풍선

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배경

풍선은 공기나 가스로 부풀릴 수 있는 가벼운 재료로 만든 밀폐 백입니다. 장난감 풍선은 생일 파티 및 기타 축제 행사에서 어린이와 성인을 즐겁게 하기 위해 모든 종류의 모양, 크기 및 색상으로 제공됩니다.

풍선은 18세기 후반 프랑스에서 처음 발명되었습니다. 두 제지공인 Jacques와 Joseph Montgolfier는 종이 가방이 뜨거운 공기로 가득 차면 가방이 올라갑니다. 이것의 가능성을 재빨리 깨닫고 그들은 종이, 천, 실크와 같은 다양한 재료의 풍선을 실험하기 시작했습니다. 그들은 1783년 6월에 종이가 늘어선 천으로 만든 직경 11m의 풍선으로 공기보다 가벼운 풍선을 처음 공개 시연했습니다. 그해 말, Jacques Charles는 고무 바니시로 코팅된 실크로 만든 풍선에 공기보다 가벼운 기체인 수소를 채웠습니다. 이러한 초기 시위는 많은 흥분을 불러 일으켰고 풍선은 곧 과학, 스포츠 및 전쟁에서 많은 용도로 사용되었습니다.

오늘날 우리가 알고 있는 고무장난감 풍선은 전체가 고무로 이루어져 있다는 점에서 초기 풍선과 다릅니다. 이러한 성형 고무 제품을 만드는 실용적인 방법은 몇 가지 발견과 발명이 필요했습니다. 이러한 발전은 1803년 파리 근처에 세계 최초의 고무 공장이 설립된 이후 수년에 걸쳐 점진적으로 이루어졌습니다.

천연 라텍스는 물에 떠 있는 고무 물질의 작은 구체(우유와 유사)의 혼합물입니다. 공기, 열 또는 특정 화학 물질에 노출되면 응고되거나 함께 응고됩니다. 고무 구체는 함께 덩어리지고 라텍스의 수분 부분에서 분리되어 결국 탄력 있고 단단한 물질을 형성합니다. 고무는 강도, 탄력성, 고온 및 저온에 대한 저항성을 향상시키기 위해 특정 화학물질과 혼합하거나 열처리하는 등 다양한 방법으로 가황 또는 경화됩니다.

고무로 제품을 만든다는 생각은 오래된 것입니다. 남미 원주민들은 1700년대 중반 유럽인들이 고무 실험을 시작하기 훨씬 전에 흙으로 만든 틀을 코팅하여 병과 기타 물품을 만들었습니다. 1830년에 영국인 Thomas Hancock은 고무 장갑과 콘돔과 같은 담근 제품을 생산하는 현대 기술의 선구자로서 몰드 위에 라텍스를 붓거나 몰드를 라텍스 혼합물에 담가 제품을 만드는 방법에 대한 특허를 받았습니다.

1921년에는 액체 라텍스의 응고를 지연시키는 방법이 개발되었습니다. 이 방법을 통해 고무 제조업체는 액체 상태의 원료 라텍스를 전 세계의 제조 센터로 더 쉽게 운송할 수 있었습니다. 이것은 차례로 고무 제품을 만드는 새로운 공정으로 이어졌습니다. 1920년대 초, 액체 라텍스에 몰드를 담그는 방법에 대해 영국에서 다수의 특허가 부여되었습니다. 1931년 Neil Tillotson이 다락방에서 최초의 현대식 라텍스 풍선을 만들었습니다. 그는 1931년 4월 매사추세츠에서 열린 애국자의 날 퍼레이드를 위해 15개의 "Tilly Cat" 풍선(고양이 머리 모양, 염료로 인쇄된 수염)을 팔았고 오늘날에도 여전히 풍선을 만드는 회사를 설립했습니다.

고무는 합성으로 만들 수 있지만 천연 라텍스(우유와 유사한 흰색 또는 황색 불투명 액체)는 뛰어난 신축성으로 선호됩니다.

원자재

고무는 합성으로도 만들 수 있지만 탄성이 좋은 천연라텍스가 선호된다. 원래 길이의 7~8배까지 늘어날 수 있으며 여전히 이전 모양으로 돌아갈 수 있습니다. 합성고무는 천연라텍스만큼 탄성과 탄력성이 입증되지 않았습니다.

원시 천연 라텍스는 우유와 모양이 유사한 흰색 또는 황색을 띤 불투명한 액체입니다. 라텍스는 특정 식물, 특히 원래 브라질에서 발견된 Hevea 나무의 분비물입니다. 오늘날 천연고무의 가장 중요한 공급원은 말레이시아와 아프리카의 농장입니다.

