DE1948165C - Verfahren zur Herstellung einer Pigmentmasse - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Pigmentmasse

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DE1948165C
DE1948165C DE1948165C DE 1948165 C DE1948165 C DE 1948165C DE 1948165 C DE1948165 C DE 1948165C
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pigment
mixture
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Expired
Application number
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English (en)
Inventor
Floyd Bernard Midland; Hock Kenneth Richard Gladwin; Haynes jun. Winfield Scott Freeland; Mich. Nagle (V.St.A.)
Original Assignee
The Dow Chemical Co., Midland, Mich. (V.StA.)
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Die Verdichtung kann in üblicher Weise durchgev ο η Pigmentmassen, die in einfacher Weise in thermo- führt werden. Dabei kann man beispielsweise Verplaslischen Polymeren zur Herstellung gleichmäßig dichtungswalzen verwenden, wobei diese Walzen den gefärbter oder pigmentierter Formkörper dispergiert Walzen ähneln, wie sie zur Verdichtung von Metallwerden können. S pulvern eingesetzt werden. Dabei wird die Mischung
Beim färben von thermoplastischen Polymeren mit aus dem Pigment und zugesetzten Mitteln dem Walzen-Pigmenten ist es üblich, ein Pigment oder eine Pigment- spalt der Verdichtungswalzen zugeführt. Vorzugsweise mischung mit dem körnigen Polymeren zu vermischen wird die Mischung Verdichtungsdrücken unter Bildung und anschließend die Mischung zu verformen. Man einer brüchigen zusammenhaftenden Masse mit einer kann auch in der Weise vorgehen, die Mischung einem io Dicke von nicht mehr als 6,25 mm unteizogen. Zum Mischer oder einer Kunststoff-Strangpresse zuzu- Vermischen mit thermoplastischen Polymeren wird führen, wobei die Mischung in dem Mischer oder in das verdichtete Material zu einem Granulat zerstoßen der Strangpresse auf den Erweichungspunkt des Poly- oder vermählen.
rneren oder auf eine Temperatur darüber erhitzt wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ent-Auf diese Weise erfolgen eine Verarbeitung und Ver- 15 halten die Pigmentmassen 5 bis 40 Gewich^prozent mischung zu einer gleichmäßigen Masse, die an- des Matallsalzes der Fettsäure, 5 bis 20 Gewichtsproschließend beispielsweise durch Strangpressen ent- zent einer Fettsäure mit 12 bis 26 Kohlenstoffatomen !fernt, abgekühlt und in eine zum Verformen geeignete und als Rest das Pigment pro 100 Gewichtsteile der körnige Form zerschnitten oder vermählen wird. Die Masse, unter der Voraussetzung, daß 10 bis 40 Gebisher zur Herstellung von Pigmentmassen oder -kon- 20 wichtsprozent und vorzugsweise wenigstens 15 Gezentraten, welche zur Herstellung von gefärbten ther- wichtsprozent der Masse aus dem Metallsalz der Fettmoplastischen Polymeren eingesetzt werden, ange- säure oder aus einer Kombination aus dem Salz und wendeten Methoden besitzen den Nachteil, daß sie der Fettsäure bestehen und sich der Rest in entmit einer Staubbildung verbunden sind und mehrere sprechender Weise zu 90 bis 60 und vorzugsweise zu Verfahrensstufen erfordern. 35 85 bis 60°/„ aus dem Pigment zusammensetzt.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung Die besten Ergebnisse werden dann erhalten, wenn
einer Pijmentmasse mit verbesserter Dispergierbarkeit die Pigmentmassen 10 bis 40 Gewichtsprozent des
in Thermoplasten unter Vermischen von 60 bis 90 Ge- Metallsalzes der Fettsäure und 5 bis 20 Gewichts-
wichtsprozent eines unlöslichen, feinteiligen Pigments prozent, bezogen auf das Gewicht der Masse, einer
und 5 bis 40 Gewichtsprozent eines Metallsalzes einer 3° Fettsäure mit 12 bis 26 Kohlenstoffatomen enthalten
Fettsäure mit 12 bis 26 Kohlenstoffatomen, bei dem und sich der Rest aus Pigment zusammensetzt. Die
man aus den obigen Bestandteilen und 0 bis 20 Ge- Fettsäure kann die gleiche Säure wie diejenige des
wichtsprozent einer Fettsäure mit 12 bis 26 Kohlen- Metallsalzes sein, es kann sich jedoch auch um eine
stoffntomen eine innige Mischung herstellt, die Mi- andere Säure handeln.
