DD243702A1 - METHOD FOR THE EQUIVALENT DISTRIBUTION OF ELECTROPHOBER AUXILIARIES ON POLYOLEFING RANULATES - Google Patents
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Abstract
Zum Vermischen von geringen Mengen elektrophober pulver- bis schuppenfoermiger Zusatzstoffe mit Polyolefingranulat, dessen Oberflaeche infolge von Lager- und Transportprozessen mit einer stoerenden negativen elektrostatischen Ladung versehen ist, bei einem Mischaufwand von insgesamt 0,2 bis 2,4 s/kg Granulat und Temperaturen von wenigstens 20 K unterhalb der Vicattemperatur des Polyolefins wird zunaechst ein niedrig schmelzender Hilfsstoff H, der gegenueber elektrostatisch aufgeladenen Oberflaechen weitgehend neutral ist, in Konzentrationen von 0,001 bis 0,09 Gew.-% mit dem Polyolefingranulat im Mischer vorgelegt. Der Mischvorgang wird bei Temperaturen in der Naehe des Schmelzpunktes des Hilfsstoffes H abgewickelt. Nach kurzer Unterbrechung des Mischvorganges wird in einer zweiten Mischstufe der elektrophobe Zusatzstoff, gegebenenfalls mit weiterem Polyolefingranulat, zugemischt. Die elektrophoben Zusatzstoffe werden vollstaendig, gleichmaessig und dauerhaft auf der Granulatoberflaeche fixiert. Freie Staubanteile oder stoerende Belaege in den Mischeinrichtungen treten nicht auf.For mixing of small amounts of electrophobic powder to schuppenfoermiger additives with polyolefin granules, the surface is provided as a result of storage and transport processes with a disturbing negative electrostatic charge, with a mixing cost of a total of 0.2 to 2.4 s / kg granules and temperatures of At least 20 K below the Vicatemperatur of the polyolefin is initially a low-melting adjuvant H, which is largely neutral compared with electrostatically charged surfaces, in concentrations of 0.001 to 0.09 wt .-% with the polyolefin granules in the mixer. The mixing process is carried out at temperatures close to the melting point of the excipient H. After a brief interruption of the mixing process, the electrophobic additive, optionally with further polyolefin granules, is mixed in a second mixing stage. The electrophobic additives are completely, uniformly and permanently fixed on the granule surface. Free dust or disturbing deposits in the mixing devices do not occur.
Description
Hilfsstoffe neben weiteren niedrig schmelzenden Hilfsstoffkomponenten H, die aufgrund ihrer Molekularstruktur weitgehend neutral gegenüber elektrostatisch aufgeladenen Oberflächen sind, in Polyolefingranulat bei Temperaturen, die wenigstens 20 K unterhalb der Vicattemperatur des Polyolefins liegen, in einem Trommelmischer, in dem erfindungsgemäß mit einem Gesamtmischaufwand von 0,2 bis 2,4s/kg Granulat das Polyolefin mit einem Hilfsstoff H in einer Konzentration von 0,001 bis 0,09 Gew.-% bei einer Temperatur des Granulats im Bereich de,s Schmelzpunktes der Komponente H gemischt wird, der Hilfsstoff H durch Unterbrechung des Mischvorganges auf der Granulatoberfläche fixiert wird undderelektrophobe Hilfsstoff in Konzentrationen von 0,01 bis 1,0Gew.-% (bezogen auf das Granulat) bei Temperaturen wenigstens 5 K unterhalb des Schmelzpunktes der Komponente H, gegebenenfalls unter Zusatz von weiterem Granulat, zugemischt wird. Erfindungswesentlich ist, daß der Hilfsstoff H zunächst ohne weitere Zusatzstoffe in der oben genannten Art und Weise auf dem Polyolefingranulat fixiert wird. Von sekundärer Bedeutung ist es, ob die gesamte Granulatoberfläche lückenlos mit dem Hilfsstoff H benetzt ist. Ausgehend von der geringen erforderlichen Menge dieses Hilfsstoffes ist die gleichmäßige Benetzung des Granulats mit dem Hilfsstoff H im Trommelmischer nicht erreichbar. Ausreichend für das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Teiibenetzung. Das wird auch durch die Tatsache bestätigt, daß zusammen mit dem elektrophoben Hilfsstoff noch weiteres unbehandeltes Polyolefingranulat in die Mischung eingebracht werden kann.Adjuvants in addition to other low-melting auxiliary components H, which are largely neutral to electrostatically charged surfaces due to their molecular structure, in polyolefin granules at temperatures which are at least 20 K below the Vicattemperatur of the polyolefin, in a drum mixer, in the invention with a total mixing cost of 0.2 to 2.4s / kg of granules, the polyolefin is mixed with an excipient H in a concentration of 0.001 to 0.09 wt .