第二节 粘结材料的种类、性能与使用
粘结材料的种类很多,材料来源极为广泛,在这些原材料中有许多是从天然材料中提取的,如从动物、植物和矿物中提取的物质。近些年又出现了大量的人工合成树脂,这些合成的人造粘结材料与天然的粘结材料相比较有许多优点。它们不仅有足够的粘结能力,而且干燥快,能形成近似无色的弹性透明胶膜,除个别种类的粘结剂以外,一般都没有什么气味,不挥发有害气体,稳定性好,不易发霉变质,不怕虫蛀鼠咬等,且来源广泛可靠,能随时制备足够数量的材料,有助于装订专业的标准化、数据化和机械化加工生产,并能保证粘结的牢度和质量要求。因此,近些年装订行业几乎都在使用人工合成树脂作粘结材料,以取代一大部分天然粘结材料来装订书刊本册。
水溶性粘结剂的成本一般较低,无毒,制造也简单,对纸张等表面有微孔的材料,有良好的渗透性能,且使用方便(用水溶后即可使用)。但这一类粘结剂是靠水分挥发进行干燥的,因此干燥速度较慢,往往需要增加一套干燥的设备,如远红外线、高频介质加热、烫烘等,才能保证机械化作业的连续加工。
热熔性粘结剂则有许多优点,这种粘结剂使用时要加热到一定程度使用。一旦冷却就能很快保证粘结牢度,如EVA热熔胶一般在10s内就可基本干燥。由于其干燥速度快,很适合机械化的高速装订的需要。从缩短出书周期考虑,使用这种粘结材料有利高速联动生产,可以减轻工人劳动强度和改善工作条件。
使用粘结材料进行装订生产,是一件普通简单的事情,但是能在多种粘结材料中选择某一种适当的粘结剂,进行一种新的粘结工作,并能达到预想的粘结效果,则是一件很难的事。如粘结剂的价格高低,粘结过程的工作特性和粘结产品的耐久性,粘结剂和被粘物的适应性等都应考虑到。同时,还要了解粘结剂本身的成分、寿命、暴露在空气中的时限、粘度、干燥时间的长短等等。根据工艺上的一些特殊要求,选择适当的粘结材料,这更是装订加工中很重要的问题。所以,装订工作者应较多地了解粘结材料的品种、性能、成分等有关知识。
一、动物类粘结材料
动物类粘结材料的使用,在我国有几千年的历史。早在二千多年前人们就用动物皮等加水用火熬成皮鳔胶,用于各种材料的粘结。这种胶是从热水或石灰浆处理的动物的皮、肌内组织和骨骼获得的一种粘结材料。
1.骨胶的性能及其使用。骨胶,是一种使用最为广泛的动物类粘结材料。其特点是:粘结性能好、粘结强度高、水分少干燥快、粘结定形好、价格低廉、使用方便,特别是粘结和糊制精装书封壳,可得到良好的效果。
(1)骨胶的性能。动物胶的主要成分是明胶朊蛋白质。其纯度低的一种称骨胶,骨胶是脆性的硬块或凝固体。胶原是不溶于水的蛋白质,经加热等处理后变成蛋白质的另一种形式叫胶朊,能溶于热水并具有粘结性能。
骨胶的胶膜形成后很坚固,富有弹性,这是由于骨胶的长分子链所决定的。这个长分子链在不断裂的情况下,能改变本身的排列形式,因此产生了很好的弹性,如果在使用时加入适当的增塑剂,其胶膜的弹性能得到增加。但骨胶不耐水,遇水会使胶层膨胀而失去粘结强度。其耐腐性也较差,当胶中含水量达到20%以上时则易腐败变质,温度高、湿度大也会引起变化。
(2)骨胶的使用。使用骨胶时,先用体积相等或略多的水(最好用热水)将骨胶浸泡10h左右使胶块变软,然后加势至65-85℃,使其成为胶体即可使用。胶温超过100℃则会因分子降解而使粘度下降,颜色变深,影响粘结效果。胶块与水的比例,根据所需粘度而定,一般比例为1:3。骨胶在使用中有微量沉淀,所以要边用边加水进行必要的搅拌,以调节粘度、流动度。热胶时必须采用浴热方法,不可用贮胶器皿直接加热。
骨胶要保持在一定温度条件下才可使用,因此,当使用中需加入水调解稠稀时,加入的水与胶体温度应相同或略高,切不可加入冷水。因为骨胶胶体粘而稠,加入冷水后胶体的温度骤降会出现凝块。使用这样的胶液粘结纸张、漆布、织品等就会出现粘结不牢、气泡、不平、浅色封面会漏胶等质量问题,直接影响书刊本册的外观,甚至造成次品等。
