Trockenmittel und/oder Korrosionsschutzmittel
Die Erfindung betrifft Mittel zum Behandeln von festen Oberflächen, um Wasser von ihnen zu entfernen und bzw. oder die Rostbildung auf ihnen zu verhin dem.
Bei vielen Maschinenbearbeitun'gs- und Reinigungsi vorgängen kommen Metallteile mit Wasser in Berührung, so dass die fertige Metalloberfläche nass bleibt.
Wasser beschiennigt bekanntlich die Korrosion dieser Metalloberflächen. Viele spanabhebend bearbeitete Me taqlteile, wie Lager und Präzisionsventilteile, dürfen aber nicht korrodieren, weil bei ihnen eine sehr enge Toleranz erfordeilic' ist. Ferner müssen gewisse Metallteile, besonders Präzisionsmetallteile, vor dem Susammenset- zen vollständig trocken sein. Wenn Kugel-, Nadel- und Rollenlager z.B. nass in einen Laufring eingesetzt werden, korrodieren Sie, un!d das Lager frisst sich fest.
Daher müssen viele Metallteile unmittelbar nach der spanabhebenden Bearbeitung und Reinigung vollständig getrocknet werden, bevor sie zusammengefügt werden.
Ebenso müssen Kunststoff- und Glasoberflächen getrocknet werden, besonders wenn sie in Kombination mit Metallteilen verwendet werden sollen.
Bisher hat man solche Teile durch einfaches Erhitzen getrocknet; dies ist jedoch oft unzweokmässig, da das Erhitzen in Gegenwart von Wasser zur Korrosion führen kann. Ferner erfordert das Erhitzen eine Hantierung, was ebenfalls unerwünscht ist. Man hat auch Wasser entfernt, indem man Oberfläcben mit gewissen Lösungsmitteln, wie Aceton oder Alkohol, behandelt bat Solche Flüssigkeiten sind aber toxisch brennbar und daher im Betrieb gefährlich. Es besteht daher ein
Bedürfnis nach einem Verfahren zum Entfernen von Wasser von Oberflächen, ohne dass die Oberflächen in Gegenwart von Wasser erhitzt werden, und ohne dass brennbare oder giftige Lösungsmittel angewandt werden.
Eisenmetalloberflächen verrosten bekanntlic'ha besonders wenn sie keinen Schutzüberzug tragen. Entfettete Metalle neigen besonders zum Rosten, da ihre Oberfläche vollständig frei von Stoffen ist, die die Berührung der Oberfläche mit Sauerstoff verhindern könnten.
Das Anrosten vieler Oberflächen ist zwar unerwünscht, jedoch nicht besonders gefährlich, wenn der Rost vor der Weiterbehandlung, wie dem Anstreichen, der galvanischen Beschichtung oder dergleicE,en, entfernt wird. An der Oberfläche von Eisenmetall-Präzisionsteilen, wie z. B. Kugellagern und dergleichen, sind jedoch schon Spuren von Rost gefährlich, da diese Teile auf sehr enge Toleranzen bearbeitet werden. Es gibt viele Verfahren zum Behandeln von Eisenmetallober- flächen, um ihr Verrosten zu verhindern. Da aber keines dieser Verfahren in allen Fällen hundertprozentig wirksam ist, besteht immer nocb ein Bedrüfnis nach verbesserten Rostschutzverfahren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, neue Trocken- und Korrosionsschutzmittel zur Verfügung zu stellen, mit denen Oberflächen behandelt werden können. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Verwendung dieses Mittels zum Entfernen von Wasser von metallischen und sonstigen Oberflächen ohne Erhitzen in Gegenwart von Wasser und ohne Anwendung brennbarer oder giftiger Lösungsmittel, sowie zum Verhindern der Korrosion von Metalloberflächen, wobei die Oberflächen anderweitig nicht beeinflusst werden.
