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Die
Erfindung betrifft ein Bodenverkleidungselement für einen
Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Verschiedene,
im Innenraum von Kraftwagen verbaute Komponenten emittieren, insbesondere
bei Erwärmung,
verschiedene gasförmige
Substanzen, welche zum Teil mit unangenehmen Geruchsempfindungen
oder Gesundheitsgefährdungen verbunden
sind. Auch transportierte Gegenstände, sowie die Fahrzeuginsassen
selbst haben einen Anteil am Eintrag unerwünschter gasförmiger Komponenten
in die Luft in der Fahrgastzelle von Kraftwagen. Weiterhin werden
auch aus der Umgebungsluft über
das Lüftungssystem
störende
und/oder schädliche
Substanzen in die Fahrgastzelle eingetragen, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe
aus den Abgasen anderer, in der Nähe befindlicher Kraftfahrzeuge.
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Zur
Reduktion solcher unerwünschter
Substanzen in der Kabinenluft von Kraftfahrzeugen ist dem Stand
der Technik der Einsatz von Kabinenluftfiltern als allgemein bekannt
zu entnehmen. Neben einer Partikelfilterfunktion besitzen solche
Filter oft Aktivkohleschichten zur Adsorption störender gasförmiger Substanzen. Solche Filter
besitzen eine begrenzte Kapazität,
weswegen sie bei Sättigung
der Aktivkohleschicht aufwändig
in der Werkstatt ausgetauscht werden müssen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, verbesserte
Mittel zur Entfernung schädlicher
und/oder störender
gasförmiger
Substanzen aus der Kabinenluft eines Kraftwagens bereitzustellen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Bodenverkleidungselement mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Ein
solches erfindungsgemäßes Bodenverkleidungselement,
insbesondere eine Fußmatte,
ist zumindest bereichsweise aus einem adsorptions- und desorptionsfähigen Material
gebildet. Durch die Anordnung eines solchen Materials in einer Fußmatte ist
ein wesentlich vereinfachter Austausch von gesättigtem Adsorptionsmaterial
möglich.
Komplizierte Demontage- und Montagevorgänge wie beim Austausch eines
Kabinenluftfilters entfallen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das adsorptions- und desorptionsfähige Material in luftdurchströmbaren Hohlräumen eines
Grundkörpers
des Bodenverkleidungselements angeordnet. In dieser Ausführungsform
schützt
der das Adsorptionsmaterial umgebende Grundkörper dieses Material vorteilhaft
vor mechanischem Verschleiß durch
Abrieb oder Ähnliches.
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In
einer alternativen Ausführungsform
ist das adsorptions- und
desorptionsfähige
Material nicht kovalent mit dem Material des Grundkörpers verknüpft. Gesättigtes
Adsorptionsmaterial kann in dieser Ausführungsform durch einfaches
Abwaschen vom Grundkörper
entfernt werden, zur Regeneration des erfindungsgemäßen Bodenverkleidungselements muss
dieses anschließend
mit einer Lösung
des adsorptions- und
desorptionsfähigen
Materials behandelt werden. Dies ermöglicht vorteilhaft eine einfache Regeneration
des erfindungsgemäßen Bodenverkleidungselements
beispielsweise durch den Fahrzeugbetreiber selbst, ohne dass ein
zeit- und kostenaufwändiger
Werkstattbesuch nötig
wird.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
ist das adsorptions- und desorptionsfähige Material kovalent mit Molekülen des
Grundkörpers
verknüpft.
Dies führt
vorteilhaft zu einer höheren
Stabilität
des erfindungsgemäßen Bodenverkleidungselements,
insbesondere tritt durch Feuchtigkeitseintrag kein unerwünschter
Verlust an adsorptions- und desorptionsfähigem Material auf.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das adsorptions- und desorptionsfähige Material als Aktivkohle
ausgebildet. Die vorteilhaften Adsorptionseigenschaften von Aktivkohle
sind seit langem allgemein bekannt, Erfahrungen aus anderen Anwendungsbereichen
sind somit ohne Probleme auf ein erfindungsgemäßes Bodenverkleidungselement übertragbar.
Diese Ausführungsform
bringt weiterhin den Vorteil mit sich, dass ein erfindungsgemäß mit Aktivkohle
zur Adsorption und Desorption gasförmiger Stoffe ausgestattetes
Bodenverkleidungselement durch einfaches Erhitzen, beispielsweise
an der Sonne oder in einem gewöhnlichen
Ofen, regenerierbar ist.
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In
einer weiteren alternativen Ausführungsform
wird als adsorptions- und desorptionsfähiges Material Cyclodextrin
verwendet. Cyclodextrin ermöglicht
ein besonders einfaches Regenerieren des erfindungsgemäßen Bodenverkleidungselements
bei Sättigung,
indem die an Cyclodextrin adsorbierten Stoffe einfach ausgewaschen
werden.
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Im
Folgenden wird anhand der Zeichnung die Erfindung ohne Beschränkung der
Allgemeinheit näher
erläutert,
wobei 1 eine schematische Darstellung der chemischen
Koppelung eines Cyclodextrins an das Material des Grundkörpers zeicht.
