DE68920224T2

DE68920224T2 - Wasserdichtes, hitzeaktivierbares Band für das Buchbinden.

Info

Publication number: DE68920224T2
Application number: DE68920224T
Authority: DE
Inventors: Luke C Lin; John A Mcnamee; David P Vanbortel
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1995-08-03
Anticipated expiration: 2009-07-25
Also published as: JPH0780367B2; JPH0267198A; EP0352998A3; EP0352998B1; US5006396A; DE68920224D1; EP0352998A2

Description

Die Erfindung betrifft einen Buchbindestreifen bzw. ein -band zum klebemäßigen Zusammenbinden von Seiten, um ein "perfekt gebundenes" Buch oder Pamphlet (Skript) zu bilden, und insbesondere ein Buchbindeband zur Aufbringung auf den Rücken eines Buchs, um die Seiten, die das Buch aufweist, miteinander zu binden, wobei das Band einen Rückenstreifen mit mindestens einem Streifen aus einem hochschmelzenden Klebemittel auf dem Band besitzt, wobei eine Beaufschlagung von Wärme auf das Band das Klebemittel aktiviert, um eine Bindung zwischen dem Band und dem Buchrücken zu bilden.
Es ist oftmals erwünscht, Seiten permanent zusammenzubinden, um ein "perfekt gebundenes" Buch, Pamphlet oder ähnliches zu bilden. Während verschiedene Anordnungen, die dies vornehmen können, bekannt und erhältlich sind, ist ein bekanntes und populäres Verfahren dasjenige, einen ein Klebemittel tragenden Bindestreifen oder ein -band zu verwenden, das, wenn es auf der Kante oder dem Rücken der zusammengestellten Seiten befestigt wird, die Seiten und das Band zusammenbindet, um das Buch zu bilden. Buchbindebänder dieses Typs setzen typischerweise entweder ein wärmeaktiviertes Klebemittel oder ein druckempfindliches Klebemittel oder eine Kombination davon ein. Die Klebemittelmischungen, die verwendet werden, sind vielfältig und werden variiert. Buchbindebänder, die wärmeaktiviertes Klebemittel einsetzen, verwenden allgemein ein schweres Papiermaterial für das Bandsubstrat oder den Rückenstreifen. Allerdings besitzt Papier den ihm anhaftenden Nachteil, daß Papier in großem Umfang aus Zellulosefasern hergestellt ist, die hygroskopisch sind. Wenn es aufgeheizt wird, um das (die) Klebemittel zu aktivieren, wird irgendwelches Wasser in dem Papier auch aufgeheizt, und da die Bindetemperaturen, die typischerweise eingesetzt werden, normalerweise oberhalb des Siedepunkts des Wassers liegen, wird Wasser in dem Rückenstreifen in den Dampfzustand versetzt werden.
Wasser ist unter mindestens zwei Gesichtspunkten unerwünscht. Erstens übt Wasser eine zusätzliche, thermische Belastung während des Bindeverfahrens aus, insbesondere während der Zeitdauer, in der sich Wasser von einem flüssigen zu einem gasförmigen Zustand ändert. Zweitens besitzt der Dampf, der aus dem Wasser erzeugt wird, einen ungünstigen bzw. verschlechternden Effekt auf das Klebemittel, das verwendet wird. In letzterem Fall wird, wenn das Wasser den Siedepunkt erreicht und in Dampf übergeht, der Dampf, der entsteht, versuchen, daß er aus dem Bindestreifen austritt. Da der Austritt aus der kein Klebemittel tragenden Seite des Rückenstreifens normalerweise blockiert wird oder ernstlich durch die Bindevorrichtung selbst behindert ist, muß der Dampf an der Zwischenfläche zwischen dem Streifen und dem Klebemittel entweichen. Falls die Viskosität des Klebemittels niedrig genug ist, wird der Dampf durch das Klebemittel hindurch Blasen bilden und in die Atmosphäre über diesen Weg entweichen. Dieses Blasenbilden bewirkt allerdings, daß die Viskosität des Klebemittels mechanisch herabgesetzt wird, wodurch die Eigenschaften des Klebemittels und die Eigenschaft der Bindung geändert wird.
