CN107530734B - 制造结构化表面的方法和如此结构化的制品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过施加由反应性热熔胶制成的层、然后将表面压花来制造结构化表面的方法，以及由此制成的制品。

Description

制造结构化表面的方法和如此结构化的制品

技术领域

本发明涉及一种在借助热涂层法涂布的基底

上制造结构化表面的方法，以及相应的产品。

背景技术

对地板元件和对家具工业和/或对室内设计而言越来越重要的设计元素是对天然材料的逼真模仿。可以例如使用直接印刷或印刷到需要层压的纸幅或箔幅，特别是树脂浸渍的纸上的复杂多色印刷，仿造旨在替代实木板、嵌板或地板的木复合板(Holzwerkstoffplatten)的视觉外观。通常随后通过涂施和硬化一个或多个透明顶涂层保护这种类型的印刷。

即使表面是天然产品表面的逼真模仿，在逆光观看或触摸时直接地该表面看起来仍是仿制品。在逆光观看时产生的光学反射和涂层表面的触觉性质不同于天然表面的那些。模仿天然材料，特别是木材、石材或软木，要求不仅模仿光学性质，还模仿它们的触觉性质和质地。例如，可以使用已在其制造过程中结构化的纸。

因此，只有当理想地依照印刷的光学结构将该表面结构化才能实现更接近天然材料表面的光学和触觉性质。例如已知将已例如印刷或用树脂浸渍的纸覆盖的复合板结构化或织构化以使最上方的未硬化树脂层或漆层与结构辊、压板或压力辊接触，其中该漆或树脂硬化，使得留下三维表面结构。可以通过透过透明压花阴模的热或辐射实现硬化，其中随后将压花阴模与基底脱离，以使硬化的树脂或硬化的漆具有与压花阴模的表面结构的负像对应的结构化。

基本上规则的压花不仅可以模仿天然材料，还可改进地板覆盖物的防污性能。均匀的压花，即保持凹谷之间的特定距离和凸起的指定高度情况下的规则凹凸图样，可以将最上表面结构化以使得能够实现所谓荷叶效应。可以使用压花辊实现相应的压花，其中将顶层的最上表面压花或将基层压花，该基层用顶层覆盖。

EP 1 645 339 A1公开了在印有装饰并被特别透明顶涂层覆盖的复合板上产生结构化表面，其特征在于仍在顶涂层硬化前，施加另一漆层，其与光滑的尚未硬化的顶涂层接合以产生至少在一定程度上均一的层。在此可以借助具有专门设计的辊表面结构且其整个表面被漆覆盖的压花辊，根据该辊表面的凹凸将不同量的漆施加到顶涂层上。或者，可以通过借助数字印刷头，例如根据喷墨印刷机的原理，直接涂施漆来产生结构化表面结构，但此处实现的结构没有机械压花结构的纹理和深度。在这种方法中，通过凸起模仿天然材料中存在的孔隙，即凹陷，使得大致产生人眼和触觉无法区分的直至100μm量级的所谓反天然木材表面结构。但是，这些结构的深度较小，特别是直至5μm。

家具工业和地板工业不仅对表面的光学和触觉效果，还对表面的耐受值和强度，例如耐划伤性、耐磨损性或耐磨擦性、耐紫外性、耐火性和耐化学品性提出高的要求。可以通过涂施漆体系实现这一点。但是，当使用这种方法时，不用高成本不可能实现机械深压花。这种类型的漆体系经证实在硬化后过硬和过脆，并且小的层厚度阻碍深压花。

发明内容

为了满足家具工业和地板工业的进一步提高的要求，本发明的目的是，提出一种可在湿法涂漆工艺或热涂布工艺的过程中制造深结构化表面并实现改进的触觉性质和光学性质的简单方法。

采用所提出的本发明方法实现天然结构化，在此该结构化与通过涂施漆实现的结构化不同，因为后者情况下将凹陷仿制为被称作“正孔(Positivporen)”的凸起。

特别地，采用该简化方法仅通过单次施加就可产生大的层厚度和由此产生结构深度，其还表现出极高的耐磨损性和耐冲击性。另外，该一次压花表面也没有发生任何回复现象，其中一次压花的热涂层表面保持其形状并且没有表现出随时间发生回复。

根据本发明提出一种制造结构化表面的方法，其中在第一步骤a)中，将由基于聚氨酯的反应性热熔胶制成的层施加到基底的至少一部分上，可能地此后施加至少一个漆层。在后续步骤b)中，借助具有织构化表面的元件在施加的层结构上产生结构化表面。替代性地或附加地，也可以在实际压花步骤后施加漆层，在此也可以在压花步骤之前和之后施加不同的漆。