涂抹骨胶时速度要快、均匀,不要一次蘸胶过多造成胶层不平或渗透不均等,使封面软料出现变形的弊病。骨胶沉淀后的杂物较多,要按期清理。
2.明胶。明胶成分近似骨胶,但纯度较高,胶体透明。制作明胶的原料为优质新鲜的动物皮、下脚料及骨等。明胶的熔融温度和凝结温度与骨胶也有所不同。明胶的纯度虽高,但仍含有一些增塑剂,这些增塑剂可以从空气中吸取水分,以阻止粘对层干燥过分而变脆。
明胶在使用前可加入相应水分,在50℃左右时就能完全熔融成所需要的胶液,常用的胶液温度为40-70℃,不低于30℃仍可使用。这种温度下的明胶液仍粘稠的液状,有利于涂布作业,而且在冷却凝聚时,可以迅速凝固形成胶膜则干燥。
明胶的使用方法与骨胶基本相同,但因其价格较贵,一般只在一些高档次书刊画册和特殊加工物上使用。
3.鱼胶。鱼胶是动物胶中质量最好,而价格也是最高的一种。它是由鱼皮等提取的经加工处理所得的高质量粘结材料。过去常将这种粘结剂称为鱼皮鳔,性能与使用方法与骨胶基本相同。由于鱼的下脚料用途极广,如鱼骨可制作鱼骨粉,鱼皮可提取鱼肝油等,因此用鱼的下脚料制作粘结剂用于粘结书刊本册过于浪费,现在均以骨胶代替。
动物胶粘结性能好,易干燥,价格便宜,很受使用者欢迎。但使用这种胶时只加入水后加热熔融成胶液就使用,有干燥后脆裂等缺点,因此使用中可加一些助剂,改变胶液的一些性质,以取得更好的使用效果。
①为了防止动物胶的粘结层干燥后变脆,可加入适量的甘油,使胶膜具有一定的柔韧性。加甘油时,要与胶液搅拌均匀。
②动物胶是一种抗湿性较弱的粘结材料,遇潮湿或气温高时,易发霉腐败。为了防止胶液发霉变质,可在胶液内加入适量的防腐剂,如石炭酸等。加添加腐剂方法有两种,一种将适量的防腐剂(加水)在工作完毕后掺入剩余胶液搅拌均匀;另一种是将防腐剂在工作完毕后倒在剩余胶液的表面。
③动物胶中的骨胶是浅褐色的半透明体,有时因胶液温度过高或长期使用不换新胶等,使胶色变为深褐色,涂抹后使纸张或其它被粘物形成有色痕迹,影响书刊外观。为了防止胶色加重,可适当掺入些增白剂,如钛白粉等。加入增白剂时,要事先用水搅拌稀释均匀后掺入胶内,使胶色一致。
④为提高胶膜在室温下的干燥速度,可加入少量尿素。
⑤骨胶在使用中,特别是用机器糊制书壳时,胶液容易出现气泡,造成涂胶不匀等现象。为消除胶液中的气泡,可加入少量的萜品醇或有机硅液体、磷酸三丁酯等。
动物胶中的明胶,由于不低于30℃还可使用,所以还可以与其它粘结材料混合使用。骨胶用于糊制书封壳最好,可以避免或减少书封壳的翘曲不平。
二、淀粉基类粘结材料
淀粉基粘结材料,指用植物的种子、茎杆、块茎等提取的淀粉布成的粘结剂。不同种类的淀粉,可以从不同的植物中提取。其中包括小麦、江米、玉米、马铃薯等多种。
1.面筋粉浆。面筋粉浆,主要成分是江米或小麦。其制作方法是一种是将江米和小麦的种籽研成粉(即面粉),用清水揉合成面块状后,再继续用水揉洗,除面粉中的混合蛋白质,制得淀粉浆,把淀粉浆加热即成为面筋粉浆粘结剂;另一种是拿面粉浆糊发酵后制成面筋浆。面筋粉浆粘结剂具有质地细腻、纯净的优点,常用于粘结裱糊卷轴装上的绫与纸,以及线装书封面、书函、书签、书芯的包角。
2.面粉浆糊。面粉浆糊的主要成分是淀粉。装订用浆糊主要有小麦面粉浆糊、江米面粉浆糊。面粉浆糊是装订书刊本册沿用时间最长、最为普遍的一种传统粘结材料。其来源广泛、制作简单、成本低廉、使用简便,无毒、无味,可以随意加水调节其稠稀程度。
(1)面粉浆糊的性能。面粉浆糊有一定的粘结强度,足可以粘结纸张、纸板、卡纸、织布等,并可根据被粘物体的要求调制成各种不同的粘度。但面粉浆糊粘结的被粘物受潮后易脱落,在气温高、湿度大时面粉浆糊易发酵、生霉、腐败。发酵后的面粉浆糊有酸臭味,表面起泡,长绿毛,粘度大大降低,影响正常的粘结加工。