Falls die Viskosität des Klebemittels hoch ist, wird eine Freigabe des Dampfes aus dem Bindestreifen verhindert, bis das Klebemittel eine Viskosität erreicht, wo der Dampf durch diesen hindurchtreten kann. Der Dampf liegt gewöhnlicherweise in der Form von kleinen Blasen einer Größe vor, die vermutlich durch die Faserstruktur des Papiers bestimmt wird. Allerdings sammelt sich der Dampf, wenn er in das Klebemittel eintritt, und bildet größere und größere Blasen. Diese größeren Blasen werden nach oben durch den Druck von unten und den Effekt der Schwerkraft gedrückt, und da die Blasen ansteigen, heben Sie die Schicht des Klebemittels von diesem an. Dies ändert das Wärmeübertragungsverhältnis von der mehr effektiveren Wärmeleitung durch das Klebemittel zu der geringer wirksamen Konvektion durch die Dampfblasen. Dies bewirkt eine vorzeitige Kühlung und Eindickung des Klebemittels, da Dampf dauerhaft innerhalb der Matrix des Buchs eingeschlossen wird.
Dort, wo eine Bindung unter mäßig feuchten Umständen vorgenommen wird, entstehen typischerweise unerwünschte und unansehnliche "Blasen" in dem Rücken des Buchs. Andererseits darf dort, wo das Binden unter hohen Feuchtigkeitszuständen vorgenommen wird, die Bindung nicht stattfinden, was ansonsten zu einer Trennung des Rückenstreifens von dem Rücken des Buchs führt, entweder unmittelbar nach dem Binden oder zu einem späteren Zeitpunkt.
Der Stand der Technik, die US-A-3,847,718 für Watson, offenbart eine Buchbindeeinrichtung, die einen relativ dicken, mittleren Streifen mit einer niedrigen, haftwärmeaktivierten Klebeschicht auf einem Substrat, wie beispielsweise Papier, einsetzt, das durch relativ dünne Seitenstreifen eines hochwärmeaktivierten Klebemittels flankiert wird. Ein darauf bezogenes Patent, die US-A-4,244,069 für Hale, offenbart ein Bindematerial, bei dem das Substrat einen wärmeschrumpfbaren Kunststoff aufweist, der mit einem druckempfindlichen Klebemittel abgedeckt ist, das einen relativ dicken, wärmeaktivierten Klebestreifen entlang der Mitte davon trägt. Die US-A-3,825,963 für Abildgaard et al offenbart eine kombinierte Mechanik/Klebebindevorrichtung, bei der entlang eines Bindebands Nieten oder Knöpfe verwendet werden, um Bücher zu erstellen, wobei das Bindeband ein druckempfindliches Klebemittel verwendet, um das Band an dem Rücken des Buchs zu befestigen. Und die US-A-4,686,133 für Nakabayashi et al offenbart ein Material zur Dichtung der Mündungsöffnungen von Glasbehältern, bei denen eine Metallfolie mit einer thermischen Klebeschicht eingesetzt wird, die daran durch ein Zweikomponentenklebemittel eines Polyester-Isocyanat-Typs angebondet wird. Die DE-A-2937238 offenbart Bindebänder für Bücher, die eine für Flüssigkeit nicht-permeable Schicht zwischen der Klebeschicht und dem Träger aufweisen, um eine Übertragung des flüssigen, heißen Klebemittels zu dem Träger hin zu verhindern.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Problem der Feuchtigkeit und den nachteiligen Effekt, den eine solche Feuchtigkeit auf die Wirksamkeit der Bindung, die erstellt wird, ausübt, zu vermeiden. Die vorliegende Erfindung schafft dementsprechend ein Buchbindeband der Art, die in dem einleitenden Absatz hiervon angegeben ist, gekennzeichnet durch eine Schicht aus einem nicht-permeablen, temperaturbeständigen Barrierematerial 51 zwischen dem Rückenstreifen 12 und dem Klebemittelstreifen, wobei unter Beaufschlagung von Wärme auf das Buchbindeband die Barrierematerialschicht die Übertragung von Feuchtigkeit in der Form von Dampf von dem Rückenstreifen zu dem Klebestreifen verhindert.
Ein Band zum Binden gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun bei spielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Figur 1 eine isometrische Ansicht zeigt, die das wasserdichte Band zum Binden der vorliegenden Erfindung darstellt;
