Ирина КОЛПАКОВА, компания «Терра Принт»

Роль брошюровочно-переплетных работ трудно переоценить. Ведь они в конечном счете определяют внешний вид печатной продукции: делают книгу книгой, а журнал - журналом. К тому же, от качества их выполнения зависит и срок службы издания. Поэтому особую важность имеют способы скрепления блока. Выделяют три классических вида: шитье нитками, шитье проволокой и клеевое бесшвейное скрепление.

• Шитье нитками - самый старый способ скрепления. Он позволяет работать практически с любой бумагой, но сейчас большой популярностью не пользуется и применяется только на полиграфических комбинатах. Это объясняется высокой стоимостью оборудования и себестоимостью продукции. Технологическая схема включает в себя не только шитье блока, но и приклейку каптала, марли, корешкового материала, изготовление переплетной крышки, присоединение форзацев, вставку блока, биговку, обжим корешка, прессование. Поэтому нетрудно представить, какой парк оборудования для этого требуется.
  
  
• Шитье проволокой - еще один классический вид. В отличие от предыдущего, этот способ очень экономичен и широко используется как в крупном производстве, так и в малых типографиях для изготовления брошюр, журналов, рекламных каталогов. Недостаток этого метода - ограниченная толщина издания. Толстый блок, сшитый втачку, будет плохо раскрываться, а издание, скрепленное внакидку, ограничено в толщине (не более 96 полос).
  
  
• Клеевое бесшвейное скрепление (КБС) - самый «молодой» способ, появился в 60-х гг. прошлого века. В настоящее время оборудование для бесшвейного скрепления используется как в больших, так и в малых типографиях. КБС лишено недостатков шитья нитками (доступное по цене оборудование, отсутствие многостадийности в технологическом процессе) и проволокошвейного способа (любая толщина блока - от двух страниц и более). Здесь имеются свои особенности, они рассмотрены ниже.

Этапы технологиче-ского процесса

Блок вставляется в зажим (ручной или автоматический) каретки и фиксируется. Обложка загружается отдельно вручную или в автоматический самонаклад. Закрепленный книжный блок транспортируется в секцию фрезерования, а затем - торшонирования. В зависимости от типа машины может быть только одна из этих операций. Далее блок подается на проклейку корешка и боковую проклейку. Правда, в некоторых машинах устройство для боковой проклейки не предусмотрено. Далее блок совмещается с обложкой и перемещается на обжим. Его время выбирается в зависимости от сорта бумаги, клея, толщины блока и обычно составляет 1–5 с, по истечении которых зажим раскрывается и книга попадает на стапель.

Рассмотрим подробно основные операции:

• Итак, блок размещен в зажиме каретки. При фрезеровании величина будущего среза определяется выходом из зажима. Этот параметр, наравне с типом бумаги, оказывает непосредственное влияние на качество фрезерования. Обычно величину среза устанавливают в 2–4 мм. При этом, чем больше выход из зажима, тем более шероховатой будет сфрезерованная поверхность. Поэтому при выборе пористой, мягкой, слабоклееной бумаги величина среза должна быть минимальной, а при использовании бумаг с высокой зольностью и степенью проклейки - наоборот. Надо помнить, что в данном случае больше - не значит лучше: зазор между зажимом и фрезой выбирается минимально необходимый для конкретной бумаги, с учетом толщины тетрадей. Может произойти такая непредвиденная ситуация: сгибы внутренних листов толстых тетрадей не срезаются, а при увеличении глубины фрезерования оказывается, что срезали слишком много. В результате нарушается формат издания, уменьшается корешковое поле и т. д. Поэтому соответствующие поправки необходимо вводить еще при спуске полос.
  
