JP6564906B1 - 塗工装置及び塗工膜の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
さらに、特許文献1の塗工装置では、塗工膜における被塗工物の移動方向と垂直な方向(幅方向)の両端部の厚みが、該両端部よりも内側の厚みよりも大きくなる、という塗工ムラが発生するおそれがある。
すなわち、図12に示すように塗工を行うと(近接塗工)、ギャップに異物が引っかかるという不具合が生じるおそれがある。
一方、近接塗工よりもギャップが大きくても、その大きさが十分でないと、例えば図6に示すように、膨らんだ部分が被塗工物に接触して膨出部分が存在しなくなり、その結果、ウェット厚みのバラツキが、被塗工物の移動方向にも、該移動方向と垂直な方向(幅方向)にも大きくなって、塗工ムラが発生するおそれがある。また、ギャップが大きくなり過ぎると、図7及び図8に示すように、延在部分が途切れてしまい(吐出口と被塗工物とが塗工液によって結ばれなくなり)、塗工不能となったり、塗工できたとしても、スジ状の塗工ムラが発生したりするおそれがある。
すなわち、ギャップを大きくする程、塗工液の表面張力に起因して、吐出口から被塗工物に至るまでに、塗工液における被塗工物の移動方向と垂直な方向(幅方向)の長さが縮小し、この縮小した分が、該幅方向の両端部での盛り上がりとなってしまい(両端部にいわゆる耳高が形成されてしまい)、その結果、該両端部の厚みが、内側よりも大きくなってしまうという不具合が発生することを見出した。かかる不具合が発生すると、厚みが大きい両端部は製品として使用することができなくなり、その結果、両端部のみを切断により除去して製品を得る必要が生じる結果、生産効率が低下するおそれがある。また、かかる不具合が生じると、塗工膜と共に被塗工物を巻き取る際、巻ずれが生じる等、巻き取り不良が発生するおそれもある。
しかし、ギャップを小さくすると、上記した図6に示すように、膨出部分が形成されなくなってしまう。
塗工液を吐出する吐出口を有し、該吐出口に対して相対的に移動している被塗工物に、前記吐出口から前記塗工液を吐出して塗工する塗工部を備え、
前記吐出口から前記被塗工物に所定の伸長度を有する前記塗工液が吐出されているとき、前記塗工液が、前記吐出口側において膨らんでいる膨出部分と、該膨出部分から前記被塗工物まで先細りとなるように前記被塗工物の移動方向下流側に向かって斜めに延びている延在部分とを有するビードを形成しつつ前記吐出口と前記被塗工物とを結ぶ状態を維持するように構成されており、
前記吐出口と前記被塗工物の間のギャップが、前記膨出部分が前記被塗工物に接触しないように設定され、
前記塗工部は、前記被塗工物の移動方向における上流側のダイリップ部と下流側のダイリップ部とを有し、前記上流側のダイリップ部と前記下流側のダイリップ部との隙間に前記吐出口を有し、
前記下流側のリップ部の前記移動方向の長さが、0.1〜2.5mmである。
また、伸長度とは、内径2mmの円筒部材の開口から、該開口から1mm離れた位置にて30m/minの回転速度で回転するロールに、塗工液を5g/minの速度で吐出させ、円筒部材の開口とロールとの間隔(測定ギャップD)を1mmから大きくしていったとき、開口とロールとを結んでいる塗工液が切断されたときの上記開口とロールとの間隔を表す数値(mm)を意味する。
また、近接塗工よりもギャップは大きいものの、その大きさが十分でないと塗工液の膨らんだ部分(膨出部分)が被塗工物に接触するおそれがある。しかし、上記のようにギャップを調整することによって、この接触によって生じる、塗工膜のウェット厚みのバラツキに起因する塗工ムラの発生を、抑制し得る。
さらに、ギャップが大き過ぎることによって生じる、塗工液が途切れることに起因する塗工ムラの発生を抑制し得る。
しかも、吐出口から真っ直ぐ且つ膜状に塗工液を噴出させるべくスロット幅を小さくする必要がある特許文献1の場合と比較して、膨出部分と延在部分とが存在し得る程度に塗工液を吐出する勢いを弱めるべくスロット幅を大きくして塗工液を吐出することが可能となるため、その分、塗工膜のウェット厚みのバラツキが発生することを、抑制し得る。