Figur 2 eine Querschnittsansicht des Bands zum Binden zeigt, das in Figur 1 dargestellt ist, das auf ein Buch aufgebracht ist; und
Figur 3 eine Querschnittsansicht des Bands zum Binden zeigt, das in Figur 1 dargestellt ist, die Einzelheiten der Bandfeuchtigkeitsbarriere erläutert.
Wie die Zeichnungen zeigen, bezeichnet das Bezugszeichen 10 allgemein das wasserdichte Band zum Binden gemäß der vorliegenden Erfindung. In der beispielhaften Anordnung, die dargestellt ist, weist das Band 10 eine Länge oder einen Streifen 12 aus einem formbaren Rücken- oder Substratmaterial auf, das aus einem relativ schweren Papiermaterial besteht, das wärmeaktivierte Klebebeschichtungen mit einer Feuchtigkeitsbarriere zwischen der Unterlageschicht und den Klebemitteln zeigt. Typischerweise liegt das Band 10 in Form einer (nicht dargestellten) Rolle vor, die auf die gewünschte Länge bei der Verwendung geschnitten wird. Normalerweise beträgt die Länge L, auf die das Band 10 geschnitten wird, wenn gebunden wird, im wesentlichen gleich der Länge der Seiten 11 des Buchs 15, das gebunden werden soll, obwohl andere Längen ins Auge gefaßt werden können. Die Breite W des Rückenstreifens 12 ist etwas größer als die Dicke T des Buches 15, um zu ermöglichen, daß sich die Seiten oder Flanken 18 des Bands 10 teilweise herumwickeln und mit den Außenseiten oder Deckeln des zusammengestellten Buchs 15 befestigt werden, wie dies ersichtlich wird. Der Bindestreifen 12 kann von irgendeiner erwünschten Dicke sein.
Der Rückenstreifen 12 besitzt einen mittleren, langgestreckten Streifen 14 mit einer wärmeaktivierten Haftungsklebeschicht 13 entlang seiner Mittenlinie. Der Klebestreifen 14 ist relativ dick, zum Beispiel mit einer Dicke von 0,51 bis 0,56 mm, die als geeignet herausgefunden wurde. Die Breite des Klebestreifens 14 ist geringer als die Breite W des Rückenstreifens 12 und nähert sich der oder ist geringfügig größer als die Dicke der zusammengeordneten Seiten 11, die, wenn sie zusammengebunden sind, ein Buch 15 bilden. Als Ergebnis hiervon erstrecken sich die Seiten 18 des Streifens 12 entlang jeder Seite des Streifens 14.
Die Seiten 18 des Rückenstreifens 12 tragen eine relativ dünne Beschichtung oder Schicht einer wärmeaktivierten Haftungsklebeschicht 21. Als Ergebnis hiervon wird ein Streifen 19 mit einer niedrigwärmeaktivierten Haftungsklebeschicht 21 an jeder Seite des mittleren Streifens 14 der hochwärmeaktivierten Haftungsklebeschicht gebildet. Die Schicht des Klebemittels 21 an den Seiten 18 besitzt eine Dicke von 0,04 bis 0,05 mm.
Eine Hochhaftungsklebeschicht, wie beispielsweise die Schicht 13, weist ein Klebematerial oder eine Mischung auf, die, wenn sie aufgeheizt wird, hochviskos und in gewisser Weise ortsfest verbleibt, so daß eine definierte Druckgröße und/oder Wärme notwendig ist, um die Oberfläche, die verklebt werden soll, auszutrocknen. Eine Niedrighaftungsklebeschicht, wie die Schicht 21, weist Klebematerial oder eine Mischung auf, die, wenn sie aufgeheizt wird, ziemlich geschmolzen oder flüssig wird, wodurch ein hoher Grad einer Oberflächenaustrocknung mit minimaler Druckbeaufschlagung oder Wärme erhalten wird.
In Bindesystemen, und insbesondere in Bindesystemen, die einen integralen Teil einer Buchherstellmaschine aufweisen, wie beispielsweise der Xerox 5090 (Xerox und 5090 sind registrierte Warenzeichen der Xerox Corporation, Stamford, CT) ist eine Hochgeschwindigkeitsbindung wesentlich, wenn hohe Maschinendurchgangsleistungen erhalten werden sollen. Um dies zu bewirken und den Bindezyklus so kurz wie möglich zu halten, werden relativ hohe Bindetemperaturen in der Größenordnung von 218 ºC angewandt.