Das erfindungsgemässe Trockenmittel und/oder Korrosionsschutzmittel enthält 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trif- luoräth,an und darin gelöst 0,01 bis 10 Gew.-O/o, bezogen auf die Menge des 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthans, eines Reaktionsproduktes von Phosphorsäuremonooder -dialkylestern, deren Alkylgruppen je 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, mit einer äquimolaren oder bis zu 100/o die äquimolare Menge übersteigenden Menge mindestens eines gesättigten aliphatischen Amins mit 1 bis 3 Alkylgruppen mit insgesamt 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, die an das Aminstickstoffatom gebunden sind.
Mit diesen Mitteln lässt sich Wasser vollständig von metallischen oder sonstigen festen Oberflächen ohne Erhitzen in Gegenwart von Wasser und ohne Verwendung brennbarer oder giftiger Lösungsmittel entfernen.
Die Mittel können auch verwendet werden, um die Rostbildung auf Eisenmetalloberflächen zu verhindern, ohne die Oberflächen ungünstig zu beeinflussen.
Die genannten Phosphorsäuremonoester haben die Formel
EMI2.1
in der R eine Alkylgruppe mit 6 ibis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet. Auf die Art der Alkylgruppe kommt es nicht entscheidend an, sofern sie nur die angegebene Anzahl von Kohlenstoffatomen enthält. Die Alkylgruppe kann geradkettig sein, wie der Hexyl-, Octyl-, Decyl-, Dodecyl-, Tridecyl-, Tetradecyl-, Hexadecyl- oder Octadecylrest, oder sie kann verzweigtkettig sein, wie der Isooctyl-, 2-Äthylhexyl-, Isodecyl-, tert.Dodecylrest oder die von den verzweigtkettigen Oxoalkoholen (den durch Oxosynthese hergestellten Alkoholen) abgeleiteten Reste.
Die erfindungsgemäss verwendbaren Phosphorsäuredialkylester haben die Formel
EMI2.2
in der R die gleiche Bedeutung hat wie bei den Monoesters
Die gesättigten aliphatischen Amine haben die Formel RsN(R")2, in der R' eine Alkylgruppe bedeutet und die Reste R" Wasserstoffatome oder Alkylgruppen bedeuten können. Der Rest R und die beiden Reste R" müssen zusammen 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten.
Das Amin kann also ein primäres Amin sein, wie Hexylamin, Octylamin, 2-Athylhexylamin, 1,1,3,3-Tetramethylbutylamin, Decylamin, Dodecylamin, Tetradecylamin, Hexadecylamin oder Octadecylamin; es kann ein sekundäres Amin sein, wie Äthylbutylamin, Dipropylamin, Hexylmethylamin, Dibutylamin, Decylmethylamin, Butyloctylamin, Dodecylmethylamin, Tetradecylmethylamin, Dioctylamin oder Octadecylmethylamin; oder es kann schliesslich auch ein tertiäres Amin sein, wie Triäthylamin, Decyldimethylamin, Tributylamin, Diätyloctylamin, Tetradecyldimethylamin, Hexadecyl dimethylamin, Decyldibutylamin oder Octadecyldimethylamin. Auch Gemisch von Aminen, wie sie oft im Handel erhältlich sind, können verwendet werden.
Die Trocken- und/oder Korrosionsschutzmittel ge mäss der Erfindung bestehen aus einer Lösung des Neutralisationsproduktes aus dem Phosphorsäurealkylester und dem gesättigten aliphatischen Amin in 1,1,2 Trichlor-1,2,2-trifluoräthan, die etwa 0,01 bis 10 Gew. /o Neutralisationsprodukt, bezogen auf das 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan, enthält. Vorzugsweise liegt der gelöste Stoff in Mengen von etwa 0,05 bis 3 Gew.-Olo vor. Die Menge des Amins soll mindestens ausreichen, um den Phosphorsäureester zu neutralisieren; sie soll aber die zur vollständigen Neutralisation des Phosphorsäureesters erforderliche Menge um nicht mehr als 10 O/o übersteigen.
Im allgemeinen ist 1 Mol Amin je Mol Phosphorsäureester erforderlich, um den Phosphorsäureester zu neutralisieren, da das zweite Wasserstoffatom bei Phosphorsäuremonoalkylestern mit dem Amin nicht reagiert. Die Neutralisation sämtlich,er reaktionsfähiger Wasserstoffatome des Phosphorsäureester ist wesentlich, da sich Reste von nicht-neutralisiertem Phospb.orsäure- ester schwer von der Oberfläche entfernen lassen. Unter Umständen können solche sauren Reste zur Korrosion der Oberfläche führen.
