Московский государственный университет печати

Воробьев Д.В.


         

Технология послепечатных процессов

Учебник


Воробьев Д.В.
Технология послепечатных процессов
Начало
Печатный оригинал
Об электронном издании
Оглавление
1.

Предисловие

2.

Введение

3.

Раздел 1. Теоретические основы технологии отделки печатной продукции и технологии брошюровочно-переплетных процессов

3.1.

Основы теории деформирования полимеров

3.1.1.

ВИДЫ ДЕФОРМАЦИИ ПОЛИМЕРОВ

3.1.2.

УПРУГАЯ ДЕФОРМАЦИЯ

3.1.3.

ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ

3.1.4.

ВЫНУЖДЕННАЯ ВЫСОКОЭЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ

3.1.5.

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ

3.1.6.

ОСОБЕННОСТИ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ БУМАГИ И КАРТОНА

3.2.

Основы теории склеивания полимеров

3.2.1.

ПРОЦЕССЫ СКЛЕИВАНИЯ

3.2.2.

КЛЕИ И КЛЕЕВЫЕ КОМПОЗИЦИИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ТБПП

3.2.3.

ТИПЫ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ

3.2.4.

ЭТАПЫ СКЛЕИВАНИЯ. СМАЧИВАНИЕ И ПРИЛИПАНИЕ

3.2.5.

ТЕОРИИ АДГЕЗИИ И СКЛЕИВАНИЯ

3.2.6.

СХВАТЫВАНИЕ И ЗАКРЕПЛЕНИЕ КЛЕЕВОГО СЛОЯ

3.2.7.

ТЕХНОЛОГИЯ СКЛЕИВАНИЯ

3.2.8.

Оценка технологических свойств клеев

3.2.9.

Факторы, определяющие прочность и долговечность клеевых соединений

3.2.10.

Старение клеевых соединений

3.3.

Основы теории сушки полуфабрикатов и продукции

3.3.1.

Объекты и способы сушки

3.3.2.

Особенности процесса сушки

3.3.3.

Виды влажных тел

3.3.4.

Формы связи влаги с материалом

3.3.5.

Влаго- и теплоперенос во влажных материалах

3.3.6.

Исследование процесса сушки

3.3.7.

Требования к полуфабрикатам и изделиям после сушки

3.3.8.

Конвективная сушка

3.3.9.

Радиационно-конвективная сушка

3.3.10.

Кондуктивная сушка

3.3.11.

Сушка в высокочастотном электромагнитном поле

3.3.12.

Плазменная сушка

3.3.13.

Технологические факторы, влияющие на скорость сушки

3.4.

Основы теории долговечности и механики разрушения полимеров

3.4.1.

Основы теории долговечности полимеров

3.4.2.

ОСНОВЫ МЕХАНИКИ РАЗРУШЕНИЯ

4.

Раздел 2. Отделка листовой печатной продукции

4.1.

Лакирование оттисков

4.1.1.

ТЕХНОЛОГИЯ ЛАКИРОВАНИЯ

4.1.2.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ОТЛАКИРОВАННЫХ ОТТИСКОВ

4.1.3.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО ЛАКИРОВАНИЯ

4.2.

Припрессовка полимерной пленки

4.2.1.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОЧНОГО ПОЛИМЕРНОГО ПОКРЫТИЯ И ИХ СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА

4.2.2.

КЛЕЕВОЙ СПОСОБ ПРИПРЕССОВКИ

4.2.3.

БЕСКЛЕЕВОЙ СПОСОБ ПРИПРЕССОВКИ

4.2.4.

ЭКСТРУЗИОННЫЙ СПОСОБ ЛАМИНИРОВАНИЯ. ПРИПРЕССОВКА ЛАКОВОГО СЛОЯ

4.2.5.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО ОТТИСКОВ С ПРИПРЕССОВАННОЙ ПЛЕНКОЙ

4.3.

Имитация металлических покрытий на оттисках

4.3.1.

БРОНЗИРОВАНИЕ ОТТИСКОВ

4.3.2.

ПЕЧАТАНИЕ МЕТАЛЛИЗИРОВАННЫМИ КРАСКАМИ

4.3.3.

ТИСНЕНИЕ МЕТАЛЛИЗИРОВАННОЙ ФОЛЬГОЙ

4.4.

Механические способы отделки

4.4.1.

ГРЕНИРОВАНИЕ

4.4.2.

БИГОВКА

4.4.3.

ПЕРФОРАЦИЯ

4.4.4.

ВЫСЕЧКА

5.

Раздел 3. Изготовление простых тетрадей

5.1.

Сталкивание листов

5.1.1.

ТЕХНОЛОГИЯ СТАЛКИВАНИЯ

5.1.2.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СТАЛКИВАНИЯ

5.2.

Подрезка и разрезка листов

5.2.1.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОДРЕЗКИ И РАЗРЕЗКИ

5.2.2.

СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ РАЗРЕЗКЕ ЛИСТОВ

5.2.3.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ РАЗРЕЗКИ

5.2.4.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР ГЕОМЕТРИИ, СТОЙКОСТЬ И ЧАСТОТУ СМЕНЫ НОЖЕЙ

5.2.5.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТОЙКОСТЬ И ЧАСТОТУ СМЕНЫ МАРЗАНОВ

5.3.

Фальцовка листов

5.3.1.

ТЕХНОЛОГИЯ ФАЛЬЦОВКИ

5.3.2.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФАЛЬЦОВКИ

5.3.3.

СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ФАЛЬЦОВКЕ

5.3.4.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ФАЛЬЦОВКИ

5.4.

Прессование, упаковка и складирование тетрадей

5.4.1.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ И УПАКОВКИ ТЕТРАДЕЙ

5.4.2.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРЕССОВАНИЯ

5.4.3.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КОЭФФИЦИЕНТ СПРЕССОВАННОСТИ ТЕТРАДЕЙ

5.4.4.

СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ПРЕССОВАНИИ ТЕТРАДЕЙ

5.4.5.

СКЛАДИРОВАНИЕ ТЕТРАДЕЙ

6.

Раздел 4. Изготовление сложных тетрадей

6.1.

Изготовление и приклейка форзацев

6.1.1.

ТИПЫ ФОРЗАЦЕВ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

6.1.2.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ И ПРИКЛЕЙКА ФОРЗАЦЕВ К ТЕТРАДЯМ ИЛИ БЛОКУ

6.1.3.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ СКЛЕЙКИ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ ФОРЗАЦЕВ

6.2.

Изготовление и присоединение вклеек

6.3.

Комплектовка дробных частей листа

6.4.

Технология изготовления тетрадей с вклейками и дробными частями листа

7.

Раздел 5. Изготовление книжных блоков

7.1.

Технология комплектовки книжных блоков

7.1.1.

РУЧНАЯ КОМПЛЕКТОВКА ВКЛАДКОЙ

7.1.2.

РУЧНАЯ КОМПЛЕКТОВКА ПОДБОРКОЙ

7.1.3.

МАШИННАЯ КОМПЛЕКТОВКА БЛОКОВ

7.1.4.

ОРГАНИЗАЦИЯ ТРУДА ПРИ РАЗЛИЧНОЙ ЗАГРУЗКЕ ПОДБОРОЧНЫХ МАШИН

7.1.5.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОМПЛЕКТОВКИ БЛОКОВ

7.1.6.

КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КОМПЛЕКТОВКИ

7.2.

Технология скрепления книжных блоков

7.2.1.

ПОБЛОЧНОЕ ШИТЬЕ НИТКАМИ

7.2.2.

ПОТЕТРАДНОЕ ШИТЬЕ НИТКАМИ

7.2.3.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ПОТЕТРАДНОГО ШИТЬЯ НИТКАМИ

7.2.4.

ШИТЬЕ БЛОКОВ ПРОВОЛОКОЙ

7.2.5.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ШИТЬЯ ПРОВОЛОКОЙ

7.2.6.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ СКРЕПЛЕНИЯ БЛОКОВ ПРОВОЛОКОЙ

7.2.7.

КЛЕЕВОЕ БЕСШВЕЙНОЕ СКРЕПЛЕНИЕ БЛОКОВ С ФРЕЗЕРОВАНИЕМ КОРЕШКА

7.2.8.

КЛЕЕВОЕ БЕСШВЕЙНОЕ СКРЕПЛЕНИЕ БЛОКОВ С ЧАСТИЧНЫМ РАЗРУШЕНИЕМ ФАЛЬЦЕВ

7.2.9.

КЛЕЕВОЕ БЕСШВЕЙНОЕ СКРЕПЛЕНИЕ БЛОКОВ БЕЗ РАЗРУШЕНИЯ КОРЕШКОВЫХ ФАЛЬЦЕВ

7.2.10.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА БЛОКОВ, СКРЕПЛЕННЫХ КБС

7.2.11.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЧНОСТЬ И ДОЛГОВЕЧНОСТЬ КБС С ФРЕЗЕРОВАНИЕМ КОРЕШКА

7.2.12.

ШВЕЙНО-КЛЕЕВОЕ СКРЕПЛЕНИЕ КНИЖНЫХ БЛОКОВ

7.2.13.

Механическое скрепление книжных блоков

8.

Раздел 6. Обработка книжных блоков

8.1.

Технология полной обработки книжных блоков

8.1.1.

Многократный обжим корешка и блоков

8.1.2.

Заклейка корешка книжных блоков

8.1.3.

Факторы, влияющие на качество блоков в процессе заклейки, сушки и обжима корешка

8.1.4.

Обрезка блоков с трех сторон

8.1.5.

Кругление корешка и отгибка фальцев или краев

8.1.6.

Приклейка к корешку блока ленточки-закладки, корешкового материала, капталов и бумажной полоски. Окантовка корешка блока

9.

Раздел 7. Изготовление обложек и переплетных крышек

9.1.

Типы, конструкция, оформление и области применения обложек и переплетных крышек

9.1.1.

Типы и конструкция обложек и крышек

9.1.2.

Области применения обложек и переплетных крышек

9.2.

Переплетные материалы и требования к ним

9.2.1.

Обложечные материалы

9.2.2.

Переплетный картон

9.2.3.

Материалы для отстава

9.2.4.

Материалы пластмассовых крышек

9.2.5.

Покровные материалы

9.2.6.

Требования к переплетным материалам

9.3.

Раскрой обложечных и переплетных материалов

9.3.1.

Раскрой картона

9.3.2.

Раскрой рулонных материалов

9.4.

Изготовление обложек и сборка переплетных крышек

9.4.1.

Сборка переплетных крышек

9.4.2.

Изготовление редко применяемых крышек

9.4.3.

Изготовление пластмассовых переплетных крышек

9.5.

Коробление переплетных крышек

9.5.1.

Причины коробления крышек

9.5.2.

Факторы, влияющие на коробление крышек

9.5.3.

Способы устранения коробления крышек

9.5.4.

Оценка качества готовых крышек

10.

Раздел 8. Полиграфическое оформление переплетных крышек

10.1.

Блинтовое тиснение

10.2.

Тиснение полиграфической фольгой

10.2.1.

Общая характеристика тиснения фольгой

10.2.2.

Индексация и ассортимент фольги

10.2.3.

Технология тиснения фольгой

10.3.

Конгревное тиснение

10.3.1.

Комбинированное тиснение

10.4.

Штампы и матрицы для тиснения

10.5.

Сущность явлений при тиснении

10.6.

Оценка качества тиснения

10.7.

Факторы, влияющие на качество тиснения

10.7.1.

Влияние режима на качество тиснения

10.7.2.

Влияние технологических факторов на качество тиснения

10.8.

Печатание на переплетных крышках

10.9.

Другие способы полиграфического оформления печатных крышек

11.

Раздел 9. Крытье блоков обложкой. Вставка блоков в крышки и завершающие операции

11.1.

