FR2468502A1 - Ballon capable de flotter indefiniment dans l'air - Google Patents

Abstract

Ce ballon est composé de panneaux faits d'un matériau stratifié comprenant un substrat constitué par une pellicule d'aluminium ou autre métal malléable et une feuille d'un polymère non élastomère, ou encore un film de cellulose régénérée de nylon ou d'un polymère ou copolymère d'acrylonitrile et au moins une feuille de chlorure de polyvinylidène, de copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle ou de copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle. L'enveloppe peut posséder un volume allant jusqu'à environ 560 dm**3 et un rapport de son volume à la puissance 2/3 à son aire compris entre 0,21 et 0,01, avec un poids moyen de 1,5 x 10**-3 g/cm**2 à 1,7 x 10**-2 g/cm** 2. Ce ballon est suffisamment imperméable à l'hélium pour rester flottant dans l'air pendant plusieurs mois et même plusieurs années. Il peut être utilisé comme jouet ou support publicitaire et stocké à l'état gonflé.

Description

La présente invention se rapporte aux ballons plus légers que l'air.

Suivant un autre aspect, l'invention a

pour objet un nouveau ballon capable de flotter pratique-

ment indéfiniment dans l'air, destiné à être utilisé comme jouet ou pour la publicité, qui reste capable de flotter dans l'air pendant un temps indéfini supérieur à une année, avec une durée maximale potentielle excédant plusieurs

années, par exemple au moins trente ans.

Habituellement, pour la réalisation des petits ballons jouets ou supports publicitaires, on gonfle une

matière élastomère au moyen d'un gaz contenant de l'hélium.

Ces types de ballons plus légers que l'air sont utilisés et vendus communément depuis de nombreuses années, dans

les foires, cirques, restaurants, magasins de grande sur-

face, etc; o l'on dispose d'hélium pour remplir les bal-

lons juste avant leur utilisation ou leur vente. Il est universellement connu que, invariablement, ces ballons

perdent leur flottabilité en quelques heures ou en quel-

ques jours au maximum, par suite des fuites d'hélium par

diffusion à travers la matière élastomère de l'enveloppe.

Ces ballons ne sont donc pas vendus par les voies habi-

tuelles du commerce, du fait de la limitation de leur

durée de conservation en magasin, qui n'atteint que quel-

ques jours. La durée de vie limitée de ces ballons a déçu des millions d'enfants et entravé la vente des ballons

plus légers que l'air par la grande majorité des commer-

çants, qui ne disposent pas des ressourees nécessaires pour remplir les ballons au fur et à mesure de leur vente et qui ne peuvent pas se permettre les pertes inévitables associées à la faible durée de conservation de ce produit

en magasin.

On a déjà réalisé de grands ballons aéronautiques

qui possèdent une durée de flottabilité dans l'air relati-

vement longue. En général, lorsque le volume du ballon

s'accroît, il devient plus facile de réaliser des maté-

riaux d'enveloppe relativement imperméables, parce que 246e502

le volume de gaz plus grand est capable de supporter l'en-

veloppe relativement épaisse qui est nécessaire pour assu-

rer l'imperméabilité aux gaz plus légers que l'air. Une large expérience a conduit dans le domaine des grands ballons aéronautiques à concevoir des matériaux d'envelop- pes composites qui sont relativement imperméables aux gaz et possèdent une grande solidité mécanique. Par exemple,

le brevet allemand no 217 110 décrit un matériau d'envelop-

pe obtenu en collant un papier de métal galvanique sur un tissu de coton, de lin ou de soie. Le brevet allemand

n0 219 440 décrit un matériau d'enveloppe de ballon fa-

briqué en interposant un tissu en sandwich entre des feuilles d'aluminium et de cuivre. Le brevet allemand n0 224 521 décrit un matériau pour enveloppes de ballons

fait en collant des feuilles ondulées de matière métalli-

que, vitreuse ou organique sur des tissus. Le brevet allemand n0 227 150 décrit des matériaux pour enveloppes de ballons qui sont rendus moins perméables par dépôt d'un revêtement métallique à fini spéculaire dans un bain réducteur. Le brevet allemand no 515 083 décrit un matériau pour enveloppes de ballons réalisé en collant une peau cellulosique sur une pellicule métallique de façon que les deux couches renforcent mutuellement leur résistance mécanique. Le brevet des E.U.A. no 1 793 075 décrit un matériau pour enveloppes de gaz réalisé en combinant des couches de tissu caoutchouté, de colle au caoutchouc et de pellicules métalliques. Le brevet des E.U.A. no 1 801 666 décrit un matériau pour enveloppes de ballons destinées à contenir un gaz qui est fabriqué

en revêtant une feuille d'aluminium d'un isomère caoutchou-

teux collant, en cuisant le composite résultant de maniè-

re à former un enduit de type émail et en collant la feuille résultante sur un tissu, un papier, du caoutchouc

ou du cuir. Aucun des brevets précités ne décrit un procé-

dé suivant lequel les matériaux en feuilles composites puissent être mis sous la forme d'enveloppes de ballons autrement que par les procédés classiques de couture, raccordement par rubans adhésifs et calfatage des joints qui sont uniquement appropriés pour les grands ballons aéronautiques dans lesquels la matière de l'enveloppe

possède une épaisseur de paroi appréciablement grande.

Il ressort de l'exposé donné ci-dessus, qui est basé sur des brevets relativement anciens, que la majeure partie de la recherche concernant la technologie des ballons est née avant la deuxième guerre mondiale et était relative aux ballons du type aéronautique destinés à transporter des hommes et/ou du matériel. Dans ces brevets,

les termes "étanche aux gaz" et "imperméable " sont utili-

sés dans un sens large pour décrire pratiquement toutes les matières non tissées ou non poreuses. Par exemple, le

brevet des E.U.A. n0 2 730 626 qualifie une matière caout-

chouteuse d'"étanche aux gaz" alors que les matières de ce type possèdent invariablement une perméabilité mesurable aux gaz plus légers que l'air. De même, le brevet des

E.U.A. n0 1 449 748 qualifie un tissu imprégné de caout-

chouc et enduit d'huile sicative et d'une poudre d'alumi-

nium d' "étanche aux gaz", alors que l'expression "résis-

tant aux gaz" serait plus précise. A titre d'autres exem-

ples de cet usage de telles expressions, les peaux d'ani-

maux traitées sont qualifiées de façon erronée d' "étanches aux gaz ou imperméables" dans le brevet des E.U.A. no 1 709 499 et dans le brevet allemand n0 227 521. Lorsque le rapport du volume du ballon à l'aire de son enveloppe est relativement grand, par exemple un rapport volume/air supérieur à 0,2 m et plus particulièrement supérieur à 1,5 m, la diffusion normale du gaz plus léger que l'air tel que l'hélium à travers la matière de l'enveloppe est négligeable, en ce sens que le ballon peut rester flottant en l'air pendant plusieurs jours et même pendant plusieurs années et qu'il remplit donc la fonction pour laquelle il a été conçu. C'est pourquoi les matériaux pour enveloppes de ballons de la technique antérieure qui sont cités dans

ces brevets et qui sont destinés à de grands ballons aéro-

nautiques sont qualifiés d'imperméables ou d'étanches aux

gaz même si ces matériaux ne sont pas réellement imperméa-

bles ou étanches aux gaz.

Il est connu d'utiliser des enduits ou revêtements

de poudre métallique sur un ballon pour protéger l'envelop-

pe de la chaleur et de la lumière, mais non pas pour amé- liorer considérablement son imperméabilité aux gaz. On

trouve des descriptions de tels enduits dans les brevets

allemands n0s 276 717, 286 260 et 260 005. Par ailleurs, dans la technique antérieure, on a déjà déposé des couches métalliques sur une enveloppe de ballon pour améliorer la conductibilité électrique, comme on le décrit dans le brevet des E.U.A. no 1 180 732, ou pour améliorer les caractéristiques spéciales de ballons-sondes dans lesquels une durée de vie indéfinie est indésirable, comme décrit

dans le brevet des E.U.A. n0 3 340 732.

