Ballon

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Contexte

Un ballon est un sac hermétique fait d'un matériau léger qui peut être gonflé à l'air ou au gaz. Les ballons jouets sont disponibles dans toutes sortes de formes, de tailles et de couleurs pour ravir les enfants et les adultes lors des anniversaires et autres occasions festives.

Les ballons ont été inventés pour la première fois en France à la fin du XVIIIe siècle. Deux papetiers, Jacques et Joseph Montgolfier, ont découvert que lorsque le papier les sacs sont remplis d'air chaud, les sacs montent. Rapidement à réaliser le potentiel de cela, ils ont commencé à expérimenter avec des ballons de divers matériaux tels que le papier, le tissu et la soie . Ils ont fait la première démonstration publique d'un ballon plus léger que l'air en juin 1783, avec un ballon de 35 pieds (11 m) de diamètre fait de tissu doublé de papier. Plus tard dans l'année, Jacques Charles a fait voler un ballon en soie recouverte d'un vernis en caoutchouc et rempli d'hydrogène, un gaz plus léger que l'air. Ces premières démonstrations ont suscité beaucoup d'enthousiasme et les ballons ont rapidement été utilisés à de nombreuses fins dans les domaines de la science, du sport et de la guerre.

Le ballon jouet en caoutchouc tel que nous le connaissons aujourd'hui est différent des premiers ballons en ce sens qu'il est entièrement fait de caoutchouc. Un moyen pratique de fabriquer de tels produits en caoutchouc formé a nécessité plusieurs découvertes et inventions. Ces évolutions se sont déroulées progressivement au fil des années depuis la création de la première usine de caoutchouc au monde près de Paris en 1803.

Le latex naturel est un mélange de petits globules de substance caoutchouteuse en suspension dans l'eau (un peu comme le lait). Lorsqu'il est exposé à l'air, à la chaleur ou à certains produits chimiques, il coagule ou se coagule. Les globules de caoutchouc s'agglomèrent et se séparent de la partie aqueuse du latex, formant finalement un matériau solide et élastique. Pour améliorer sa résistance, sa résilience et sa résistance aux températures chaudes et froides, le caoutchouc est vulcanisé ou durci par diverses méthodes, telles que le mélange avec certains produits chimiques ou le traitement thermique.

L'idée de fabriquer un produit en caoutchouc est ancienne. Les indigènes d'Amérique du Sud ont créé des bouteilles et d'autres articles en enduisant des moules en terre bien avant que les Européens ne commencent à expérimenter le caoutchouc au milieu des années 1700. En 1830, l'Anglais Thomas Hancock a breveté un procédé de création de produits en versant du latex sur des moules ou en trempant des moules dans un mélange de latex - le précurseur de la technique moderne de fabrication de produits trempés tels que des gants en caoutchouc et des préservatifs.

En 1921, une méthode pour retarder la coagulation du latex liquide a été développée. Cette méthode a permis aux fabricants de caoutchouc de transporter plus facilement le latex brut sous forme liquide vers les centres de fabrication du monde entier. Cela a conduit à son tour à de nouveaux procédés de fabrication d'articles en caoutchouc. Au début des années 1920, un certain nombre de brevets ont été accordés en Angleterre pour des procédés permettant de tremper des moules dans du latex liquide. En 1931, le premier ballon en latex moderne a été créé par Neil Tillotson dans son grenier. Il a vendu 15 de ses ballons "Tilly Cat" (en forme de tête de chat, avec des moustaches imprimées avec du colorant) pour le défilé de la fête des patriotes dans le Massachusetts en avril 1931, et a formé une entreprise qui fabrique encore des ballons aujourd'hui.

Bien que le caoutchouc puisse être fabriqué synthétiquement, le latex naturel - un liquide opaque blanc ou jaunâtre semblable en apparence au lait - est préféré pour sa grande élasticité.

Matières premières

Bien que le caoutchouc puisse être fabriqué de manière synthétique, le latex naturel est préféré pour sa grande élasticité. Il peut être étiré jusqu'à sept ou huit fois sa longueur d'origine et reprendre sa forme initiale. Le caoutchouc synthétique ne s'est pas avéré aussi élastique et résilient que le latex naturel.

Le latex naturel brut est un liquide opaque blanc ou jaunâtre, d'apparence similaire au lait. Le latex est la sécrétion de certaines plantes, en particulier l'hévéa originaire du Brésil. Les sources les plus importantes de caoutchouc naturel aujourd'hui sont les plantations en Malaisie et en Afrique.