Крытье обложкой

11.2.

Вставка блоков в крышки

11.3.

Завершающие переплетные операции

11.3.1.

Прессование и сушка книг

11.3.2.

Штриховка книг

11.3.3.

Оценка качества вставки, обжима и штриховки книг

11.3.4.

Обертывание книг суперобложкой

11.4.

Упаковка и хранение книжных изданий

11.4.1.

Виды упаковки книжных изданий

11.4.2.

Марикировка, транспортировка и хранение книжно-журнальной продукции

12.

Раздел 10. Методы и средства контроля качества полуфабрикатов и книг

12.1.

Методы и средства контроля качества полуфабрикатов ТБПП

12.2.

Недостатки методов и средств контроля

12.3.

Объективные методы контроля качества полуфабрикатов и книг

12.4.

Оценка качества готовых книг

12.4.1.

Оценка прочности и долговечности изданий

12.4.2.

Факторы, влияющие на прочность связи обложки и крышки с блоком и долговечность изданий

12.4.3.

Факторы, влияющие на срок службы книжных изданий

13.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

14.

ЛИТЕРАТУРА

15.

Список сокращений, принятых в учебнике

Указатели
123   указатель иллюстраций
Рис. 3.1. Схема подрезки и разрезки оттисков: 1р - 4 р - порядковые номера резов при подрезке; 5р - 10р - порядковые номера разрезки на полосы и на части; ВК - верные кромки Рис. 3.2. Схема деформации стопы и листов при разрезке: 1 - стопа; 2 - стол: 3 - подаватель; 4 - прижим; 5 - нож; 6 - ножедержатель; l - номинальный размер разрезки; S - сила реакции листов стопы; Т - сила реакции отрезаемой части стопы; LM - опережающая трещина Рис. 3.3. Схема монтажа резальной машины: 1 - плоскость ножа; 2 - плоскость стола; 3 - призма станины; 4 - стойка стола Рис. 3.4. Формы ножа: а - прямолинейной заточки; б - двойной прямолинейной заточки; в - кромки лезвия естественного затупления Рис. 3.5. Шаблон и номограмма для определения угла заточки ножа Рис. 3.6. Зависимость стойкости ножа от гладкости (а) и зольности (б) бумаги Рис. 3.7. Схема разрезки нижних листов стопы: а - при первом резе; б - при последующих резах; 1 - лезвие ножа; 2 - стол; 3 - листы Рис. 3.8. Конструкция различных марзанов: 1 - марзан; 2 - корпус марзана (держатель); 3 - планка; 4 - брусок Рис. 3.9. Схема деформирования листов при фальцовке: а - под действием силы тяжести; б - геометрически правильного сгиба; в - реального сгиба при поперечном раскрое Рис. 3.10. Схема выжимания внутренней доли листа при перпендикулярной фальцовке: F - результирующая сил упругости долей листа Рис. 3.11. Схема прессования тетрадей: а - на вертикальных паковально-обжимных прессах; б - на горизонтальных паковально-обжимных прессах и приемно-прессующих устройствах Рис. 3.12. Схема укладки спрессованных пачек тетрадей на поддон: 1 - поддон; 2 - тетради; 3 - прокладки; 4 - ремни Рис. 3.13. Зависимость коэффициента спрессованности стопы тетрадей от режима прессования: а - давления; б - времени выдержки спрессованных пачек после обвязки Рис. 3.14. Зависимость усредненных значений коэффициентов спрессованности тетрадей от толщины бумаги: 1 и 2 - по данным ТИ-56 для 16-и 32-страничных тетрадей соответственно; 3 - по данным замеров в 1980-1997 гг. Рис. 3.15. Осциллограмма прессования стопы тетрадей: 1 - давление; 2 - высота стопы Рис. 3.16. Зависимость высоты стопы тетрадей и суммарной толщины листов от давления: 1 - тетради; 2 - листы
5.

Раздел 3. Изготовление простых тетрадей

Номенклатура переработки листовой печатной продукции в книжные издания, включающая отделочные и брошюровочно-переплетные процессы, содержит более 70 различных операций, необходимых для превращения оттисков в единицу упаковки основной продукции книжных типографий. В зависимости от объема, конструкции, уровня художественного и полиграфического оформления, требований к прочности и долговечности число и состав операций могут значительно изменяться, но все их можно сгруппировать в семь-восемь комплексов из последовательных операций, которые на определенной стадии, при наличии исходных материалов и задела полуфабрикатов, могут выполняться самостоятельно. На крупных полиграфических предприятиях эти комплексы с целью улучшения организации производства выделены в цехи или отделения крупного цеха, а в учебнике они сгруппированы в разделах, что способствует усвоению содержания дисциплины ТБПП и самого понятия "технология": это не только совокупность методов обработки, изменения свойств и формы материала или полуфабриката в процессе производства продукции, но и строгий перечень и последовательность операций, изъятие и перестановка которых могут привести к потере важных потребительских свойств изделия, а в переплетных процессах - книжного издания.

Комплектовка книжного блока не из отдельных листов, а из тетрадей - это не только дань старинной технологии переплетения рукописных и старопечатных книг, но и технологическая необходимость. Изготовление книг, скомплектованных из тетрадей, а не из отдельных листов (долей), позволяет уменьшить трудоемкость и вероятность ошибок при комплектовке блока, выбрать способ его скрепления и обработки, обеспечивающие хорошую раскрывае-мость, высокую прочность и долговечность книги. Книжные блоки технологически и экономически целесообразно составлять из 32-, 16- и 8-страничныхтак называемых простых тетрадей, получаемых соответственно при четырех-, трех- идвухсгибной перпендикулярной симметричной фальцовке, так как это обеспечивает минимальные затраты времени и труда на операциях по изготовлению блоков, высокую прочность швейного скрепления и хорошее качество механической обработки корешка, полное использование технологических возможностей печатных машин и минимальные затраты в допечатных процессах, позволяет получить максимальную прочность и долговечность книг.

Изготовление простых книжных тетрадей из оттисков, получаемых на листовых печатных машинах, включает операции сталкивания, подрезки и разрезки листов на части, фальцовки, прессования и обвязки тетрадей и их складирования до момента готовности всех конструктивных деталей книжного блока к дальнейшей переработке.

5.1.

Сталкивание листов

Выравнивание кромок различных листовых материалов и оттисков по двум смежным торцам стопы выполняется с целью повышения надежности работы самонакладов печатных, отделочных и фальцевальных машин и качества продукции одноножевых бумагорезальных машин. Оно необходимо в тех случаях, когда сдвиг листов в стопе из-за неточной работы приемно-выводного устройства листорезальных и листовых печатных машин или небрежной транспортировки превышает допуски на величину сдвига листов для бесперебойной работы самонакладов, на формат и точность разрезки листовых материалов и продукции. Сталкиванию подвергаются незапечатанная бумага, оттиски и различные листовые переплетные материалы перед печатанием, отделкой, разрезкой и фальцовкой.

5.1.1.

ТЕХНОЛОГИЯ СТАЛКИВАНИЯ

Сталкивание листов производится вручную, на сталкивательных полуавтоматах и на автоматизированных комплексных системах, в которые входит сталкивательный автомат. Сталкивание листов вручную выполняется на горизонтальном столе с ровной и гладкой поверхностью, ширина которого несколько больше диагонали обрабатываемых листов. При ручном сталкивании рабочий переносит малую (удобную в работе) стопу листов с поддона на сталкивательный стол, особыми приемами образует между листами стопы "воздушную смазку", распускает стопу "лесенкой", выравнивает ее мягкими ударами о поверхность стола поочередно по кромкам верного угла, после чего ладонью вытесняет воздух между листов и укладывает стопу на стол самонаклада, резальной машины или на другой поддон. На столкнутой стопе верные кромки помечают цветным карандашом или, если бумага предназначена для печати обложек и открыток, срезкой верного угла на величину до 10 мм от его вершины. При запечатывании лицевой стороны листа верный угол отмечают специальной меткой - узкой полоской длиной до 3 кв. на боковой кромке листа. Метки в стопе образуют хорошо заметную полосу на торцевой грани.

При ручном сталкивании труд рабочего тяжел и непроизводителен: каждую стопку бумаги он поднимает и опускает на поверхность стола от 2 до 6 раз, обрабатывал за смену до 4 т бумаги. На малых и средних полиграфических предприятиях для сталкивания используют простые по конструкции и доступные по цене сталкивательные станки. Такой станок имеет массивное основание, стол с двумя низкими стенками-упорами, систему раздува листов и электропривод, обеспечивающий вибрацию стола в процессе сталкивания. При работе стол занимает наклонное положение, а листы благодаря воздушной смазке и собственной силе тяжести выравниваются о боковые стенки. Загрузку сталкивательного станка следует производить малыми стопами, так как при большой массе стопы эффективность раздува листов значительно снижается, а время выравнивания листов по боковым стенкам возрастает. Современные средние и крупные полиграфические предприятия используют автоматизированные комплексные системы, обслуживающие процессы сталкивания, разрезки и все связанные с ними перевалочные операции (см. подразд. 3.2).

После сталкивания листы бумаги и оттиски должны быть сосчитаны и уложены стопами по 500 экземпляров на поддоны в штабели, высота которых не должна превышать 1,6 м. Стопы следует отделять друг от друга полосками цветной бумаги для оценки объема выполненной работы и количества имеющейся в наличии бумаги или полуфабрикатов.

Бумага и полуфабрикаты после сталкивания оцениваются по единственному показателю качества - точности сталкивания. Листы в стопе должны быть столкнуты (выровнены) точно, с допуском 3 мм для бумаги и 4 мм для переплетной ткани. Точность сталкивания определяется визуально при "пересыпке" стопы по верным кромкам.

5.1.2.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СТАЛКИВАНИЯ

Точность и производительность ручного и машинного сталкивания листов зависят от формата, поверхностной плотности, объемной массы, гладкости и влажности бумаги, а также от средней величины первоначального смещения листов и состояния их кромок.

Листы большого формата менее удобны в работе и при прочих равных показателях имеют большую массу, поэтому для сталкивания берется стопка бумаги с меньшим числом листов, чем при среднем и малом формате. Производительность сталкивания при этом снижается на 17-20%. У бумаги с высокой поверхностной плотностью при прочих равных условиях выше масса, толщина и жесткость, что оказывает двоякое влияние на трудоемкость операции: с одной стороны, необходимо сталкивать стопки бумаги с меньшим числом листов, но, с другой стороны, толстые и жесткие листы бумаги сравнительно легко выравниваются по кромкам. По этим причинам с ростом поверхностной плотности бумаги на каждые 20% производительность сталкивания бумаги поверхностной плотностью свыше 90 <?xml version="1.0"?>
снижается примерно на 5%. Сталкивание листов тонких видов бумаги с малой поверхностной плотностью затрудняется из-за их малой жесткости. При выравнивании листов о твердую поверхность стола или стенок сталкивательного станка вероятность сминания их кромок значительно возрастает. С учетом этого нормы выработки на сталкивание бумаги с поверхностной плотностью ниже 55 <?xml version="1.0"?>
снижены примерно на 17%. Тонкие, с малой поверхностной плотностью виды бумаги (например, папиросная поверхностной плотностью 16 <?xml version="1.0"?>
) сталкивать вообще невозможно, их выравнивают наколкой каждого листа на иглы.

Листы каландрированной и мелованной бумаги с высокой гладкостью хорошо скользят друг по другу и легко сталкиваются. Высококаландрированную с гладкостью более 300 с и мелованную бумагу перед подрезкой и разрезкой можно вообще не сталкивать, а выравнивать, приталкивая к подавателю и упору при укладке стопы на столе одноножевой бумагорезальной машины.

