DE3039799A1

DE3039799A1 - Huelle fuer einen kleinen ballon von sehr langer schwebezeit

Info

Publication number: DE3039799A1
Application number: DE19803039799
Authority: DE
Inventors: Gerald Leroy Austin Tex. Hurst
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-10-26
Filing date: 1980-10-22
Publication date: 1981-07-23
Also published as: IT8049997A0; BE885874A; FR2468502A1; GB2061121A; JPS56124596A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Ballon gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs, der entweder als Spielzeug oder als Werbehinweis eine unbegrenzte Zeit lang in der Luft schwebt, wobei seine Schwebezeit mindestens ein Jahr, vorzugsweise mehrere Jahre bis zu sogar 30 Jahren beträgt.

Es sind bereits kleine Spielzeug- oder Werbeballons bekannt, bei denen eine elastomere Hülle mit Helium gefüllt ist. Derartige Ballons sind leichter als Luft und werden seit vielen Jahren auf Ausstellungen, Jahrmärkten, in Restaurants und Einkaufszentren angeboten und verkauft, wobei das Helium unmittelbar vor dem Gebrauch oder Verkauf eingefüllt wird. Diese Ballons verlieren jedoch stets einen Teil ihres Gases innerhalb von wenigen Stunden oder maximal wenigen Tagen dadurch, daß das Helium durch die elastomere Hülle diffundiert. Die Ballons sinken daher allmählich zur Erde. Da solche Ballons in aufgeblasenem Zustand nicht lagerfähig sind, haben sie im Handel keinen verbreiteten Eingang gefunden. Ferner hat die begrenzte Lebensdauer der bekannten Ballons Millionen von Kindern verärgert. Außerdem werden sie von zahlreichen Kaufleuten deswegen nicht angeboten, weil diesen keine Heliumquellen zum Befüllen unmittelbar vor dem Verkauf zur Verfügung stehen.

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Es sind ferner, bereits große aeronautische Ballons bekannt, die eine verhältnismäßig lange Schwebezeit besitzen. Je größer der Ballon ist, desto leichter kann eine verhältnismäßig undurchlässige Hülle gebildet werden, denn größere Gasmengen können auch verhältnismäßig dicke Hüllen tragen, die zur Erzielung von Gasundurchlässigkeit für Gas erforderlich sind, welches leichter als Luft ist. Für große aeronautische Ballons sind bereits Hüllen aus Verbundstoff entwickelt worden, die eine hohe Festigkeit haben und die für Gase verhältnismäßig undurchlässig sind. So beschreibt die deutsche Patentschrift 217 110 ein Hüllenmaterial, bei dem galvanisches Metallpapier auf Baumwolle, Leinen oder Seide aufgeklebt ist. Ferner beschreibt die DE-PS 219 440 eine Ballonhülle, bei der Stoff zwischen einer Aluminium- und einer Kupferfolie eingebracht ist. Aus der DE-PS 224 521 ist bereits ein Ballonhüllenstoff bekannt, bei dem gewellte Bahnen von Metall, Glas oder organischen Stoffen mit Bespannungsstoffen verbunden sind. Aus der Z)E-PS 227 150 ist ein Ballonhüllenmaterial bekannt, das durch Aufbringung einer metallischen Spiegelbeschichtung in einem Reduzierbad undurchdringbarer gemacht ist. Die DE-PS 515' 083 beschreibt ferner einen Ballonhüllenstoff, der durch Verkleben einer Zellulosehaut mit einer Metallfolie hergestellt ist, um die Festigkeit der beiden Schichten gegenseitig zu verstärken. Eine Gashülle aus der Verbin-

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dung von gummiertem Gewebe, Kautschukzement und Metallblättern ist aus der US-PS 1 793 075 bekannt. Weiter beschreibt die US-PS 1 801 666 eine Gashülle, die durch Beschichten einer Aluminiumfolie mit einem klebrigen Kautschukisomeren hergestellt ist, welches zur Bildung einer Emaillelackierung gebrannt ist und anschließend an Stoff, Papier, Kautschuk oder Leder befestigt ist. Der Stand der Technik zeigt jedoch kein Verfahren, bei dem eine Verbundfolie zu einer Ballonhülle auf andere Weise als durch übliches Nähen, Kleben oder Nahtverstemmen verarbeitbar ist, wobei diese Verfahren nur für sehr große aeronautische Ballons mit großer Hüllenwandstärke anwendbar ist.

Forschungen auf dem Gebiet der Ballontechnologie spielten sich hauptsächlich in der Zeit vor dem zweiten Weltkrieg ab und betrafen zumeist aeronautische Ballons oder Luftschiffe, die zum Transport von Menschen und/oder Ausrüstung bestimmt waren. Die darin gewählten Ausdrücke wie "gasdicht", "gassicher" oder "undurchlässig" beziehen sich dabei praktisch auf alle ungewebten oder unporösen Stoffe. Beispielsweise bezeichnet die US-PS 2 730 626 einen Kautschuk als "gasdichten Stoff", obgleich dieser Stoff in meßbarer Weise für Gase durchlässig ist, die leichter als Luft sind. In ähnlicher Weise bezeichnet die US-PS 1 449 748 einen mit Kautschuk imprägnierten

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Stoff, der mit Trocknungsöl und Aluminiumpulver beschichtet ist, als "gasdicht", während er tatsächlich eher "gashemmend" ist. Weitere Beispiele für die Verwendung von fälschlich als "gasdicht" oder als "undurchlässig" bezeichneten behandelten Tierhäuten sind die US-PS 1 709 499 und die DE-PS 227 521. Ist das Verhältnis des Ballonvolumens zu seiner Hüllenoberflache verhältnismäßig groß, das heißt.ist das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche größer als 0,2 m und typischerweise größer als 1,5 m, dann ist die normale Diffusion des Gases, das leichter als Luft ist, beispielsweise Helium, durch das Hüllenmaterial insofern vernachlässigbar·, als der Ballon mehrere Tage und sogar mehrere Jahre schweben bleibt und damit seinen Bestimmungszweck erfüllt. Die bekannten Ballonhüllenstoffe, die für große aeronautische Ballons bestimmt sind, sind somit als undurchlässig oder als gasdicht bezeichnet, obgleich sie diese Eigenschaften nicht im vollen Sinne des Wortes erfüllen.

Um die Hülle vor Hitze und Licht zu schützen, ist es bereits bekannt, Metallpulverbeschichtungen auf den Ballon aufzubringen, dies verbessert jedoch die Gasundurchlässigkeit nicht wesentlich. Derartige Beschichtungen sind aus den deutschen Patentschriften 276 717, 286 und 262 005 bekannt. Ferner sind bereits Metallbeschich-

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tungen für Ballonhüllen bekannt, die die elektrische Leitfähigkeit beispielsweise gemäß US-PS 1 180 732 verbessern sollen oder aber die bestimmte Eigenschaften von Wetterballons gemäß US-PS 3 340 732 verbessern sollen, wobei Wetterballons von Hause aus für eine begrenzte Schwebedauer ausgelegt sind.