  
• Перейдем непосредственно к фрезерованию. Его цель - срезать корешковые фальцы, чтобы клей смог соединить листы между собой. Блок, состоящий не из тетрадей, а из отдельных листов во фрезеровании не нуждается, так же, как и односгибные тетради из газетной или офсетной бумаги (для них достаточно торшонирования). Иногда при фрезеровании образуются вырывы, которые ослабляют прочность клеевого скрепления, в итоге блок будет рассыпаться. Появление вырывов может быть обусловлено рыхлой структурой бумаги или плохой заточкой фрезы.
  
  Фреза представляет собой диск с расположенными по окружности резцами, которые делаются из высокопрочной стали. Резцы должны быть правильно установлены во фрезерной головке - на одном радиусе и в одной плоскости. Если в процессе эксплуатации из строя выходит резец, заменяют весь комплект.
  
  Острота резцов определяет качество сфрезерованной поверхности так же, как и скорость вращения фрезы. А вот со скоростью подачи блока все наоборот: чем она ниже, тем лучше будет сфрезерован корешок. С ее увеличением на листах бумаги увеличивается глубина вырывов, тем самым уменьшается площадь склейки, а значит, снижается прочность блока.
  
  
• Торшонирование проводится после фрезерования или как самостоятельная операция. Вообще торшонирование применяется для увеличения площади склейки: на торцах листов образуются макронеровности, в которые проникает клей. Максимально допустимая их величина - 0,4 мм, иначе из-за глубоких вырывов ухудшится сцепление бумаги с клеем и уменьшится прочность скрепления. Поэтому блок, состоящий из отдельных листов рыхлой, пористой бумаги (газетной и некоторых сортов офсетной), не нуждается в торшонировании. Чаще всего для него используют торцевые фрезы с зубьями или фрезерные головки с набором дисковых фрез.
  
  
• Конструкция клеевых аппаратов зависит от вида клея. Для ПВАД они состоят из ванны, заполненной клеем, одного или двух валиков, наносящих клей, и ракеля, который снимает излишки с корешка блока.

Клеевой аппарат для работы с термоклеем устроен сложнее. Корпус клеевой ванны оснащен электрообогревом, а температура расплава контролируется терморегуляторами. Клеенаносящие валики также имеют электрообогрев. Скорость их вращения должна быть на 10% ниже скорости подачи блока. Первый клеенаносящий валик должен почти соприкасаться с корешком для лучшего проникновения клея в бумагу, второй располагается на расстоянии и удаляет излишки клея. Имеется устройство для снятия клеевых нитей и выравнивания толщины клеевой пленки. Толщина пленки выбирается таким образом, чтобы часть клея проникла в структуру бумаги, а часть осталась на поверхности. Обычно толщина составляет 1 мм. Чрезмерное количество клея не способствует прочности блока: корешок потрескается и листы будут выпадать.

