一种三维气囊体及其制作方法与流程

本发明涉及材料领域，具体涉及一种三维气囊体及其制作方法。

背景技术：

目前，现有的气囊结构具有以下缺点：可塑性差、受压后形状稳定性差；气囊的外表面容易受损、污渍易浸入。

因此，需要对现有的气囊的结构及其之最方法进行改进。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种三维气囊体的制作方法，该制作方法简单，操作简便且过程可控。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制作方法制作而得的三维气囊体，该三维气囊体表面光滑、防污效果好、不易刮伤，并且支撑效果强、耐用美观。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

本发明提出一种三维气囊体的制作方法，包括以下步骤：将热熔性塑胶于挤吹管内加热，往挤吹管内通入压缩气体，以使热熔性塑胶在挤吹管的挤出口处膨胀，然后经封口后切断分离，得到中空气囊。

将多个中空气囊置于热压熔合模具内，并充入200-1000℃的气体以熔化中空气囊的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压，以使相邻的中空气囊的表面互相熔合，得到三维气囊体。

本发明还提出一种三维气囊体，其由上述制作方法制作而得。

本发明较佳实施例中三维气囊体的制作方法的有益效果是：

热熔性塑胶通过压缩气体进行膨胀，中空气囊所具有的负载力和弹力均较高。由200-1000℃的气体熔化中空气囊的表面，使相邻的中空气囊的表面互相熔合，避免了将中空气囊的内壁熔化，提高了相邻中空气囊之间的熔合程度，并增加了三维气囊体的透气性能。

此外，由此方法制作而得的三维气囊体表面光滑、防污效果好、不易刮伤，并且支撑效果强、耐用美观。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为实施例11提供的挤吹管的结构示意图；

图2为实施例12提供的中空气囊的结构示意图；

图3为实施例13提供的热压熔合模具的结构示意图；

图4为实施例14提供的三维气囊体的结构示意图。

图标：10-挤吹管；110-管体；120-管腔；130-挤出口；140-挤推件；150-通气管；151-第一管件；153-第二管件；20-中空气囊；210-气囊壁；220-气囊腔；30-热压熔合模具；310-模具架；320-移动模块；330-模具腔；40-三维气囊体；410-第一中空气囊；420-第二中空气囊；430-第三中空气囊；440-第四中空气囊；450-第五中空气囊；460-第六中空气囊；470-第七中空气囊。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明实施例的三维气囊体及其制作方法进行具体说明。

本实施例中的三维气囊体是由多个中空气囊熔合而成，成品表面呈现类似于水立方的视觉效果，美观大方。

中空气囊主要经以下步骤得到：

选取热熔性塑胶作为原料，并将其分布于挤吹管中。作为可选地，上述热熔性塑胶可以选自具有弹性的热塑弹性体材料，如聚氨酯类(tpe)、苯乙烯类(tpe)，也可以选自非弹性塑胶。后者较前者能承受更大的空气压力，耐压度高。

本实施例中的挤吹管包括管体，管体内部具有管腔，热熔性塑胶则分布于管腔。挤吹管的一端设置挤出口，挤吹管的远离挤出口的一端连接有挤推件，该挤推件用于将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。作为可选地，上述挤推件例如可以为螺杆。

进一步地，往挤吹管内通入压缩气体，压缩气体在挤吹管的挤出口处将热熔性塑胶膨胀。具体地，挤吹管内设置有通气管，通气管的两端分别与大气以及挤出口连通，压缩气体在通气管内向通向挤出口。本实施例中的通气管例如可以包括相互连通的第一管件和第二管件，第一管件与第二管件例如可以垂直设置。第一管件的一端与第二管件连通，另一端与大气连通；第二管件的一端与第一管件连通，另一端与挤出口连通。压缩气体由第一管件远离第二管件的一端进入，并沿第一管件进入第二管件，再沿第二管件通向挤出口。

本实施例中将第一管件与第二管件垂直设置，便于控制压缩气体由第一管件进入第二管件时的气流量及速度，以避免由于气流量不足或气流速度过小导致不能达到膨胀热熔性塑胶，亦可避免由于气流量过多或气流速度过大导致热熔性塑胶膨胀效果差。