Die aeronautische Ballontechnologie verwendet zur Zeit biaxial orientierte Kunststoffolien aus Polyolefinen gemäß US-PS 3 608 849- Auch bei diesen Hüllen für große aeronautische Ballons, die ein verhältnismäßig großes Volumen:Oberflächenverhältnis haben, brauchen die Hüllen für eine lange Schwebezeit des Ballons nicht vollständig gasundurchlässig zu sein.

Der gesamte bekannte Stand der Technik ist immer auf aeronautische Ballons ausgerichtet, wobei Wetterballons

3
ein Volumen von etwa 3 m haben, während größere Ballons oder Luftschiffe zum Transport von Menschen und Material

3 3

in Größen von 60 m bis mehr als 30.000 m hergestellt werden. Die dafür verwendeten Ballonhüllenstoffe lassen sich nicht einfach für kleine Spielzeugballons oder

3 Werbeballons verwenden, die ein Volumen von etwa 0,5 m

oder weniger haben, da die verhältnismäßige Oberflächenvergrößerung in Bezug auf das Volumen bei einer Größenverringerung zu viel leichteres Gas durch die Hülle diffundieren läßt.

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Für eine bestimmte Hülle aus Polymeren mit bestimmter Permeabilität und Form schwankt die Schwebezeit T. im Verhältnis zum Quadrat der linearen Abmessung D, das heißt dem Durchmesser oder Radius des Ballons, und zwar

ρ
gemäß der Gleichung T. c*£D .

Unter Verwendung dieser mathematischen Beziehung lassen sich die Eigenschaften von verhältnismäßig kleinen Ballons mit einem theoretisch großen Ballon mit einem Radius

3 von etwa 19 m vergleichen, der ein Volumen von 30.000 m und eine Lebensdauer von 100 Jahren hat, wenn man übliche Ballonhüllen wählt. Ein derartiger Ballon entspricht in seinen Abmessungen einem großen Luftschiff oder einem steuerbaren Gasballon, wobei sein Wirkungsgrad in Hinblick auf die Schwebezeit oder den Heliumverlust so hoch ist, daß jede weitere Verbesserung der Schwebezeit wirtschaftlich gesehen trivial ist. Die Wahl eines derart großen Ballons als Bezugsgröße ist auch deswegen bedeutungsvoll, weil die verhältnismäßig dicke .'fülle die Verwendung von komplizierten und komplexen Laminathüllenmaterial gestattet, das sich nicht für kleinere Ballons eignet. Die Übertragung eines derartigen Ballons auf ein' kleineres Luftschiff mit einem Radius von 10 m und einem Volumen

von etwa 5.600 m führt zu einer theoretischen Schwebezeit von 34 Jahren. Eine weitere Übertragung der Verkleinerung auf einen üblichen Ein- bis Viermann-Sportballon

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mit einem Radius von 5,5 m und einem Volumen von etwa

3
680 m führt zu einer theoretischen Schwebezeit von 8,4 Jahren. Wird der große Ballon weiterhin verkleinert auf eine Mindestgröße für einen Einmannballon mit einem

3 Radius von 3,6 m und einem Volumen von etwa 200 m , dann führt das zu einer theoretischen Schwebezeit von etwa 3,7 Jahren. Eine weitere Verkleinerung auf die Abmessungen eines Spielzeugballons mit einem Radius

von 15 cm und einem Volumen von etwa 14 dm führt zu einer theoretischen Schwebezeit von lediglich etwa 2,3 Tagen. Daraus geht klar hervor, das übliche Ballons mit verhältnismäßig langer theoretischer Schwebezeit nicht einfach unter Anwendung der bekannten Ballonhüllentechnologie verkleinert werden können auf Volumen von

3
0,5 m oder weniger, die verhältnismäßig kleine Volumen zu Oberflächen Verhältnisse aufweisen und dennoch verhältnismäßig lange Schwebezeiten besitzen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen kleinen Spielzeug- oder Werbeballon zu schaffen, der eine wesentlich größere Schwebezeit als vergleichbare bekannte Ballons besitzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.

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Gemäß Erfindung läßt sich nämlich die Schwebezeit und damit auch die.Lebensdauer von Ballons mit verhältnismäßig kleinem Volumen/Oberflächen-Verhältnis dadurch sehr stark vergrößern, daß ein Hüllenmaterial verwendet wird, welches als Träger eine Metallfolie aufweist, die auf mindestens einer Seite mit einer nichtelastomeren Polymerschicht versehen ist. In einer anderen Ausführung ist der Träger ein Polymeres, beispielsweise aus regenerierter Zellulose, während bestimmte thermoplastische Folien wie Nylon, Acrylnitrilpolymere und Copolymere und Polyvinylalkohol aufgebracht sind, wobei das Polymersubstrat zumindest auf einer Seite eine Polymerschicht oder eine Beschichtung trägt, die aus einem Stoff besteht, der aus Polyvinylidenchlorid, Vinylidenchlorid, Vinylchloridpolymeren und Ethylenvinylacetatcopolymeren u.a. ausgewählt ist. Die Hülle hat dabei ein Innenvolumen

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von bis zu etwa 0,56 m , während das Verhältnis seines

2/3

(Volumens) zu seiner Oberfläche zwischen etwa 0,21 und etwa 0,01 liegt. Das mittlere Gewicht liegt darüber

—3 —2

hinaus im Bereich von etwa 1,5 χ 10 bis 1,7 χ 10 g/cm

Die erfindungsgemäßen Hüllen für Ballons sind somit in mehreren Ausführungen herstellbar. Während alle laminierten Hüllen in allen Ausführungen der Erfindung sehr lange Schwebezeiten für Helium gefüllte Ballons ergeben, haben die Ausführungen, die als Substrat eine Metall-