-% at a temperature of the granules in the range de, melting point of component H, the adjuvant H by interrupting the mixing process is fixed on the granule surface and the electrophobic excipient in concentrations of 0.01 to 1.0Gew .-% (based on the granules) at temperatures at least 5 K below the melting point of the component H, optionally with the addition of further granules, is mixed. Essential to the invention is that the excipient H is first fixed on the polyolefin granules without further additives in the above-mentioned manner. Of secondary importance is whether the entire granule surface is wetted completely with the excipient H. Based on the small required amount of this excipient, the uniform wetting of the granules with the excipient H in the drum mixer is not achievable. Sufficient for the process according to the invention is a Teiibenetzung. This is also confirmed by the fact that together with the electrophobic excipient further untreated polyolefin granules can be introduced into the mixture.
Die entscheidenden Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß der Hilfsstoff H nur in verhältnismäßig geringen Mengen vorhanden sein muß und daß der Mischaufwand so gering ist, daß das Polyolefingranulat in einem Temperaturbereich gehalten wird, in dem ein Aufschmelzen des Polyolefins auch für begrenzte Anteile ausgeschlossen ist. Als vorteilhafte Verfahrensvariante ist die Verwendung spezieller niedrig schmelzender Thermostabilisatoren anzusehen, weil damit gleichzeitig eine positive Beeinflussung derVerarbeitbarkeit erzielt wird. Derart modifizierte Polyolefine können während der Weiterverarbeitung höheren thermischen Belastungen ohne thermooxidative Schädigung ausgesetzt werden. Als besonders geeignet erwies sich hierbei Octadecyl-S-ß.ö-di-tert.-butyl^-hydroxiphenyO-propionat. Für diese Substanz gibt es eine günstige Verknüpfung ihrer chemischen Wirkung während des Polyolefinverarbeitungsprozesses und ihres Schmelzpunktes im Zusammenhang mit der erforderlichen erfindungsgemäßen Mischtemperatur. Der Schmelzpunkt von 325 K für das Octadecyi-S-O^-di-tert.-butyl-^hydroxiphenyD-propionat erfordert Granulattemperaturen von etwa 320 bis 330K während des ersten Teilabschnittes des Mischens. Derartige Temperaturen kann man zum Beispiel für Hochdruckpolyethylengranulat in einfacher Weise ohne zusätzliche Temperierung erreichen, wenn frisch granuliertes Produkt aus einer Syntheseanlage chargenweise gesammelt wird und nach einer kurzen, entsprechend der Umgebungstemperatur festzulegenden Zwischenlagerung dem Mischer zugeführt wird.The decisive advantages of the method according to the invention are that the adjuvant H must be present only in relatively small amounts and that the mixing effort is so low that the polyolefin granules are kept in a temperature range in which a melting of the polyolefin is excluded even for limited proportions , An advantageous variant of the method is the use of special low-melting heat stabilizers, because at the same time a positive effect on the workability is achieved. Such modified polyolefins can be exposed during processing to higher thermal loads without thermo-oxidative damage. Octadecyl-S-ß.ö-di-tert-butyl ^ -hydroxiphenyO-propionate proved to be particularly suitable. For this substance, there is a favorable linkage of its chemical action during the polyolefin processing process and its melting point in connection with the required mixing temperature according to the invention. The melting point of 325 K for the octadecyi-S-O-di-tert-butyl-hydroxyphenyl-propionate requires granule temperatures of about 320 to 330K during the first part of the mixing. Such temperatures can be achieved, for example, for high-pressure polyethylene granules in a simple manner without additional temperature control when freshly granulated product from a synthesis plant is collected in batches and after a short, determined according to the ambient temperature intermediate storage is fed to the mixer.
Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, den niedrig schmelzenden Hilfsstoff H in einer Menge von 20 bis 35 Gew.-% der gesamten Hilfsstoffmenge einzusetzen.A particularly preferred process variant provides for the low-melting adjuvant H to be used in an amount of from 20 to 35% by weight of the total amount of adjuvant.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die fertige Granulatmischung in einen entsprechend dimensionierten Dosiertrichter auszutragen, der das kontinuierliche Beaufschlagen einer Förderstrecke gestattet.Furthermore, it is advantageous to discharge the finished granule mixture into a correspondingly dimensioned metering funnel, which allows the continuous loading of a conveyor line.
Für die Durchführung der im folgenden tabellarisch dargestellten Versuche stand ein Trommelmischer mit einem Volumen von 20Oi zur Verfügung. Als Mischwerkzeug diente eine dreiflüglige, propellerähnliche Vorrichtung, die am Ende einer zentrisch im Mischer angebrachten Antriebswelle dicht über dem Behälterboden rotiertTo carry out the experiments shown in the following table, a drum mixer with a volume of 20Oi was available. As a mixing tool was a dreiflüglige, propeller-like device that rotates at the end of a centrally mounted in the mixer drive shaft close to the container bottom
Als Polyolefin gelangte Hochdruckpolyethylengranulat mit High-pressure polyethylene granules were used as polyolefin
— einer mittleren Teilchengröße von 50mm3,A mean particle size of 50mm 3 ,
— einem Schmelzindex von 0,21g/10min,A melt index of 0.21g / 10min,
— einer Dichte von 0,921 g/cm3,A density of 0.921 g / cm 3 ,
— einer Vicattemperatur von 375 K und- a Vicat temperature of 375 K and
— einer elektrostatischen Oberflächenladung von -5,2 bis -7,1 kV/cm zum Einsatz.- An electrostatic surface charge of -5.2 to -7.1 kV / cm used.
In Tabelle 1 sind die verwendeten Hilfsstoffe aufgelistet.Table 1 lists the auxiliaries used.
ethylenoxibernstein-Säureesterethylenoxibernstein-Säureester
Der Mischer arbeitete chargenweise nach dem folgenden Schema (vergleiche auch Tabelle 2):The mixer worked in batches according to the following scheme (see also Table 2):
1. Füllen des Mischers gleichzeitig mit Granulat und dem Hilfsstoff H,1. filling the mixer simultaneously with granules and the excipient H,
2. Mischen der Komponenten bei einer Wandtemperatur des Mischers von 323 K,2. mixing the components at a wall temperature of the mixer of 323 K,
3. Unterbrechen des Mischvorganges,3. interrupting the mixing process,
4. Zugabe des elektrophoben Hilfsstoffes bzw. einer weiteren Granulatmenge zusammen mit dem elektrophoben Hilfsstoff,4. adding the electrophobic excipient or a further amount of granules together with the electrophobic excipient,
5. Mischen aller Komponenten ohne äußere Wärmezufuhr,5. Mixing all components without external heat,
6. vollständige Entleerung des Mischers durch eine Auslaufklappe bei rotierendem Mischwerkzeug in einen Auffangtrichter,6. complete emptying of the mixer through a discharge flap with a rotating mixing tool into a collecting funnel,
7. weiter wie 1.7. Continue like 1.
Die Dosierung der Einzelkomponenten erfolgte über ein volumetrisch geregeltes Meßrohr für das Granulat und über eine mittels Dosierschnecke beaufschlagte Schüttwaage für jeden der Hilfsstoffe. Mittels geeigneter räumlicher Anordnung der Dosier- und Mischelemente und über eine elektronische Steuerung war garantiert, daß die Schüttungen der Hilfsstoffe direkt denThe metering of the individual components was carried out by means of a volumetrically controlled measuring tube for the granules and by means of a metering screw applied to a bulk weigher for each of the excipients. By means of a suitable spatial arrangement of the dosing and mixing elements and an electronic control was guaranteed that the beds of excipients directly
zugehörigen Granulatstrom.bzw. vollständig in den Mischer erfolgte.associated Granulatstrom.bzw. completely into the mixer.