Allerdings ist das Papier, das für den Rückenstreifen 12 verwendet wird, in großem Umfang aus Zellulosefasern hergestellt, die hygroskopisch sind. Als Ergebnis hiervon wird, wenn der Rückenstreifen 12 während des Bindeverfahrens beheizt wird, um während des Bindeverfahrens die Klebemittel zu aktivieren, Wasser, das in dem Papier vorhanden ist, ebenfalls aufgeheizt. Wenn das Wasser den Siedepunkt erreicht, wird Dampf gebildet, der versucht, aus dem Rückenstreifen auszutreten. An der Zwischenfläche zwischen dem Rückenstreifen und dem Klebemittel wird, wenn die Viskosität des Klebemittels niedrig genug ist, der Dampf durch das Klebemittel hindurch Blasen bilden und in die Atmosphäre entweichen. Eine solche Blasenbildung bewirkt, daß die Viskosität des Klebemittels mechanisch herabgesetzt wird, wodurch eine Änderung der Klebeeigenschaften und der Bindeeigenschaft erhalten wird.
Wenn die Viskosität des Klebemittels hoch ist, wird eine Freigabe des Dampfs aus dem Papier solange unterbunden werden, bis das Klebemittel eine Viskosität erreicht, wo der Dampf in der Lage ist, durch das Klebemittel hindurchzutreten. Der Dampf tritt gewöhnlicherweise in das Klebemittel in der Form von kleinen Blasen ein, deren Größe wahrscheinlich durch die Faserstruktur des Papiers bestimmt wird, das für den Rückenstreifen verwendet wird. Falls der Dampf in das Klebemittel eintritt, wird sich der Dampf sammeln, um größere und größere Blasen zu bilden. Da diese Blasen nach oben durch den Druck von unten und den Effekt der Gravität gedrückt werden, werden die Blasen die Klebeschicht anheben, wodurch der Klebeschicht darüber ermöglicht wird, sich als Ergebnis in der Änderung des Wärmeübertragungsmodus durch Wärmeleitung durch die Klebeschicht durch Konvektion durch die Dampfblasen abzukühlen. Die angehobene Klebeschicht kühlt schnell ab und verdickt sich, wodurch der Dampf dauerhaft innerhalb der Bindung eingeschlossen wird. Als Ergebnis kann eine schlechte Qualität der Bindung mit "Beulen" und Rauhigkeiten entlang des Buchrückens auftreten. Oder es wird dort, wo eine Bindung in einer Umgebung durchgeführt wird, wo eine hohe Luftfeuchtigkeit vorhanden ist, eine vollständige Trennung des Bindebands von den Seiten, die das Buch umfaßt, auftreten.
Der Effekt des Vorstehenden ist von der Wassermenge in dem Rückenpapier abhängig, was wiederum grundsätzlich von dem Typ und der Dicke des Papiers und der relativen Feuchtigkeit in der Umgebung, der das Bindeband ausgesetzt wird, abhängig ist. Es kann verständlich werden, daß bei relativ niedriger (z.B. 20%) relativer Feuchte der Effekt des Dampfes relativ gering ist, wogegen bei hohem (z.B. 80%) relativem Feuchtigkeitspegel ein vollständiges Mißlingen der Bindung auftreten kann.
Um eine Bindungsverschlechterung oder einen -ausfall als Ergebnis von Feuchtigkeit zu verhindern, wird eine nicht-permeable Schicht eines temperaturbeständigen Sperrschicht- bzw. Barrierematerials 51 zwischen dem Rückenstreifen 12 und den Klebeschichten 13, 21 vorgesehen. Die Schicht 51 weist vorzugsweise eine Aluminiumfolie, die in einer standardmäßigen, kommerziell erhältichen Dicke (d.h. 0,009 mm) sein kann, oder einen Polyesterfilm von etwa 0,0l3 bis 0,025 mm Dicke auf. Folien und Polyesterfilme anderer Dicke können allerdings ins Auge gefaßt werden, ebenso wie andere, geeignete, temperaturbeständige, nicht-permeable Materialien, wie beispielsweise fluorinierte Polymere, Silikone und ähnliches.
Um die Schicht 51 an ihrer Stelle an dem Rückenstreifen 12 zu halten, wird eine geeignete, dampfbeständige Hochtemperatur-Klebeschicht 54 verwendet. Vorzugsweise weisen die Klebematerialien für diesen Zweck Kleber vom Latex-Typ auf. Andere geeignete, dampfbeständige Hochtemperatur-Kleber, wie beispielsweise aushärtbare Klebertypen, können ebenfalls verwendet werden.