schung verdichtet und die verdichtete Mischung zu 35 Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ent-
cinem Granulat zerkleinert. halten die Fettsäuren 14 bis 24 Kohlenstoffatome. Von
Durch das Verfahren nach der Erfindung ist die geeigneten Fettsäuren seien Myristinsäure, Palmitin-
Herstellung nichtstaubender Pigmentmassen möglich. säure, Stearinsäure, Archidinsäure, Behensäure sowie
Diese Massen lassen sich in einfacher Weise in thermo- Lignocerinsäure erwähnt. Geeignete Metalle, aus
plastischen Polymeren verteilen. 4» denen die Metallsalze bestehen können, sind beispiels-
y.ur Herstellung der verdichteten Pigmentmassen ist weise Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca. Zn, Sr, Cd, Ba, Al1
es von Bedeutung, daß das Metallsalz der Fettsäur; Sn, Pb und vorzugsweise Zink, Calcium, Aluminium,
sowie das Pigment in feinteiliger Form vorliegen, wo- Magnesium, Blei oder Lithium,
bei aiißerdem eine innige Vermischung durchgeführt Die verdichteten Pigmentmassen bestehen imwesent-
wcrden muß. damit die einzelnen Teilchen frei vor- 45 liehen aus dem unlöslichen feinteiligen organischen
liegen und sich nicht zu Agglomeraten aus den einzel- oder anorganischen Pigment oder aus einer Mischung
nen Bestandteilen vor der Verdichtung der Mischung aus zwei oder mehreren derartigen Pigmenten, der
zusammenlagern. Werden diese Bedingungen cinge- Fettsäure sowie dem Metallsalz der Fettsäure oder
halten, dann erhält man nichtstaubende und in ein- einer Mischung aus zwei oder mehreren Metallsalzen
fächer Weise dispergicrbare Pigmentmassen. Ein der- 5° der Fettsäuren zusammen mit einer oder mehreren
artiges Vermischen kann in der Weise erzielt werden, Fettsäuren.
daß die Bestandteile verrührt oder in einer Trommel Der Vorteil der erfindungsgemäß herstellbaren verzusammengemischt werden. Am einfachsten ist jedoch dichteten Pigmentmassen besteht in der Einfachheit, das Vermählen einer Mischung der Bestandteile in mit welcher das Pigment in thermoplastischen PoIyciner Kugelmühle, einer Hammermühle, einer Pulveri- 55 mcrcn durch übliches Vermischen, Vermengen oder sicrungseinrichtung oder einer Fcinzcrkleincrungsein- mechanisches Bearbeiten der körnigen Pigimentmasse richtung, wobei diese Einrichtungen eine scherende mit einem durch Wärme erweichten oder geschmol-Wirkung auf die Teilchenagglomcratc ausüben sollen zencn thermoplastischen Polymeren in Mühlen, Banodcr in anderer Weise die Agglomerate zu einzelnen bury-Mischern, Kunststoffextrudern oder in einer Teilchen aufbrechen sollen, welche gleichmäßig zu 6o Schneckeneinspritz-Formmaschine verteilt werden einer frei fließenden Masse verteilt werden. Derartige kann. Andere Vorteile sind darin zu sehen, daß das Mischungen lassen sich in verdichtetem Zustand leicht Pigment nicht staubt und eine gleichmäßigere Verunter Bildung von Granulaten zerbrechen, wobei diese teilung des Pigmentes frei von Streifen und /vderungcn Granulate staubfrei oder im wesentlichen frei von in Kunststoffen im Vergleich zu bisher bekannten staubähnlichen Teilchen sind. Sie können in thermo- 65 Methoden möglich ist.
