CN110123064A - 一种超轻便携低成本的承压充气制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超轻便携低成本的承压充气制品，包括：织物外套，织物外套具有固定的膨胀后形状，其内部限定有容纳腔；密封内囊，密封内囊设置于容纳腔内，由包括天然橡胶/乳胶、聚氨酯或塑胶铝膜等在内的材料制成；充放气口，充放气口贯穿织物外套侧壁设置并与密封内囊密封连通。充气时，通过密封内囊充气膨胀进而使织物外套膨胀直至达到固定形状；放气时，密封内囊和织物外套体积大幅度缩小，可压缩、折叠后携带，收纳体积小，密封内囊不但用料少、厚度小，而且其材料成本也很低，还可用自动化机械流水线生产、不但效率高而且几乎没有人工成本、制备成本低；整体重量轻、收纳体积小且材料和制作成本都便宜，具有广泛的应用前景和适用性。

Description

一种超轻便携低成本的承压充气制品

技术领域

本发明涉及充气制品技术领域，更具体的说是涉及一种超轻便携低成本的承压充气制品，尤其是一种需要承受人体重力的充气床/垫、充气沙发和充气泳圈。

背景技术

充气制品因体积可以放大和缩小，方便携带，在日常居家、运动和户外活动中被广泛使用。

充气制品可被分为两类：设计用途为需要承受较大压力的充气制品(例如供人体躺、卧、趴、坐、骑的充气床/垫、充气沙发、充气泳圈和充气舟艇，以及汽车/自行车内胎等)和设计用途为不需承受较大压力或压力经分散后较小的保护性、装饰性充气制品(如铝膜气球、包装用充气泡泡袋、部分充气玩具等)。需承压的充气制品，充气囊壁一般较厚，导致产品较重、收纳体积较大，且需要用人工制作，生产效率低，综合成本高；非承压的充气制品囊壁一般较薄，产品较轻、收纳体积小，且可用全自动的机械化生产线制作(例如全自动的铝膜气球生产线和全自动的包装气柱袋生产线等)，生产效率高，材料和人工等综合成本极低，但承压能力低，容易被压爆。

目前，单纯通过橡胶、PVC、TPU等柔性气密膜材料制作的承压充气制品时，为了保证强度足够(不至于在正常使用中被充爆或压爆)，气密膜必须做的较厚；导致产品较重、收纳体积大、用料多、人工或半机械化的生产效率低、综合成本高。为降低成本和减轻产品重量，人们研发出一些列让橡胶、PVC、TPU等柔性气密膜材料与布料复合成为一体以后再通过压合机、高频机或热合机拼接成型的方案。此类方案可在一定程度上降低气密膜材的厚度，但生产工艺复杂，膜材料要先与布料复合成为一体，且所用膜材并不能减薄到如铝膜气球膜材料那样的程度，综合成本还是较高。

中国专利授权公告号/公开号CN2401099Y、CN2194658Y、CN22760736U、CN201341657Y等公开了一系列在充气囊体外再包覆一层织物保护外套的技术方案。因受限于历史因素(当时铝膜气球等极薄的非承压型充气制品还未出现或上市)，这些方案还是由其内部的充气囊体自身承受压力和保持形状，织物外套仅起装饰和/或保护作用，因此还是产品较重、收纳体积大、用料多、生产效率低、综合成本高。但是这些方案也提供了气密膜材不一定必须与织物复合成一体，二者也可以互相独立/分离开的思路。如果二者不复合在一起，前提必须保证未复合的充气囊体在正常使用时不会被吹爆或充爆这一基本要求；此时其中的气密膜材可考虑用相对而言属极低成本的铝膜气球、乳胶气球/安全套囊体等密封内囊进行升级替代。

因此，如何提供这种重量小、收纳体积小、制作成本低廉的充气制品是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种超轻便携低成本的承压充气制品，包括：

织物外套，所述织物外套具有固定膨胀形状，其内部限定有容纳腔；

密封内囊，所述密封内囊设置于所述容纳腔内；所述密封内囊由包括橡胶、乳胶和聚氨酯在内的高弹性薄膜材料或是由包括塑胶铝膜和共挤膜在内的低弹性薄膜材料制成；所述密封内囊与所述织物外套为完全不预先贴合为一体或仅部分贴合为一体；所述密封内囊的极限膨胀体积大于所述织物外套膨胀后形状的所述容纳腔的极限容积(备注：本说明书中所谓的极限容积、极限体积或极限囊壁厚度是指所述密封内囊在未放入所述容纳腔内且周围均不存在限制其膨大的因素时，也就其处于是自由状态时，所能达到的最大膨胀体积、容积或囊壁厚度；也就是所述密封内囊在被吹破裂这一瞬间的临界体积、容积或囊壁厚度。在密封内囊在达到或超过该临界体积、容积和/或厚度这一瞬间，密封内囊就会被充破裂；在密封内囊在未达到该临界体积、容积和/或厚度时，正常使用的密封内囊就不会破裂)。

充放气口，所述充放气口贯穿所述织物外套侧壁设置并与所述密封内囊密封连通。

所述充放气口包括与传统充气装置出气口配合使用的气嘴和/或与兜风充气或手挥充气方式相配合的大开口。使用气嘴时织物外套气嘴开口部必须完全覆盖密封内囊气嘴开口部，而使用大开口时，织物外套大开口部可以短于密封内囊大开口部形成密封内囊大开口外露部；密封内囊大开口外露部仅供在兜风充气或手挥充气时充入低压空气，进入升压阶段后被逐渐卷起并最后被完全卷入织物外套大开口部。