Die Mittel gemäss der Erfindung werden z. B.
hergestellt, indem man zunächst den Phosphorsäureester mit der erforderlichen Menge Amin mischt, was ge wöhnlich in Gegenwart von so viel Lösungsmittel erfolgt, dass das Gemisch bei der Herstellung flüssig bleibt. Dann wird das Lösungsmittel entfernt und die gewünschte Menge des so hergestellten Phosphates in dem Trichlortrifluoräthan gelöst.
Bei den bevorzugten Trocken- und Korrosionsschutzmitteln ist der gelöste Stoff ein Produkt der Neutralisation eines Gemisches aus Phosphorsäuremono- und -di-(tridecyl)-ester mit 2-Athylhexylamin, eines Gemisches aus Phosphorsäuremono- und -dioctylester, wobei die Octylgruppen sich von durch Oxosynthese hergestellten Octylalkoholen ableiten, mit 2 Äthylhexylamin oder eines Gemisches aus Phosphorsäuremono- und -di-n-octylester sowie Phosphorsäuremono- und -di-n-decylester mit 2-Äthylhexylamin. Die Oberflächen, von denen das Wasser mit den Trockenmitteln gemäss der Erfindung entfernt werden kann, können aus beliebigen raumbeständigen, nicht-absorbierenden, unlöslichen festen Stoffen bestehen, wie sie zur Herstellung von geformten Erzeugnissen verwendet werden.
Typische Beispiele für geeignete Metalle sind Eisenmetalle, Nickel und seine Legierungen, Chrom und seine Legierungen, rostfreier Stahl, Kupfer, Messing, Bronze, Silber, Aluminium, Zink, Cadmium, Magnesium und dergleichen. Stark reaktionsfähige Metalle, wie die Alkalimetalle, kommen hierfür nicht in Betracht.
Andere Oberflächen, von denen das Wasser mit den erfindungsgemäss en Trockenmitteln entfernt werden kann, sind Oberflächen aus Glas sowie aus Kunststoffen, wie Polyamiden, Polyäthylen, Polycarbonaten und dergleichen. Das von der Oberfläche zu entfernende Wasser kann sich darauf in Form eines dünnen Films, In Form von Tropfen verschiedener Grösse oder als adsorbiertes Wasser befinden, das durch kapillare Anziehung festgehalten wird. Das Wasser kann rein sein oder in Form einer verdünnten Lösung eines Salzes, eines Reinigungsmittels oder einer Seife vorliegen. Derartige gelöste Stoffe sollen aber in dem Wasser nicht in so hohen Konzentrationen enthalten sein, dass das Wasser zu einem Lösungsmittel für die Trichlortrifluoräthanlösung wird.
Das Entfernen des Wassers wird durchgeführt, indem man die Oberfläche mit der Trichlortrifluoräthanlö- sung behandelt, wobei die Trichlortrifiuoräthanlösung das Wasser verdrängt. Dies kann erfolgen, indem man die Oberfläche mit dem Mittel besprüht, bestreicht oder das Mittel anderweitig auf die Oberfläche aufbringt oder über die Oberfläche hinwegführt, oder indem man das Erzeugnis in das Mittel eintaucht.
Die Trocknung erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur, kann jedoch auch bei niedrigeren oder höheren Temperaturen bis zum Siedepunkt des Trockenmittels vorgenommen werden. In geschlossenen Gefässen können auch Temperaturen oberhalb des normalen Siedepunktes des Trockenmittels angewandt werden; - beson- dere Vorteile werden jedoch dadurch nicht erzielt. Die Behandlungszeit ist nicht besonders ausschlaggebend, da eine wesentliche Entfernung des Wassers bereits bei der blossen Berührung der Oberfläche mit dem Mittel zustande kommt. Im allgemeinen lässt man die zu trocknende Oberfläche etwa 1 Minute mit dem Trockenmittel in Berührung; jedoch kann man auch längere oder kürzere Zeiten anwenden.
