УСТОЙЧИВЫЕ К РАЗРЫВУ ВОЗДУШНЫЕ ШАРИКИ
RESISTANCE TO RUPTURE AIR BALLOONS

Настоящее изобретение относится к воздушным шарикам. В частности, настоящее изобретение относится к устойчивым к разрыву, выполненным из эластомерного материала воздушным шарикам.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Множество воздушных шариков изготавливается из эластомерного материала. Они типично образуются посредством окунания, в основном, осевого формователя в жидкий состав. Жидкий состав прилипает к формователю и затем может затвердевать и впоследствии сниматься с формователя. Это тем самым обеспечивает воздушный шарик, имеющий требуемую форму. Так как воздушный шарик выполняется из эластомерного материала, он может растягиваться при использовании для обеспечения возможности надувания.
В качестве артефакта процесса окунания, воздушный шарик проходит, в основном, в осевом направлении от отверстия на первом конце. Процесс окунания также ограничивает сложность форм, которые могут быть образованы. В частности, образования, перпендикулярные относительно оси формовочного инструмента, могут обеспечивать места, где образуются воздушные пузырьки или собираются загрязнения, ухудшая целостность пленки, образованной на форме. Такие пузырьки или загрязнения могут ослаблять пленку или ухудшать ее упругие свойства.
Общая проблема для таких воздушных шариков представляет собой факт того, что, если эластомерная пленка растягивается свыше определенного предела, например вследствие попадания на острый край, может образовываться разрыв, который будет быстро распространяться по частям пленки под натяжением. Во многих случаях, разрыв будет распространяться достаточно далеко и быстро до, по существу, разрушения воздушного шарика. Этот эффект возникает в надутом воздушном шарике, когда разрыв типично распространяется со скоростью порядка скорости звука, приводя к привычному звуку "бах", когда воздушный шарик лопается. Этот "бах" может быть достаточно громким, чтобы напугать находящихся рядом людей. Также, в результате скорости распространения разрыва и последующего отскока противоположных краев воздушный шарик может перемещаться на некоторое расстояние при лопании. Перемещающиеся фрагменты воздушного шарика, вслед за лопанием, могут привести к незначительным травмам, если они попали на глазную или лицевую область находившегося рядом человека. Кроме того, в последние годы, были разработаны воздушные шарики, включающие в себя внутренние средства освещения, такие как описаны в WO 2008/110832. Если такие воздушные шарики лопаются, средства освещения могут разлетаться с существенной скоростью и таким образом могут представлять риск получения травмы для находящихся рядом людей. Другая проблема, связанная с такими воздушными шариками, заключается в том, что, когда воздушный шарик лопается, он может лопаться на несколько фрагментов различных размеров, и они могут представлять риск удушения для детей, если они пытаются их съесть.
Следовательно, целью настоящего изобретения является обеспечение воздушного шарика, который по меньшей мере частично преодолевает или уменьшает вышеприведенные проблемы.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, обеспечен воздушный шарик, проходящий, в основном, в осевом направлении от отверстия на первом конце, при этом воздушный шарик содержит: эластомерную пленку, имеющую первую толщину; и множество пересекающихся ребер второй, бόльшей толщины, образованных на пленке, причем ребра выполнены таким образом, чтобы быть наклоненными относительно оси воздушного шарика и любой оси, перпендикулярной относительно нее.
Это тем самым обеспечивает эластомерный воздушный шарик с повышенной прочностью и устойчивостью к разрыву. При испытании, если сравнивать с эквивалентным, не имеющим ребер воздушным шариком, надутым до такого же размера, воздушный шарик в соответствии с настоящим изобретением, надутый до 9 дюймов и затем лопнувший, требует в среднем в 2,3 раза больше времени, чтобы получить разрыв по всей длине воздушного шарика, т.е. скорость распространения разрыва уменьшена, означая уменьшение вероятности того, что он вызовет незначительные травмы. Он также приводит к меньшему уровню шуму при лопании, чем уровень шума эквивалентных, не имеющих ребер воздушных шариков, уменьшая вероятность испуга находящихся рядом людей, а также уменьшению распадения на фрагменты, означая аналогичное уменьшение риска удушения для детей.