Повышенная влажность бумаги затрудняет сталкивание, так как при этом снижается ее жесткость и возрастает коэффициент трения. При низкой (менее 5%) влажности бумага легко электризуется при плотном контакте и трении листов. Накопление зарядов при электризации приводит к слипанию листов, что затрудняет выполнение основных операций сталкивания. Оптимальная для данного технологического процесса влажность бумаги, равная 7-8%, может быть достигнута при нормальной относительной влажности воздуха в цехе (60 <?xml version="1.0"?>
5)% и после акклиматизации бумаги в течение суток.

Большой первоначальный сдвиг листов, волнистые, замятые и поврежденные кромки листов затрудняют сталкивание. Вместе с тем при загрузке плоскостапельных самонакладов печатных, отделочных и фальцевальных машин сталкивания можно и не производить, если первоначальный сдвиг листов не превышает 3 мм. При загрузке круглосталельных самонакладов фальцевальных машин сталкивания можно не производить и при большем (до 10 мм) смещении кромок листов.

5.2.

Подрезка и разрезка листов

В современном полиграфическом производстве стремятся использовать печатные машины большого (84 х 108 см) и двойного (100 х 140 см) форматов. На бумажном листе формата 1000 х 1400 мм можно отпечатать 81 открытку формата А6 (105 х 148 мм) и 64 страницы книжного издания формата 70 х 100/16. Если при этом необходимо получить тетради объемом в 32 (16, 8) страницы, то листы перед фальцовкой необходимо разрезать на две (4, 8) части. В общем случае число частей <?xml version="1.0"?>
, на которые необходимо разрезать запечатанные листы бумаги перед фальцовкой, определяется по формуле

<?xml version="1.0"?>

где <?xml version="1.0"?>
-число страниц в бумажном листе; <?xml version="1.0"?>
- число страниц в тетради.

В ряде случаев перед разрезкой листов на части делают и их подрезку - удаляют кромки с целью придания листам точных размеров, прямоугольной формы и ровных краев. Эта операция обязательна для многоцветных оттисков листовых изданий (буклетов, листовок, карт, плакатов, этикеток и др.), так как приводочные метки и контрольные шкалы на полях должны быть удалены до разрезки оттиска на части. Подрезка и разрезка листовых материалов производятся на одноножевых бумагорезальных машинах, они универсальны и используются для подрезки и разрезки не только бумаги и оттисков, но и различных переплетных материалов. Резальные машины состоят из массивной станины, регулируемого (при сборке) по наклону стола, электромеханического или гидравлического привода, основных исполнительных механизмов - балки прижима, ножа и подавателя, системы фоторелейной защиты, которая вместе с соблюдением принципа занятости двух рук при пуске машины обеспечивает резальщику полную безопасность работы. На полиграфических предприятиях, в зависимости от формата и вида обрабатываемых материалов, эксплуатируются резальные машины с длиной реза от 55 до 176 см и максимальной высотой стопы до 165 мм, с различной степенью электронного и компьютерного оснащения. Они оснащены автоматизированными системами установки подавателя и контроля расстояния от подавателя до линии реза. Машины с гидравлическим приводом балки прижима имеют также систему контроля величины давления балки прижима в процессе разрезки.

5.2.1.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОДРЕЗКИ И РАЗРЕЗКИ

Разрезка бумаги, оттисков и переплетных материалов выполняется по макету, который мастер участка размечает с помощью металлической линейки или рулетки с ценой деления 1 мм и затем утверждает своей подписью. В простых случаях (например, при подготовке бумаги к печати, разрезке больших листов на малые и равные доли и т.п.), если задание известно, резальщик может работу выполнить сам, воспользовавшись калькулятором и индикацией положения подавателя на пульте управления машины или ранее записанной программой разрезки.

Ознакомившись с макетом, резальщик определяет рациональный порядок разрезки, если это необходимо, составляет и записывает в память машины программу разрезки, устанавливает подаватель на положение первого реза, после чего снимает с поддона малые стопы листов и заполняет ими стол машины, приталкивая их короткой верной гранью к подавателю, а длинной - к одному из боковых упоров. Уложив стопу максимально возможной для данных условий высоты, резальщик пускает машину, устанавливает подаватель на новый размер, при необходимости разворачивает стопу для разрезки вдоль длинной стороны, убирает обрезки, а по окончании разрезки укладывает продукцию на другой поддон.

Предельная высота разрезаемой стопы определяется не только технической характеристикой резальной машины, но и требуемой точностью разрезки, видом материала и техническим состоянием машины. Печатная бумага, как правило, может разрезаться привертками максимальной высоты, которые содержат от 750 до 1500 листов. Необходимая точность разрезки при хорошей настройке новой машины может быть достигнута, если в стопе 500 листов мелованной бумаги, 350 листов коленкора, 300 листов ледерина, не более 250 листов переплетных материалов на бумажной основе. При работе на изношенном оборудовании и разрезке очень гладких материалов, способных самопроизвольно скручиваться и рассыпаться в высокой стопе, число листов в привертке по сравнению с максимально возможным необходимо уменьшать на 25-50%.

Подрезку незапечатанной бумаги следует производить сначала по короткой грани стопы, приталкивая короткую верную грань к подавателю, после чего, если это необходимо, по другой короткой грани, приталкивая к подавателю уже подрезанную грань. Только после этого можно подрезать длинные грани стопы, приталкивая подрезанной короткой гранью к одному из боковых упоров. Разрезку листов запечатанной бумаги на любое число частей рекомендуется делать в следующем порядке: стопу с сначала приталкивают короткой верной гранью к подавателю и последовательно разрезают ее на полосы, после чего все полосы разрезают на части, притолкнув их длинной верной гранью к подавателю, а короткой - к боковому упору.

При раскрое покровных материалов и запечатанных листов с обложками, открытками, бланками, этикетками сначала делают подрезку со всех четырех сторон, а затем разрезку (рис. 3.1 Рис. 3.1. Схема подрезки и разрезки оттисков: 1р - 4 р - порядковые номера резов при подрезке; 5р - 10р - порядковые номера разрезки на полосы и на части; ВК - верные кромки). Если ширина отрезаемых полос меньше 160 мм, следует применять специальную подставку-угольник, которая придвигается к отрезаемой части стопы, чтобы она не рассыпалась. При срезке углов покровных сторонок и материалов для переплетных крышек следует использовать специальный шаблон-угольник, прикрепляемый к подавателю. После разрезки запечатанных форзацев их верхний обрез помечается цветным карандашом или фломастером.

Качество подрезки и разрезки резальщик контролирует периодически через каждый 1-1,5 ч по следующим показателям: точности размеров и отсутствию косины по длине и ширине листов, гладкости обреза стопы (отсутствию шероховатости, полос, волнистости), отсутствию слипания листов и следов прижимной балки, полноте разрезки и ровности кромок нижних листов стопы. Размерные показатели качества контролируются металлической линейкой или рулеткой с миллиметровыми делениями, а остальные показатели - визуально.

Допуски на точность обрезки: <?xml version="1.0"?>
1,0 мм на размеры листов и 1 мм на 1 м длины обрезанной кромки на косину.

5.2.2.

СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ РАЗРЕЗКЕ ЛИСТОВ

Нож, врезаясь в стопу, развивает значительное давление, которое на несколько порядков превосходит давление балки прижима, поэтому листы под кромкой лезвия прогибаются (рис. 3.2 Рис. 3.2. Схема деформации стопы и листов при разрезке: 1 - стопа; 2 - стол: 3 - подаватель; 4 - прижим; 5 - нож; 6 - ножедержатель; l - номинальный размер разрезки; S - сила реакции листов стопы; Т - сила реакции отрезаемой части стопы; LM - опережающая трещина), причем в верхней части стопы больше, чем в нижней. Величина прогиба листов под лезвием, зависящая от объемной массы, толщины и высокоэластических свойств разрезаемого материала, оказывает заметное влияние на точность разрезки. При деформировании стопы кромкой лезвия в листах возникают контактные напряжения сжатия, быстро возрастающие по мере внедрения лезвия в стопу. Когда напряжение под лезвием достигает предела прочности материала, начинается его разрушение и разделение листа. Для бумаги предел прочности при сжатии составляет примерно 200 МПа (2 <?xml version="1.0"?>
). При таком напряжении наступает механическая деструкция надмолекулярной структуры материала на основе целлюлозы вследствие преодоления сил Ван-дер-Ваальса и водородных связей, смещения волокон и разделения их на фибриллы и микрофибриллы (см. подразд. 3.1.5) без признаков течения. Такой вид разрушения дает гладкий обрез.

При дальнейшем движении ножа уже надрезанная часть листа отжимается клинообразной кромкой лезвия, в результате чего возникают растягивающие напряжения, значения которых максимальны у имеющегося уже надреза. Предел прочности волокнистых материалов на растяжение обычно во много раз меньше передела прочности на сжатие, для печатной бумаги он не превышает 30 МПа (294 <?xml version="1.0"?>
), поэтому при наличии растягивающих напряжений волокнистые материалы разрушаются в основном за счет нарушения связей между волокнами.

Если материал разрушается только в результате растягивающих усилий, то разделение стопы происходит на некотором расстоянии от кромки лезвия, т.е. идет процесс "раскалывания" стопы с образованием так называемой "опережающей трещины". В относительно толстой и гладкой бумаге опережающая трещина может возникнуть только в нижней части каждого листа. При разрезке тонких и шероховатых материалов с малой объемной массой опережающая трещина может простираться на толщину нескольких листов. Разрушение материалов за счет нарушения связей между волокнами с образованием опережающей трещины приводит к получению шероховатого обреза.

5.2.3.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ТОЧНОСТЬ РАЗРЕЗКИ

Точность разрезки листов в стопе при тщательном сталкивании, точной установке размера и плотном приталкивании стопы к подавателю зависит от высоты стопы и длины реза, геометрии и остроты ножа, силы прижима стопы балкой прижима, вида и влажности бумаги, состояния машины.

Высота стопы. С увеличением высоты стопы увеличиваются отклонения в размерах и косина листов, причем зависимость величины отклонений в размерах и косины от высоты имеет вид степенной функции с показателем степени больше единицы. Если необходимо повысить точность разрезки вдвое, то высоту стопы в ущерб производительности необходимо уменьшить примерно на 1/3.

Длина реза. Точность разрезки не зависит от длины реза лишь в том случае, если косина листов измеряется как относительная величина и выражается в процентах. Если же косину листа по линии реза выражают в абсолютном значении как разницу размеров двух противоположных кромок, смежных с линией реза, то следует считать, что косина листов пропорциональна длине реза.

Геометрия и острота ножа. При двойной прямолинейной заточке уменьшается сила трения фаски ножа об отрезаемую часть стопы, уменьшается лобовая составляющая сила резания и повышается точность разрезки. С увеличением угла заточки ножа отклонение в размерах и косина листов возрастают по линейному закону, так как увеличиваются вероятность вытягивания листов из-под балки прижима и сила реакции отрезаемой части стопы на фаску ножа. По мере затупления ножа разность в размерах листов возрастает.

Сила прижима стопы. С увеличением силы прижима прижимной балкой точность разрезки, как правило, возрастает, так как уменьшается вероятность вытягивания листов из-под балки прижима. Силу прижима следует регулировать в зависимости от вида разрезаемого материала, причем главными показателями, требующими изменения силы прижима, являются объемная масса (плотность), толщина и гладкость материала.

Объемная масса, толщина и гладкость материалов. Каландрированная, с большой (0,85 <?xml version="1.0"?>
и выше) объемной массой и гладкостью свыше 120 с бумага точно разрезается при малой силе прижима. При большой силе прижима материалов с большой объемной массой лезвие ножа значительно отклоняется в сторону отрезаемой части, нижние листы стопы могут получаться длиннее верхних, больше установленного размера. Бумага машинной гладкости с малой объемной массой требует большей силы прижима: при малой силе прижима верхние листы сильно прогибаются под кромкой лезвия и могут оказаться больше установленного размера. Наиболее точно разрезаются материалы с большой плотностью и толщиной, с гладкой поверхностью, так как при разрезке гладких материалов сила реакции Т (см. рис. 3.2) отрезаемой части стопы весьма мала.

