从粘接动态变化看无线胶订质量

作者：曹华 叶军 编译

欢迎访问e展厅 展厅 10 装订机/捆扎机展厅 胶订机, 骑马订书机, 凭证装订机, 配页机, 包本机, ... 运用粘接技术进行书刊装订是一项古老而又实用的技术。随着科学技术的发展，已从天然产物（骨胶、淀粉等）作为胶粘剂，进入了以高分子共混、聚合组成多组分合成胶粘剂新的发展时期。无线胶订取代平订，从根本上改变了印后工艺的落后状态，保证了印刷业整体的快速发展。 在无线胶订和平订新旧技术交替更新初期，难免会出现一些问题。主要表现为运用胶订技术装订成书后，出现批量的掉页、散架、不易展开翻阅、翻动后书脊变形等问题。甚至惊动高级领导，让印刷业老前辈发出“胶订没有过关”的忠告。行业主管部门并提出2000年为装订质量年的整体布置。 为什么会出现这些问题呢？就连世界级的马天尼联动生产线也不能幸免？ 关键在于粘接体（书芯和封面）、粘接料（胶订热熔胶）和粘接器（胶订机）各自独具的特点与优势，在胶订生产流程中不能综合发挥，反受生产条件中产生新的动态变化制约损伤。 一、粘接体（书芯和封面） 市场经济的迅猛发展带动新闻出版业的繁荣，使我国的造纸工业及其产品质量、数量不断创出历史新高。为提高我国纸张品质，专用施胶剂、分散剂、絮凝剂、消泡剂、润滑剂、胶粘剂、防水剂、防粘剂、增湿剂、脱膜剂、柔软剂、防霉剂、助留剂和助滤剂等助剂性精细化工产品的应用，对改善纸浆、纸和纸板的生产过程及产品特性开辟了一个广阔的前景。掌握用量较大的烧碱、漂白剂、填料、涂料的特性和技术要求，准确控制使用的数量是稳定制浆造纸工艺过程的重要环节。 做为无线胶订粘接体的书芯和封面用纸，虽向涂布纸（胶版纸、铜版纸）方向发展，在大量中小学生教材和一般图书的印制选材上，仍偏重于封面用涂布纸（胶版纸、铜版纸）、内文用原纸（凸版纸、胶版纸）的区分。 构成原纸的主要料源为木浆纤维。用在原纸内的木浆有化学软木浆、化学硬木浆、机械木浆三大类。一般而言，“硬木”的单位体积内的纤维根数比“软木”多10倍；北方木的纤维尺寸要比南方木的纤维为小；软木纤维较长而且强度较好。然而木种又有软木纤维的南方黄松、西方铁杉和硬木纤维的红橡胶树、桦木、白柏、橡木、桉木等之分。其纤维尺寸的差异，在被打浆或精浆以后产生的“微细组分”（fines）将填补纤维层的空隙，决定原纸的平滑度、均匀度、不透明度等存有差异。 在化学法中，与纤维一起的木素和树脂等在蒸煮过程中溶解掉并通过洗涤将它们与纤维分离最后漂白获得漂浆。碱性系统有着可以用填料代替纤维的可行性。填料给予纸定量的同时也减弱了纸强度。 构成原纸的各纤维即使经过精浆（或打浆）、压榨和烘干的造纸过程，其直径也要20um到65um，加以这原纸经过造纸过程是水润胀和纤维素解键在交替进行着，每经“一湿”和“一干”的循环，就增加原纸面的粗糙度。 原纸成浆的精磨过程，当纤维过度被切断，结果是纤维长度变短。 我国森林面积比例非常小。造纸用木浆基本靠进口。为保护森林资源和降低造纸成本，在20年内速生林没有群出以前和为保护生态环境，将非木浆料配抄原纸、涂布原纸以及涂布原纸板内，是已经采用并将继续采用的必不可少的配比与工艺，在我国造纸工业实施。 意味着无线胶订粘接体中无论是封面用纸或内文用纸，与国外先进国家相比，还存在着表面粗糙、强度较低、易拉毛掉粉等缺陷。在印前普及电子分色、激光照排和印刷应用多色高速设备的新条件下，印刷周期大为缩短，对装订的要求是既好又快。在粘接体上的动态新反应是： 1、表面粗糙、强度较低、易拉毛掉粉的内文书芯，经胶订机铣背铣槽刀具的切削面，不是光滑平整的界面，而是书脊涂胶面与铣槽边缘出现毛绒绒的凸突障碍。既缩小了粘接处的机械加工几何尺寸，又改变了粘接界面状态，同时阻挡了热熔胶流体在规定时间内对粘接面的润湿和充填。 2、快速印刷对装订加工的无较长时差间隔性的要求，纸张尤其是无图文的装订书脊部位吸收的水分来不及向外界散发，使内文册页在含湿量较高状态进入胶订生产线。将有三种新的现象发生： ①胶订成书后，内文册页水份的逐渐挥发，造成纸张收缩，连带铣槽同比例的回缩。出现与胶订热熔胶粘接松动的“槽大嵌胶小”的分离； ②内文册页与胶订热熔胶接触瞬间，高温（170oC）的热熔胶体促使内文册页表面所含水分的挥发。与此同时，涂敷的热熔胶使来不及向周边大气逸出的水蒸汽压向书籍粘接界面。挥发又被包容的水蒸汽分子，既是胶体和粘接体间新形成的一层分散隔离层，又使熔融的热熔胶表面产生凝胶现象，整体流动性遭到改变和破坏，降低对书脊铣槽的浸润和充填。尤其是铣槽又被切削产生的纤维绒毛所阻时更为严重。 