Garenloos binden: lijmtechnieken Ontwikkelingen in de druk- en papierindustrie en de betekenis voor lijmtechnieken in de boekbinderij
Garenloos binden: lijmtechnieken Ontwikkelingen in de druk- en papierindustrie en de betekenis voor lijmtechnieken in de boekbinderij Dipl.-Ing. Peter Stadler/Fogra Dr. Hermann Onusseit/Henkel Jakob Debrunner/Müller Martini Dipl.-Ing. Raphael Wicki/Müller Martini Kim Tagesen/National Starch & Chemical Dr. Rainer Fasolt/Planatol Peter Günther/Planatol Ing. Dkfm. Gerhard Wasshuber/Sappi Inhoud Pagina I Inleiding II Garenloos binden bij 3-voudig gestreken papiersoorten 3 III Samenvatting 7
Optimale kleuren Reële kleuren Drukinkten Vierkleurendruk Zevenkleurendruk I Inleiding Fig. A Kleurgrenzen in het CIELUV-systeem. De natuur kent een enorme kleurenrijkdom, die maar in zeer beperkte mate op papier kan worden overgedragen. Maar juist in die beperkingen van de Europa-kleurenschaal ligt voor creatieve geesten de uitdaging om het kleurenbereik van de druktechniek uit te breiden (Fig. A). Met de PM 11 in Gratkorn (Fig. B) en het TRIPLE STAR-project vervult Sappi momenteel een leidende rol in de markt. Maar ook papiermachinefabrikanten zijn ervan overtuigd dat de ontwikkelingen naar hogere coatingopbrengst zullen blijven doorgaan. Hulp komt daarbij van de nieuwe kleurenschalen die door repro- en scannerspecialisten zijn ontwikkeld (versterkte c, - of 7-kleurenschalen enz.). Dit heeft gevolgen gehad voor de constructie van drukpersen: in plaats van de traditionele - en -kleurendrukpersen zijn er nu drukpersen die met of en zelfs met en 1 kleuren werken. Deze ontwikkelingen, die worden gestimuleerd door de drukinkt- en vernisindustrie, werken uiteraard ook door op de dagelijkse praktijk in de drukkerij. Sappi steunt deze ontwikkelingen met uitgebreid onderzoek, zoals de brochure Water Interference Mottling, gepresenteerd op de IARIGAI-conferentie/GATF in Pittsburgh, september 199, en Het verwerken van matte papiersoorten. De resultaten van deze onderzoeken wijzen op een significante invloed van secundaire factoren als vochtwaterhoeveelheid en -samenstelling, druksnelheid en aantal drukunits. Kleurendrukpersen die met tot 1 kleuren werken, brengen aan beide zijden van het papier een grotere hoeveelheid inkt aan, die dan ook gefixeerd moet worden. Tegelijkertijd wordt in de drukinkt- en vernisindustrie gezocht naar methoden om steeds zwaardere dekking te realiseren of om met dunnere lagen dezelfde kleurdichtheid en kwaliteit van vernisglans te bereiken. Dit alles leidt tot optimalisatie van het gestreken papieroppervlak in de richting van een drievoudige coating, om de opgebrachte hoeveelheden inkt en vernis zo snel mogelijk te fixeren en te drogen. Fig. B PM 11 van Sappi in Gratkorn/Oostenrijk, de grootste fijnpapiermachine ter wereld.