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folie aufweisen, die längsten Lebensdauern. Bevorzugte nichtelastomere Polymerfolien, die in Verbindung mit dem Metallfoliensubstrat verwendet werden, sind Polyolefine, insbesondere Polyethylen mit geringer Dichte. Bevorzugte nichtelastomere Polymerfolien, die in Verbindung mit polymeren Substraten verwendet werden, sind vorzugsweise Polyvinylidenchlorid oder ein Copolymeres vom Vinylidenchlorid und Vinylchlorid. Ein Laminat oder eine Beschichtung mit Ethylenvinylacetat läßt sich in vorteilhafter Weise mit polymeren Substraten aus Nylon und Acrylnitrilpolymeren und Copolymeren verwenden. Ein bevorzugtes, als polymeres Substrat verwendetes Nylon ist Nylon 6. Ferner sind die als polymere Substrate verwendbaren Acrylnitrilpolymeren und Copolymeren Nitriltrennschichtharze, wozu Polyacrylnitril und Acrylnitril-Methylmethacrylatcopolymere u.a. zählen. Die mit den Substraten aus regenerierter Zellulose und Polyvinylalkohol verwendete Polymerfolie ist vorzugsweise eine PoIyvinylidenchloridfolie oder ein Copolymeres aus Vinylidenchlorid und Vinylchlorid, die vorzugsweise auf die Außenfläche des Substrates als Feuchtigkeitsbarriere aufgebracht ist. Zusätzliche nichtelastomere Polymerschichten lassen sich auf die Innenseite des Substrates gemäß Erfindung aufbringen, um ein Verschweißen der einzelnen, den Ballon bildenden Streifen herzustellen. Dafür bevorzugt verwendbare Polymerfolien sind Polyethylen von

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geringer Dichte, Ethylenvinylacetatcopolymeres, Polyvinylidenchlorid, Ionomere u.a.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Ballonhülle durch Siegelung, beispielsweise durch Heißsiegelung, von Umfangsbereichen von aus den obigen Stoffen gebildeten Streifen hergestellt, die zu einer zweidimensionalen, eben liegenden Form aufgelegt werden. Die dabei gebildete Hülle mit einem Gas gefüllt, das leichter als Luft ist und zwar vorzugsweise mit Helium, für das sie weitgehend undurchlässig ist und damit eine lange Schwebezeit ergibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 bis 4 Schnitte durch einen Ballonhüllenstoff;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Zuschnitt für einen erfindungsgemäßen Ballon;

Fig. 6 eine Draufsicht auf zwei am Umfang miteinander verschweißte Hüllenstreifen zur Bildung einer flach liegenden Ballonhülle;

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer mit einem Gas befüllten Ballonhülle gemäß Fig. 6, welches leichter als Luft ist;

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Fig. 8a bis 8c Teilansichten der Absperrung eines Einlaßventils für die Ballonhülle; und

AU-

nachträglich
geändert

Fig. 9 bis ^^"verschiedene gemäß Erfindung herstellbare Ballonhüllenformen.

Wie bereits erwähnt, lassen sich große aeronautische

3 Ballons nicht einfach auf kleine Ballons von 0,5 m Inhalt oder weniger maßstabsgerecht verkleinern, ohne daß darunter die Lebensdauer bzw. Schwebezeit leidet. Mit derart verkleinerten Ballons lassen sich nämlich keine Schwebezeiten von mehreren Wochen erzielen. Bei den größeren aeronautischen Ballons, die ein verhältnismäßig großes Volumen-zu-Oberfläche-Verhältnis haben, kann etwas Luft durch die Hülle austreten, ohne daß dies schädlich wäre. Aufgrund der verhältnismäßig großen Gasvolumen, kann die Ballonhülle auch verhältnismäßig dick und schwer sein, und wird dennoch von dem großen Gasvolumen getragen. Werden jedoch unter Anwendung bekannter Technologien kleine Ballons konstruiert, dann muß die Wandstärke ihrer Hülle für das Schweben des Ballons im allgemeinen so dünn sein, daß Gas, welches leichter als Luft ist, ohne Schwierigkeiten durch die Hülle diffundiert, wodurch der Ballon in verhältnismäßig kurzer Zeit keinen Auftrieb mehr hat. Für einen Spielzeug-

3 oder Werbeballon mit einem Volumen von etwa 0,5 m muß

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für eine lange Schwebezeit die Ballonhülle praktisch für das Füllgas undurchlässig sein, da das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche so klein ist, daß selbst eine geringe Hullendurchlässigkeit bereits so viel Füllgasverlust ergibt, daß der Ballon absinkt. Als Füllgas wird üblicherweise ein Gas verwendet, das leichter als Luft ist, vorzugsweise Helium. Ferner darf das Hüllenmaterial nicht so schwer sein, daß das Ballongewicht größer als der Auftrieb ist.

Bislang werden aufblasbare Ballons und Spielzeuge nicht aus idealem Ballonhüllenstoff gemacht. Beispielsweise haben kleine elastomere Ballons, die üblicherweise mit Helium gefüllt werden, innerhalb von 2 oder 3 Tagen ihren Auftrieb verloren, da das Helium durch die elastomere Hülle diffundiert. Hüllenstoffe für nicht schwebende, aufblasbare Spielzeuge sind hingegen für Ballons ungeeignet, obgleich diese Spielzeuge die Luftfüllung praktisch unbeschränkt beibehalten können. Diese Kunststoffe sind wesentlich undurchlässiger für Sauerstoff und Stickstoff als für Helium, ihr Verhältnis von Volumen zu Oberfläche ist mit Gas gefüllten, schwebenden Ballons nicht vergleichbar.

Es hat sich überraschend gezeigt, daß Ballons bis zu

3
Größen von 0,5 m praktisch unbegrenzte Schwebezeiten bei

der Befüllung mit einem leichteren Gas als Luft haben, wenn die Hülle aus einem Metallfoliensubstrat besteht, das auf mindestens einer Seite eine nichtelastomere Polymerschicht aufweist. Eine andere geeignete Hülle besitzt als Substrat eine Polymerschicht, die auf mindestens einer Seite eine Folie aus Polyvinylidenchlorid, einem Copolymeren von Vinylidenchlorid und Vinylchlorid oder Ethylenvinylacetatcopolymerem aufweist. Die erfindungsgemäßen Ballonhüllen haben ferner ein Verhältnis von anfänglichem

2/3
Innenvolumen V dividiert durch die Oberfläche S der

2/3

Hülle, also V : S = ~0,21 bis-/νΟ,ΟΙ. Das Einheitsgewicht der Ballonhülle (in Abhängigkeit von der Größe)

—3 2 —2

liegt zwischen 1,5 χ 10 g/cm und etwa 1,7 χ 10 g/cm

Die hierin beschriebenen Verbundstoffe sind praktisch undurchlässig für Gase, die leichter als Luft sind, beispielsweise für Helium, wobei die nichtelastomeren Polymerschichten zusätzliche Festigkeit und Reißwiderstand bieten und außerdem kleinste Löcher oder eventuell auftretende Unvollkommenheiten in der Substratschicht ausfüllen. Die Form des Hüllenstreifens ist unterschiedlich, beispielsweise gemäß den Figuren 1 bis 4. Es sind aber auch andere Schichthüllen denkbar, die unter den Erfindungsgedanken fallen, sofern sie eine Metallfolie, die auf mindestens einer Seite eine nichtelastomere Polymerschicht trägt, oder die zuvor beschriebenen Polymerzu-

