Ballon

Background

Ein Ballon ist ein luftdichter Beutel aus leichtem Material, der mit Luft oder Gas aufgeblasen werden kann. Spielzeugballons sind in allen möglichen Formen, Größen und Farben erhältlich, um Kinder und Erwachsene auf Geburtstagsfeiern und anderen festlichen Anlässen zu begeistern.

Ballons wurden erstmals Ende des 18. Zwei Papiermacher, Jacques und Joseph Montgolfier, entdeckten, dass Papiertüten, wenn sie mit heißer Luft gefüllt sind, aufsteigen. Schnell, um das Potenzial davon zu erkennen, begannen sie mit Ballons aus verschiedenen Materialien wie Papier, Stoff und Seide zu experimentieren. Sie machten die erste öffentliche Demonstration eines leichteren Luftballons im Juni 1783 mit einem Ballon mit einem Durchmesser von 35 Fuß (11 m) aus Stoff, der mit Papier ausgekleidet war. Später in diesem Jahr flog Jacques Charles einen Ballon aus Seide, der mit einem Gummilack überzogen und mit Wasserstoff gefüllt war, einem Gas, das leichter als Luft ist. Diese frühen Demonstrationen erregten große Aufregung, und Ballons wurden bald in Wissenschaft, Sport und Krieg eingesetzt.

Der Gummiballon, wie wir ihn heute kennen, unterscheidet sich von den frühen Ballons dadurch, dass er vollständig aus Gummi besteht. Eine praktische Art, solche geformten Gummiprodukte herzustellen, erforderte mehrere Entdeckungen und Erfindungen. Diese Entwicklungen vollzogen sich allmählich im Laufe der Jahre, seit 1803 in der Nähe von Paris die erste Gummifabrik der Welt gegründet wurde.

Naturlatex ist eine Mischung aus kleinen Kügelchen Gummisubstanz, die in Wasser suspendiert sind (ähnlich wie Milch). Wenn es Luft, Hitze oder bestimmten Chemikalien ausgesetzt ist, gerinnt es oder gerinnt zusammen. Die Gummikügelchen verklumpen und trennen sich vom wässrigen Teil des Latex und bilden schließlich ein elastisches, festes Material. Um seine Stärke, Beweglichkeit und Widerstand zu den heißen und kalten Temperaturen zu verbessern, wird Gummi durch verschiedene Methoden, wie Mischen mit bestimmten Chemikalien oder Behandeln mit Hitze vulkanisiert oder kuriert.

Die Idee, ein Produkt aus Gummi herzustellen, ist alt. Die Eingeborenen Südamerikas schufen Flaschen und andere Gegenstände, indem sie Formen aus Erde beschichteten, lange bevor die Europäer Mitte der 1700er Jahre mit Gummi experimentierten. 1830 patentierte der Engländer Thomas Hancock ein Verfahren zur Herstellung von Produkten, indem er Latex über Formen goss oder Formen in eine Latexmischung tauchte – der Vorläufer der modernen Technik zur Herstellung von eingetauchten Produkten wie Gummihandschuhen und Kondomen.

1921 wurde eine Methode zur Verzögerung der Koagulation von Flüssiglatex entwickelt. Diese Methode ermöglichte es Gummiherstellern, Rohlatex in flüssiger Form leichter zu Produktionszentren auf der ganzen Welt zu transportieren. Dies wiederum führte zu neuen Verfahren zur Herstellung von Gummiwaren. In den frühen 1920er Jahren wurden in England eine Reihe von Patenten für Verfahren erteilt, mit denen Formen in Flüssiglatex getaucht werden konnten. 1931 wurde der erste moderne Latexballon von Neil Tillotson auf seinem Dachboden hergestellt. Er verkaufte 15 seiner „Tilly Cat“ -Ballons (geformt wie ein Katzenkopf, komplett mit mit Farbstoff bedruckten Schnurrhaaren) für die Patriot’s Day Parade in Massachusetts im April 1931 und gründete eine Firma, die noch heute Ballons herstellt.