plastischen organischen Polymeren in einfacher Weise Die verdichteten Pigmentmassen können in thcrmo-
zur Gewinnung gleichmäßig gefärbter Produkte ver- plastische organische Polymere aller Arten sowie in
teilt werden. synthetische Elastomere eingemengt werden. Von der-
artigen Polymeren und Elastomeren seien folgende ervt'älint: Polystyrol, Copolymere aus Styrol und Acrylnitril, Copolymere aus Styrol, Acrylnitril und einem polybutadienkautsch.uk oder kautschukartige Copolymere aus Äthylen und Phenylacetat, Copolymere aus Äthylen und Athylacrylat, Polyvinylchlorid, Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Copolymere aus Vinylidenchlorid und Vinylchlorid, Polymethylniethacrylat. Copolymere aus Styrol und Methacrylat, Polybutadien, elastomere Copolymere aus Butadien i-> und Styrol, Blockcopolymere aus Styrol und Butadien, Polyisopropen, Copolymere aus Butadien und Isopren, polycarbonate, Polyester, Polyäthylentcrephthalat sovt'iO Polyamidharze.
Beispiel 2
Eine. Pigmentzubereitung wird in der Weise hergestellt, daß Teile der einzelnen Pigmente, weiche mit Zinkstearat in uen angegebenen Mengen vordispergiert oder vermählen worden sind, vermischt werden, wohei folgender Ansatz verwendet wird:
Art des Pigments
Zinkstearat
7n
20 0 15 33,3 33,3
Gewichtsteile
292,0 0,5 5,3 9,0 9,0
Die Mischung wird trocken mit 5% ihres Gewichts an Stearinsäure durch Behandlung in einer Trommel vermischt und anschließend zwischen Verdichtungswalzen verdichtet, worauf das verdichtete Material aufgebrochen und auf einem US-Standardsieb Nr. 18 (Sieböffnung 1,00 mm) gesiebt wird. 88% des körnigen Materials bleiben auf dem Sieb zurück, während 12% durch das Sieb hindurchgehen. Die verdichtete Pigmentzubereitung läßt sich in einfacher Weise in PoIy-
a5 styrol in einer Konzentration von 1 Teil der verdichtes ten Pigmentzubereitung pro 100 Teile des Polystyroldurch Schraubenspritzverformen unter Bildung von Teststücken mit einer gleichmäßig grauen Farbe, welche frei von Streifen oder Aderungen sind, ver-
Beispiel
Titandioxyd
Amaplast Rubinol-Rot
Phthalocyanin-Grün ..
Ultramarin-Blau
Die verdichteten Pigmentmassen werden in Mengen 15 Ru'3
von ungefähr 0,5 bis 5 Gewichtsteile der verdichteten Pigmentmasse pro 100 Gewichtsteile des zu färbenden organischen Polymeren eingesetzt, wobei jedoch auch größere oder kleinere Mengen verwendet werden können.
Kleine Mengen an löslichen organischen Farb- :-;offen, Färbemitteln, Lichtstabihsierungsmittel^Wärmestabilisierungsmitteln, Antioxydationsmitteln oder Weichmachern können ebenfalls zugesetzt werden, >ind jedoch nicht erforderlich.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
B e i γ ρ i e 1 1
(A) Eine Charge aus 80 Gev/ichMeilen Titandioxydpigment (TiO2) und 20 Gewichtsteilen Zinkstearat 3< > teilen,
wird in einer Kugelmühle vermählen. Eine Charge
aus 95 Gewichtsteilen der vermahlenen Mischung und
5 Gewichtsteilen Stearinsäure wird in einem Mischer Eine Pigmentzubereitung wird durch Vermischen
vermischt. Die vermischte Mischung wird unter Ver- von einzelnen Pigmenten, die mit Zinkstearat in den wendung eines Verdichters mit Walzen mit einem 35 angegebenen Mengen vermählen worden sind, gemäß Durchmesser von 25 cm und einer Breite von 17,5 cm folgendem Ansatz hergestellt: verdichtet, worauf das verdichtete Material zu einem
Granulat zerstoßen oder zerbrochen wird. Dieses
Granulat wird anschließend durch US-Standardsiebe
gesiebt. Man erhält ein Produkt, das zu 91% durch 4°
ein Sieb Nr. 8 (Sieböffnung 2,38 mm) hindurchgeht
und auf einem Sieb Nr. 18 (Sieböffnung 1,00 mm) zurückbleibt und zu 9% durch ein Sieb Nr. 18 (Sieböffnung 1,00 mm) hindurchgeht.