De récents développements de la technologie des ballons aéronautiques décrivent l'utilisation d'un film plastique à orientation bi-axiale issu de polyoléfines, comme décrit dans le brevet des E.U.A. no 3 608 849. Ici

également, dans le cas de grands ballons aéronautiques com-

prenant des enveloppes qui possèdent un rapport volume/aire relativement grand, il n'est pas nécessaire de disposer d'enveloppes entièrement imperméables aux gaz pour que le ballon possède une très longue durée de flottabilité dans

l'air.

Toutes les indications citées plus haut concernent donc des ballons aéronautiques qui vont des ballons-sondes possédant un volume d'environ 2, 8 m3 aux grands ballons

destinés à la sustentation pratique d'hommes ou de maté-

riels, dont le volume s'étale entre environ 56 m3 et plus de 28 000 m. Il n'est pas possible de réduire l'échelle des matériaux décrits comme appropriés pour ces grands

ballons pour la fabrication de ballons jouets ou publici-

taires appropriés, qui possèdent un volume de l'ordre de

560 dm3 ou plus petit, parce que l'accroissement du rap-

port entre l'aire et le volume de l'enveloppe résultante qui accompagne cette réduction de dimension laisse une t468508

trop grande quantité du gaz plus léger que l'air s'échap-

per à travers la matière de l'enveloppe.

Par exemple, avec une matière d'enveloppe polymère donnée qui possède une perméabilité et une configuration données, la durée de flottabilité (TL) varie proportion-

nellement au carré de la dimension linéaire (D), par exem-

ple au diamètre ou au rayon dans le cas d'une sphère, ce

qui est exprimé par l'équation TL = D2.

En utilisant cette expression mathématique habi-

tuelle, on peut facilement comparer les performances de ballons'relativement petits à celles d'un ballon sphérique de grand volume possédant un rayon de 18,9 m, un volume correspondant de 28 600 m3 et une espérance de durée de

flottabilité hypothétique raisonnable de 100 ans, lors-

qu'on se base sur les propriétés des matériaux classiques pour enveloppes de ballons. Un tel ballon correspondrait

en dimension à une grande enveloppe de gaz de ballon diri-

geable, et son rendement en termes de durée de flottabili-

té ou de vitesse de perte de l'hélium est suffisamment

grande pour que toute amélioration de la durée de flotta-

bilité soit économiquement non rentable. Le choix de ce

ballon extrêmement grand comme norme est également signifi-

catif parce que l'enveloppe relativement épaisse permet d'utiliser un matériau d'enveloppe stratifié complexe et élaboré qui ne peut pas être réduit en échelle en pratique

réelle pour former l'enveloppe d'un ballon plus petit.

La réduction d'échelle d'un tel ballon à un engin possédant un rayon de sphère d'environ 11 m et un volume

d'environ 5700 m3 se traduirait par une durée de flotta-

bilité hypothétique de 34 ans.Par ailleurs, en continuant à réduire l'échelle d'un tel ballon pour le ramener à un ballon aéronautique sportif normal pour un à quatre hommes,

possédant un rayon de sphère d'environ 5,8 m et un volu-

me d'environ 680 m3, donne une durée de flottabilité hypo-

thétique de 8,4 ans. En réduisant encore l'échelle du

grand ballon à la dimension minimale d'un ballon aéronau-

tique, pour un homme, ayant un rayon de sphère de 3,65 m et un volume d'environ 200 m, on obtient une durée de flottabilité hypothétique d'environ 3,7 ans. En réduisant encore l'échelle d'un ballon à la dimension d'un ballon jouet possédant un rayon de sphère de 0,15 m et un volume d'environ 14 dm 3, on obtient une durée de flottabilité hypothétique de seulement 2,3 jours. Il est donc évident

que les ballons classiques possédant une durée de flotta-

bilité hypothétique relativement longue ne peuvent pas être réduits en échelle par application de la technologie déjà existante des enveloppes de ballons pour réaliser de petits ballons possédant un volume de 560 dm3 ou moins et un rapport volume/aire relativement petit mais possédant

également une durée de flottabil.ité relativement longue.

Suivant l'invention, on a constaté que l'on peut réaliser des ballons flottants dans l'air qui possèdent une durée de vie extrêmement longue et même indéfinie mais également un rapport volume/aire relativement petit en utilisant pour l'enveloppe du ballon un matériau qui

comprend soit un substrat composé d'une pellicule métalli-

que portant, stratifiée sur au moins une de ses faces, une

feuille de polymère non élastomère, soit un substrat poly-

mère choisi entre la cellulose régénérée et certaines matières en feuille thermoplastiques telles que le "nylon", les polymères et copolymèresd'acrylonitrile et l'alcool

polyvinylique, ce substrat polymère portant, en stratifi-

cation sur au moins une de ses faces, une feuille ou un

enduit polymère fait d'une matière choisie parmi les sui-

vantes: le chlorure de polyvinylidène, les copolymères de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle, les copolymères d'éthylène et d'acétate de vinyle et analogues, cette enveloppe possédant un volume intérieur pouvant atteindre environ 56 dm 3 et un rapport de son volume porté à la puissance 43 à son aire d'environ 0,21 à environ 0,01 et, par ailleurs, un poids moyen compris dans l'intervalle allant d'environ 1,5 x 10-3 g/cm2 à environ 1,7 x 10-2g/ cm Les enveloppes utilisées pour les ballons réalisés

conformément à l'invention peuvent donc comprendre plu-

sieurs formes de réalisation. Par ailleurs, bien que tou-

tes les enveloppes stratifiées utilisées dans toutes les formes de réalisation de l'invention possèdent une très grande longueur de vie lorsqu'il s'agit de ballons gonflés à l'hélium, les formes de réalisation qui comprennent le substrat constitué par une pellicule métallique donnent

généralement les durées de vie les plus longues. Les ma-

tières en feuille polymère non élastomère préférées pour

l'utilisation en combinaison avec le substrat en pellicu-

le métallique suivant l'invention sont les polyoléfines,

la plus préférée parmi les polyoléfines étant le poly-

éthylène à basse densité. Les matières en feuille poly-

mères non élastomères préférées pour l'utilisation en com-

binaison avec les substrats polymères suivant l'invention sont le chlorure de polyvinylidène ou le copolymère de

chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle.

Un stratifié ou enduit de copolymèÈe d'éthylène et d'acétate de vinyle peut avantageusement être utilisé en combinaison avec les substrats polymères de "nylon" et de polymères et copolymères d'acrylonitrile. Le "nylon" préféré utilisé pour le substrat polymère est le "nylon 6". En outre, les polymères et copolymères d'acrylonitrile qui peuvent être utilisés comme substrats polymèressuivant

l'invention sont les résines écrans de nitrile qui com-

prennent les polyacrylonitriles et les copolymères

d'acrylonitrile et de méthacrylate de méthyle, et analo-

gues. La feuille de polymère utilisée avec les substrats de cellulose régénérée et d'alcool polyvinylique suivant

l'invention est de préférence du chlorure de polyvinyli-

dène ou un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle, et elle est de préférence stratifiée sur la surface externe dudit substrat pour jouer le rôle

d'un écran contre l'humidité. On peut également strati-

fier des feuilles de polymères non élastomères addition-

nelles sur la surface interne des substrats suivant l'invention pour faciliter l'assemblage à joint étanche des panneaux individuels dont les ballons en question sont

formés. Les feuilles de polymères non élastomères préfé-

rées utilisées pour cette application sont le polyéthylène à basse densité, le copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, le chlorure de polyvinylidène, un ionomère, etc. Suivant une forme de réalisation de l'invention, l'enveloppe du ballon est faite par assemblage à joint

étanche (par exemple par thermosoudage) de parties péri-

phériques des panneaux faits du matériau décrit plus haut, présentés sous une forme disposée à plat en deux dimensions

et ayant n'importe qu'elle forme désirée en deux dimensions.