Obwohl Gummi synthetisch hergestellt werden kann, wird Naturlatex — eine weiße oder gelbliche undurchsichtige Flüssigkeit, die milchähnlich aussieht — wegen seiner großen Elastizität bevorzugt.

Rohstoffe

Obwohl Gummi synthetisch hergestellt werden kann, wird Naturlatex wegen seiner großen Elastizität bevorzugt. Es kann auf das Sieben- oder Achtfache seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden und trotzdem zu seiner früheren Form zurückkehren. Synthetischer Kautschuk hat sich nicht als so elastisch und belastbar erwiesen wie Naturlatex.

Roher Naturlatex ist eine weiße oder gelbliche undurchsichtige Flüssigkeit, die milchähnlich aussieht. Latex ist das Sekret bestimmter Pflanzen, insbesondere des ursprünglich in Brasilien vorkommenden Hevea-Baumes. Die wichtigsten Quellen für Naturkautschuk sind heute Plantagen in Malaysia und Afrika.

Kautschukproduzenten müssen das Rohmaterial von diesen Bäumen ernten, indem sie die Bäume mit flachen Schnitten schneiden und den Saft aus den Schnitten in Eimer sickern lassen. Der Latex wird in großen Behältern gesammelt, gefiltert, um Fremdpartikel zu entfernen, und mit Alkali gemischt, um eine Koagulation zu verhindern. Es wird dann in flüssiger Form an Verarbeitungszentren in verschiedenen Teilen der Welt geliefert.

Latex muss mit Additiven gemischt werden, bevor es in industriellen Prozessen verwendet werden kann. Bestimmte Chemikalien werden eingemischt, um eine gewünschte Dicke, Trocknungsgeschwindigkeit und andere Eigenschaften zu erreichen. Andere Chemikalien (zusammen bekannt als antidegradants) werden hinzugefügt, um die Oxidation und die Aufspaltung des Gummis zu verlangsamen. Um ihm Farbe zu verleihen, werden Pigmente in den Latex eingemischt. Die Pigmente können feine Metalloxidpulver oder organische Farbstoffe sein.

Der Herstellungsprozess

Im Wesentlichen beinhaltet der Herstellungsprozess eines Spielzeugballons das Eintauchen einer Form in flüssigen Latex. Die Form oder Form ist wie ein entleerter Ballon geformt.

Die frühesten Ballonformen waren Einwegballons aus Pappe, die an Dübeln befestigt waren. Moderne Formen sind wiederverwendbar und bestehen meist aus Edelstahl, Aluminium oder Porzellan. Die Formen müssen glatt und poliert sein. Eine Reihe solcher Formen sind verkehrt herum an einem Brett oder Gestell befestigt. Die Platten werden mechanisch von einer Station zur anderen in der Fabrik bewegt.

Um hinsichtlich der Kosten und der Anzahl der produzierten Ballons effizient zu sein, ist die Ballonherstellung zu einem hochautomatisierten kontinuierlichen Prozess geworden. Ballons werden in Chargen hergestellt, die alle die gleiche Farbe und Größe haben, da das Ändern der Farbe und Form zeitaufwändig ist und manuelle Eingriffe erfordert. Manuelle Eingriffe sind in der Regel nur zum Einrichten eines Laufs und später zum Verpacken des fertigen Produkts sowie zum Umgang mit gelegentlich auftretenden mechanischen Problemen erforderlich.

Vorbereiten des Latex

• 1 Vor der Verwendung muss der Latex möglicherweise gefärbt werden. Hierbei wird ein Pigment in den Latex eingemischt. Es kann in der Ballonfabrik durchgeführt werden, oder der Ballonhersteller kann bereits pigmentierten Latex von einem Lieferanten kaufen.
  
• 2 Der Latex muss in Tanks gegossen werden, in die die Formen getaucht werden. Die Tanks werden auf einer bestimmten Temperatur gehalten und können Rührmechanismen enthalten, um den Latex im Umlauf zu halten und ein Absetzen zu vermeiden.

