在無線膠訂裝訂方面,曾經多用的是EVA系熱熔膠(以下稱EVA), 根據(jù)生產力、品質穩(wěn)定性、成本等,其需求有增無減。然而,想滿足各種各 樣品質要求,從實用的情況來看,完整無缺的產品,既不容易做到,也不 現(xiàn)實。 不過,近年來作為替代EVA的膠粘劑,開發(fā)出了濕致固化型的聚氨酷熱 熔膠(poly urethane Reactive Hotinelt adhesives,以下簡稱PUR), 由于它的優(yōu)越性能,實用的生產線漸增,引人注目。本稿就以PUR這種新的 無線裝訂的生產條件為中心來介紹。 要求裝訂的品質 主要的裝訂品質應該是: ?、賹z影集、圖鑒等以長期保存為目的的出版物,要求的品質是耐久性?! 、趯⒖紩?、手冊、菜肴制法介紹等要求有打開性?! 、郛敼┳鲝U紙再生時應考慮廢料再 利用等的環(huán)境。 ?、芤哂心軌蛉〈接喌哪z粘力?! 、輰ο募痉旁谲囍谢蚨局糜诤涞貛?,對在酷刻環(huán)境中放置的書籍或地圖,要求有抗熱耐寒性。 ?、抻捎谑褂檬腿軇╊愑湍乐闺S著時間的流逝,發(fā)生膠粘劑強度的降低。 ?、邔Ψ磸驮倮玫挠眉埖?,因為它們的纖維較短,膠粘不易,要設法保持其膠粘性。 對上述這些要求,借助PUR,幾乎可以得到改善,并提高效益?! UR的特征 對PUR施熱,于90℃下便熔化,致冷便固化。又由于大氣和紙張等的濕氣 和水分,產生交聯(lián)反應,其反應一旦結束,膠粘強度、耐熱性、抗寒性、耐 溶劑性、再利用適應性等均顯示出優(yōu)于EVA的特性。不過,與EVA相比, 在發(fā)生早期膠粘效力方面,需要較長的時間,并且與戶外空氣接觸會引發(fā) 交聯(lián)反應,所以要置備能阻斷空氣的專用涂膠器。 PUR是帶有氨酯鍵(NH-CO-O)的高分子化合物,其末端以異氰酸鹽 基的形態(tài)存在?;窘M成是由末端為帶活性氫的多元醇(聚酯、聚醚等)和低分 子量二元醇(鏈伸長劑),以及異氰酸鹽基的加成聚合物構成。根據(jù)二元醇和異 氰酸基的反應形成的硬鏈段(hard segment,分子間的凝聚力)和多元醇 跟異氰酸鹽基的反應形成的軟鏈段(soft segment,范德瓦耳斯引力)獲 得平衡,才能得到強韌性和柔軟性兼?zhèn)涞哪z粘劑,另外,異氰酸鹽基只能產生 水分和不可逆的交聯(lián)反應(脲鍵,脲基甲酸鹽酯鏈、滴定鍵合),變成有特點的 性能。 因為PUR具有強韌而又柔軟的性質,故能同時滿足所有的品質要 求,成了人們關注的膠粘劑。下表是PUR和EVA的主要性能對比。 表:PUR和EVA的性能對比 PUR EVA裝訂強度(注) 15N/cm以上 5N/cm左右耐久性 100年以上 一般10年上下打開性 良好 不理想再利用性 因不易細裂,可以濾分 容易細裂,濾分性不好抗熱性 9℃ 40℃耐寒性 -40℃ -5℃耐溶劑性 良好 受到一定影響干燥時間 早期強度 需3分鐘 安全強度 5N/cm小時 最高強度 15N/cm 12小時 早期強度 只需數(shù)秒鐘最終強度 5N 30分鐘 注:表中數(shù)值為代表值,并非絕對值,所列之裝訂強度系抗拉強度 (9.80665N=1Kgf)。 PUR裝訂的生產條件 由于PUR在涂有膠粘劑之后并不立即呈現(xiàn)強度,所以不能立即作出 判斷,必須充分考慮它的性質事先調好裝訂機。尤其是當涂布輥壓等的生 產條件離開標準的場合,要認識到不可能獲得充分的強度,故必須遵從生產標準才行。 PUR的涂布方法,已由若干家公司提出了若干種,有許多 種涂膠器,這里就一般的棍子涂布進行表述。此外,在封面進給部位一部分廠 家采取噴嘴涂布的裝置。 