このように、ギャップが小さ過ぎることに起因する塗工ムラや、ギャップは大きいものの勢いよく塗工液が被塗工物に衝突することに起因する塗工ムラを抑制し得る。
よって、かかるギャップが大きくなることに起因する塗工ムラの発生を抑制し得る。
よって、かかる両端部と内側との厚みの差に起因する塗工ムラの発生を抑制し得る。
前記所定の伸長度が2mm以上であってもよい。
従って、塗工ムラに起因する品質低下が抑制された塗工膜を、より確実に得ることが可能となる。
前記ギャップが0.25〜2mmに設定されていてもよい。
前記塗工装置を用い、
前記吐出口から前記塗工液を吐出し、該吐出口に対して相対的に移動している前記被塗工物に該塗工液を塗工して塗工膜を製造する方法である。
塗工液23を吐出する吐出口3aaを有し、該吐出口3aaに対して相対的に移動している被塗工物21に、前記吐出口3aaから前記塗工液23を吐出して塗工する塗工部3を備え、
前記塗工部3によって前記被塗工物21に塗工された前記塗工液23を固化させて塗工膜25を形成するように構成されている。
塗工装置1は、前記吐出口3aaから前記被塗工物21に所定の伸長度を有する前記塗工液23が吐出されているとき、前記塗工液23が、前記吐出口3aa側において膨らんでいる膨出部分23aと、該膨出部分23aから前記被塗工物21まで先細りとなるように前記被塗工物21の移動方向Mの下流側に向かって斜めに延びている延在部分23bとを有するビードを形成しつつ前記吐出口3aaと前記被塗工物21とを結ぶ状態を維持するように構成されている。
塗工装置1は、前記膨出部分23aの大きさに応じて、前記膨出部分23aが前記被塗工物21に接触しないように前記吐出口3aaと前記被塗工物21との間のギャップGが調整されている。
前記塗工部3は、前記被塗工物21の移動方向Mにおける上流側のダイリップ部5aと下流側のダイリップ部7aとを有し、前記上流側のダイリップ部5aと前記下流側のダイリップ部7aとの隙間に前記吐出口3aaを有し、
前記下流側のリップ部7aの前記移動方向Mの長さが、0.1〜2.5mmである。
かかるシート部材としては、例えば、樹脂フィルムが挙げられる。また、樹脂フィルムとしては、例えば、以下に示すような樹脂フィルム等が挙げられる。
すなわち、樹脂フィルムは、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択され得る。例えば、光学用途として用いられる樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン−プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムを好適に使用することができる。
さらに、光学用途として用いられる樹脂フィルムとしては、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルムなども挙げることができる。
被塗工物21については後述する。
かかる支持部15としては、ロール等が挙げられる。
塗工部3は、スロット8の吐出口3aaが側方を向くように配されており、吐出口3aaに対して相対的に上下方向に移動している被塗工物21に塗工液23を吐出するようになっている。塗工部3には、塗工液23の収容部(不図示)から、配管(不図示)及びポンプ(不図示)を介して塗工液23が供給されるようになっている。
吐出口3aaの間隔、すなわち、被塗工物21の移動方向Mにおける長さ(スロット幅)は、特に限定されず、適宜設定され得る。
例えば、スロット幅が小さ過ぎると、スロット8の加工精度のバラツキが塗工膜25のウェット厚みのバラツキに及ぼす悪影響が大きくなり過ぎ、そのバラツキが許容できないものとなるおそれがある。一方、スロット幅が大き過ぎると、ダイの内圧が低下してダイ内部で幅方向に塗工液23を均一に分配できず、塗工膜25のウェット厚みのバラツキが許容できなくなるおそれがある。