Die behandelte Oberfläche kann dann mit Trichlortrifluoräthan gespült werden, um spuren des gelösten Stoffes zu entfernen. Diese Behandlungsstufe kann jedoch ausgelassen werden, wenn derartige Spuren nicht stören. Schliesslicb, lässt man das Lösungsmittel verdunsten, wobei eine vollständig reine und trockene Metalloberfläche hinterbleibt.
Die Mittel gemäss der Erfindung eignen sich auch zum Verhindern des Rostens von Eisenmetalloberflächen. Für diesen Anwendungszweck enthalten die Lö- sungen den gelösten Stoff vorzugsweise in Konzentrationen von 1 bis 3 Gew.-O/o. Die Rostschutzbehandlung kann erfolgen, indem man die Oberfläche mit dem Mittel besprüht, bestreicht, das Mittel anderweitig auf die Oberfläche aufbringt oder über die Oberfläche hinwegführt oder das betreffende Erzeugnis in das Mittel eintaucht. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung bei Raumtemperatur; jedoch kann die rostschützende Behandlung auch beim Siedepunkt des Rostschutzmittels oder, falls Druck angewandt wird, auch bei höheren Temperaturen, z.
B. Ibei 100 OC, aber auch bei Temperaturen unterhalb der Raumtemperatur durchgeführt werden.
Nach dem Verdunsten des Trichlortrifluoräthans hinterbleibt auf der Oberfläche ein Überzug aus dem Pb,osphat, der als Rostschutzmittel wirkt. Dieser Film Ikann auch als Grundbelag für Anstrichfarben dienen, Wie es beim Phosphatieren üblich ist.
Es wurde gefunden, dass 1,1,2-Trichlor-1,2,2trifluoräthan ein wertvolles Lösungsmittel für die erfin dungsgemässen Rostschutzmittel ist, während andere LösunNgsmittel, die die Igleichen Phosphate in Lösung enthalten, weit weniger wirksam sind. Z. B. weisen Lösungen, die anstelle des Trichlortrifluoräthans Was ser, Alkohole, Kohlenwasserstoffe oder chlorierte Kdbr lenwasserstoffe enthalten, eine viel geringere Rostschutzwirkung auf als die Rostschutzmittel gemäss der Erfindung.
In den folgenden Beispielen beziehen sich Teile und Prozentangaben auf Gewichtsmengen.
Beispiel 1
43 Präzisionsminiaturlager von verschiedenen Grössen mit einem Bruttogewicht von 74g werden in wasserfreiem Methanol gespült und dann an der Luft getrocknet. Die Lager werden sodann in Wasser getaucht und hierauf in einer Nutsche stark geschüttelt, um alles Wasser ausser demjenigen zu entfernen, das in den vielen feinen Zwischenräumen durch Oberflächen- spannung und Kapillarwirkung festgehalten wird. Die nassen Lager werden dann 1 Minute mit den in Tabelle I angegebenen 1,1,2-Trichlor-l ,2,2-trifluoräthanlösun- gen behandelt und in einer trockenen Nutsche mit einer bekannten Menge wasserfreien Methanols gespült. Das Methanol wird aufgefangen und nach der Methode von Karl Fischer auf seinen Wassergehalt untersucht.
Durch Vergleich der zurückgehaltenen Wassermenge mit der mittleren Wassermenge, die von den gleichen Lagern ohne die Behandlung (Blindprobe) zurückgehalten wird, wird die prozentuale Menge an entferntem Wasser berechnet.
Die Ergebnisse finden sich in der nacbstehenden Tabelle. Der gelöste Stoff A ist das Produkt der Neutralisation eines Gemisches aus Phosphorsäuremono- und -di-(tridecyl)-ester mit 2-Äthylhexylamin.
