Procedimiento para la preparación simultánea de poliamidas con al menos dos viscosidades diferentes.

Un procedimiento para la preparación simultánea de poliamida-6 con al menos dos viscosidades diferentes,

quecomprende la prepolimerización de ε-caprolactama y/u otros precursores de poliamida-6 en presencia de agua, en elque al menos parte del agua necesaria es suministrada a la prepolimerización vía la fase gaseosa, y el prepolímeroobtenido se mueve progresivamente y se trata con un gas inerte en al menos dos zonas de reacción o reactores decondensación, colocados en serie, y la prepolimerización y la condensación se llevan a cabo en un reactor oreactores o zonas de reacción que tienen una interfaz que se autorrenueva entre la fase fundida y la fase gaseosacon una gran relación superficie/volumen de la fase fundida, y la fase fundida se mezcla relativamente fuerte.

Procedimiento para la preparación simultánea de poliamidas con al menos dos viscosidades diferentes La invención se refiere a un procedimiento para la preparación simultánea de poliamida-6 con al menos dos viscosidades diferentes, que comprende la prepolimerización de s-caprolactama y/u otros precursores de poliamida6 en presencia de agua.

El documento JP-A-57053532 describe un dispositivo para producir simultáneamente poliamida-6 con diferentes viscosidades. El dispositivo consiste en una torre de prepolimerización en la que la s-caprolactama se convierte con agua a una temperatura de 200-300ºC en un prepolímero, y el prepolímero se alimenta a al menos dos torres de condensación, colocadas en paralelo, en las que el prepolímero se polimeriza posteriormente a una temperatura de 230-300ºC y la viscosidad del polímero obtenido se varía variando la cantidad de estabilizante de la viscosidad añadido y/o variando la cantidad de agua eliminada.

Una desventaja de producir poliamida-6 con diferentes viscosidades en tal dispositivo es que se requieren tiempos de permanencia globales prolongados debido a que se necesita para cada viscosidad deseada de poliamida-6 una torre de condensación distinta. La necesidad de torres de condensación distintas, es decir, equipo extra del procedimiento, y de este modo inversiones extra, hace a este procedimiento no atractivo cuando se lleva a cabo a una escala grande y comercial.

El objeto de la invención es un procedimiento para preparar simultáneamente poliamida-6 con diferentes viscosidades para el cual se necesitan tiempos de residencia globales más cortos. Este objeto se logra porque al menos parte del agua necesaria se suministra a la prepolimerización vía la fase gaseosa, y el prepolímero obtenido se mueve progresivamente y se trata con un gas inerte en al menos dos zonas de reacción o reactores de condensación, colocados en serie, y la prepolimerización y la condensación se llevan a cabo en un reactor o reactores o zonas de reacción que tienen una interfaz que se autorrenueva entre la fase fundida y la fase gaseosa con una gran relación superficie/volumen de la fase fundida, y la fase fundida se mezcla relativamente fuerte.

Se ha encontrado que, con el procedimiento según la invención, se puede preparar simultáneamente poliamida-6 con diferentes viscosidades con un tiempo de residencia total en el reactor o zonas de reacción que es significativamente menor que en el procedimiento como se describe en el documento JP-A-57053532. Esto es ventajoso porque es necesario menos equipo de procedimiento para obtener cantidades comparables de poliamida

6. Otra ventaja del procedimiento según la invención es que hay una gran flexibilidad en la producción de poliamida6 con grados diferentes. Todavía otra ventaja del procedimiento según la invención es que no es necesaria la postcondensación en fase sólida para obtener poliamida-6 de peso molecular elevado que tiene una viscosidad relativa, medida en ácido fórmico, mayor que la viscosidad relativa de poliamida-6 obtenida según el método VK convencional (VK = Vereinfacht Kontinuerlich) . En general, la poliamida-6 obtenida con el método VK tiene una viscosidad relativa Trel, medida en ácido fórmico, de entre 2, 0-2, 8 después de un tiempo de residencia de entre 1020 horas. La viscosidad relativa es una indicación del grado de polimerización. Si se requiere poliamida-6 que tiene un grado de polimerización mayor que poliamida-6 obtenida con el método VK, se emplea después una postcondensación en fase sólida. Este proceso de post-condensación en fase sólida requiere generalmente al menos 12 horas.