Die erfindungsgemäß durchgeführten Versuche verliefen störungsfrei während der Verarbeitung von 30t Polyethylen. Das Vergleichsbeispiel 5 wurde nach 12t Durchsatz abgebrochen, weil das erzeugte Gemisch aufgrund eines außerordentlich hohenThe experiments carried out according to the invention were trouble-free during the processing of 30 tons of polyethylene. Comparative Example 5 was stopped after 12t throughput, because the mixture produced due to an extremely high
ungebundenen Staubanteils nicht handhabbar war.unbound dust was not manageable.
Während der Abarbeitung der Versuche wurden nach jeweils 0,5t, 11,10t und 30t Polyethylendurchsatz Proben entnommen.During the execution of the experiments samples were taken after every 0.5 t, 11.10 t and 30 t polyethylene throughput.
In Tabelle 3 sind die Meßergebnisse der elektrostatischen Oberflächenladungen aufgeführt. Diese Messungen wurden mitTable 3 lists the electrostatic surface charge measurement results. These measurements were taken with
einem Statimeter Il der Firma VEB Statron Fürstenwalde ausgeführt.a Statimeter Il the company VEB Statron Fürstenwalde executed.
Übersicht zu den Ausführungsbeispielen Lfd. 1. MischstufeOverview of the embodiments Lfd. 1st mixing stage
Nr. DosiermengenNo dosing quantities
PE HilfsPE auxiliary
stoffmaterial
Temperatur PETemperature PE
Drehzahl RührerSpeed stirrer
Mischzeitmixing time
37,5 kg37.5 kg
15OgII 15OgIII15OgII 15OgIII
320320
3 — 15OgIV nicht erfindungsgemäße Vergleichsbeispiele3 - 15OgIV not comparative examples according to the invention
4 entfällt4 deleted
5 entfällt5 deleted
6 entfällt6 deleted
322 322 323322 322 323
Pause nach Mischstufe sBreak after mixing stage s
Oberflächenladung von GranulatprobenSurface charge of granule samples
Zur Überprüfung der gleichmäßigen Verteilung des elektrophoben Hilfsstoffes auf dem Granulat wurden die Hilfsstoffe Nr. II, III und IV mit 3 Gew.-% ihres struktur-adäquaten Nitrosylradikals vermischt. Diese Mischung wurde als Stabilisatorkomponente bei den Versuchen eingesetzt, jeweils etwa 2,5kg zu Beginn und zum Ende des Versuchs. Nach Durchführung der Stabilisatorausbildung entsprechend der oben angeführten Vorgehensweise mit Stabilisatorzusammensetzungen gemäß Tabelle 2 auf die Granulatoroberfläche wurden Granulatkörper einzeln ESR-spektroskopisch vermessen. Aus der Konzentration der nachgewiesenen Radikale kann ein genaues Relativmaß für die gleichmäßige Verteilung auf den Granulatkörpern erhalten werden. Die erhaltene Spektrenform ist weiterhin durch den Spinausdruck der Nitrosylradikale gekennzeichnet (hohe lokale Spinkonzentration). Damit repräsentiert das Spektrum den auf der Oberfläche anhaftenden Stabilisator. Für den vorliegenden Fall einer einheitlichen Granulatkorngröße kann durch die gemessene Konzentration unmittelbar die Stabilisatormenge und damit dessen Verteilung bestimmt werden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.To check the uniform distribution of the electrophobic excipient on the granules, the adjuvants No. II, III and IV were mixed with 3 wt .-% of their structure-adequate nitrosyl radical. This mixture was used as a stabilizer component in the experiments, about 2.5 kg each at the beginning and end of the experiment. After carrying out the stabilizer formation according to the above-mentioned procedure with stabilizer compositions according to Table 2 on the granulator surface granules were measured individually by ESR spectroscopy. From the concentration of the detected radicals an exact relative measure for the uniform distribution on the granules can be obtained. The spectra obtained is further characterized by the spin expression of the nitrosyl radicals (high local spin concentration). Thus, the spectrum represents the stabilizer adhering to the surface. For the present case of a uniform granule size can be determined directly by the measured concentration, the amount of stabilizer and thus its distribution. The results are shown in Table 4.
