負壓裝備的製作方法

2023-10-08 05:02:04 1

專利名稱：負壓裝備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及應用了負壓的裝備，尤其涉及應用了負壓的服裝、防護用具以 及鞋，可廣泛用於運動防護、勞動保護、日常用品以及專業裝備等諸多領域。
背景技術：
在危險性較高的運動項目中，例如賽車、自行車、滑雪以及橄欖球等，需要對 運動員容易受到衝擊的部位進行保護，通常通過在相應部位設置專門的防護用具來實 現。此類用具可以附加在運動員衣物上的相應位置，也可以通過自身的連接裝置附加到 待防護的部位。出於防護的需要，此類用具通常具有預先設定的形狀，並且具有足夠的 硬度以抵抗外力衝擊。這就導致衣物難以穿著，而且使得護具對不同身材的佩戴者以及 不同的防護位置不具適應性。在勞動保護中應用防護用品同樣存在類似的缺陷。此外，在人們日常使用的衣物中也存在更好地貼合穿戴者身體從而提高穿著舒 適性的需要。例如，在鞋子中，使其接觸人體的部分貼合穿著者的腳部輪廓無疑將極大 地改善穿著的舒適性，但是這很難通過剪裁和常規的設計手段實現，而且一種設計也無 法適應不同穿著者，為不同穿著者進行量身訂做無疑會導致非常高的實現成本。而且，現有的防護用具或衣物也無法方便地實現即時的調節。比如，除非除下 衣物或卸下相應的護具，否則難以在無需防護時立即解除護具對人體的限制。再如，對 於既定的護具或衣物，無法根據防護強度或穿著舒適度的需要自由調節其形狀或硬度。 此外，預先成型的防護用具或衣物通常外形笨重且不便於攜帶。由此，實有必要設計一種便於穿戴、具有良好的適應性並且能夠根據需要容易 地實現即時調節的服裝、防護用具以及鞋，以克服上述缺陷。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種具有良好適應性的裝備，例如服裝、防護用具 或鞋，該裝備能夠容易地在柔軟狀態和堅硬狀態之間調節，從而使其便於穿戴並且能夠 根據需要容易地實現即時調節，以便靈活地適應防護以及穿著舒適度的需要。為實現以上目的，本實用新型將被申請人稱為諾馬克斯(NOMAX)的材料應用 於服裝、防護用具或鞋上。該材料的原理如下如果在柔軟氣密的袋狀容器中填充一定 數量的微小球體，使得在常壓下，球體之間保持鬆散的接觸並可以相對彼此運動；這些 微小球體的重量很輕，包含小球的容器也因此非常的輕巧和靈活，可以很容易地貼合與 其接觸的物體輪廓和表面，同時具有良好的防水及密封性；如果將容器內的空氣抽出使 其處於負壓狀態或形成真空，小球間的孔隙受到壓縮，使得這些微小球體相互擠壓，並 且依靠相互間的摩擦力而結合起來，使整個容器變得堅硬，並且保持在當前所處於的形 狀，表現出良好的抵抗外力衝擊的能力；而且，容器的硬度是和容器中的真空度成比例 的，因此可以通過設置負壓的大小而進行調節。基於以上原理，本實用新型的服裝、防護用具或鞋被設計為在服裝、防護用具或鞋的特定位置結合NOMAX材料，即，用NOMAX材料替換服裝、防護用具或鞋的 一部分表面或者將NOMAX材料結合到服裝、防護用具或鞋的一部分表面上。在本實用 新型中，將應用了 NOMAX材料並且能夠通過設置負壓進行調節的服裝、防護用具或鞋 統稱為負壓裝備。其中，在本實用新型中應用的NOMAX材料具有如下結構，所述材料包括由柔 軟氣密的材料製成的袋狀容器，所述容器中填充有微小球體，在常壓下微小球體之間保 持鬆散接觸並且能夠相對於彼此運動，在所述容器的外表面設有出氣裝置和進氣裝置， 所述容器中的空氣能夠經過所述出氣裝置被抽出，所述進氣裝置能夠將外界空氣引入到 所述容器中。優選地，所述容器包括嵌套於其中的內層容器，所述內層容器由柔軟透氣的材 料製成，所述微小球體容納在所述內層容器中。更加優選地，所述內層容器被分隔為至少兩個子區域。優選地，所述容器被分隔為至少兩個子區域，各個所述子區域之間保持氣體連通。