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Grundsätzlich stehen
zwei Methoden zur Verfügung,
adsorption- und
desorptionsfähige
Materialien in ein erfindungsgemäßes Bodenverkleidungselement
einzubringen. Zum einen können
Adsorbentien mit granulärer
Festkörperstruktur,
wie zum Beispiel Aktivkohle oder Molekularsiebe wie Zeolithe verwendet
werden, die in entsprechend vorgesehene, luftdurchströmte Hohlräume des
Grundkörpers
des Bodenverkleidungselements eingebracht werden können. Der
Grundkörper
kann dabei zumindest bereichsweise als offenporiger Schaum ausgeführt werden,
wobei die adsorbierenden Partikel in den Poren des Schaumes enthalten
sind. Auch ein System mehr oder minder feiner Luftkanäle und Luftkammern,
welche die Adsorbenspartikel aufnehmen, ist denkbar. Durch die spezifische
Ausgestaltung des Grundkörpers
und die dadurch resultierende, der Umgebungsluft dargebotene Adsorbensoberfläche wird
dabei die Wirkungsfähigkeit
des Bodenverkleidungselements zur Adsorption und Desorption gasförmiger Substanzen
bestimmt.
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Bei
der Verwendung solcher partikulärer
Adsorbentien wie Aktivkohle oder Zeolith gestaltet sich die Regeneration
des gesättigten
Materials sehr einfach. Eine Freigabe der adsorbierten Substanzen kann
in der Regel einfach durch Erwärmen
des Bodenverkleidungselements erzielt werden. Im einfachsten Fall
kann dies dadurch geschehen, dass eine solche Fußmatte einfach an die Sonne
gelegt wird. Auch ein Desorbieren der gebundenen Substanzen durch
Erhitzen in einem normalen Ofen ist möglich. Dies kann entweder vom
Fahrzeugbetreiber selbst einfach durchgeführt werden, oder bei routinemäßigen Inspektionsarbeiten
des Kraftfahrzeugs in der Werkstatt geschehen.
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Eine
Alternative zur Verwendung partikulärer Adsorbentien ist die direkte
oder indirekte chemische Bindung adsorptionsfähiger Gruppen an das Material des
Grundkörpers
des Bodenverkleidungselements. Zu diesem Zweck bietet sich insbesondere
die Stoffgruppe der Cyclodextrine an. Cyclodextrine sind ringförmige Oligosaccharide,
die in ihrem Inneren einen hydrophoben Hohlraum aufweisen. In diesem
Hohlraum können
Fremdmoleküle
aufgenommen und locker gebunden werden. Eine Desorption dieser locker
gebundenen Fremdmoleküle
ist in der Regel einfach durch Kontakt mit Wasser möglich. Im
Falle einer festen kovalenten Bindung des Cyclodextrins an das Material
des Grundkörpers
ist damit auf einfachste Weise eine Regeneration des Adsorbens durch
einfaches Waschen möglich.
Wenn das Cyclodextrin lediglich nicht kovalent mit dem Grundkörper verknüpft ist,
tritt naturgemäß beim Waschen
des Grundkörpers
ein nicht zu unterschätzender
Verlust an Cyclodextrin selbst auf. Nach dem Waschvorgang muss daher
bei einer derartigen Ausführungsform neues
Cyclodextrin in gelöster
Form auf den Grundkörper
aufgebracht, und durch Antrocknen dort fixiert werden.
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1 zeigt
in einer halbschematischen Darstellung, wie ein Cyclodextrinmolekül kovalent
mit dem Grundkörper
des Bodenverkleidungselements verknüpft werden kann. Der Cyclodextrinring 10 ist selbst
nur schematisch dargestellt und umschließt einen Hohlraum 12 zur
Aufnahme der zu adsorbierenden Substanzen. Um eine Verknüpfung mit
dem Grundkörper
zu ermöglichen,
ist eine der Hydroxylgruppen des Cyclodextrins 10 mit einer
geeigneten Koppelungsgruppe 14 verethert. Als Koppelungsgruppe 14 wird
in diesem Fall ein Chlor-Dihydroxytriazan verwendet. Unter geeigneten
Reaktionsbedingungen ist ein nukleophiler Angriff einer Hydroxidgruppe
des Materials des Grundkörpers
am chlorsubstituierten Ringkohlenstoff des Triazanmoleküls möglich, so
dass im Zuge einer nukleophilen Substitution des Chloratoms eine
Koppelung an die Matrix 16 des Grundkörpers stattfindet. Im Falle
von textilen Grundkörpern,
insbesondere auf Baumwollbasis oder auf Basis polarer Polyestertextilien
sind bereits Hydroxylgruppen am Material des Grundkörpers vorhanden,
eine Bindung der Cyclodextrine ist daher unproblematisch möglich.
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Bei
der Verwendung unpolarer Materialien für den Grundkörper ist
eine zusätzliche
Vorbehandlung nötig.
So können
beispielsweise durch Plasma- oder Flammaktivierung auch Polyolefine
mit hinreichend reaktiven OH-Gruppen versehen werden, an die eine
Anbindung solcher Cyclodextrine möglich ist. Auch können zusätzliche
Binder oder Harze verwendet werden, um eine Kopplung des Materials
des Grundkörpers
mit dem Cyclodextrin zu ermöglichen.
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Um
die Adsorption störender
oder schädlicher
Substanzen an ein erfindungsgemäßes Bodenverkleidungselement
zu fördern,
kann weiterhin die Luftführung
im Fahrzeug optimiert werden. So kann bei der Verwendung von erfindungsgemäßen Fußmatten
beispielsweise ein besonders intensiver Luftstrom in den Bodenbereich
des Fahrzeugs geleitet werden, so dass die Bodenverkleidungselemente
in intensivem Austausch mit der Luft des Fahrzeuginnenraums stehen.
Es ist weiterhin denkbar besondere Lüftungskanäle zur Verfügung zu stellen, welche unterhalb
der Fußmatte
enden. Dadurch durchströmt die
Luft die Fußmatte
direkt und eine besonders effiziente Adsorption störender oder
schädlicher
Substanzen ist gewährleistet.