除了在充放气口处所述织物外套与密封内囊可能设置为贴合成一体之外，其他部位的二者是完全或大部分互相分离的，且在密封内囊充入气体使织物外套成型后，继续充入的气体在密封内囊囊壁上产生的压力完全被传导到织物外套上，较轻、较薄、较软的密封内囊囊壁和织物外套在设计压力范围内正常升压后也不会爆裂；进一步的，还可以对密封内囊的膨胀体积进行限定，例如使所述密封内囊的极限膨胀体积至少是所述织物外套固有膨胀形状的极限容积的1.5倍，以充分保证织物外套受压后密封内囊不会爆裂：

在受力均匀的正常使用情况下，密封囊体会爆裂的主要原因不是因为其囊壁受到的径向压力太大致囊壁被压裂，而是因为受到的径向压力转化而来的切向拉力太大导致囊壁被拉裂：例如，我们常见气球这个没有织物外套的密封内囊如果一直充气不加以限制，则其囊壁上受到的径向压力将同步地被转化为切向拉力张大囊壁，使囊壁逐渐变薄，直至囊壁厚度降低至或超过临界厚度而被吹爆；如果在气球外设置限制其继续变大织物外套，则在气球撑大织物外套到其极限容积之后，尽管密封内囊(气球)内的压力会继续升高，但这些升高的压力都被密封囊壁传导到织物外套上去了；此时，尽管密封囊壁上的径向压力会不断增加，但应其形变被限制，其切向拉力却不会再增加而是稳定在一个不会拉裂囊壁的固定值。也就是说，本发明中的充气制品在使用状态时，密封内囊发挥密封作用并将囊内压力传导到紧贴其外的织物外套上去；织物外套是通过纤维纺织或编织而来，其切向抗拉强度远远大于密封囊壁的切向抗拉强度，因此织物外套可以承受比密封内囊囊壁大很多的切向拉力，因此能紧紧承托住密封内囊囊壁。此时，密封内囊起到的主要作用就不是承受拉力而仅仅是起到保证不漏气的作用，囊内升高的压力都被传递到织物外套上去并被转化为织物外套所能承受的切向拉力。

这点与薄纸与墙壁的关系类似：单独的一张薄纸只要手指一戳就会破裂，而紧贴在墙壁上的薄纸，你就是用尽全力手指去戳或双手去推，只要其所贴附的墙壁不倒，这张薄纸就不会被戳破或推破；在此类情况下，并不是薄纸的强度提高了，而是垂直作用在薄纸上的压力被传递到墙壁上去了；真正起到耐压作用的不是纸张而是墙壁，而且这些垂直于纸张的压力并没有转化为沿纸面方向的拉力；因此纸张并不会被撕裂，一旦松开紧推的双手，纸张还是可以保持完整不破并被继续使用。

本发明中的密封内囊和织物外套正是如以上举例中的薄纸张和墙体，密封内囊和织物外套二者互相配合，起到即密封又能承压的作用。

本发明的有益效果是：充气时，通过密封内囊充气膨胀进而使织物外套膨胀先达到固定形状，然后继续升压至设计的压力范围直至足以供人躺、卧、坐、骑、靠、趴；放气时，密封内囊和织物外套体积大幅度缩小，可压缩、折叠后携带，重量轻、体积小，制备成本低，具有广泛的应用前景和适用性。

上述天然橡胶、聚氨酯、乳胶一般用作制备安全套，而塑胶铝膜一般用作制备婚庆装饰气球，制得的囊体均具有优良的膨胀性，且放气后体积能够极致缩小，在重量上相对于现有承压充气制品的制备材料要低很多，在制作成本上大大优于现有产品。

以安全套材料为例，常见的安全套在生产线上进行吹爆实验时，长约20厘米不到一点的安全套可以伸长至80厘米以上，至少伸长四倍。因此，使用本发明中的技术方案以后，密封囊体的膜材料的面积、长度和/或宽度就可以减少到织物外套的几分之一甚至几十分之一。如果按四倍的缩放比，常规200厘米长、60厘米宽的气垫，只要做出大约50厘米长、15厘米宽的安全套型密封内囊(大约等同于3-4只安全套的耗料量，按目前的常规安全套乳胶材料成本计算，还不到人民币一元；就是用好一点乳胶料，也就是人民币1.5元左右；这与目前制作气垫床的密封膜材料费用动辄十几元、几十元甚至上百元的成本相比，无疑是极具优势的)。

以乳胶气球材料为例，一般的乳胶气球可以吹大几十倍甚至上百倍。如果按十五倍的缩放比，常规200厘米长、60厘米宽的气垫，只要做出大约14厘米长、4厘米宽的气球形密封内囊(大约等同于2-3只气球的耗料量，按目前的常规气球乳胶材料成本计算，还不到人民币0.3元；就是用好一点乳胶料，也就是人民币0.5元左右，这个成本相对于动辄十几元、几十元甚至上百元的目前公知的气垫制作成本，以及十几元、几十元的布料成本，均是几乎可忽略不计的)。

因此，相对于已公知的之前各代充气产品必须将密封膜均匀完整地覆盖在整个织物内表面，本发明中的密封膜材料用量可为已公知的各代充气产品几分之一、十几分之一甚至是几十分之一，因此，不但产品的重量和体积可以十分明显地减小，而且材料成本也可明显、可观地大幅降低。

同样地，以铝膜气球材料为例，因铝膜气球材料自身的膨胀或收缩比并不大，但其膜材可以做得极薄，成本也可以降的很低。同样常规200厘米长、60厘米宽的气垫，目前用全自动铝膜气球生产线做出来的“材料+生产”综合成本也就是大约人民币2.46元左右。这个成本是常规承压气囊十几块或几十块的成本所不能比拟的。

我们只要在以上由安全套材料、乳胶气球材料或铝膜气球材料制得的密封气囊外侧，加上合适的织物外套即可实现本发明的设计目的。本发明中的密封内囊可通过类似于生产安全套、乳胶气球、铝膜气球等产品的自动化流水线生产，生产方法简单易行、工艺设备成熟可靠、成本极低、适合大规模生产。