Это тем самым дополнительно обеспечивает то, что такой воздушный шарик может изготавливаться с помощью традиционных технологий окунания без нарушения целостности пленки. Когда ребра образованы на пленке под углом относительно оси воздушного шарика и любой оси, перпендикулярной относительно нее, в противоположность параллельно и перпендикулярно относительно оси, это уменьшает вероятность захватывания воздушных пузырьков или других загрязнений в ребра воздушного шарика во время процесса окунания. По существу, воздушные шарики образованы без пустот или прерываний.
Пересекающиеся ребра могут быть продолговатыми. Предпочтительно, ребра имеют, по существу, постоянный профиль вдоль их длины. Предпочтительно, каждое ребро имеет, по существу, одинаковый профиль. Наиболее предпочтительно, профиль является криволинейным. В таких примерах, криволинейный профиль может содержать дугу окружности или эллипса.
В некоторых вариантах осуществления, разные ребра могут быть выполнены таким образом, чтобы иметь разные толщины. Предпочтительно, в таких вариантах осуществления, ребра имеют две разные толщины. Предпочтительно, в таких вариантах осуществления, каждое из чередующихся ребер имеет разную толщину.
В точках пересечения, профиль каждого ребра может оставаться, по существу, идентичным. В качестве альтернативы, в точках пересечения, профиль каждого ребра может варьироваться. Это варьирование может включать сглаживание краев или вершин между ребрами.
Ребра могут быть выровнены под и/или пересекаться под любым требуемым углом. Предпочтительно, ребра выровнены под углами относительно оси воздушного шарика, приблизительно, от 5° до 85°.
Ребра могут иметь любую конкретную схему расположения. Предпочтительно, ребра содержат множество спиралей. Наличие множества, имеющих спиральную форму ребер дополнительно уменьшает время распространения разрыва и дополнительно уменьшает вероятность захватывания воздушных пузырьков или других загрязнений в ребра во время процесса окунания. Наиболее предпочтительно, ребра содержат равное количество противоположно наклоненных спиралей.
В предпочтительном варианте осуществления, каждая из спиралей берет начало на колпачке. Колпачок может быть обеспечен на дистальном конце воздушного шарика. Колпачок может содержать область толщины, по существу, равной толщине ребра. В случае, когда воздушный шарик имеет множество дистальных концов, колпачок может быть обеспечен на каждом дистальном конце.
Предпочтительно, ребра выполнены таким образом, что каждое ребро заканчивается на пересечении с другим ребром. В вышеприведенных вариантах осуществления, это может быть достигнуто посредством наличия противоположно направленных спиралей, которые встречаются на их концах.
Предпочтительно, ребра образованы на внутренней поверхности воздушного шарика таким образом, что для покупателей необязательно являлось бы видимым, что воздушный шарик имеет ребра на внутренней поверхности. Тем самым ребра не портили бы эстетичный внешний вид воздушного шарика.
Воздушный шарик может быть обеспечен с устройством освещения, смонтированным внутри. В таком воздушном шарике, устройство освещения может содержать светоизлучающий диод (СИД) и может питаться от по меньшей мере одной батарейки. Устройство освещения может иметь выступ, посредством чего оно прикрепляется к эластомерной пленке, внутри воздушного шарика, посредством зажима, ленты или уплотнительного кольца, посаженного на выступ снаружи воздушного шарика. Полоса изоляционного материала первоначально может располагаться между батарейкой или батарейками и СИДом, при этом полоса может сниматься, до или при надувании воздушного шарика, для загорания СИДа и воздушного шарика.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, обеспечен формователь для выполнения воздушного шарика из эластомерного материала, содержащий: корпусной участок, проходящий, в основном, в осевом направлении от основания и соответствующий форме воздушного шарика, подлежащего образованию; и множество пересекающихся канавок, обеспеченных на указанном корпусном участке, причем канавки выполнены таким образом, чтобы быть наклоненными относительно оси корпуса и любой оси, перпендикулярной относительно нее.
Это тем самым обеспечивает формователь для выполнения эластомерного воздушного шарика с повышенной прочностью и устойчивостью к разрыву. Это дополнительно обеспечивает возможность изготовления такого воздушного шарика с помощью традиционных технологий окунания без нарушения целостности пленки.