고무 생산자는 이 나무에서 원료를 수확해야 하며, 여기에는 얕은 절단면으로 나무에 흠집을 내고 절단면에서 수액이 양동이로 흘러나오게 하는 작업이 포함됩니다. 라텍스는 큰 용기에 모아 여과하여 이물질을 제거하고 알칼리와 혼합하여 응고를 방지합니다. 그런 다음 액체 형태로 세계 여러 지역의 처리 센터로 배송됩니다.

라텍스는 산업 공정에 사용되기 전에 첨가제와 혼합되어야 합니다. 원하는 두께, 건조 속도 및 기타 특성을 달성하기 위해 특정 화학 물질이 혼합됩니다. 고무의 산화 및 분해를 늦추기 위해 기타 화학물질(통칭하여 분해방지제로 알려짐)이 첨가됩니다. 색상을 부여하기 위해 안료가 라텍스에 혼합됩니다. 안료는 미세한 금속 산화물 분말 또는 유기 염료일 수 있다.

제조
프로세스

본질적으로 장난감 풍선을 만드는 과정에는 몰드를 액체 라텍스에 담그는 과정이 포함됩니다. 몰드 또는 형태는 수축된 풍선 모양입니다.

가장 초기의 풍선 형태는 은못에 부착된 판지로 만든 일회용이었습니다. 현대적인 형태는 재사용이 가능하며 일반적으로 스테인리스 스틸, 알루미늄 또는 도자기로 만들어집니다. 형태는 매끄럽고 광택이 있어야 합니다. 그러한 많은 양식이 보드나 랙에 거꾸로 부착되어 있습니다. 보드는 공장에서 한 스테이션에서 다른 스테이션으로 기계적으로 이동됩니다.

생산된 풍선의 수와 비용 측면에서 효율적이기 위해 풍선 제조는 고도로 자동화된 연속 루프 프로세스가 되었습니다. 풍선은 색상과 형태를 변경하는 데 시간이 많이 걸리고 수동 개입이 필요하기 때문에 동일한 색상과 크기의 배치로 만들어집니다. 수동 개입은 일반적으로 실행을 설정한 다음 나중에 완제품을 포장하고 발생할 수 있는 간헐적인 기계적 문제를 처리할 때만 필요합니다.

라텍스 준비

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1 사용하기 전에 라텍스에 착색이 필요할 수 있습니다. 이것은 안료를 라텍스에 혼합하는 것을 포함합니다. 풍선 공장에서 할 수도 있고 풍선 제작자가 공급자로부터 이미 착색된 라텍스를 구입할 수도 있습니다.

2 라텍스는 폼을 담글 탱크에 부어야 합니다. 탱크는 특정 온도로 유지되며 침전을 방지하기 위해 라텍스를 순환시키는 교반 메커니즘을 포함할 수 있습니다.

양식 담그기

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3 풍선 모양을 먼저 가열한 다음 응고제 탱크에 몇 초 동안 담근다. 폼을 액체 라텍스에 담그면 응고제가 폼 주위에 얇은 시트로 고무를 겔화합니다. 일반적으로 사용되는 응고제 용액은 물, 칼슘 기반 소금, 비누, 및 활석 분말. 소금 실제 응고제입니다. 비누는 라텍스가 균일한 필름으로 퍼지도록 돕고 활석은 이후 단계에서 폼에서 고무를 쉽게 제거하는 데 도움이 됩니다.

4 폼을 100°F(38°C)에서 200°F(93°C) 사이의 온도로 가열한 다음 유색 라텍스 탱크에 담급니다. 응고제는 라텍스가 형태를 코팅하도록 합니다. 양식이 탱크에 오래 남아 있을수록 양식에 달라붙는 코팅이 더 두꺼워집니다. 풍선의 경우 매우 얇은 라텍스 층이 필요하므로 폼이 몇 초 동안만 잠겨 있습니다. 기포가 갇히는 것을 방지하고 균일하고 얇은 코팅을 달성하려면 폼을 주의 깊게 제어된 속도로 삽입 및 제거해야 합니다.

반지 만들기

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5 고무의 가장자리를 붓이나 롤러로 굴려 풍선의 목 부분에 립을 형성한다. 이렇게 하면 풍선 입구 주위에 보이는 링이 생성됩니다.

과잉 응고제 제거

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6 다음으로, 거푸집을 침출 용액(보통 일반 물) 탱크에 담가 고무에서 과도한 응고제를 용해 및 침출시킵니다.

고무 경화

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7 폼의 고무는 건조 및 경화되어야 합니다. 사용 방법은 제조사마다 다릅니다. 일부 풍선 제작자는 이미 가황제가 포함된 라텍스를 사용하며 이 경우 고무는 적당한 온도에서 건조됩니다. 다른 제조사들은 고무 코팅된 형태를 오븐에 넣고 1시간 동안 경화시켜 가황을 유도한다.

