气球

背景

气球是一种由轻质材料制成的气密袋，可以用空气或气体充气。玩具气球有各种形状、大小和颜色可供选择，以在生日聚会和其他节日场合为儿童和成人带来欢乐。

气球最早是在 18 世纪后期在法国发明的。两位造纸商 Jacques 和 Joseph Montgolfier 发现，当纸 袋子里充满热空气，袋子上升。很快意识到这一点的潜力，他们开始试验各种材料的气球，如纸、布和 丝绸。 1783 年 6 月，他们首次公开展示了比空气还轻的气球，气球直径为 35 英尺（11 m），由布衬纸制成。那年晚些时候，雅克·查尔斯（Jacques Charles）驾驶了一个由丝绸制成的气球，上面涂有橡胶清漆，并充满氢气，这是一种比空气轻的气体。这些早期的演示引起了极大的兴奋，气球很快就被用于科学、体育和战争中的许多用途。

我们今天所知道的橡胶玩具气球与早期的气球不同，它完全由橡胶制成。制造这种成型橡胶产品的实用方法需要多项发现和发明。自 1803 年世界上第一家橡胶厂在巴黎附近建立以来，这些发展是逐渐发生的。

天然乳胶是悬浮在水中的小球状橡胶物质（很像牛奶）的混合物。当它暴露在空气、热量或某些化学物质中时，它会凝结或凝结在一起。橡胶球团聚在一起并与胶乳的含水部分分离，最终形成有弹性的固体材料。为了提高其强度、回弹性和耐热性和耐寒性，橡胶通过各种方法进行硫化或固化，例如与某些化学品混合或加热处理。

用橡胶制造产品的想法由来已久。早在欧洲人在 1700 年代中期开始试验橡胶之前，南美洲的土著人就通过涂覆由泥土制成的模具制造了瓶子和其他物品。 1830 年，英国人 Thomas Hancock 获得了一项通过将乳胶倒在模具上或将模具浸入乳胶混合物中来制造产品的工艺专利——这是生产浸渍产品（如橡胶手套和安全套）的现代技术的先驱。

1921 年，开发了一种阻止液态胶乳凝结的方法。这种方法使橡胶制造商能够更轻松地将液态生胶乳运输到世界各地的制造中心。这反过来又导致了制造橡胶制品的新工艺。在 1920 年代初期，英国授予了多项专利，用于允许将模具浸入液体乳胶中的工艺。 1931 年，尼尔·蒂洛森 (Neil Tillotson) 在他的阁楼上创造了第一个现代乳胶气球。 1931 年 4 月，他为马萨诸塞州的爱国者日游行出售了 15 个“蒂莉猫”气球（形状像猫头，胡须上印有染料），并成立了一家至今仍在生产气球的公司。

虽然橡胶可以合成制成，但天然乳胶——一种外观类似于牛奶的白色或淡黄色不透明液体——是因其弹性大而备受青睐。

原材料

虽然橡胶可以合成制成，但天然乳胶因其巨大的弹性而成为首选。它可以被拉伸到原来长度的七八倍，并且仍然可以恢复到原来的形状。合成橡胶没有被证明像天然乳胶一样有弹性和弹性。

未加工的天然乳胶是一种白色或淡黄色不透明液体，外观与牛奶相似。乳胶是某些植物的分泌物，尤其是最初在巴西发现的橡胶树。当今最重要的天然橡胶来源是马来西亚和非洲的种植园。

橡胶生产商必须从这些树上收获原材料，这包括用浅切口在树上划痕，然后让树液从切口中渗入桶中。乳胶被收集在大容器中，过滤以去除异物，并与碱混合以防止凝结。然后以液体形式运送到世界不同地区的加工中心。

乳胶必须与添加剂混合才能用于工业过程。混合某些化学品以达到所需的厚度、干燥速度和其他特性。添加其他化学品（统称为抗降解剂）以减缓橡胶的氧化和分解。为了赋予它颜色，颜料被混合到乳胶中。颜料可以是细金属氧化物粉末或有机染料。

制造
过程

本质上，制作玩具气球的过程包括将模具浸入液态乳胶中。模具或形式的形状像一个放气的气球。

最早的气球形式是一次性的，由连接到销钉的纸板制成。现代形式是可重复使用的，通常由不锈钢、铝或瓷制成。模板必须光滑和抛光。许多这样的表格倒挂在板上或机架上。电路板在工厂中从一个工位机械移动到另一个工位。

为了在生产气球的成本和数量方面保持高效，气球制造已成为高度自动化的连续循环过程。气球是分批制作的，颜色和尺寸都一样，因为改变颜色和形状很耗时，需要人工干预。通常只需要手动干预来设置运行，然后包装成品，以及处理可能出现的偶然机械问题。

准备乳胶

• 1 在使用之前，乳胶可能需要着色。这涉及将颜料混合到乳胶中。它可以在气球工厂完成，或者气球制造商可以从供应商处购买已经着色的乳​​胶。

  