авторская справка Оборудование для КБС Существует несколько типов машин, отличающихся производительностью и уровнем автоматизации. Самыми производительными считаются поточные линии, объединяющие в себе секции подборки, клеевого скрепления и трехсторонней обрезки. Это оборудование рассчитано на полиграфические комбинаты и крупные типографии, поэтому стоит довольно дорого. К простейшим относятся аппараты, способные склеивать блок толщиной до 1 см: эти модели используют термоклей или специальные корешки и обложки, которые «привариваются» к блокам. Машины такого уровня пригодны только для офисной полиграфии. Наиболее распространены машины среднего класса. Они недороги и обеспечивают достаточную производительность. Рассмотрим типы машин среднего класса на примере модельного ряда итальянской фирмы Eurotecnica. Наиболее производительная модель - Euro-Bind 4М/Р (до 1100 цикл/ч) карусельного типа, оснащена четырьмя каретками и предназначена для предприятий с большой загрузкой. Если для изготовления книг используется толстая обложка, подойдет Euro-Bind 445 PRO (до 500 цикл/ч): клеевая машина с одной кареткой и четырьмя биговальными роликами. Еще одна автоматическая машина - Euro-Bind 436 matic - работает с производительностью до 500 цикл/ч и рассчитана на производство книг из сфальцованных тетрадей. Оснащена одной кареткой, двумя накатными валиками с двумя ракелями в блоке «горячего» скрепления, а также цетральным пультом управления, с которого можно установить суточное программирование работы. Несколько меньше производительность у машины Euro-Thema 425 Cut - 300 цикл/ч. Эта модель рассчитана на меньшие объемы производства, обложка здесь подается вручную. Как и предыдущие машины, она оснащена фрезой и системой торшонирования, работает с «горячим» и «холодным» клеем, а также выполняет боковую проклейку блока. Для малых типографий, находящихся на начальном этапе и не готовых к серьезным финансовым вложениям, подойдут простые модели серии Euro-Bind 38–4: HF, matic, matic EC, matic EC/Cut. Это полуавтоматические машины с одной кареткой, производительностью до 200 цикл/ч. Устройство фрезерования есть только в модели matic EC/Cut, остальные выполняют торшонирование и подходят для скрепления отдельных листов. Дополнительно для серии Euro-Bind 38–4 поставляются: модуль нанесения «холодного» клея, устройство проклеивания боковой стороны корешка, сталкиватель на позиции загрузки блока и система удаления газообразных выделений и бумажных отходов. Как видим, любая типография сможет подобрать для себя необходимое оборудование.

Перед нанесением термоклей нагревают в котле, а уже оттуда он подается в ванну. На разогрев уходит 2–3 ч, поэтому машины оборудованы автоматическим устройством для включения клеевого аппарата перед началом первой смены и для отключения в конце рабочего дня. Температура устанавливается в зависимости от вида клея. Нужно помнить, что при повышении температуры увеличивается проникновение клея в поры, однако при чрезмерном нагревании термоклей теряет свои свойства. Помимо заклейки корешка, в некоторых машинах производится боковая проклейка - полоски клея наносятся на первую и последнюю страницы вдоль корешка. За счет этого обложка надежнее скрепляется с блоком.

К проклеенному блоку присоединяется обложка и далее следует обжим. Усилие и время обжима (до 5 с) выбирается с учетом толщины блока, свойств бумаги (плотность, жесткость, гидрофильность) и клея (липкость, вязкость, время высыхания). Для плотной бумаги с высокой степенью проклейки время увеличивается, а для офсетной бумаги оно может быть минимальным.

Требования к бумаге

Пожалуй, ни в одном другом способе скрепления бумага не играет такую важную роль, как при КБС. Поэтому нужно учитывать ее свойства: состав, степень проклейки, плотность, раскрой, влажность и др.

Основные компоненты, входящие в состав бумаги, - целлюлоза и древесная масса. Чем выше процент содержания древесной массы, тем более шероховатой будет бумага. За счет этого увеличивается площадь склейки, что необходимо учесть при дозировании клея.

В бумаге с высоким уровнем белизны присутствуют наполнители - белые минеральные порошки (каолин, мел, диоксид титана, микротальк и др.), придающие гладкость и микропористость ее структуре. Количество наполнителя характеризуется зольностью. С его увеличением уменьшается количество неровностей при фрезеровании и ухудшается сцепление с клеем. Для микропористой структуры советуем выбрать липкий клей, он будет лучше смачивать поверхность бумаги.

При проклейке вводят дополнительные вещества - синтетические смолы, крахмал, Na-КМЦ и др. При этом преследуются две цели: снижение гидрофильности и увеличение прочности. В первом случае осуществляется так называемая гидрофобизующая проклейка - это обязательно надо учесть при подборе клея. Другой тип проклейки - связывающая - не оказывает сильного гидрофобизующего действия: она скрепляет волокна и тем самым снижает выщипываемость и пыльность бумаги. Чем выше степень проклейки, тем хуже материал будет впитывать клей. Нередко бумагу каландрируют, благодаря чему повышается ее гладкость и плотность. У такой бумаги впитывающая способность понижена.

