Ostatnich kilkadziesišt lat historii introligatorstwa dowodzi niewštpliwej kariery oprawy bezszwowej klejonej. Duży wkład w rozwój tego rodzaju oprawy wniósł postęp w dziedzinie klejów stosowanych w introligatorstwie, poczšwszy od klejów dyspersyjnych i topliwych, aż po kleje poliuretanowe. Te ostatnie znalazły zastosowanie w introligatorstwie przed kilkunastoma laty i stopniowo Đ krok po kroku Đ sš coraz powszechniej stosowane.
Jednokomponentowe kleje topliwe można Đ ogólnie rzecz bioršc Đ podzielić na utwardzane w wyniku wymiany energii z otoczeniem oraz reaktywne, których utwardzenie następuje w wyniku reakcji z czšsteczkami wody znajdujšcymi się w powietrzu i papierze. Te ostatnie w odróżnieniu od typowych klejów topliwych, bazujšcych na termoplastach, sš sporzšdzane na bazie duroplastów. Do nich należš kleje poliuretanowe. Właciwoci topliwych klejów poliuretanowych (PUR), reagujšcych z czšsteczkami wody, a więc w rzeczywistoci z wilgociš, stanowiš korzystnš kombinację właciwoci konwencjonalnych klejów topliwych i klejów reaktywnych. Ich topienie następuje w temperaturze ok. 120ĄC w specjalnie do tego celu skonstruowanych, zamkniętych pojemnikach (tzw. premelterach) i systemach nanoszenia kleju, w których zapewniony jest precyzyjny rozkład temperatury.
Wytrzymałoć poczštkowa klejów poliuretanowych uzyskiwana jest przez schłodzenie i odpowiada mniej więcej wytrzymałoci zwykłych klejów topliwych. W przypadku topliwych klejów poliuretanowych chodzi o konfekcjonowane prepolimery poliuretanowe ze zdolnymi do reakcji grupami, które po zaaplikowaniu ulegajš duroplastycznemu sieciowaniu pod działaniem wilgoci zawartej w powietrzu oraz resztki wilgoci pozostałej w papierze. Z procesem sieciowania zwišzana jest przemiana kleju z topliwego w nietopliwy (duroplastyczny).
Problem zagwarantowania odpowiedniej stałej wilgotnoci powietrza i papieru to sprawa podstawowa przy stosowaniu klejów poliuretanowych, bowiem w procesie drukowania papier często ulega wysuszeniu (np. w druku heatsetowym lub w druku cyfrowym). Kwestia przechowywania papieru, składek introligatorskich oraz okładek w nawilżanych lub nienawilżanych pomieszczeniach odgrywa także tutaj podstawowš rolę. Spadek wilgotnoci w otoczeniu warstwy kleju w czasie jego sieciowania powoduje bowiem zahamowanie tego procesu i tym samym nieutwardzenie kleju. Ta sama wilgotnoć, która jest pozytywnym czynnikiem i wręcz warunkiem sine qua non procesu utwardzania kleju, nastręcza trudnoci stawiajšc wysokie wymagania w zakresie konstrukcji klejowników i premelterów. Wymaga ich hermetycznej budowy oraz stosowania systemów osuszania powietrza.
Fakt, że kleje poliuretanowe sš duroplastami powoduje, że mogš być tylko raz topione. Poza tym nie powinny być podgrzewane dłużej niż 4-6 godzin (niektórzy producenci klejów podajš 12 godzin), ponieważ po tym okresie rozpoczyna się w nich proces sieciowania. To oznacza, że raz stopiony klej powinien być w tym czasie w całoci wykorzystany. Taki klej po zastygnięciu w klejowniku tworzy niezwykle twardš, trudnš do usunięcia skorupę. W celu ułatwienia usuwania kleju wnętrza klejowników pokrywane sš specjalnymi warstwami antyadhezyjnymi, które wymagajš częstej regeneracji. Te właciwoci klejów poliuretanowych sš szczególnie ucišżliwe w przypadku klejowników dyszowych, ponieważ wymagajš czasochłonnego czyszczenia każdorazowo po zakończeniu pracy.