此外，已公知的纯PVC、橡胶或它们的复合布料制作的充气制品漏气与否只能通过将成品充气后保存一段时间(如现有厂家一般采用24小时)再进行很粗糙的人工目视产品是否变扁或手工触摸产品是否变软进行检验，这种检验方式不但耗工耗时、检验效果差，而且要占用大量的生产厂房用以长时间堆积充起后的成品(因为成品充起后的体积会膨大几十、几百甚至几千倍)。已公知的纯PVC、橡胶或它们的复合布料制作的充气制品也没法使用检测效果好、检测效率高且占地小的百分百过水检测(即，将产品压到检测容器内的水中或是在囊体表面涂抹肥皂水观察是否有气泡以检测是否漏气)；因为布料过水后布料中的十分不易再干燥，会导致时间长了会发霉、发臭，以及会有水渍或肥皂水痕迹、布料过水后容易发生颜色改变、缩水等诸多问题。而本发明中的密封内囊与布料是分开的，可以在密封内囊装入布套之前先针对不怕水的密封内囊进行100％过水检测，检测后就可以很容易地将密封内囊表面清洗和干燥(因为密封囊体本身不会像布料一样会吸水、渗水、变色或缩水)；这样就不会在独立/分开的布料(织物外套)上因检验气密性而导致水渍、肥皂迹等，而且经100％气密性检测后的成品也就不会留下质量隐患。本发明中的质量检测方法可靠、高效、成本也低。

另外，在选用安全套用聚氨酯或乳胶材料时，密封内囊的充放气形变量(几倍甚至几十倍)要远远大于织物外套的形变量(视不同材料，织物形变量一般控制在百分之几甚至是千分之几)。也就是说，会出现在织物外套达到固定膨胀形状时，密封内囊还远远没有达到极限膨胀形变量(类似于没有充足气的气球)。这样的密封内囊的囊壁厚度就始终处于远远未达爆裂临界厚度的状态，而其上的压力却已被全部被传到织物外套上转化为织物外套所能承受的切向拉力。因此最终获得的充气产品就完全能够承受因人体坐、卧、躺、靠、骑等产生的压力和冲击。

所述织物外套可选用材质较轻或极轻的包括编织布、尼龙布、涤纶布、牛津布、影格防撕裂布、涂硅布在内的常规、轻型或超轻型织物，通过包括缝纫、编织、超声波或高频焊接等常规技术和/或3D打印、一体/一次成型等新技术在内的方法制得。因为这些织物外套和密封内囊都很薄、很轻且收纳后的体积都可以很小，因此可以制得各种超轻便携充气制品。

织物外套既可用传统的缝纫机用人工缝制，也可用现在已经实现的自动化缝纫线缝制。尤其是对于管式气床这种可由上下两片布料直接缝合出布面内接合筋和布面边缘缝合线(包边)的结构，非常适于用全自动的流水线缝制。这种缝制方式比起常规的通过缝纫机由人工缝制的人工成本会节省很多，而且生产效率也会高非常多。

上述织物外套具有以下功能：1、承受相对密封内囊而言大很多的压力(转化为作用在织物上的切向拉力)以供使用者坐、卧、躺、靠、趴、骑等；2、保持充气制品的形状；3、起到保护其内的密封内囊不被充气撑破(因为密封内囊被吹到充满织物外套内的空间后就会被织物外套所限制而无法再继续扩大，此后继续充气只会使囊内压力升高，但不会使囊体继续变大和/或使囊壁继续变薄。因此，对已经预先设置和优化好二者尺寸比例和囊壁厚度的充气制品而言，除非是故意充入超设计压力范围的气体或是做其他破坏性行为，织物外套内的密封内囊尽管相对较小或较薄也是不会被轻易吹破/压爆的)；4、同时也起到保护其内的密封内囊不会被外界尖锐物轻易刺破等作用(例如使用碳纤维、凯夫拉或SHEERLYGENIUS甚至可以获得超级抗刺材料)。

优选的，所述容纳腔包括多个腔室，所述密封内囊包括多个子囊体，所述子囊体的设置位置与所述腔室一一对应，所述多个腔室相互连通，所述多个子囊体相互连通。

采用上述技术方案的有益效果是：一方面提高了织物外套的形状可选择性，另一方面也提高了密封内囊的充气方便程度，多个子囊体可共用同一个充放气口进行充放气操作。

进一步的，还可包括柔性连接件，所述柔性连接件一端与所述子囊体连接，另一端与所述子囊体对应的腔室内壁连接。所述柔性连接件可包括拉线、拉绳、拉带、拉片、拉管、拉套中的一种或多种。

由于本发明中非充放气口部位的密封内囊和织物外套一般为互相独立/分离，因此密封内囊可能会在多次充放气位移后再充气时朝不同的方向或位置膨胀。这种膨胀方向或膨胀位置的不确定性，对于那些对最终形状要求高充气制品而言容易造成质量缺陷(变形)。为解决此类问题，本发明中的密封内囊可通过包括软体的拉线/拉绳、拉带、拉片、拉管和/或拉套在内的连接物或限位结构以软连接的方式被固定或限制在某一范围之内。这样以来，这个以软连接的方式被固定或限位的密封内囊在膨胀时就只能朝着指定的方向或位置膨胀而避免错位或最终产品的形状变异。