(2)面粉浆糊的制作与使用。面粉浆糊的制作方法有两种:一种是先将面粉用冷水调制成均匀的、无任何颗粒的稀糊状,然后将85℃至100℃的热水倒入,边倒入边搅拌,即成为具有透明光泽的面粉浆糊;另一种是将面粉用冷水调制成均匀的稀薄流体后进行加热,边加热边搅拌,直到温度上升至80℃以上时即成为面粉浆糊。浆糊制成后可加入少量的甲醛等防腐剂,亦可加入少量的安采以防鼠咬。
①面粉浆糊的粘结强度不高,适用于纸张、卡纸和织品与纸的裱糊,也可用于粘一般封面、环衬、浆背等加工,不宜粘结粘结强度要求高的工作物。
②裱糊卷轴时,还可将面粉浆糊稍微发酵(不可过大),使粘度略降低,这样既可代替价格高的面筋粉浆,又可取得粘牢平整服帖的效果。
③正常使用面粉浆糊时如出现发酵现象,不要扔掉,可将其用于浆背或掺入不发酵的浆糊将粘度略为提高后使用。
④使用面粉浆糊不宜调制过多,应用多少调制多少,以免发霉或因水分失去过多成为干硬块状而浪费掉。
⑤为提高面粉浆糊的粘结强度,可按一定比例加入一些其它粘结剂,如与聚醋酸乙烯乳胶等混合使用,可得到良好的粘结效果。
3.糊精。糊精是由淀粉经酸或热处理或经淀粉酶作用而制成的一种粘结剂。糊精与面粉相比,其粘度高、干燥快、透明度好,放置时间较长不易腐败。
(1)糊精的性能。糊精易溶于热水,稍溶于冷水,具有良好的粘结性能,适用于粘结纸张、织品等带有微孔的物体。
糊精与面粉浆糊有同样的流动性和渗透能力,润湿时可以渗透、扩散,干燥后有良好的粘结效果,糊精有许多优点,而且包装形式由小到大有多种,使用方便很受欢迎。
(2)糊精的制作与使用。糊精的配料有多种,比例有一定要求(见表4-1)。糊精制作方法有两种,第一种,先将江米粉加入冷水搅拌均匀成稀糊状,再将小麦粉内加入明矾和冷水同样搅拌均匀,上述两种面粉浆混合在一起搅拌均匀后,加入苯酚继续搅拌均匀,然后将100℃的开水倒入混和浆内,边倒边搅拌成糊状,加入适量的香精仍继续搅拌片刻后即成为糊精成品;第二种方法:将所有原料(除香精外)掺合在一起,搅拌无效后进行加热(连搅拌边加热),至150℃左右即成糊精成品。每次搅拌都必须均匀,不可有颗粒。
糊精的保管及使用应注意以下问题:
①制成或购来的糊精要密封或用湿布盖好表面,避免糊精表面水分蒸发出现干硬皮造成浪费。
②调制不同稠稀的糊精时,要搅拌均匀,并应用多少调制多少,不可调制过多。
③糊精虽比面粉糊好,粘度高,但仍属一般粘结剂,不可用于粘结强度要求高的物体。其使用方法与面粉浆糊相同。
淀粉基类粘结材料,还可以和其它合成树脂类粘结剂混合使用,以改善其性能,达到更好的粘结效果。
表4-1 糊精的配料
原料 | 计量单位 | 数量 | 配制用途
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小麦面粉 | kg | 40 | 主要原料
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江米粉 | kg | 3-3.5 | 增粘料
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明矾 | kg | 2 | 媒染
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苯酚 | g | 200 | 防腐败
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清水 | kg | 100 | 调制