(B) Eine Charge aus 80 Gewichtsteilen Titandioxyd 45
und 20 Teilen Zinkstearat wird in einer Kugelmühle Die Mischung wird trocken mit 5% ihres Gewichts
vermählen und anschließend unter einem Druck von mit Stearinsäure vermischt und anschließend zwischen ungefähr 4200 kg/cm* verdichtet. Anschließend erfolgt Verdichtungswalzen verdichtet, worauf das verdichtete ein Aufbrechen zu einem Granulat. 54% des Granu- Material zu einem Granulat aufgebrochen und gesiebt lats bleiben auf einem Sieb Nr. 18 (Sieböffnung 5<> wjrd. 74% des körnigen Produktes bleiben auf einem 1,00 mm) zurück, während 46% durch das Sieb hin- Sieb mit einer Öffnung von 1,00 mm zurück, während durchgehen. 26% durch das Sieb hindurchfallen. 1 Teil der ver-
Jede der verdichteten, gemäß A und B hergestellten dichteten Pigmentzubereitung, die auf dem Sieb zu-Pigmcntmasscn, die auf dem Sieb Nr. 18 (Sieböffnung rückblcibt, wird mit 100 Teilen eines körnigen Copoly-1,00 mm) zurückbleibt, wird trocken in einer Menge 55 meren aus 95% Styrol und 5% GR-S-Kaiitschuk vervon I Gewichtsteil der verdichteten Pigmentmasse mit mischt und unter Bildung von Teststücken durch
Art des Pigments Zinkstearat Gewichtsteile
Titandioxyd 20 86,5
Cadmium-Gelb
Phthalocyanin-Grün...
Ultramarin-Blau
Ruß
20
15
33,3
33,3
3,1
6,06
9,5
0,352
100 Gewichtsteilen eines körnigen Polystyrols, das für eine Verformung geeignet ist, vermischt. Die Mischung wird zur Bildung von Teststücken mit einer Abmessung 50 · 75 · 2,5 mm mittels einer Schneckenspritz-
methode verformt. Die Teststücke besitzen eine gleichmäßige Farbe und sind frei von Streifen oder Adcrungen.
Das Material, welches durch das Sieb mit einer öffnung von 1,00 mm hindurchgeht, kann erneut vcr-
Richtet und unter Bildung einer weiteren Menge eines ... ,..
iii Form von Einzelteilen vorliegenden Produktes gemäß folgender Tabelle vermischt. Die Misdiiinj'. mit den gewünschten Größen zerbrochen werden. wird zwischen WaLv1I einer Komarck-Greavcs-Uinot-
Schneckenspritzgießen verformt. Die geformten Feststückc besitzen eine gleichmäßige Türkis-Farbe und sind frei von Streifen oder Adcruiigen.
Beispiel 4
Zur Durchführung einer Reihe von Versuchen wird jeweils eine Charge aus 90 Gewichtslcilen einer l'igmentmischung aus 98 Gewichtsprozent Titandioxydpiilver und 2 Gewichtsprozent Zinkslcarat sowie 10 Gewichtsteilen eines Metallsalzes einer Fcüsiitm'
I
165 '
Verdichtungseinrichtung (Modell L 405} bei einem Walzcnabstand von ungefähr 1,15 mm sowie unter einen Druck von 140 bis 175 kg/cm2 verdichtet. Das verdichtete Pigment wird zu einem Granulat zerstoß η.