Влажность материалов. С повышением влажности волокнистых материалов снижаются их сопротивление резанию, прочность на растяжение и сжатие, точность разрезки возрастает. Вместе с тем при высокой влажности повышается коэффициент трения материалов, затрудняется смещение отрезаемой части стопы фаской ножа. Это приводит к защеплению ножом отрезаемой части стопы и к снижению точности разрезки. Оптимальная влажность для бумаги составляет 7-8%.

Состояние и условия эксплуатации машины. Современные бумагорезальные машины, снабженные электронной цифровой индикацией положения подавателя, при остром ноже и правильно подобранной силе прижима позволяют резать самые разнообразные материалы с очень высокой точностью, если соблюдаются основные правила их монтажа и эксплуатации. В одноножевых резальных машинах два их конструктивных узла - станина и стол - не скрепляются жестко друг с другом. В собранной машине стол передней частью опирается на призмы горизонтальной опоры станины, а задней - на стойку, играющую роль регулировочного винта. При установке станины крайне важно соблюдать три условия: 1) станина должна быть установлена так, чтобы вершины призм располагались на одной горизонтальной линии; 2) плоскость ножа должна быть строго вертикальной: 3) плоскость стола должна быть строго горизонтальной, а угол между плоскостями ножа и столом - прямым (рис. 3.3 Рис. 3.3. Схема монтажа резальной машины: 1 - плоскость ножа; 2 - плоскость стола; 3 - призма станины; 4 - стойка стола). Соблюдение этих условий в большинстве случаев требует подливки фундамента под станину с использованием ватерпаса, чем обычно пренебрегают.

В машинах старых конструкций и в относительно новых, находящихся в интенсивной эксплуатации, возможен люфт перемещения подавателя. Чтобы исключить влияние люфта подавателя на размеры разрезанных листов, окончательную установку размера следует делать движением подавателя к линии реза. При разрезке больших листов на большое число полос и полос на доли следует: 1) по возможности уменьшить силу прижима; 2) после каждого реза стопу приталкивать к подавателю.

Никогда не следует производить разрезку затупившимся ножом. Слипшиеся кромки листов и неровные кромки нижних листов в стопе значительно повышают процент брака на последующих операциях, а разрезка тупым ножом приводит к значительным перегрузкам и быстрому износу резальной машины. Перед установкой сменного ножа следует очистить плоскость ножедержателя от загрязнений, так как неплотное, с перекосом, прилегание плоскости ножа к ножедержателю может быть причиной значительного различия размеров верхних и нижних листов после их разрезки.

5.2.4.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВЫБОР ГЕОМЕТРИИ, СТОЙКОСТЬ И ЧАСТОТУ СМЕНЫ НОЖЕЙ

Острота ножа и его долговечность во многом определяют производительность операции и качество полуфабрикатов. Если затупившийся нож приходится менять дважды в смену, то на эту непроизводительную операцию тратится почти 10% оперативного времени. Стойкость ножа, выражаемая в погонных метрах реза, приблизительно может быть определена по числу резов до затупления ножа. Она зависит от материала ножа, формы и угла заточки, качества заточки и правки ножа и вида разрезаемого материала.

Материал ножа. Ножи бумагорезальных машин делают двухслойными, причем режущую часть - из износостойкой вольфрамовой, хромованадиевой или другой стали, твердость которой должна быть не менее 55 ед. по Роквеллу. Применяются также ножи повышенной износостойкости с твердосплавной режущей кромкой, для заточки которых необходим специальный станок с алмазным заточным инструментом.

Форма ножа. На отечественных полиграфических предприятиях традиционно применяют прямолинейную заточку ножей (рис. 3.4, а Рис. 3.4. Формы ножа: а - прямолинейной заточки; б - двойной прямолинейной заточки; в - кромки лезвия естественного затупления) с углом заточки около 20°. Однако эта форма заточки не является оптимальной: фаска ножа в процессе разрезки листов испытывает значительные нагрузки со стороны отрезаемой части стопы и сравнительно быстро сошлифовывается при трении о кромки листов. При двухгранной заточке лезвия (рис. 3.4, б) с шириной малой грани порядка 2 мм сила трения фаски ножа об отрезаемую часть стопы уменьшается в 15-18раз, многократно повышается и стойкость ножа, так как кромка лезвия имеет форму, близкую к естественной, которую ножи приобретают по мере затупления (рис. 3.4, в). Двойная прямолинейная заточка ножей вовсе не является сложной, ее настоятельно следует рекомендовать к применению, так как она способствует повышению точности разрезки и повышению срока службы машины.

Угол заточки ножа. Нож с малым углом заточки преждевременно тупится, а при разрезке твердых материалов и выкрашивается. Максимальные стойкость ножа и качество разрезки обеспечиваются тогда, когда угол заточки правильно соотносится с видом материала. Для разрезки тонких и мягких видов бумаги и картона рекомендуется угол заточки <?xml version="1.0"?>
= 16-19°, для толстых и жестких (с большой поверхностной плотностью и объемной массой) - 21-22°, для бумаги с припрессованной пленкой и прессшпана - 23-24°. Угол заточки ножей рекомендуется контролировать с помощью специальных шаблонов или путем измерения ширины фаски линейкой с пластмассовым упором и сопоставления ее с номограммой (рис. 3.5 Рис. 3.5. Шаблон и номограмма для определения угла заточки ножа).

Качество заточки и правки. Качество заточки ножа зависит от вида применяемых абразивных инструментов, режимов заточки и квалификации исполнителя. Чем выше качество заточки, тем больше стойкость ножа и качество полуфабрикатов после разрезки.

Качество заточки и правки, как и понятия "острый" и "тупой" нож, не имеет точного определения. Режущая кромка ножа в процессе приработки и эксплуатации приобретает форму четырехгранной призмы с вершиной, лежащей на биссектрисе угла заточки лезвия (см. рис. 3.4, в). В научных разработках форму кромки лезвия приблизительно считают полуцилиндрической, а мерой остроты (затупления) ножа - радиус закругления. В процессе работы ножа радиус закругления увеличивается от 4 до 35 мкм, причем в процессе затупления ножа по чистоте обрезов различают три периода. В первом периоде приработки лезвия радиус закругления увеличивается до 10 мкм, на поверхности обреза остаются мелкие полосы от заусенцев, которые исчезают через 50-200 разов, В периоде нормальной работы обрезы чистые, а радиус закругления увеличивается до 25 мкм. В периоде затупления ножа точность разрезки понижается и ухудшается внешний вид обрезов: появляются бахрома, шероховатость, волнистость, а кромки листов слипаются. При появлении признаков затупления ножа фаску и заднюю плоскость ножа рекомендуется протирать парафином, подправлять лезвие шлифовальным бруском, а при ухудшении качества полуфабрикатов, особенно при слипании кромок листов в стопе, нож необходимо заменить.

Вид разрезаемого материала. Затупление лезвия ножа при разрезке материалов с малой объемной массой (плотностью) и твердостью происходит в основном из-за абразивных свойств разрезаемых материалов. Скорость затупления и стойкость ножа при разрезке бумаг зависят прежде всего от их объемной массы (косвенно от вида отделки и гладкости, см. рис. 3.6, а Рис. 3.6. Зависимость стойкости ножа от гладкости (а) и зольности (б) бумаги) и зольности - содержания наполнителей (рис. 3.6, б).

Представленные зависимости позволяют судить о качестве ножей бумагорезальных машин. Ножи из хорошей инструментальной стали при правильно выбранном угле и высоком качестве заточки и правки должны выдерживать от 350 до 4000 резов в зависимости от вида бумаги, разрезаемой полными привертками.

5.2.5.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТОЙКОСТЬ И ЧАСТОТУ СМЕНЫ МАРЗАНОВ

Частота смены марзанов мало влияет на производительность процесса разрезки листов, так как время смены марзанов составляет менее 1 % от оперативного времени. В то же время точность установки марзанов в пазу стола машины и ножа по отношению к марзану существенно влияет на качество разрезки нижних листов стопы, а неточная установка ножа и марзана может в несколько раз увеличить частоту смены и общее время перестановки марзанов. Долговечность марзанов зависит в основном от вида материала, из которого они изготовлены, и глубины врезания ножа в марзан.

Глубина врезания ножа в марзан. При замене изношенного новый марзан должен быть установлен в бумагорезальной машине так, чтобы верхняя его поверхность находилась в одной плоскости с поверхностью стола, с тем чтобы при перемещении стопы нижние листы не заминались. Нож при этом должен быть установлен так, чтобы в нижнем своем положении он врезался в марзан на минимальную величину, на 0,1-0,2 мм превышающую допуск на прямолинейность режущей кромки, который для ножей длиной до 1 м составляет 0,2 мм и для большей длины - 0,3 мм. Таким образом, для разрезки нижних листов стопы необходимая и достаточная глубина врезания ножа в марзан составляет 0,4-0,5 мм в зависимости от длины ножа.

По рекомендации технологических инструкций глубина врезания ножа в марзан не должна превышать 1 мм, но при этом уже при первом резе в марзане образуется щель шириной 0.36 мм (рис. 3.7 Рис. 3.7. Схема разрезки нижних листов стопы: а - при первом резе; б - при последующих резах; 1 - лезвие ножа; 2 - стол; 3 - листы), в которую при последующих резах края 2-3 нижних листов отрезаемой части стопы будут вдавливаться, как бы увеличивать толщину клина лезвия, стремиться отогнуть лезвии в сторону подавателя, а под действием лезвия расширять щель. Уже через несколько десятков резов щель становится настолько широкой, что нижние листы не разрезаются, а разрываются ножом, поэтому кромки листов становятся рваными, с бахромой. Это служит сигналом к тому, чтобы переставить марзан в новое положение или заменить его.

Материал марзанов. В качестве марзанов используют бруски, полосы или фасонные отливки из различных пластмасс. Полиэтиленовые и капроновые марзаны изготавливают в виде брусков квадратного сечения (рис. 3.8, а Рис. 3.8. Конструкция различных марзанов: 1 - марзан; 2 - корпус марзана (держатель); 3 - планка; 4 - брусок), а капроновые и полиамидные - в виде брусков Т-образного сечения, которые затем вставляются в специальный стальной корпус-держатель (рис. 3.8, б). При изготовлении марзанов из эпоксидно-диановой смолы состав (смесь смолы, пластификатора и отвердителя) заливают в пазы Н-образного держателя (рис. 3.8, в). На малых предприятиях используют поливинилхлоридные или полипропиленовые марзаны в виде полос, нарезанных из листового материала и прикрепленных к деревянному или металлическому бруску мелкими гвоздями, шурупами или винтами (рис. 3.8, г) или вставленных в держатель, имеющий паз в виде "ласточкина хвоста".

Для увеличения срока службы марзаны изготавливают квадратного сечения, чтобы в прямоугольном пазу стола машины использовать металлическую планку 3, которую по мере износа марзана переставляют с одной стороны корпуса или бруска марзана на другую. Отработанные поливинилхлоридные марзаны могут быть восстановлены горячим прессованием, капроновые - переплавкой (в первичную капроновую крошку допускается вводить до 30% отработанных марзанов), а эпоксидные - заливкой прорезей от ножа свежим составом, на что расходуется около 10 г смолы.

Срок службы поливинилхлоридных марзанов при правильной установке глубины врезания ножа в марзан составляет 5-6, капроновых - 8-10, эпоксидных - 8-50 машино-смен.

5.3.