Пересекающиеся канавки могут быть продолговатыми. Предпочтительно, канавки имеют, по существу, постоянный профиль вдоль их длины. Предпочтительно, каждая канавка имеет, по существу, одинаковый профиль. Наиболее предпочтительно, профиль является криволинейным. В таких примерах, криволинейный профиль может содержать дугу окружности или эллипса.
В некоторых вариантах осуществления, разные канавки могут быть выполнены таким образом, чтобы иметь разные глубины. Предпочтительно, в таких вариантах осуществления, канавки имеют две разные глубины. Предпочтительно, в таких вариантах осуществления, каждая из чередующихся канавок имеет разную глубину.
В точках пересечения, профиль каждой канавки может оставаться, по существу, идентичным. В качестве альтернативы, в точках пересечения, профиль каждой канавки может варьироваться. Это варьирование может включать сглаживание краев или вершин между канавками.
Канавки могут быть выровнены под и/или пересекаться под любым требуемым углом. Предпочтительно, канавки выровнены под углами относительно оси изделия, приблизительно, от 5° до 85°.
Канавки могут иметь любую конкретную схему расположения. Предпочтительно, канавки содержат множество спиралей. Наиболее предпочтительно, канавки содержат равное количество противоположно наклоненных спиралей.
В предпочтительном варианте осуществления, каждая из спиралей берет начало на колпачке. Колпачок может быть обеспечен на дистальном конце формователя. Колпачок может содержать область глубины, по существу, равной глубине канавки. В случае, когда формователь имеет множество дистальных концов, колпачок может быть обеспечен на каждом дистальном конце.
Предпочтительно, канавки выполнены таким образом, что каждая канавка заканчивается на пересечении с другой канавкой. В вышеприведенных вариантах осуществления, это может быть достигнуто посредством наличия противоположно направленных спиралей, которые встречаются на их концах.
Формователь может быть выполнен из любого подходящего вещества. В частности, формователь может быть выполнен из металлического, пластикового или керамического материала, как является желательным или требуется.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения обеспечен способ выполнения воздушного шарика в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, используя формователь в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, при этом способ содержит этапы: обеспечения формователя в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения; ввода указанного формователя в подходящий контейнер жидкого эластомерного материала в направлении, по существу, параллельном относительно оси корпуса; удаления формователя из контейнера жидкого эластомерного материала в направлении, по существу, параллельном относительно оси корпуса; затвердевания эластомерного материала; и удаления затвердевшего эластомерного материала с формователя.
Способ третьего аспекта настоящего изобретения может включать какой-либо или все признаки первого и второго аспектов настоящего изобретения, как требуется или как уместно.
Затвердевание может достигаться посредством подвергания воздействию излучения, тепла или атмосферы. Эластомерный материал может содержать латекс.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для того, чтобы настоящее изобретение могло быть лучше понято, конкретный вариант осуществления теперь будет описываться, со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1 представляет собой схематичное изображение воздушного шарика в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 1а представляет собой увеличенный разрез ребра воздушного шарика фиг. 1, показывающий профиль ребра;
Фиг. 2 представляет собой схематичное изображение формователя для выполнения воздушного шарика в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 3 представляет собой схематичное изображение другого варианта осуществления формователя для выполнения воздушного шарика в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 3а представляет собой вид с торца варианта осуществления фиг. 3;
Фиг. 4 представляет собой схематичное изображение другого варианта осуществления формователя для выполнения воздушного шарика в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 4а представляет собой вид с торца варианта осуществления фиг. 4;
Фиг. 5 представляет собой схематичное изображение другого варианта осуществления формователя для выполнения воздушного шарика в соответствии с настоящим изобретением;
Фиг. 5а представляет собой вид с торца варианта осуществления фиг. 5.
Обращаясь теперь к фиг. 1, показан устойчивый к разрыву воздушный шарик 10. Воздушный шарик 10 выполняется из эластомерной пленки первой толщины и множества пересекающихся ребер 12 второй, большей толщины, образованных на пленке 11 и выполненных из того же материала. Типично, воздушный шарик выполняется из подходящего эластомерного материала, такого как латекс.