풍선 제거

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8 그런 다음 풍선을 형태에서 기계적으로 제거합니다. 한 가지 방법은 물이나 공기를 뿌리고 풍선을 바구니나 그물에 모아서 날려버리는 것입니다.

9 물을 뿌리면서 풍선을 떼어내면 원심분리기에 넣어 풍선을 고속으로 회전시켜 여분의 물을 제거한다.

10 풍선은 대형 회전식 건조기에서 건조됩니다.

인쇄 및 포장

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11 다음으로 풍선을 포장하거나 먼저 인쇄한 다음 포장할 수 있습니다. 직접 포장하는 경우 컨베이어 벨트를 타고 계산 장치를 지나 가방에 넣습니다. 각 봉지에 적절한 수의 풍선을 넣으면 봉지를 밀봉합니다.

12 로고나 얼굴과 같은 풍선 디자인을 인쇄하려면 실제로 여러 단계가 필요합니다. 첫째, 균일한 인쇄가 가능하도록 풍선을 팽창시켜야 합니다. 이를 위해서는 작업자가 팽창 장치에 각 풍선을 수동으로 배치해야 합니다. 그런 다음 각 풍선에 패턴을 조심스럽게 인쇄합니다. 마지막으로 풍선을 제거하고 포장 단계로 넘어갑니다.

품질 관리

고품질과 일관성을 달성하려면 풍선 제조 환경을 엄격하게 제어해야 합니다. 제조 공정 전반에 걸쳐 컴퓨터 기반 기기는 공기 습도, 공기 온도, 라텍스 탱크 온도, 오븐 온도, 건조기 및 기타 매개변수를 기록하고 제어합니다.

공정에 사용되는 라텍스 및 기타 화학 물질은 특정 특성에 맞게 신중하게 공식화되고 주의 깊게 관리되어야 합니다. 예를 들어, 라텍스는 특정 점도와 건조 속도를 가져야 합니다. 탱크가 보관되는 탱크에는 "표피" 형성을 방지하고 성분이 침전되는 것을 방지하기 위해 라텍스 순환을 유지하는 장치가 있어야 합니다.

부산물/폐기물

라텍스 가격이 개별 풍선의 판매 가격에 비해 높기 때문에 가능한 한 적은 고무를 낭비하는 것이 제조업체의 최선의 이익입니다. 풍선 제작자는 또한 침출 용액으로 끝나는 응고제의 대부분을 회수합니다. 불행히도, 재생되지 않은 것은 환경에서 액체 폐기물로 끝납니다. 공장에서 배출될 수 있는 화학 폐기물의 양은 정부 법률에 의해 규제됩니다. 풍선은 수축하거나 터진 후 항상 버려지기 때문에 제조 후 약간의 폐기물이 발생합니다. 그러나 라텍스는 천연 물질이기 때문에 결국 다른 물질로 분해됩니다.

안전 문제

장난감 풍선은 기쁨의 원천이 될 수 있지만 예기치 않게 위험할 수도 있습니다. 어린 아이들은 실수로 풍선에 질식하여 사망하는 것으로 알려져 있습니다. 라텍스 풍선은 물에 닿아 결국 색을 잃고 해파리와 비슷할 수 있습니다. 고래와 거북이와 같은 바다 동물이 그들을 먹으려고 시도했지만 라텍스가 소화 시스템을 막아 사망했습니다.

미래

장난감 풍선 산업은 경쟁이 매우 치열합니다. 제조업체는 특히 수동 개입을 줄임으로써 프로세스를 보다 자동화되고 효율적으로 만드는 방법을 끊임없이 찾고 있습니다. 현재 가장 노동 집약적인 부분은 인쇄 및 포장 단계입니다. 이러한 단계에서 자동화를 높이는 것은 향후 개선 가능성이 있는 영역입니다.

최근에는 금속 필름으로 만든 풍선이 대중화되었습니다. 이 풍선의 제조 공정은 매우 다릅니다. 이 제품은 폴리에스터 의 두 가지 마일라 견본 샌드위치로 만들어집니다. 필름 - 모양이 종종 원형이며 가장자리 주위를 함께 밀봉합니다. 풍선을 부풀릴 수 있는 작은 구멍이 남습니다. 재료가 처음에는 평평하기 때문에 이 풍선은 고무로 만든 풍선보다 더 쉽게 인쇄할 수 있습니다. 호일은 매우 반짝이고 반사적으로 만들어 매우 밝은 디자인을 가능하게 합니다. 고무풍선보다 강하고 내구성이 높지만 일부 용도에서는 이것이 단점이기도 합니다. 예를 들어 여러 가지 모양으로 꼬일 수도 없고 물을 채울 수도 없습니다. 호일은 또한 고무보다 환경에서 분해되는 데 훨씬 더 오래 걸립니다.