Les producteurs de caoutchouc doivent récolter la matière première de ces arbres, ce qui implique de marquer les arbres avec des coupes peu profondes et de laisser la sève suinter des coupes dans des seaux. Le latex est recueilli dans de grands récipients, filtré pour éliminer les particules étrangères et mélangé à des alcalis pour empêcher la coagulation. Il est ensuite expédié sous forme liquide vers des centres de traitement dans différentes parties du monde.

Le latex doit être mélangé avec des additifs avant de pouvoir être utilisé dans des processus industriels. Certains produits chimiques sont mélangés pour obtenir l'épaisseur, le taux de séchage et d'autres propriétés souhaités. D'autres produits chimiques (collectivement appelés antidégradants) sont ajoutés pour ralentir l'oxydation et la décomposition du caoutchouc. Pour lui donner de la couleur, des pigments sont mélangés au latex. Les pigments peuvent être de fines poudres d'oxydes métalliques ou des colorants organiques.

Le processus de fabrication

Essentiellement, le processus de fabrication d'un ballon jouet consiste à tremper un moule dans du latex liquide. Le moule, ou forme, a la forme d'un ballon dégonflé.

Les premières formes de ballons étaient jetables, faites de carton attaché à des chevilles. Les formes modernes sont réutilisables et généralement fabriquées en acier inoxydable, en aluminium ou en porcelaine. Les formes doivent être lisses et polies. Un certain nombre de ces formulaires sont fixés à l'envers sur une planche ou un rack. Les planches sont déplacées mécaniquement d'un poste à un autre dans l'usine.

Pour être efficace en termes de coût et de nombre de ballons produits, la fabrication de ballons est devenue un processus en boucle continue hautement automatisé. Les ballons sont fabriqués par lots, tous de la même couleur et de la même taille, car le changement de couleur et de forme prend du temps et nécessite une intervention manuelle. Une intervention manuelle n'est généralement nécessaire que pour la mise en place d'un cycle puis ultérieurement pour l'emballage du produit fini et pour faire face aux problèmes mécaniques ponctuels qui peuvent survenir.

Préparation du latex

• 1 Avant son utilisation, le latex peut avoir besoin d'être coloré. Cela consiste à mélanger un pigment dans le latex. Cela peut être fait à l'usine de ballons, ou le fabricant de ballons peut acheter du latex déjà pigmenté auprès d'un fournisseur.

  

• 2 Le latex doit être versé dans des cuves dans lesquelles seront trempées les formes. Les réservoirs sont maintenus à une certaine température et peuvent comprendre des mécanismes d'agitation pour maintenir la circulation du latex afin d'éviter la sédimentation.

Trempage des formulaires

• 3 Les formes ballons sont d'abord chauffées, puis immergées dans une cuve de solution coagulante pendant quelques secondes. Lorsque les formulaires sont immergés dans le latex liquide, le coagulant fera gélifier le caoutchouc en une fine feuille autour des formulaires. Une solution coagulante couramment utilisée est un mélange d'eau, un sel à base de calcium, du savon, et de la poudre de talc. Le sel est le coagulant réel ; le savon aide le latex à se répandre en un film uniforme et le talc aide à faciliter l'élimination du caoutchouc des formes lors d'une étape ultérieure.
• 4 Les formulaires sont chauffés à une température comprise entre 100°F (38°C) et 200°F (93°C), puis immergés dans une cuve de latex coloré. Le coagulant amène le latex à recouvrir les formes. Plus les formes sont laissées longtemps dans le réservoir, plus le revêtement qui y adhère est épais. Pour les ballons, une très fine couche de latex est souhaitée, les formes ne sont donc immergées que quelques secondes. Les formulaires doivent être insérés et retirés à des vitesses soigneusement contrôlées pour éviter de piéger des bulles d'air et pour obtenir un revêtement uniforme et mince.

Faire la bague

• 5 Une lèvre est formée sur le col du ballon en roulant les bords du caoutchouc à l'aide de brosses ou de rouleaux. Cela crée l'anneau vu autour de l'ouverture du ballon.

Élimination de l'excès de coagulant

• 6 Ensuite, les formes sont immergées dans un réservoir de solution de lixiviation (souvent de l'eau ordinaire) pour se dissoudre et éliminer l'excès de coagulant du caoutchouc.

Durcissement du caoutchouc

• 7 Le caoutchouc des coffrages doit être séché et durci. La méthode utilisée varie selon les fabricants. Certains fabricants de ballons utilisent un latex qui contient déjà un agent de vulcanisation, auquel cas le caoutchouc est séché à une température modérée. D'autres fabricants induisent la vulcanisation en mettant les formes recouvertes de caoutchouc dans un four et en les faisant durcir pendant une heure.