Wielkš zaletš stosowania kleju poliuretanowego w oprawie bezszwowej jest jego elastycznoć. Jednakże ta elastycznoć nie wynika z małej twardoci kleju, lecz z bardzo dobrych właciwoci w zakresie adhezji i kohezji. Dzięki tym właciwociom warstwa kleju łšczšca blok ksišżkowy z okładkš może nie przekraczać 0,3 mm, gdy tymczasem w przypadku klejów topliwych konieczne jest stosowanie warstwy o gruboci do ok. 1 mm. Jeżeli gruboć warstwy kleju poliuretanowego przekraczałaby 0,3 mm, to jej twardoć (sztywnoć) gwałtownie by rosła. Stosowanie tak cienkiej warstwy kleju stawia jednak wysokie wymagania zarówno w zakresie obróbki grzbietu, jak i stabilnoci warstwy nakładanego kleju. Te wymagania stanowiš wysokš poprzeczkę zarówno dla maszyny do oprawy bezszwowej, jak i dla personelu jš obsługujšcego.
Kolejnym problemem zwišzanym z właciwociami klejów poliuretanowych jest przebieg procesów ich sieciowania (utwardzania). Ze względu na to, że warstwa kleju Đ po jej nałożeniu na grzbiet bloku ksišżkowego Đ jest plastyczna jeszcze przez ok. 1 minuty, bloki ksišżkowe lub ksišżki powinny być w tym czasie transportowane w pozycji pionowej, a następnie bardzo delikatnie sprowadzane do pozycji poziomej. Poza tym w linii transportowej nie mogš one podlegać żadnym gwałtownym zmianom kierunku transportu. Dopiero po czasie nie krótszym niż 2 min (w praktyce przyjmuje się 2-3 min) można produkty wprowadzić do trójnoża i je obcišć. Ostateczne zakończenie procesu sieciowania warstwy kleju o gruboci 0,3 mm następuje po 3 lub 4 dniach (w zależnoci od względnej wilgotnoci powietrza). W pewnych okolicznociach może to trwać jeszcze dłużej (np. w złych warunkach klimatycznych). Długi czas sieciowania kleju powoduje w konsekwencji, że nie jest możliwe dokonywanie oceny jakoci oprawy bezporednio po jej wykonaniu, a tym samym dokonanie korekt w ustawieniu poszczególnych parametrów procesu oraz odpowiednie wyregulowanie maszyny. Uniemożliwia to także ekspediowanie produktów bezporednio po zakończeniu procesu produkcyjnego, co Đ dla przykładu Đ w przypadku druku cyfrowego może być poważnym utrudnieniem.
Osobnš kwestiš jest stosowanie kleju poliuretanowego w oprawie twardej (złożonej), gdzie w grę wchodzi zaokršglanie grzbietów ksišżek. Kleje poliuretanowe osišgajš bowiem po ok. 7 godzinach (wg niektórych producentów kleju po 12-24 godzinach) taki stopień sieciowania, że proces zaokršglania staje się bezskuteczny. To powoduje, że stawiane sš w tym przypadku wysokie wymagania w zakresie organizacji produkcji i przestrzegania zwišzanej z tym dyscypliny. Poważnym ograniczeniem w stosowaniu tych klejów do oprawy twardej jest to, że nie mogš one być używane w przypadku bloków ksišżkowych szytych nićmi. Wynika to z gruboci warstwy nanoszonej na grzbiety tych bloków, bowiem nie może ona przekraczać 0,3 mm, a to jest w przypadku zszytego nićmi grzbietu zbyt mało.
Istotnym problemem w przypadku stosowania klejów poliuretanowych sš również bezpieczeństwo i higiena pracy. Opary tych klejów mogš powodować podrażnienia skóry, oczu oraz dróg oddechowych. Dlatego konieczne jest stosowanie skutecznych odcišgów oraz unikanie kontaktu kleju ze skórš i oczami. Poza tym opary przegrzanych klejów poliuretanowych sš trujšce. Tylko przez rygorystyczne stosowanie zasad bezpieczeństwa pracy można uniknšć wymienionych skutków negatywnego oddziaływania tych klejów.