为了使分布于挤吹管内的热熔性塑胶能够较好地膨胀，本实施例中对挤吹管内的热熔性塑胶进行加热。加热可经以下方式实现：于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，例如加热件可通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

承上，分布于挤吹管内的远离挤出口的一端的热熔性塑胶在挤推件的推动下，由远离挤出口的一端向挤出口移动；在移动过程中，热熔性塑胶又受通气管外表面的加热件的加热作用进行加热，使挤出口处的热熔性塑胶能够被压缩气体所膨胀。

根据制作出的中空气囊所应具有的弹力或耐压力要求，膨胀例如可以在100-500kpa的条件下进行。此时，中空气囊内的气压即为100-500kpa，从而较现有的气囊提高了负载和弹力。值得说明的是，当原料为弹性类材料时，膨胀压力优选为100-200kpa；当原料为非弹性体材料时，膨胀压力可达500kpa。

膨胀至中空气囊所需的直径大小后，即可进行封口融合和切断分离，得到独立的中空气囊。

通常膨胀后的中空气囊表面会产生部分毛刺，从而导致中空气囊容易被刮伤，鉴于此，本实施例在得到独立的中空气囊后，还可对其进行热处理，也即用高温(200-600℃)气体对中空气囊进行加热流平以去除中空气囊的表面的毛刺。

中空气囊包括气囊壁，气囊壁围成气囊腔。为使中空气囊能够具有较高的耐压性，气囊壁可具有一定的厚度，该厚度例如可以为0.1mm，也可以为中空气囊直径的6-15％，优选为10％。此优选值下，气囊壁的厚度值较为适中，能够使中空气囊所具有的耐压力和形变量均较优。作为可选地，上述中空气囊的直径优选为2-20mm，具体的，可以为3mm、5mm、8mm、10mm、15mm和20mm。值得说明的是，根据不同制作材料和中空气囊的性质需求，实际制作过程中，中空气囊的直径和壁厚还可以做适当调整。

将多个上述中空气囊置于热压熔合模具内，并充入200-1000℃的气体以熔化中空气囊的表面，该表面为中空气囊朝向热压熔合模具的表面。然后对热压熔合模具内的中空气囊施压，以使相邻的中空气囊的表面互相熔合，得到三维气囊体。

热压熔合模具具有模具架和移动模块。模具架围成放置中空气囊的模具腔，施压过程中，移动模块贴合模具架朝向模具腔的表面，并沿热压熔合模具的高度方向上下滑动。

根据成品所需的气囊量将中空气囊填入模具腔中，使其自然均匀分布。值得注意的是，多个中空气囊之间最好应留有预压间隙，以使移动模块能对中空气囊顺利施压。

进一步地，上述热压熔合模具还具有进气口和排气口。因中空气囊为球型，彼此之间具有间隙，故气体从进气口进入后，即可分散于多个中空气囊所形成的间隙处，并与模具腔内的所有中空气囊接触。又因通入的气体温度较高，为200-1000℃，能够将中空气囊朝向模具腔的表面熔化，加之移动模块对容纳腔内的中空气囊进行施压，因此，相邻的中空气囊的熔化的表面即可相互熔合，得到三维气囊体。

值得说明的是，通入的气体的温度不仅限于200-1000℃，可根据中空气囊制作材料的性质的不同，设置不同的气体温度，只要该气体温度能将中空气囊的表面熔化即可。

为了使通入的气体能够熔化模具腔内的所有中空气囊的外表面，本实施例中通过使进气口通入的气体与排气口排出的气体达到动态平衡，以确保不断有新的气体进入模具腔以对其内部的中空气囊的表面进行熔化。

作为可选地，本实施例中的气体可以经直径为0.1-1mm的进气孔进入热压熔合模具，熔化中空气囊的外表面后再经直径为0.1-1mm的出气孔排出热压熔合模具。热压熔合模具内的进气量和排气量优选为相等，使热压熔合模具内的气体量达到动态平衡，以利于提高施压和熔合效果。进气孔和出气孔直径的具体选择不限于上述范围，只需使进入模具腔内的气体能够与所有中空气囊接触即可，避免其从进气孔漏出。