Por precursores de poliamida-6 se quiere decir ácido 6-aminocapropico, amida 6-aminocaproica, éster de 6aminocaproato, oligómeros de estos compuestos, y/o polímeros de estos compuestos.

El ácido 6-aminocapropico, el éster de 6-aminocaproato, la 6-aminocaproamida, los oligómeros de estos compuestos, y/o los polímeros de estos compuestos se pueden obtener mediante diversos procedimientos. Por ejemplo, en el documento US-A-4730040 se describe un procedimiento en el que se obtiene una mezcla acuosa que contiene ácido 6-aminocaproico y algo de s-caprolactama partiendo de éster de 5-formilvalerato.

Además, en el documento EP-A-729943 se describe un procedimiento en el que se obtiene una mezcla acuosa que contiene ácido 6-aminocaproico, 6-aminocaproamida y s-caprolactama partiendo también de un éster de 5formilvalerato. El documento US-A-5068398 describe un procedimiento en el que se obtiene una mezcla acuosa que contiene éster de 6-aminocaproato y algo de s-caprolactama partiendo de un éster de 5-formilvalerato.

Otros ejemplos de precursores de poliamida-6, que se pueden usar en el procedimiento según la invención, son desecho de procesamiento de poliamida-6, desecho de alfombra de poliamida-6 y/o agua de lavado de extracción de poliamida-6.

La s-caprolactama y/o los precursores de poliamida-6, que se pueden obtener mediante los procedimientos descritos anteriormente, se llevan preferiblemente al reactor o zona de reacción de prepolimerización como un líquido, por ejemplo como una masa fundida.

Como se usa aquí, el término agua en la fase gaseosa es preferiblemente vapor de agua sobrecalentado. Si no se señala lo contrario, todas las referencias en la descripción a vapor de agua significarán vapor de agua sobrecalentado.

Con prepolimerización se quiere decir apertura de anillo de al menos una parte de la s-caprolactama, bajo la influencia de agua, hasta el ácido 6-aminocaproico correspondiente, y la polimerización subsiguiente de ácido 6aminocaproico a un prepolímero de s-caprolactama. Este prepolímero consiste esencialmente en poliamida-6 de bajo peso molecular que tiene una viscosidad relativa Trel de alrededor de 1, 2-1, 6 según se mide en ácido fórmico.

En el caso de que el procedimiento de la invención se lleve a cabo partiendo de ácido 6-aminocaproico o mezclas de ácido 6-aminocaproico y otros precursores de poliamida-6, la prepolimerización se puede llevar a cabo en ausencia de cualquier agua.

En la etapa de condensación, el prepolímero se polimeriza adicionalmente mediante policondensación y poliadición a una poliamida-6 que tiene una viscosidad relativa de entre 1, 6 y 6, 0 según se mide en ácido fórmico. La poliamida6 con una viscosidad relativa de entre 1, 6 y 6, 0 según se mide en ácido fórmico se puede usar para la producción de filamentos, fibras y plásticos diseñados.

El procedimiento de la invención se lleva a cabo en un reactor o en varios reactores en serie. Según una realización, la prepolimerización se lleva a cabo en un reactor, la condensación se lleva a cabo en un reactor distinto, colocado en serie con el reactor previo. La condensación se lleva a cabo preferiblemente en diferentes zonas de reacción, cuyo número corresponde al número de polímeros con diferentes viscosidades. En otra realización preferida, todas las reacciones se llevan a cabo en un reactor con diferentes zonas de reacción para la prepolimerización y la condensación. Se ha encontrado que todas las etapas del procedimiento de la invención se pueden llevar a cabo ventajosamente a temperatura y presión constantes. Esto es ventajoso debido a que, por el hecho de que la temperatura y la presión se pueden mantener constantes en todas las etapas de la polimerización, el procedimiento de la invención se puede llevar a cabo en un reactor. En esta realización preferida, la condensación se lleva a cabo preferiblemente en diferentes zonas de reacción, cuyo número corresponde al número de polímeros con diferentes viscosidades.