当然，所述密封内囊与所述织物外套内侧壁也可以部分贴合。但由于本发明中密封内囊的充放气形变量一般要远远大于织物外套的形变量，因此本发明中的密封内囊和织物外套一般不推荐贴合，除了为防爆裂和防漏气不得不紧密贴合的充放气口部之外，二者最好是可以各自独立运动，以避免形变量差异如此之大的二者出现贴合面剥离和/或分裂。但是，气嘴部的密封内囊和织物外套将不得不紧密贴合，因为这个部位的二者如果不贴合，那密封内囊在没有织物外套的限制和承压作用下，将会在与气嘴结合部出现鼓泡和/或破裂，导致产品失效或漏气等。气嘴部的密封内囊和织物外套必须紧密贴合，但该部位的贴合也并不一定必须是传统充气面料中的化学粘合或热压合，也可以是通过法兰、螺纹、螺丝、卡扣、套环、密封圈等可拆装的机械式贴合(即施加外力后被压合在一起，外力消失就不再压合而是分开；这点与化学粘合、高频或热压合中的“不管是否有施加外力都二者始终都是贴合在一起”是有区别的)。

使用气嘴时织物外套气嘴开口部必须完全覆盖密封内囊气嘴开口部，而使用大开口时，织物外套大开口部可以短于密封内囊大开口部形成密封内囊大开口外露部；密封内囊大开口外露部仅供在兜风充气或手挥充气时充入低压空气，进入升压阶段后被逐渐卷起并最后被完全卷入织物外套大开口部。

鉴于本发明中的密封内囊的成本特别低，因此可以在不增加织物成本(即织物外套长度保持不变)的情况下，将密封内囊的大开口部位做得更长以形成密封内囊大开口外露部。在通过兜风或手挥充入空气时，这个不明显增加成本、重量和收纳体积的外露部可以容纳更多的无压或低压空气。然后卷起这个密封内囊大开口外露部，逐步升压。为了避免这个没有织物外套保护的密封内囊大开口外露部在升压过程中被压爆，应该合理地控制其大小或设置调节密封内囊内压的放气气嘴，以保证在卷起密封内囊大开口外露部至其被完全卷入织物外套大开口的过程中不会被压爆。

当然，如果选用高弹性的织物外套，本发明中非充放气口部位的密封内囊也可与所述织物外套部分地贴合在一起。这样做，就需要充分考虑二者伸缩极限的匹配性以防止贴合部的撕裂或剥离。甚至，二者也可全部地贴合在一起，但是这样做的高弹性织物外套的成本将会十分明显升高，也就是说，虽然从技术的角度考虑没有问题，但从成本的角度考虑却不是很可行。

优选的，所述气嘴与所述织物外套侧壁可拆卸连接。

本发明中所述气嘴也可为可拆卸、可堆叠和/或可替换的结构。也就是说，必要的时候，所述气嘴与所述密封内囊和/或织物外套可以分离开、部分或全部零部件可以互相连接、堆叠或替换。

这点在需要更换密封内囊时，特别有意义：由于本发明中的密封内囊可以做的很小和/或薄，而且成本极其低，而织物外套往往要贵很多且体积和/或重量占比高，因此可让多个密封内囊与一个织物外套配在一起组套销售。当正在使用的密封内囊因意外刺破等任何原因被破坏后，可以马上拧下气嘴、从织物外套中取出残留物、将新的备份密封内囊塞入织物外套后再拧上气嘴，整个充气制品即可再次使用。此时气嘴部位密封内囊和织物外套的贴合可以如前所述通过诸如法兰、螺纹、螺丝、卡扣、扣环之类的结构被紧密地挤压贴合在一起。

这点对气嘴和充气装置的连接同样也很重要。有了可拆卸、可堆叠和/或可替换的结构后，所述结构就可与充气装置灵活地连接或断开。所述气嘴也可与包括海绵泵等软体泵或微型电动泵等在内的充气装置可拆装和可替换地相连接。

在充气装置自身体积和重量较小不会明显影响充气产品的携带和储藏时，所述气嘴可与包括海绵泵等软体泵或微型电动泵在内的充气装置永久性地相连接。也就是说，此类充气制品自带充气装置，方便使用。

而且，本发明中的密封内囊也可做成双充放气口或多充放气口结构。例如，为方便生产，密封气囊上的进气口可设置为铝膜气球或充气气柱袋上的单向膜阀，不占体积，只进不出且密封性好；为方便放气，后续设置在密封内囊上的另外一个气嘴就可以是常规的螺纹型或气塞型常规气嘴。还可以是大开口与传统气嘴配合使用：大开口用以通过兜风或手挥向密封内囊充入空气，传统气嘴用以补充充气、放气或是在卷起大开口和/或密封内囊大开口外露部时用以放出多余气体、调整气压，避免密封内囊大开口外露部被卷爆或密封内囊气压太高。

此外，所述密封内囊也可制作的比实际需要使用的尺寸稍微大一点。充气时，通过压缩这些多出的被密封空间以提升密封囊内压力。这样做的好处在于可以加快充气和升压过程，方便使用。

与气球被刺破后其内空气会快速泄漏完毕不一样，本发明中的充气制品在其密封内囊被刺破后，密封内囊内的气体被快速释放到织物外套内。织物外套虽然因为缝纫针眼和织物纤维间隙的存在而不是完全气密的，但这些缝纫针眼和织物纤维间隙均为很小，因此就是漏气，也会存在一个缓冲过程，密封气囊破裂后的气体是逐步而不是一次性快速地泄漏到外界空气中去。所以因密封内囊破裂被快速释放到织物外套中的气体会通过这缝纫针眼和织物纤维间隙以相对缓慢的速度被泄漏到大气中去。有这个缓冲过程，使用者就不会像坐卧在吹爆了的气球那样马上就漏完扁掉那样跌落造成伤害，而是会像坐卧在一个逐渐漏气的缓冲气垫上那样被逐渐放低，即不会造成快速跌落式的伤害，也有足够的反应和应对处理时间。