Retrait des ballons

• 8 Les ballons sont ensuite retirés mécaniquement de leurs formes. Une approche consiste à les souffler à l'aide d'un jet d'eau ou d'air et de collecter les ballons dans un panier ou un filet.
• 9 Si les ballons sont retirés à l'aide d'un jet d'eau, ils sont ensuite placés dans une centrifugeuse, où l'excès d'eau est éliminé en faisant tourner les ballons à grande vitesse.
• 10 Les ballons sont ensuite séchés dans de grands sèche-linge.

Impression et emballage

• 11 Ensuite, les ballons peuvent être soit emballés, soit d'abord imprimés puis emballés. S'ils sont emballés directement, ils sont déplacés sur une bande transporteuse devant un dispositif de comptage et placés dans des sacs. Lorsqu'un nombre approprié de ballons a été placé dans chaque sac, les sacs sont scellés.
• 12 L'impression de motifs sur des ballons, tels que des logos ou des visages, implique en fait plusieurs étapes. Tout d'abord, les ballons doivent être gonflés afin de permettre une impression uniforme. Cela nécessite qu'un travailleur place manuellement chaque ballon sur le dispositif de gonflage. Ensuite, un motif est soigneusement imprimé sur chaque ballon. Enfin, les ballons sont retirés et transmis à l'étape de conditionnement.

Contrôle qualité

L'environnement de fabrication des ballons doit être strictement contrôlé afin d'obtenir une qualité et une cohérence élevées. Tout au long du processus de fabrication, l'instrumentation informatisée enregistre et contrôle l'humidité de l'air, la température de l'air, la température du réservoir en latex, la température dans les fours, les séchoirs et d'autres paramètres.

Le latex et les autres produits chimiques utilisés dans le processus doivent être soigneusement formulés pour des propriétés spécifiques et soigneusement entretenus. Par exemple, le latex doit avoir une certaine viscosité et vitesse de séchage. Les réservoirs dans lesquels il est conservé doivent comporter des dispositifs permettant de maintenir le latex en circulation afin d'éviter la formation d'une "peau" et d'empêcher les ingrédients de se déposer.

Sous-produits/Déchets

Il est dans l'intérêt des fabricants de gaspiller le moins de caoutchouc possible car le coût du latex est élevé par rapport au prix de vente des ballons individuels. Les fabricants de ballons récupèrent également une grande partie du coagulant qui se retrouve dans la solution de lixiviation. Malheureusement, ce qui n'est pas valorisé finit comme un déchet liquide dans l'environnement. La quantité de déchets chimiques pouvant être rejetée par une usine est réglementée par les lois gouvernementales. Les ballons génèrent également des déchets après leur fabrication, car ils sont invariablement jetés après s'être dégonflés ou éclatés. Cependant, comme le latex est naturel, il finit par se décomposer en d'autres substances.

Problèmes de sécurité

Les ballons jouets peuvent être une source de joie, mais ils peuvent aussi être dangereux de manière inattendue. On sait que de jeunes enfants meurent en s'étouffant accidentellement avec des ballons. Les ballons en latex peuvent également se retrouver dans l'eau, où ils finissent par perdre leur couleur et peuvent ressembler à des méduses. Les animaux marins tels que les baleines et les tortues ont tenté de les manger et sont morts parce que le latex obstrue leur système digestif.

Le futur

L'industrie des ballons jouets est très concurrentielle. Les fabricants recherchent constamment des moyens de rendre le processus plus automatique et efficace, notamment en réduisant les interventions manuelles. Actuellement, les parties les plus exigeantes en main-d'œuvre sont les étapes d'impression et d'emballage. L'automatisation croissante de ces étapes est un domaine d'amélioration future potentielle.

Ces dernières années, les ballons faits de films métalliques sont devenus populaires. Le processus de fabrication de ces ballons est très différent. Ils sont fabriqués à partir d'un sandwich de deux échantillons de mylar :un polyester film-souvent de forme circulaire, qui sont scellés ensemble sur les bords. Une petite ouverture est laissée à travers laquelle le ballon peut être gonflé. Parce que le matériau est initialement plat, ces ballons peuvent être imprimés plus facilement que les ballons en caoutchouc. La feuille peut être rendue très brillante et réfléchissante, permettant des designs très lumineux. Ils sont plus solides et plus durables que les ballons en caoutchouc, mais pour certaines utilisations, c'est aussi un inconvénient. Par exemple, ils ne peuvent pas être tordus en diverses formes et ne peuvent pas non plus être remplis d'eau. La feuille prend également beaucoup plus de temps à se dégrader dans l'environnement que le caoutchouc.