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精品書裝訂專用環保膠
1.合成樹脂類膠粘劑
合成樹脂又稱人造樹脂。是使用廣泛、方便、品種繁多的粘結材料。在書刊裝訂中常用的有以下幾種。
①EVA熱熔膠
它是一種不需溶劑、其中沒有水分的固體可溶性聚合物,其主要成分是以聚乙烯和醋酸乙烯在高溫高壓下共聚而成的EVA樹脂,它決定了熱熔膠的基本性能。EVA燃點高,對人體無害。在常溫下為固體,加熱到一定溫度後溶融而變為淺棕色半透明、有一定黏性的流動液體。EVA加上提高粘結強度的增黏劑(如松香)、膠液黏度及凝固速度調節劑(如石蠟)和少量抗氧化劑(以減緩熱熔膠的老化速度),經高溫熔融後,冷卻固化成塊狀的固體膠。EVA不耐熱,軟化點低,使用時要加熱,使固體EVA樹脂熔融。當加熱至80~100℃時,膠體緩動,隨著溫度的增高,流動逐漸加快。 EVA膠體固化過程全靠冷卻完成,是一種固化性能極好(凝固速度快,離開膠鍋後7~30秒即凝固)的粘結材料,其幹燥速度之快是任何一種粘結材料無法比擬的。並且無需烘幹或加其他固化劑,完全適應高速自動化的要求,因此成為平裝無線膠訂聯動線的最佳膠粘材料之一。固化後的膠膜柔韌性好,EVA可以重新加熱再使用,而且耐化學藥品性強。EVA對多孔和非多孔材料都能進行粘結,尤其是多孔性的同質材料之間的粘結力更強,可用於高速生產的無線膠訂聯動線,但不能用於手工裝訂操作。此外,EVA熱熔膠受溶劑、寒冷、高溫等條件的影響,存在耐久性差,塗抹量大,不易開合,粘合強度不高,適應的材料較少,裝訂適性不好等缺點。
EVA使用中應注意以下事項:著膠面不宜過大,否則會無法粘結,因為這種膠固化時間最多只有十幾秒鍾。使用時要提前將膠量儲夠,並要提前2小時以上進行加熱,使其逐漸變成所需流體。膠體的流動性可用溫度控制,溫度高則黏度低(稀),而溫度低則黏度高(稠)。為保證無線膠訂的質量,要注意嚴格控制熱熔膠加工使用的溫度。根據實踐,在膠訂機上一次塗膠時最佳粘結溫度為 150~180℃,但預熱膠鍋的預熱溫度通常要低於工作溫度15~20℃;二次(有粘書背紙的裝置)塗膠的溫度要比第一次膠溫高30℃左右,即第二次塗膠的黏度絕不能將第一次所粘書背紙拉下。根據書芯的厚度和紙張的質量不同,上膠溫度也不同,書芯厚、紙質好的,膠液的工作溫度可以提高到175~185℃。膠液溫度越高,流動越快,當溫度超過200℃時,膠液便開始變色老化,凝固的時間變長,降低無線膠訂的粘結質量,當溫度升高到250℃時,膠體老化,顏色變深,黏度嚴重下降。熱熔膠固化時間一般為7~13秒,冷卻時間一般為30秒左右。在一定時間內應保證膠體有冷卻幹燥的良好條件,才能保證書籍粘結牢固、美觀平整。此外,要適宜的環境溫度才有保證膠粘劑正常使用,溫度過低膠粘劑會因過早幹燥、被粘合物粘結不牢(或粘不上)而脫落。
②PUR熱熔膠
PUR是帶有氨酯鍵(NH-CO-O)的高分子化合物,活性PUR熱熔膠是濕性反應型熱熔膠,它在90℃下便開始熔化,致冷便固化。PUR熱熔膠從20世紀80年代末推出第一代開始,至今已發展到第四代,早期只應用於一般的平裝書籍,隨著產品性能和技術的發展,如今PUR熱熔膠已在精裝書、年度報表、目錄、黃頁和雜志等多種領域中普及應用。
PUR克服了EVA存在的缺點,成為替代EVA的標准熱熔膠。與EVA熱熔膠相比,PUR熱熔膠裝訂的書刊外觀平整,便於打開,即可以將書刊攤成很平,具有翻閱使用方便等多種優點。PUR熱熔膠可以滿足無線膠訂、線裝書、側塗膠、背襯塗膠的所有需求。第四代PUR不但加強了固化速度和膠粘性,也提高了熱熔膠的流動性,延長了PUR在膠鍋中的可停留時間,可以達到預期的初粘強度。並且性能穩定、固化快速,提高了書刊的生產效率和生產靈活性。