Фальцовка листов

При изготовлении простых тетрадей, форзацев, четырехстраничных листовок и буклетов используются преимущественно простые варианты фальцовки: одно-, двух-, трех- и четырехсгибные перпендикулярные, симметричные или со шлейфом. Первый сгиб образует две доли бумажного листа, четырехстраничную тетрадь, а последующие сгибы вдвое увеличивают число долей и страниц в тетради. Число долей D и страниц <?xml version="1.0"?>
в тетради зависит от числа сгибов и числа одновременно фальцуемых листов:

<?xml version="1.0"?>

где z - число сгибов; <?xml version="1.0"?>
- число одновременно фальцуемых листов.

Наиболее трудоемка эта операция в производстве книг, журналов и многообъемной рекламной продукции книжного типа, рекламных буклетов и листовок. При печати изданий на рулонных ротационных машинах фальцовка отпечатанных листов исключается из схемы брошюровочно-переплетных процессов, так как выполняется фальцаппаратами этих машин. В зависимости от вида продукции, поверхностной плотности бумаги, тиража и объема производства фальцовку бумаги и оттисков производят вручную, на малоформатных настольных или на стационарных кассетных и комбинированных фальцевальных машинах.

5.3.1.

ТЕХНОЛОГИЯ ФАЛЬЦОВКИ

Ручная фальцовка. Ручная фальцовка применяется на малых полиграфических предприятиях, при малой загрузке фальцотделения, малых тиражах и допечатках. Ее выполняют переплетной косточкой-гладилкой на горизонтальном столе с шириной столешницы, несколько большей диагонали листов. Стопу оттисков высотой до 6 см укладывают на столе сигнатурой со звездочкой вверх. Сигнатура со звездочкой должна располагаться в правом верхнем углу при двухсгибной фальцовке и в нежней половине листа - при трех- и четырехсгибной. Стопу немного распускают, образуя "лесенку" на левом ее краю, чтобы листы легко отделялись с правой стороны. В процессе фальцовки незапечатанной бумаги рабочий правую половину листа накладывает на левую, выравнивает по боковым и нижним кромкам, проглаживает сгиб гладилкой снизу вверх и поворачивает сложенный пополам лист сгибом к себе. Далее эти операции повторяются в таком же порядке до получения готовой тетради, но перед четвертым (или перед третьим при фальцовке бумаги толщиной более 90 мкм) сгибом верхний сгиб разрезается ножом, чтобы предотвратить образование морщин в верхнем корешковом углу разворота тетрадей. При фальцовке незапечатанной бумаги в один сгиб одновременно фальцуют по 5-10 листов - в зависимости от толщины бумаги.

Машинная фальцовка. Фальцовка массовой продукции производится на автоматических кассетных или комбинированных фальцевальных машинах. Фальцевальные машины состоят из круглостапельных, плоскостапельных или палетных самонакладов. обеспечивающих полистную подачу бумаги или оттисков, транспортных столов с механизмами равнения листа и фальцуемой тетради, кассетных (или кассетного) и ножевых фальцевальных аппаратов и приемно-выводных устройств.

Перед обработкой каждого тиража производится переналадка всех исполнительных механизмов фальцмашины. Регулировки на самонакладе и транспортных столах выполняются с учетом формата, толщины и массы фальцуемых листов, а в фальцсекциях - с учетом варианта фальцовки, толщины бумаги и полуфабриката, упругих свойств бумаги. В самонакладах стопу бумаги или оттисков располагают по оси машины так, чтобы по первому транспортному столу листы двигались короткой верной кромкой вперед, а длинной верной кромкой приталкивались к направляющей (выравнивающей) линейке. Регулируется также система раздува я полистной подачи листов, контрольного устройства, предотвращающего одновременную подачу двух листов. На транспортном столе направляющая линейка устанавливается так, чтобы передняя кромка листов в момент подхода v первой фальцсекции была строго параллельна оси подающих фальцваликов. Это обеспечивается не только точным положением линейки относительно верной кромки движущегося листа, но и подбором грузовых шариков: чем выше поверхностная плотность, толщина и жесткость листа, тем больше должна быть масса сменных пластмассовых, стеклянных, фарфоровых или металлических шариков в обойме направляющей линейки.

В первой фальцсекции упоры кассеты устанавливаются с учетом положения первого сгиба относительно короткой верной кромки листа, а при параллельных сгибах - и упоры соответствующих кассет; все остальные кассеты закрываются заглушками (дефлекторами). После этого регулируются зазоры между фальцваликами в соответствии с требуемым вариантом фальцовки, толщиной, объемной массой, видом отделки и зольностью бумаги. В упрощенном виде величина зазора между фальцваликами определяется по формуле

<?xml version="1.0"?>

где d - толщина бумаги, мкм; <?xml version="1.0"?>
= 0,60-0,85 - коэффициент плотности бумаги, минимальные значения которого соответствуют видам бумаги с объемной массой 0,65-0,75 <?xml version="1.0"?>
, машинной гладкости без наполнителей, а максимальные - бумаге с объемной массой 1,10-1,25 <?xml version="1.0"?>
, высококаландрированной, высокозольной и мелованной. В современных фальцмашинах регулировка зазоров между фальцваликами упрощена, осуществляется с помощью одинарной или сфальцованной в соответствии с числом сгибов полоской тиражной бумаги, которую вставляют не между фальцваликами. а между площадкой станины и зажимным рычагом механизма регулировки. В кассетных фальцмашинах во всех последующих фальцсекциях регулировки аналогичны.

В комбинированных фальцмашинах при регулировке ножевых фальцсекции регулируется положение бокового и передних упоров и расстояние между фальцваликами в соответствии с толщиной фальцуемой тетради, которую она будет иметь после прохождения данной фальцсекции.

При трех- и четырехсгбиной фальцовке бумаги толщиной более 90 мкм (и при фальцовке тонкой бумаги в 5 сгибов) обычно применяется биговка или перфорация полуфабрикатов (см. подразд. 5.4.2 и 5.4.3), что требует установки биговальных и перфорирующих ножей и опорных дисков во второй или в последующих фальцсекциях. Перфорация улучшает условия образования третьего и последующих сгибов за счет местного разрушения бумаги по линии будущего фальца и уменьшения в связи с этим сопротивления бумаги изгибу в ослабленном сечении. Сквозные просечки в листе важны и для последующих сгибов, так как они облегчают выход воздуха из петли и замкнутых полостей тетради, уменьшая вероятность появления диагональных морщин, неустранимых утолщений корешковых фальцев у верхнего края тетрадей. Однако при перфорации фальцуемых листов повышается процент брака из-за невозможности перефальцовки неправильно сфальцованных тетрадей, снижается примерно на 5% производительность машин из-за увеличения риска намотки листов на фальцвалики, а машина загрязняется бумажной пылью. Эти недостатки отсутствуют при биговке листов.

Возникающая при биговке деформация снижает жесткость листа по линии бига и, что особенно важно, жесткость предыдущего сгиба в месте пересечения его с линией биговки. Биговка значительно облегчает условия образования сгибов и является эффективным средством повышения качества фальцовки тетрадей: она повышает точность фальцовки, способствует образованию плотно затянутых фальцев, обеспечивает высокий коэффициент спрессованности тетрадей.

В процессе фальцовки на машинах с круглостапельным самонакладом машинист периодически загружает верхний стол самонаклада листами, приталкивая их к боковому упору и, распуская "лесенкой" со сдвигом в 1,5-2 мм, следит за работой механизмов машины и качеством сфальцованных тетрадей.

5.3.2.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФАЛЬЦОВКИ

Качество сфальцованных тетрадей и односгибных деталей книжных изданий оказывает существенное влияние на надежность работы и производительность оборудования на последующих операциях и в конечном счете - на удобочитаемость, долговечность и товарный вид издания. В процессе работы фальцовщик оценивает качество фальцовки многосгибных тетрадей по следующим показателям: правильной последовательности страниц; точности размеров и отсутствию косины корешковых полей; точности размеров верхних полей; плотности затяжки фальцев; степени их обжатия; отсутствию складок, морщин, повреждений; наличию перфорации в верхнем сгибе у тетрадей четырехсгибной перпендикулярной фальцовки; ширине шлейфа; точности размеров форзацев и друтих деталей и листовок по ширине и высоте; точности положения сгиба у форзацев с рисунком и окаймляющими рамками.

Правильная последовательность страниц в тетради - безусловный показатель качества, нарушение которого бракует издание. Точность фальцовки оценивается как равенство полей на смежных страницах, совмещение краев смежных полос или колонцифр, а для незапечатанной бумаги - как совмещение кромок долей листа. Допуск на точность фальцовки и отсутствие косины - 1.5-3,0 мм в зависимости от формата издания и объема тетрадей.

Плотность затяжки фальцев. Плотностью затяжки фальцев называют плотность прилегания корешковых сгибов друг к другу всех односгибных долей тетради. Неплотная затяжка фальцев - одна из причин снижения плотности шитья и шитья не по фальцам ("обшивки фальцев"), что значительно снижает долговечность книжного издания. Плотность затяжки фальцев может быть определена с помощью прибора, разработанного автором, на котором индикаторным толщиномером последовательно измеряются толщина половины сфальцованной тетради и расстояние от наружного до внутреннего корешкового сгиба у нижнего края тетради. Плотность затяжки фальцев вычисляется по формуле

<?xml version="1.0"?>

где <?xml version="1.0"?>
- толщина тетради, мм; <?xml version="1.0"?>
- расстояние между наружным и внутренним корешковыми сгибами, мм.

Степень обжатия фальцев может быть определена коэффициентом их спрессованности [см. формулу (3.7)]. определенным при минимальном давлении порядка 1 кПа (10 <?xml version="1.0"?>
). но его номинальное значение и допуски для тетрадей после фальцовки не установлены.

Отсутствие складок и морщин. Этот показатель качества оценивается визуально и поэтому субъективно, а допустимое их число и величина рельефа не установлены. Считается, что они не должны портить внешнего вида разворотов книги и недопустимы в факсимильных, сувенирных, подарочных, юбилейных изданиях.

Наличие перфорации верхнего сгиба - безусловный показатель качества тетрадей четырехсгибной перпендикулярной фальцовки. Отсутствие перфорации в таких тетрадях приводит к образованию глубоких морщин, является грубым нарушением технологической дисциплины.

Ширина шлейфа важна для четкой работы самонакладов вкладочно-швейных и ниткошвейных автоматов, раскрывание тетрадей, в которых при накидке на транспортер происходит с помощью шлейфа. Этот показатель измеряется металлической линейкой с миллиметровыми делениями (ГОСТ 427-75). Номинальное значение ширины шлейфа 8 мм, допуск <?xml version="1.0"?>
2 мм.

5.3.3.

СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ФАЛЬЦОВКЕ

Деформации при первом сгибе. В любом варианте фальцовки при получении первого сгиба бумага подвергается деформации изгиба. В зависимости от типа фальцевальных аппаратов сгиб образуется или на воронке, или на лезвии ножа, или в кассете, после чего формируется и уплотняется клапаном и колодкой или фальцваликами, для чего зазор в фальцваликах устанавливается несколько меньше суммарной толщины долей фальцуемого листа.

При изгибе листа толщиной d (рис. 3.9, а Рис. 3.9. Схема деформирования листов при фальцовке: а - под действием силы тяжести; б - геометрически правильного сгиба; в - реального сгиба при поперечном раскрое) по окружности радиусом R наружные по отношению к нейтральной линии слои бумаги подвергаются деформации растяжения, а внутренние - деформации сжатия. Относительная деформация растяжения при этом будет равна

<?xml version="1.0"?>

где <?xml version="1.0"?>
- длина нейтральной линии листа; <?xml version="1.0"?>
- длина деформированных слоев листа.