かかる観点を考慮すると、スロット幅は、例えば、0.05〜1.5mmが好ましく、0.1〜1.5mmがより好ましく、0.3〜1.2mmがさらに好ましい。特に、後述する実施例に示すように、スロット幅が0.3〜1.2mmである場合には、この数値範囲でスロット幅を変化させても塗工可能な条件範囲が変わらないため、この点でも、好ましい。
被塗工物21と下流側リップ部7aとの距離(下流側ギャップ)、すなわち、被塗工物21と吐出口3aaとの距離(ギャップ)Gは、塗工された塗工液23の固化前の厚み(塗工膜25のウェット厚み)の2.5〜20倍が好ましく、3〜15倍がより好ましい。また、ギャップGは、0.25〜2mmが好ましく、0.3〜1.5mmがより好ましい。
伸長度の測定の際、室温23℃、相対湿度50%RHの環境下において、塗工液23の温度は、23±2℃に設定される。
上記膨出部分23aと延在部分23bとを有する形状となり易いという点で、塗工液23の伸長度は、2mm以上が好ましく、5mm以上がより好ましい。
このように、膨出部分23aと延在部分23bとの形成が容易となる。
従って、塗工ムラに起因する品質低下が抑制された塗工膜25を、より確実に得ることが可能となる。
これらのうち、塗工液23としては、例えば、アクリル系ポリマーが好ましい。これを用いることよって、偏光板を作製し得るという利点がある。
塗工液23の粘度が0.1Pa・s以上である場合には、乾燥による塗工膜への影響を受け難いという利点がある。
塗工液23の粘度が100Pa・s以下である場合には、公知のポンプが幅広く使用可能となり、また、塗工液のハンドリング性に優れるという利点がある。
塗工された塗工液23の厚みTは、1μm以上500μm以下が好ましく、10μm以上300μm以下がより好ましい。
かかる厚みTは、後述する実施例に記載された測定方法によって測定された値である。
吐出口3aaからの塗工液23の吐出量は、例えば、上記ポンプ(不図示)によって塗工部3に供給する塗工液の供給速度を調整することによって、調整され得る。
図1では、被塗工物21が可撓性を有する長尺状のものである態様を示すが、その他、被塗工物21が、単板状である態様や、非可撓性を有する態様を採用することもできる。
被塗工物21の移動速度が、5m/min以上であることによって、駆動系が安定するという利点がある。
被塗工物21の移動速度が、300m/min以下であることによって、被塗工物21と塗工液23との間に空気が入り込み難く、また、被塗工物21と支持部15との間への空気の同伴による蛇行を抑制し得るという利点がある。
かかる観点から、下流側リップ部7aの長さは、0.1mm以上2.5mm以下であり、0.2mm以上1.5mm以下が好ましい。
塗工液23を吐出する吐出口3aaを有し、該吐出口3aaに対して相対的に移動している被塗工物21に、前記吐出口3aaから前記塗工液23を吐出して塗工する塗工部3を備え、
前記吐出口3aaから前記被塗工物21に所定の伸長度を有する前記塗工液23が吐出されているとき、前記塗工液23が、前記吐出口3aa側において膨らんでいる膨出部分23aと、該膨出部分23aから前記被塗工物21まで先細りとなるように前記被塗工物21の移動方向Mの下流側に延びている延在部分23bとを有するビードを形成しつつ前記吐出口3aaと前記被塗工物21とを結ぶ状態を維持するように構成されており、
前記吐出口3aaと前記被塗工物21の間のギャップGが、前記膨出部分23aが前記被塗工物21に接触しないように設定され、
前記塗工部3は、前記被塗工物21の移動方向Mにおける上流側のダイリップ部5aと下流側のダイリップ部7aとを有し、前記上流側のダイリップ部5aと前記下流側のダイリップ部7aとの隙間に前記吐出口3aaを有し、
前記下流側のリップ部7aの前記移動方向Mの長さが、0.1〜2.5mmである。