Eine Charge aus 2500 g eines körnigen Polystyrols, welches sich zum Verformen eignet, 16,7 g der verdich :ten Pigmentmischung und 5 g Ultramarin-Blau wird vermischt. Die Mischung wird zur Bildung von Testplatten mit einer Abmessung von 50 · 75 · 2,5 mm durch Schraubenspritzverformen verformt. Die ersten fünf geformten Stücke werden verworfen. Die sich anichließenden geformten Stücke werden auf die Gleichmäßigkeit ihrer Farbe, auf Pigmentstreifen und/oder •«aderungen untersucht. In der Tabelle I sind die Verluche sowie die zur Herstellung der Massen verwendeten Metallsalze zusammengefaßt. Ferner ist in der Tabelle die ermittelte Bewertung der Gleichmäßigkeit <ler Farbe zusammengestellt, wobei gleichzeitig aus dieser Tabelle zu ersehen ist, ob Streifen und/oder Aderungen in den Teststücken gefunden werden, und twar unter der Überschrift »Bemerkungen«.
Tabelle I
Ver- Pigment Fettsäure-Metallsalz Teile Bemer
sucn
Nr.
Teile Art 10 kungen
1 90 Zinkstearat gut
2 90 Zinkstearat (0,064 bis
0,096 g/ccm) durch
ein Sieb mit einer
öffnung von 10
0,044 mm sehr gut
3 90 Zinkstearat (0,048 b;
0,080 g/ccm) durcii
ein Sieb mit einer
öffnung von 10
0,044 mm sehr gut
4 90 Aluminiummono- 10
stearat 10 gut
5 90 Aluminiumdistearat 10 gut
6 90 Akminiumtristearat gut
7 90 Aluminiumhydroxy- 10
stearat 10 gut
8 90 Natriumstearat 10 gut
9 90 Lithiumstearat 10 gut
10 90 Bariumstearat 10 gut
11 90 Calciumstearat 10 gut
12 90 Magnesiumstearat 10 gut
13 90 Aluminiumpalmirat 10 gut
14 90 Zinkpalmitat 10 gut
15 90 Zinkbehenat gut
Beispiel 5
Zur Durchführung einer Reihe von Versuchen wird jeweils eine Charge aus 80 Gewichtsteilen Titandioxyd und 20 Gewichtsteilen Zinkstearat in einer Hammermühle vermählen. Eine Charge aus 95 Gewichtsteilen der vermahlenen Mischung und 5 Gewichtsteilen Stearinsäure wird vermischt. Die Mischung wird zwischen Walzen einer Komerak-Greaves-Verdichtung;-einrichtung (Modell L 405) mit einem Walzenspalt
ίο von ungefähr 1,15 mm bei Drücken von 63, 126 und 175 kg/cm2, verdichtet. Die verdichtete Pigmentmischung wird zu einem Granulat oder zu einem Pulver zerstoßen. Eine Charge aus log der verdichteten Pigmentmischung und 4 g eines Ultramarin-Blau-Pig-
ments wird .vermischt. Eine Charge aus 1 Gewichtsteil der erhaltenen Mischung wird mit 100 Gewichtsteilen eines Polystyrolgranulats, das zum Verformen geeignet ist, vermischt. Diese Mischung wird zur Bildung von Teststücken unter Anwendung einer Methode, die Jer im Beispiel 1 angewendeten Methode ähnelt, spritzverformt. Die Teststücke besitzen eine gleichmäßige Farbe und sind frei von Streifen und Aderungen.