由于本发明中的织物外套和密封内囊一般是不贴合而是分开的，因此可供选择的织物比起传统的充气制品也要多很多。因为TPU、PVC等对与之贴合的布料有一定的要求，有些布料不一定容易与密封内囊的膜材料可以稳固复合，因此导致某些对人体体感或健康很好的布料不能被采用，或必须采取额外的处理措施(如TPU膜就不能与尼龙布直接结合，需要在复合前在二者之间先涂一层PU胶做为过渡层)、耗时耗工、增加成本和浪费(复合上去的部分膜材料会随边角料被浪费掉)。而本发明中无需考虑密封内囊是否可以与织物外套复合(因为这二者本来就是设计成分离的)，因此只要强度足够且不易扎破密封内囊的各种面料都可以拿来做织物外套。例如，可以降温的冰丝巾、可以加强保温的摇粒绒或超细纤维巾、表面更加柔软和疏松的晴纶棉编织物，抗拉或抗磨强度超好的碳纤维、凯芙拉、SHEERLYGENIUS、等等。这些织物使用起来比单纯的涤纶布、尼龙布等织物，人体接触体感会好很多、功能也会强很多。而且，本发明中的充气制品还可以视具体使用环境不一样根据需要经常更换不同的织物外套。这点是前几代气密薄膜和布料被复合在一起的充气制品所无法办到的。此外，本发明中的织物外套也可以做印花，制作出各种各样图案丰富多彩且可经常替换的充气制品，可以大大促进销售、吸引力、亲和力和使用效果。

进一步的，所述气嘴包括外套环和内套环，所述外套环套设于所述内套环外并与所述内套环连通，所述密封内囊与所述内套环连通并卡接于所述外套环和内套环之间，所述外套环处设置有单向阀，所述织物外套卡接于所述外套环和内套环之间或所述织物外套与所述外套环连接或所述织物外套与所述内套环连接，所述外套环与外部充气设备可拆卸连接或固定连接。

本发明中密封气囊的生产方式可以获得革命性的改变：传统的密封内囊要用高频机或热合机间歇式地一个一个产品上料、一个一个产品高频压、胶粘或焊接出来；而本发明中的密封内囊是用生产乳胶气球或乳胶安全套、铝膜气球或气柱袋等的连续式作业的自动化流水线生产出来的，不是间歇式生产。间歇式的高频焊接生产方式的工艺复杂、上下料要人工一个一个产品地操作、效率低、成本高、人工操作产品质量不稳定、可靠性也低。本发明中的密封内囊采用自动化流水线连续性生产后，可做成千上万个密封内囊的卷料一次性地放上机头就不用再管它了，机器在机尾会自动将成千上万个密封内囊吐出来，效率极高、成本极低、产品质量稳定、可靠性高。

本发明所述充气产品可以是充气床/垫、充气床、充气沙发、充气泳圈、充气玩具和/或充气水上用品。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明中的充气制品在密封内囊未被充起之前的纵剖面示意图；

图2为图1中的充气制品密封内囊正在被充起时的纵剖面示意图；

图3为图2中的充气制品密封内囊被充好后的纵剖面示意图；

图4为图3中的充气制品放气时的示意图；

图5为图4中的充气制品放气后被卷起收纳时的示意图；

图6为本发明中的另一种充气制品在密封内囊未被充起前的俯视示意图；

图7为图6中的充气制品密封内囊正在被充起时的俯视示意图；

图8为图7中的充气制品密封内囊被充好后的俯视示意图；

图9为图8中的充气制品密封内囊被充好后的A-A’截面示意图；

图10为本发明的一密封内囊拉丝限位结构示意图；

图11为本发明的一种气嘴连接结构的剖面示意图；

图12为本发明的另一种气嘴连接结构的剖面示意图；

图13为本发明的一种大开口手挥充气型或兜风充气型产品的示意图；

图14为本发明的另一种大开口手挥充气型或兜风充气型产品的示意图。

其中：1-织物外套；1a-织物外套上片；1b-织物外套下片；1c-织物外套气嘴开口部；1d-织物外套大开口部；2-密封内囊；2a-密封内囊气嘴开口部；2b-密封内囊大开口部；2c-密封内囊大开口外露部；3-充放气口；3a-气嘴内套环；3b-密封圈；3c-气嘴外套环；3d-单向阀；3e-气嘴；3f-大开口；3g-调压气嘴；4-织物外套拉筋；5-拉线；6-容纳腔；7-螺纹。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种超轻便携低成本的承压充气制品，包括：

织物外套1，所述织物外套1具有固定膨胀形状，其内部限定有容纳腔6；

密封内囊2，所述密封内囊2设置于所述容纳腔6内；所述密封内囊2由天然橡胶、聚氨酯、塑胶铝膜或乳胶等材料制成；

充放气口3，所述充放气口3贯穿所述织物外套1侧壁设置并与所述密封内囊2密封连通。所述充放气口3包括与传统充气装置出气口配合使用的气嘴3e和/或与兜风充气或手挥充气方式相配合的大开口3f。使用气嘴3e时织物外套气嘴开口部1c必须完全覆盖密封内囊气嘴开口部2a，而使用大开口3f时，织物外套大开口部1d可以短于密封内囊大开口部2b形成密封内囊大开口外露部2c；密封内囊大开口外露部2c仅供在兜风充气或手挥充气时充入低压空气，进入升压阶段后被逐渐卷起并最后被完全卷入织物外套大开口部1d。

实施例1

图1至图3所示为一种具有与人体工学形状适配的气垫纵剖面示意图。人躺卧在该气垫上时，其凹陷部位刚好用以容纳臀部，靠近气嘴3e这端较高突起的部位刚好可以抵住人体的腰部弯曲和背部、甚至头部。这样的设计使人体均匀受力，使用体验好。