Eintauchen der Formen

• 3 Die Ballonformen werden zuerst erhitzt und dann für einige Sekunden in einen Tank mit Gerinnungslösung eingetaucht. Wenn die Formen in den flüssigen Latex eingetaucht werden, veranlaßt das Gerinnungsmittel den Gummi, in einem dünnen Blatt um die Formen zu gelieren. Eine häufig verwendete Gerinnungslösung ist eine Mischung aus Wasser, einem Salz auf Calciumbasis, Seife und Talkumpuder. Das Salz ist das eigentliche Gerinnungsmittel; die Seife hilft dem Latex, sich in einem gleichmäßigen Film zu verteilen, und der Talk erleichtert das Entfernen des Gummis von den Formen in einem späteren Schritt.
• 4 Die Formen werden auf eine Temperatur zwischen 100 °F (38 °C) und 200 °F (93 °C) erhitzt und dann in einen Tank aus farbigem Latex getaucht. Das Gerinnungsmittel bewirkt, dass der Latex die Formen beschichtet. Je länger die Formen im Tank verbleiben, desto dicker ist die Beschichtung, die an ihnen haftet. Bei Ballons ist eine sehr dünne Latexschicht erwünscht, so dass die Formen nur für wenige Sekunden eingetaucht werden. Die Formen müssen mit sorgfältig kontrollierten Geschwindigkeiten eingeführt und entfernt werden, um das Einschließen von Luftblasen zu vermeiden und eine gleichmäßige, dünne Beschichtung zu erreichen.

Herstellung des Rings

• 5 Eine Lippe wird am Hals des Ballons gebildet, indem die Kanten des Gummis mit Bürsten oder Rollen gerollt werden. Dadurch entsteht der Ring um die Öffnung des Ballons.

Überschüssiges Gerinnungsmittel entfernen

• 6 Als nächstes werden die Formen in einen Tank mit Laugungslösung (oft klares Wasser) getaucht, um überschüssiges Gerinnungsmittel aufzulösen und aus dem Gummi auszulaugen.

Aushärten des Gummis

• 7 Der Gummi auf den Formen muss getrocknet und ausgehärtet werden. Die verwendete Methode variiert zwischen den Herstellern. Einige Ballonhersteller verwenden einen Latex, der bereits ein Vulkanisationsmittel enthält. Andere Hersteller induzieren die Vulkanisation, indem sie die gummibeschichteten Formen in einen Ofen geben und bis zu einer Stunde aushärten.

Entfernen der Ballons

• 8 Die Ballons werden dann mechanisch aus ihren Formen entfernt. Ein Ansatz besteht darin, sie mit einem Wasser- oder Luftspray abzublasen und die Ballons in einem Korb oder Netz zu sammeln.
• 9 Wenn die Ballons mit einem Wasserstrahl entfernt werden, werden sie als nächstes in eine Zentrifuge gegeben, wo überschüssiges Wasser durch Drehen der Ballons mit hoher Geschwindigkeit entfernt wird.
• 10 Anschließend werden die Ballons in großen Wäschetrocknern getrocknet.

Druck und Verpackung

• 11 Als nächstes können die Ballons entweder verpackt oder zuerst gedruckt und dann verpackt werden. Werden sie direkt verpackt, werden sie auf einem Förderband an einer Zähleinrichtung vorbei bewegt und in Säcke gelegt. Wenn eine entsprechende Anzahl von Ballons in jeden Beutel gelegt wurde, werden die Beutel versiegelt.
• 12 Das Drucken von Designs auf Ballons, wie Logos oder Gesichter, umfasst tatsächlich mehrere Schritte. Zuerst müssen die Ballons aufgeblasen werden, um ein gleichmäßiges Drucken zu ermöglichen. Dies erfordert, dass ein Arbeiter jeden Ballon manuell auf die Aufblasvorrichtung legt. Als nächstes wird ein Muster sorgfältig auf jeden Ballon gedruckt. Schließlich werden die Ballons entnommen und an die Verpackungsstufe weitergegeben.