L'enveloppe résultante est gonflée d'un gaz plus léger que l'air, de préférence de l'hélium; elle est pratiquement imperméable à ce gaz et elle peut rester flottante dans

l'air pendant une durée prolongée.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion apparaîtront au cours de la description qui va suivre.

Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, les Fig. 1 à 4 sont des vues en coupe de divers matériaux d'enveloppes qui peuvent être utilisés pour le ballon suivant l'invention; la Fig. 5 est une vue en plan représentant des panneaux destinés à une enveloppe de ballon particulière qui peut être fabriquée conformément à l'invention la Fig. 6 est une vue en plan de deux des panneaux de la Fig. 5 assemblés à joint étanche le long de leurs régions périphériques pour former une enveloppe de ballon conforme à l'invention, cette enveloppe étant disposée à plat;

la Fig. 7 est une vue en perspective de l'envelop-

pe de la Fig. 6 gonflée au moyen d'un gaz plus léger que l'air;

les Fig. 8a à 8c sont des vues de détail partiel-

les montrant des arrangements de fermeture de la tubulure pour les enveloppes suivant l'invention; et les Fig. 9 à 14 représentent des formes typiques d'enveloppes qui peuvent être utilisées conformément à l'invention.

Ainsi qu'on l'a indiqué plus haut dans la descrip-

tion de la technique antérieure, il est impossible de réduire l'échelle de la conception des grands ballons aéronautiques pour concevoir de petits ballons possédant un volume d'environ 560 dm3 ou moins et qui possèdent une

longue durée de vie utile, par exemple supérieure à plu-

sieurs semaines. Essentiellement, dans les grands ballons

aéronautiques qui possèdent un rapport volume/aire relati-

vement grand, on peut admettre une certaine diffusion du

gaz plus léger que l'air de l'intérieur à travers l'enve-

loppe. Par ailleurs, en raison du volume de gaz relative-

ment grand, l'enveloppe peut être relativement épaisse et lourde tout en pouvant être cependant soulevée par un grand volume de gaz de flottabilité. Au contraire, en utilisant les techniques classiques pour concevoir des ballons de plus petites dimensions afin d'obtenir un corps flottant dans l'air, les épaisseurs de paroi des matières classiques sont généralement tellement minces que le gaz plus léger que l'air diffuse facilement à travers ces matériaux et que le ballon perd sa flottabilité dans l'air

en un temps relativement court. La demanderesse a essen-

tiellement constaté que.pour qu'un ballon jouet ou publi-

-citaire possédant un volume atteignant environ 560 dm3 soit capable de flotter en permanence dans l'air, il est nécessaire que l'enveloppe soit pratiquement imperméable au gaz plus léger que l'air qu'elle contient et qui est normalement de l'hélium, parce que le rapport volume/aire

est tellement petit que la moindre perméabilité de l'enve-

loppe se traduit par une perte désastreuse du fluide de flottabilité. En outre, il est nécessaire que le matériau de l'enveloppe ne soit pas suffisamment lourd pour annuler

la force élévatrice globale du fluide de flottabilité.

Les ballons et jouets gonglables ne sont pas

actuellement faits d'un tel matériau d'enveloppe idéal.

Par exemple, les petits ballons en élastomère qui sont normalement gonflés à l'hélium perdent habituellement leur capacité de flotter dans l'air en deux ou trois jours en raison de la diffusion de l'hélium à travers la peau en élastomère. Par ailleurs, les matériaux dont on fait les jouets gonflables à l'air et non flottants dans l'air ne sont pas acceptables même si ces jouets peuvent être remplis d'air-et rester indéfiniment remplis d'air. Ces matières plastiques sont beaucoup moins perméables à 02 et

N2 qu'à l'hélium, et le rapport volume/aire n'a pas d'im-

portance dans les objets gonflables non destinés à flotter

dans l'air.

Le demandeur a constaté que l'on peut réaliser des enveloppes qui, lorsqu'elles sont gonflées d'un gaz plus léger que l'air, restent pratiquement capables de flotter indéfiniment dans l'air, pour des ballons d'un volume allant jusqu'à 560 dm3, lorsque le matériau de l'enveloppe

comprend soit un substrat composé d'une pellicule métalli-

que portant, stratifiée sur au moins l'une de ses faces, une feuille de polymère non élastomère, soit encore un substrat fait de l'une des matières polymères décrites plus haut sur au moins une face duquel est stratifiée une feuille de chlorure de polyvinylidène, d'un copolymère de

chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle ou de co-

polymère d'éthylène et d'acétate de vinyle. Les enveloppes suivant l'invention possèdent également un rapport volume intérieur initial (VO) porté à la puissance 2/3 divisé par l'aire (S) de l'enveloppe compris dans l'intervalle allant d'environ 0,21 à environ 0,01, c'est-à-dire que le rapport V 2/3 -= 0,21 à V'/0,01. Le poids unitaire ou spécifique S de l'enveloppe (suivant la dimension) peut être compris entre une valeur faible d'environ 1,5 x 10 3g/cm2 et un

-2 2

poids élevé d'environ 1,7 x 10 g/cm Les matériaux composites décrits dans le présent mémoire sont pratiquement imperméables aux gaz plus légers que l'air tels que l'hélium qui sont utilisés dans les

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ballons, et les feuilles depolymère non élastomère leur

donnent une plus grande solidité et une plus grande résis-

tance à la déchirure et, en outre, elles remplissent les trous d'aiguilles ou autres imperfections qui peuvent exister dans la couche du substrat. La structure du maté- riau de l'enveloppe peut revêtir diverses formes, dont des exemples sont illustrés aux Fig. 1 à 4. Toutefois, il va de soi que l'on peut utiliser d'autres structures dans

le cadre de l'invention, pourvu que ces structures com-

prennent le substrat de base fait d'une pellicule métalli-

que portant, stratifiée sur au moins une de ses faces, une feuille depolymère non élastomère, ou l'un des composites p olymères décrits plus haut, et pouvu que le poids unitaire

résultant du composite et le rapport volume/aire de l'en-

veloppe tombent dans les intervalles indiqués plus haut.

On peut également stratifier des feuilles de polymères non élastomères traditionnels sur la face interne des substrats suivant l'invention pour faciliter l'assemblage à joint étanche des panneaux individuels dont les ballons sont faits. Les feuilles de polymères non élastomères préférées pour cette application sont les polyéthylène à basse densité, le chlorure de polyvinylidène, les ionomères

et analogues.

On se reportera maintenant plus spécialement à la Fig. 1, qui représente une coupe d'un matériau d'enveloppe pouvant être utilisé suivant l'invention. Ainsi qu'on l'a représenté, la structure 10 comprend un substrat constitué par une pellicule métallique 16 portant, stratifiées sur

ses deux faces, des couches 12 et 14 d'une matière polymè-

re non élastomère. La pellicule métallique 16 peut être, constituée par n'importe quel film laminé très mince, fait de n'importe quel métal ou alliage connu. La pellicule métallique 16 est de préférence constituée par un mince film d'aluminium. En général, l'épaisseur de la pellicule

métallique 16 dépend de la densité du métal et de la mallé-

abilité de ce métal, mais elle peut présenter une épaisseur

-comprise entre environ 2,5 microns et environ 60 microns.

Il convient de remarquer qu'il n'est pas nécessaire que les couches 12 et 14 possèdent la même épaisseur et, en fait, lorsque la couche 121est la couche intérieure de l'enveloppe, il est généralement préférable qu'elle soit d'une épaisseur comprise entre 0,05 et 20 fois l'épaisseur

de la couche extérieure 14, elle peut être utilisée essen-

tiellement pour l'assemblage par thermosoudage des diffé-

rents panneaux de l'enveloppe le long de leurs parties périphériques ainsi que pour contribuer à l'accroissement de la résistance mécanique de l'enveloppe. Une combinaison

particulièrement acceptable comprend une pellicule métal-

lique 16, constituée par un film d'aluminium laminé très mince possédant une épaisseur comprise entre 4,3 microns

et 25,4 microns, sur chacune des faces duquel est strati-

fiée une couche 12 ou 14 faite de polyéthylène à basse densité qui possède une épaisseur comprise entre 6,3 microns et 51 microns. De façon générale l'épaisseur d'une feuille de polymère non élastomère stratifiée sur le substrat métallique peut être comprise entre environ 2,5

et environ 165 microns.

