DE10119481B4

DE10119481B4 - Luftfilter für Karosseriegehäuse eines Fahrzeugs, Fahrzeug mit einem derartigen Filter und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE10119481B4
Application number: DE10119481A
Authority: DE
Inventors: Philippe Brun
Original assignee: Filtrauto SA
Current assignee: Sogefi Filtration SA
Priority date: 2000-04-21
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2021-04-21
Also published as: DE10119481A1; FR2807973B1; US20010039882A1; US6524375B2; FR2807973A1

Abstract

Luftfilter für ein Karosseriegehäuse eines Fahrzeugs, aufweisend ein Filtermaterial (2), das angepasst ist, um Sink- und Schwebestoffe in der Luft zurückzuhalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (2) Mikrokapseln (7) trägt, die mindestens einen flüchtigen Stoff enthalten und die angepasst sind, um nach und nach den flüchtigen Stoff in die Luft auszulassen, die das Filter durchströmt,
dass die Mikrokapseln (7) einen Durchmesser zwischen 0,5 und 20 μm aufweisen,
und dass die Mikrokapseln (7) eine geringere Größe als die maximale Größe der Poren des Filtermaterials haben.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Luftfilter für Karosseriegehäuse von Fahrzeugen, auf Fahrzeuge, die derartige Filter aufweisen und auf Herstellungsverfahren für derartige Filter.
Im einzelnen betrifft die Erfindung ein Luftfilter für ein Karosseriegehäuse eines Fahrzeugs, welches Luftfilter ein Filtermaterial aufweist, das angepasst ist, um Sink- und Schwebestoffe, insbesondere Schwebeteilchen, in der Luft zurückzuhalten.

Derartige Filter sind beispielsweise aus der US 4,1 18,226 und der DE 41 05 724 A1 bekannt. Die erstgenannte US 4,118,226 offenbart einen integralen und wegwerfbaren Luftfilter in Kombination mit einem Lufterfrischer oder einem keimabtötenden Element zur Verwendung in einem Heiz- und Kühlsystem mit erzwungener Luftventilation. Der Luftauffrischer bzw. das keimtötende Element ist als ein integraler Teil des Filterelements oder des Filtergehäuses und daher einheitlich mit diesem ausgebildet, wobei die zeitliche Erschöpfung des Luftauffrischers bzw. des keimtötenden Elements derart gewählt sind, dass sie mit üblichen Ersatzintervallen des Filterelements übereinstimmen. Die gesamte Einheit ist dazu ausgebildet, in ein Luftzirkulationssystem eingefügt oder daraus entnommen und entsorgt zu werden.

Die letztgenannte Druckschrift DE 41 05 724 A1 offenbart eine Heizungs- oder Klimaanlage für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs mit einem Gebläse zum Luftaustausch im Innenraum und einem Filter zur Adsorption von im Luftstrom enthaltenen Geruchs- bzw. Schadstoffen. Der Filter ist derart ausgelegt, dass ein möglichst breites Spektrum von Geruchs- bzw Schadstoffen aus der zirkulierten Luft herausgefiltert wird, wobei der Filtereffekt auf der raschen Adsorption der Geruchs- bzw. Schadstoffe und ihrer allmählichen, zeitlich stark verzögerten Desorption beruht.

Die vorliegende Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, die bekannten Filter dieses Typs derart zu perfektionieren, dass sie eine Diffusion flüchtiger Stoffe im Karosseriegehäuse des Fahrzeugs ermöglichen.

Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß ein Luftfilter der in Frage stehenden Art dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial Mikrokapseln trägt, die mindestens einen flüchtigen Stoff enthalten und angepasst sind, um schrittweise oder allmählich den flüchtigen Stoff in die Luft abzugeben (ggf. zu diffundieren), die das Filter durchströmt, dass die Mikrokapseln einen Durchmesser zwischen 0,5 und 20 μm aufweisen und dass die Mikrokapseln eine geringere Größe als die maximale Größe der Poren des Filtermaterials haben.

Dank dieser Anordnungen kann man ins Karosseriegehäuse des Fahrzeugs Stoffe wie Parfums, antibakterielle Stoffe, geruch- oder schadstoffneutralisierende Stoffe, Mischungen dieser Stoffe usw. abgeben.

Die Darbietung des flüchtigen Stoffs in Form von Mikrokapseln ermöglicht:

– eine optimale Konservierung des flüchtigen Stoffs vor der Benutzung des Filters,
– eine Nutzung einer breiten Palette flüchtiger Stoffe, fast unabhängig von ihrer chemischen Verträglichkeit mit dem Filtermaterial unter Beachtung der Isolierung des flüchtigen Stoffs in der Wand der Mikrokapseln vor Diffusion in der Luft,
– und die Nutzung von Verfahren, die relativ einfach auszuführen und wenig kostspielig sind, um die Mikrokapseln am Filtermaterial abzulagern, was einen moderaten Preis des Filters nachsichzieht.