Beispiel 6
as Zur Durchführung einer Reihe von Versuchen werden jeweils 10 Gewichtsteile eines Titandioxydpigments innig mit 2 Gewichtsprozent Zinkstearat vermischt, worauf eine weitere Stearatmenge oder eine Menge aus Stearat und Stearinsäure in der. Mengen
zugemischt wird, die in der folgenden Tabelle angegeben sind. Die Mischung wird durch eine Hammermühle geschickt, um die Bestandteile innig miteinander /u vermischen. Das aus der Hammermühle kommtnde Material wird zwischen Walzen einer Komerak-Greaves-Verdichtungseinrichtung (Modell L 405) bei einem Walzenabstand von 0,8 mm unter einem Druck von 126 kg/cm* verdichtet. Die verdichtete Mischung wird zu einem Granulat zerstoßen und zur Gewinnung der Teilchen, die durch ein Sieb Nr. 8 (Sieböffnung 2,38 mm) hindurchgehen und auf einem Sieb Nr. 18 (Sieböffnung 1,00 mm) zurückbleiben, gesiebt. Eine Charge aus 16 Gewichtsteilen der verdichteten Pigmentteilchen und 4 Gewichtsteilen eines Ultramarin-Blau-Pigments wird mit 100 Gewichtsteilen eines Polystyrolgranulats, das zur Verformung geeignet ist, vermischt, und zwar durch Vermischen in einer Trommel. Diese Mischung wird zur Bildung von Teststücken von mit einer Abmessung von 50 · 75 · 2,5 mm spritzverformt. Die Teststücke werden auf ihre Farbe sowie auf Streifen oder Aderungen untersucht. In der Tabelle II sind die Versuche zusammengefaßt, wobei ferner die Farbe der geformter, Teststücke angegeben ist.
Tabelle II
Versuch
Nr.
TiO1
Teile
Stearinsäure
Teile
Zinkstearat
Teile
Aluminium-
triste^rat
Teile
Produkt
Bemerkungen
1
2
3
4
10
10
10
10
0
0
0,5
0
0
1
1
0
0
0
0
1
Streifen, gleichmäßige Farbe
keine Streifen
keine Streifen
keine Streifen
Beispiel 7
Eine Charge aus 75 Gewichtsteilen eines mit Silikon behandelten TiO2-Pigments wird innig mit 20 Gcwichtsnrozent Aluminiumtristearat und 5°/o Stearinsäure vermischt, und zwar durch Mischen in einer Troin nel. Die Mischung wird verdichtet, zerstoßen, gesiebt und mit einem Ultramarin-Blau-Pigment vermischt, wonnf ein Teil oer Mischung mit einem Poly-
• i . li'hM.mulnt vermischt wird. Die erhaltene Mischimg wird unter Anwendung tier im Beispiel 6 beschriebenen Oethmle /u Tcsistücken verformt. Die Teststücke I '-iUeii eine gleichmäßige l-arbe und sind frei von ' Helfen und Aderuncen.
H c i s ρ i e I 8
I.ine Charge aus 80 Gcwichtstcilen Titandioxyd in feinteiliger I orm und 20 Gewiehtstcilcn Zinkstc.irat wird in einer Hammermühle vermählen. I.inc Charge aus ')? Gcwichtstcilen der vermahlenen Mischung wird mil ? Teilen einer pulverisierten Stearinsäure vermischt. Die Mischung wird zwischen den Walzen einer K omerak- Greaves -Verdichtungseinrichtung (Modell 1 40?) bei einem Walzenabstand von ungefähr 0,8 mm unter einem Druck von 126 kg/cm2 verdichtet. Das verdichtete Material wird zu einem Granulat zer-MoHen und zur Abtrennung der l'raktion gesiebt, die durch ein Sieb Nr. 8 (Sicböffnung 2,38 mm) hindurchgeht und auf einem Sieb Nr. 18 (Sicböffnung 1,00 mm) ao zurückbleibt. Das gesiebte Material ist staubfrei und liif.lt sieh in einfädler Weise /wischen den l-'iiicern zerreiben.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren /ur Herstellung einer l'igmcnlinasse mit verbesserter Dispergierbarkcit in Thermoplasten unter Vermischen von fiO bis 90 Gewichtsprozent eines unlöslichen, feinteiligcn Pigments und 5 bis 40 Gewichtsprozent eines Mctallsalzes einer Fettsäure mit 12 bis 26 Kohlenstoffatomen, dadurch g e k e η η ζ. c i c h η c t, daß man aus den obigen Bestandteilen und 0 bis 20 Gewichtsprozent einer Fettsäure mit 12 bis 26 KohlenslofTatomen eine innige Mischung herstellt, die Mischung verdichtet und die verdichtete Mischung zu einem Granulat zerkleinert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man durch die Verdichtung eine brüchige zusammenhaftendc Masse mit einei Dicke von nicht mehr als 6,25 mm herstellt.

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