Pomimo przedstawionych problemów występujšcych przy wykorzystywaniu klejów poliuretanowych w oprawie introligatorskiej oraz tego, iż dzisiaj nie można jeszcze powiedzieć o tych klejach, że sš uniwersalne w stosowaniu, ich zalety w porównaniu z pozostałymi rodzajami klejów sš bardzo istotne. Wysoka wytrzymałoć produktów osišgana przy ich zastosowaniu Đ przy szerokim spektrum papierów o właciwociach krytycznych pod względem adhezji oraz przy zadruku pełnopowierzchniowym Đ powoduje, że stajš się one interesujšcš alternatywš dla klejów topliwych i dyspersyjnych.
Producenci klejów poliuretanowych zapewniajš, że nawet w przypadku papierów nastręczajšcych bardzo duże trudnoci w procesie oprawy osišgane sš w tecie na wyrywanie (pull-test) wartoci nie niższe niż 10 N/cm.
Poza tym kleje te sš odporne na działanie farb drukarskich zawierajšcych oleje mineralne.
Tym samym sš odporne na farby offsetowe. Jest to bardzo istotna cecha w przypadku, gdy zadrukowane powierzchnie wchodzš w grzbiet ksišżki lub kończš się w jego pobliżu (ze względu na właciwoci penetracyjne olejów mineralnych).
Kleje te nie majš tendencji do wpływania pomiędzy kartki bloków ksišżkowych i tym samym nie powodujš sklejania się stron. Ksišżki wykonane przy ich zastosowaniu bardzo dobrze się otwierajš, ponieważ cieniutka warstwa tego rodzaju kleju jest bardzo elastyczna. Nie ma bowiem tendencji do zakleszczania się grzbietu.
Kleje poliuretanowe sš niezwykle odporne na działanie zarówno niskich, jak i wysokich temperatur oraz promieniowania UV. Nawet w temperaturze Đ 40ĄC warstwa tego kleju nie kruszeje i nie ma tendencji do łamania się pod działaniem siły. W tak wysokiej temperaturze jak + 90ĄC bloki ksišżkowe nie przesuwajš się w okładkach i okładki nie oddzielajš się od grzbietów tych bloków (to zjawisko występuje przy klejach topliwych zwykle już w temperaturze + 50ĄC). Dzięki temu oprawa przy użyciu klejów poliuretanowych jest szczególnie przydatna w przypadku np. podręczników szkolnych i atlasów samochodowych.
W odróżnieniu od klejów topliwych kleje poliuretanowe bardzo wolno się starzejš. Proces starzenia objawia się w tym przypadku pękaniem łańcuchów polimeryzacyjnych, a tym samym kruszeniem się warstwy kleju. To powoduje rozpadanie się bloków ksišżkowych po upływie okrelonego czasu. W rzeczywistoci brak jeszcze miarodajnych danych na ten temat, ponieważ kleje te stosowane sš w introligatorstwie zaledwie od kilkunastu lat. Niemniej panuje ogólna opinia o bardzo dobrej odpornoci klejów poliuretanowych na działanie czasu.
Również w kwestii stosowania makulatury zawierajšcej kawałki warstwy kleju poliuretanowego ten rodzaj kleju nie nastręcza trudnoci. Kawałki te mogš bowiem zostać w całoci oddzielone od masy papierniczej powstajšcej w wyniku przeróbki makulatury, zawierajšcej produkty oprawiane przy użyciu tego kleju.
Duże zainteresowanie klejami poliuretanowymi i coraz powszechniejsze stosowanie ich do celów introligatorskich powodujš, że producenci tych klejów prowadzš nadal intensywne prace nad ich doskonaleniem i lepszym dostosowaniem do warunków procesów oprawy ksišżek. Cišgle jeszcze istotnš barierš przy stosowaniu tych klejów jest ich wysoka cena oraz względnie wysokie koszty zakupu odpowiednich maszyn, na których można wykonywać oprawę przy ich użyciu.