En principe, tous les fims polymères non élasto-

mères continus habituels peuvent être utilisés pour les couches 12 et 14 suivant l'invention, par exemple les

polyoléfines telles que le polyéthylène ou le polypropy-

lène, le chlorure de polyvinylidène, le "Saran", les poly-

esters, le chlorure de polyvinyle, la "cellophane", une

cellulose régénérée, l'alcool polyvinylique, le polyuré-

thane, un copolyYmre d'éthylène et d'acétate de vinyle, les ionorères, les polyamides et les polymères de nitrile, etc. Ainsi 3-0 qu'on l'a déjà indiqué plus haut, l'aluminium constitue le métal préféré à utiliser pour la pellicule métallique

16, en particulier dans le cas des métaux laminés. Toute-

fois, la plupart des métaux communs malléables peuvent

également être utilisés, pourvu qu'ils puissent être lami-

nés ou étirés ou transformés d'une autre façon en films minces pratiquement continus. On remarquera que ces films métalliques pratiquement continus peuvent présenter de nombreux trous d'aiguilles ou pores d'une dimension

comprise entre les dimensions microscopiques et un diamè-

tre de l'ordre de plusieurs centaines de microns. On peut citer comme exemples d'autres métaux appropriés le cuivre, l'or, l'argent, le fer, le chrome, le nickel, etc. La Fig. 2 représente un autre matériau composite

pour enveloppe qui peut être utilisé suivant l'invention.

Comme on l'a représenté, le composite 20 comprend un sub-

strat polymère 24 comme décrit plus haut, tel qu'une cellulose régénérée, un alcool polyvinylique ou du "nylon 6", par exemple, une couche extérieure stratifiée 26 faite de chlorure de polyvinylidène, par exemple, une couche stratifiée intérieure 22 faite d'un autre film polymère non élastomère, de préférence de polyéthylène à basse densité. En général, la couche 24 possède une épaisseur comprise dans l'intervalle allant d'environ 6 microns et environ 25 microns, et elle est de préférence d'environ microns. L'épaisseur de la couche stratifiée extérieure 26 et celle de la couche stratifiée intérieure 22 sont

comprises entre environ 2,5 microns et environ 50 microns.

D'autres exemples de matériaux pour enveloppes

utilisant des substrats polymères sont représentés sché-

matiquement aux Fig. 3 et 4. Comme on l'a représenté sur la Fig. 3, le composite 30 comprend un substrat polymère

36 en "nylon 6", par exemple, interposé entre deux cou-

ches 32 et 34 d'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle. La Fig. 4 montre encore un autre composite 40 qui peut être utilisé comme matériau pour ballons suivant l'invention. Ce composite est avantageusement réalisé en stratifiant initialement deux couches de "Saran" 42 et 44 sur une couche 46 de cellulose régénérée ou d'alcool

polyvinylique, ou de "nylon 6", par exemple, et en strati-

fiant ensuite une couche intérieure faite d'un film non élastomère 47 telqu'un polyéthylène à basse densité, sur la combinaison sandwich ainsi obtenue. D'autres composites de films utilisant soit un substrat fait d'une pellicule

métallique, soit un substrat polymère, peuvent être utili-

sés suivant l'invention pour produire le matériau pour enveloppes de ballons suivant l'invention, pourvu que le

poids moyen du film résultant soit compris dans l'inter-

-3 2

valle allant d'environ 1,5 x 10 g/cm et environ

-2 2

1,7 x 10 g/cm. En outre, des panneaux ou panneaux par-

tiels de composites utilisant le substrat polymère ou le substrat pellicule métallique peuvent être utilisés en combinaison et assemblés à joint étanche le long de leur périphérie pour former une enveloppe de ballon. Par

ailleurs, les composites de films utilisant soit le sub-

strat pellicule métallique, soit le substrat polymère qui sont réalisés conformément à l'invention peuvent être utilisés en combinaison avec un ou plusieurs panneaux d'un matériau composite formé d'une feuille polymère non élastomère portant un revêtement opaque continu fait d'un métal déposé par vaporisation sur au moins l'une de ses faces et décrit dans le brevet des E.U.A. n0 4 007 588 du

demandeur. Ces panneaux peuvent être assemblés par ther-

mosoudage le long de leurs parties périphériques de la façon qui sera. décrite plus bas. Par exemple, on peut obtenir un aspect esthétiquement attractif en utilisant un panneau transparent contenant un substrat polymère suivant l'invention avec un panneau contenant un substrat pellicule métallique suivant l'invention ou encore avec un panneau de matière polymère non élastomère portant le revêtement continu de métal déposé par vaporisation comme décrit dans le brevet 4 007 588 précité. On peut également créer un tel effet en incluant comme fenêtre dans l'un des deux derniers panneaux un panneau transparent fait dudit

composite à substrat polymère.

On se reportera maintenant aux Fig. 5 à 8 pour décrire un procédé de fabrication d'une enveloppe de ballon mise à plat conformément à l'invention. La Fig. 5 représente deux panneaux juxtaposés 50 et 52 dont chacun est fait d'un matériau composite tel que ceux décrits en regard des Fig. 1 à 4 et qui présentent la forme d'un poisson. En général, les panneaux 50 et 52 peuvent être découpés dans des feuilles du composite par n'importe quel procédé classique. Une patte 54 fait saillie sur les parties périphériques des panneaux 50 et 52 et servira de tubulure de gonflage. Ainsi qu'on l'a représenté sur la Fig. 6, les deux panneaux 50 et 52 sont réunis l'un à l'autre à joint étanche le long d'une zone de joint 62

(c'est-à-dire les parties périphériques des deux panneaux).

Par ailleurs, si nécessaire, lorsqu'on utilise des maté-

riaux en feuilles composites 50 et 52 thermosoudables, le joint 62 peut être formé simultanément avec le découpage de la forme de poisson dans les feuilles juxtaposées. Il convient de remarquer qu'une tubulure de gonflage 64 est formée dans les pattes 54 par l'absence de soudure à la partie terminale 66, pour permettre d'accéder au volume intérieur des panneaux assemblés par soudage. En outre, ainsi qu'on l'a représenté, une patte d'attache 68 est formée par soudage de deux protubérances prévues à la base du corps, et un oeillet métallique ou plastique 69 est passé à travers. L'enveloppe du ballon est ensuite remplie d'un gaz plus léger que l'air tel que l'hélium à une pression à peu près égale à la pression atmosphérique, ce qu'on obtient en enfonçant un tube raccordé à une source d'hélium dans la partie terminale 66 de la tubulure 64, pour former le ballon gonflé 70 ainsi qu'on l'a représenté sur la Fig. 7. Ensuite, on ferme hermétiquement l'extrémité de la tubulure 64, soit par thermosoudage comme représenté par la soudure 80 de la Fig. 8a, soit en variante, en serrant simplement la tubulure 64 à l'aide de pinces.à ressort 82 et/ou 84 ou analogue, ainsi qu'on l'a représenté aux Fig. 8b et 8c. Il convient de remarquer que si les couches intérieures des deux panneaux 50 et 52

formant le ballon 70 sont compatibles pour le thermosouda-

ge, un outil approprié pour thermosouder la partie termi-

nale 66 de la tubulure 64 peut comprendre un élément chauffant à résistance et des barres de pression contenues dans un dispositif analogue à une pince. En variante, on peut utiliser n'importe quel autre type d'appareil de thermosoudage. On peut utiliser pratiquement n'importe quel type de joint de valve utilisé habituellement pour gonfler les jouets classiques en matière ou autres objets analogues en remplacement de la tubulure de remplissage décrite plus haut, ou encore on peut utiliser des joints tels que des pièces adhésives ou des membranes du type pour injections hypodermiques. En outre, avec des ballons jouets tels que le poisson 70, on préfère utiliser une

* ligne de retenue 72 spéciale. La ligne 72 est essentielle-

ment composée d'une partie 74 en élastomère interposée entre deux parties 76 et 78 non étirables. La partie 74 en élastomère donne un effet de bondissement lorsque le

ballon 70 est retenu par la ligne 72, effet qui est analo-

gue à celui que l'on observe lorsqu'un ballon flottant dans

l'air en élastomère est retenu par une ligne d'ancrage.