また、近接塗工よりもギャップGは大きいものの、その大きさが十分でないと塗工液23の膨らんだ部分(膨出部分)23aが被塗工物21に接触するおそれがある。しかし、上記のようにギャップGを調整することによって、この接触によって生じる、塗工膜25のウェット厚みTのバラツキに起因する塗工ムラの発生を、抑制し得る。
さらに、ギャップGが大き過ぎることによって生じる、塗工液23が途切れることに起因する塗工ムラの発生を抑制し得る。
しかも、吐出口3aaから真っ直ぐ且つ膜状に塗工液23を噴出させるべくスロット幅を小さくする必要がある特許文献1の場合と比較して、膨出部分23aと延在部分23bとが存在し得る程度に塗工液23を吐出する勢いを弱めるべくスロット幅を大きくして塗工液23を吐出することが可能となるため、その分、塗工膜25のウェット厚みTのバラツキが発生することを、抑制し得る。
このように、ギャップGが小さ過ぎることに起因する塗工ムラや、ギャップGは大きいものの勢いよく塗工液23が被塗工物21に衝突することに起因する塗工ムラを抑制し得る。
よって、かかるギャップGが大きくなることに起因する塗工ムラの発生を抑制し得る。
よって、かかる両端部と内側との厚みの差に起因する塗工ムラの発生を抑制し得る。
上記伸長度が2mm以上であることによって、塗工液23が十分に伸び易くなるため、被塗工物21に接触しないように膨出部分23aを形成し易くなり、また、途切れることなく延在部分23bを形成し易くなる。
従って、塗工ムラに起因する品質低下が抑制された塗工膜25を、より確実に得ることが可能となる。
前記ギャップGが0.25〜2mmに設定されていることが好ましい。
上記ギャップGが0.25mm以上に設定されていることによって、塗工膜25の外観不良、特に点欠点を、より抑制することができ、ギャップGが2mm以下に設定されていることによって、巻取り不良(耳高)を、より抑制し得る。
塗工装置1の塗工部3の吐出口3aaから塗工液23を吐出し、該吐出口3aaに対して相対的に移動している被塗工物21に該塗工液23を塗工する工程と、
被塗工物21に塗工された塗工液23を固化させて塗工膜25を得る工程とを備える。
(使用材料)
・被塗工物:ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(商品名:ダイヤホイール、 三菱樹脂社製)
・塗工液:アクリルポリマー溶液A〜H(表1参照)、溶媒:トルエン、酢酸エチル
コリオリ式流量計(プロマス83F、エンドレスハウザー社製)の密度測定機能を用いることによって、塗工液の密度を測定した。
治具(コーンの直径が25〜50mm、コーンの角度が0.5〜2°であるコーンプレート)を備えたレオメータ(MCR302、冶具:直径50mm、角度1°のコーンプレート、Anton Paar社製)を用い、21〜25℃の温度条件下で、せん断速度1(1/s)の条件で、塗工液の粘度を測定した。
前述した図3に示すように、内径2mmの円筒部材(伸長度の測定用の円筒部材)の開口から、該開口から1mm離れた位置にて30m/minの回転速度で回転するロール(伸長度の測定用のロール)に、塗工液23を5g/minの速度で吐出させ、円筒部材の開口とロールとの間隔(測定ギャップD)を1mmから大きくしていったとき、開口とロールとを結んでいる塗工液23が切断された際の上記開口とロールとの間隔を表す数値(mm)を測定した。測定の際、塗工液23の温度は、23℃±2℃に設定した。
上記材料を用い、下記の条件及び表1の条件で被塗工物に塗工液を吐出し、下記の方法で塗工状態を調べた。結果を、表1に示す。また、ギャップが1.0mmの場合における塗工状態についての結果を図5に示し、ギャップが0.2mmの場合における塗工状態についての結果を図6に示し、ギャップが5.0mmの場合における塗工状態についての結果を図7及び図8に示す。
・塗工液の吐出量(流束):4.2×10−5m2/s
・スロット幅:0.6mm
・被塗工物の移動速度:25m/min