经测试，通入模具腔内的气体0.5-5s内即可将中空气囊的表面熔化。故施压时间最佳控制在0.5-5s，以避免中空气囊被熔化贯穿，导致破裂。承上，值得注意的是，在熔化和施压过程中，均需避免气体将中空气囊的内表面熔化。

作为可选地，本实施例中移动模块对中空气囊施压可以分为完全施压和半施压。其中，完全施压是指移动模块对中空气囊所施的压力能够使模具腔内相邻的中空气囊的表面全部熔合；半施压是指移动模块对中空气囊所施的压力能够使每个中空气囊至少有50％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合。后者较前者制作出的三维气囊体所具有的透气性更强。

承上，通过本实施例的制作方法所得到的三维气囊体具有较好的可塑性，可用于生产形状或构造更为复杂的气弹产品，如运动鞋和各类防护品。

当三维气囊体中的某个中空气囊受到负载压力时，其可通过相邻的其它中空气囊将该负载压力分散，并通过上述与其相邻的中空气囊依次分散于其它与该中空气囊未直接接触的中空气囊。从而降低了该中空气囊所受压力。

此外，当某个中空气囊被损坏时，三维气囊体可通过其它中空气囊的支撑作用，避免大范围泄压，耐用性和寿命均较现有气囊得以提高。

实施例1

选取聚氨酯类为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接挤推件，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于100kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为2mm且气囊壁厚度为直径的6％的中空气囊。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.1mm的进气孔充入200℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压，以使相邻的中空气囊的表面全部熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.1mm的排气孔排出。

实施例2

选取苯乙烯类为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于200kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为20mm且气囊壁厚度为直径的15％的中空气囊。接着用200℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为1mm的进气孔充入1000℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压，以使每个中空气囊均有50％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从1mm的排气孔排出。

实施例3

选取非弹性塑胶为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于500kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为11mm且气囊壁厚度为直径的10.5％的中空气囊。接着用600℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.55mm的进气孔充入600℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压，以使每个中空气囊均有60％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.55mm的排气孔排出。

实施例4

选取聚氨酯类为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于150kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为3mm且气囊壁厚度为0.1mm的中空气囊。接着用400℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.3mm的进气孔充入400℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压0.5s，以使每个中空气囊均有70％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.3mm的排气孔排出。

实施例5

选取苯乙烯类为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于180kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为5mm且气囊壁厚度为直径的10％的中空气囊。接着用800℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.8mm的进气孔充入800℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压5s，以使每个中空气囊均有55％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.8mm的排气孔排出。

实施例6

选取非弹性塑胶为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于300kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为8mm且气囊壁厚度为直径的8％的中空气囊。接着用900℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.6mm的进气孔充入900℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压2.75s，以使每个中空气囊均有65％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.6mm的排气孔排出。

实施例7

选取非弹性塑胶为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于400kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为10mm且气囊壁厚度为直径的13％的中空气囊。接着用700℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.4mm的进气孔充入700℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压1.5s，以使每个中空气囊均有60％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.4mm的排气孔排出。

实施例8

选取非弹性塑胶为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于400kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为10mm且气囊壁厚度为直径的13％的中空气囊。接着用700℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.4mm的进气孔充入700℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压4s，以使每个中空气囊均有60％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.4mm的排气孔排出。

实施例9

选取聚氨酯类为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于100kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为15mm且气囊壁厚度为直径的10％的中空气囊。接着用600℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.9mm的进气孔充入600℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压3s，以使每个中空气囊均有50％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.9mm的排气孔排出。

实施例10

选取苯乙烯类为原料，将其分布于挤吹管中。

于挤吹管远离挤出口的一端连接螺杆，并将挤吹管内的热熔性塑胶挤向挤出口。于挤吹管内设置通气管，通气管的两端分别与大气和挤出口连通。于通气管朝向挤吹管的表面设置加热件，加热件通过电加热的方式对位于加热件周围的热熔性塑胶进行加热。