Naturellement, on reste dans le domaine de l'invention en incluant une ou plusieurs parties en élastomère dans la ligne d'ancrage 72 ou en utilisant une ligne 72 entièrement faite d'une matière élastomère pour obtenir l'effet de bondissement.

On peut également donner aux ballons suivant l'in-

vention les caractéristiques de réponse élastique et d'ap-

titude à retrouver la forme initiale après déformation qui sont normalement associées aux ballons en élastomère, en

fixant aux enveloppes de ces ballons une ou plusieurs piè-

ces de matière élastique présentéesous la forme d'un ruban,

d'une bande ou d'une feuille, ou analogue, de telle maniè-

re que la matière élastique soit réversiblement tendue par le gonflage de l'enveloppe; par exemple, une bande élastique peut être fixée à chaucune de ses extrémités en des points opposés correspondants de la surface interne de deux panneaux juxtaposés disposés à plat., de manière que, du fait du mouvement relatif d'écartement des deux panneaux lors du gonflage, la bande s'étire et de cette façon, crée et-maintienne à l'intérieur de l'enveloppe une

légère surpression par rapport à la pression atmosphéri-

que, suffisante pour maintenir gonflées les parties péri-

phériques du ballon même après la perte d'une certaine proportion du gaz de flottabilité. On peut obtenir un effet analogue en plaçant un bracelet continu au moins partiellement élastique autour d'une partie extérieure quelconque de l'enveloppe avant ou après le gonflage, par exemple autour du cou ou de la taille d'un ballon figurant

un être humain.

Il convient de remarquer que l'on peut utiliser diverses techniques pour fermer à joint étanche le matériau en feuille composite de l'enveloppe de façon à former des enveloppes de ballons suivant l'invention. Si les panneaux composites sont thermosoudables les panneaux peuvent être thermosoudés les uns aux autres de n'importe quelle façon classique. Par exemple, on peut utiliser un appareil de soudage du type à mâchoires comportant une barre chaude

ou des rouleaux chauds pour réaliser les joints thermosou-

dés, ou encore utiliser des appareils de soudage à impul-

sions qui débitent une impulsion contrôlée de courant électrique à travers un ruban, la résistance du ruban transformant ce courant en chaleur, pour former un joint

soudé. En variante, on peut utiliser un appareil de sou-

dage à fils chauds qui comprend essentiellement un élément

chauffant formé de fils chauds qui sont chauffés par passa-

ge d'un courant électrique. On peut également utiliser d'autres types de moyens générateurs d'énergie thermique

tels que les appareils de soudage à ultra-sons ou de sou-

dage utilisant la lumière ou d'autres formes d'énergie

rayonnante telles que l'énergie laser, le soudage diélec-

trique (électronique), le soudage par induction ou le

soudage par infra-rouge.

Par ailleurs, on peut également utiliser suivant l'invention d'autres moyens pour réunir à joint étanche les panneaux de l'enveloppe, autres que le thermosoudage, par exemple le collage par adhésif, le collage par solvant,

-2468502

la formation de joints par bourrelets extrudés et l'assem-

blage par adhésifs fondant à chaud ("hot-melt"). Lorsqu'on assemble les parties périphériques des panneaux composites

de l'enveloppe à joint étanche par collage au moyen d'adhé-

sif, on peut déposer un adhésif tel qu'un copolymère d'é-

thylène et d'acétate de vinyle sur les parties périphéri-

ques du matériau de l'enveloppe, par exemple par revêtement localisé de ces matériaux (par exemple le procédé de la

presse d'impression). Des exemples d'autres, procédés d'ap-

plication d'un tel matériau de jonction additif consistent à ajouter des bandes d'un matériau d'apport entre les deux films à souder le long des bords des pellicules à réunir, à extruder une bande plate de matériau d'apport

sur le bord à réunir: à extruder un fil de matériau d'ap-

port sur le bord à réunir; et à ajouter un fil de matériau

d'apport entre les deux films le long des bords à réunir.

Suivant l'invention, on peut réaliser des envelop-

pes de ballons de formes diverses. Certaines formes simples

sont représentées aux Fig. 9 à 13.

La Fig. 9 montre une poche 90 fermée hermétiquement sur trois côtés qui comprend essentiellement une seule pièce du matériau composite d'enveloppe pliée le long du bord 92 pour former deux panneaux juxtaposés qui sont ensuite réunis face à face le long de la zone de joint

94 le long des deux extrémités et d'un côté, comme représen-

té. L'espace ou intervalle non fermé 96 forme une entrée

de gaz pour l'enveloppe 90 et peut être fermé lorsque l'en-

veloppe a été remplie d'un gaz plus léger que l'air par

une technique quelconque ainsi qu'on l'a indiqué plus haut.

En variante, on peut former une patte sur les feuilles de manière à former une tubulure comme celle représentée sur les Fig. 5 à 8. La poche à trois joints peut être facilement fabriquée dans une seule et même bande de matière. La bande de matière unique peut être passée sur un mandrin de forme

triangulaire et pliée en V, après quoi les joints thermo-

soudés peuvent être formés en utilisant des rouleaux de serrage pour le joint latéral et des mâchoires de serrage rotatives pour les joints des extrémités, en un mouvement continu. La Fig. 10 illustre une autre forme d'enveloppe simple qui peut être réalisée conformément à l'invention. Ainsi qu'on l'a représenté, l'enveloppe 100 est formée à partir de deux feuilles juxtaposées qui sont soudées face à face sur toutes les extrémités et tous les côtés, sauf en ce qui concerne l'intervalle 102 ménageant une ouverture de remplissage, comme on l'a représenté. La poche 100 peut être formée en soudant deux bandes de matériau sur

les deux côtés et les deux extrémités face à face en utili-

sant des rouleaux de serrage pour le joint latéral et des mâchoires de serrage rotatives pour les joints terminaux

en un mouvement continu.

La Fig. 11 représente une enveloppe 10 présentant la forme d'une taie d'oreiller qui peut être fabriquée à partir d'une poche tubulaire, avec un recouvrement 112 assemblé par soudage, les extrémités 114 étant assemblées

par soudage.

Dans ce cas, l'intervalle 116 formant ouverture de remplissage reste ouvert dans la poche, comme on l'a

représenté et décrit plus haut en regard des Fig. 9 et 10.

La taie d'oreiller peut être faite à partir d'une bande unique de matériau qui est tirée sur le guide de formage et autour d'un tube. On forme un joint soudé en nervure ou à recouvrement, et la matière entraînée par l'action d'une courroie, ou bien par la traction des mâchoires de

thermosoudage des extrémités qui forment les joints ter-

minaux, et le tube est coupé simultanément en un procédé continu.

De même, la Fig. 12 représente une poche tétreédri-

que 120 faite à partir d'un tube de matière d'enveloppe.