Относительная деформация сжатия <?xml version="1.0"?>
внутренней поверхности листа такая же по модулю, но имеет отрицательное значение.

Длина полуокружности нейтральной линии в зоне деформации <?xml version="1.0"?>
а деформированных поверхностных слоев <?xml version="1.0"?>
Абсолютная деформация растяжения и сжатия поверхностных слоев <?xml version="1.0"?>
а внутренних слоев понижается до нуля при приближении к нейтральной линии. Это означает, что при изгибе кроме деформаций растяжения и сжатия, вызывающих в бумаге повышение пористости и уплотнение, неизбежны значительные деформации сдвига, сопровождающиеся относительным смещением волокон, нарушением связей между ними и потерей прочности.

Характерно, что лист бумаги может быть сложен пополам под действием очень малой силы (например, силы тяжести mg своей верхней доли. см. рис. 3.9, а), способной вызвать значительные деформации благодаря большому соотношению плеч СО:АО и СО:ВО действующих моментов сил. Расчеты показывают, что сила тяжести верхней доли листа всего в 0,1 Н (~ 10 гс) вызывает напряжение у линий фальца около 2,5 МПа (25 <?xml version="1.0"?>
), убывающее по линейному закону и падающее до нуля на нейтральной линии. Чтобы получить четкий и стойкий сгиб, в процессе фальцовки необходимо приложить давление около 5 МПа (<?xml version="1.0"?>
) перпендикулярно поверхности сложенного листав зоне фальца. Такое давление у стопы несфальцованных листов вызывает сравнительно небольшую деформацию сжатия (около 30%), но при фальцовке она значительно выше.

Если бы удалось получить геометрически правильный сгиб, как показано на рис. 3.9, б, то при первом сгибе относительные деформации растяжения и сжатия оказались бы равными 100%: при R = 0 <?xml version="1.0"?>
= 1,00 = 100%. Такие деформации, особенно деформации сжатия, нереальны даже теоретически, так как материя в точке В (рис. 3.9, б) не может исчезнуть. Известно, что относительное удлинение бумаги при растяжении не превышает 4,2%. Это означает, что без разрушения структуры бумаги можно получить сгиб по радиусу <?xml version="1.0"?>
мм для обычной печатной бумаги. При сжатии печатной бумаги машинной гладкости, пористость которой достигает 60%, при давлении 5 МПа (50 <?xml version="1.0"?>
) вытеснить весь воздух и максимально уплотнить структуру не удается; дальнейшее повышение давления приводит к относительному сдвигу волокон, нарушению молекулярных связей между ними и значительному снижению прочности бумаги.

В реальных условиях фальцовки падение прочности разных видов печатной бумаги по сгибу в зависимости от направления раскроя не превышает 30%, ожидаемого 2-3-кратного уменьшения прочности не происходит: очевидно, деформация растяжения и сжатия распространяется на более широкую область лис та. При этом концы соседних волокон у наружного сгиба расходятся на значительные расстояния лишь близ поверхности бумаги поперечного раскроя, а во внутренней части сгиба волокна набегают друг на друга, образуя утолщения и многочисленные мелкие складки вдоль линии сгиба (рис. 3.9, б), которые при фальцовке толстой бумаги заметны даже невооруженным глазом.

Характер и величина разрушения связей между волокнами б сгибе различны в тетрадях с долевым и поперечным раскроем. Если сгиб происходит по машинному направлению бумаги, то в зону перегиба попадают в основном боковые разветвления волокон целлюлозы и древесной массы и небольшое количество волокон, оказавшихся под каким-либо углом к машинному направлению из-за сотрясательного движения сетки бумагоделательной машины. Сгиб в этом случае получается довольно четким, стойким, со сравнительно гладким фальцем, без изломов и искривлений.

Если же сгиб перпендикулярен машинному направлению бумаги, то в зону перегиба листа попадает основная масса целлюлозных волокон, ориентированных по машинному направлению. Наружная поверхность фальца при этом получается шероховатой, так как концы волокон освобождаются от молекулярных связей Друг с другом, внутреннее утолщение бывает заметно большим, а линия сгиба - неровной. Сам фальц, несмотря на разрушения около 30% толщины листа, стремится вернуть свою первоначальную форму.

Деформации при втором сгибе. При втором параллельном сгибе условия перегиба внутренней доли листа подобны условиям образования первого сгиба. Наружная доля при этом огибает внутреннюю по радиусу, равному толщине бумажного листа: R = d. Относительная деформация растяжения и сжатия поверхностных слоев наружной доли листа при плотном прилегании листочков в сгибе, рассчитанная по формуле (3.6), ровно в 3 раза меньше, чем у внутренней доли листа, что приводит к меньшему разрушению структуры бумаги, но к большей способности сгиба к самовосстановлению.

Деформации листа при перпендикулярных сгибах. В механизме получения второго перпендикулярного сгиба есть три важные особенности. Первая состоит в том. что жесткость одного края односгибной тетради у сгиба значительно отличается от жесткости остальной ее части. Вследствие этого в кассетных фальцевальных аппаратах происходят неравномерный прогиб бумажной петли перед ее захватом фальцующими валиками и отставание захвата петли у кромки листа, имеющего сгиб. Вторая особеннооть заключается в том, что наружная доля листа огибает внутреннюю по радиусу, равному толщине листа, и при плотном к ней прилегании оказывается уже внутренней, выжимая ее на величину <?xml version="1.0"?>
а в многосгибных тетрадях - на величину <?xml version="1.0"?>
(рис. 3.10 Рис. 3.10. Схема выжимания внутренней доли листа при перпендикулярной фальцовке: F - результирующая сил упругости долей листа). Однако по кромке первого сгиба обе доли листа составляют единое целое, поэтому внутренняя доля не может в этом месте сместиться относительно внешней и испытывает от внешней доли листа значительные направления сжатия, направленные по линиям первого сгиба. Третьей особенностью является то, что внутренняя половина листа, связанная с наружным первым сгибом наподобие шарнира, может поворачиваться относительно точки пересечения сгибов и по мере прохождения второго сгиба в фальцваликах постепенно вытесняется из наружной. Так как противоположная от первого сгиба часть листа относительно свободна, она заметно отодвигается от линии сгиба наружной половины листа. Эти особенности обусловливают снижение точности перпендикулярного сгиба при фальцовке листов в кассетных фальцевальных машинах, а во всех типах фальцаппаратов - неплотную затяжку фальцев и образование диагональных морщин.

При последующих перпендикулярных сгибах предыдущие подвергаются дополнительному уплотнению в фальцваликах, причем если в предыдущей фальцсекции сгиб обжимался сразу (за несколько тысячных секунды), то в следующей секции он обжимается постепенно, по мере прохождения листа между фальцующими валиками с удельным временем 0.07-0,2 с/м. Вероятность образования морщин и складок и неплотной затяжки фальцев при третьем и особенно четвертом перпендикулярном сгибе многократно возрастает.

5.3.4.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО И ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ФАЛЬЦОВКИ

На основные показатели качества сфальцованных тетрадей (точность фальцовки, степень обжатия фальцев и отсутствие морщин) оказывают влияние режимы фальцовки и технологические факторы. Под режимами фальцовки подразумевается величина зазора между фальцваликами и скорость работы фальцмашины, определяющие величину, время и энергию силового воздействия на фальцуемую бумагу. К технологическим факторам относятся толщина, объемная масса, зольность и влажность бумаги, направление раскроя, число сгибов и вариант фальцовки тетради, определяющие деформационные свойства бумаги и полуфабриката. На производительность фальцовки оказывают влияние в основном формат (длина) и толщина бумаги и вариант фальцовки.

Режимы фальцовки. Величина зазора между фальцваликами, предварительно устанавливаемая при подготовке фальцмашины к работе [см. подразд. 5.3.1 и формулу (3.4)], определяет удельную силу обжима фальцев; в процессе фальцовки она должна дополнительно регулироваться с учетом числа сгибов и варианта фальцовки. Технологически необходимая удельная сила сжатия фальцуемой тетради в фальцваликах должна возрастать с увеличением суммарной толщины и числа обжимаемых фальцев. Чтобы получить высокую степень обжатия фальцев, при 1-3-сгибной параллельной фальцовке она должна возрастать от 0,12 до 0,40 кН/м (кгс/см), а при 2-4-сгибной перпендикулярной фальцовке - от 0,20 до 2,5 кН/м (кгс/см).

Скорость работы фальцмашины существенно влияет на точность фальцовки тонкой бумаги с малой объемной массой и, следовательно, жесткостью, так как такая бумага легко деформируется в момент равнения листа по упорам кассет и ножевых фальцсекций. Чтобы получить точность фальцовки высокого уровня тонкой бумаги, скорость работы машины приходится снижать.

Другие параметры режимов обработки, влияющие на результат силового воздействия на материалы, - время обжима сгибов и температура материала - в повседневной практике фальцовки существенно не изменяются, поэтому их влиянием на качество фальцовки можно пренебречь.

Технологические факторы. Толщина бумаги. При фальцовке тонкой бумаги меньше абсолютные деформации растяжения и сжатия в сгибах и высокоэластические восстановительные силы, поэтому степень обжатия фальцев у тетрадей из тонкой бумаги при одинаковой удельной силе в фальцваликах всегда выше, чем при фальцовке толстой бумаги. Высокая точность фальцовки тонкой бумаги достигается за счет снижения инерционных нагрузок при снижении скорости работы оборудования.

При перпендикулярной 3-4-сгибной фальцовке относительно толстой бумаги (толщиной более 90 мкм) возрастает сила, действующая на внутренние доли тетради (см. рис. 3.10), что приводит к образованию диагональных морщин на внутренних разворотах тетрадей. Разрезка, перфорация или биговка предпоследнего верхнего сгиба позволяют устранить этот дефект, но требуют некоторого снижения скорости работы оборудования.

Объемная масса бумаги. Структура каландрированной, высококаландированной и мелованной бумаги с большой объемной массой <?xml version="1.0"?>
многократно и сильно уплотнялась в процессе их производства, поэтому такая бумага позволяет получать четкий фальц и высокую степень его уплотнения при одинаковой удельной силе сжатия в фальцваликах.

Зольность бумаги. В бумаге с большим содержанием наполнителя связь между волокнами целлюлозы ослаблена и значительно нарушается в сгибах, поэтому высокозольная бумага теряет при фальцовке до 80% прочности на разрыв; высокую степень обжатия фальцев у такой бумаги можно получить при малой удельной силе в фальцваликах. При образовании сгибов в бумаге с малым содержанием наполнителей прочность надмолекулярной структуры бумаги изменяется значительно меньше, а прочность на разрыв уменьшается не более чем на 30%. Для получения высокой степени обжатия фальцев у тетрадей из такой бумаги требуется большая удельная сила в фальцваликах.

Влажность бумаги. С увеличением влажности бумаги прочные водородные связи между молекулами целлюлозы в волокнах заменяются относительно слабыми мостиковыми связями через диполи воды (см. подразд. 3.1.5), поэтому при сравнительно малом силовом воздействии на бумагу с повышенной до 10-12% влажностью можно получить значительные остаточные деформации в сгибах при малом разрушении надмолекулярной структуры волокон целлюлозы.

Устройства для увлажнения бумаги перед печатанием и фальцовкой, к сожалению, широкого распространения не получили, но кондиционирование воздуха в печатных цехах и в фальцевальных отделениях может способствовать повышению качества как печати, так и фальцовки.

Направление раскроя. Сгиб получается ровным, гладким, с минимальной потерей прочности бумаги на разрыв, если фальцовка обеспечивает так называемый долевой раскрой, когда машинное направление бумаги совпадает с линией последнего сгиба. Для получения долевого сгиба с высокой степенью обжатия фальцев удельную силу сжатия в фальцваликах следует увеличивать. При поперечном раскрое удельная сила сжатия сгибов в фальваликах должна быть минимальной, так как высокое давление может вызвать значительное разрушение бумаги на сгибах и снизить тем самым долговечность книжного издания.