En el procedimiento según la invención, la prepolimerización y la condensación se llevan a cabo en un reactor o reactores o zonas de reacción provistas con medios mediante los cuales se efectúa una interfaz que se autorrenueva entre la fase fundida y la fase gaseosa con una gran relación superficie/volumen de la fase fundida, y mediante los cuales la fase fundida se mezcla relativamente fuerte. Por ejemplo, la relación superficie/volumen de la fase fundida es 5 m-1, preferiblemente mayor que 10 m-1, más preferiblemente 40 m-1, lo más preferible mayor que 100 m-1. La relación en volumen de fase fundida/fase gaseosa es generalmente menor que 1, preferiblemente menor que 0, 5, más preferiblemente menor que 0, 2.

Los reactores que tienen medios mediante los cuales se efectúa una interfaz que se autorrenueva entre la fase fundida y la fase gaseosa, y en los que se puede lograr un mezclamiento relativamente fuerte de la fase fundida, son conocidos per se y comprenden, entre otros, reactores horizontales de superficies raspadas. Por mezclamiento relativamente fuerte se quiere decir... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la preparación simultánea de poliamida-6 con al menos dos viscosidades diferentes, que comprende la prepolimerización de s-caprolactama y/u otros precursores de poliamida-6 en presencia de agua, en el que al menos parte del agua necesaria es suministrada a la prepolimerización vía la fase gaseosa, y el prepolímero obtenido se mueve progresivamente y se trata con un gas inerte en al menos dos zonas de reacción o reactores de condensación, colocados en serie, y la prepolimerización y la condensación se llevan a cabo en un reactor o reactores o zonas de reacción que tienen una interfaz que se autorrenueva entre la fase fundida y la fase gaseosa con una gran relación superficie/volumen de la fase fundida, y la fase fundida se mezcla relativamente fuerte.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la prepolimerización y la condensación se llevan a cabo en un reactor que tiene diferentes zonas de reacción.

3. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que la prepolimerización se lleva a cabo en presencia de vapor de agua sobrecalentado que produce 0, 1 a 5, 0% en peso de agua en el fundido.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la prepolimerización se lleva a cabo a una temperatura de alrededor de 260 y 280ºC.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que la cantidad de vapor de agua sobrecalentado en gas inerte (% en peso) y/o el tiempo de residencia en la condensación se varían.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que la cantidad de vapor de agua sobrecalentado en gas inerte (% en peso) en la condensación varía entre 0 y 10% en peso.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en el que la condensación se lleva a cabo en dos zonas de reacción o reactores colocados en serie.

8. Un procedimiento para la preparación simultánea de s-caprolactama y al menos una poliamida-6 de cierta viscosidad, que comprende la prepolimerización de s-caprolactama y/u otros precursores de poliamida-6 en presencia de agua, en el que al menos parte del agua necesaria se suministra a la prepolimerización vía la fase gaseosa, el prepolímero obtenido se mueve progresivamente y se trata con un gas inerte en al menos una zona de reacción o reactor de condensación, la poliamida-6 obtenida o una parte de la poliamida-6 obtenida se mueve progresivamente y se trata con vapor de agua sobrecalentado en un reactor o zona de reacción de despolimerización, y la prepolimerización, la condensación y la despolimerización se llevan a cabo en zonas de reacción o en un reactor o reactores, colocados en serie, que tienen una interfaz que se autorrenueva entre la fase fundida y la fase gaseosa con una gran relación superficie/volumen de la fase fundida, y la fase fundida se mezcla relativamente fuerte.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, en el que la cantidad de vapor de agua sobrecalentado en gas inerte es mayor que 50% en peso.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-9, en el que la relación superficie/volumen de la fase fundida es mayor que 10 m-1.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que la relación superficie/volumen de la fase fundida es mayor que 40 m-1.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en el que el reactor es un reactor horizontal de superficie raspada.