделей, различающихся степенью автоматизации, техническими параметрами и назначением: Secura, Practic 210, 210R, 210 2R, 290 2R Semimatic, 2001ER, 321NR.

Рис. 8. Технология верхней клееподачи по технологии аппаратов Fastbind

Оптимизацией машин Fastbind для российского рынка занимается компания «Сидосе» — официальный представитель Maping Co в России и СНГ, — имеющая собственный сервис-центр. Специалисты технического отдела «Сидосе» разрабатывают техническую документацию и модернизируют оборудование. Это делается с целью повышения срока эксплуатации: работают аппараты, приобретенные 8-10 лет назад. Для увеличения износостойкости применена двойная струна, усилены рукоятки; для повышения прочности скрепления изменена конфигурация прижимной планки, усовершенствован узел торшонирования и применен на ручных моделях. Примером модернизированных машин служат модели 210R, 210 2R, 290 2R Semimatic — они поставляются только в Россию и СНГ.

Еще более простой вариант для офисов — переплет термокорешками. Такие автоматы производит фирма Duplo — модель Fastback. Для переплета используются специальные корешки, представляющие собой полоску ткани с нанесенным застывшим термоклеем. Принцип работы таков: в аппарат помещается книжный блок, состоящий из листов и двух сторонок обложки. Скрепление производится нажатием кнопки — термокорешок «приваривается» к блоку. Толщина скрепления — до 350 листов.

Разумеется, охватить все оборудование по КБС в пределах одной статьи невозможно, ибо «нельзя объять необъятное». Данный обзор освещает не всех производителей, его цель — рассмотреть типичные модели клеевых машин, их назначение и возможности, а также затронуть вопрос качества. О последнем теперь и пойдет речь.

Ранняя осень или…

Малоформатные издания, изготовленные способом КБС, заполняют полки практически любого киоска: детективы, фантастика, романы и прочее популярное «чтиво для транспорта». А это испытание не всякая книга выдержит: уже через пару дней наступает «листопад». Такие книги идеальны только для тех, кто упражняется в скоростном чтении. Так неужели современная технология не может обеспечить качество? Разберемся по порядку. Большинство проблем вызвано несогласованностью технологии с материалами. При одинаковых условиях обработки книга, напечатанная на газетной бумаге, выдержит не одного читателя, а издание на мелованной бумаге рассыплется на глазах. Итак, один из важнейших факторов — бумага.

Важно — что резать

Состав бумаги и ее свойства влияют на качество отфрезерованной поверхности. Фрезерование во многом определяет долговечность издания. Неопытный человек подумает: «срезал корешок, и все». Однако здесь много нюансов. При фрезеровании образуются неровности. Их максимально допустимая глубина — 0,4 мм. Если бумага имеет долевой раскрой — неровностей меньше. Бумага с большим содержанием древесины и малым количеством наполнителя при срезе даст больше вырывов. Тот же результат будет в случае с малой поверхностной плотности и недостаточной степени проклейки. Это следует учитывать при выборе режима фрезерования. Еще один фактор, «обеспечивающий» большое количество неровностей, — влажность. Идеальной для КБС считается жесткая, слабоклееная, пористая, тонкая бумага с долевым раскроем.

Рис. 9. Фреза в машине Kolbus KM 410.C

Как и во всяком деле, помимо материала важен инструмент. Фреза представляет собой диск, на торцевой стороне которого по окружности укреплены резцы (рис. 9). Они устанавливаются на одном радиусе и в одной плоскости. Если из строя выходит один, то заменяется весь комплект. Для качественного среза резцы затачиваются и точно устанавливаются; скорость вращения фрезы должна быть максимальной, а скорость подачи блока на фрезу — минимальной.

Рис. 10. Книги с сильными затеками клея между страниц и малым корешковым полем плохо раскрываются

При подготовке к фрезерованию необходимо учесть, что увеличение глубины среза приводит к увеличению числа вырывов. По этой причине зазор между зажимом блока и резцами должен быть минимальным.

Его Величество термоклей

Рис. 11. Из одной книги — две. Слишком тонкая обложка не выдержала усердия читателя.

Другой, чрезвычайно важный фактор. Клей ведет себя, подобно капризному ребенку: при одной температуре плохо наносится на корешок, при другой — затекает между листов. За качество клеевого скрепления отвечают такие показатели, как температура термоклея и его толщина. Перед использованием клей исследуется в лаборатории: определяется его вязкость, рабочая температура, период индукции (время окисления). Эта процедура необходима, т. к. позволяет определить технологию работы. Для каждого клея надо четко выдерживать температурный режим, т. к. чрезмерный нагрев приводит к окислению, потере липкости и вязкости. По этим же причинам надо следить за расходом клея, чтобы он не «варился» в резервуаре слишком долго. Толщина клеевой пленки должна обеспечить прочное скрепление, но не быть чрезмерной.

Рис. 12. Проблема с выбором клея или технологией склейки: клей трескается и книга рассыпается.

Типичные примеры несоблюдения технологии приведены на рис. 10-12.

В заключение хочется отметить, что еще не изобретена идеальная техника и совершенные материалы. Поэтому качество скрепления во многом зависит от добросовестности изготовителей.

Автор благодарит представителей компаний Muller Martini, PrintHouse, Print Space, Sigloch/Kolbus, «Апостроф», «Нисса», «Сидосе», «Терра Принт», «Первой Образцовой Типографии», а также выражает признательность Юрию Дурневу, Елене Зининой, Ирине Мухамедовой, Вадиму Семенову, Марселю Шарифулину, Таисии Шемятовской.

*(назад) Биговка может выполняться и в самую последнюю очередь, уже на готовом издании.

ПВАД — белый, непрозрачный клей, обладает хорошей адгезией к бумаге. Для придания клею эластичности вводят пластификатор дибутилфталат, его оптимальное содержание — 15-20%. При введении большего количества, клей сохраняет липкость слишком долго и с ним неудобно работать.

Для первичной заклейки корешка используется низковязкий неразбавленный клей или разбавленный до 45% содержания. Для вторичной заклейки применяют неразбавленную ПВАД средней или высокой вязкости. Если заклейка осуществляется в один этап, то выбирают неразбавленный клей с концентрацией 50-55%, средней или высокой вязкости.

Термоклей — полимерная композиция, при комнатной температуре находится в твердом эластичном состоянии. Для склеивания нагревается до 100-200 °С и в расплавленном виде наносится на корешок. Застывает в течение нескольких секунд. Поставляется в виде порошка и гранул.