・塗工部の下流側リップ部の長さ:1.0mm
・塗工膜のウェット厚み:100μm
・塗工幅:150mm
・被塗工物と吐出口との距離(ギャップ):0.2〜5.0mm
分光干渉厚み計(Si−T、キーエンス社製)を用い、インラインで塗工膜のウェット厚みを測定した。
・膨出部分及び延在部分の形成の有無
塗工部と被塗工物との間において塗工部から吐出されている塗工液を目視にて観察することによって、吐出された塗工液において膨出部分及び延在部分が形成されているか否かを調べ、下記のようにして評価した。
○:膨出部分及び延在部分が形成されており、塗工状態が良好である。
△:ビードは形成されたものの、膨出部分及及び延在部分は形成されておらず、いわゆる近接塗工の状態になっている。
*:膨出部分となるべき領域が被塗工物と接触していることからビードが形成されておらず、塗工状態が不良である。
×:塗工液が下方に垂れていることからビードが形成されておらず、よって、塗工することができず、塗工状態が不良である。
被塗工物に塗工され、固化される前の塗工液(ウェット状態の塗工膜)を目視にて観察することによって、該塗工液の外観状態を調べ、下記のようにして評価した。
◎:被塗工物に塗工された固化される前の塗工液に外観不良が発生しておらず、その外観が非常に良好である。
○:被塗工物に塗工された固化される前の塗工液に巻き取り不可能な程度の外観不良(両端部が盛り上がる、いわゆる耳高)が発生しておらず、点欠点、スジ、ムラといったその他の外観不良も発生しておらず、その外観が良好である。
△:被塗工物に塗工された固化される前の塗工液に外観不良(点欠点)が発生しており、その外観が不良である。
*:被塗工物に塗工された固化される前の塗工液に外観不良(スジ、ムラ)が発生しており、その外観が不良である。
×:被塗工物に塗工された固化される前の塗工液に巻き取り不可能な程度の外観不良(耳高)が発生しており、その外観が不良である。
−:塗工液が被塗工物に到達しないことから塗工膜が形成されない。
実験例1のアクリルポリマー溶液D、G(表1参照)、スロット幅を0.3mm、1.2mmに変更すること以外は実験例1と同様にして、被塗工物に塗工液を塗工し、塗工状態を評価した。結果を表2に示す。なお、アクリルポリマー溶液D、Gにおいて、スロット幅が0.6mmである場合の結果は、実験例1での結果を転記した。
下記の材料を用い、下記の条件、並びに、下記表3及び表4の条件で被塗工物に塗工液を吐出し、実験例1と同様にして、塗工状態を調べた。結果を、表3及び表4に示す。また、下流側リップ部の長さが1.0mmの場合において、ギャップが1.0mmの場合における塗工状態についての結果を図5に示し、ギャップが0.25〜0.8mmの場合における塗工状態についての結果を図6に示し、ギャップが5.0mmの場合における塗工状態についての結果を図7及び図8に示す。
(使用材料)
・被塗工物:ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(商品名:ダイヤホイール、 三菱樹脂社製)
・塗工液:実験例1のアクリルポリマー溶液D、溶媒:トルエン、酢酸エチル
ポリマー平均重量分子量:約150万
濃度:17wt%
粘度:21Pa・s
伸長度:2mm
・塗工液の吐出量(流束):4.2×10−5m2/s
・スロット幅:600μm
・被塗工物の移動速度:25m/min
・塗工部の下流側リップ部の長さ:0.1〜3.0mm
・塗工膜のウェット厚み:100μm
・塗工幅:150mm
・被塗工物と吐出口との距離(ギャップ):0.1〜5.0mm
塗工膜のウェット厚みを100μm、200μmに設定し、各厚みとなるように、ギャップを種々変更すること以外は実験例3と同様にして、被塗工物に塗工液を塗工し、下記の方法で塗工状態を評価した。結果を図9に示す。なお、図9において、破線は、それよりも上のギャップでは、塗工可能であることを示す補助線である。