Bei der Verwendung werden lose Seiten, die das Buch umfaßt, und zwar mit der Buchrückenkante zuerst auf dem Bindeband 10, angeordnet. Die Seiten 18 werden nach oben gedreht, um die Klebeschicht 21 mit den Außenseiten oder Deckeln des Buchs 15 in Berührung zu bringen. Wärme und Druck kann dann aufgebracht werden, entweder gleichzeitig oder in Stufen, und zwar auf den Boden und die Seiten des Streifens 12, um die Klebeschichten 13, 21 zu aktivieren, d.h. zu schmelzen, und die Seiten des Buchs 15 miteinander und mit dem Streifen 12 zu binden.
Die Beaufschlagung von Wärme und Druck auf den Boden des Streifens 12 aktiviert die Klebeschicht 13, die relativ große Menge an Kleber, den der Streifen 14 aufweist, der zwischen und unter die Kanten der Buchseiten strömt und angesaugt wird und innig davon absorbiert wird, um die Seiten zusammen eine mit der anderen und mit dem Streifen 12 zu verbinden. Die Beaufschlagung von Wärme und Druck auf die Seiten 18 des Streifens 12 aktiviert die Klebeschicht 21, um eine Dichte Bindung zwischen den Seiten 18 des Streifens 12 und den Außenseiten oder Deckeln des Buchs 15 zu erzielen. Dies verhindert, daß die Seiten 18 von den Außenseiten oder Deckeln des Buchs 15 ausklappen, wenn die Wärme- und Druckquelle entfernt wird, und die Bindung ist so abgeschlossen.
Irgendwelcher Dampf, der aufgrund von Feuchtigkeit in dem Rückenstreifen 12 erzeugt wird, wird durch die Sperrschicht 51 gehindert, daß er in die Klebeschichten 13, 21 eintritt, und er verbleibt anstelle davon innerhalb des Rückenstreifens eingeschlossen.
In einer Ausführungsform besteht der Rückenstreifen 12 aus einem mit Acryl-Latex behandelten Papier von etwa 0,15 mm Dicke mit einer wärmeaktivierten Klebeschicht 13, die ein Polyamid-Material aufweist, und eine Klebeschicht 21, die ein EVA-Material aufweist. Die Dicke der Klebeschicht 13 war 0,56 mm, während diejenige der Klebeschicht 21 0,051 mm war. Die Schicht 50 wurde aus einer Aluminiumfolie mit 0,009 mm Dicke mit einer Klebeschicht 54, die ein Caslen-Neopren-Klebemittel aufweist, gebildet.
Andere Bindungsbänderkonfigurationen und -aufbauten können ins Auge gefaßt werden. Zum Beispiel kann die Klebeschicht 13 anstelle hiervon ein geeignetes, niedrig haftendes Klebemittel sein, während die Klebeschicht 21 ein geeignetes, hochhaftendes Klebemittel aufweist. Weiterhin kann sich die Schicht des Klebemittels 21 über die gesamte Oberfläche des Rückenstreifens 21 und zwischen der Folienschicht 51 und der Klebeschicht 13 erstrecken. Der Streifen 14 kann anstelle davon, daß er fortlaufend verläuft, eine Reihe von diskreten Klebemittelbildungen oder -blöcken aufweisen. Während der Klebestreifen 14 so beschrieben und dargestellt ist, daß er dicker als die Seitenstreifen 19 der Klebeschicht 21 ist, können die Klebestreifen 14, 19 im wesentlichen von gleicher Dicke sein. Weiterhin sind die verschiedenen Substrat-Klebemittel- und Feuchtigkeitsbarrieredicken, die hier vorgesehen sind, dahingehend zu verstehen, daß sie nur Beispiele sind, und die vorliegende Erfindung ist nicht dahingehend gedacht oder ausgeführt, daß sie auf die speziellen Abmessungen und Dimensionsbereiche, die beschrieben sind, eingeschränkt ist.
Während die Erfindung unter Bezugnahme auf die offenbarte Struktur beschrieben wurde, ist sie nicht auf die Einzelheiten, die vorstehend ausgeführt sind, beschränkt, sondern dahingehend zu sehen, daß sie solche Modifikationen und Änderungen, die innerhalb des Schutzumfangs der nachfolgenden Ansprüche fallen, umfaßt.

