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Mangelhafte Klammerheftung

Produktionsfehler bei der Herstellung von Klammerheftungen bzw. Drahtheftungen sind – neben ungenügender Papierfestigkeit im Falz – häufig auf mangelhaft ausgeformte Klammereinstellungen zurückzuführen. Dabei kommt es zu starken Qualitätsverlusten in der Haltbarkeit der Heftung und in Verbindung mit schlechter Papierfestigkeit häufig zum widerstandslosen Auseinanderfallen der gefertigten Produkte (Abb. 1).

Abbildungen (von links nach rechts)

Abb. 1: Mangelhaft ausgeführte Klammerheftung.
Abb. 2: Klammerausführung gut.
Abb. 3: Klammerschenkel zu lang.
Abb. 4: Klammerschenkel zu kurz.
Abb. 5: Klammerrücken liegt nicht fest an.
Abb. 6: Klammerschenkel nicht genügend umgelegt.
Abb. 7: Ungenaue Einstellung an Heftkopf und Umlegestation.
Abb. 8: Umleger mit zu viel Druck eingestellt.
Abb. 9: Einfluss der geometrischen Klammerausformung auf die Haltbarkeit des Bindeergebnisses.

         


Mögliche Ursachen

Das Grundprinzip der Klammerheftung besteht in dem Biegen eines Drahtstückes über einem Biegeblock, dem anschließenden Eintreiben in das Heftgut und dem abschließenden Umlegen der Klammerschenkel im Falz des Bogens. Je nach Stärke, Rückenlänge und Verwendungszweck werden die Broschuren mit 2 Klammern, 3 Klammern oder 4 Klammern geheftet. Hierzu werden je nach Papier und Broschurendicke Heftdrähte mit einem Durchmesser von 0,35 mm bis 1,05 mm angeboten, wobei im Regelfall Drahtstärken von 0,5 mm bis 0,55 mm zum Einsatz kommen. Die Länge des Klammerrückens liegt im Normalfall bei 14 mm. Für spezielle Erfordernisse werden Heftköpfe mit einem Klammerrücken von 5 mm, 8 mm und 16 mm von den Maschinenherstellern angeboten.

Um die verschiedenen Einflussmöglichkeiten unterschiedlich ausgeformter Klammerschenkel auf die Haltbarkeit der Heftung zu erfassen, konnten in Zusammenarbeit mit einer Industriebuchbinderei Pulltest-Versuche mit verschieden ausgeformten Klammerstellungen durchgeführt werden. Die einzelnen geometrischen Ausformungen der Klammern sind beispielhaft in Abb. 2 bis Abb. 8 wiedergegeben. Die Ergebnisse der Pulltest-Versuche sind in Abb. 9 dargestellt. Wie die Untersuchungen zeigten, erreichen die Haltbarkeitswerte bei einer guten Klammerausführung (Abb. 2) und auch bei der Variation G (Abb. 8) ihre Maximalwerte. Variation G gibt hier allerdings eine sehr kritische Maschineneinstellung wieder, bei der es infolge der stark gepressten Klammer sehr schnell zu Papierschädigungen im Bereich der Heftklammer und damit zu Qualitätsverlusten kommen kann.

Das schlechteste Ergebnis in der Haltbarkeit der Bindequalität war bei nicht genügend umgelegten Klammerschenkeln festzustellen (Abb. 6). Infolge der offenen Klammerform kann die im Bundsteg fixierte Heftklammer nicht genügend Widerstand gegenüber dem Papier im Falz aufbauen, um eine optimale Haltbarkeit zu bewirken. Weitere ungenügend geformte Klammerheftungen sind auf Abb. 3, Abb. 5 und Abb. 7 zu sehen.

Wie aus den Untersuchungen ersichtlich wurde, können ungenügende Maschineneinstellungen einen enormen Qualitätsverlust von bis zu 15 N pro Heftklammer bewirken. Dieser Sachverhalt macht deutlich, welch entscheidende Bedeutung optimale Verarbeitungsparameter auf die Qualität einer Bindung bzw. Heftung haben. Besonders bei Rollenoffsetfertigungen in Verbindung mit geringer bzw. kritischer Papierrestfestigkeit können optimal aufeinander abgestimmte Verarbeitungsparameter einen entscheidenden Qualitätsfaktor in der Haltbarkeit bewirken. Neben herstellungsbedingten Kriterien gibt es beim wiederholten Öffnen und Schließen der Broschuren Reibungsprozesse zwischen Heftklammer und Papier, die die äußerste und innerste Lage stark belasten. Durch diese Drehungen und Biegungen des Papiers werden der Strich und die Papierfasern an diesen Stellen stark in Anspruch genommen und abgenutzt(Abb. 4). Bei der Fertigung von Broschuren und Katalogen mit einem hohen Dauer- bzw. Langzeitgebrauch (z. B.: technische Dokumentationen, Gebrauchsanweisungen) ist deshalb dringend vor Überbelastungen infolge zu hoher Produktstärke und ungeeigneter Materialkombinationen zu warnen.