II Garenloos binden bij 3-voudig gestreken papiersoorten Fig. C Bedrukte en onbedrukte vellen gevouwen tot 1 pagina s. De bedrukte vellen simuleren tot tegen de band bedrukte beeldpagina s. Vaak betekent vooruitgang op het ene gebied achteruitgang op een ander gebied. Om dat te voorkomen, hebben de volgende firma s onder aanvoering van de Fogra een samenwerkingsverband gevormd: De specialist op het gebied van boekbindapparatuur Müller Martini uit Zwitserland, de lijmproducenten Henkel, National en Planatol, en Sappi Fine Paper Europe. Doel van deze samenwerking was en is de verbeterde duurzaamheid van garenloos binden bij 3-voudig gestreken papier, waarbij sprake is van minder vezels en grote hoeveelheden coating. Opzet van de testseries Om betrouwbare resultaten te verkrijgen, werd van verschillende aanmaken papier telkens een groot aantal vellen genomen, om evenwichtige resultaten te garanderen en eenduidige interpretatie van de uitkomsten mogelijk te maken. Ongeveer de helft van de vellen werd bedrukt. Hierbij werd een katern van 1 tot tegen de band bedrukte beeldpagina s gesimuleerd. Fig. D Kleuromslagen voor het gramgewicht van het gebruikte papier. Een pijl geeft aan dat het bijbehorende papier in de verkeerde looprichting is bedrukt, dwars op de band/rug. Er werden drie series tests uitgevoerd, respectievelijk met gebruik van dispersielijm, hotmelt en PUR (polyurethaan). Om na te gaan welke typen inkt het beste geschikt zijn voor garenloos binden er is namelijk invloed van de uitloop van minerale olie bij vellenoffset-inkten werden de volgende drukinkten gebruikt: a) Fresh-types b) Bio-inkten Verder werd papier van dezelfde gramgewichten bedrukt in de voor boekbinden correcte looprichting, evenwijdig aan de band, en dwars op de looprichting, de voor boekbinden verkeerde looprichting. De bedrukte en onbedrukte vellen werden tot 1 pagina s gevouwen (Fig. C) en er werden omslagen in kleur voorgedrukt voor het betreffende gramgewicht en de betreffende looprichting (Fig. D). Met dit materiaal konden vervolgens de boekbindtests beginnen. Voor deze tests werd de Trendbinder van de Boekbindacademie in Felben-Wellenhausen in Zwitserland gebruikt. 3
FOGRA resultaten: PULLTEST-belasting [N/cm] 1 1 Magno Satin 115 Magno Star 115 Magno Star 135 Magno Star 15 g/m Hotmelt Dispersie PUR Fig. F Lijmvergelijking: onbedrukte katernen. De Trendbinder werd optimaal afgesteld, zodat constante omstandigheden waren gewaarborgd voor de opeenvolgende lijmtests. De lijmsoorten (en de chemische effecten van de verlijming) werden getest en daarnaast werd ook een aantal mechanische tests met en zonder Fibre Rougher uitgevoerd. Een willekeurige steekproef van de in de verschillende testseries geproduceerde exemplaren ging vervolgens voor beoordeling naar de Fogra. Gebruikte 3-voudig gestreken papiersoorten: FOGRA resultaten: PULLTEST-belasting [N/cm] 1 1 Magno Star 115 g/m Magno Star 135 g/m Onbedrukt Bio-inkt Fresh-inkt Magno Satin* 115 g/m Magno Star 115 g/m Magno Star 135 g/m Magno Star 15 g/m Fig. H Vergelijking: Bio-inkt en Fresh-inkt bij hotmelt. Resultaten De beste pulltestwaarden werden behaald met de PURverlijming, met waarden tussen 11-13 N/cm. Verrassend genoeg waren de waarden bij hotmelt- en dispersieverlijming nagenoeg gelijk, ca. -9 N/cm, waarbij het matte papier hogere waarden liet noteren dan het hoogglanspapier van hetzelfde gramgewicht (Fig. E). Het hoge gramgewicht van 15 g/m leverde, door het grotere vezelaandeel, relatief de beste resultaten op. Bij de onbedrukte brochures was dit de volgorde met betrekking tot pulltestwaarden (Fig. F): 1. PUR. Hotmelt 3. Dispersie De bedrukte katernen noteerden bij dispersie en hotmelt lagere pulltestwaarden (tot 1 N/cm lager) dan de onbedrukte exemplaren (Fig. G). * Nieuwe naam voor Magnomatt
FOGRA resultaten: PULLTEST-belasting [N/cm] 1 1 Magno Satin 115 Magno Star 115 Magno Star 135 Magno Star 15 g/m Hotmelt Dispersie PUR Fig. G Lijmvergelijking: bedrukte katernen. FOGRA resultaten: PULLTEST-belasting [N/cm] 1 1 Magno Satin 115 Magno Star 115 Magno Star 135 Magno Star 15 g/m Hotmelt onbedrukt Dispersie onbedrukt PUR onbedrukt Hotmelt bedrukt Dispersie bedrukt PUR bedrukt Fig. E Lijmvergelijking: onbedrukte/bedrukte katernen. 5
Fig. I Verkeerde looprichting van het papier veroorzaakt een golvende rug. Fig. J Correcte looprichting geeft een gladde rug. FOGRA resultaten: PULLTEST-belasting [N/cm] 1 1 Magno Star 115 Magno Star 15 g/m Dispersie BL Dispersie LL PUR BL PUR LL Fig. K Vergelijking: BL - Breedlopend, LL - Langlopend (onbedrukte papieren). De vergelijking van Bio-inkt en Fresh-inkt (Fig. H) laat zowel bij Magno Star 115 g/m als 135 g/m een aflopende volgorde zien van onbedrukt Bio-inkt Fresh-inkt en een daling van de pulltestwaarden van in totaal ca. N/cm. De vergelijking van looprichtingen (Fig. I, J en K) toont aan dat langlopend (verkeerde looprichting) een lagere pulltestwaarde oplevert dan breedlopend (correcte looprichting). Verschillende praktijktests met oudere bindtechnieken gaven grotere verschillen te zien in de te behalen resultaten (Fig. M). Dit bevestigt dat er op alle bestaande machines met nieuwe technieken en aangepaste instellingen absoluut verbeteringen mogelijk zijn in rugbewerking en verlijmingsresultaat. In de praktijk is er in het algemeen niet zoveel aandacht voor deze aspecten, maar de in dit onderzoek opgedane ervaring laat zien dat er wel degelijk ruimte is voor technische verbetering en aanleiding voor extra scholing. Van wezenlijk belang is ook de mechanische bewerking van de rug, zoals werd aangetoond met Magno Star 15 g/m als voorbeeld (Fig. L). De combinatie van licht kerven en Fibre Rougher levert een verhoging van bijna N/cm op ten opzichte van uitsluitend kerven zonder Fibre Rougher.