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sammensetzungen aufweist, solange das resultierende Einheitsgewichts des Aufbaus und das Verhältnis von Volumen zu Oberfläche der Hülle in die zuvor angegebenen Bereiche fallen. Zusätzliche nichtelastomere Polymerschichten lassen sich ferner auf der Innenseite des Substrates aufbringen, um ein Verschweißen der einzelnen Streifen zur Bildung eines Ballons zu erleichtern. Hierzu geeignete nichtelastomere Polymerschichten sind vorzugsweise Polyethylen niederer Dichte, Polyvinylidenchlorid, Ionomere u.a.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Hüllenmaterial. Das Hüllenmaterial 10 weist als Substrat eine Metallfolie 16 auf, auf die auf beide Seiten nichtelastomere Polymerschichten 12 und 14 aufgebracht sind. Die Metallfolie 16 ist eine dünne gewalzte Metall- oder Legierungsfolie. Vorzugsweise ist die Metallfolie 16 eine dünne Aluminiumfolie. Im allgemeinen hängt die Dicke der Metallfolie 16 von der Dichte des Metalles und von dessen Streckbarkeit ab, wobei die Dicke von etwa 0,025 mm bis etwa 0,06 mm (0,1 bis 2,4 mils) reicht.

Die Schichten 12 und 14 brauchen nicht die gleiche Dicke zu haben, und wenn die Schicht 12 die Innenschicht für die Hülle darstellt, dann ist sie auch tatsächlich vorzugsweise 0,05 bis 20 mal dicker als die Außenschicht 14.

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Sie wird im wesentlichen zur Heißsiegelung der einzelnen Hüllenstreif en entlang von deren Umfang verwendet und trägt außerdem zur Erhöhung der Hüllenfestigkeit bei. Ein besonders geeignetes Hüllenmaterial hat als Metallfolie 16 eine dünn gewalzte Aluminiumfolie mit einer Stärke von 0,004 bis 0,025 mm, auf die auf jede Seite Polyethylenschichten 12 und 14 von niederer Dichte mit einer Dicke von 0,005 bis 0,05 mm aufgebracht sind.

Es sind praktisch alle üblichen zusammenhängenden, nichtelastomeren Polymerschichten als Schichten 12 und 14 verwendbar, beispielsweise Polyolefine wie Polyethylen oder Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, Saran, Polyester, Polyvinylchlorid, Zellophan, Polyvinylalkohol, regenerierte Zellulose, Polyurethan, Ethylenvinylacetatcopolymeres, Ionomere, Polyamide und Nitrilpolymere u.a. Wie bereits erwähnt, wird als Metallfolie 16 eine Aluminiumfolie bevorzugt verwendet, insbesondere wenn gewalzte Metalle in Frage kommen. Es können aber auch die meisten dehnbaren Metalle verwendet werden, sofern sie zu dünnen, im wesentlichen zusammenhängenden Folien walzbar oder ziehbar sind. Man weiß, daß diese praktisch zusammenhängenden Metallfolien zahlreiche kleine Löcher aufweisen, deren Größe von mikroskopischem Durchmesser bis zu einigen hundert .um reichen können. Andere geeignete Metalle sind Kupfer, Gold, Silber, Eisen, Chrom, Nickel u.a.

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Fig. 2 zeigt ein anderes Hüllenmaterial 20, das als Träger ein polymeres Substrat 24 aus regenerierter Zellulose, Polyvinylalkohol oder Nylon 6 aufweist, wobei eine äußere Laminatschicht 26 beispielsweise aus Polyvinylidenchlorid und eine innere Laminatschicht 22 aus einer anderen nichtelastomeren Polymerfolie, vorzugsweise Polyethylen niederer Dichte, besteht. Im allgemeinen hat das Substrat 24 eine Dicke von etwa 0,006 mm bis etwa 0,025 mm, insbesondere etwa 0,02 mm. Die Dicken der äußeren Laminatschicht 26 und der inneren Laminatschicht 22 liegen zwischen etwa 0,0025 bis 0,05 mm.

Andere Beispiele für Hüllenmaterial mit einem polymeren Substrat sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Gemäß Fig. 3 weist das Laminat 30 als polymeres Substrat 36 Nylon 6 auf, das beispielsweise zwischen zwei Schichten 32 und 34 aus Ethylenvinylacetatcopolymerem liegt.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Laminat 40, das als Ballonhüllenmaterial im Sinne der Erfindung verwendbar ist. Dieses Laminat wird durch Aufbringen von zwei Saranschichten 42 und 44 auf ein Substrat 46 aus regenerierter Zellulose, Polyvinylalkohol oder Nylon 6 aufgebracht, worauf anschließend eine Innenschicht aus nichtelastomerer Folie 47, beispielsweise Polyethylen niederer Dichte aufgebracht wird. Andere Folienlaminate mit einer Metallfolie oder

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einem Polymersubstrat lassen sich ebenfalls zur Bildung der erfindungsgemäßen Ballonhülle verwenden, sofern

—3 2 ihr mittleres Hüllengewicht zwischen 1,5 χ 10 g/cm

-2 2

und etwa 1,7 χ 10 g/cm liegt. Ferner lassen sich Streifen oder Streifenteile aus dem Folienlaminat mit dem Polymersubstrat oder dem Metallfolienträger in Kombination verwenden und zur Bildung einer Ballonhülle entlang ihrer Umfangsränder versiegeln. Ferner lassen sich die Folienlaminate mit dem Metallfoliensubstrat oder dem polymeren Substrat zusammen mit einem oder mehreren Streifen aus Laminatmaterial verwenden, das aus nichtelastomerer Polymerfolie mit auf einer Seite aufgedampfter, zusammenhängender und undurchsichtiger Metallschicht gemäß US-PS 4 007 588 besteht. Derartige Streifen lassen sich entlang ihrer Ränder auf weiter unten beschriebene Weise versiegeln. Ein ästhetisch ansprechendes Ergebnis läßt sich mit einem durchsichtigen Streifen mit einem Polymersubstrat und einem Streifen mit Metallfoliensubstrat erzielen, oder mit einem Streifen aus nichtelastomerem Polymeren, auf das eine zusammenhängende Metallschicht aufgedampft ist. Dieser Effekt läßt sich auch durch Vorsehen eines Fensters in einem von zwei durchsichtigen Streifen mit Polymersubstrat erzielen.