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香精 | 滴 | 10-16 | 增加香味 |
三、干酪素类粘结材料
干酪素是另一种蛋白质类粘结剂。制作时用酸化脱脂方法进行加工生产,因此溶解性能比较好。它吸水时膨胀,在碱性溶液中容易溶解而形成有粘性的液体粘结剂。
用干酪素粘结时,先加水浸泡使其膨胀,再加入一些弱碱性附加剂使其容易溶解,然后加热搅拌并配成25%的溶液。碱性附加剂可用硼砂、氨水、氢氧化钠、磷酸钠、碳酸钠等碱性物质。其中因硼砂性弱而稳定,氨水在干酪素形成胶膜时易挥发掉,所以采用这两种为好。由于在干酪素中加入碱性附加剂,因此配制用容器应不受碱的浸蚀,可选用搪瓷或不锈钢等容器,切忌用铝或铜等容器。干酪素中有蛋白质易生菌变持,需加入适量的防腐剂,以利保存。由于其易吸水,保存时应放置通风干燥处。
干酪素来源贫乏,价格又高,现在使用的不多,已逐渭失去使用价值,偶尔和其它粘结剂混合使用。
四、天然树脂类粘结材料
天然树脂粘结材料,大部分是由一定树种的树干上割开树皮的伤口部分流出的树脂材料制成的。装订采用这种粘结材料,主要是在烫印时作为助粘剂的。
烫印用助粘剂所用天然树脂有松香粉、虫胶等。
五、纤维素类粘结材料
纤维素类粘结材料基本上是由纤维素改性的溶液组成。可粘结纸张、纸板、封面等,有良好的粘结性能。
1.羧甲基纤维素粘结剂。羧甲基纤维素是纤维素和乙醇酸的醚,又称纸毛浆糊。这种粘结材料是先将纸毛粉碎,经过化学方法碱化、醚化制成羧甲基纤维素,再经过中和处理而制成的。这种粘结材料可以外购,也可以自己制作,其配料方法如表4-2所列。
羧甲基纤维素粘结剂干燥后的粘结强度比面粉浆糊强,胶膜的弹性好,无色透明,不怕虫蛀鼠咬,不变质腐败,不淀淀,贮存时间较长。其粘度可以随意调制,并能与面粉浆糊或聚乙烯醇等混合使用,能获得较好的粘结效果,可以代替淀粉基粘结材料的使用,如粘结封面、纸张、衬纸等。
表4-2 纸毛浆糊配料
原料名称 | 用量 | 要求
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纸边、碎纸毛
烧碱 氯乙酸 纯碱 盐酸 开水 香精 苯酚
| 30kg 20kg 18kg 12kg 1.5kg 240-270kg 少许 200kg
| 用胶版纸毛为好 比重1.35g/cm3,工业浓度30%(勿与皮肤接触)
勿与皮肤接触 加6L水制成盐酸溶液(勿与皮肤接触) 调制用 增加香味 防腐败 |
羧甲基纤维素粘剂的干燥速度比淀粉类粘结剂要慢,粘结开始时粘力不足,随着水分蒸发而干燥,粘结力逐渐增强,待完全干燥后,粘结强度好。因此在加工时被粘的书页或封面,要注意不要移动,避免粘结不齐或不牢。
2.甲基纤维素粘结剂。甲基纤维素是纤维素和甲醇的醚,胶体为白色或米黄色的片状物,能溶于冷水中,溶解时表面张力降低,50℃时胶液会凝结,但冷却后又会恢复原先的溶解性。无毒,对细菌有较高的抗性,对紫外线也很稳定。
装订业一般用甲基纤维素粘结封面等,胶液易涂布,但有时起泡。调制时可以加入些磷酸三丁酯,防止起泡现象。
六、合成树脂类粘结材料
合成树脂又称人造树脂,是由单体经聚合或缩聚而成的树脂。合成树脂类粘结材料是一类使用广泛,使用方便,品种繁多的粘结剂。如装订经常使用的聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、107胶、EVA热熔胶等。
合成树脂类粘结材料的品种很多,装订用的品种也在逐渐增多,主要有以下数种。
1.聚醋酸乙烯酯(PVAC)。聚醋酸乙烯酯是一种聚合物,由醋酸乙烯酯单体聚合而成。根据聚合方法不同有溶液型和乳液型两种,装订所用的是乳液型,因颜色乳白通常又称白胶或乳胶。