Число сгибов и вариант фальцовки. С увеличением числа сгибов от одного до трех для получения высокой степени обжатия фальцев при параллельной фальцовке удельную силу сжатия в фальцваликах необходимо увеличивать примерно трехкратно. Комбинированная и особенно перпендикулярная фальцовка требует многократного увеличения удельной силы обжима в фальцваликах.

Производительность фальцовки. В книжно-журнальном производстве фальцовка - весьма трудоемкая операция, удельный вес которой среди основных операций брошюровочно-переплетных процессов возрастает с увеличением объема книжного издания. При ручной фальцовке листов трудоемкость фальцовки зависит в основном от формата фальцуемых листов и числа сгибов . При изготовлении тетрадей большого формата по сравнению со средним трудоемкость односгибной фальцовки возрастает на 15,6%, а трехсгибной - на 8,8 %. Увеличение числа сгибов тетрадей от одного до двух и трех сопровождается увеличением трудоемкости изготовления тетрадей среднего формата в 2,2 и 3,5 раза, а тетрадей большого формата - в 2,1 и 3,3 раза.

При машинной фальцовке на трудоемкость операции влияют в основном вариант фальцовки и длина листов. Трудоемкость минимальна при параллельной фальцовке: на современных фальцмашинах она требует 1,3-2,0 мин на 1 тыс. тетрадей в зависимости от длины листа. Двухсгибная перпендикулярная фальцовка повышает трудоемкость фальцовки в 1,25-1,43 раза, а трехсгибная перпендикулярная - в 2,0-2,67 раза по сравнению с параллельной фальцовкой. Полуторакратное увеличение длины листа при параллельной фальцовке повышает трудоемкость операции на 33%, а при перпендикулярной - на 25%. Большая толщина бумаги требует более частой загрузки самонакладов и иногда снижения скорости фальцовки, но трудоемкость операции при этом повышается незначительно. Машинная фальцовка позволяет в 20-100 раз сократить время, необходимое на переработку оттисков на этой операции.

5.4.

Прессование, упаковка и складирование тетрадей

В книжно-журнальном производстве имеется несколько объектов прессования: прессуют тетради, книжные блоки, корешки блоков и готовые книги. В 50-60-х гг. прессовали также скомплектованные блоки на прессах тяжелого типа или ротационных обжимных станах, справедливо полагая, что если на операцию шитья блоков нитками будут поступать тетради с плохо обжатыми фальцами, то в готовой книге плотного шитья получить невозможно, так как последующие прессования блока, корешка и книги плотность шитья ослабят. Основная цель этих операций - откалибровать тетради и книжные блоки по толщине, которая в пределах одного заказа может быть различной (более чем на 20%) из-за колебаний толщины бумаги и режимов обработки. Прессование повышает качество полуфабрикатов и производительность операций изготовления и обработки блоков, вставки блоков в крышки и штриховки книг, компактность и долговечность книжных изданий.

Прессование и упаковка тетрадей на этапе их изготовления возникли как промежуточные операции между фальцовкой и комплектовкой блоков - для удобства их транспортировки и хранения на складе полуфабрикатов перед передачей на последующие операции. В производстве многообъемных книжных изданий и рекламных газет эти операции необходимы, так как комплектовка блоков не может быть начата до тех пор, пока все листы не будут отпечатаны и сфальцованы, а тетради укомплектованы дополнительными деталями. К сожалению, такое отношение к этим операциям сохранилось и до настоящих дней, тогда как после отказа от прессования скомплектованных блоков перед шитьем основной целью проведения операции прессования стали закрепление деформаций в местах сгибов и обжим тетрадей с целью их калибровки для надежности работы автоматов на последующих операциях, увеличения плотности шитья, компактности и долговечности изданий, тетради которых сшиты термонитями или блоки - потетрадно нитками.

Обжиму и упаковке необходимо подвергать все многообъемные тетради, в первую очередь те, к которым будут приклеиваться дополнительные детали - форзацы, дробные части бумажного листа, иллюстрации, печатаемые отдельно от текста. Односгибные тетради и дополнительные детали книжного блока можно хранить и транспортировать в фурах с решетчатыми стенками и с откидными полками.

5.4.1.

ТЕХНОЛОГИЯ ПРЕССОВАНИЯ И УПАКОВКИ ТЕТРАДЕЙ

Чтобы обеспечить закрепление деформаций в местах сгибов, многообъемные тетради после фальцовки прессуют в горизонтальных паковально-обжимных прессах типа БПТ-1,5 (Шадринский ЗПМ, Россия) при укладке тетрадей большой стопой корешками и верхними сгибами ("головками") в одну сторону (рис. 3.11, б Рис. 3.11. Схема прессования тетрадей: а - на вертикальных паковально-обжимных прессах; б - на горизонтальных паковально-обжимных прессах и приемно-прессующих устройствах). Число тетрадей в прессуемой стопе регламентируется в основном ее предельно допустимой массой (8 кг) и удобством счета: для средних форматов в каждой стопе должно быть 500 или 600, а для больших форматов начиная с 70 х 95/16 - 200 16-страничных тетрадей; при вдвое большем объеме тетрадей их число в стопе должно быть вдвое меньшим. При изготовлении изданий повышенного качества, печатаемых на высококаландрированной и мелованной бумаге, число тетрадей в стопе необходимо уменьшить соответственно до 200 и 100, так как из-за высокой гладкости бумаги они рассыпаются при укладке в прессе.

В прессах вертикального типа, которые широко распространены на отечественных полиграфических предприятиях, стопы тетрадей обычно составляют из пяти-шести приверток по пятьдесят 32-страничных или по сто 16-страничных тетрадей, которые укладывают в прессе корешками и верхними краями в разные стороны, чтобы они не рассыпались (рис. 3.11, а). Тетради на этих прессах выравниваются лишь по одной вертикальной стенке, а выполнить требование одинаковой укладки удается лишь при уменьшенной высоте стопы. При укладке тетрадей привертками корешками и верхним краем в разные стороны не обеспечивается должный эффект прессования, так как корешковые и верхние сгибы тетрадей в привертках не имеют необходимого упора в процессе прессования (см. рис. 3.11, а), в связи с тем что толщина торцов смежных приверток в переднем и нижнем краях из-за неплотной затяжки фальцев, неточной фальцовки и наличия шлейфа в 2-4 раза меньше (в зависимости от числа сгибов по корешку и верному краю) общей толщины листов тетрадей.

После укладки стопы тетради тщательно приталкиваются к наклонному столу и стенке пресса. Чтобы не повредить тетради обвязочным ремнем, на крайние тетради укладывают форматные жесткие пластмассовые, дюралюминиевые или фанерные прокладки толщиной 3-5 мм с вырезом в одном углу. чтобы были видны норма и сигнатура упакованных тетрадей. Применение картонных прокладок недопустимо, так как из-за малой их жесткости не обеспечивается равномерное обжатие стопы и происходит смятие крайних тетрадей, часть которых нередко отходит в брак. После кратковременного обжима при давлении порядка 200-400 кПа (2-4 <?xml version="1.0"?>
) стопу скрепляют ремнем с металлической кольцевой пряжкой, подсовывают под ремень на прокладку ярлык с указанием наименования заказа, номера тетради и фамилии (или именного номера) исполнителя и укладывают пачку на поддон. Укладка пачек на поддоне должна производиться так, чтобы передние кромки тетрадей были внутри штабеля, с соблюдением принципа кирпичной кладки, чтобы пачки не рассыпались при максимальной высоте штабеля, равной 2,0 м (рис. 3.12 Рис. 3.12. Схема укладки спрессованных пачек тетрадей на поддон: 1 - поддон; 2 - тетради; 3 - прокладки; 4 - ремни).

Прессование, упаковка и укладка пачек на поддон с использованием паковально-обжимных прессов требует значительных физических нагрузок, поэтому на крупных полиграфических предприятиях используют полуавтоматические паковально-обжимные устройства и автоматическое оборудование. На рулонныx книжно-журнальных печатных машинах Рыбинского ЗПМ (Россия) используют полуавтоматические горизонтальные пресс-приемки, в которых автоматизированы формирование и прессование стопы, но обвязка и укладка пачек на поддон выполняются вручную. В 80-х гг. фирмы-производители печатного оборудования стали оснащать рулонные машины автоматическими пресс-приемниками, на которых спрессованная стопа обандероливается широкой полипропиленовой лентой, концы которой скрепляются термосваркой.

Частично или комплексно автоматизирована обработка продукции листовых печатных машин: современные фальцевальные машины могут укомплектовываться секциями или самостоятельными автоматами для прессования сфальцованных тетрадей, стопоукладчиками и автоматами для формирования, прессования и обандероливания стопы (например, прессекции PS и PC и автоматы HSB34, PAS66, ASB33 фирмы "Шталь. Германия). Благодаря большой силе прессования (5 кН, 500 кгс) высота стопы после обжима и обандероливания на автомате ASB33, в зависимости от объемной массы бумаги, формата тетрадей и первоначальной высоты стопы, уменьшается на 5-33%. Применение повышенного давления при прессовании и автоматического обандероливания, фиксирующего деформации стопы, полученные при прессовании, позволило значительно повысить качество спрессованных тетрадей. Однако ручной труд при укладке спрессованных пачек на поддон сохраняется.

5.4.2.

ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПРЕССОВАНИЯ

В процессе обвязки или перед укладкой на поддон пачки опрессованных тетрадей необходимо проконтролировать по следующим показателям качества: контрольной высоте пачек, точности выравнивания корешковых фальцев, а у тетрадей со шлейфом - и отсутствию повреждений и деформаций шлейфов. Контрольная высота спрессованных пачек является важнейшим показателем качества при изготовлении книжных изданий, рассчитанных на большой срок службы и (или) интенсивное пользование, поэтому этот показатель рекомендуется контролировать статистическим методом с использованием контрольных карт медиан (см. подразд. 12.3), а измерение высоты пачки - металлической линейкой или рулеткой с упором, фиксирующим начало отсчета. Контрольная высота пачек рассчитывается по формуле (3.7), решенной относительно <?xml version="1.0"?>
, и устанавливается мастером участка для каждого тиража. Два других показателя качества контролируют визуально.

Контрольная высота пачек, за вычетом толщины прокладок, определяет объективный показатель качества спрессованных тетрадей, книжных блоков, готовых книг и стопы листов, который называют коэффициентом спрессованности <?xml version="1.0"?>
. Коэффициент спрессованности - это величина, измеряемая отношением суммарной толщины листов стопы, тетрадей или книжного блока к высоте стопы или толщине блока, освобожденной от действия внешней силы:

<?xml version="1.0"?>

где d - толщина бумаги, мм; <?xml version="1.0"?>
- высота стопы, мм; <?xml version="1.0"?>
- толщина блока с прямым корешком, мм; <?xml version="1.0"?>
- число страниц в тетради; n - число тетрадей в стопе или в книжном блоке; <?xml version="1.0"?>
- поверхностная плотность бумаги, <?xml version="1.0"?>
; <?xml version="1.0"?>
- плотность бумаги, <?xml version="1.0"?>
.

Толщину бумаги берут из данных лабораторного анализа, а в предварительных технологических расчетах, в курсовом и дипломном проектировании она рассчитывается по формуле

<?xml version="1.0"?>

Толщину тетрадей, блоков и книг измеряют толщиномером МГУП с погрешностью 1,0 мм через 10 мин после снятия нагрузки, когда релаксационные процессы практически заканчиваются. При определении коэффициента спрессованности важно, чтобы высота стопы, толщина тетради и блока измерялись при малом и равномерно распределенном по их поверхности давлении, для чего их следует накрывать металлической пластиной, обеспечивающей давление около 100 Па (1 <?xml version="1.0"?>
).

