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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé a l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION formée par
SANDOZ S. A. pour "Nouveaux composés monoazoiques, leur préparation et leur utilisation comme colorants."
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1 1 Invention de : François BENGUEREL Revendication de la priorité de la demande de brevet déposée en République Fédérale d'Allemagne le 6 août 1982 sous le no.
P 32 29 392.5 au nom de SANDOZ-PATENT-GMBH.
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La présente invention a pour objet des composés monoazo ? ques contenant un seul groupe d'acide sulfonique, leur préparation et leur utilisation comme colorants anioniques.
L'invention concerne plus particulièrement des composés qui, sous forme d'acide libre, correspondent à la formule I,
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dans laquelle R-) signifie un groupe alkyle en Cl-C6 ou un groupe alkyle en C3-C6 monosubstitué par le chlore, un groupe hydroxy ou cyano, R2 signifie l'hydrogène ou un groupe alkyle en CI-C4, n signifie 1 ou 2, chaque Ro, signifie indépendamment l'un de l'autre, l'hydrogène ou le groupe méthyle, Rl et le groupe phényle éventuellement substitué devant contenir ensemble de 9 à 15 atomes de carbone, R4 signifie un atome d'hydrogène ou d'halogène, un groupe alkyle en CI-C4 ou alcoxy en CI-C4, et R5 signifie l'hydrogène ou un groupe alkyle en CI-C4,
ces composés se présentant sous forme d'acide libre
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ou sous forme de sel, et leurs mélanges.
Le nombre total d'atomes de carbone contenu dans Rl et dans le groupe phényle éventuellement substitué est de préférence compris entre 9 et 12, plus préférablement, il est égal à 9 ou 10,10 étant tout particulièrement préféré.
Tout groupe alkyle non substitué représenté par Rl peut être à chaîne linéaire ou ramifiée. Il contient de préférence de 1 à 4 atomes de carbone. Plus préférablement il signifie un groupe méthyle ou éthyle ou un groupe butyle linéaire ou ramifié. Tout particulièrement, il signifie un groupe n-butyle.
Tout groupe alkyle substitué représenté par Rl peut être un groupe alkyle à chaîne linéaire ou ramifiée portant le substituant sur un atome de carbone autre que l'atome de carbone Cl. Il contient de préférence 3 ou 4 atomes de carbone. Plus préférablement le groupe alkyle est monosubstitué par un groupe hydroxy et
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signifie alors un groupe 2-ou 3-hydroxypropyle ou 2-, 3- dont les restes propyle et butyle peuvent être linéaires ou ramifiés. Encore plus préférablement, il signifie un groupe 2-hydroxypropyle ou 2-hydroxybutyl linéaire. Tout particulièrement, il signifie un groupe 2-hydroxybutyle linéaire.
Rl signifie de préférence Rla, Rla signifiant un groupe alkyle en Cl-C4 linéaire ou ramifié ou un groupe alkyle en C3-C4 linéaire ou ramifié, monosubstitué par le chlore ou un groupe hydroxy ou cyano (le substituant se trouvant en une autre position que la position C-j). Plus préférablement, il signifie Rlb, Rlb signifiant un groupe méthyle ou éthyle, un groupe butyle
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linéaire ou ramifié, ou un groupe 2-ou 3-hydroxypropyle ou 2-, 3- ou 4-hydroxybutyle linéaires ou ramifiés. Plus préférablement, il signifie Rlc, Rlc signifiant un groupe méthyle, éthyle, n-butyle, 2-hydroxy-n-propyle ou 2hydroxy-n-butyle. Tout particulièrement, Rl signifie Rld, Rld signifiant un groupe n-butyle ou 2-hydroxyn-butyle.
RI signifie en particulier n-butyle.
Tout groupe alkyle représenté par R2 signifie de préférence un groupe méthyle ou éthyle, en particulier méthyle.
R2 signifie de préférence R2a, R2a signifiant l'hydrogène ou un groupe méthyle ou éthyle. Plus préférablement il signifie R2b, R2b signifiant l'hydrogène ou un groupe méthyle.
Lorsque le groupe phényle lié à l'atome d'azote du groupe aminosulfonyle est disubstitué, les deux substituants sont de préférence en position 2, 4 ; 2,5 ou 3,5, particulièrement en position 2,4 ou 2,5.
Lorsque ce groupe phényle est tri substitué, les substituants sont de préférence en position 2,4, 6.