PUR是目前標准的熱熔膠,它的粘合強度比普通的EVA膠粘劑高40%~60%,這也是PUR熱熔膠的主要特點。PUR熱熔膠適用性強,能牢固地粘合塗料紙及其他多種材料(包括清漆塗層、UV固化層、塑膠薄膜等),非常適合於精裝書和特殊要求書刊的裝訂。
傳統的裝訂方法會因為油墨進入到紙張中而影響裝訂質量,而PUR膠則不會對油墨的轉移造成任何的影響。用PUR熱熔膠裝訂的書刊能抵抗甚至高達94℃或零下40℃的惡劣環境。這是EVA熱熔膠裝訂無法達到的。PUR熱熔膠的塗膠厚度只有EVA熱熔膠塗膠厚度的一半,裁切時切口光滑無梯形,書封邊緣也很光滑。PUR膠訂的書刊在較長時間內可基本上保持初始的膠粘強度,而EVA熱熔膠置於傳統印刷業中使用的溶劑中,就會徹底軟化,甚至溶解。
PUR熱熔膠是近年來才不斷完善和推廣的新材料,在使用中要注意掌握使用技巧,以保證發揮其良好的優勢。
例如,常見的單機或聯動機PUR熱熔膠書刊裝訂出現掉頁的故障,主要是書貼沒整理整齊;折頁時折縫跑空;紙毛或紙屑沒去掉;紙張不穩定或沒有區別膠版紙與銅版紙用膠的不同;用膠不當,如流體、溫度的掌握或膠的質量不佳等;工作室內溫、濕度誤差過大;銑槽過淺而窄小,膠液沒滲透等原因造成的,因此出現這種故障時,可檢查這些影響因素,分析排除。而膠層上出現氣泡的原因,主要是膠輥或均膠輥高度調整不當;托書台高度不當;膠溫過高或膠質不佳;粘封面時間略晚,沒在開放時間內完成,造成塗膠後下垂,出現膠液的鍾乳狀等。
在使用PUR熱熔膠時,為防止PUR交聯不充分,導致膠層容易脫落,以及它流動性不易控制,還必須采取一些相應的預防措施。此外,PUR遇到高熱(一般140℃以上),會釋放出異氰酸鹽氣體,對人體的健康有一定的影響,人們接觸這種氣體時,會刺激眼、鼻、喉的粘膜,當吸入較大量煙氣時會引起頭痛等症狀。
從環保安全方面考慮,對PUR熱熔膠的加熱最好設置溫度控制和排氣裝置,促進氣體的擴散。遇到較厚書冊的裝訂時,為了防止書脊變形和避免膠粘劑粘附到裁刀刃上,需要配置足夠長的傳送帶。另外,可使用環保型的“微輻射”PUR熱熔膠,這種微輻射產品溶化後,可比傳統PUR熱熔膠發射出的異氫酸鹽減少90%,因此比較利於環保和保障生產人員的健康。
③PVA聚乙烯醇膠粘劑
此種膠粘劑是一種白色絮狀或粉末狀的高分子聚合物,能溶於水,不溶於一般有機溶劑。在熱水中溶解後為無色透明的黏稠液體,無毒無味,粘結力強,穩定性好,並有一定的防腐性。
聚乙烯醇可單獨使用,也可與漿糊等混合使用,在漿糊中加入10%~30%PVA,就能提高漿糊的粘合力和耐水性。在PVA中加入硫酸鈉、鉀明礬等,可提高PVA膠膜的柔韌性和耐水性能等。
PVA也是書刊裝訂中常用的加熱型膠粘劑,水不易滲透,幹燥較慢,粘結紙板、紙張、織品等均可用,可用於平裝書刊包封面、精裝書芯加工、粘卡紙、堵頭布和紗布等,精裝書殼也可用此膠。
PVA的粘結強度高於漿糊而不及PVAC。但其生產材料較便宜,粘結性較好,是一種使用極為普遍的膠粘劑。聚合度高的PVA分子量大,成膜性好,黏度高,黏性強,但水溶性差。PVA聚合度分為高(1500~2000)、中(700~1500)、低(500~700)三類,裝訂用PVA膠粘劑,在使用時要加水熱熔成黏稠液體,既要考慮其聚合度,又要考慮水溶性。