(1)聚醋酸乙烯酯的性能。聚醋酸乙烯酯(以下简称PVAC)是一种乳白色的粘稠液体,具有微酸性,能溶于多种有机溶剂,并能耐稀酸稀碱,不怕虫蛀鼠咬,不发霉变质,对人体无害。PVAC固化后的胶层为无色透明,不会给纸张带来污染,而且是水溶乳液易洗涤,可随意调其稠稀,使用方便;PVAC胶层干燥后韧性好,裁切不损刀片,适合装订使用。
PVAC粘结剂的优点很多,但不足的是这种粘结剂耐水性较差,耐热性也差,但只要注意保管,装订使用不受任何影响,是一种使用普遍并受欢迎的合成树脂粘结剂。
(2)PVAC粘结剂的质量指标。目前国内生产的PVAC粘结剂的质量指标要求是,外观:乳白色稠液体,体内无效无明显粒子;有效期为一年。
符合以上技术质量指标的PVAC粘结剂,即可保证装订加工粘结的牢固性。
(3)PVAC粘结剂的使用。PVAC粘结剂使用广泛,特别适用于多孔材料的粘结,如纸张、织品、皮革、木材的粘结。
①PVAC粘结剂使用前,可以根据需要,用冷水调制不同的稠稀,加水越多粘度越低,加水调制时要搅拌均匀。
②PVAC粘结剂可做单页、双页、浆背、书背纸、书背布、包封面、扫衬等的粘结,并都能有很好的粘结效果。
③PVAC粘结剂可以和面粉浆糊、羧甲基纤维素等混合使用,以提高流体的稠度并能降低成本。
④冬季使用PVAC粘结剂进要注意防寒,不可在0℃以下使用;夏季不可过热,长期发过36℃以上就要起变化,但在短期内恢复至常温仍可正常使用;老化变质的胶体成为稀释水状或沉淀块状。为了增加其耐寒力,可加入些邻苯二甲酸二丁酯。
⑤用后剩余的胶液要注意密封,不与空气接触,胶面上最好倒些冷水,避免干燥结皮造成浪费。
⑥糊制精装封壳最好不用此胶,因为PVAC是水溶性胶,干燥速度(与面粉浆糊近似)没有热熔胶快,且不易定型,糊制后的书封壳易因水分渗透,延缓干燥时间而产生翘曲不平。
⑦PVAC粘结剂与504树脂胶混合可以粘结PVC涂布封面料。
PVAC粘结剂的干燥靠水分蒸发,干燥速度与气温、相对湿度有直接关系,干燥速度相对比较缓慢,用于联动装订机生产需要烘干设备,如红外线、高频介质加热等,而烘干温度又不能过高。
2.聚乙烯醇(PVA)粘结剂。聚乙烯醇(下面简称PVA)粘结剂,是一种白色絮状或粉末状的高分子化合物,能溶于水热熔后为无色透明的粘稠液体。
PVA粘结剂的生产,不能由乙烯醇单体直接聚合而成,因为乙烯醇的单体不稳定。它是降醋酸乙烯酯在碱催化剂作用下在温度45-48℃时,在醇溶液中进行醇解而得到的一种粘结剂。
(1)聚乙烯醇粘结剂的性能。PVA粘结剂的性能是由聚醋酸乙烯酯的结构和醇解程度来决定的。醇解度达到99%-100%时,可得到高度结晶的聚合物,其耐水性极好;醇解度为87%-89%时,则易溶于水;醇解度再下降时,对水的溶解性能就又降低了。聚俣度高的PVA分子量大、成膜性好、粘度高、粘性强,但水溶性则差。其聚合度可分为高、中、低三类,即500-700为低聚合度聚乙烯醇;700-1500为中聚合度聚乙烯醇;1500-2000为高聚合度聚乙烯醇。装订用PVA粘结剂在使用时既要考虑其聚合度,又要考虑水溶性见表4-3。
(2)聚乙烯醇粘结剂的使用。PVA粘结剂在使用时要加水热熔成粘稠液体,其使用方法和应注意的问题如下:
①使用时根据所需稠稀在胶内加入适量水分,放置在火上加热至50℃左右成为均匀的粘状液体,加热时最好用隔水加热(蒸或套锅加热)的办法,不要直接使胶接触加热容器,避免老化变质。
②PVA粘结剂与其它物质可以混合使用以改善其粘结性能,如与淀粉基粘结剂混合可以改善结膜性能,提高粘着力和耐水性;加入甘油、聚乙二醇等可以起增塑作用;加入淀粉、松香、明胶、钛白粉等可降低成本,调节粘结速度;加入硫酸钠、硫酸锌、硫酸铵或钾明矾等可增加胶膜的柔韧性,提高其耐水性。③PVA粘结剂加热温度不得超过140℃,不得低于30℃;在温度适当的条件下与PVAC、面粉浆糊混合作用。