Der gelöste Stoff B ist das Produkt der Neutralisation eines Gemisches aus Phosphorsäuremono- und -di-Oxooctylester (wobei unter Oxo-octyl der von einem durch Oxosynthese hergestellten Octylalkohol abgeleitete Rest zu verstehen ist) mit 2-Äthylbexylamin. Der gelöste Stoff C ist das Produkt der Neutralisation eines Gemisches aus Phosphorsäuremono- und -di-n-octylester und Phosphorsäuremono- und -di-n-decylester mit 2-Athylhexylamin. Sämtliche Behandlungen werden, falls in der Tabelle nichts anderes angegeben ist, bei Raumtemperatur durchgeführt.
Tabelle I
Im Vergleich Gelöster O/o an gelöstem Behandlung zur Blindprobe Stoff Stoff in der entferntes
Lösung Wasser, /o keiner 0 unter UItra- 0 schalleinwirkung eingetaucht keiner 0 beim Siedepunkt 14 eingetauc4t A 0,05 unter Ultra- 93 schalleinwirkung eingetaucht A 0,05 beim Siedepunkt 81 eingetaucht A 0,05 unter Rühren von 91
Hand eingetaucht A 0,05 umgepumpter 99
Lösungsstrom B 0,1 unter starkem 89
Rühren eingetaucht
Im Vergleich 0/0 an gelöstem zur Blindprobe Gelöster Stoff in der entferntes Stoff Lösung Behandlung Wasser B 1,0 unter starkem 98
Rühren eingetaucht A 3 umgepumpter 97
Lösungsstrom c 0,05 unter Ultra- 96 schalleinwirkung
eingetaucht
Beispiel 2 90 g Messingarmaturen werden nach Beispiel 1 behandelt. Alle Behandlungen erfolgen bei Raimtemperatur. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle II.
Tabelle II
Im Vergleich, /o an gelöstem zur Blindprobe Gelöster Stoff in der entferntes Stoff Lösung Behandlung Wasser, /o keiner 0 umgepumpter 49
Lösungsstrom A 0,05 umgepumpter 93
Lösungsstrom
Beispiel 3
Stahlangüsse (76 mm x 152 mm x 0,8 mm) werden bei Raumtemperatur 1 Minute in ein Beizbad getaucht, das aus mit dem gleichen Volumen Wasser verdünnter konzentrierter Salzsäure besteht. Die Oberflächen werden durch Abwischen gereinigt, durch Abspülen mit Leitungswasser und mit destilliertem Wasser von Säure befreit und dann mit Aceton und schliesslich mit 1,1,2 Trichlor- 1,2,2-trifluoräthan getrocknet.
Hierauf werden die Angüsse 1 Minute bis zur Hälfte ihrer Länge in eine 3 0/obige Lösung des Neutralisationsproduktes eines Gemisches aus gleichen Gewichtsteilen Phosphorsäuremono- und -di-(tridecyl)-ester mit 2-Ätbylhexylamin in 1,1,2-Trichlor- 1 ,2,2-trifluoräthan getaucht. Dann werden die Angüsse der Einwirkung einer Atomsphäre von 100 /o relativer Feuchtigkeit ausgesetzt, die durch Direktdampf hergestellt wird, wobei sich Wasser auf der Oberfläche kondensiert. Nach 6-stündiger Einwirkung dieser Bedingungen sind die unbehandelten Abschnitte der Angüsse vollständig verrostet, während die behandelten Abschnitte von Rost frei geblieben sind.
Beispiel 4
Stahlangüsse werden nach Beispiel 3 behandelt, wobei jedoch die 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthanlösung 3 O/o einer Lösung des oben beschriebenen Zusatzes in 20 o/o Leuchtöl enthält. Die unbehandelten Abschnitte der Angüsse verrosten vollständig, während die behandelten Abschnitte von Rost frei bleiben.
Beispiel 5
Stahlangüsse werden nach Beispiel 3 behandelt, wobei jedoch die 1, 1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthanlö- sung das Neutralisationsprodukt eines Gemisches aus Phosphorsäuremono-Oxo-octylester und Phospbprsäure- diExo-octylester mit Primene-81R , einem im Handel erhältlichen Gemisch aus primären tert.Alkylaminen der allgemeinen Formel RNH2, in der R 12 bis 20 Kohlen- stoffatome aufweist, in einer Konzentration von 3 /o enthält. Die unbehandelten Abschnitte der Angüsse verrosten vollständig, während die behandelten Abschnitte frei von Rost bleiben.