Außerdem ermöglichen diese Anordnungen, die Ladungs- bzw. Füllstoffverluste des Luftfilters nicht wesentlich zu erhöhen.

In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Luftfilters kann man eventuell außerdem auf die eine und/oder andere der folgenden Anordnungen bzw. Vorkehrungen zurückgreifen:

– Die Mikrokapseln sind an mindestens einem Abschnitt der Dicke des Filtermaterials verteilt;
– der in den Mikrokapseln enthaltene flüchtige Stoff umfasst mindestens eines der folgenden Produkte: – Parfums – antibakterielle Stoffe – und Produkte, die gasförmige Schadstoffe neutralisieren können, die in der Luft enthalten sind;
– der flüchtige Stoff, der in den Mikrokapseln enthalten ist, wird aus den fettlöslichen und wasserlöslichen Produkten ausgewählt;
– die Mikrokapseln weisen eine jede eine dünne Außenwand auf, die in einem Material ausgeführt ist, das aus den porösen Aminoplastpolymeren, den Polyamidpolymeren, den Polyurethanpolymeren und den cellulosischen Polymeren ausgewählt wurde;
– die Mikrokapseln haften am Filtermaterial durch chemische Verträglichkeit;
– die Mikrokapseln haften am Filtermaterial mittels eines chemischen Bindemittels;
– das Bindemittel ist ausgewählt aus den Polyurethanbindemitteln, den Polyamidbindemitteln, den Silikonbindemitteln, den Acrylbindemitteln und den Epoxybindemitteln.

Ferner hat die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug zur Aufgabe, das mindestens ein Filter wie vorstehend festgelegt aufweist, um die in das Karosseriegehäuse des Fahrzeugs eingeleitete Luft zu filtern.

Schließlich hat die Erfindung auch noch ein Verfahren zur Herstellung eines Filters wie vorstehend festgelegt zur Aufgabe, in welchem Verfahren die Mikrokapseln am Filtermaterial mittels einer der folgenden Methoden abgelagert werden:

– Klotzen
– Beschichten
– Spritzung
– Ausmergelbad
– Serigraphie
– Hinwegstreichen des Filtermaterials an mindestens einem Zylinder, welcher in einer Flüssigkeit rotiert, die Mikrokapseln enthält
– und Offset.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgender Beschreibung zweier ihrer Ausführungsformen hervor, die beispielhaft und unbeschränkt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben werden.

In den Zeichnungen:
ist 1 eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs, das ein erfindungsgemäßes Luftfilter für ein Karosseriegehäuse aufweist,
ist 2 eine Draufsicht des Karosseriegehäuse-Luftfilters, das zu dem Fahrzeug von 1 gehört,
ist 3 eine Querschnittansicht des Filters von 2,
ist 4 eine vergrößerte Schnittansicht der Folie des Filtermaterials, das das Filter von 3 bildet, in einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
und 5 ist eine ähnliche Ansicht wie 4 in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
In den verschiedenen Figuren bezeichnen dieselben Bezugsziffern identische oder ähnliche Elemente.
1 stellt ein Kraftfahrzeug V dar, das mit einem Karosserie-Luftfilter 1 ausgestattet ist, das angepasst ist, um zu filtern:

– Frischluft F, die von außerhalb des Fahrzeugs herrührt und daraufhin in das Karosseriegehäuse des Fahrzeugs eindringt
– und/oder rückgeführte Luft R, die von dem Karosseriegehäuse des Fahrzeugs herrührt und anschließend in das Innere dieses Karosseriegehäuses zurückgegeben wird.