得られた塗工膜を目視にて観察したとき、外観上の欠陥がなく、所望の塗工膜が得られる場合を、良好であるとして、「○」と表す。
得られた塗工膜を目視にて観察したとき、点欠点の外観上の欠陥があり、所望の塗工膜が得られない場合を、やや不良であるとして、「△」と表す。
得られた塗工膜にスジ、ムラという重大な外観上の欠陥があり、所望の塗工膜が得られない場合を、不良であるとして、「×」と表す。
塗工部の下流側リップ部の長さを0.5mmとすること以外は実験例3と同様にして、被塗工物に塗工液を吐出し、塗工状態を評価した。結果を図10に示す。なお、図10において、破線は、それよりも上のギャップでは、塗工可能であることを示す補助線である。
塗工部の下流側リップ部の長さを3.0mmとすること以外は実験例3と同様にして、被塗工物に塗工液を吐出し、塗工状態を評価した。結果を図11に示す。なお、図11において、破線は、それよりも上のギャップでは、塗工可能であることを示す補助線である。
また、表1、表2と併せて、下流側リップ部の長さが0.1mm〜2.5mmであれば、ギャップを十分に小さくすることができ、その分、塗工可能な範囲も広がることがわかった。
下記表5に示されるように、特許文献1の無次元数Mが0.2よりも大きくなるように(M=(ρ・U・hw2)/(μ・d)>0.2)塗工液を選択し、表5及び下記に示すように各条件を設定した。設定した各条件で下記被塗工物に対して塗工を行ったところ、塗工液が垂れて塗工することができなかった。
ポリマー平均重量分子量:約80万
ポリマー濃度:2.6wt%
(塗工条件)
塗工液の吐出量(流束):5.0×10−6〜1.0×10−4m2/s
スロット幅:19〜25μm
被塗工物の移動速度:25m/min
塗工部の下流側リップ部の長さ:1.0mm
塗工膜のウェット厚み:10〜200μm
塗工幅:150mm
被塗工物と吐出口との距離(ギャップ):0.5mm
グリセリン濃度:60wt%
(塗工条件)
塗工液の吐出量(流束):8.3×10−6〜1.33×10−4m2/s
スロット幅:19〜75μm
被塗工物の移動速度:25m/min
塗工部の下流側リップ部の長さ:1.0mm
塗工膜のウェット厚み:5〜80μm
塗工幅:150mm
被塗工物と吐出口との距離(ギャップ):0.5mm
Claims (2)
- ダイコーターである塗工装置であって、
塗工液を吐出する吐出口を有し、該吐出口に対して相対的に移動している被塗工物に、前記吐出口から前記塗工液を吐出して塗工する塗工部たるダイを備え、
前記吐出口から前記被塗工物に所定の伸長度を有する前記塗工液が吐出されているとき、前記塗工液が、前記吐出口側において膨らんでいる膨出部分と、該膨出部分から前記被塗工物まで先細りとなるように前記被塗工物の移動方向下流側に向かって斜めに延びている延在部分とを有するビードを形成しつつ前記吐出口と前記被塗工物とを結ぶ状態を維持するように構成されており、
前記吐出口と前記被塗工物の間のギャップが、前記膨出部分が前記被塗工物に接触しないように設定され、
前記塗工部は、前記被塗工物の移動方向における上流側のダイリップ部と下流側のダイリップ部とを有し、前記上流側のダイリップ部と前記下流側のダイリップ部との隙間に前記吐出口を有し、
前記下流側のリップ部の前記移動方向の長さが、0.1〜2.5mmであり、
前記被塗工物の移動方向における、前記吐出口の幅たるスロット幅は、0.3〜1.2mmであり、
前記ギャップが0.5〜2mmに設定されており、
前記所定の伸長度が2mm以上であり、
前記吐出口は、側方を向くように配されており、
前記塗工部は、該吐出口に対して相対的に上下方向に移動している前記被塗工物に前記塗工液を吐出するようになっている、塗工装置。 - 請求項1に記載の塗工装置を用い、
前記吐出口から前記塗工液を吐出し、該吐出口に対して相対的に移動している前記被塗工物に該塗工液を塗工して塗工膜を製造する、塗工膜の製造方法。
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