優選地，所述出氣裝置和進氣裝置被集成為單個部件。更加優選地，所述單個部件為集成了進氣閥的抽氣接口，所述抽氣接口能夠與 抽氣機工作連接。優選地，所述出氣裝置為抽氣接口，所述抽氣接口能夠與抽氣機工作連接。優選地，所述出氣裝置為抽氣泵，所述抽氣泵與所述容器工作連接，用於抽出 所述容器內的空氣。優選地，所述材料通過縫合或熱焊接或膠粘接的方式結合到所述負壓裝備上。優選地，所述材料結合到所述負壓裝備的一部分表面上或者所述材料替換所述 負壓裝備的一部分表面。本實用新型通過在負壓裝備(例如服裝、防護用具或鞋)中結合前述的NOMAX 材料，使得該裝備能夠在柔軟狀態和堅硬狀態之間即時調節，使所述裝備能夠靈活地貼 合防護部位的輪廓，提供具備良好適應性的防護，同時也使其便於穿戴並且能夠通過控 制裝備中負壓的大小靈活地適應防護以及穿著舒適度的需要。尤其，當應用於鞋子時， 所述材料使鞋子更加合腳，並提供優良的防護性能以及舒適性，甚至可以省去鞋帶，改 善鞋子外觀的同時也形成了更多的設計選擇。

圖1是NOMAX材料處於常壓時的結構示意圖，其中A為局部放大圖；圖2是圖1中的NOMAX材料處於負壓狀態下的結構示意圖，其中A』為局部 放大圖；圖3是用於NOMAX材料的泵閥的結構及連接關係示意圖；以及圖4A-4C是用於本實用新型的負壓裝備的泵閥的工作原理圖。
具體實施方式
下面結合優選實施例對本實用新型的負壓裝備進行詳細的解釋和說明。應該理解，下面的描述僅僅為示例性的，並非對本實用新型的限定。在不脫離本實用新型構思 的前提下，本領域技術人員完全可以對下述各個優選實施例進行修改和變化。圖1示出了 NOMAX材料處於常壓時的結構，其中，NOMAX材料10包括袋狀 容器11和容納於其中的聚酯微球12。袋狀容器11由輕質柔軟材料製成，其具有足夠的 強度以及良好的氣密和防水性能，能用於製作袋狀容器11的材料包括但不限於聚氯乙烯 (PVC)、聚酯等。而且，袋狀容器11也可以由複合材料製成，或者通過在柔性織物上塗 覆氣密塗層而製成。類似地，微球12也可以由其它材料製成，例如軟橡膠或者聚苯乙 烯。微球12優選為球形，但也可以為準球形或橢球等形狀。在常壓下，相鄰微球12之間保持鬆散的接觸，彼此間的作用力較小，因此微球 12之間儘管存在微弱的摩擦力但並不會限制彼此間的相對運動。此時，整個NOMAX材 料10整體柔軟容易變形，因此能夠很好地貼合與其接觸物體的表面輪廓。通過與容器11的內腔連通的出氣裝置，例如下文中將要詳細描述的泵閥15(見 圖3、4)或者可以與抽氣泵操作連接的出氣接口，可以將容器11中的空氣抽出使其處於 負壓狀態。此時，相鄰球體之間的間隙減小，球體12相互擠壓產生較大的相互作用力， 進而依靠由此產生的摩擦作用而結合起來，如圖2所示。於是，整個NOMAX材料被 保持在當時的形狀並變得堅硬。隨著容器內真空度的增加，球體間的相互作用力增強， 而且球體具有一定的彈性，在受到壓縮時產生微小的變形，進一步縮小球體間隙的同時 也增加了球體間的接觸面積，這些因素都使得材料的硬度隨著容器中真空度的增加而增 大。在圖1和圖2示出的結構中，整個袋狀容器11被進一步劃分為若干個子區域 13，至少兩個、優選多個，每個子區域容納有對應的微球12，並且各個子區域之間保持 氣體連通，即空氣可以在各個子區域之間流動。這樣的設計使得容器11中的微球不會過 度集中於容器的某一部分，從而有利於保持容器11的穩定的形狀，也可以由此控制微球 在容器11中以特定形式分布以適應特別的設計需求。本領域技術人員能夠理解，子區域 的劃分並不限於圖中示出的特定形狀和大小，而是可以根據需要任意劃分。此處，各個 子區域13通過連接容器11相對表面的縫線14隔開，而縫線處通過塗覆氣密塗層或以本 領域公知的其它方式實現密封。子區域的劃分也並不局限於上述的特定方式，比如，可 以通過在容器11中設置柔軟透氣的內層容器來容納微球12，該內層容器與容器11嵌套設 置，並通過對該內層容器進行劃分來實現各個子區域的分隔，從而避免破壞容器11的氣 密性。