如图1所示，密封内囊2设置于容纳腔6内，密封内囊2和织物外套1通过气嘴3e被固定在一起。未充气之前，密封内囊2处于放气、收缩和摊扁的状态，体积很小，用料也少(备注：图1中织物外套1此时其实也是处于摊扁状态而且是与密封内囊2叠加在一起；只不过为了便于看图者理解，我们在此图中将织物外套1处于正常使用状态的轮廓线予以描出而已)。如图2所示，通过气嘴3e向密封内囊2充气，密封内囊2将逐渐膨胀并挤占容纳腔6，直至不断膨胀的密封内囊2完全挤占容纳腔6为止(如图3所示)。此后如果继续充入气体，则充入气体将不能使密封内囊2继续膨胀，而只是使密封内囊2内的压力继续升高，并紧压与其处于完全紧贴状态的织物外套1内侧壁。当密封内囊2内的压力足够时关闭气嘴3e，被密封内囊2托起和紧绷的织物外套1就可以供人坐、卧、躺、骑、趴等。

与已公知的双层分离结构的充气制品不同：在本发明中的使用状态时，密封内囊2只是起到确保不漏气的作用，其径向受力被全部传递给了织物外套1并且由织物外套1将这些径向受力大部分地转化为织物外套1的切向受力；因此密封内囊2除了因本身膨胀而导致的尚在设计范围之内安全形变产生的切向受力之外，不会受到其他诸如人体躺、卧、趴、骑和冲击等产生的切向受力，这些切向受力几乎全部被强度足够的织物外套1所承担。

本发明中充气制品的最终形状由织物外套1决定。织物外套1的形状时在缝制时就通过拼片和织物外套拉筋4等确定好的。密封内囊2如果没有织物外套1，充气后将会变成圆球、圆筒或圆柱型直至被吹爆；但将密封内囊2置于织物外套1内以后，因织物外套1的可膨胀方向和形状早已被缝纫拼片方式和/或织物外套拉筋4等所确定，一旦密封内囊2将容纳腔6完全挤占，则该充气制品的形状就会显现出来。继续向密封内囊2充入气体直到设计压力范围，则该充气制品的形状就会被固定地保持以供使用。因此在使用状态时，本发明中的充气制品与常规的TPU或PVC等贴合的充气制品并无不同。

使用完毕需要收纳时，只要如图4所示那样拧开气嘴3e放气，密封内囊2就会逐渐收缩，直至如图5所示那样放气完毕后完全收缩塌陷的密封内囊2被完全贴紧地包覆在完全塌陷的织物外套1内(此时容纳腔6趋于消失)。此时，只要将这个完全塌陷的产品沿排气方向卷起，即可获得极小的收纳体积。

在本实施例中：因为密封内囊2会明显收缩，因此其收纳体积会比常规气垫明显要小；因为会收缩的密封内囊2用料也会比常规气垫明显小，因此产品整体重量也会比比常规气垫明显要小；可实现超轻便携的设计目的。而且，因本发明中的密封内囊2可以用类似乳胶气球或安全套那样的全自动机械化生产线制造，其生产成本和材料成本也会比常规的TPU或PVC贴合型充气制品低很多。

实施例2

图6至图9所示的为本发明的一种三管凹凸平面型充气床/垫实施例。

如图6所示，织物外套1内均匀设置有两排平行的织物外套拉筋4以确保其充好后的形状为三管凹凸平面：如图9所示，织物外套拉筋4将织物外套上片1a和织物外套下片1b连接起来，将容纳腔6均匀分隔成三个腔室。织物外套上片1a和织物外套下片1b在充气后就会形成如图9所示的凹凸起伏适于人体躺卧的充气床/垫上下表面。为保证织物外套拉筋4和织物外套上片1a和织物外套下片1b连接处的强度足够，防止崩裂，可采用多线锁边机、绷缝机、包缝机、拷边机/密拷机、甚至刺绣机等进行连接。当然，也可以不采用织物外套拉筋4而是直接用缝纫线将织物外套上片1a和织物外套下片1b缝合在一起，同样可以将容纳腔6均匀分隔成三个腔室。这两种分隔方式在本质上并无太多区别，只不过是“前者耗料耗工多一点但成品气垫的厚度可以做大一点，后者耗料耗工少一点但成品气垫的厚度小一点”而已。

为与被均匀分隔成三个腔室的织物外套1相匹配，密封内囊2也被分隔为三个子囊体并制作成如图6所示的鸡爪形，每个子囊体都对应一个腔室。这种三个腔室如果是用常规的PVC或TPU高频压制，其成本将会较高且生产效率也低，但是如果采用类似铝膜气球、乳胶气球或安全套的自动化生产线，则成本会很低、生产效率会很高，而且类似与异形气球这种生产工艺已经非常成熟、可靠、易得且成本极低。

如图7所示，通过气嘴3e向密封内囊2充入气体后，所述密封内囊2的三个子囊体将在所述织物外套1的三个圆筒状腔室内膨胀，直到如图8所示那样分别完全挤占这个三个圆筒状腔室为止。继续充入气体到设计的压力范围，即可获得三管凹凸平面型充气床/垫。该三管凹凸平面型充气床/垫的A-A’截面如图9所示。此充气床/垫在功能和使用上与常规TPU或PVC复合布经高频焊接制得的充气床/垫并无任何区别。但二者比较起来，本发明中的这个三管凹凸平面型充气床/垫的重量会明显轻、收纳体积会明显小、携带会更方便、生产效率会明显提高、综合成本也会明显降低。

实施例3

实施例2中的鸡爪形腔室经过多次使用和收纳以后，在未充气时可能会变得凌乱，出现错位、交叉、扭结等不利情况，影响充气和保形效果。

为解决此类问题，如图10所示，可在密封内囊2和织物外套1之间设立用以限定或固定密封内囊2的密封内囊拉线5。该密封内囊拉线5一端连在织物外套1上，另一端连在密封内囊2子囊体上。该密封内囊拉线5的长度需满足以下要求：1、首先是要足够长，在密封内囊2爪状结构放气收缩以后也不会过于紧绷或拉扯密封内囊2爪状结构的末端；2、但是又不能太长，要保证密封内囊2爪状结构的末端始终被限制在它应该呆着的圆筒状腔室之内，不会掉出该圆筒腔室之外，一旦该密封内囊2爪状结构的末端有要滑出该圆筒腔室时，就会因密封内囊拉线5不够长而被拉回圆筒状腔室内。