Tout atome d'halogène représenté par R4 signifie de préférence le chlore ou le brome, de préférence le chlore. Tout groupe alkyle représenté par R4 signifie de préférence un groupe méthyle ou éthyle, en particulier un groupe méthyle ; tout groupe alcoxy signifie de préférence un groupe méthoxy ou éthoxy, en particulier un groupe méthoxy.
Le groupe R4 est de préférence lié à l'atome de carbone en position 4,5 ou 6 du groupe phényle ; plus préférablement il est en position 4 ou 5.
R4 signifie de préférence R, Ra----------
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signifiant l'hydrogène, le chlore ou un groupe méthyle ou méthoxy. Il signifie plus préférablement R4b'R4b signifiant l'hydrogène ou un groupe méthyle. Tout particulièrement, R4 signifie l'hydrogène.
Tout groupe alkyle représenté par Rc, signifie de préférence un groupe méthyle.
R5 signifie de préférence Risa, R5a signifiant l', hydrogène ou un groupe méthyle. Plus préférablement, R5 signifie l'hydrogène.
Les composés préférés correspondent, sous forme d'acide libre, à la formule la,
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dans laquelle le groupe Rlc et le groupe phényle éventuellement substitué par un groupe alkyle, contiennent ensemble un nombre total de 10 atomes de carbone ; dans laquelle le groupe R4a est en position 4,5 ou 6 ; et dans laquelle lorsque le groupe N-phényle contient 2 substituants, ceux-ci sont en position 2,4 ; 2,5 ou 3,5, et lorsqu'il contient 3 substituants, ceux-ci sont en position 2,4, 6.
Les composés plus particulièrement préférés sont ceux de formule la, dans laquelle (1) R4a signifie R4b ; (2) Rlc signifie Rld ; (3) R2a signifie R2b ;
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(4) ceux définis sous (2) ou (3) où R4a signifie l'hydrogène ; (5) les composés du groupe (4) où Rlc signifie un groupe n-butyle et R2a et R3 représentent chacun un atome d'hydrogène.
Lorsque le composé de formule 1 est sous forme de sel, la nature du cation du groupe sulfonique n'est pas critique et il peut s'agir de l'un quelconque des cations non chromophores couramment utilisés dans les colorants anioniques. Comme exemples de tels cations, on peut citer les cations de métaux alcalins et les cations ammonium non substitués et substitués, comme par exemple les cations lithium, sodium, potassium, ammonium, mono-, di-, tri-et tétraméthylammonium, triéthylammonium, mono-, di-et triéthanolammonium.
Les cations préférés sont les cations de métaux alcalins et le cation ammonium, le sodium étant tout particulièrement préféré.
Dans les composés de formule I, le cation du groupe sulfonique peut aussi être présent sous la forme d'un mélange des cations indiqués plus haut, par exemple les composés de formule I peuvent être sous forme de sels mixtes.
Les composés de formule I peuvent être préparés selon un procédé comprenant la copulation du diazo ? que d'une amine de formule II
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avec un composé qui, sous forme d'acide libre, correspond à la formule III
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ou un sel, en milieu acide à neutre.
La diazotation et la copulation peuvent être effectuées selon les méthodes connues. La copulation est effectuée de préférence dans un milieu de réaction acide, plus préférablement à un pH de 3 à 4,5, en utilisant de l'eau ou un mélange d'eau et d'un solvant organique miscible dans l'eau comme milieu de réaction ; on opère de préférence à une température comprise entre 0 et 30 C, en particulier entre 0 et 10 C lorsqu'on utilise de l'eau et 00 et 200C lorsqu'on emploie un mélange d'eau et de solvant, par exemple un mélange d'eau et d'éthanol.
Les produits de départ, les composés de formule II ou III, sont soit connus soit obtenus par des procédés connus en utilisant des produits de départ disponibles.
Les composés de formule I peuvent être isolés selon les méthodes habituelles. Avantageusement, l'isolement des composés monoazolques est effectuée par relargage, filtration subséquente, lavage et séchage sous vide. Suivant les conditions de réaction et d'isolement on obtient les composés de formule I sous forme d'acides libres ou de préférence sous forme de sels ou même sous forme de sels mixtes contenant, par exemple, un ou plusieurs des cations mentionnés plus haut. Ils peuvent
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être transformés de la forme d'acide libre en forme de sel ou d'un mélange de sels ou inversement ou encore d'un sel en un autre sel selon les méthodes habituelles.