Die Figuren 5 bis 8 zeigen ein Verfahren zur Herstellung einer flachliegenden Ballonhülle. Fig. 5 zeigt zwei

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gegenüberliegende Streifen 50 und 52 jeweils aus einem Laminat gemäß Fig. 1 bis 4, und zwar in Form eines Fisches. Im allgemeinen lassen sich die Streifen 50 und 52 in üblicher Weise aus dem Laminat zuschneiden. Vom Rand der Streifen 50 und 52 steht ein Vorsprung 54 vor, den als Gaseinfüllventil dient. Gemäß Fig. 6 werden die beiden Streifen 50 und 52 entlang eines Siegelbereichs 62, das heißt entlang ihres Umfanges miteinander versiegelt. Wahlweise, beispielsweise bei Anwendung von Heißsiegelung, lassen sich die Laminatstreifen 50 und 52 und die Siegelung 62 gleichzeitig mit dem Ausschneiden aus den aneinander liegenden Folien herstellen. Ein Füllnippel 64 wird aus dem Fortsatz 54 dadurch gebildet, daß der Endbereich 66 nicht verschweißt wird, wodurch Luft in den Innenraum zwischen den versiegelten Streifen einblasbar ist. Ferner ist ein Verankerungsvorsprung

68 dadurch geformt, indem zwei Fortsätze an der Unterseite des Körpers versiegelt werden und ein Kunststoffauge

69 darin eingesetzt wird. Hierauf wird die Ballonhülle mit einem leichteren Gas als Luft, beispielsweise Helium, unter Atmosphärendruck dadurch gefüllt, indem ein Schlauch von einer Heliumquelle in das Ende 66 des Ventils 64 eingesetzt wird. Beim Öffnen der Heliumquelle wird die Hülle zu dem in Fig. 7 erkennbaren Ballon 70 aufgeblasen. Hierauf wird das Ventil 64 entweder gemäß Fig. 8a heiß gesiegelt durch eine Siegelnaht 80 oder das Ventil 64

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wird einfach von Federklemmen 82 und/oder 84 u.a. gemäß den Fig. 8b und 8c verschlossen. Es wird darauf hingewiesen, daß die Innenschichten der beiden den Ballon 70 bildenden Streifen 50 und 52 heißsiegelbar sind, wozu eine Widerstandsheizung mit Druckbalken oder Zangen dient. Es lassen sich auch andere Arten von Heißsiegelvorrichtungen verwenden. Es läßt sich praktisch jede Art von Ventilverschluß verwenden, der für übliche Kunststoff Spielzeuge und ähnliche Einrichtungen verwendbar ist. Es sind ferner Klebeflecken oder hypodermische Trennwände verwendbar. Ist der Spielzeugballon gemäß Fig. 7 ein Fisch 70, dann verwendet man ferner eine besondere Schwebeleine 72. Die Schwebeleine 72 weist einen zwischen zwei undehnbaren Bereichen 76 und 78 liegenden dehnbaren Bereich 74 auf, der eine Stoßwirkung beim Ziehen des Ballons 70 durch die Leine 72 ausübt, die sich ähnlich wie beim Ziehen eines schwebenden elastomeren Ballons an einer Zugleine anfühlt. Unter den Gedanken der Erfindung fällt ferner, daß die Zug- oder Schleppleine 72 einen oder mehrere elastomere Abschnitte aufweist, oder daß die Schleppleine 72 vollständig elastisch ist, um diesen Stoßeffekt hervorzurufen.

Das federnde Verhalten und die Fähigkeit der Wiedereinnahme der ursprünglichen Form nach Verformung, wie dies bei elastomeren Ballons normalerweise der Fall ist,

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lassen sich auf den erfindungsgemäßen Ballon dadurch übertragen, indem an der Hülle ein oder mehrere Abschnitte von elastischer Schnur, Band oder Folienmaterial derart angebracht werden, daß das elastische Material durch Aufblasen der Hülle reversibel gestreckt wird, das heißt es wird in einer Ausführung ein elastisches Band mit seinen beiden Enden an entsprechende, gegenüberliegende Stellen an den Innenflächen von zwei aneinander liegenden, flach liegenden Streifen derart befestigt, daß die Relativbewegung der beiden Streifen beim Aufblasen das Band dehnen und damit einen geringen Überdruck über Atmosphärendruck in Hülle aufrechterhalten, der den Umriß des Ballons selbst nach dem Verlust von etwas Füllgas aufgeblasen hält. Ein ähnlicher Effekt läßt sich dadurch erreichen, indem ein zusammenhängendes, zumindest teilelastisches Band vor oder nach dem Aufblasen um einen Außenbereich der Hülle gelegt wird, das heißt beispielsweise um den Hals oder die Hüfte eines Ballons in Menschenform.

Verschiedenste Siegelungstechniken lassen sich zum Verschweißen des Hüllenmaterials heranziehen. Ist das Hüllenmaterial heißsiegelbar, dann werden die einzelnen Ballonstreifen in üblicher Weise miteinander heißversiegelt. Hierzu dient beispielsweise eine Zangensiegelvorrichtung mit zwei heißen Stangen oder Walzen. Ferner sind

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Impulssiegelvorrichtungen verwendbar, die gesteuerte elektrische Stromimpulse durch ein Band leiten, dessen Widerstand den Strom in Wärme umsetzt und damit die Siegelnaht bildet. Ferner lassen sich Heißdraht-Siegelvorrichtungen verwenden, die als Heizelement durch elektrischen Strom erwärmte heiße Drähte aufweisen. Es sind auch andere Arten von Thermische-Energie-Erzeugungsvorrichtungen verwendbar, beispielsweise Ultraschallsiegelvorrichtungen, Lichtsiegelvorrichtungen oder Laserstrahlschweißvorrichtungen, dielektrische (elektronische) Siegelvorrichtungen, Induktions- oder Infrarotschweißvorrichtungen .

Anstelle von Heißsiegelverfahren lassen sich die einzelnen Hüllenstreifen auch auf andere Weise, beispielsweise durch Verkleben, durch Anlösen, durch Extrusion von Siegelwülsten und durch Heißschmelzen verbinden. Werden Umfangsteile der Hüllenmaterialstreifen durch Klebung miteinander verbunden, dann läßt sich als Klebstoff Ethylenvinylacetat auf den Rand des Hüllenmaterials aufbringen, beispielsweise durch Zonendurchbeschichtung, also in Form des Druckpressenverfahrens. Andere Verfahren zum Aufbringen zusätzlicher Dichtungs- oder Verbindungsmittel sehen das Einbringen von Siegelmaterialstreifen zwischen die zu versiegelnden Folien im Bereich der Siegelränder, das Extrudieren flacher Siegelmaterial-

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streifen auf den Siegelrand, das Extrudieren eines Fadens von Siegelmaterial auf den Siegelrand und das Einbringen eines Fadens von Siegelmaterial zwischen die Ränder der zu versiegelnden beiden Folien vor.

Gemäß Erfindung lassen sich unterschiedlich geformte Ballons herstellen. Einfachere Formen werden anhand der Figuren 9 bis 13 erläutert.