密封内囊拉线5的作用仅仅是对密封内囊2进行微弱限位，使其不至于错位，因此其受力始终很小，可以用很细的缝纫线之类的细线充当。这样不但成本低，而且在密封内囊2膨胀后，这些细线被夹在密封内囊2和织物外套1之间也不影响充气产品的使用、硌到或刺破密封内囊2。

就密封内囊拉线5两端的连接而言：本发明中的织物外套1并没有气密要求，因此可以直接用缝纫方式将其一端缝在织物外套1内壁，当然，也可用其他诸如化学粘合等不损伤织物外套1的方式连接；本发明中的密封内囊2气密要求较高，因此不宜直接用缝纫方式将密封内囊拉线5的另一端以固定到密封内囊2上，而是应该用其他诸如粘合、制作密封内囊2时预先在其外表面留有供绑扎的突出物等不损伤织物外套1的方式连接。

实施例4

图11所示为本发明的一种气嘴局部细节示意图。

织物外套气嘴开口部1c和密封内囊气嘴开口部2a一起穿过气嘴内套环3a并且类似于翻猪肠似的外翻包住整个气嘴内套环3a，再将气嘴外套环3c固定到气嘴内套环3a之外，密封内囊气嘴开口部2a卡接于气嘴外套环3c和气嘴内套环3a之间；并且在气嘴外套环3c和密封内囊气嘴开口部2a之间可设置密封圈3b，以防止接合部漏气。气嘴外套环3c和气嘴内套环3a可以通过螺纹7、卡扣、套环之类的连接机构牢牢固定连接在一起，而且在气嘴外套环3c上还可设置防止充入气体倒流的单向阀3d。

需要特别指出的是，在本发明中，织物外套气嘴开口部1c必须完全覆盖密封内囊气嘴开口部2a。如果不是完全覆盖，则密封内囊气嘴开口部2a的未覆盖部分就会无限制地暴露在外界环境中，失去了织物外套气嘴开口部1c的限位保护。一旦密封内囊2的内压升高，这个无限制地暴露在外界环境中的部位就会像吹泡泡糖一样被鼓泡吹起，甚至被吹爆，导致整个充气制品漏气。所以，织物外套气嘴开口部1c必须完全覆盖密封内囊气嘴开口部2a(也就是织物外套完全覆盖密封内囊)非常重要。

上述气嘴各部件，既可以永久固定性地连接在一起，也可为可组合、可拆卸、可堆叠地连接。例如图11中气嘴外套环3c的上部就可以组合和/或堆叠上压力计、充气泵等各种不同的部件和/或配件。

实施例5

图12所示为本发明的另一种气嘴局部细节示意图。

织物外套气嘴开口部1c和密封内囊气嘴开口部2a一起覆盖住气嘴内套环3a并且内翻(注意：这里是“内翻”而非“外翻”)包住整个气嘴内套环3a，其中密封内囊气嘴开口部2a要比织物外套气嘴开口部1c设置的长。内翻后密封内囊气嘴开口部2a延伸至密封内囊内部形成一个与图11中单向阀3d功能类似的柔软管套状单向阀膜。该单向阀膜在充气时在外界充入气体的冲击下保持通畅，但在充气间歇或充气完毕时在内部倒流气体的冲击下保持关闭，起到气流控制和防止漏气的作用。

最后再同样地将气嘴外套环3c通过螺纹7之类的结构固定到气嘴内套环3a之外；并且还可在气嘴外套环3c和密封内囊气嘴开口部2a之间设置密封圈3b，以防止接合部漏气。气嘴外套环3c和气嘴内套环3a可以通过螺纹7、卡扣、套环之类的连接机构(为保持图纸简洁，图中未画出卡扣、套环之类)牢牢地永久固定性连接，也可为可组合、可拆卸、可堆叠地连接。例如，图12中气嘴外套环3c的上部就可以组合和/或堆叠上压力计、充气泵等各种不同的部件和/或配件。

实施例6

先通过全自动的铝膜气球生产线(例如金华市胜昌机械有限公司或瑞金市金联机械有限公司等生产的自动化铝膜气球生产线)由材料形变收缩量很小的塑胶铝膜制得充气前后整体体积形变收缩量很大的定制铝膜气球，并通过全自动的布套缝纫线(例如上工富怡智能制造(天津)有限公司,www.RichPeace.cn,等公司制造的自动化缝纫线)制得定制织物外套。这样，两个最主要的部件均可通过自动化生产线被高速、高效、低成本且质量稳定可靠地生产出来，待组装。

然后，再将定制的铝膜气球(充当密封内囊)放入定制织物外套中，再用可拆卸气嘴连接起所述定制铝膜气球与所述定制织物外套，即可获得本发明的另外一种超轻便携可承压充气制品。

在本实施例中，虽然采用弹性形变小的铝膜气球料比使用弹性形变很大的聚氨酯安全套、聚氨酯安全套或乳胶气球料的收纳体积和重量会稍大一点，但是比起常规的PVC/TPU/橡胶材料，最终成品总重、收纳体积以及总体成本等均可获得很大的改善。

实施例7

如图13和图14所示，分别先独立制得带有大开口的手挥充或兜风充气型密封内囊2和织物外套1，再将密封内囊2放入织物外套1。其中的充放气口3为与兜风充气或手挥充气方式相配合的大开口3f。

如图11和图12所示，设置使用气嘴3e时织物外套气嘴开口部1c必须完全覆盖密封内囊气嘴开口部2a；而使用大开口3f时(如图13和图14所示)，织物外套大开口部1d可以短于密封内囊大开口部2b形成密封内囊大开口外露部2c；密封内囊大开口外露部2c仅供在兜风充气或手挥充气时充入低压空气，进入升压阶段后被逐渐卷起并最后被完全卷入织物外套大开口部1d。