裝訂后的反應時間特征 對PUR應該注意的一點,即達到最高強度為止需要較長的時間,對其強度變化的掌握,是對產品的品質管理有著重要的意義。根據(jù)裝訂樣式(無線訂、鋸縫訂)利用紙(涂料紙、膠版紙),其強度和所需時間也不同,不管哪一種情況,在裝訂之后經過約1小時打開書本,會發(fā)生脫頁和變形,而且達到最高強度需要 半天左右,因此,在進行加封畫等的加工作業(yè)和打算發(fā)貨的時候,必須檢驗這點,應留出充分的熟成時間。 因涂布輥壓而產生的強度 輥壓低的場合,反應之后仍不能獲得充分的強度,發(fā)生脫頁,反之輥壓高 的場合,膠粘劑會滲透到紙間,有損于打開性,故需要充分注意。 因涂布量而產生的強度 與EVA相比,涂有量可少一些,如果加大涂布量,雖然強度有所提高,但 會損壞打開性。應在強度方面不出問題的前提下,設法減少涂布量,則可以做 到打開性極佳的裝訂。 因鋸齒深度而產生的強度 鋸齒深度與使用EVA時相比,似乎影響不大,但也不能忽視。鋸齒過深, 會增加多余的膠粘劑量,這與降低打開度有關。因此,與使用EVA的情況相比, 希望讓鋸齒搞得淺些。另外在形狀方面,采用口形狀較之△形狀為好,此后 包括強度、涂布量、打開度等在內,應設計最佳的形狀。 因油墨溶劑而導致裝訂強度隨時間而變化 EVA容易受到油墨成分中石油系溶劑的影響,處在密閉式的保管狀態(tài) 下,實地多的圖案,會引起EVA的軟化,隨裝訂強度降低的同時,有時會發(fā)生紙 頁脫落。與此相比,PUR不受溶劑的影響,可避免紙頁脫落。將整面實地印刷 的印本置于高溫密閉加壓的條件下,以確認其經時變化,EVA約經過2小時便 發(fā)生強度降低而掉頁,但PUR絲毫看不出強度降低現(xiàn)象。 PUR的裝訂設備 利用輥子涂布的PUR裝訂設備很需要如下的設備。 ①不受潮濕影響的密封構造的預熔化器 已有幾種市銷的無需充填氮氣的制品。另外,預熔化器的罐容量乃是使用 小桷或琵琶桷,分別為10kg、20kg、200kg裝,品種繁多。 ②作業(yè)結束時容易清掃的涂布裝置 利用輥子的涂布裝置,以Oneshot 2Ro11為主流。在作業(yè)終了后, 必須除去反應后的PUR剩余物,要使涂布輥等的卸裝容易,并且容易除去粘著 的膠粘劑,為此在各種涂敷了聚四氟乙烯,還為了減少作業(yè)終了時的廢棄量, 也可考慮采取縮小罐容量等的措施。 ?、劬植颗艢庋b置 PUR遇到過度加熱(140℃以上),會發(fā)生異氰酸鹽氣體,造成對人體的影響,如刺激眼、鼻、喉的黏膜,吸入量大時會引起頭痛等癥狀,根據(jù)實驗,常用的作業(yè)溫度不得超過120℃。但是從安全方面考慮,對膠的加熱宜設置溫度控制裝置和局部排氣裝置,促進氣體擴散和大氣中的水分相反應而喪失活力(無害化)。遇到較厚的裝訂時,為了防止書脊的變形和避免膠粘劑粘附到裁刀刃上,尚需置備保證干燥時間的傳送生產線?! 〗Y束語 因為PUR的膠粘強度、耐久性、打開性、再利用適應性等方面的優(yōu)越性, 從生產的角度看,可以獲得優(yōu)良品質的裝訂。但是由于其生產成本高于EVA, 又由于從生產廠方考慮,尚需早期設備的投資,以及反應時間和作業(yè)結束時還 要搞清潔處理等操作方面的問題,所以至今普及推廣的速度不快。 總之,先要促使對PUR裝訂的認識,降低膠粘劑的單價,造成與EVA裝 訂相同程度的制造成本,這恐怕是普及的關鍵。還有提高使用膠粘劑的方便條 件,降低專用涂膠器的造價,這些都成為普及推廣的重要因素。
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