Fig. 9 zeigt eine dreiseitig versiegelte Tasche 90, die im wesentlichen aus einem einzigen Stück von Hüllenmaterial hergestellt ist, das an der Kante 92 zur Bildung zweier aneinander stoßender Streifen, die dann entlang des Siegelbereichs 94 Seite an Seite an den zwei Enden und an der Seite miteinander versiegelt werden. Man erkennt, daß der ungesiegelte Raum 96 einen Gaseinlaß für die Hülle 90 darstellt und erst nach dem Befüllen mit dem leichteren Gas als Luft auf eine der zuvor erwähnten Arten verschlossen wird. Εε läßt sich auch ein Vorsprung zur Bildung eines Füllventiles gemäß den Figuren 5 bis 8 vorsehen. Die drei Siegelnähte aufweisende Tasche läßt sich aus einem einzigen Materialstreifen herstellen. Diese einzelne Bahn läßt sich über einen dreiecksförmigen-Dorn ziehen und in V-Form falten, worauf die Heißsiegelnähte in ununterbrochenem Arbeitsgang unter Verwendung von Bördelrollen für die Seitennähte und drehbaren Krimpbacken für die Endnähte herstellbar sind.

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Fig. 10 zeigt eine andere einfache Hüllenform, die gemäß Erfindung herstellbar ist. Die Hülle 100 ist aus zwei aneinanderliegenden Folien gebildet, die an allen Enden und Seiten mit Ausnahme eines Einfüllspaltes 102 Fläche an Fläche versiegelt sind. Eine Tasche 100 läßt sich dadurch herstellen, daß zwei Materialbahnen mit. beiden Seiten und Enden gleichseitig aufeinanderliegend unter Verwendung von Bördelrollen für die Seitensiegelung und drehbaren Bördelbacken für die Endsiegelungen kontinuierlich herstellbar sind.

Fig. 11 zeigt eine Hülle 110 in Form einer kissenartigen Tasche, die aus einer rohrförmigen Tasche mit einem versiegelten Falz 112 und versiegelten Enden 114 gebildet ist. Der Einfüllspalt 116 verbleibt in der Tasche, wie dies anhand der Figuren 9 und 10 beschrieben ist. Die kissenartige Tasche läßt sich aus einer einzigen Materialbahn herstellen, die über einen Formkörper und um ein Rohr gelegt wird. Eine Fugen- oder Lappenheißsiegelnaht wird hergestellt und das Material wird durch Einwirkung eines Bandes oder durch die Endnaht-Heißsiegelbacken weiterbewegt, während gleichzeitig das Schlauchstück abgeschnitten wird. Dieser Vorgang verläuft ohne Unterbrechungen .

Fig. 12 zeigt eine tetraederförmige Tasche 120, die aus einem Hüllenmaterialschlauch hergestellt ist. Bei

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der tetraederförmigen Tasche werden ein Falz oder eine gleichseitige Körpersiegelung und gleichseitig aufeinander liegende Endsiegelungen 122 unter einem Winkel von 90 zueinander hergestellt. Der Schlauch ist entweder vorgeformt oder wird während der Bildung der tetraederförmigen Tasche gebildet. Beispielsweise wird eine Materialbahn über einen Formkörper und um ein Metallrohr gezogen. Die Heißsiegelung des Körpers wird anschließend vorgenommen und die Folie entweder durch die Endnaht-Heißsiegelbacken oder durch ein Band weitertransportiert. Die Kreuzendsiegelungen werden abwechselnd unter 90 zu den vorhergehenden Kreuzheißsiegelungen hergestellt. Wiederum wird ein Füllspalt 124 in dargestellter Weise offengelassen. Fig. 13 zeigt eine weitere einfache Hülle in Form einer Zwickeltasche. Diese wird sehr ähnlich wie die Hülle gemäß Fig. 4 bis auf die Faltung eines Zwickels 132 gefaltet, bevor die Siegelung 134 und der Füllspalt 136 gebildet werden.

Zusätzlich zu diesen einfachen Formen lassen· sich auch kompliziertere Ballonformen, beispielsweise gemäß Fig. 14, verwirklichen. Fig. 14 zeigt einen flaschenförmigen Ballon. Der Ballon 140 besteht aus fünf getrennten Streifen aus Laminatstoff. Man erkennt, daß der Hals der Flasche 140 aus zwei Streifen 142 gebildet ist, die in ihren Randbereichen 144 miteinander verschweißt sind.

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Die Basis der Streifen 142 ist an einen kreisförmigen Streifen 146 in Siegelbereichen 148 angeschweißt. Der kreisförmige Streifen 146 schließt an den Siegelbereichen 152 die Oberseite des zylindrisch geformten Streifens 150 ein. Der zylindrische Streifen 150 ist einstückig und besteht aus einem Hüllenmateriallaminat, das im Bereich der Siegelnaht 154 mit einer überlappenden Schweißnaht versiegelt"ist. Die Basis der Flasche 140 wird von einem weiteren kreisförmigen Streifen 146 gebildet, der einen Verankerungsfortsatz 148 zum Anbringen einer Schleppleine aufweist. Komplizierte Formen wie die Flasche 140 lassen sich nicht nur als Spielzeuge, sondern auch bei der Werbung einsetzen und bleiben eine unbegrenzte Zeit lang schweben. Es lassen sich daher gemäß Erfindung die unterschiedlichsten Größen und Formen von Luftballons unter Verwendung des beschriebenen Hüllenmaterials verwenden. Obgleich dieses Materiallaminat üblicherweise flachliegend verwendet wird, läßt es sich auch zu gekrümmten oder gewölbten Abschnitten formen, die eine maximale Tiefe von etwa 50 % der Streifengröße haben. Diese Verformung erfolgt unter Anwendung von Vakuum oder durch Verformung in mechanischen Gesenken. Die Hülle hat in einer

3 Ausführung ein Innenvolumen von etwa 0,5 m und ein

2/3
Verhältnis des Volumens zu seiner Oberfläche, das zwischen etwa 0,21 bis etwa 0,1 liegt, während das mittle-

_3 re Hüllengewicht zwischen etwa 1,5 χ 10 und 1,7 χ

—2 2
10 g/cm liegt. Alle derartiaen Ballons haben eine

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ORiGlMAL !NSPECTTED

-3D -

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Schwebezeit, die mehrfach größer ist, als die von üblichen Luftballons vergleichbarer Größe. Die nutzbare Schwebezeitf£Läß3r;.sich durch die Wahl des erfindungsgemäßen Hüllenmaterials beeinflussen. Das maximale Polymergewicht für Ballonhüllenlaminate mit gewalztem Metall beträgt

— 2 2
etwa 1,65 χ 10 g/cm . Im allgemeinen läßt sich das jeweilige Hüllenmaterial an die jeweils gewünschte Schwebezeit durch einfache Rechnung anpassen.