Dans la poche tétraédrique, un joint longitudinal ou de

corps à recouvrement ou face à face et des joints d'extré-

mité face à face, perpendiculaires entre eux, sont formés t468502 comme indiqué par les joints 122 sur la Fig. 12. Le tube

peut être préformé ou au contraire formé au cours de l'opé-

ration de formation de la poche tétraédrique. Par exemple, on peut tirer une matière en bande sur un guide de mise en forme et autour d'un tube métallique. On forme le joint

soudé du corps ou joint longitudinal, et le film est en-

traîné, soit par des mâchoires de formation des joints sou-

dés terminaux, soit par l'action d'une courroie. Les joints

transversaux ou terminaux sont formés alternativement, cha-

cun perpendiculairement au joint transversal terminal pré-

cédent. Ici également, on laisse subsister dans la poche un intervalle 124 formant l'orifice de remplissage, comme représenté sur le dessin. Une autre enveloppe simple est

représentée sur la Fig. 13 et constitue une poche à gous-

set. Cette poche est faite d'une façon très analogue à la formation de l'enveloppe de la Fig. 9, sauf que l'on forme un pli ou gousset 132 dans la poche avant la formation du

joint 134 et de l'intervalle 136 formant orifice de rem-

plissage. En dehors des formes simples, on peut également réaliser suivant l'invention des ballons d'une forme plus complexe comme celui représenté sur la Fig. 14. La Fig. 14 montre un ballon en forme de bouteille réalisé conformément

à l'invention.

Le ballon 140 est composé de cinq panneaux séparés

de matériau composite. Ainsi qu'on l'a représenté, le gou-

lot de la bouteille 140 est composé de deux panneaux 142 qui sont soudés l'un à l'autre le long de leurs parties périphériques, dans les zones 144. La base des panneaux 142 est soudée à un panneau circulaire 146 dans les zones de joint 148. Le panneau circulaire 146 ferme la partie supérieure d'un panneau 150 de forme cylindrique dans les régions de joint 152. Le panneau 150 de forme cylindrique est fait d'un seul morceau de matière d'enveloppe composite fermée au moyen d'un joint à recouvrement dans la région de joint 154. La base de la bouteille 140 comprend un autre

panneau circulaire 146 muni d'une patte d'attache 148 ser-

vant à attacher la ligne d'ancrage. Des formes complexes telles que la bouteille 140 peuvent être utilisées non seulement comme jouets, mais également pour la publicité et peuvent rester flottants dans l'air pendant une période de longueur indéfinie. De cette façon, on peut réaliser suivant l'invention des ballons flottants dans l'air de différentes dimensions de différentes formes en partant

des panneaux composites décrits dans le présent mémoire.

Bien que ces matériaux composites soient généralement uti-

lisés dans leur état à plat, on peut normalement les met-

tre sous la forme de morceaux courbés ou bombés possédant une profondeur de flèche maximale d'environ 50 % de la dimension du panneau au moyen de moules à dépression ou

à action mécanique. L'enveloppe peut avoir un volume inté-

rieur atteignant environ 560 dm3 et un rapport liant son volume porté à la puissance 2/3 à son aire compris dans l'intervalle allant d'environ 0, 21 à environ 0,01, et un poids moyen d'enveloppe compris dans l'intervalle allant

-3 2. -2 2

d'environ 1,5 x 10 g/cm à environ 1,7 x 10 g/cm. Tous ces ballons possèdent une durée de flottabilité dans l'air plusieurs fois supérieure à celle des ballons classiques d'une dimension comparable. On peut agir sur la durée de flottabilité utile dans l'air par le choix des matériaux

d'enveloppes utilisés suivant l'invention.

Le poids maximal du polymère des enveloppes de ballons fabriquées suivant l'invention en stratifié à base

- 2 2

de métal laminé est d'environ 1,65 x 10 g/cm. En

général, on peut, par un simple calcul, trouver les carac-

téristiques du matériau d'enveloppe particulier nécessaire pour obtenir avec une forme particulière quelconque la

durée de flottabilité dans l'air désirée.

Pour un jeu quelconque de ballons analogues, il existe les relations géométriques suivantes:

(1) S = BD

(2) V = CD3

(3) S = 2

O D = dimension d'échelle pour un ballon quelcon- que possédant une configuration géométrique donnée S = aire de la surface de l'enveloppe VO= volume initial de l'enveloppe entièrement gonflée B, C et 8 sont des constantes indépendantes de

la dimension pour une même configuration géométrique don-

née.

Etant donné que de nombreux ballons sont diffici-

les à définir de façon géométrique, il est généralement commode de choisir l'épaisseur totale r des couches de polymères de l'enveloppe comme dimension d'échelle (D) On peut donc poser r = D On peut alors tirer des équations (1), (2), (3) (4) S =Br2 (5) V- C r 3 = r (6) S = V r O Cr 2/3 o Br et Cr sont respectivement identiques à B et C pour le cas particulier o r = D En utilisant ces équations, on peut calculer différentes valeurs de e pour une forme donnée quelconque. Par exemple,

les valeurs de e pour des exemples types de formes sont in-

diquées au tableau 1 ci-dessous.

TABLEAU 1

Valeurs approximatives de e v2/ Forme Theta Theta Cube 6,0 m 0,17 Sphère I 4,84 Di 0,21 Carré à plat V 5,5 L 0,18 Forme humaine V 10,0 i- 0,10 Parallélipipède rectangle (30x30xl) % 20,6 vi 0,05 Tétraèdre X 7,2 L 0,14 Cylindre (longueur = 10, diamètre = 1) u 8,35 n 0,12 Pour la détermination de la durée de flottabilité dans l'air (TL) des ballons fabriqués avec une enveloppe composite -dV suivant l'invention, la vitesse de diffusion (dT) du gaz

sustentateur s'échappant de l'intérieur de l'enveloppe inex-

tensible est donnée par l'équation: dV _ FPSm

(7)

dT r

o P = constante de perméabilité caractéristique des maté-

riaux de l'enveloppe et du gaz sustentateur choisi, T = temps écoulé depuis le gonflage r = épaisseur totale des matériaux de l'enveloppe, les

surfaces relativement minimes des joints à recouvre-

ment ou bord à bord étant négligées dans ces équations, V = volume du gaz sustentateur à l'instant T (V = V à

T = O)

F = fraction effective de la surface de l'enveloppe qui n'est pas réunie de façon contigUe à une couche de

substrat métallique ou polymère.

Le poids (force descendante = W) d'une enveloppe de ballon est donné par l'équation: (8) W = eErS +pr Sr o. PE = densité moyenne des matériaux polymères de l'enveloppe,

les surfaces relativement minimes des joints à recou-

vrement ou bord à bord étant négligées dans ces équa-

tions, P? = densité du substrat métallique ou polymère, r. = épaisseur moyenne totale du substrat métallique ou polymère. La force élévatrice brute, U, du gaz contenu dans le ballon est donnée par l'équation: (9) U = V ( p air - p gaz) = V (àp) o P air = densité de l'air

e gaz = densité du gaz sustentateur contenu dans l'enve-

loppe

A P = P air- gaz.

La force élévatrice nette (L) est obtenue en combinant

les équations (8) et (9) pour donner: -

(10) L = U - W = V(P) - ErS rA S On-suppose: D = r; dans ce cas, on peut obtenir l'équation suivante en combinant les équations (5), (6) et (10):

V 2/3

(11) L=V(AP)- p E o -,V rO I / 1/3 r La différenciation de (11) par rapport au temps donne: dL _ dV (12) dT (A p) d Etant donné que-D = r, en combinant les équations (5), (6), (7) et (12), on obtient: (13) dL = -(AP) FPeCr /3 1O/ dT

Lorsque T = O, L = L et lorsque T = T (durée de flottabili-

té dans l'air), L = O.

L'intégration de l'équation (13) suivie d'un réarrange-

ment algébrique donne: (14) T1 =Lo

1/3 1/3

FPeC V ( A) r o Lorsque L = Lo, V = Vo. La substitution de l'équation (11) dans l'équation (14) donne donc: 1/3 2/3 -Fe PE r.<,4 VO (15) T =-r

L 1/3

FPeC C r L'équation (15) peut être utilisée pour calculer la

durée de flottabilité dans l'air d'un ballon quelconque com-

portant dans son enveloppe une couche de substrat métallique ou polymère. Par ailleurs, en se basant sur l'équation (6), on peut facilement obtenir le volume minimal et l'aire minimale pour une forme particulière quelconque de ballon en fonction de TL, ainsi que le montrent les équations (16) et (17) ci-dessous e (E + RTL)l (16) Vo(min)

E + RTL

(17) S E)e3 (min) o E = poids par unité de surface de l'enveloppe R = taux de perte de flottabilité par unité de surface

de l'enveloppe.