• 2 必须将乳胶倒入要浸入模板的罐中。罐保持在一定温度，并且可能包括搅拌机制以保持胶乳循环以避免沉降。

浸渍表格

• 3 首先加热气球模型，然后将其浸入凝固剂溶液罐中几秒钟。当模板浸入液体胶乳中时，凝结剂会使橡胶在模板周围胶凝成薄片。常用的混凝剂溶液是水、钙基盐、肥皂、 和滑石粉。 盐 是实际的混凝剂；肥皂有助于乳胶在均匀的薄膜中扩散，而滑石粉有助于在后续步骤中轻松从模板上去除橡胶。
• 4 模板被加热到 100°F (38°C) 和 200°F (93°C) 之间的温度，然后浸入彩色乳胶罐中。凝结剂使胶乳涂在模型上。模板留在罐中的时间越长，粘在它们上面的涂层就越厚。对于气球，需要非常薄的乳胶层，因此模具只需浸入几秒钟。模板必须以严格控制的速度插入和移除，以避免捕获气泡并获得均匀、薄的涂层。

制作戒指

• 5 通过使用刷子或辊子滚动橡胶的边缘，在气球的颈部形成唇缘。这会创建在气球开口周围看到的环。

去除多余的混凝剂

• 6 接下来，将模板浸入装有浸出液（通常是清水）的罐中，以溶解并浸出橡胶中多余的凝结剂。

橡胶固化

• 7 模板上的橡胶必须干燥和固化。使用的方法因制造商而异。一些气球制造商使用已经含有硫化剂的乳胶，在这种情况下，橡胶在中等温度下干燥。其他制造商通过将涂有橡胶的模板放入烤箱并固化长达一个小时来诱导硫化。

去除气球

• 8 然后以机械方式将气球从其形状中取出。一种方法是用水或空气喷雾将它们吹掉，然后将气球收集在篮子或网中。
• 9 如果使用喷水将气球取出，接下来将它们放入离心机中，通过高速旋转气球除去多余的水。
• 10 然后将气球放入大型滚筒式烘干机中烘干。

印刷包装

• 11 接下来，可以对气球进行包装，也可以先打印再包装。如果直接包装，它们会在传送带上移动经过计数装置并放入袋子中。当每个袋子中放入适当数量的气球后，将袋子密封。
• 12 在气球上打印设计，例如徽标或面孔，实际上涉及几个步骤。首先，气球必须充气以允许均匀打印。这需要工人手动将每个气球放置在充气装置上。接下来，在每个气球上小心地印上图案。最后，气球被移除并传递到包装阶段。

质量控制

必须严格控制气球制造环境，以实现高质量和一致性。在整个制造过程中，基于计算机的仪器记录和控制空气湿度、空气温度、乳胶罐温度、烘箱温度、干燥器和其他参数。

该过程中使用的乳胶和其他化学品必须针对特定特性仔细配制，并仔细维护。例如，乳胶必须具有一定的粘度和干燥速度。存放它的罐子必须有装置来保持乳胶循环以避免形成“皮肤”，并防止成分沉淀。

副产品/废物

尽可能少地浪费橡胶符合制造商的最佳利益，因为与单个气球的售价相比，乳胶的成本很高。气球制造商还回收了大部分最终进入浸出液的凝结剂。不幸的是，没有回收的东西最终会成为环境中的液体废物。工厂可以排放的化学废物量受政府法律规定。气球在制造后也会产生一些浪费，因为它们在放气或爆裂后总是会被扔掉。然而，由于乳胶是天然的，它最终会分解成其他物质。

安全问题

玩具气球可以是快乐的源泉，但它们也可能具有意想不到的危险。众所周知，年幼的孩子会因意外被气球窒息而死亡。乳胶气球也可能最终落入水中，在那里它们最终会失去颜色并可能类似于水母。鲸鱼和海龟等海洋动物曾试图吃掉它们，但由于乳胶堵塞了它们的消化系统，它们已经死亡。

未来

玩具气球行业竞争非常激烈。制造商一直在寻找使过程更加自动化和高效的方法，尤其是通过减少人工干预。目前最劳动密集的部分是印刷和包装步骤。在这些步骤中增加自动化是未来潜在改进的一个领域。

近年来，由金属薄膜制成的气球变得流行起来。这些气球的制造过程非常不同。它们由两片聚酯薄膜制成的三明治 - 聚酯 薄膜——通常呈圆形，边缘密封在一起。留下一个小开口，气球可以通过该开口充气。由于材料最初是扁平的，因此这些气球比橡胶制成的气球更容易打印。箔片可以制作得非常闪亮和反光，从而实现非常明亮的设计。它们比橡胶气球更坚固、更耐用，但对于某些用途，这也是一个缺点。例如，它们不能扭曲成各种形状，也不能装满水。箔在环境中的降解时间也比橡胶长得多。