在所述容器的外表面設有出氣裝置和進氣裝置，所述容器中的空氣能夠經過出 氣裝置被抽出，而進氣裝置則用於將外界空氣引入所述容器中。出氣裝置可以是設置 在容器上的抽氣泵，例如圖3所示的泵閥，或者用以連接外部抽氣機或抽氣泵的抽氣接 口；進氣裝置可以是設置在容器上的進氣閥，當進氣閥開啟時，外界空氣在大氣壓的作 用下通過進氣閥進入容器11，以部分或完全地平衡其中的負壓。在實際應用中，出氣裝 置和進氣裝置可以集成在一起，通過單個部件實現，例如集成了進氣閥的抽氣接口或者 設有進氣開關的泵閥。圖3示出了一種泵閥的結構及連接關係。如圖所示，泵閥15包括外殼體151和 內殼體152，兩者相互連接限定出閥腔150，外殼體151上設有至少一個第一閥口 153，內殼體152上設有至少一個第二閥口 154，內殼體152在其周邊部分與容器11上相應的開 口密封地連接，優選通過熱焊接的方式實現。儘管這裡示出泵閥15直接連接在容納微球 12的容器11上，但是在容器11中設有容納微球的內層容器的情況下，泵閥15的內殼體 152可以不與微球直接接觸。下面參照圖4A-4C說明泵閥15的工作原理，其中圖4A表示常壓狀態，此時容 器及閥腔中的氣壓均與外界平衡，圖4B表示空氣被從閥腔排出到外界的過程，圖4C表 示空氣被從容器抽出到閥腔中的過程。如圖所示，第一閥口 153和第二閥口 154均只能 單向導通，空氣通過第二閥口 154從容器11流入閥腔150，通過第一閥口 153從閥腔150 流出到大氣中。泵閥15的殼體是彈性的，當其外殼體151受到外界的壓力F時，殼體產 生可恢復的變形，導致閥腔150體積變小，在閥腔150內部壓力的作用下，第二閥口 154 保持閉合，第一閥口 153開啟，閥腔內的空氣被排出到外界大氣中(如圖4B所示)，而 當外力消失後，外殼體151彈性地恢復到最初的形狀，在閥腔150中形成負壓，所以在此 過程中第一閥口 153保持閉合，而第二閥口 154開啟，容器11中的一部分空氣被抽吸到 閥腔150中，直到容器11與閥腔150中壓力平衡，至此完成一次抽氣。上述過程不斷循 環，最終會使容器11中的壓力達到並保持在期望的值，而實現該過程所需的操作僅僅是 簡單的通過手指進行若干次重複按壓。這裡的描述僅僅是對泵閥工作原理的說明，無意於將泵閥局限為上述的特定結 構和連接方式。事實上，本領域技術人員能夠理解，對容器11進行抽吸形成負壓或真空 的過程可以通過任何合適的設備或方式實現，包括但不限於機械泵、電子泵。優選地， 所述設備被微型化併集成在容器11上從而便於即時地調節容器中的壓力。類似地，可以以任何本領域技術人員所知的裝置或方式將外界空氣引入容器中 以平衡其中的負壓，比如，簡單的觸碰式開關或類似裝置，從而使NOMAX材料恢復到 柔韌且具有良好適應性的狀態。而且，本領域技術人員能夠認識到，上述用於形成負壓 與引入外界空氣的裝置既可以被集成為單個部件，也可以是兩個單獨的部件。可見，將上述的NOMAX材料應用於服裝、防護用具以及鞋上，能夠有效地解 決現有裝備不易於穿戴、適應性差以及無法根據需要即時調節等問題。NOMAX材料可以被應用到鞋上，比如，籃球鞋、足球鞋、戶外鞋等運動鞋， 或者特殊環境下使用的防護用鞋，甚至休閒鞋以及拖鞋，從而顯著改善鞋子的防護性能 以及穿著的舒適性。而且，NOMAX材料可以應用到鞋子的各個部分，比如，前面、兩 側或者靴筒部分。可以採用集成到鞋體上的微泵或者通過抽氣接口利用外部抽氣機或抽 氣泵來進行調節。在此類應用中，NOMAX材料可以根據需要預先製成特定的形狀，然後縫合、 熱焊接、膠粘接等方式設置到鞋體上，可以附加到鞋子特定部分的表面上，也可以直接 替換鞋子特定部分表面的其它材料。這樣形成的鞋子，在常壓下貼合腳形，施加負壓變 硬後，能夠確保穩定配合、提供防護以及增加舒適度，並且能夠靈活調整硬度。NOMAX材料可以被應用到服裝上，比如，摩託車、滑雪、徒步旅行、自行 車等專業運動服裝，或者特殊環境下使用的防護服，甚至普通的夾克或褲子。而且， NOMAX材料可以應用到服裝的各個部分，比如，肘部、頸部、腰背部、腿部等，用 以限制和保護身體的相應部位和/或提高穿著的容易性和舒適度。同樣地，可以採用
