W ostatnich latach dostrzega się nasilenie współpracy jednostek naukowych z biznesem. Intensyfikacja takiej współpracy wynika nie tylko z coraz szybciej postępujących zmian w świecie akademickim, lecz również z zainteresowania firm poligraficznych wykorzystywaniem potencjału naukowego środowiska akademickiego. Dzięki takiej synergii staje się możliwe osiągnięcie wymiernych sukcesów z łączenia wiedzy akademickiej z doświadczeniem zawodowym kadry technicznej drukarń oraz zapleczem maszynowym przedsiębiorstw poligraficznych.
Zakład Technologii Poligraficznych Instytutu Mechaniki i Poligrafii Politechniki Warszawskiej od wielu lat współpracuje z Drukarnią Skleniarz Sp. z o.o. z Krakowa. Dla uczelni taka współpraca przynosi znacznie więcej korzyści w obszarze wspólnych projektów badawczych czy dostępu do nowych możliwości kształcenia studentów – przyszłej kadry inżynieryjnej w przemyśle poligraficznym. Studenci Zakładu Technologii Poligraficznych uzyskują możliwość wykorzystania zdobytej na uczelni wiedzy teoretycznej w praktyce. Tak w latach 2020-2021 dzięki umożliwieniu wykonania w drukarni badań na przemysłowej linii do oprawy klejonej książek zostały zrealizowane części badawcze dwóch prac magisterskich [1,2]. Drukarnia Skleniarz zapewniła materiały, czas do prowadzenia badań na nowoczesnej linii oprawiającej oraz opiekę kadry technicznej. Życzliwa atmosfera w drukarni i duże doświadczenie poligraficzne przekazywane naszym studentom przez właściciela firmy Włodzimierza Skleniarza oraz dyrektora naczelnego Drukarni Skleniarz Janusza Moskiewicza znacznie ułatwiały studentom wykonanie zadań naukowych przy realizacji ich prac dyplomowych. Uzyskane w wyniku przeprowadzonych prac badawczych zalecenia technologiczne przyczyniły się do optymalizacji ustawień aparatów klejowych automatycznej linii oprawiającej.
W ramach współpracy dydaktyczno-naukowej Drukarnia Skleniarz Sp. z o.o. oraz Zakład Technologii Poligraficznych PW realizują dalsze badania nad jakością produkcji opraw klejonych w automatycznych liniach oprawiających.
Współczesny czytelnik biorący książkę do rąk zwraca uwagę nie tylko na zawartość książki, ale też na jej wykonanie poligraficzne – szatę graficzną, użyte w produkcji materiały, jakość druku i obróbki introligatorskiej. Szczególne znaczenie dla czytelnika mają żywotność oraz wytrzymałość kupionej książki.
W przemyśle poligraficznym są rozpowszechnione trzy główne sposoby oprawiania książek: szycie nićmi, drutem i łączenie klejowe. Szycie nićmi stosowane jest przy wytwarzaniu opraw o wysokiej wytrzymałości z długim okresem intensywnego użytkowania. Niestety koszty wytwarzania takich opraw są wysokie, co przekłada się na cenę końcowego produktu. Technologia szycia drutem jest najtańsza, jednak stosuje się ją przeważnie przy produkcji cienkich broszur, folderów i reklam. Najbardziej ekonomiczną, wydajną i szeroko stosowaną technologią oprawiania książek jest łączenie klejowe wkładów z całkowitym ścinaniem złamów grzbietowych. Obecnie do zaklejenia grzbietów opraw głównie stosuje się kleje termotopliwe (tzw. hot-melt) o podwyższonych parametrach wytrzymałości oraz elastyczne i mocne kleje poliuretanowe (tzw. PUR), co stworzyło możliwość wysokowydajnej produkcji opraw o znacząco polepszonych właściwościach użytkowych: wysokich parametrach wytrzymałości połączenia kartek papieru oraz zwiększonej otwieralności wkładów.