往通气管内通入压缩气体。压缩气体在挤吹管的挤出口将加热后的热熔性塑胶于200kpa的条件下膨胀，然后经封口融合和切断分离，得到直径为20mm且气囊壁厚度为直径的10％的中空气囊。接着用500℃的气体对中空气囊进行热处理，除去毛刺。

将多个中空气囊注入热压熔合模具，并通过直径为0.5mm的进气孔充入500℃的气体以熔化中空气囊朝向热压熔合模具的表面，然后对热压熔合模具内的中空气囊施压4.5s，以使每个中空气囊均有55％的表面与相邻的中空气囊的表面相熔合，得到三维气囊体。模具腔内的气体从0.5mm的排气孔排出。

实施例11

本实施例提供一种实施例1-10中所用的挤吹管10。请参照图1，该挤吹管10包括管体110，管体110内部具有管腔120，热熔性塑胶分布于管腔120。

挤吹管10的一端设置挤出口130，挤吹管10的远离挤出口130的一端连接有挤推件140，该挤推件140用于将挤吹管10内的热熔性塑胶挤向挤出口130。

挤吹管10内设置有通气管150，通气管150的两端分别与大气以及挤出口130连通，压缩气体在通气管150内向通向挤出口130。本实施例中的通气管150例如可以包括相互连通的第一管件151和第二管件153，第一管件151与第二管件153例如可以垂直设置。第一管件151的一端与第二管件153连通，另一端与大气连通；第二管件153的一端与第一管件151连通，另一端与挤出口130连通。压缩气体由第一管件151远离第二管件153的一端进入，并沿第一管件151进入第二管件153，再沿第二管件153通向挤出口130。

实施例12

本实施例提供一种由实施例1-10制作而得的中空气囊20。请参照图2，中空气囊20包括气囊壁210，气囊壁210围成气囊腔220。气囊壁210具有厚度，厚度可以为0.1mm，也可以为中空气囊20直径的6-15％，优选为10％。

实施例13

本实施例提供一种实施例1-10中所用的热压熔合模具30。请参照图3，热压熔合模具30具有模具架310和移动模块320。模具架310围成放置实施例12中的中空气囊20的模具腔330，施压过程中，移动模块320贴合模具架310朝向模具腔330的表面，并沿热压熔合模具30的高度方向上下滑动，向下即对中空气囊20施压。

实施例14

本实施例提供一种由实施例1-10中制作而得三维气囊体40。请参照图4，三维气囊体40由多个实施例12中的中空气囊20熔合而成。三维气囊体40中第一中空气囊410受到负载压力时，其通过相邻的第二中空气囊420、第三中空气囊430、第四中空气囊440、第五中空气囊450和第六中空气囊460分散上述负载压力，继而通过第二中空气囊420、第三中空气囊430、第四中空气囊440、第五中空气囊450、第六中空气囊460和第七中空气囊470的负载压力依次分散于与第二中空气囊420、第三中空气囊430、第四中空气囊440、第五中空气囊450、第六中空气囊460和第七中空气囊470接触的其它中空气囊20。

试验例

重复实施例1-10，得到足够多的三维气囊体。以实施例1-10得到的三维气囊体作为试验例，以现有运动鞋中所用的气囊作为对照例，在相同条件下，比较试验例与对照例中三维气囊体和气囊的弹力、透气性和所能承受的负载力。

经测试，试验例中的三维气囊体较对照例中的气囊所具有的弹力提高了8-12％，透气性提高了10-20％；且试验例中的三维气囊体能较对照例中的气囊承受1.1-1.4倍的负载力。

综上所述，通过将中空气囊熔合成三维气囊体，可在当三维气囊体被锐物刺穿时，仅有被刺的中空气囊破损泄压，而不影响其它中空气囊的支撑效果，不会造成更大范围的泄压，耐用寿命更好。

本发明实施例提供三维气囊体的制作方法简单，操作简便且过程可控。由其制作而得的三维气囊体表面光滑、防污效果好、不易刮伤，并且支撑效果强、耐用美观。

以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。