Les composés de formule I de l'invention, en particulier sous forme de sels ou de sels mixtes, peuvent être utilisés pour teindre et imprimer des substrats susceptibles d'être teints avec des colorants anioniques tels que le cuir, les polyamides naturels ou synthétiques, les polyuréthanes et les polyoléfines modifiées par des groupes basiques. Ils sont particulièrement appropriés pour la teinture et l'impression des substrats textiles constitués, en totalité ou en partie, de polyamides naturels ou synthétiques, (spécialement ces derniers), tels que la laine, la soie, et en particulier le nylon, par exemple le nylon 6 ou le nylon 66. Les composés conviennent particulièrement pour la teinture ou l'impression des tapis en nylon, en particulier pour les tapis en nylon 6 ou en nylon 66.
Les composés de formuleIcE l'invention peuvent être mis sous forme de compositions liquides ou solides telles que celles utilisés couramment pour les colorants acides monoazo ? ques destinés, par exemple, à la teinture ou l'impression de substrats susceptibles d'être teints ou imprimés par des colorants anioniques tels que les tapis en nylon. La préparation de telles compositions sous forme de préparations liquides stables, par exemple les préparations aqueuses concentrées, ou sous forme de préparations solides peut être effectuée selon les méthodes habituelles, par exemple par dissolution du composé dans des solvants appropriés, par exemple l'eau, éventuellement par addition d'auxiliaires tels que des solubilisants, par exemple l'urée, ou-----------
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par broyage ou par granulation.
Par ailleurs, les composés de formule I de l'invention peuvent être mis sous forme de préparations capables de se disperser dans l'eau froide. De telles dispersions peuvent être préparées, par exemple, en broyant le mélange de colorants à l'état sec ou humide dans un milieu de dispersion aqueux en présence d'un ou de plusieurs agents de dispersion anioniques habituels et éventuellement en présence d'autres additifs conventionnels, éventuellement avec séchage par pulvérisation subséquent. Les préparations ainsi obtenues donnent de fines dispersions dans l'eau froide.
La teinture et l'impression peuvent être effectuées selon les méthodes connues, par exemple par foulardage ou épuisement, en particulier ce dernier, d'autant que les composés de formule I montent en bain
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aqueux essentiellement neutre, c'est à dire en bain aqueux faiblement alcalin à faiblement acide. De plus, les composés de formule I peuvent être utilisés pour la teinture"space-dyeing" (teinture par espacement).
Les composés sont aussi appropriés pour la teinture des tapis selon la technique de déplacement par viscosité.
Les composés de formule I de l'invention sous forme de sel sont bien solubles dans l'eau. Ils montent bien, possèdent un pouvoir tinctorial élevé, migrent bien et donnent des teintures uniesspécialement sur le nylon sensible aux barrures. Les teintures obtenues, par exemple, sur le nylon présentent de bonnes solidités à la lumière. De plus, les composés de formule I donnent des teintures présentant de bonnes solidités, telles que des solidités au mouillé, spécia-
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lement des solidités au lavage, à l'eau froide, au foulage, à la transpiration, ou autres solidités, telles que la solidité au frottement à sec et humide et la solidité à l'ozone. De plus, les composés ont une bonne intensité tinctoriale.
Les composés de formule I de l'invention peuvent également être utilisés en mélange avec d'autres colorants anioniques qui montent en bain neutre. Ils conviennent en particulier pour les mélanges ternaires de colorants, en donnant des teintures ton sur ton ayant les propriétés avantageuses mentionnées ci-dessus. En outre, de telles teintures ne présentent pas de virage catalytique.
Les exemples suivants illustrent la présente invention sans aucunement en limiter la portée. Les parties sont indiquées en poids et les températures en degrés Celcius.
EXEMPLE 1 On dissout à 450 30, 4 parties de N-n-butylN-phénylamide de l'acide 2-aminobenzène-sulfonique dans 80 parties d'éthanol par addition de 56 parties d'acide chlorhydrique à 30%. Puis on refroidit la solution à-50 dans un bain glacé. Pendant 20 minutes, on ajoute goutte à goutte une solution de 7, 0 parties de nitrite de sodium à 25 parties d'eau tout en maintenant la température entre-5 et 0 . Après 30 minutes sous agitation, la diazotation est terminée. On décompose l'excès d'acide nitreux, en ajoutant une petite quantité d'acide amidosulfonique.
On dissout 23, 9 parties d'acide 2-amino- 8-hydroxynaphtalène-6-sulfonique dans 150 parties d'eau
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en ajoutant 12 parties d'une solution d'hydroxyde de sodium à 30%. Le pH de la solution résultante est ajusté
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à environ 8. On ajoute cette solution lentement, goutte à goutte, et en l'espace d'une heure, à la solution du sel de diazonium préparée ci-dessus, tout en maintenant le pH entre 3,0 et 3,5 par addition d'une solution d'acétate de sodium à 50%. Après 2 heures 1/2 sous agitation, la réaction de copulation est terminée. On ajuste le pH à 9 par addition d'une solution d'hydroxyde de sodium à 30%.