Wytrzymałość klejonych opraw zależy od wielu czynników: typu użytego kleju, jego lepkości i temperatury podczas oprawiania, parametrów obróbki mechanicznej grzbietów, warunków suszenia oraz rodzaju użytego do produkcji książek papieru. Na przykład zaklejenie papierów posiadających dużo wypełniaczy zazwyczaj wymaga odpowiedniego doświadczenia operatorów oraz zastosowania specjalnych narzędzi obróbczych, które umożliwiają odsłonięcie włókien podczas obróbki, nie doprowadzając do ich wyrywania z krawędzi obrobionych kartek papieru. Zmienność parametrów w procesie oprawiania sprawdza kwalifikacje najlepszych operatorów maszyn. Oczywiście są pewne opracowane zalecenia technologiczne, ale zdarzają się przypadki, gdy dokładne przestrzeganie tych zaleceń nie gwarantuje otrzymania opraw o wysokich parametrach wytrzymałościowych. Taką sytuację potęguje wydawanie tytułów o coraz mniejszych nakładach i w krótkich terminach, co znacznie utrudnia operatorom szybkobieżnych maszyn dostosowanie warunków obróbki wkładów opraw do właściwości zastosowanych w produkcji materiałów. Wzrost wymagań dotyczących wytrzymałości opraw, konieczność stałego nadzoru nad jakością produkcji wymaga stałej oceny wytrzymałości połączeń klejowych wyprodukowanych opraw.
Znanych jest kilka sposobów badań wytrzymałości opraw łączonych klejowo: Pull Test, Flex Test, Subway Test i inne [3,4]. W literaturze technicznej niejednokrotnie wskazywano problem oceny wytrzymałości opraw i konieczność opracowania standardu międzynarodowego [5]. Za najbardziej wiarygodne badanie wytrzymałości opraw uznawane jest badanie na wyrywanie kartek z grzbietu wkładu – Pull Test (rys. 1), które polega na określeniu wartości siły obciążającej kartkę oprawy, przy której nastąpi wyrwanie kartki [6]. Za wynik ostateczny wytrzymałości na wyrywanie kartek przyjmuje się średnią wartość wytrzymałości z poszczególnych prób w przeliczeniu na wysokość linii grzbietowej, obliczoną w N/cm.
W 2017 roku została opublikowana ujednolicona metodyka badań wytrzymałości opraw sposobem Pull Test, która zgodnie ze standardem ISO pozwala przeprowadzać najbardziej wiarygodną ocenę wytrzymałości opraw łączonych klejowo [7]. W standardzie ISO 19594: 2017 zaproponowano nowe zalecenia do oceny wytrzymałości opraw, ujednolicone dla wszystkich rodzajów klejów (tab. 1).
W związku z realizacją wspólnych badań nad jakością wykonania opraw klejonych Drukarnia Skleniarz zapewnia regularne dostawy na uczelnię opraw, pobranych losowo bezpośrednio z nakładu produkcji, zaś w laboratorium ZTP przeprowadza się ocenę tych opraw pod względem wytrzymałości połączeń klejowych, a wyniki badań są analizowane na zajęciach ze studentami i na bieżąco są przekazywane do drukarni. Zgodnie z przyjętą metodyką w badaniach laboratoryjnych ocenie wytrzymałości poddawano po 5 opraw z każdego nakładu. W celu wyeliminowania pomyłek przy pomiarach z każdej oprawy wyrywa się po 5 kartek i oblicza się średnią wytrzymałość dla serii badań.
Na rys. 2 przedstawiono wykres statystyczny wyników pomiarów wytrzymałości opraw uzyskanych z przeprowadzonych ok. tysiąca pomiarów opraw wykonanych w drukarni z różnych rodzajów papieru.
W wyniku przeprowadzonych pomiarów Pull Test stwierdzono wysoką wytrzymałość wszystkich zbadanych opraw. Wartości uzyskanych wyników wytrzymałości Pull Test opraw znacznie przewyższają wartość 7,0 N/cm, co kwalifikuje wytrzymałość wszystkich wyprodukowanych w drukarni opraw wg zaleceń ISO 19594:2017 jako bardzo dobrą.
Stały nadzór podczas produkcji nad wytrzymałością opraw pozwala kontrolować i utrzymywać wysoką jakość klejenia opraw w procesie produkcyjnym, co pozwoli uniknąć możliwych nieporozumień pomiędzy wydawcą i drukarzem, a co najważniejsze – przyczynia się do produkcji w drukarni książek o wysokiej wytrzymałości.
Współpraca dydaktyczno-naukowa Drukarni Skleniarz Sp. z o.o. z Zakładem Technologii Poligraficznych PW przynosi wymierne korzyści firmie i studentom naszej uczelni na kierunku nauczania „Papiernictwo i Poligrafia” realizowanym w ZTP.
dr hab. inż. Georgij Petriaszwili, prof. uczelni
lic. Aleksandra Krulikowska
Zakład Technologii Poligraficznych Politechniki Warszawskiej
Alfa-Print Sp. z o.o.
ul. Świętokrzyska 14A
00-050 Warszawa