Najistotniejszymi elementami tych maszyn sš specjalne premeltery oraz klejowniki. Jak już wczeniej zostało powiedziane, takie premeltery często sš wyposażane w specjalne urzšdzenia do osuszania powietrza. Układ sterowania temperatury powinien utrzymywać jej wahania na poziomie 1ĄC; to pozwala na precyzyjne i stabilne utrzymanie gruboci warstwy aplikowanego kleju. Klej może być do nich dostarczany w blokach lub beczkach.
Znane sš dwa rodzaje klejowników na klej poliuretanowy. Pierwszy rodzaj to klejowniki dyszowe (np. produkowane przez firmę Nordson). W przypadku takiego klejownika grzbiet bloku ksišżkowego przesuwa się nad dyszš szczelinowš, z której wypływa klej. Pompowany jest on bezporednio z premeltera. Przy bardzo dużych grubociach bloków mogš wystšpić problemy z niewystarczajšcš ilociš kleju, co zwišzane jest z wydajnociš pomp. Ten problem może być szczególnie dotkliwy przy większych prędkociach pracy maszyny do oprawy bezszwowej. Innš kwestiš jest koniecznoć utrzymywania takiego systemu w czystoci, ponieważ tylko w tym przypadku będzie on funkcjonował prawidłowo.
Znacznie lepszy wydaje się być system aplikacji kleju przy wykorzystaniu tradycyjnego klejownika z dwoma wałkami nadajšcymi. Wnętrze takiego klejownika musi być jednak pokryte warstwami specjalnych substancji osłabiajšcych przywieranie czšsteczek kleju do cian i dna klejownika. Również wałki nadajšce muszš być pokryte takš substancjš. W celu zagwarantowania stabilnej warstwy kleju wšż doprowadzajšcy klej z premeltera do klejownika powinien być podgrzewany. Podgrzewany być powinien również wałek zbierajšcy klej, tzw. spinner. Temperatura wszystkich elementów grzewczych (łšcznie z podgrzewaniem kałamarza klejowego) powinna być kontrolowana przez elektroniczny system kontroli temperatury. W celu ułatwienia czyszczenia klejownika jego pokrywa powinna być uchylna. Klejowniki na klej poliuretanowy sš najczęciej ruchome i mogš być wstawiane w maszynie w miejsce klejownika na inny rodzaj kleju.
Ze względu na bardzo cienkš warstwę nakładanego kleju maszyna do oprawy bezszwowej musi znajdować się w doskonałym stanie technicznym i być wyposażona w przynajmniej dwie osobne stacje obróbki grzbietu. Stosowanie frezu pyłowego do cinania grzbietu nie jest zalecane; powinien być w tym celu używany frez cinajšcy. Bardzo zalecane jest stosowanie frezu wyrównujšcego, natomiast frez nacinajšcy rowki nie powinien być używany. Idealnš obróbkę grzbietu gwarantuje frez mechacšcy, tzw. FibreRougher, który powinien być zainstalowany w osobnej stacji obróbczej.
Podsumowujšc przedstawione powyżej informacje można stwierdzić, że kleje poliuretanowe majš szansę na coraz szersze zastosowanie w procesie oprawy bezszwowej. Istniejš już bowiem rodki techniczne umożliwiajšce efektywne ich stosowanie, a same kleje odznaczajš się coraz lepszymi parametrami fizykochemicznymi. Można zaryzykować także stwierdzenie, że proces technologiczny ich stosowania został już w tak znacznym stopniu opanowany, iż przy odpowiedniej organizacji produkcji stosowanie tych klejów nie powinno nastręczać większych trudnoci. Można także oczekiwać, że koszty stosowania klejów poliuretanowych w procesach oprawy będš w przyszłoci niższe, ponieważ utrzymuje się tendencja do obniżki ich cen zwišzanej z coraz powszechniejszym ich stosowaniem do celów introligatorskich. Wydaje się, że w niedługiej perspektywie kleje poliuretanowe mogš całkowicie wyprzeć kleje dyspersyjne z oprawy bezszwowej.
Autor jest pracownikiem firmy Mller Martini Sp. z o.o.