④PVA粘结剂是热熔胶,粘结纸张、纸板、精装书壳、织品等有良好的效果,因是冷却凝固干燥,所以定型较好。
聚乙烯醇粘结材料的价格比聚醋酸乙烯酯要便宜些,其粘结强度不如PVAC,但此面粉浆糊高,是一种装订常用的合成树脂粘结剂。由于它的价格便宜,粘结性能又好,很受使用者的欢迎,其用量仅次于PVAC粘结剂。
3.107合成树脂粘结材料。107粘结剂是水溶性的聚乙烯醇缩甲醛,外观为透明或微黄色透明的粘稠液。使用时,可加水搅拌而得衡释液。107粘结剂的用途极广,可在建筑施工、制鞋、印刷等行业广泛使用。装订使用107胶主要是代替面粉浆糊的使用。
表4-3 聚乙烯醇类型
类型 | 型号 | 聚俣度 | 醇解度% | 性能
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高度耐水型 | 17-99 15-10 | 1700 1500 | 99.8 99.5 | 高强度,高耐水性
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一般耐水型 | 05-100 | 500 | >99 | 耐水性好,粘结性稳定
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再分散型 | 05-88 09-88 10-88 12-88 15-88 17-88 20-88 | 500 900 1000 1200 1500 1700 2000 | 88±2 88±2 88±3 88±2 88±4 88±2 88±2 | 易溶于水
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高固体含量型 | 05-75 30-88 24-88 | 500 3000 2400 | 73-75 88±2 88±2
| 低粘度 高粘度,触变性好 |
107粘结剂粘结力强,性能稳定。装订可用这种胶粘结单页、双页、扫衬、包封面、浆背等,其效果比面粉浆糊好。其胶膜弹性好,不发脆,也不潮解变性。107胶是水溶胶,不能在0℃以下存或使用,也不可长时间日光曝晒,以免水胶分离、粘度下降、老化变质。107胶的使用与贮存温度以3-35℃为宜。
107胶在使用时可根据所需粘度进行调制,太稠时可加入清水(控制水温),粘度太低时可适当加入一些增塑剂,如加10%羧甲基纤维素。当发现有水胶分离现象时,可加入少量乙醇,使胶块溶解均匀。在107胶中加入填加剂时要注意边加入边搅拌。107胶还可以和PVAC粘结剂混合使用,以提高其粘度。107胶一般不用于糊制封壳,因为107胶是水溶性胶,容易渗透,干燥慢不易定型,会造成书壳的翘曲不平。
4.EVA热熔胶。EVA热熔胶是一种不需溶剂,不含水分的固体可熔性聚合物。EVA热熔胶常温下为固体,加热熔融到一定程度而变为流动且有一定粘性的液体。熔融的EVA胶体为浅棕色半透明体。
(1)EVA热熔胶的成分。EVA热熔胶是乙烯与醋酸乙烯在高压下共聚而成的。由于乙烯与醋酸乙烯配料比例的不同,聚合得到的热熔胶的分子量与不同,其性能上也有差异,可根据需要选择。
EVA热熔胶一般由以下6种基本成分组成,即基本树脂、增粘剂、增塑剂、填料、抗氧剂和粘度调节剂。
①基本树脂。基本树脂是制作EVA热熔胶的主要成分。占其配料数量的50%以上。EVA热熔胶的基本树脂是乙烯和醋酸乙烯酯。基本树脂决定了热熔胶的基本性能,如胶的粘结能力、熔融温度及其助剂的选择,都随基本树脂的不同而定。醋酸乙烯含量增高,粘着力就上升,而抗拉强度、耐热性等就下降。因此装订所用的EVA热熔胶应选择乙烯与醋酸乙烯比例恰当的,具有一定柔软性、弹性、粘着力、变形小的品种。