PVA使用方法和注意事項主要有:使用時根據所需黏度,在膠內加入適量水,放置容器內加熱成均勻黏狀液體,加熱時要用蒸或水浴的方法,不可直接與加熱器接觸,膠內加熱溫度不得超過100%,以防老化變質;PVA使用溫度為(45±10℃):在溫度適當的條件下可與面粉糨糊混合使用。
④PVAC聚醋酸乙烯酯膠粘劑
俗稱白膠或乳膠。它是由醋酸乙烯酯單體聚合而成。適於裝訂的聚醋酸乙烯酯是一種乳白色的黏稠液體,具有微酸性。常溫下乳膠液的粘結強度較高,固化後膠膜無色透明,有韌性,乳膠液無毒,無味,不易發生黴變,不刺激皮膚,不怕蟲蛀,能溶於多種有機溶劑,並能耐稀酸、稀堿,對人體無害。PVAC膠層幹燥後韌性好、裁切不損刀片,是一種使用時間最長(裝訂已用20多年)、最普遍並受歡迎的合成樹脂粘結材料。
PVAC固化後的膠層為無色透明體,不會給紙張等帶來汙染,且是水溶液,因此易洗滌,可隨意調整其黏度,使用方便。PVAC的不足之處是耐水性和耐熱性都較差,但只要注意保管,其性能不會受任何影響。目前對PVAC 膠粘劑的質量指標要求是:乳白色黏稠液體,體內均勻無明顯粒子;固體含量50%±2%,粒度1~2微米,pH值4~6,有效期一般為一年(保管好可延長到一年半)。
如果將其用於聯動生產線,則需考慮增添烘幹設備,如遠紅外線、高頻介質加熱等,以加快幹燥速度,但烘幹溫度不能過高;PVAC膠粘劑與504膠水混合後,粘結PVA塗料封面與環襯紙張有很好的效果。
⑤紙塑複合膠粘劑
為丙烯酸酯和苯乙烯的共聚物,外觀呈乳白色液體。該膠有良好的粘結性能和所需要的黏度和膜彈性。紙塑複合膠粘劑以水為分散介質(水溶劑),因此不易燃,無毒、無害,無刺激氣味,是一種使用方便、粘結能力很強的水溶性粘結材料。主要用於紙、塑粘結,是一種使用方便、粘結能力良好的水溶性粘合材料。
隨著裝幀材料的變革(如封面材料中的PVC塗料紙、覆膜紙、塑料封面等),紙塑複合膠粘劑應用更廣泛,在與紙張聯接時必須用這種膠粘劑,特別是上類材料封面的精裝書殼與環襯的粘結,若三邊出現粘不牢現象,用此膠便可粘牢。紙塑複合膠粘劑可用於手工裝訂和機器裝訂,操作方便,黏度高,粘結牢固。這種膠粘劑於20世紀80年代中期批量生產,效果良好、普及快,解決了環襯三邊不粘的質量問題。
⑥VAE醋酸乙烯一乙烯乳液膠粘劑
VAE乳液膠粘劑是醋酸乙烯和乙烯共聚物的水分散體系,是一種乳白色液體。這種膠粘劑在我國使用的時間不長,主要用於聚氯乙烯(PVC)塗布加工紙類封面與環村的粘結。
2.動物類膠粘劑
動物類粘結材料的使用,在我國曆史悠久。早在2000多年前,人們就用動物皮革加水用火熬成皮鰾膠,用於各種物體的粘結。這種膠是從熱水或石灰漿處理的動物的皮、肌內組織和骨骼獲得的一種粘結材料。動物類粘結材料的種類有骨膠、明膠、魚膠幾種。裝訂常用的是骨膠。
①骨膠
骨膠是一種使用最為廣泛的動物類粘結材料,其主要成分是明膠原蛋白質,但純度較低。骨膠在常溫下是固體脆性硬塊。在冷水中不能溶化,但它能吸水而膨脹。經加熱等處理後,變成蛋白質的另一和形式叫膠原,能溶於熱水並具有粘結性能。骨膠是以動物的骨、皮、角為原料,從中提取具有膠粘性的膠原蛋白而制成。其特點是:粘結性能好,強度高,水分少,幹燥快,粘結定型好,且價格低廉、使用方便,特別適合於精裝書殼以及書背布、書背紙、牆頭布的粘結,效果良好。骨膠的膠膜形成後很堅固,富有彈性:但骨膠不耐水,遇水會使膠層膨脹而失去粘結強度:其耐腐蝕性也較差,溫度過高、濕度過大都會引起變化。骨膠不耐水,遇水會使膠層膨脹,失去粘結強度,如果含水重超過20%就會腐爛變質。使用骨膠時,最好用熱水將骨膠浸泡10小時左右,使膠塊變軟,然後加熱至70~75℃,使其成為膠液,流動正常後即可使用。配制時要注意膠與水的比例,如水多黏度就低,水少黏度就高。