Les ballons de différentes formes fabriqués conformé-

ment à l'invention peuvent posséder des durées de flottabi-

lité dans l'air extrêmement longues, par exemple d'un an ou plus. Le tableau 3 est donné ci-après pour établir une comparaison entre différentes matières appropriées pour être utilisées dans la construction de ballons gonflés à

l'hélium suivant l'invention, dans l'intervalle de dimen-

sions allant d'environ 7 dm3 à environ 56 dm3, chacun ayant

un coefficient de forme typique de e = 10.

Le poids optimal de l'enveloppe qui est indiqué est celui correspondant à U/W = 2, parce que ceci correspond généralement à la valeur optimale théorique pour tous les ballons en polymère. Les entrées pour U/W = 1 (flottabilité neutre) sont incluses parce que ces ballons à flottabilité pratiquement neutre, y compris les ballons à flottabilité légèrement négative, sont appropriés pour les jouets ou

dispositifs publicitaires dont la flottabilité ou l'éléva-

tion dépend de courants ascendants, par exemple de ceux que l'on rencontre au-dessus d'une source de chaleur, et de tels

ballons peuvent être réalisés dans le cadre de l'invention.

TABLEAU 3

Comparaison de matériaux pour la construction de ballons gonflés à l'hélium

possdant un coefficient de forme = dans la gamme de 7 56 dm3.

possédant un coefficient de forme e = 10 dans la gamme de 7 à 56 dm.

: VOLUME (dm)

7,08: 14,16: 28,32: 56,63

Aire (cm2) Poids optimal de l'enveloppe

(U/W = 2)

3,54: (g) Poids maximal de l'enveloppe (g)

(U/W = 1)

Poids optimal de l'enveloppe par unité de surface (g/cm2) Poids maximal de l'enveloppe par unité de surface (g/cm2)

: 7,08:

:9: 9,59x10-4 : 9,59x10 2: x-3 1,92x10

7,08: 14,2

14,2 28,3

21x103 152x103 1,21xl0-3: 1#52x10 2,42x10-3 3,05x10-3 28,3 56,6 -.4 1, 92x10-3 3,83x10 3 Gamme de poids par unité de surface d'exemples types de films polymères (g/cm2) 6,25 microns 5,97-8,89x10 4 ,4 microns 2,39-3, 56x103 12,7 microns 1,19-1,78x10 3 Poids d'aluminium laminé par unité de surface (g/cm2) 4,3 microns:1,17x].03 8,9 microns 2,40x10-3 N. ru J.- 0% Co LnI cD M En général, en dépit de la présence de nombreuses piqûres ou trous d'épingles à l'origine dans les couches métalliques et d'un nombre beaucoup plus grand de trous ou de fissures résultant de l'assemblage et des manipulations, on a constaté que les stratifiés réunis en continu faits d'une pellicule d'aluminium laminée de 8,9 microns et d'un film de polyoléfine (habituellement de 31,7 à 95,1 microns) possèdent un taux de perte de flottabilité (R) de moins de

-5 2

2,2 x 10 g par an et par cm. Les composites comprenant un film de cellulose régénérée de 20,3 microns stratifié entre un film de chlorure de polyvinylidène et un film de polyéthylène à basse densité de 50,8 microns possèdent un taux de perte de flottabilité (R) de moins de 2, 64x10 g par an et par cm. Par contre, les matériaux composites utilisés pour la fabrication des ballons classiques présentent des taux de perte de flottabilité nettement supérieurs à ceux

que l'on observe avec les matériaux suivant l'invention.

On a fabriqué des exemples types de ballons suivant l'invention avec des matériaux composites pour panneaux

A à C énumérés au tableau 4 ci-dessous, et on les a compa-

rés au tableau 5 ci-dessôus avec un ballon fait d'une

matière stratifiée composite C, non conforme à l'invention.

TABLEAU 4

Description d'échantillons de films pour l'essai de

perméabilité à l'hélium.

No Description Epaisseur (mm)

A - polypropylène de 19,05 microns/ polyéthylène de 12,7 microns/ aluminium de 8,9 microns/ polyéthylène de 50,8 microns 91,45 microns B chlorure de polyvinylidène de 12,7 microns/ cellulose régénérée de 20,3 microns/polyéthylène de ,8 microns 83,8 microns C - polyester enduit de "saran" de 12,7 microns/ "saran" de 25,4 microns 38,1 microns On a gonflé à l'hélium des ballons fabriqués à partir des matériaux de panneaux composites énumérés ci-dessus et on a mesuré leur perméabilité à l'hélium. Les perméabilités à l'hélium, mesurées en grammes de perte de flottabilité dans l'air par unité de surface de 6452 cm2 sont indiquées

au tableau 5 ci-dessous.

TABLEAU 5

Perméabilité à l'hélium - Résultats des essais.

No Perméabilité à l'hélium*

A 0,2

B 16,7

C 94,0

*Perméabilité à l'hélium = perte de flottabilité dans l'air en grammes par unité de 6452 cm2 de matériau de

l'enveloppe et par an.

Ainsi qu'on peut le voir facilement, les ballons fabriqués conformément à l'invention sont pratiquement imperméables et restent donc capables de flotter dans l'air pendant une période très longue comparativement aux ballons faits du matériau composite C.

Claims (33)

R E V E N D I C A T I O N S

1. Ballon capable de flotter dans l'air pendant un temps pratiquement indéfini, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe à peu près totalement imperméable aux gaz remplie d'un gaz plus léger que l'air à une pression à peu près égale à la pression atmosphérique, cette enveloppe étant faite de panneaux (50, 52) assemblés

faits d'un matériau oem"osite choisi parmi ceux composés d'un sub-

strat (16) fait d'une pellicule métallique portant, stra-

tifiée sur au moins l'une de ses faces, une feuille de polymère non élastomère (12, 14), et ceux composés d'un substrat (24; 36; 46) fait d'une matière polymère choisie parmi la cellulose régénérée, le "nylon", les polymères

et copolymères d'acrylonitrile, ce substrat portant, stra-

tifié sur au moins l'une de ses faces, une feuille (22, 26; 32, 34; 42, 44, 47) de chlorure de polyvinylidène, d'un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle ou d'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, lesdits panneaux étant assemblés pour former ladite enveloppe par des joints étanches continus formés le long des parties périphériques de ces panneaux, cette enveloppe possédant un volume intérieur pouvant atteindre environ 560 dm et présentant un rapport de son volume porté à la puissance 2/3 à son aire compris entre environ 0,21 et

environ 0,01 et un poids moyen d'enveloppe dans l'inter-

valle allant d'environ 1,5 x 10-3 g/cm2 à environ 1,7 x 10-2g /cm2

2. Ballon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit substrat (16) est une pellicule métallique et ledit polymère non élastomère est une polyoléfine, un chlorure de polyvinyle, un polyester, un chlorure de

polyvinylidène, un alcool polyvinylique, une cellulose ré-

générée, un polyuréthane, un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, un ionomère, une polyamide ou un

polymère de nitrile.

3. Ballon suivant la revendication 2, caractérisé

en ce que ledit polymère non élastomère est une polyoléfine.

4. Ballon suivant la revendication 3, caractérisé

en ce que ladite polyoléfine est un polyéthylène.

5. Ballon suivant la revendication 1, caractérisé

en ce aue ladite pellicule métallique (16) est faite d'alu-

minium, de cuivre, d'or, d'argent, de fer, de chrome ou de nickel.

6. Ballon suivant la revendication 5, caractérisé en ce que

ladite pellicule (16) est faite d'aluminium.

7. Ballon suivant la revendication 1,caractérisé en ce que ledit substrat (24; 36; 46) est constitué par

ladite matière polymère.

8. Ballon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit matériau composite de ce ballon comprend en outre au moins une feuille de polymère non élastomère

additionnelle (47) stratifiée sur ce matériau.