Beispiel 6
Stahlangüsse werden nach Beispiel 3 behandelt, wobei jedoch die 1,1 ,2-Trichlor-1 ,2,2-trifluoräthaniö- sung das Neutralisationsprodukt eines Gemisches aus Phosphorsäuremono- und -di-n-octylester und Phosphorsäuremono- und -di-n-decylester mit 2-iitlyllhexyl- amin in einer Konzentration von 3 ovo enthält. Die unbehandelten Abschnitte der Angüsse verrosten vollständig, während die behandelten Abschnitte frei von Rost bleiben.
Beispiel 7
Stahlangüsse, die nach Beispiel 3 vorbereitet und behandelt worden sind, werden 6 Monate der Einwirkung der Atmospbare eines klimatisierten Raumes ausgesetzt. Am Ende dieses Zeitraumes zeigen die unbehandelten Abschnitte einen bräunlichen Rostanflug, während die behandelten Abschnitte frei von einem solchen Anflug geblieben sind.
Beispiel 8
Nach Beispiel 3 gebeizte Stahlangüsse werden 1 Minute bei Raumtemperatur in 3 0/obige Lösungen des Neutralisationsproduktes eines Gemisches aus Phosphorsäuremono-(tridecyl)-ester und Phosphorsäuredi (tridecyl)-ester mit 2-Äthylhexylamin in den folgenden Lösungsmitteln getaucht: 1,1,2-Trichlor- 1,2,2-trifluor äthan, Trichloräthylen, Stoddard Solvent (vgl. Zerbe, Mineralöle und verwandte Produkte , 1952, Seite 330), Methanol und Wasser (Dispersion). Die so behandelten Angüsse werden nach Beispiel 3 der Einwirkung von Wasserdampf ausgesetzt.
Die Ergebnisse sind die folgenden: Lösungsmittel Zustand des Angusses nach 6 Stunden 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluoräthan kein Rost Trichloräthylen Rostflecke Stoddard Solvent starke Rostflecke Methanol Igeringe Rostflecke Wasser starke Rostflecke.
PATENTANSPRUCH I
Trockenmittel und/oder Korrosionsschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, dass es 1,1,2-Trichlor- 1,2,2trifluoräthan und darin gelöst 0,01 bis 10 Gew.- /o, bezogen auf die Merrge des 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluor äthans, eines Produktes entb,ält, wie es entsteht, wenn man Phosphorsäuremono- oder dialkylester, deren Al kylgruppen je 6 bis 20 Kohlenstoffatome enthalten, mit einer äquimolaren oder bis zu 10 O/o die äquimolare menge übersteigenden Menge mindestens eines gesättigten aliphatischen Amins mit 1 bis 3 Alkylgruppen mit insgesamt 6 bis 20 Kohlenstoffatomen, die an das Aminstickstoffatom gebunden sind, umsetzt.
UNTERANSPROCHE
1. Mittel gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es 0,05 bis 3 Gew.- /o eines Reaktionsproduktes enthält, wie es entsteht, wenn man Phosphorsäuremono- und -di-(tridecyl)-ester mit 2-Aethylhexylamin umsetzt.
2. Mittel gemäss Patentanspruclb, I, dadurch gekennzeichnet, dass es 0,05 bis 3 Gew.-O/o eines Reaktionsproduktes enthält, wie es entsteht, wenn man Phosphorsäuremono- und -di-octylester mit 2-Aethylhexylamin umsetzt.
3. Mittel gemäss Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass es 0,05 bis 3 Gew.-O/o eines Reaktionsproduktes enthält, wie es entsteht, wenn man Phosphorsäuremono- und -di-n-octylester und Phosphorsäuremono- und -di-n-decylester mit 2-Aethylhexylamin umsetzt.
PATENTANSPRUCH II
Verwendung des Mittels gemäss Patentanspruch, I zur Entfernung von Wasser von festen Oberflächen und/oder zum Verhindern der Rostbildung auf Eisenmetalloberflächen, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen mit dem Mittel behandelt werden.
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