Claims

1. Buchbindeband (10) zur Aufbringung auf den Rücken eines Buchs (15), um die Seiten (11), die das Buch aufweist, miteinander zu binden, wobei das Buchbindeband einen Rückenstreifen (12) mit mindestens einem Streifen (14) aus einem heißschmelzenden Klebemittel auf dem Bindeband besitzt, wobei eine Beaufschlagung von Wärme auf das Bindeband das Klebemittel aktiviert, um eine Bindung zwischen dem Band und dem Buchrücken zu bilden, gekennzeichnet durch:

eine Schicht aus einem nicht-permeablen, temperaturbeständigen Barrierematerial (51) zwischen dem Rückenstreifen und dem Klebemittelstreifen,

wobei unter Beaufschlagung von Wärme auf das Buchbindeband die Barrierematerialschicht die Übertragung von Feuchtigkeit in Form von Dampf von dem Rückenstreifen (12) zu dem Klebestreifen (14) verhindert.

2. Buchbindeband nach Anspruch 1, bei dem das Barrierematerial (51) eine Metallfolie aufweist.

3. Buchbindeband nach Anspruch 1, bei dem das Barrierematerial (51) ein Kunststoffmaterial aufweist.

4. Buchbindeband nach Anspruch 3, bei dem das Barrierematerial (51) einen Polyesterfilm aufweist.

5. Buchbindeband nach einem der Ansprüche 1 bis 4, das eine hochtemperatur-, dampfbeständige Schicht eines Klebemittels zwischen dem Rückenstreifen und dem Barrierematerial umfaßt, um das Barrierematerial an seinem Platz auf dem Rückenstreifen zu halten.

6. Buchbindeband nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei sich der Klebestreifen (14) in Längsrichtung des Rückenstreifens (12) im wesentlichen entlang der Mitte davon erstreckt, der Klebestreifen eine Breite geringer als die Breite des Rückenstreifens besitzt, wobei sich Seitenbereiche des Rückenstreifens entlang jeder Seite des Klebemittelstreifens erstrecken; das Band weiterhin einen relativ dünnen, zweiten Streifen (19) aus wärmeaktiviertem Klebemittel (21) an jedem der Seitenbereiche aufweist; und sich die Feuchtigkeitsbarriereschicht zwischen dem Rückenstreifen (12) und dem zweiten Klebemittel streifen erstreckt.

7. Buchbindeband nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Rückenstreifen (12) eine minimale Breite größer als die Dicke des Buchs, das gebunden wird, besitzt, um zu ermöglichen, daß das Substrat nicht nur das Buchende überlegt, sondern auch mindestens den Bereich der Außenseiten des Buchs, die unmittelbar an das Buchende angrenzen, wobei der erste Klebemittelstreifen eine ausreichende Breite besitzt, um die Dicke der Seiten, die gebunden werden sollen, aufzunehmen.

8. Buchbindeband nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das erste Klebemittel ein hochhaftendes Klebemittel ist und das zweite Klebemittel ein niedrighaftendes Klebemittel ist.

9. Buchbindeband nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, wobei das erste Klebemittel ein niedrighaftendes Klebemittel und das zweite Klebemittel ein hochhaftendes Klebemittel ist.