熱膠時膠溫不宜超過100℃,否則會使分子降解而使黏度下降,使膠液老化變質。骨膠在使用中有微量沉澱,所以要邊用邊加水進行必要的攪拌,以調節黏度和流動性。熱膠時必須采用浴熱方法,不可用儲存膠的容器直接加熱。骨膠要保持在一定溫度條件下才可使用,因此,當使用中需加水時,加入的水與膠體溫度應基本相同,不可加入冷水。因為骨膠要保持一定溫度(75±10℃),加入冷水後膠水的溫度驟降會出現凝條塊狀,而影響粘結效果。使用骨膠時塗膠速度要快、均勻,不要一次蘸膠過多造成膠層不平、滲透聯粘漏膠等問題。
②明膠
明膠其實也是一種骨膠,但純度較高,膠體透明。制作明膠的原料為優質新鮮的動物皮、下腳料及骨等。明膠的熔融溫度和凝結溫度與骨膠有所不同。明膠的純度雖高,但仍含有一些增塑劑,這些增塑劑可以從空氣中吸取水分,以阻止粘結層幹燥過分而變脆。
明膠在使用前可加入相應水分,在50℃左右時就能完全熔融成所需要的膠液,常用的膠溫為40~70℃,不低於30℃仍可使用。這種膠比骨膠更好使用,與骨膠有同樣的特點,是動物膠中的一種優質粘結材料,但價格較高,不宜大批量使用,否則會增加成本。明膠使用的要點是:為了防止動物膠粘結層幹燥後變脆,可加入適量的甘油。使膠膜具有一定的柔韌性。
為了防止膠液發黴變質(特別是夏天溫度高時),可在膠內加入適量的防腐劑,如石炭酸等。為了防止膠色加重,可適量摻入些增白劑,如鈦白粉等。為提高膠膜在室溫下的幹燥速度,可加入少量尿素。用機器糊殼時,膠液容易出現氣泡,造成塗膠不勻,為此可加入少量有機矽液體、磷酸三丁酯等。明膠在書刊裝訂中很少使用,因其價格較高,一般用在高檔畫冊或特殊加工時使用。
3.澱粉糊膠粘劑
①澱粉糊
書刊裝訂用澱粉糊(也稱漿糊)主要是從小麥、玉米、馬鈴薯、大米中提取的澱粉為原料,將澱粉(5%~12%)與水(95%~88%)加熱至80℃以上而制成。掌握正確的調制溫度,漿糊會具有較強的膠結力。當溫度過低時,澱粉還不能完全糊化,膠結力弱且不易使用;當溫度較高時,漿糊會逐漸變成玻璃狀的透明體,繼續升溫,則會很快降低漿糊的粘結力。漿糊是裝訂常用的膠粘材料,廣泛用於粘結紙張,織物與紙的裱糊、粘封面、環襯、漿背等加工,不宜粘結強度要求高的加工部位。漿糊原料來源廣,制作簡單,無味、無毒、成本低、使用方便。漿糊有一定的粘結牢度,但易吸水潮解,而使被粘物脫落。漿糊易發酵、發黴以致腐爛,為防止腐爛,常加入少量甲醛,所以最好是現制現用。
②糊精
糊精的原料仍以澱粉為主,與漿糊相比,其黏性強、幹燥快、透明度好,可以長時間放置、不易變質,使用較廣。糊精不僅可溶於熱水,而且還可溶於冷水配成各種濃度的黏合劑,一般用濃度為45%~50%的糊精水溶液作紙張、織品等的黏合劑。糊精幹燥後膜層比較脆,附著力不強,如用糊精粘漆木和紙張,幹燥後很容易從糊精層剝開。為此可加入l%~2%的甘油以提高膠膜的彈性;加入0.65%~1%的硼砂,可提高糊精的粘結牢度。
③纖維素膠粘劑
纖維素膠粘劑又稱紙毛漿糊,無糧漿糊。書刊裝訂中使用的纖維素膠粘劑是羧甲基纖維素膠粘劑。紙毛漿糊無商品出售,多是印刷廠用裁切的紙邊自己加工。一般是將紙毛粉碎後,通過化學方法處理,再經中和處理加水而制成。由於其原料來源廣,因此在印刷業得到了應用。紙毛漿糊幹燥後的粘接性能好,膠膜彈性好,保存性能穩定,不易發黴變質,不怕鼠咬蟲蛀,是澱粉漿糊的代用品。紙毛漿糊可用於粘結插頁、襯頁、包封面等,幹燥速度比澱粉漿糊慢,如與聚乙烯醇混合使用,效果較好。
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