5.4.3.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КОЭФФИЦИЕНТ СПРЕССОВАННОСТИ ТЕТРАДЕЙ

Эффект прессования тетрадей после фальцовки зависит от режима прессования (давления, времени, температуры) и таких технологических факторов, как толщина, объемная масса и влажность бумаги, число страниц в тетрадях и высота стопы.

Режим прессования. С увеличением давления и времени прессования коэффициент спрессованности стопы тетрадей возрастает (рис. 3.13 Рис. 3.13. Зависимость коэффициента спрессованности стопы тетрадей от режима прессования: а - давления; б - времени выдержки спрессованных пачек после обвязки).

Давление и время прессования (время выдержки пачек спрессованных тетрадей в связанном состоянии) - факторы взаимозаместимые: при кратковременном обжиме под большим давлением достигается такой же эффект, что и при длительном воздействии малых нагрузок. Так, при обжиме блоков, корешка блоков и книг после вставки блоков в переплетные крышки на поточных линиях, где важно сокращение цикла обработки, используют первый вариант, обжим же тетрадей, подлежащих длительному хранению на складе полуфабрикатов, и прессование книг после вставки в мелкосерийном производстве целесообразно проводить при малом давлении. На паковально-обжимных прессах сила прессования может достигать 16кН (1,6 тс), а давление при обжиме тетрадей минимального формата не превышает 1,0 Мпа (10 <?xml version="1.0"?>
).

Зависимость коэффициента спрессованности <?xml version="1.0"?>
от времени хранения обвязанных пачек (рис. 3.13, б) показывает, что для получения высоких значений коэффициента спрессованности пачки тетрадей должны находиться в зажатом состоянии не менее 3-6 ч. С повышением температуры бумаги (при постоянных давлении и влажности бумаги), особенно после достижения температуры механического стеклования <?xml version="1.0"?>
(см. подразд. 1.1.3), энергия взаимодействия между молекулами и атомами уменьшается, поэтому при приложении внешней нагрузки деформация твердых тел возрастает, но при прессовании тетрадей влиянием этого фактора пренебрегают.

Технологические факторы. Толщина бумаги. Относительное утолщение корешковых сгибов при фальцовке уменьшается при увеличении толщины бумаги и числа одновременно фальцуемых листов [см. подразд. 5.3.3 и формулу (3.6)]. Поэтому чем больше толщина бумаги и число страниц в тетради (при данном варианте фальцовки), тем больший коэффициент спрессованности можно получить при одинаковых режимах прессования. Исследования, проведенные лабораторией брошюровочно-переплетных процессов ВНИИ полиграфии в 50-х гг., установили четкую зависимость коэффициента ("степени") спрессованности спрессованных тетрадей от толщины бумаги и числа страниц в тетрадях. Рекомендуемые числовые значения контрольной высоты пачек тетрадей после их прессования на паковально-обжимных прессах представлены на рис. 3.14 Рис. 3.14. Зависимость усредненных значений коэффициентов спрессованности тетрадей от толщины бумаги: 1 и 2 - по данным ТИ-56 для 16-и 32-страничных тетрадей соответственно; 3 - по данным замеров в 1980-1997 гг. кривыми 1 и 2.

С увеличением высоты стопы и объемной массы бумаги возрастает число элементов надмолекулярной структуры и элементарных частиц в единице объема, противодействующих внешнему силовому воздействию, поэтому для получения требуемого коэффициента спрессованности давление прессования должно возрастать. Однако высокое значение объемной массы (более 0,95 <?xml version="1.0"?>
) характерно для бумаги с большим содержанием наполнителей - мелованной и для глубокой печати, которые после прессования тетрадей под большим давлением теряют до 50% прочности на растяжение. При давлении прессования порядка 50-75 кПа (0,5-0,75 <?xml version="1.0"?>
), которое применялось на паковально-обжимных прессах первого поколения, увеличение числа страниц в тетрадях вдвое давало прирост коэффициента спрессованности в среднем на 0,12-0,08 в зависимости от толщины бумаги.

В настоящее время благодаря успехам машиностроителей и совершенствованию технологии фальцовки и прессования тетрадей (в частности, за счет повышения давления в фальцваликах и 4-5-кратного повышения давления прессования тетрадей) реальные значения коэффициентов спрессованности тетрадей удалось значительно увеличить (см. кривую 3 на рис. 3.14). Эта кривая - результат обработки результатов обширных исследований, проведенных в 1980-1997 гг. в типографиях и полиграфических комбинатах Москвы, Саратова и Твери дипломниками МГУП и МИПК под руководством автора. Исследования проводились с использованием методики статистического контроля качества продукции, причем при обработке данных зависимость коэффициента спрессованности от числа страниц в тетрадях не прослеживалась, во всяком случае она лежит в пределах ошибки измерений и колебаний деформационных свойств бумаг с разными композицией, объемной массой, видом отделки, степенью проклейки и т.д. На основе этих данных составлена табл. 3.1, поскольку рекомендуемые технологическими инструкциями выпусков 1963,1969 и 1982 гг. значения контрольной высоты пачек тетрадей после прессования и обвязки не корректны, так как были получены из значений коэффициентов спрессованности, равных 1,0 и 1,1, которые возможны при давлениях, на один-два порядка больших, на прессах для обжима корешка блоков и прессах тяжелого типа, снятых с производства в 60-х гг.

Таблица 3.1. Контрольная высота пачек тетрадей после прессования и упаковки
Число тетрадей в пачке при объеме тетрадей Высота пачек (мм) при толщине бумаги (мкм)
16 с. 32 с. 60 70 80 90 100 120 150
200 100 107 122 138 153 168 200 247
500 250 267 304 344 383 421 500 619
600 300 320 365 413 459 504 600 742

Допуск: плюсовой, от 3 до 20 мм в зависимости от высоты стопы и объемной массы бумаги.

5.4.4.

СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПРИ ПРЕССОВАНИИ ТЕТРАДЕЙ

Коэффициент спрессованности стопы ненагруженпых листов и тетрадей значительно меньше единицы (<?xml version="1.0"?>
< 1) из-за утолщений в фальцах, воздушных прослоек между листами, шероховатой и волнообразной поверхности листов, соприкасающихся лишь в отдельных точках. По мере нагружения стопы поверхность листов распрямляется, становится более плоской, воздух из пространства между листами постепенно вытесняется, внутренние напряжения возрастают, высота стопы уменьшается (рис. 3.15 Рис. 3.15. Осциллограмма прессования стопы тетрадей: 1 - давление; 2 - высота стопы), а коэффициент спрессованности увеличивается.

Высота стопы несфальцованных листов при малых давлениях всегда меньше высоты стопы тетрадей, но при так называемом критическом давлении <?xml version="1.0"?>
высота стопы тетрадей становится равной высоте стопы листов и суммарной их толщине, измеренной при таком же давлении. При давлении ниже критического неплотная структура (НС) листов и тетрадей характеризуется изгибно-крутильными деформациями; при критическом и большем давлении листы и тетради имеют плотную структуру (ПС), для которой характерна деформация сжатия.

Для получения заметных остаточных деформаций и увеличения коэффициента спрессованности плотной структуры требуются значительные давления. Критическое давление зависит от композиции (номера), объемной массы и вида отделки бумаги и колеблется в пределах от 150 до 200 кПа (1,5-2.0 <?xml version="1.0"?>
), если толщина бумаги измеряется при стандартном давлении 98 кПа (1 <?xml version="1.0"?>
).

В процессе обжима тетрадей, уложенных корешками и верхними краями в одну сторону между двумя плоскопараллельными плитами, наибольшее напряжение возникает в местах утолщения фальцев, благодаря чему в них быстрее протекают релаксационные процессы и образуется плотно обжатый и стойкий сгиб. По мере возрастания давления прессования контакт между листами становится более плотным, толщина листов постепенно уменьшается вследствие уплотнения структуры бумаги и вытеснения воздуха, находящегося во впадинах поверхности и во всем объеме бумаги (рис. 3.16 Рис. 3.16. Зависимость высоты стопы тетрадей и суммарной толщины листов от давления: 1 - тетради; 2 - листы). Объем воздуха в печатной бумаге зависит от ее вида, номера (композиции), способа отделки, зольности и колеблется в пределах от 60% у газетной до 30% у мелованной бумаги [ссылка на источники литературы].

Благодаря упругим свойствам бумаги относительное уменьшение толщины листов по сравнению с уменьшением высоты стопы незначительно и становится заметным при очень больших давлениях [около 25 МПа (250 <?xml version="1.0"?>
)], при которых толщина листов после снятия нагрузки уменьшается всего на 2,5-5,9%, тогда как высота стопы - на 31-44%. Давление 25 МПа следует считать предельно допустимым для запечатанной бумаги, так как при большем давлении поверхностные волокна бумаги начинают внедряться в пространство между волокнами соседних листов, поэтому листы слипаются, снижается гладкость бумаги. При давлении, равном критическому, коэффициент спрессованности стопы достигает значения <?xml version="1.0"?>
= 1,0, а при большем давлении становится большим единицы, достигая значений 1,10-1,20 при предельно допустимом давлении. В процессе прессования тетрадей при давлении 0,2-0,4 МПа (2-4 <?xml version="1.0"?>
) коэффициент спрессованности обычно не превышает 0,96. При обжиме корешка книжных блоков до и после заклейки и сушки и давлении порядка 4 МПа коэффициент спрессованности может быть в пределах 1,0-1.1 в зависимости от влажности и температуры корешковой зоны.

5.4.5.

СКЛАДИРОВАНИЕ ТЕТРАДЕЙ

Хранение спрессованных и упакованных тетрадей на поддонах - традиционный способ для отечественных крупных типографий, но он не единственно возможный и оптимальный в полиграфическом производстве. Серьезный недостаток этого способа складирования и транспортировки полуфабрикатов - необходимость перевалочных операций и тяжелого физического труда при укладке пачек на поддон, отправке тележки с груженым поддоном на склад полуфабрикатов и со склада на последующие операции, загрузке самонакладов форзацприклеечных и подборочных машин и вкладочно-швейно-резальных агрегатов.

На зарубежных полиграфических предприятиях для перевалочных операций и хранения успешно применяются подвижные, на малых колесах, фуры с высокими стенками и откидными полками, которые легко передвигаются по ровному и гладкому полу. При высоком качестве фальцовки тетрадей и односгибных деталей этот вариант складирования может быть с успехом использован на малых и средних полиграфических предприятиях России. Для крупных журнальных и газетных типографий специалисты фирмы "Мюллер - Мартини" (Швейцария) разработали две системы приемки, складирования и питания тетрадями подборочного оборудования и скоростных вкладочно-швейно-резальных агрегатов. Первая система BSF, названная по аббревиатуре указанных операций (Bundle. Stacker, Feeder), предполагает автоматизированные приемку, прессование, упаковку и укладку на поддон пачек тетрадей большого размера, высотой 1,2 м и массой до 80 кг. Транспортировка поддонов на склад полуфабрикатов и на последующие операции производится с помощью электрокаров. Загрузка вкладочно-швейно-резальных агрегатов, оборудованных самонакладами горизонтального типа и большой емкости, производится с применением робототехники. Другая система, названная "PrintRoll", предусматривает использование приемно-питающих устройств, сматывающих каскад тетрадей, поступающих из фальцаппаратов книжно-журнальных и газетных ротаций, с помощью широкой полимерной ленты в рулоны диаметром до 2,2 м. ПринтРоллы транспортируют также электрокарами, но они не требуют перевалочных работ, так как при изготовлении заказа подсоединяются к вкладочно-швейно-резальным агрегатам и становятся их самонакладами.

© Центр дистанционного образования МГУП