Wie in 2 und 3 dargestellt, kann das Luftfilter 1 die Form einer Platte aus Filtermaterial 2 aufweisen, insbesondere ein Material wie Papier oder ähnliches, das die Form einer gefalteten dünnen Folie hat. Diese Platte aus Filtermaterial weist im allgemeinen eine periphere Wulst 3 aus elastischem synthetischem Material auf, das angepasst ist, um eine dichte Verbindung des Filters mit dem Gehäuse (nicht dargestellt), in welchem es aufgenommen ist, zu ermöglichen.
Wie in 4 dargestellt, weist das Filtermaterial 2 im allgemeinen Fasern 6 wie Zellulosefasern oder synthetische Fasern auf, die untereinander durch chemische oder thermische Verbindung verbunden sind. Im Innern dieser Fasern sind Mikrokapseln 7 abgelagert, die angepasst sind, um schrittweise einen flüchtigen Stoff in der das Filter durchströmenden Luft während der Lebensdauer des Filters (angenommen beispielsweise ungefähr 6 Monaten) zu diffundieren. Das Ende der Lebensdauer des Filters kann insbesondere durch den Benutzer beschränkt werden, wenn es keinen durch das Filter diffundierten Duft mehr gibt, oder gegebenenfalls durch die Diffusion eines charakteristischen Geruchs, der sich von dem normalen Duft des Filters unterscheidet.
Die Mikrokapseln 7 können in den Fasern des Filtermaterials in Umgebung der stromaufwärtigen Seite 5a des Filtermaterials 2 bezogen auf den dieses Material durchströmenden Luftstrom 4 abgelagert werden, wie in 4 dargestellt. Als Variante können die Mikrokapseln auch in Umgebung der stromabwärtigen Seite 5b des Filtermaterials 2 abgelagert werden, wie in 5 dargestellt, oder die Mikrokapseln könnten auch noch an der gesamten Dicke des Filtermaterials abgelagert werden.
Diese Mikrokapseln 7 weisen vorzugsweise einen Durchmesser unter 28 μm und beispielsweise zwischen 0,5 und 20 μm auf, wobei dieser Durchmesser hingegen mehrere hundert Mikrometer in bestimmten Fällen erreichen kann. Vorteilhafterweise ist der Durchmesser der Mikrokapseln niedriger als die maximale Größe der Poren des Filtermaterials. In allen Fällen ist die Größe und die Oberflächendichte der Mikrokapseln 7 gewählt, um den Ladungs- bzw. Füllstoffverlust des Luftfilters nicht wesentlich zu erhöhen, welcher Ladungs- bzw. Füllstoffverlust beispielsweise eine Größenordnung von 90 Pa unter normalen Betriebsbedingungen des Luftfilters haben kann.
Auf an sich bekannte Weise sind die Mikrokapseln 7 ausgeführt, indem sie eine polymerisierte Wand um Tröpfchen oder Partikel herum des in der Luft zu diffundierenden flüchtigen Stoffs bilden. Das Material der dünnen Wand der Mikrokapseln ist angepasst, um den eingekapselten flüchtigen Stoff durch Diffusion durch die poröse Wand der Mikrokapsel hindurch (gegebenenfalls unter der Wirkung eines leichten Drucks von einigen Millibar infolge des Luftstroms im Filter) oder gegebenenfalls durch Brechen dieser Wand schrittweise freizusetzen.
Vorteilhafterweise kann das Polymer, das die dünne Wand der Mikrokapseln 7 bildet, in porösem Aminoplast, in Polyamid, in Polyurethan oder gegebenenfalls in cellulosischem Polymer wie Ethylcellulose oder Zellulosebutyratacetat ausgeführt sein.
Der flüchtige Stoff, der in den Mikrokapseln 7 enthalten ist, kann beispielsweise sein:

– ein wasserlösliches Parfum oder ein fettlösliches Parfumöl,
– ein fettlöslicher oder wasserlöslicher antibakterieller Stoff,
– ein Stoff, der schädliche Gase zerstört, die im Luftstrom transportiert werden können, wie N-Butan, Toluol, SO₂, NO₂, Formaldehyde usw., beispielsweise kann man neutralisierende Stoffe wie Soda verwenden, um Säuredämpfe zu neutralisieren, Kaliumpermanganat, um Formaldehyde zu neutralisieren, die vor allem von neuen Kunststoffen ausströmen usw.,
– ein Stoff, der angepasst ist, um Duftgase zu neutralisieren, die in der Luft enthalten sind, um ihren Geruch zu überKdecken,
– oder eine Kombination dieser Stoffe.

Die Mikrokapseln 7 können leicht die Dicke des Filtermaterials 2 durchdringen, vor allem durch eine der folgenden Techniken:

– Klotzen (foulardage), d. h. Trocknen der Folie des Filtermaterials zwischen zwei Zylindern nach Ablagern der Mikrokapseln durch Eintauchen der Folie des Filtermaterials in eine Flüssigkeit, die die Mikrokapseln enthält,
– Beschichten (enduction) mit einem Gemisch oder etwas anderem, das die Mikrokapseln enthält und anschließend an der Oberfläche des Filtermaterials abgeschabt wird, um die Oberfläche auszugleichen,
– Spritzung (pulvérisation) einer die Mikrokapseln enthaltenden Flüssigkeit auf die Oberfläche des Filtermaterials,
– Ausmergelbad (équisement de bain; lonenaustausch, welcher ermöglicht, die Mikrokapseln an dem Filtermaterial zu implantieren),
– Serigraphie, vorzugsweise mit Ofentrocknung im Konvektionsofen,
– Heliographie oder ähnliches, d. h., indem Glattwalzen oder Formzylinder in einem Flüssigkeitsbehälter rotieren, der Mikrokapseln enthält, und indem das Filtermaterial an diesem Zylin der hinwegstreicht, so dass sich die Mikrokapseln an dem Filtermaterial absetzen,
– Offset, usw.