Воздушный шарик 10 проходит, в основном, в осевом направлении вокруг оси 13 от отверстия 14 до концевого колпачка или хвостовика 15, который также имеет бόльшую толщину. Ребра 12 наклонены относительно оси 13 и любой оси, перпендикулярной относительно нее. Расположение под углом ребер 12 таким образом обеспечивает возможность изготовления воздушного шарика 10 с помощью традиционных технологий формования окунанием без нарушения целостности воздушного шарика 10 в основном или ребер 12 в частности. Типично, угол между ребрами 12 и осью 13, α, находится в диапазоне от 5° до 85°.
Ребра 12 являются продолговатыми с, по существу, постоянным профилем вдоль их длины. Как показано на увеличенном разрезе фиг. 1а, профиль имеет криволинейную форму. В показанном примере, ребра 12 содержат равное количество противоположно наклоненных спиралей, имеющих начало на колпачке 15. Каждое ребро 12 заканчивается в точке 12а встречи с другим ребром 12 рядом с отверстием 14.
При использовании, воздух может вводиться в воздушный шарик 10 через отверстие 14 для надувания воздушного шарика. В результате введенного воздуха, воздушное давление внутри воздушного шарика 10 повышается, и эластомерная пленка 11 растягивается в ответ на повышающееся давление. Когда достаточное количество воздуха было введено, отверстие 14 может закупориваться, типично посредством завязывания узла.
Если воздушный шарик разрывается, разрыв будет ограничиваться одним единственным имеющим ромбовидную форму разрывом, ромбовидная форма как задана соседними ребрами, оставляя остальную конструкцию воздушного шарика невредимой, нежели чем потенциально имеющей два или более фрагментов. Так как вероятность образования фрагментов при лопании существенно уменьшена, вероятность опасных ситуаций с летающими объектами существенно уменьшена и, следовательно, риск повреждения. Кроме того, образование меньшего количества фрагментов при лопании существенно уменьшает риск удушения на разорвавшихся воздушных шариках.
Если надутый воздушный шарик 10 подвергается прокалывающему воздействию (или, в действительности, если давление в надутом воздушном шарике 10 превышает определенный уровень), разрыв может образовываться в более тонкой пленке 11. В традиционном воздушном шарике, этот разрыв быстро распространялся бы по пленке, с максимальной скоростью несколько сотен метров в секунду. В настоящем воздушном шарике 10, любой разрыв распространяется свободно только до ближайшего ребра 12. Попадая на ребро 12, так как ребро 12 толще (и, следовательно, прочнее), чем пленка 11, разрыв замедляется и затем отводится и распространяется вдоль ребра 12. Когда разрыв достигает пересечения между двумя ребрами 12, напряжение концентрируется в пересечении. По существу, трещина может распространяться по пересечению. Однако, так как пересечение гораздо толще, чем основная пленка 11, это распространение гораздо медленнее, чем прежнее распространение разрыва, и поглощает гораздо бόльшую долю энергии, побуждающей распространение, чем происходило бы в случае разрыва, проходящего на эквивалентное расстояние на пленке 11.
После распространения по пересечению, разрыв будет продолжать распространяться по пленке 11 до тех пор, пока он не достигнет другого пересечения. В результате замедления посредством первого пересечения, разрыв будет распространяться по этой пленке с уменьшенной скоростью. При достижении другого пересечения, скорость распространения разрыва будет еще раз уменьшена, когда разрыв пересекает пересечение.
По существу, хотя воздушный шарик 10 в соответствии с настоящим изобретением будет по-прежнему разрушаться вследствие проникающего воздействия, когда надут, скорость распространения разрыва существенно уменьшена. Это имеет следствие уменьшения скорости отскока воздушного шарика 10 (или фрагментов воздушного шарика) после завершения распространения трещины. По существу, вероятность травмы или повреждения, вызванного воздушным шариком 10 (или фрагментами воздушного шарика), уменьшена.