Darstellung des Relativmaßes für die Verteilung der elektrophoben Hilfsstoffe Nr. II, I Beispiel Probenahme Anzahl der Mittelwert Standard-Representation of the relative measure for the distribution of the electrophobic excipients No. II, I Example Sampling Number of average values
Ifd. Nr. gemessenen abweichungIfd. No measured deviation
Körner willkürlicheGrains arbitrary
I bzw. IV auf der Granulatoberfläche kleinster größterI or IV on the granule surface smallest largest
Wert WertValue value
Einheitenunits
Die Mischungen der Beispiele 1,4 und 6 wurden direkt einem Doppelschneckenextruder zugeführt und bei Massetemperaturen von 513K homogenisiert. Bei der Entnahme von homogenisierten Granulatproben war bereits durch visuelle Betrachtung anhand unterschiedlicher Verfärbung, die auf den Gehalt an Trimethyldihydrochinolin zurückzuführen ist, eine ungleichmäßige Verteilung des Hilfsstoffes bei den Vergleichsversuchen 4 und 6 zu erkennen. Das Produkt gemäß Beispiel 1 war einheitlich hellgelb gefärbt. Die Produkte der Beispiele 4 und 6 wiesen zwar eine ähnliche Grundfärbung auf, enthielten jedoch etwa 10 bis 15% Granulat mit intensiver Gelb- bis Braunfärbung und wesentlich höherem Gehalt an 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin (vergleiche Tabelle 5). Bei Versuch 6 war dabei auffallend, daß nach Unterbrechungen des Homogenisierungsprozesses regelmäßig dunkelgrau bis schwarz verfärbte Produkte aus dem Extruder ausgetragen wurden, die auch noch nach Stunden als punktförmige Verunreinigungen im Produktstrom nachweisbar waren.The mixtures of Examples 1, 4 and 6 were fed directly to a twin-screw extruder and homogenized at melt temperatures of 513K. Upon the removal of homogenized granule samples, an uneven distribution of the excipient in Comparative Experiments 4 and 6 could already be seen by visual observation based on different discoloration, which is attributable to the content of trimethyldihydroquinoline. The product according to Example 1 was uniformly light yellow in color. Although the products of Examples 4 and 6 had a similar base color, but contained about 10 to 15% granules with intense yellow to brown color and much higher content of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (see Table 5 ). In experiment 6 it was conspicuous that after interruptions of the homogenization regularly dark gray to black discolored products were discharged from the extruder, which were detectable even after hours as punctiform impurities in the product stream.
Gehalt an oligomeren 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydrochinolin (nach Schmelzehomogenisierung)Content of oligomeric 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (after melt homogenization)
lfd. Nr. Gehalt an Hilfsstoff Nr. Il bzw. Ill (Gew.-%)Serial No. Content of excipient No. II or III (% by weight)
Mittelwertvon kleinster größterMean of smallest largest
10 Messungen Wert Wert10 measurements value value
0,230.23
0,410.41
0,53 0,39 0,610.53 0.39 0.61
Claims (4)
Die Lösung der Aufgabe ist gegeben mit einem Verfahren zum gleichmäßigen Verteilen von geringen Mengen elektrophoberThe object of the invention was, as a prerequisite for a uniform final concentration of the excipients in the polyolefin during the dry mixing process by appropriate measures to make the adverse negative electrostatic surface charge of the polyolefin ineffective.
The solution of the problem is given by a method for uniformly distributing small amounts of electrophobic
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD28345885A DD243702A1 (en) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | METHOD FOR THE EQUIVALENT DISTRIBUTION OF ELECTROPHOBER AUXILIARIES ON POLYOLEFING RANULATES |
Applications Claiming Priority (1)
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DD28345885A DD243702A1 (en) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | METHOD FOR THE EQUIVALENT DISTRIBUTION OF ELECTROPHOBER AUXILIARIES ON POLYOLEFING RANULATES |
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DD243702A1 true DD243702A1 (en) | 1987-03-11 |
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ID=5573557
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DD28345885A DD243702A1 (en) | 1985-12-02 | 1985-12-02 | METHOD FOR THE EQUIVALENT DISTRIBUTION OF ELECTROPHOBER AUXILIARIES ON POLYOLEFING RANULATES |
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DD (1) | DD243702A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5000978A (en) * | 1989-06-29 | 1991-03-19 | The Procter & Gamble Company | Electrostatic coating of detergent granules |
-
1985
- 1985-12-02 DD DD28345885A patent/DD243702A1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US5000978A (en) * | 1989-06-29 | 1991-03-19 | The Procter & Gamble Company | Electrostatic coating of detergent granules |
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