Vorteilhafterweise können die Mikrokapseln an den Fasern 6 des Filtermaterials durch chemische Bindungen 8 implantiert werden, insbesondere mittels eines Polyurethan-, Polyamid-, Silikon-, Acryl- oder Epoxybindemittels. Dieses Bindemittel kann beispielsweise auf das Filtermaterial 2 oder auf die Mikrokapseln 7 aufgetragen werden vor der Ablagerung der Mikrokapseln an dem Filtermaterial, wobei das Bindemittel anschließend die Mikrokapseln an das Filtermaterial durch einfachen Kontakt oder infolge einer Warmbehandlung oder sonstigem bindet.
Als Variante können die Mikrokapseln auch an den Fasern des Filtermaterials einfach durch chemische Verträglichkeit haften.
In einem speziellen Ausführungsbeispiel, das sich sehr bewährt hat, wurden Mikrokapseln eines Durchmessers zwischen 4 und 8 μm ausgeführt, die ein Parfum mit dem Duft „Weinberg-Pfirsich" enthalten, das in einer dünnen Wand aus porösem Aminoplast eingekapselt war. Das poröse Aminoplast betrug 4 Masseprozent der Mikrokapseln. Diese Mikrokapseln wurden an einem Filterpapier durch Spritzen durch eine schachbrettartige Maske hindurch mit einer Oberflächendichte von 20 g/m² abgelagert, wobei die Mikrokapseln an die Fasern des Filtermaterials mittels eines Acrylharzes gebunden wurden.
Bereitgestellt wird u.a. ein Luftfilter für ein Karosseriegehäuse eines Fahrzeugs, dessen Filtermaterial Mikrokapseln trägt, die mindestens einen flüchtigen Stoff enthalten und die angepasst sind, um schrittweise den flüchtigen Stoff in der Luft zu diffundieren, die das Filter durchströmt.

Claims

Luftfilter für ein Karosseriegehäuse eines Fahrzeugs, aufweisend ein Filtermaterial (2), das angepasst ist, um Sink- und Schwebestoffe in der Luft zurückzuhalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (2) Mikrokapseln (7) trägt, die mindestens einen flüchtigen Stoff enthalten und die angepasst sind, um nach und nach den flüchtigen Stoff in die Luft auszulassen, die das Filter durchströmt, dass die Mikrokapseln (7) einen Durchmesser zwischen 0,5 und 20 μm aufweisen, und dass die Mikrokapseln (7) eine geringere Größe als die maximale Größe der Poren des Filtermaterials haben.
Luftfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln (7) an mindestens einem Abschnitt der Dicke des Filtermaterials (2) verteilt sind.
Luftfilter nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flüchtige Stoff, der in den Mikrokapseln (7) enthalten ist, mindestens ein Produkt aufweist, das aus den folgenden ausgewählt ist: – Parfums, –antibakterielle Stoffe, – Produkte, die in der Luft enthaltene Gase neutralisieren können.
Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flüchtige Stoff, der in den Mikrokapseln (7) enthalten ist, aus den fettlöslichen und den wasserlöslichen Produkten ausgewählt ist.
Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln (7) jeweils eine dünne Außenwand aufweisen, die in einem Material ausgeführt ist, das aus den porösen Aminoplastpolymeren, den Polyamidpolymeren, den Polyurethanpolymeren und den cellulosischen Polymeren ausgewählt ist.
Luftfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln (7) an dem Filtermaterial (2) durch chemische Verträglichkeit haften.
Luftfilter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln (7) an dem Filtermaterial (2) mittels eines chemischen Bindemittels (8) haften.
Luftfilter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel (8) aus den Polyurethanbindemitteln, Polyamidbindemitteln, Silikonbindemitteln, den Acrylbindemitteln und den Epoxybindemitteln ausgewählt ist.
Kraftfahrzeug (V), das mindestens ein Luftfilter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, um die in das Karosseriegehäuse des Fahrzeugs eingeleitete Luft zu filtern.
Verfahren zur Herstellung eines Filters nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in welchem Verfahren die Mikrokapseln (7) an dem Filtermaterial mittels einer Methode abgelagert werden, die aus den folgenden Methoden ausgewählt ist: – Klotzen – Beschichten – Spritzung – Ausmergelbad – Serigraphie – Hinwegstreichen des Filtermaterials an mindestens einem Zylinder, welcher in einer Flüssigkeit rotiert, die Mikrokapseln enthält – und Offset.