Qualitätskontrolle

Die Ballonherstellungsumgebung muss streng kontrolliert werden, um eine hohe Qualität und Konsistenz zu erreichen. Während des gesamten Herstellungsprozesses erfasst und steuert die computergestützte Instrumentierung die Luftfeuchtigkeit, die Lufttemperatur, die Latextanktemperatur, die Temperatur in den Öfen, Trocknern und andere Parameter.

Der Latex und andere Chemikalien, die im Prozess verwendet werden, müssen sorgfältig für spezifische Eigenschaften formuliert werden und sorgfältig beibehalten werden. Zum Beispiel muss der Latex bestimmte Viskosität und Geschwindigkeit des Trocknens haben. Die Tanks, in denen es gehalten wird, müssen Vorrichtungen haben, um den Latex zirkulieren zu lassen, um die Bildung einer „Haut“ zu vermeiden und zu verhindern, dass sich Inhaltsstoffe absetzen.

Nebenprodukte / Abfall

Es ist im besten Interesse der Hersteller, so wenig Gummi wie möglich zu verschwenden, da die Kosten für Latex im Vergleich zum Verkaufspreis einzelner Ballons hoch sind. Ballonhersteller gewinnen auch einen Großteil des Gerinnungsmittels zurück, das in der Auslaugungslösung landet. Leider landet das, was nicht zurückgewonnen wird, als flüssiger Abfall in der Umwelt. Die Menge an chemischem Abfall, die von einer Fabrik freigesetzt werden kann, wird durch staatliche Gesetze geregelt. Ballons führen auch zu etwas Abfall, nachdem sie hergestellt wurden, weil sie ausnahmslos weggeworfen werden, nachdem sie entleert oder platzen. Da Latex jedoch natürlich ist, zerfällt es schließlich in andere Substanzen.

Sicherheitsbedenken

Spielzeugballons können eine Quelle der Freude sein, aber sie können auch unerwartet gefährlich sein. Es ist bekannt, dass kleine Kinder daran sterben, versehentlich an Luftballons zu ersticken. Latexballons können auch im Wasser landen, wo sie schließlich ihre Farbe verlieren und Quallen ähneln können. Meerestiere wie Wale und Schildkröten haben versucht, sie zu essen und sind gestorben, weil der Latex ihr Verdauungssystem verstopft.

Die Zukunft

Die Spielzeugballonindustrie ist sehr wettbewerbsfähig. Die Hersteller suchen ständig nach Möglichkeiten, den Prozess automatischer und effizienter zu gestalten, insbesondere durch Reduzierung manueller Eingriffe. Die arbeitsintensivsten Abschnitte sind derzeit die Druck- und Verpackungsschritte. Die zunehmende Automatisierung in diesen Schritten ist ein Bereich für zukünftige Verbesserungspotenziale.

In den letzten Jahren sind Ballons aus Metallfolien populär geworden. Der Herstellungsprozess dieser Ballons ist sehr unterschiedlich. Sie bestehen aus einem Sandwich aus zwei Mylar—Farbfeldern — einer Polyesterfolie -, die oft kreisförmig sind und an den Rändern miteinander versiegelt sind. Es bleibt eine kleine Öffnung, durch die der Ballon aufgeblasen werden kann. Da das Material anfangs flach ist, können diese Ballons leichter bedruckt werden als Ballons aus Gummi. Die Folie kann sehr glänzend und reflektierend gemacht werden, was sehr helle Designs ermöglicht. Sie sind stärker und haltbarer als Gummiballons, aber für einige Anwendungen ist dies auch ein Nachteil. Zum Beispiel können sie weder in verschiedene Formen gedreht noch mit Wasser gefüllt werden. Die Folie braucht auch viel länger, um sich in der Umwelt abzubauen als Gummi.