Für jede Art von ähnlichem Ballon gelten die nachfolgenden geometrischen Beziehungen:

(D S = BD² ^ ._s._{v ei1ot}roei^-. (2) V₀ = CD³ .._._r. *_:.._rtar.~._rt ,.;-

(3) S =

worin D = die Maßstabsgröße für jeden Ballon von vorgegebenen geometrischen Abmessungen

S = Oberfläche der Hülle

V= Anfangsvolumen der voll aufgeblasenen-Hülle

B, C und θ Konstante unabhängig von der G&ßß-e. .;, für jede gegebene geometrische Form.

Da manche Ballonformeh schwer geometr'isb'h definierbar sind, wählt man zweckmäßigerweise die Gesamtdicke r der Polymerschichten der Hülle als die Maßstabgröße D.

130030/0734 -ORIGINAL INSPECTiD

• · ϊί ti

303171!

Wird nun

Wird nun r = D an j«nomnien,

■ 1 ix Γι *"ΐ Γ Γ* ϊ *"■ r - · -

dann folgt aus den Gleichungen (1), (2) und (3)

(4) S « B_pr²

(5) V₀ = C_rr³

(6) s = ev_o ^2/3 (θ =J

^Cr

Biri© sind B und C identisch mit B und C für den Fall r r

r =r Cf. D.

(j_nJ4.nter Verwendung dieser Gleichungen lassen sich unterschiedliche Werte von θ für jede gegebene Form berechnen scr

Für typische Formen sind in der nachfolgenden Tabelle Ff

übliche Θ-Werte angegeben.

Tabelle

	ungefähre	Θ-Werte	1/Θ	V_o2/3	-0,21
Form		θ	- 0,17	S	-0,18
Würfel		~6,0		-0,1
Kugel	--	-4,84	-0,05
flachliegendes	Quadrat	-5,5	,-0,14
Menschenform		-10,0	-0,12
Quader		-20,6
Tetraeder		-7,2
Zylinder (Länge	= 10, 0=1)	-8,35

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BAD

Für die Bestimmung der Schwebezeit T von Ballons, die aus der erfindungsgemäßen Laminathülle hergestellt sind, wird die Diffusionsrate ( ) des Füllgases aus dem Inneren der nicht dehnbaren Hülle durch die nachfolgende Gleichung bestimmt:

(7) - ^V ₌ FPS* ^v dT r

darin sind P = die Permeabilitätskonstante für das gewählte Hüllenmaterial und das gewählte Auftriebsgas

T = seit dem Aufblasen verstrichene Zeit

r = Gesamtdicke des Hüllenmaterials, wobei kleinere überlappende oder aneinanderstoßende Siegelungen vernachlässigt sind

V = das Volumen des Auftriebsgases zur Zeit T (V=V₀ bei T=O)

F = wirksamer Anteil der Hüllenoberfläche,

die nicht zusammenhängend an eine Metalloder Polymersubstratschicht gebunden ist.

Das Gewicht bzw. die nach ur.ten gerichtete Kraft W einer Ballonhülle wird durch die Gleichung bestimmt:

(8) W = P_ErS + P₁₁T₁₁S*

worin (" = die mittlere Dichte des Hüllenpolymerstoffes unter Vernachlässigung kleinerer überlappender oder aneinanderstoßender Siegelnahtbereiche

P = Dichte des Metall- oder Polymersubstrats

r = mittlere Gesamtdicke des Metall- oder Polymei— /^u Substrats

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Die gesamte Auftriebskraft U des Gases im Ballon wird durch die Gleichung bestimmt:

(9) U = V ( ^ Luft - <?Gas) = V (Δ3 )

worin ^ Luft = Dichte der Luft

?Gas = Dichte des Auftriebsgases in der Hülle ^o = Luftdichte - Gasdichte

bedeuten.

Die Nettoauftriebskraft L wird durch Kombination der Gleichungen (8) und (9) erhalten:

(10) L=U-W= V(Ap) - P_ErS - P_pr_pS

Wenn D = r gesetzt wird, dann läßt sich die folgende Gleichung durch Kombination der Gleichungen (5), (6) und (10) erhalten:

(11) L = V(Ap) - p_EB ^o - ρ r β V_n

V3

Wird die Gleichung (11) nach der Zeit differenziert, so erhält man:

dL . dV

Da D = r ist, führt eine Kombination der Gleichungen (5), (6), (7) und (12) zu:

(13) dL = -Up)FPeC_r

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Ist T=O, dann ist L=L, während bei T=T (Schwebezeit), dann L=O ist. Eine Integration der Gleichung (13) und eine algebraische Umformung ergibt:

(14)

T_L =

Wenn L=L ist, dann ist V = V. Ein Einsetzen der ο ' ο

Gleichung (11) in die Gleichung (14) ergibt:

2/3

(15) T_r, =

Up) -

1/3

FPec

Ϊ73

Mit Hilfe der Gleichung (15) kann die Schwebezeit jedes Ballons berechnet werden, der in seiner Hülle einen Metall- oder Polymerträger aufweist.

Basierend auf Gleichung (6) lassen sich das Mindestvolumen und die Mindestoberfläche für jede beliebige Ballonform leicht als Funktion von T gemäß den nachfolgenden Gleichungen (16) und (17) bestimmen:

θ (E + RT_L)

^vo(min)

^s(min)

E + RT₁

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worin E = das Hüllengewicht je Einheitsfläche R = Schwebeverlust je Hülleneinheitsfläche

Ballons unterschiedlicher Form, die gemäß Erfindung hergestellt sind, haben äußerst lange Schwebezeiten, das heißt 1 Jahr oder mehr. Die nachfolgende Tabelle 3 zeigt eine Gegenüberstellung von einigen Materialien, die für den Bau von Helium gefüllten Ballons mit der Größe von 7 bis 56 dm mit typischen Formfaktoren von θ = 10 geeignet sind.

Das optimale Hüllengewicht ist als das U/W = 2 entsprechende angegeben, da dieses im allgemeinen dem theoretischen Optimalwert für alle Polymerballons entspricht. Die Größen für U/W = 1 (neutrales Schweben) sind deswegen angegeben, weil weitgehend neutral schwebende, einschließlich etwas absinkende, Ballons für Spielzeuge oder Werbeträger geeignet sind, die in Aufwinden zum Einsatz kommen, also beispielsweise über Heißluftquellen, da derartige Ballons ebenfalls unter die Erfindung fallen.