FOGRA resultaten: PULLTEST-belasting [N/cm] 1 1 Magno Star 15 g/m Fibre Rougher + Enkel Fibre Enkel kerven kerven Rougher Fig. L Vergelijking: Rugbewerking bij hotmelt (bedrukte brochures). III Samenvatting FOGRA resultaten: PULLTEST-belasting [N/cm] 1 1 Magno Satin 115 g/m Magno Star 115 g/m Hotmelt, nieuwste technologie Hotmelt, oudere technologie Fig. M Nieuwste bindtechniek tegenover praktijkresultaten met oudere technieken, onbedrukte katernen, BL. Voor een goed eindresultaat moet bij het drukken van kwaliteitsbrochures een zorgvuldige planning worden gehanteerd, waarbij rekening wordt gehouden met alle aspecten van het proces, van papierkeuze en druktechniek tot de uiteindelijke bindwijze. Het drukproces kan de latere resultaten bij het boekbinden direct beïnvloeden. Voor optimale resultaten bij garenloos binden van 3-voudig gestreken papieren gelden de volgende aanbevelingen: 1. Gebruik van de voor het bindproces correcte papierlooprichting, evenwijdig aan de band.. Matte papieren geven betere pulltestwaarden dan hoogglanzend gestreken papieren van hetzelfde gramgewicht. 3. Tot tegen de band bedrukte katernen (in vellenoffset uitloop van minerale olie) bemoeilijken de bindtechniek (rugbewerking en verlijming).. Fresh-inkten zijn gangbaarder dan Bio-inkten, die ook druktechnisch meer aandacht vragen. Fresh-inkten geven minder goede pulltestwaarden. 5. De PUR-bindmethode geeft de beste pulltestwaarden en levert een veel beter layflat-resultaat op dan hotmelt.. Wanneer er sprake is van moeilijke proces- of machinetechnische omstandigheden en als alleen de dispersieof hotmeltmethode beschikbaar is, moet bij garenloos binden uiterst zorgvuldig te werk worden gegaan. Het is in dat geval van belang de best mogelijke mechanische rugbewerking te kiezen (met Fibre Rougher) en bij het lijmen de instructies van de lijmfabrikant nauwkeurig te volgen (Fig. M). Op die manier worden de minimumwaarden uit de aanbevelingen van de Fogra in elk geval geëvenaard, en in veel gevallen overtroffen. De conclusies van de resultaattabellen werden op overtuigende wijze bevestigd door macrovergrotingen van rugbewerking en de lijmhechting op de bladrand (Fig. N, O, P en Q). Fig. N Fijn papier, uitsluitend bewerkt met planeerfrees. 7
Fig. O Bladrand bewerkt met Müller Martini Fibre Rougher : optimaal vrijliggende vezels. Fig. P Optimale bewerking van de bladrand door gebruik van Müller Martini Fibre Rougher. Zwart bedrukt papier PUR-lijmlaag Fig. Q Bindtest: duidelijk zichtbaar is de goede verlijming van de bladrand door voorbehandeling met Müller Martini Fibre Rougher. Papier Lijm Druk Methode/ Bindmachines Dit is het eerste onderzoek naar deze materie dat in deze omvang en onder praktijkgetrouwe omstandigheden is uitgevoerd. Onze dank gaat dan ook uit naar alle firma s en personen die hun medewerking aan dit onderzoek hebben verleend. Dankzij deze samenwerking zijn een aantal duidelijke conclusies mogelijk geworden, op basis van eenduidige testresultaten, die zowel voor de drukker als voor de boekbinder van praktische betekenis zijn (Fig. R). Fig. R Samenwerking bij garenloos binden. Redactie, omslagfoto en layout: G. Wasshuber
Gedrukt op Magno Star 15 g/m (inhoud) en 5 g/m (omslag), mei 1 www.sappi.com Sappi Fine Paper Europe 15 Chausseé de la Hulpe B-117 Brussels Tel. +3 7 97 51 Fax +3 7 9 5