Плотность бумаги зависит от количества наполнителя и степени проклейки: чем выше эти показатели, тем больше плотность. Естественно, что при фрезеровании бумаг с малой массой будет больше неровностей. Такой же результат получится при поперечном раскрое бумаги.

На качество фрезерования влияет и влажность: с ее увеличением возрастает количество вырывов, поэтому при изменении влажности одна и та же бумага будет вести себя по-разному.

Отдельно отметим, что не рекомендуется использовать в КБС мелованную бумагу: она плохо впитывает клей, поэтому листы будут буквально высыпаться из блока. Однако, если все-таки необходимо использовать именно такой материал, стоит узнать у поставщика клея, какие добавки нужно ввести в его состав или приобрести специальный клей.

Требования к клею

Выбор клея - ответственный момент в технологии КБС, так как от него в большой степени зависит качество скрепления. Клей должен быть удобен в использовании, что определяется его характеристиками: впитывающей способностью и вязкостью. Впитывающая способность влияет на то, как клей проникает в бумагу. Бумага малой и средней степени проклейки без покрытия хорошо смачивается водными растворами клеев или дисперсиями. Однако, если используется материал с поверхностной отделкой, например, мелованная или бумага с большим содержанием золя и проклеивающих веществ, клей хуже воспринимается поверхностью: он не проникает в поры, а следовательно, не склеивает волокна. Поэтому вместо воды обычно подбирают другой растворитель или вводят в состав клея поверхностно-активные вещества (ПАВ).

Вязкость клея зависит от его состава и должна быть оптимальной для данной бумаги. Слишком вязкий клей плохо проникает в поры, а текучий - полностью впитывается. Вязкость выбирается достаточная для того, чтобы клей заполнил макронеровности корешка, проник между листами и образовал пленку на поверхности.

Помимо удобства в производстве, клей должен обеспечивать долговечность издания. За это отвечают эксплуатационные свойства: адгезионно-когезионные характеристики, способность клеевого соединения сохраняться на долгое время. Адгезия и когезия - противоположные явления. Адгезия, или липкость клея, гарантирует его надежное сцепление с поверхностью бумаги. Когезия - внутримолекулярное взаимодействие структуры клея - обеспечивает прочность и эластичность клеевой пленки. Если преобладают когезионные силы, клей будет находиться на поверхности бумаги и не проникнет в ее структуру. При чрезмерной адгезии клей прочно соединится с бумагой, но когезионных сил будет недостаточно для формирования прочной клеевой пленки. Оптимальный баланс гарантирует, что листы будут прочно скреплены, а корешок не рассыпется. Для этой цели регулируют вязкость и липкость клея, а также прочность склейки, вводя в состав добавки.

На первый взгляд, процесс проклейки корешка очень прост: нанесли клей и все. Однако в типографиях часто возникают проблемы. Многие причины скрыты в следующем: во-первых, свойства клея и бумаги; во-вторых, температурный режим (для термоклея); в-третьих - механизм непосредственного нанесения клея, зависящий от конструкций клеевых аппаратов. Чтобы выяснить причины некачественной склейки, рассмотрим этапы скрепления.

• Первый этап - прилипание (смачивание). Здесь большую роль играют проклейка, зольность и плотность бумаги. Если клей скатывается с бумаги, подкорректируйте его состав.
  
  
• Второй этап - схватывание (удержание одного материала другим с помощью жидкого клея, исключая самопроизвольное смещение склеиваемых деталей). Оно обусловлено действием адгезионных сил клея по отношению к бумаге. На этом этапе важна липкость клея. Еще есть такой параметр, как открытое время - это промежуток с момента нанесения клея до момента схватывания. Открытое время важно при соединении блока с обложкой или переплетной крышкой: при слишком большом значении этого параметра возможно смещение деталей. При малом также возможно возникновение перекоса деталей из-за слишком быстрого схватывания. Поэтому при вставке блока в переплетную крышку выбирают клей с большим открытым временем, что дает возможность исправить возникший дефект. Этот параметр можно регулировать, вводя добавки в состав клея, изменяя его температуру и массу нанесения.
  