②增粘剂。增粘剂是EVA热熔胶的主要助剂之一。如果仅靠基本树脂,熔融时在一定温度下具有粘结力,但温度下降后,就会失去粘结力或粘结不牢,难以对纸张进行润湿与渗透,不能达到粘牢的要求,因此要加入一些与其能共熔的物质,增加其粘结性能,这就是增粘剂的作用。在EVA热熔胶中加入增粘剂可以提高其胶液的流动性和对被粘物的润湿性,改善粘结强度,达到粘结强度的需要。增粘剂一般用松香类物质,还可用萜烯树脂等。
③粘度调节剂。粘度调节剂也是热熔胶的主要助剂之一。其作用是降低熔融粘度,增加流动性、润湿性,调节凝固速度,以达到快速粘结牢固的目的,否则热熔胶粘度太大,不易流动,难以渗透到书页中去,无法将页张粘牢。
在选用粘度调节剂时应选择低熔点物质,如石蜡的软化点在65-105℃之间,比基本树脂的软化点低,因此,选用蜡类物质作为粘度调节最为合适。但要注意其用量掌握合适,并要与其它助剂配比恰当,一般可控制在10%-20%范围内。
④抗氧剂。抗氧剂的加入是为了防止EVA热熔胶的过早老化。胶体在熔融时温度偏高会氧化分解。加入抗氧剂可以保证在高温条件下,使粘结性能不发生变化。抗氧剂一般选用二叔丁基对甲基苯酚类物质,其效果好,用量一般控制在0.1%-1%之间为宜。
EVA热熔胶的各种成分配比参考表4-4。
表4-4 EVA热胶配料举例
原料 | 作用 | 用量
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EVA树脂(聚乙烯、醋酸乙烯酯) | 基本树脂 | 50%-54%
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松香-甘油酯 | 增粘剂 | 18%左右
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聚合松香、碳氢树脂 | 增粘剂 | 18%左右
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石蜡 | 粘度调节剂 | 10%左右
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BHT(二叔丁基对甲基苯酚) | 抗氧剂 | 0.5% |
(2)EVA热熔胶的性能与使用。EVA热熔胶是100%的固体,变成流体时完全靠加热熔融,当加热至80℃时胶体开始缓动,随着温度的增高流动逐渐加快,当温度上升到250℃以上时胶体开始老化变色、变质,粘度下降,胶膜变脆。热熔胶的固化过程全靠冷却完成,是一种快速固化的,性能极好的粘结材料,其干燥速度之快是任何一种粘结剂无法比拟的,仅在几秒钟内就能固化,将被粘物牢固地粘结一起。
EVA热胶对多孔和非多孔材料都能进行粘结,但着胶面不宜过大,过大的着胶面影响涂抹速度而造成无法粘连,因为这种胶固化时间最多只有十几秒种。EVA热胶主要是在高速生产的无线胶订联动线上使用,因为无线胶订联动线是一种高速生产书刊本册的加工设备,其速度一般为55本/min、100本/min、160本/min三种,在这种快速加工设备上使用热熔胶粘结书刊本册是很适应的,它可以缩短着胶后的干燥时间,提高装订速度。热熔胶固化时间短,因此只适用于高速联动生产,不宜手工操作涂抹。
我国现在生产的EVA热熔胶,适合装订所用的一般分为高速胶和低速胶两种,高速胶固化速度略快,低速胶固化略慢。还根据被粘物质地不同,分胶版纸用胶和铜版纸用胶等几种;有侧胶还是背胶之分,以适应被粘物的强度与需要,达到良好效果。使用EVA热熔胶要掌握好温度及使用前的准备工作,以保证装订生产顺利进地。