On filtre le colorant qui a précipité, on lave le résidu avec 200 parties d'une solution de chlorure de sodium à 10% et on le sèche sous vide à 100 On obtient un colorant qui, sous forme d'acide libre, correspond à la formule
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qui sous forme de sel de sodium teint les fibres de polyamides naturels et synthétiques en nuances rouge bleuâtre. Ces teintures présentent de bonnes solidités au mouillé et à la lumière.
En outre, le colorant est approprié pour la teinture en combinaison avec d'autres colorants, sous la forme de mélanges binaires ou ternaires.
EXEMPLES 2 à 47
D'autres composés qui, sous forme d'acide
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libre correspondent à la
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sont indiqués dans le tableau suivant. Ils peuvent être préparés selon la méthode décrite à l'exemple 1 à partir des produits de départ appropriés.
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z 1 -
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Tableau
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Ex. No. R1 R R3 R6 R4 Rs 2 C2HS 2-CH3 4-CH3 H H H 3 do. do. do. H H CH3 4 do. do. do. H 5-CH3 H 5 do. do. do. H do. CH3 6 do. do. 5-CH3 H H H 7 do. do. do. H 6-OCH3 H 8 do. do. do. H 4-CH3 H 9 do. 2-C2H5 H H do. H 10 do. do. H H H H 11 CH3 2-CH3 4-CH3 6-CH3 H H 12 do. do. 5-CH3 H 4-CH3 H 13 do. 2-C2H5 H H H H 14 do. 3-C2Hs H H 5-CH3 H 15 do. 2-CH3 4-CH3 6-CH3 H CH3 16-CH2CHCH3 H H H H H CH3 17 do. H H H 5-CH3 H 18 C3H7 (n) 3-CH3 H H H H 19 do. do. H H 4-C1 H 20 do. do.
H H 5-CH3 H 21 do. 2-CH3 5-CH3 H H CH3 22 C3H7 (i) 4-CH3 H H H H 23 C4Hg (n) H H H H CH3 24 do. 2-CH3 H H H H 25 do. 2-C2H5 H H H H 26 do. H H H 4-Cl H 27 do. H H H 6-OCH3 H 28 do. H H H 4-CH3 H 29 do. H H H 5-CH3 H 30 do. H H H do. CH3 31 do. H H H 6-OCH3 do.
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Tableau
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Ex. No. Pi R2 R3 R6 R4 R5 32 C4H9 (n) 2-CH3 4-CH3 H H H 33 do. do. do. H 5-CH3 H 34 do. H H H 4-Cl CH3 3S H H H H H 36 do. 2-CH3 H H H H OH 37-CH2CHCH3 do. H H H H 38 do. do. H H H CH3 39 do. H H H 4-CH3 H 40 do. H H H do. CH3 41 H H H H H 42 do. H H H H CH3 OH 43 H H H H H 43-CH2CHCH2CH3 44 do. H H H H CH3 45 do. H H H 6-OCH3 H 46 do. H H H 5-CH3 H 47 do. 3-CH3 H H H H
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Les colorants des exemples 2 à 47 teignent les fibres de polyamides naturels et synthétiques en nuances rouge bleuâtre.
Ces teintures de polyamides présentent de bonnes solidités à la lumière et au mouillé.
Conformément aux conditions de réaction et d'isolement, comme décrit plus haut, les colorants des exemples 2 à 47 sont obtenus sous forme de sel de sodium. Ils peuvent aussi, selon les conditions de réaction/d'isolement, ou par réaction des sels de sodium selon des méthodes connues, être obtenus sous forme d'acide libre ou sous forme d'autres sels, par exemple sous forme de sels contenant un ou plusieurs cations tels qu'indiqués précédemment dans la description.
Les exemples suivants illustrent les exemples d'application des colorants de la présente invention.
Exemple d'application A
On introduit 100 parties d'un tissu en polyamide synthétique préalablement mouillé, par exemple en nylon 66, dans un bain de teinture à 40 contenant :
2 parties du colorant de l'exemple l,
10 parties de sulfate de sodium anhydre, et
4000 parties d'eau.
En l'espace de 30 minutes, on chauffe le bain de teinture à la température d'ébullition et on le maintient à cette température pendant 1 heure. On y ajoute ensuite 4 parties d'acide acétique glacial et on continue de teindre en chauffant pendant encore 30 minutes à ébullition. On remplace continuellement l'eau qui s'évapore pendant la teinture. On retire du bain le tissu de nylon teint en rouge bleuâtre, on le lave à
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l'eau et on le sèche. En procédant de la même manière, on peut également teindre la laine.
