按照造纸的原料和制造方法,纸可分为天然纤维纸、化学纤维纸、薄膜合成纸、纤维合成纸四大类,纸张的最大特点是具有多孔性,胶黏剂可以通过纸张表面的毛细孔而渗透到纸张的内部,这种渗透使胶黏剂深入到纸张的内部而产生较高的粘接力,并增加了纤维分子间的作用力,提高了纸的强度。虽然天然纤维纸是极性很大的材料,但由于其表面的多孔性,即使非极性的胶黏剂也能很好粘接,例如聚烯烃类无极性的热熔胶对纸张就有较好的粘接作用。对于天然纤维纸,由于表面含有大量的羟基,所以能与胶黏剂中的羟基、羟甲基、异氰酸酯基、缩丁醛基和环氧基等发生化学反应,使粘接更牢固。植物性纤维纸之间的粘接可选用聚烯烃类或eva类热熔胶来粘接而无需表面处理就能达到很好的粘接效果。
热熔胶是固态胶黏剂,在熔融状态下施于被粘物体上,冷却后即固化产生粘接性,固化时间短,常以秒计。这种胶黏剂固化时没有溶剂挥发,而且在粘接纸张时不像水溶液或水乳液胶黏剂,由于纸张吸水膨润,使被粘纸张起皱,影响粘接效果。使用热溶胶就不会担心纸张起皱,且热熔胶没有溶剂挥发,所以粘接工艺上无需干燥设备。因此,热熔胶是粘接纸张及纸制品理想的胶黏剂,近年来,发展十分迅速。主要应用在书籍无线装订、纸盒、纸箱等纸制品的粘接。自20世纪70年代进人书籍装订市场以来,凡乎成为无线装订市场的独占者。
书刊装订买艺是书刊“装”和“订”两个基本工艺的合称。所谓“装”是指将串订成本的书芯包上封面或套上书壳(包括书壳制作和若干装饰性的工作)。具有对书芯起到保护性包袋和书刊外表装饰的作用。所谓“订”是指将配贴成的书芯串订成本。在热熔胶胶订尚未成为装订生产的主要工艺之前,书芯的订联大多采用铁丝订和锁线订两种方式。而铁丝订又分为骑马订和平订两种类型。这些订联的方式和类型适用于不同产品的加工。锁线订主要用于厚度在10mm以上的中厚本及厚本书书芯以及精美画册、字典、藏书等的串订;铁丝骑马订适用于厚度在5mm以下的期刊杂志和说明书的订联;铁丝平订则适用于厚度在3~11mm的平装书书芯的订联’在很长一段时间内,铁丝订和锁线订占据了书芯订联的主导地位.
在20世纪发展起来的热熔胶胶订技术,以新材料、新技术、新工艺组合成多工位、多机台联合驱动的自动生产线,质量髙、效率高是取代和超越铁丝订工艺最理想的工艺技术。无线胶订是一种利用热熔胶黏剂代替棉纱线或金属铁丝进行书帖连结使之为册,并同时与封面粘貼成型为书的装订工艺。胶订工艺的广泛应用,不仅提髙了装订工序的劳动生产效率,缩短了出书的印刷周期,而且装订成册的书籍平整美观,浆口一致,给人以艺术上的享受,促进了书刊装帧质量的整体提髙。
目前,我国大多数印刷厂采用的书刊胶订用热熔胶主要是eva热熔胶。eva热熔胶主要具有以下特点。
①在室温下为固体。加热到一定温度熔融为液体,冷却到一定温度又恢复为固体。其固化速度快,且可连续操作,适合于采用联动线生产。
②黏着力强,具有一定的硬度和柔韧性。
③具有重复再粘性。若被粘书刊的冷却固化胶层出现了问题,还可对其进行加热后重新定型,之后再冷却。
④粘接、固化、干燥时间短,一经涂抹、压合、冷却,几秒钟之内就可以完成粘接,几分钟内就可硬化、干燥。
eva热熔胶虽然有不少优点,但也存在一些问题,如涂布胶层厚,使用温度髙,易老化变质,柔韧性差,装订成书后书的摊平度差等。因此,对eva热熔胶主体材料的更新、替代、改性,做了大量结构调整和工艺创新试验。在不改变现有胶订工艺流程及设备和技术操作的前提下,通过软化点、熔融黏度等技术指标的调整来降低工作温度,用好的渗透性、亲和力及高效抗老化性能保证胶订质量。
为使印制周期更为缩短,对热熔胶合成技术方案调整与改进已成为印后技术创新的新课题。印刷周期的缩短,意味着印品纸张必须在高含水量的状态下进人印后加工,此时,温度、湿度的转换规律即成为印刷科研必须重视的不可抗拒的客观现实,在完成低温型热熔胶的改进之后,依据高分子的粘接性能、共混改性技术和对纸张的润湿、粘接、耐候效果、水分散性等,对热熔胶合成技术方案进行调整与改进。
eva热熔胶用于胶订,还存在旧纸回收处理时难去除,在纸面上易附着斑点,影响外观与印刷质量等缺点。因此,在再生处理前必须把粘接部分裁去,费时费力.为便于纸的回收利用,采用两种方法可将热熔胶从纸浆中分离:一是用特定的添加剂取代部分增黏树脂,降低胶的密度,在不影响热熔胶使用性能的基础上,制纸时用过滤或离心法分离,二是采用酰胺蜡、羟基蜻等高级蜡,或选用亲水的聚合物和增黏树脂使热熔胶具有水溶性或分散性,使其溶于水中与纸浆分离。第二种方法使用的原材料成本较高,且制备工艺复杂。
国外近几年又推出了一类用于胶订的聚氨酯热熔胶一一PUR胶。TPUR胶是由二异氰酸酯与含有两个或两个以上活泼氢原子的有机化合物反应而生成的具有自由氰酸基的聚合物,主要是通过其所含基团在热或一定催化剂的作用下相互起反应,或与水、乙二醇等起反应而生成热固性材科。PUR胶可制成热熔胶型、反应型和湿固化型三种。热熔胶型是通过熔融共混合成的,其热流变性、热稳定性、湿固化性、耐老化性、低温脆裂性等均优于国内目前所使用的eva热熔胶。反应型即“冷胶”在常温下共混固化。装订时无需热熔。湿固化型则在髙湿度条件下可自行固化,不存在eva热熔胶加热不够时流动性差,加热时间过长又容易老化变质,水分挥发造成表面结应、渗透性恶化等问题。
PUR胶是一种不可重复使用的,不可逆反应型聚氨酯热熔胶,具有很强的粘接力,很好的耐候性、柔韧性,只需很薄的涂布胶层(例如0.1mm)就能达到很髙的使用要求,因此,欧美等国家现在有些精装书都采用这种胶订工艺。虽然PUR胶具有诸多优点,并已在国外得到较快的发展和应用,但由于市场需要以及胶订设备改造和胶的价格等问.题的限制,在短期内PUR胶在我国不会得到推广应用eva热熔胶仍将是今后国内’书刊胶订采用的主要胶黏剂。要提髙现有书刊胶订的质量,还是应解决eva热熔胶的生产及使用问题。