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Tabelle 3

Vengleich von Materialien für den Bau von Heliumballons (Θ = 10) im Größenbereich von 7 bis 56 dm

3
Volumen (dm ) 7 14 28 56

Oberfläche (cm ) 3.690 5.850 9.290 14.700

optimales Hüllengewicht

(g) (U/W = 2) 3,54 7,08 14,2 28,3

maximales Hüllengewicht

(g) (U/W = 1) 7,08 14,2 28,3 56,6

optimales Hüllengewicht_p

je Einheitsfläche (g/cm ) 9,59x 1,21x 1,52x 1,92x

10 10 10 10

maximales Hüllengewicht_?

je Einheitsfläche (g/cm ) 1,92x 2,42x 3,05x 3,83x

10 10 10 10

Gewichtsbereich je Einheits- _

fläche von typisch 0,006 mm 5,97-8,89x10

Polymer 0,025 mm 2,39-3,56x10~³ —

Folien (g/cm²) 0,0125 mm 1,19-1,78x10 ³ Gewicht von gewalztem

Aluminium je 0,004 mm 1,17x10

2
Einheitsfläche (g/cm ) 0,008 mm 2,40x10

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Trotz des Vorliegens von zahlreichen kleinen ursprünglichen Löchern in den Metallschichten und einer weit größeren Anzahl von Löchern oder Rissen, die bei der Handhabung und Montage auftreten, hat es sich gezeigt, daß zusammenhängend verbundene Laminate aus 0,08 mm gewalzter Aluminiumfolie und Polyethylenfolie (üblicherweise 0,03 bis 0,08 mm) einen Schwebeverlust R von weniger

-5 2

als 2,2 χ 10 g pro Jahr und cm aufweisen. Lamiruite mit 0,02 mm regenerierter Zellulose zwischen einer PoIyvinylidenchloridschicht und einer 0,05 mm dicken Schicht von Polyethylen von niederer Dichte weisen einen Schwebe- oder Auftriebsverlust R von weniger als 2,64 χ 10 g

pro Jahr und cm auf. Demgegenüber haben bekannte Ballonhüllen weit höhere Auftriebsverluste.

Einige typische Ballons, die mit Laminaten A bis C gemäß Tabelle 4 hergestellt wurden, wurden mit einem Verbundlaminat C gemäß Tabelle 5 verglichen, welches nicht unter die Erfindung fällt:

Tabelle 4

Angaben für Folienproben für die Heliumdurchdringung Nr. Beschreibung Dicke (mm)

A - 0,018 mm Polypropylen/1,25 mm PoIyethylen/0,008 mm Aluminium/0,05 mm Polyethylen 0,09

B - 0,0125 mm Polyvinylidenchlorid/ 0,02 mm regenerierte Zellulose/ 0,05 mm Polyethylen 0,08

C - Saran beschichtetes Polyester

0,0125 mm/0,025 mm Saran 0,0375

Ballons aus dem obigen Hüllenlaminat wurden mit Helium gefüllt und die Heliumdurchdringung wurde aufgezeichnet.

Die nachfolgende Tabelle 5 zeigt die gemessene Heliumdurch-

dringung in g Auftriebsverlust je 6.450 cm Folie.

Tabelle 5 Heliumdurchdringung - Prüfergebnisse

Nr. Heliumdurchdringung

A 0,2

B ' 16,7

C 94,0

Dabei ist mit Heliumdurchdringung der Auftriebsverlust

2
in g je 6450 cm Hüllenmaterial pro Jahr gemeint.

Man erkennt sofort, daß die erfindungsgemäßen Ballons praktisch undurchlässig sind und daher über große Zeiträume ihren Auftrieb beibehalten, was bei Ballons mit dem bekannten Hüllenmaterial C nicht der Fall ist.

hu: kö

130030/0734 ORIGINAL INSPECTED

. ⁵^

Leerseife

Claims

Ansprüche

My Hülle für einen kleinen Ballon von sehr langer Schwebezeit, welche mit einem leichteren Gas als Luft unter etwa Atmosphärendruck gefüllt ist und für dieses Gas praktisch undurchlässig ist, wobei die Hülle aus aneinander befestigten Streifen aus einem Verbundstoff gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundstoff als Substrat entweder eine Metallfolie aufweist, die auf mindestens einer Seite eine nichtelastomere Polymerschicht trägt, oder als Substrat eine Polymerschicht aus regenerierter Zellulose, Nylon oder Acylnitrilpolymeren und Copolymeren verwendet, welches auf mindestens einer Seite eine Schicht

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aus Polyvinylidenchlorid, Vinylidenchlorid-Vinylchloridcopolymerem und Ethylenvinylacetatcopolymenem trägt,

3 wobei die Hülle ein Innenvolumen von bis zu 0,56 m

2/3
und ein Volumen :Oberflächenverhältnis von etwa 0,21 bis 0,01 mit einem mittleren Hüllengewicht zwi-

— 3 —2 2

sehen etwa 1,5 χ 10 und etwa 1,7 χ 10 g/cm besitzt.
2. Ballonhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat eine Metallfolie und das nichtelastomere Polymere aus Polyolefin, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylalkohol, regenerierter Zellulose, Polyurethan, Ethylen-Vinylacetatcopolymerem, Ionomeren, Polyamiden und Nitrilpolymeren ausgewählt ist.
3. Ballonhülle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nichtelastomere ein Polyolefin ist.
4. Ballonhülle nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polyethylen ist.
5. Ballonhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie aus der Gruppe von Aluminium, Kupfer, Gold, Silber, Eisen, Chrom und Nickel ausgewählt ist.

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6. Ballonhülle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallfolie eine Aluminiumfolie ist.
7. Ballonhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat ein polymerer Stoff ist.
8. Ballonhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundstoff mindestens eine weitere aufgebrachte nichtelastomere Polymerschicht aufweist.
9. Ballonhülle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche nichtelastomere Polymerschicht aus der Gruppe von Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylalkohol, regenerierter Zellulose, Polyurethan, Ethylenvinylacetatcopolymer, Ionomeren, Polyamiden und Nitrilpolymeren ausgewählt ist.
10. Ballonhülle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche nichtelastomere Polymerschicht aus Polyvinylidenchlorid besteht.
11. Ballonhülle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche nichtelastomere Polymerschicht aus Polyethylen besteht.

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12. Ballonhülle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die Außenseite des Substrates aufgebrachte nichtelastomere Polymerschicht Polyvinylidenchlorid
ist und die auf die Innenseite des Substrates aufgebrachte nichtelastomere Polymerschicht aus Polyethylen besteht.
13. Ballonhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Substrates zwischen etwa 0,025 bis etwa 0,06 mm liegt.
14. Ballonhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der nichtelastomeren Polymerschicht
zwischen etwa 0,025 und etwa 0,16 mm liegt.
15. Ballonhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Helium verwendet wird.
16. Ballonhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat aus regenerierter
Zellulose, Nylon, Polyvinylalkohol oder Acrylnitrilpolymeren und Copolymeren besteht.

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