①用热熔胶生产时要提前将其贮够,并加热(一般提前2h)使胶体逐渐变成所需的流体。
②调好所需温度。EVA热熔胶的粘度与流动度可用温度调节控制,需要粘度(稠)可将温度降低些,需要粘度小可将温度调高些。在无线胶订联动线上,一般第一遍胶粘度应大些,可将温度控制在150-180℃之间,因为第一遍胶是为粘书背卡纸用的,卡纸厚大而白手起家括,需要的粘结强度大;第二遍胶粘度应调低些,因为第二遍胶是为粘封面用的,其粘度只要能将封面粘住即可。如果第二遍胶的粘度大于第一遍胶,当胶液涂抹在卡纸上时易将卡纸带下脱落,因此胶的流动度要好于第一遍胶,粘度应低于第一遍,温度可控制在200-220℃之间。但要注意胶体温度超过250℃时就会出现老化变质,影响书刊本册的粘结效果。
③涂胶的胶辊高低,应视粘度大小而定,粘度高而稠的胶体,涂胶辊应低些,反之则高些,以书背有适当的着胶量和均匀度为宜。一般情况下涂第一遍胶的胶辊与书背距离应在1.5-2.5mm;涂第二遍胶的胶辊与书背卡纸的距离应为1.5mm±0.5mm。
④使用EVA热熔胶要根据所用量随时添加胶料,保证胶辊的正常着胶涂布。
⑤热熔胶的固化干燥时间一般应为7-13s,冷却时间为2min左右。在联动机上生产其冷却是以延长传送带的方法实现的。在一定时间内,应保证热熔胶有冷却干燥的良好条件,使书刊本册粘结牢固、美观。
⑥使用EVA热熔胶生产的条件,应是正常的室温,室温过低影响粘结剂的固化时间,粘结剂过早干燥,会造成被粘物粘结不牢或变脆脱落。
5.醋酸乙烯-乙烯乳液(VAE粘结剂)。VAE乳液粘结剂是一种乳白色液体,是醋酸乙烯和乙烯共聚物的水分散体系。乙烯成分使共聚物胶膜具有柔软性,这种柔软性比脆性的矛醋酸乙烯均聚物好得多。这种乳液很稳定,有轻微的醋酸乙烯单体的味道,在自然条件下可贮存6个月。VAE乳液主要产品规格如表4-5所列。
表4-5 VAE产品规格
型号 | 固体含量(%) | 粘度(60r/min) | pH值 | 最低成膜温度(℃) | 玻璃化温度(℃) | 乙烯含量(%)
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BJ-701 BJ-705 BJ-706 BJ-707 BJ-710
| >54.5 >54.5 >54.5 >54.5 >50 | 1700-2500 1500-2200 2300-3300 500-1000 200-400 | 4.5 4.5 4.5 4.5 5.5
| 4 -3 -3 1 7
| 10 -3 -3 -3 24
| 8-10 14-16 14-16 14-16 7-9.5 |
VAE乳液粘结剂在我国使用时间不长,只有十几年的历史,但已在各行各业中都得到了很好的应用。
装订用这种粘结剂主要是粘结PVC类面料,如PVC涂料封面纸和环衬的粘结。
6.纸塑复合粘结剂。纸塑复合粘结剂是丙烯酸酯和苯乙的共聚物,外观为乳白色液体。其胶体有良好的粘结性能和所需要的粘度和胶膜弹性。纸塑复合粘结剂以水为分散介质,不易燃、无毒、无害、无刺激气味等,是一种使用方便粘结能力很强的水溶性粘合材料。
随着装帧材料的不断变革,粘结材料也随之变更,纸塑复合粘结剂就是一种与VAE乳胶有着相似性质的新的粘结材料,主要用于装订中的纸、塑粘结。这种粘结剂,手工、机械装订均可使用,操作方便、粘结牢固。
7.504粘结剂。504粘结剂是一种透明的液体粘结剂,可单独使用,也可与其它粘结剂混合使用,其粘结性能很强。在装订中,一般与其它粘结剂混合使用,如将504粘结剂与聚醋酸乙烯乳胶或面粉浆混合后,可粘结纸和PVC涂料纸、纸和塑料薄膜粘结效果良好。
[时间:2001-09-29 作者:王淮珠 来源:《精、平装工艺及材料》第四章 装订用粘结材料]