Mögliche Abhilfen

Exakte Angaben über eine verarbeitbare, maximale Heftstärke sind in der Fachliteratur nicht bekannt. Diesbezügliche Aussagen von Fachleuten variieren, wobei heute Magazine mit Seitenzahlen von über 330 Seiten klammergeheftet werden. Inwieweit diese Richtlinien überschritten werden können, hängt entscheidend von der sorgfältigen Verarbeitung, der Papierqualität und dem Verwendungszweck bzw. Nutzungsgrad des späteren Produkts ab, da das Papier speziell bei der Klammerheftung starken mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt ist. Dies geschieht bereits beim Durchstoßen des Papiers mittels Heftdraht während des Herstellungsprozesses. Speziell beim Abschneiden des Heftdrahtes ist deshalb auf einen sauberen Schnitt zu achten, da stumpfe oder schlecht eingestellte Abschneidmesser einen Grat an der Schnittstelle am Heftdraht bilden und beim Eintreiben des Drahtes zu große Löcher im Papier verursachen, die wiederum die Falzfestigkeit negativ beeinflussen.

Untersuchungen in der Fogra haben gezeigt, dass das korrekte Umlegen der Klammerschenkel als besonders wichtig zu sehen ist, da Fehleinstellungen ein Ausreißen der inneren Blätter stark begünstigen. Bei der Einstellung der Heftköpfe und Umlegkästen ist vor allem darauf zu achten, dass die Klammerschenkel glatt am Papier anliegen. Die Schenkellänge der Drahtklammer muss der Dicke des Heftgutes angepasst sein und sollte so eingestellt werden, dass die Klammer innen fast geschlossen ist.

Allgemein ist die Festigkeit bzw. Haltbarkeit einer Klammerheftung abhängig von:

-Dem Verhältnis der Festigkeit einer Klammer zur Festigkeit des Werkstoffes.
-Der Anzahl der Klammern.
-Der Lage der Klammern zur Beanspruchungsrichtung.
-Den Abmessungen bzw. der geometrischen Ausformung der Klammer.
-Der Drahtsorte und dem Drahtdurchmesser.

Außerdem werden an den Heftdraht folgende Anforderungen gestellt, um einen störungsfreien Maschinenlauf und eine qualitätsgerechte Heftung zu gewährleisten:

-Zugfestigkeit für Runddraht: 0,6 - 0,9 kN/mm2
-Zugfestigkeit für Flachdraht: 0,7 - 0,9 kN/mm2
-Gleichmäßigkeit der Festigkeit, Härte und Elastizität.
-Kein Brechen nach sechs Hin- und Herbiegungen.
-Genauigkeit des Drahtdurchmessers von * 0,02 mm
-Abriebfeste Oberfläche zur Vermeidung von Metallstaub.


Beispiele

Bei einer Zeitschriftenproduktion mit hoher Auflage wurde das extrem leichte Herauslösen der innersten Lagen beanstandet. Für die Untersuchungen in der Fogra wurden fertig geheftete Exemplare, unbedrucktes Auflagenpapier und nicht geheftete Falzbogen zur Verfügung gestellt.

Die Prüfungen der Papierfestigkeit im Falz ergaben Restfestigkeitswerte, die in einem Grenzbereich lagen bei dem sowohl papierbedingte als auch verarbeitungstechnische Probleme ein Brechen im Falz hervorrufen können. Die visuelle Begutachtung der Klammerheftung zeigte, dass die geometrische Ausformung der Klammerschenkel äußerst mangelhaft ausgeführt worden war. Gerade in Verbindung mit kritischen Papierqualitäten und/oder schlecht gefalzten Bogen kann eine mangelhafte Klammerausführung die Haltbarkeit drastisch verschlechtern, während umgekehrt eine korrekt ausgeführte Klammereinstellung einen Zugewinn an Heftqualität bedeutet und damit in Grenzfällen mögliche Reklamationen verhindern kann.


Allgemeine Hinweise

Für den Reklamationsfall

Maschineneinstellungen überprüfen

Reklamierte Muster sicherstellen

Unbedrucktes Papier sicherstellen für Restfestigkeitsprüfungen (20 Bogen DIN A4)


Ergänzende Literatur

FALTER, K.-A.; SCHMITT, U.:
Einfluss der Hitzeeinwirkung auf die Festigkeitseigenschaften und die Dimensionsveränderung des Druckpapiers.
München: Fogra, 1989 (4.035). - Forschungsbericht

FALTER, K.-A.; SCHMITT, U.:
Entwicklung und Erprobung einer Prüfstrecke zur Ermittlung der Falzfestigkeit von Rollenoffsetpapieren.
Wiesbaden/München: Bundesverband Druck und Medien e.V./Fogra, 1990 (4.048). - Forschungsbericht

KIRMEIER, M.:
Festsetzung neuer Grenzwerte für die Restfestigkeit von leichtgewichtigen Papieren.
In: Fogra-Aktuell (1996), Nr. 22, S. 3

FALTER, K.-A.; KIRMEIER, M.:
Erfassung der Wirkungsweise von Rückbefeuchtungsanlagen in Rollenoffsetmaschinen.
Wiesbaden: Bundesverband Druck und Medien e. V., 1995, - Informationen

STADLER, P.; WIMMER, M.:
Richtlinien zur Qualitätsbeurteilung der Haltbarkeit von Fadensiegelungen, Klammer- und Fadenheftungen.
Wiesbaden/München: Bundesverband Druck und Medien e.V./Fogra, 2000 (71.001). - Forschungsbericht

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