6集成到服裝上的微泵或者通過抽氣接口利用外部抽氣機或抽氣泵來進行調節。並且， NOMAX材料可以根據需要預先製成特定的形狀，然後通過縫合、熱焊接、膠粘接等方 式結合到衣物的特定部分的表面上，或者利用拉鏈、紐扣、系帶或粘扣等方式可活動地 結合到衣物上的特定位置，也可以用來直接替換衣物特定部分表面的材料。這樣形成的 服裝，在常壓下貼合身體，施加負壓變硬後，能夠確保穩定配合、提供防護以及增加舒 適度，並且能夠靈活調整硬度。類似地，NOMAX材料還可以有各種各樣的應用，例如，與手套、帽子結合， 或者用來製成專門的保護或防護用具，比如，防護背心、腰帶以及夾板等。為了更好地貼合要保護的目標，微球的粒度範圍可以根據需要進行調整，對於 輪廓變化緩慢的應用，比如服裝，微球的直徑可以3-5mm，甚至更大；而對於輪廓比較 複雜的應用，比如鞋子、手套，則優選採用較小的微球，例如l-3mm，甚至更小。
權利要求1.一種負壓裝備，其特徵在於，所述負壓裝備上結合了如下材料，所述材料包括 由柔軟氣密的材料製成的袋狀容器，所述容器中填充有微小球體，在常壓下所述球體之 間保持鬆散接觸並且能夠相對於彼此運動，在所述容器的外表面設有出氣裝置和進氣裝 置，所述容器中的空氣能夠經過所述出氣裝置被抽出，所述進氣裝置能夠將外界空氣引 入到所述容器中。
2.根據權利要求1所述的負壓裝備，其特徵在於，所述容器包括嵌套於其中的內層容 器，所述內層容器由柔軟透氣的材料製成，所述微小球體容納在所述內層容器中。
3.根據權利要求2所述的負壓裝備，其特徵在於，所述內層容器被分隔為至少兩個子 區域。
4.根據權利要求1所述的負壓裝備，其特徵在於，所述容器被分隔為至少兩個子區 域，各個所述子區域之間保持氣體連通。
5.根據權利要求1-4中任意一項所述的負壓裝備，其特徵在於，所述出氣裝置和進氣 裝置被集成為單個部件。
6.根據權利要求5所述的負壓裝備，其特徵在於，所述單個部件為集成了進氣閥的抽 氣接口，所述抽氣接口能夠與抽氣機工作連接。
7.根據權利要求1-4所述的負壓裝備，其特徵在於，所述出氣裝置為抽氣接口，所述 抽氣接口能夠與抽氣機工作連接。
8.根據權利要求1-4所述的負壓裝備，其特徵在於，所述出氣裝置為抽氣泵，所述抽 氣泵與所述容器工作連接，用於抽出所述容器內的空氣。
9.根據權利要求1所述的負壓裝備，其特徵在於，所述材料通過縫合或熱焊接或膠粘 接的方式結合到所述負壓裝備上。
10.根據權利要求9所述的負壓裝備，其特徵在於，所述材料結合到所述負壓裝備的 一部分表面上或者所述材料替換所述負壓裝備的一部分表面。
11.根據權利要求1所述的負壓裝備，其特徵在於，所述負壓裝備為服裝、防護用具 或者鞋。
專利摘要本實用新型涉及一種負壓裝備，例如服裝、防護用具或者鞋，所述負壓裝備上結合了如下材料，所述材料包括由柔軟氣密的材料製成的袋狀容器，所述容器中填充有微小球體，在常壓下所述球體之間保持鬆散接觸並且能夠相對於彼此運動，在所述容器的外表面設有出氣裝置和進氣裝置，所述容器中的空氣能夠經過所述出氣裝置被抽出，所述進氣裝置能夠將外界空氣引入到所述容器中。當容器中形成負壓或真空，微球相互擠壓並依靠摩擦力結合起來，整個容器變硬並保持在當前的形狀，表現出良好的抵抗外力衝擊的能力；而且容器的硬度可以通過設置負壓的大小進行調節。因此，結合了所述材料的負壓裝備便於穿戴、具有良好的適應性並且能夠根據需要容易地實現即時調節。
文檔編號A63B71/08GK201789975SQ201020003929
公開日2011年4月13日 申請日期2010年1月21日 優先權日2010年1月21日
發明者馬可迪波尼斯, 馬西米利亞諾扎戈 申請人:馬可迪波尼斯