9. Ballon suivant la revendication 8, caractérisé

en ce que ladite feuille de polymère non élastomère addi-

tionnelle (47) est fait d'une polyoléfine, d'un chlorure

de polyvinyle, d'un polyester, d'un chlorure de polyviny-

lidène, d'un alcool polyvinylique, de cellulose régénérée, de polyuréthane, d'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, d'un ionomère, d'une polyamide ou d'un polymère

de nitrile.

10. Ballon suivant la revendication 9, caractérisé

en ce que ladite feuille de polymère non élastomère ad-

ditionnelle (47) est faite de chlorure de polyvinylidène.

11. Ballon suivant la revendication 9, caractérisé

en ce que ladite feuille de polymère non élastomère addi-

tionnelle (47) est faite de polyéthylène.

12. Ballon suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le polymère non élastomère (14; 26; 34; 42) stratifié sur la face externe dudit substrat est un chlorure de polyvinylidène et en ce que le polymère non élastomère (12,22; 32; 44) stratifié sur la face interne du

substrat (16; 24; 36; 46) est un polyéthylène.

13. Ballon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur du substrat (16; 24; 36; 46) est

comprise entre environ 2,5 microns et environ 61 microns.

14. Ballon suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaisseur de ladite feuille de polymère non

élastomère est comprise entre environ 2,5 microns et envi-

ron 165 microns.

15. Ballon suivant la revendication 1, caractérisé en

ce que ledit gaz plus léger que l'air est l'hélium.

16. Ballon capable de flotter l'air pendant un temps pratiquement indéfini, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe pratiquement imperméable aux gaz, remplie d'un gaz plus léger que l'air à une pression à peu près égale à la pression atmosphérique, cette enveloppe étant faite de panneaux (50),52) assemblés faits d'un matériau composite comprenant un substrat (16; 24; 36; 46) portant, stratifié au moins sur sa face interne, une feuille de polymère non élastomère (12; 22, 32; 44) lesdits panneaux étant assemblés pour la formation de l'enveloppe par des

joints étanches continus prévus le long de parties péri-

phériques de ces panneaux, ladite enveloppe possédant un volume intérieur pouvant atteindre environ 560 dm3 et possédant un rapport de son volume porté à. la puissance 2/3 à son aire compris entre 0,21 et environ 0,01 et un poids moyen d'enveloppe compris dans l'intervalle allant

-3 2 -2 2

d'environ 1,5 x 10 g/cm à environ 1,7 x 10 g/cm

17. Ballon suivant la revendication 16, caractérisé

en ce que ledit polymère non élastomère est une poly-

oléfine, un chlorure de polyvinyle, un polyester, un chlorure de polyvinylidène, un alcool vinylique, de la

cellulose régénérée, un polyuréthane, un copolymère d'éthy-

lène et d'acétate de vinyle, un ionomère, unre polyamide

ou un polymère de nitrile.

18. Ballon suivant la revendication 17, caractérisé

en ce que ledit polymère non élastomère est une poly-

oléfine.

19. Ballon suivant la revendication 18, caractérisé

en ce que ladite polyoléfine est un polyéthylène.

20. Ballon suivant la revendication 16, caractérisé en ce que ledit métal est l'aluminium, le cuivre, l'or,

l'argent, le fer, le chrome ou le nickel.

21. Ballon suivant la revendication 20, caractérisé en

ce que ledit métal est l'aluminium.

22. Ballon suivant la revendication 20, caractérisé en ce que l'épaisseur dudit métal est compris entre environ 2,5 microns et environ 61 microns.

23. Ballon suivant la revendication 16, caractérisé en ce que l'épaisseur de la feuille de polymère non élastomère est comprise entre environ 2,5 microns et environ 165 microns.

24. Ballon suivant la revendication 16, caractérisé en

ce que'ledit gaz plus léger que l'air est l'hélium.

25. Ballon capable de flotter dans l'air pendant un

temps pratiquement indéfini, caractérisé en ce qu'il com-

prend une enveloppe pratiquement imperméable aux gaz rem-

plie d'un gaz plus léger que l'air et présent à une pres-

sion à peu près égale à la pression atmosphérique, cette enveloppe étant formée de panneaux assemblés (50, 52) faits d'un matériau composite comprenant un substrat (24; 36; 46) de cellulose régénérée portant, stratifié sur sa face externe, une feuille de chlorure de polyvinylidène (26; 34; 42), ces panneaux étant assemblés pour former ladite enveloppe au moyen de joints étanches continus situés le long des parties périphériques de ces panneaux, ladite enveloppe possédant un volume intérieur pouvant atteindre environ 560 dm3 et possédant un rapport de son volume porté à la puissance 2/3 à son aire compris entre environ 0,21 et environ 0,01 et un poids moyen d'enveloppe compris dans i3 2 l'intervalle allant d'environ 1,5 x 10 g/cm. à environ

-2 2

1,7 x î&2 g/cm2

26. Ballon suivant la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une feuille supplémentaire non élastomère (12; 22; 32; 44) stratifiée sur sa surface interne.

27. Ballon suivant la revendication 26, caractérisé en ce que ledit polymère non élastomère stratifié sur la

face interne du substrat est un polyéthylène.

28. Ballon suivant la revendication 26, caractérisé en ce que ledit polymère non élastomère stratifié sur la

face interne du substrat est un chlorure de polyvinylidène.

29. Ballon suivant la revendication 25, caracté-

risé en ce que l'épaisseur dudit substrat est compris entre

environ 2, 5 microns et environ 61 microns.

30. Ballon suivant la revendication 26, caracté- risé en ce que l'épaisseur de chaque feuille de polymère non élastomère est comprise entre environ 2,5 microns et

environ 165 microns.

31. Ballon suivant la revendication 25, carac-

térisé en ce que ledit gaz plus léger que l'air est l'hélium.

32 Ballon capable de flotter dans l'air pendant un temps pratiquement indéfini, comprenant une enveloppe pratiquement imperméable aux gaz remplie d'hélium à une pression à peu près égale à la pression atmosphérique, dans lequel ladite enveloppe est faite de panneaux (50,52) assemblés par des joints étanches continus formés le long des parties périphériques de ces panneaux, l'enveloppe possédant un volume intérieur pouvant aller jusqu'à environ 560 dm, le rapport de son volume porté à la puissance 2/3 à son aire étant compris entre environ 0,21 et environ 0,01, ce ballon étant caractérisé en ce qu'au moins un panneau est fait d'un substrat (24; 36; 46) de matière polymère choisie entre une cellulose régénérée, le "nylon", l'alcool polyvinylique et les polymères et copolymères d'acrylonitrile, ce substrat portant, stratifié sur au moins l'une de ses faces, une feuille (22,26; 32,34; 42;47) de chlorure de polyvinylidène, d'un copolymère de chlorure de vinylidène et de chlorure de vinyle ou d'un copolymère d'éthylène et d'acétate de vinyle, ce panneau possédant un poids moyen d'enveloppe compris dans l'intervalle allant

-3 2 -2 2

d'environ 1,5 x 10 g/cm. à environ 1,7 x 10 g/cm

33. Ballon capable de flotter dans l'air pendant un temps pratiquement indéfini, comprenant une enveloppe pratiquement imperméable aux gaz remplie d'hélium

à une pression pratiquement égale à la pression atmos-

phérique, dans lequel l'enveloppe est faite de panneaux assemblés par des joints continus formés le long des parties

périphériques de ces panneaux et possède un volume inté-

rieur pouvant aller jusqu'à environ 560 dm3 et un rapport de son volume porté à la puissance 2/3 à son aire compris entre environ 0,21 et environ 0,01, ce ballon étant carac- térisé en ce qu'au moins un de ses panneaux est fait d'un stratifié (20; 30; 40) de feuilles thermoplastiques pratiquement imperméables à l'hélium, ce panneau possédant un poids moyen d'enveloppe compris dans l'intervalle allant 3 g/2 -2 2 d'environ 1,5 x a0gcenviron 1,7 x 10 g/cm