鉴于本发明中的密封内囊2的成本特别低，因此可以在不增加织物成本(即织物外套1长度保持不变)的情况下，将密封内囊2的大开口3f部位做得更长以形成密封内囊大开口外露部2c。在通过兜风或手挥充入空气时，这个不明显增加成本、重量和收纳体积的外露部可以容纳更多的无压或低压空气。然后卷起这个密封内囊大开口外露部2c，逐步升压。为了避免这个没有织物外套1保护的密封内囊大开口外露部2c在升压过程中被压爆，应该：

1、合理地设计这个密封内囊大开口外露部2c的大小(即这个密封内囊大开口外露部2c的对于那个容积占包括其在内的整个密封内囊总容积的比例)，以保证在密封内囊大开口外露部2c被完全卷入织物外套大开口3f部位的布料之前，密封内囊2的压力始终小于或远小于密封内囊大开口外露部2c被挤爆的临界压力；这样密封内囊大开口外露部2c就始终不会被挤爆。一旦密封内囊大开口外露部2c被完全卷入织物外套大开口3f部位的布料之后，则不管如何通过卷起这个大开口3f继续升压(甚至升压至超过密封内囊大开口外露部2c的挤爆临界压力)也没有关系，因为此时所有的密封内囊大开口外露部2c已经被完全卷入织物外套大开口3f部位的布料之内，所有压力都会被全部传导至布料之上，密封内囊大开口外露部2c的厚度就不会继续变薄，在正常的设计使用压力范围内就始终不会达到或小于其临界厚度，因此就可确保不会被压爆。

或

2、如图14所示，在密封内囊2处设置调节密封内囊内压的调压气嘴3g，以保证在卷起密封内囊大开口外露部至其被完全卷入织物外套大开口的过程中不会被压爆。即，本发明中的大开口3f可与传统气嘴(即图14中的调压气嘴3g)配合使用：通过大开口3f用以通过兜风或手挥向密封内囊2充入空气，调压气嘴3g可用在卷起大开口3f和密封内囊大开口外露部2c时用以放出多余气体、调整气压，避免密封内囊大开口外露部2c被卷爆或密封内囊2内的气压太高。

当然，调压气嘴3g也可以在大开口充气不足时用来补充充气，还可用于在收纳时放气。调压气嘴3g的设置部位可以灵活多变，但优选地，可以设置在靠近被卷起的大开口3f的部位以便就近操作。调压气嘴3g的设置方式和要求与前述实施例中的类似：也要处于织物外套的完全覆盖之下，否则同样易在未完全覆盖部位被挤爆。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，包括：

织物外套(1)，所述织物外套(1)具有固定的膨胀后形状，其内部限定有容纳腔(6)；

密封内囊(2)，所述密封内囊(2)设置于所述容纳腔(6)内；所述密封内囊(2)由橡胶、乳胶、聚氨酯、塑胶铝膜和共挤膜在内的薄膜材料制成；所述密封内囊(2)与所述织物外套(1)不贴合为一体或仅部分贴合为一体；所述密封内囊(2)的极限膨胀体积大于所述织物外套(1)膨胀后形状的所述容纳腔(6)的极限容积；

充放气口(3)，所述充放气口(3)贯穿所述织物外套(1)侧壁设置并与所述密封内囊(2)密封连通；所述充放气口(3)为气嘴(3e)和/或大开口(3f)。

2.根据权利要求1所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，当充放气口(3)为气嘴(3e)时，所述密封内囊(2)与所述气嘴(3e)的连通处开设有内囊气嘴开口部(2a)，所述织物外套(1)与所述气嘴(3e)的连接处开设有织物外套气嘴开口部(1c)；织物外套气嘴开口部(1c)完全覆盖密封内囊气嘴开口部(2a)。

3.根据权利要求1所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，所述当充放气口(3)为大开口(3f)时，所述密封内囊(2)与所述大开口(3f)的连通处开设有密封内囊大开口部(2b)；所述织物外套(1)与所述大开口(3f)的连接处开设有织物外套大开口部(1d)；织物外套大开口部(1d)短于密封内囊大开口部(2b)，所述密封内囊大开口部(2b)外露的部分形成密封内囊大开口外露部(2c)。

4.根据权利要求1所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，所述容纳腔(6)包括多个腔室，所述密封内囊(2)包括多个子囊体，所述子囊体的设置位置与所述腔室一一对应。

5.根据权利要求4所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，所述多个腔室相互连通，所述多个子囊体相互连通。

6.根据权利要求4所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，还包括柔性连接件，所述柔性连接件一端与所述子囊体连接，另一端与所述子囊体对应的腔室内壁连接。

7.根据权利要求6所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，所述柔性连接件包括拉线(5)、拉绳、拉带、拉片、拉管、拉套中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，所述密封内囊(2)的极限膨胀体积至少是所述织物外套(1)固有膨胀形状的极限容积的1.5倍。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，所述气嘴(3e)与所述密封内囊(2)囊壁和/或所述织物外套(1)侧壁可拆卸连接。

10.根据权利要求1-8任一项所述的一种超轻便携低成本的承压充气制品，其特征在于，所述气嘴(3e)包括外套环(3c)和内套环(3a)，所述外套环(3c)套设于所述内套环(3a)外并与所述内套环(3a)连通，所述密封内囊(2)与所述内套环(3a)连通并卡接于所述外套环(3c)和内套环(3a)之间，所述外套环(3c)处设置有单向阀；所述织物外套(1)卡接于所述外套环(3c)和内套环(3a)之间或所述织物外套(1)与所述外套环(3c)连接或所述织物外套(1)与所述内套环(3a)连接；所述外套环(3c)与外部充气设备可拆卸连接或固定连接。