Exemple d'application B
On ajoute 100 parties d'un fil de nylon 66 préalablement mouillé à un bain de teinture à 26-27 , contenant : l partie du colorant de l'exemple l,
1-2 parties d'oléylamine (un agent d'unisson), l partie de phosphate monosodique et
3000 parties d'eau.
On chauffe le bain de teinture à la température d'ébullition, on y ajoute 1 partie d'acide acétique glacial et on maintient le bain à cette température pendant 45 minutes. On remplace continuellement l'eau qui s'évapore pendant la teinture. On sort du bain de teinture le fil de nylon 66 teint en rouge bleuâtre, on le lave à l'eau chaude et on le sèche.
On peut utiliser de manière similaire les colorants des exemples 2 à 47 ou des mélanges de deux ou plusieurs colorants des exemples 1 à 47 pour teindre les polyamides selon la méthode décrite à l'exemple d'application A ou B.
Les teintures obtenues présentent de bonnes solidités à la lumière et au mouillé.
Exemple d'application C
On imprime un tissu en polyamide avec une pâte d'impression ayant la composition suivante :
30 parties du colorant de l'exemple l,
50 parties d'urée,
50 parties d'un solubilisant (par exemple le thiodiéthylèneglycol)
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290 parties d'eau,
500 parties d'un épaississant (par exemple à base de farine de caroube),
20 parties d'un générateur d'acide (par exemple le tartrate d'ammonium) et
60 parties de thiourée.
On soumet le substrat textile imprimé à un traitement à la vapeur à 102 (vapeur saturée) pendant
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40 minutes, on le rince à froid, on le lave à 60 pendant 5 minutes avec une solution diluée d'un détergent courant et on le rince à nouveau à l'eau froide.
On obtient une impression rouge bleuâtre présentant de bonnes solidités à la lumière et au mouillé.
De manière analogue, on peut préparer des pâtes d'impression en utilisant les colorants des exemples 2 à 47, ou des mélanges de 2 ou de plusieurs colorants des exemples l à 47. On peut utiliser de telles pâtes d'impression pour imprimer selon le procédé décrit ci-dessus.
Exemple d'application 0
On imprègne un tapis en polyamide (par exemple en nylon 6 normal ou en nylon 66 normal) avec une composition contenant l ou 2 parties d'alcool décylique éthoxylé avec 4 moles d'oxyde d'éthylène par mole d'alcool, ou tout autre agent tensio-actif analogue, et 998-999 parties d'eau, puis on exprime le substrat afin d'atteindre une imprégnation et un taux d'expression de 80-100% en agent mouillant.
On applique au tapis mouillé un bain de
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teinture ayant la composition suivante : 0, 5-5 parties du colorant de l'exemple l, 1-2 parties d'un épaississant à la farine de guar (par exemple Celca Gum 0-49-0), 1-2 parties d'alcool décylique éthoxylé avec 4 moles d'oxyde d'éthylène par mole d'alcool (ou un agent tensio-actif analogue), 91-97, 5 parties d'eau, et suffisamment de phosphate trisodique ou d'acide acétique pour ajuster le pH à 5, par exemple pour le nylon 6 normal et pour le nylon 66 normal, en utilisant un applicateur continu (par exemple Kuster) pour obtenir un taux d'exprimage humide de 300-600%.
On soumet ensuite le tapis en polyamide teint en rouge bleuâtre à un traitement à la vapeur, dans un vaporisateur vertical ou horizontal pendant 4 à 10 minutes, on le rince à l'eau chaude et on le sèche.
Exemple d'application E
On applique sur un tapis en polyamide (par exemple en nylon 6 normal ou en nylon 66 normal) mouillé et exprimé comme décrit à l'exemple d'application D, une couche de gomme ayant la composition suivante :
10 parties d'un épaississant à la farine de guar (par exemple Celca Gum 0-49-D),
0,25 partie d'acide acétique glacial, et
989,75 parties d'eau.
Au moyen d'un applicateur continu (par exemple Kuster), on teint le tapis en polyamide ainsi traité,
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avec un bain de teinture tel que décrit à l'exemple d'application D ci-dessus, pour obtenir un taux d'exprimage de 300-600%. On vaporise ensuite le tapis en polyamide teint en rouge bleuâtre dans un vaporisateur vertical ou horizontal pendant 4 à 10 minutes, on le rince à l'eau chaude et on le sèche.