  
• Наконец, последний этап склейки - закрепление. Оно происходит за счет испарения растворителя (ПВАД) или полимеризации, вызванной остыванием (термоклей). Поверхностный слой клея должен закрепляться как можно быстрее, чтобы можно было обрезать блок.

Виды клея

В большинстве случаев для КБС применяют два вида клея: ПВАД (поливинилацетатная дисперсия) и термоклей (термопластический клей). Помимо полиграфии, они применяются в различных отраслях, поэтому их состав может существенно отличаться. Заказывая клей, нужно обязательно узнать, для каких целей он предназначен. Нам нужен клей для брошюровочно-переплетных процессов (БПП).

ПВАД - белый, непрозрачный клей, обладает хорошей адгезией. Однако сам по себе он неэластичен. Для придания эластичности вводят пластификаторы: дибутилфталат «ДФ» или «ЭДОС»; их содержание должно быть не менее 15%. Кстати, зимой пластификатор поставляется отдельно и смешивается с ПВАД уже в типографии.

Иногда, при работе с «трудной» бумагой проклейку корешка проводят в два этапа. Для первичной заклейки используется низковязкий неразбавленный клей или разбавленный до 20%. Для вторичной заклейки применяют неразбавленный ПВАД средней или высокой вязкости. Если заклейка осуществляется в один этап, то выбирают неразбавленный ПВАД с концентрацией 50–55%, средней или высокой вязкости. Блок, скрепленный таким клеем, прослужит недолго - корешок быстро потрескается. Для того, чтобы добиться нужной вязкости без ущерба для конечной продукции, рекомендуется приобрести партии ПВАД двух уровней вязкости - вязкую (до 100 с) и низковязкую (около 30 с). Уменьшение вязкости проводят двумя способами: перемешиванием и разбавлением высоковязкой дисперсии с дисперсией меньшей вязкости. Самый простой способ - заказать нужный клей у поставщика. Некоторые типографии закупают высоковязкий ПВАД и разбавляют его сами.

Смешивать можно ПВАД, содержащие один и тот же пластификатор и не отличающиеся по таким показателям, как сухой остаток и кислотность pH (он должен быть от 6 до 10).

Отметим несколько особенностей ПВАД. Этот клей не требует нагрева и работает при температуре 20–25°С, что позволяет использовать его при изготовлении книг в переплетной крышке, так как он обладает достаточным временем скольжения (открытым временем). Недостаток - необходимость сушки.

Термоклей представляет собой композицию из сложных полимеров. В обычных условиях это твердые вещества (в виде порошка или гранул). При нагревании до 100–200°С они плавятся, а при охлаждении образуется клеевая пленка, так что скрепление осуществляется практически моментально. Поскольку закрепление термоклея вызвано полимеризацией, а не испарением растворителя, сушка не требуется. Этот материал позволяет работать на больших скоростях, поэтому он так популярен. При работе с термоклеем очень важно соблюдать температурный режим. Для каждой марки предусмотрена своя рабочая температура. От нее во многом зависит, как клей поведет себя с бумагой: заполнит ли поры, образует ли пленку или полностью впитается, не потрескается ли. Забывать про введение соответствующих добавок тоже нельзя. Расплав порошка или гранул сам по себе не используется. Для того, чтобы с клеем можно было работать, в него добавляют пластификатор: благодаря ему клей становится эластичным, образует клеевую пленку и скрепляет листы блока. Оптимальное содержание пластификатора - 15–20%; при большем количестве клей «течет» и с ним неудобно работать. Одной из причин того, что со временем клеевая пленка трескается, а листы высыпаются из блока, может быть старение клея. Поэтому в его состав добавляют антиокислители, которые продлевают срок службы клея и самого издания.