Ввиду вышеприведенного, воздушный шарик 10 настоящего изобретения особенно хорошо подходит для обеспечения с устройством освещения, смонтированным в нем (не показано). Устройство освещения может содержать светоизлучающий диод (СИД), питающийся от по меньшей мере одной батарейки. Устройство освещения типично имеет выступ, посредством чего оно прикрепляется к эластомерной пленке 11 (или концевому колпачку 15), внутри воздушного шарика 10, посредством зажима или уплотнительного кольца, посаженного на выступ снаружи воздушного шарика 10. В предпочтительном варианте такого воздушного шарика, полоса изоляционного материала первоначально располагается между батарейкой или батарейками и СИДом, при этом полоса может сниматься, до или при надувании воздушного шарика, для загорания СИДа и воздушного шарика. Типично, полоса проходит через отверстие 14 до внешней концевой области увеличенной ширины. Полоса также может иметь вторую область увеличенной ширины на расстоянии от увеличенной внешней концевой области, при этом ширина указанной второй области выбирается таким образом, что она стремится оставаться внутри отверстия 14 воздушного шарика 10, с каймой мембраны воздушного шарика, размещенной между соответствующими областями увеличенной ширины, за исключением тех случаев, когда существенное усилие применяется для вытягивания полосы наружу воздушного шарика 10.
Если воздушный шарик разрывается, как описано выше, и образует имеющий ромбовидную форму разрыв и оставляя остальную часть воздушного шарика невредимой, и воздушный шарик содержит устройство освещения, устройство освещения будет оставаться внутри воздушного шарика, уменьшая риск опасной ситуации с летающими объектами.
Обращаясь теперь к фиг. 2, показан формователь 20 для образования воздушного шарика 10. Формователь содержит каплеобразное утолщение 21 с, по существу, гладкой криволинейной основной поверхностью и множеством канавок 22. Каплеобразное утолщение 21 проходит в осевом направлении вокруг оси 23 от ствола 24 до конца 25.
Канавки 22 наклонены относительно оси 23 и любой оси, перпендикулярной относительно нее. Типично, угол между канавками 22 и осью 23, α, находится в диапазоне от 5° до 85°.
Канавки 22 являются продолговатыми с, по существу, постоянным профилем вдоль их длины. Как показано на увеличенном разрезе фиг. 2а, профиль имеет криволинейную форму. В частности, канавки 12 могут быть заданы с глубиной d и радиусом r, как показано на фиг. 2а. В типичном примере, глубина d может находиться в диапазоне от 0 до 3 мм, и радиус r может находиться в диапазоне от 0,1 до 2,5 мм.
В показанном примере, канавки 22 содержат равное количество противоположно наклоненных спиралей, имеющих начало на конце 25. Каждая канавка 22 заканчивается в точке 22а встречи с другой канавкой 22 рядом со стволом 24. Для формователя типичного воздушного шарика длина находится в диапазоне от 50 до 100 мм и максимальный диаметр - в диапазоне от 50 до 100 мм. Могут иметь место от 2 до 24 винтовых канавок 12. В типичном примере, разделение L соседних канавок 12 может находиться в диапазоне от 5 до 20 мм.
Для использования формователя 20 для изготовления воздушного шарика 10, формователь вводится в подходящий контейнер жидкого эластомерного материала в направлении, по существу, параллельном относительно оси 23. Затем, формователь 20 удаляется из контейнера жидкого эластомерного материала в направлении, по существу, параллельном относительно оси 23. Это дает в результате пленку жидкого эластомерного материала, прилипшую к поверхности формователя 20, в частности основной поверхности каплеобразного утолщения 21, и заполняющую канавки 22. Эластомерный материал впоследствии затвердевает и тем самым образует твердую пленку 11 на основной поверхности каплеобразного утолщения 21 с множеством ребер 12, соответствующих канавкам 22. Затвердевший эластомерный материал затем может удаляться с формователя 20 для обеспечения воздушного шарика 10 в соответствии с настоящим изобретением. Как следствие наклона канавок 22, воздушные пузырьки или загрязнения не захватываются в канавки 22, когда формователь вводится в жидкий эластомерный материал. По существу, ребра 12 воздушного шарика 10 могут быть образованы без пустот или прерываний, улучшая их конструктивную целостность.
Конечно, следует понимать, что изобретение не ограничено на деталях вышеприведенного варианта осуществления, который описан только в качестве примера.