二、粘接料（胶订热熔胶） 经过铣背开槽表面处理的书芯背脊部通过胶订机的涂胶滚轮时，被均匀涂敷上一定厚（宽）度的粘接料——胶订热熔胶，然后与自动输送的封面粘接。随着胶粘剂扩散、流变、渗透、合陇和温度的下降进行固化。当胶粘剂的大分子与被粘物表面的距离小于5A时，则会彼此相互吸引，产生范德华力或形成氢键、共价键、配位键、离子键等，加入楔形胶体对铣槽的嵌入和渗入孔隙中的胶粘剂固化后生成无数的小“胶钩子”，从而完成了装订过程。 由于前一所述粘接物本身结构和表面状态的客观现实，加上粘接料合成耐老化性差，和涂敷过程存在的不可避免的老化，使粘接层抗剥离强度、不均匀扯离强度、抗冲击强度和耐低温韧性较低。目前行业对粘接料的质量控制方面缺乏有效的未使用前无损检验手段和适应的技术标准，使装订企业对都冠以胶订热熔胶的粘接料难分良莠，付出装订施工后才能验证质量高低的极大代价。 粘接料的构成为： A组分 主粘树脂1 主粘树脂2 B组分 调节剂1 调节剂2 抗氧剂 依据A组分中增粘树脂与主粘树脂的配比，改善和提高粘接料与粘接物的亲和力；B组分共混中运用不同的调节剂，达到调整软化点，提高流动性、增加渗透力的目的。加入适量防老剂，延缓或防止粘接料在合成和使用高温条件下的老化。应当讲，其A、B组分设计理论与比例调整思路是正确的。 问题就在于合成与使用的生产工艺过程和原料选用与配置。 传统的釜式生产法因温度控制和传导不能精确控制的误差，会使粘接料在合成过程就出现老化。 先进的罗杆挤出生产法因加工对象具有较高的粘度和不同的软化点，常常发生共混不匀的夹生。 为提高与表面处理后有纸毛附着书脊的亲和力，适当加大增粘树脂的用量，正是影响抗冲击强度和自身老化明显迅速的基因。 为保证对铣槽迅速饱满的灌注，必须提高其流动性。其选用改性调节剂的质和量又反过来影响自身的抗剥离强度和耐低温韧性。 技术含量差别极大的热熔胶生产商以销售低价位抢夺市场，进行不正当竞争。装订加工企业以价位而不以品质的抉择采购，从供求两方面将胶订热熔胶推进生产误区。 三、粘接器（胶订机） 每年书刊出版量70亿册（其中教科书36亿册）的装订工艺改革，促进了胶订机械的发展。目前装订企业使用480~600本/小时的条型胶订机、900~4000本/小时的园本包本机，大多都未配置变频系统。在实际生产操作流程很难保证铣槽深浅和间距的一致。胶订联动线铣刀托板在对用国产纸印刷品加工过程磨损严重，更换较勤。更换后还易发生前、后及左、右的偏差，影响铣背开槽标准。 严重的问题在于涂胶槽的上口全部开放式结构和其容积大于2小时涂布的储量。 便于施涂而敞开的胶槽和旋转滚涂的胶轮，增加了热熔胶与空气的接触面积促使氧化充分。为保证涂敷均匀，大量热熔胶的储备，和储备时一直处于的加热温度保持，正是热熔胶老化迅速、降低强度的根源。胶订机上遍布延绵的胶的拉丝，正是被涂布或未涂布胶的老化标志。 加上电热元件自身质量和灵敏差异引发胶槽温度显示的误差可高于100oC，不仅难以控制胶体老化，也难保证添加新胶料时整体的良好流动性。 四、适应改进 基于粘接体的现状和印刷技术的进步现实，粘接料和粘接器应做出适应粘接体的技术改进。从根本上讲，决定装订质量的基础在胶订热熔胶的质量和对胶订生产工艺的适应稳定性。 1、做为粘接料，胶订热熔胶的合成工艺应以保证共混改性的稳定为改进基点。 聚合组分原料的选择应以确保品质为首要条件。通过新优材料的使用，解决粘度与强度、强度与软化点、软化点与流动性、流动性与韧性等相互制约又互为影响的矛盾。 要改变单纯以提高温度来改变流动性、保证涂胶效果的设计思维。确立研制低温型（≤130oC）底、边胶通用新型胶订热熔胶的创新技术。彻底解决因高温（≥170oC）熔融引发的质变老化。新型胶订热熔胶同时应具有比重小（≤0.95）、用量省（书脊平涂0.5~1.3mm）、与纸纤维绒毛有好的包容性和亲和力等优点。 2、胶订机的铣刀要定期更换，以保持锋利，有较好的工作界面。 托板要勤校正，保证作业面一致。 校验胶体熔融电热元件的准确性，掌握好基本误差，在保证涂胶均匀前提下，可对胶槽改动。尽量降低熔胶槽内胶的储量。同时配备依据涂布需要定量供应的予熔槽（≤100oC）二级供胶装置。 及时清理刷书器，认真保养和检修吸风装置，保证纸屑彻底与书芯册页的分离。 3、进行生产管理、操作人员的技术培训，提高其理论水平和操作技能。能较好地处理生产过程中出现的问题。 4、尽快制定确保胶订质量的“胶订热熔胶技术标准”和方便装订企业操作的“热熔胶质量标准检验方法”，规范热熔胶生产与使用，杜绝非标产品的上市与使用。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (3/19/2004)