在一个实施方案中，将漆层施加到由基于聚氨酯的反应性热熔胶制成的层上，其中所述漆例如是UV固化漆。根据本发明，该UV漆在后续步骤之前没有完全固化，而是仅发生部分反应，其中该漆呈胶凝化稠度。因此保持一定挠性，这有利于压花。

用于在基底上制造结构化表面的本发明的方法因此包括下列步骤：

a)将由基于聚氨酯的反应性热熔胶制成的层施加到基底表面的至少一部分上；

b)采用具有要在基底上产生的三维结构的负像(Negativform)的压花模具，将在前一步骤中施加的层的表面压花。

此处的程序还可包括步骤c)，其中在被反应性热熔胶覆盖的基底上施加漆层，其中步骤c)可在步骤a)之后和在步骤b)之前，和/或在步骤b)之后进行。步骤c)优选在步骤b)之后进行。

本发明的另一方面涉及可通过本发明的方法获得的在基底的至少一部分上具有结构化表面的制品。

令人惊讶地，这种类型的产品在最终交联后的触觉性质是丝绒般、柔软并且非常有吸引力；也可使用术语“柔软触感”描述这种性质。

为简单起见，与本发明的方法相关地解释下文给出的特征和优选特征，但它们同样适用于本发明的制品。

在一个实施方案中，首先提供由反应性热熔胶制成的热涂层，其在适当的步骤中，用三维结构化将其表面压花。该反应性热熔胶是基于聚氨酯的反应性热熔胶，其中通常借助环境空气中存在的水分实现所述热熔胶的反应和硬化。但是，基于聚氨酯并可通过辐射固化或辐射反应性的热熔胶也合适，其中基于湿交联型聚氨酯的合适的热熔胶在此包含可通过电子束或通过紫外线辐射聚合的组分、光引发剂以及任选附加物质。

因此，本发明的优选方法具有下列特征，步骤a)中的基于聚氨酯的反应性热熔胶是包含至少一种可通过辐射聚合的官能团的可辐射固化的热熔胶。

可通过辐射固化的合适的反应性热熔胶例如描述在US 8,153,264B2或WO 2006/106143A1中。

该基于聚氨酯的反应性热熔胶既可以是单组分的，又可以是多组分的，尤其是双组分的。单组分反应性热熔胶是优选的。

单组分基于聚氨酯的反应性热熔胶在现有技术中，例如在WO2006/056472A1或WO2012/084823A1中。

在双组分热熔胶的情况下，优选一种组分包含一种或多种多元醇以及任选添加剂的混合物，且另一组分包含一种或多种多异氰酸酯以及任选添加剂。在此使用现有技术中已知类型的双组分混合和计量系统以混合这两种组分。通常刚好在该反应性热熔胶使用前混合这两种组分。

如上所述层体系特别可包含例如促进该层体系与基底接合的附加层。

基于聚氨酯的反应性热熔胶在非常多种多样的基底上具有良好的粘合性质。例如，基底可以至少部分由木材、类木材料、铁、非铁金属、塑料、纸、装饰纸、纸板、造型用纸泥(Pappmache)、玻璃、油毡、无机非金属矿砂或矿物物质构成。该基底优选是木复合板、无机粘合板、塑料板、压缩板(Kompaktplatte)、夹芯构造板、轻质板和/或油毡的表面。

基于聚氨酯的反应性热熔胶在一个实施方案中可以施加到以幅料形式或以单张形式提供的例如由纸制成的基底上。由此覆盖的这种基底可以在将所述层结构层压在另一支承基底或支承板上之前或之中或之后，借助压花步骤结构化。相应地，提供可以与支承基底或支承板层压的覆盖材料(Overlay)或层压材料或护套材料。

或者，提供要涂布的基底，在其上通过印刷施加有要仿制的表面的光学图像，例如木材表面的图像。该印刷物可以直接施加到该基底上，以使其基本是基底表面的组成部分。或者，该基底可以被例如由印刷有适当装饰的纸或箔制成的幅料覆盖。还可以在该基底上制造由经着色的热涂层制成的层，其也可以以幅料的形式使用。已知借助具有静态或单程或可移动或多程印刷头的由处理器控制的喷墨印刷机在基底上制造多色图像的印刷方法。该基底可以特别已用密封层预处理并可以在印刷后用保护层覆盖。

相应地，一个优选实施方案提供一种方法，其中在步骤a)中施加反应性热熔胶之前，在基底上施加例如以带有装饰的幅料形式的装饰。此处的装饰可以通过直接或数字印刷施加到基底表面的至少一部分上。通过步骤b)中的压花制成的三维结构优选与施加的装饰同步。

另一优选实施方案包括本发明的方法，其中在步骤a)中施加反应性热熔胶之前，将经着色的热涂层施加到该基底上。

基于聚氨酯并在热涂层体系中施加到由此印刷的基底上的反应性热熔胶的优点在于，一次施加也可实现大的层厚度。可以实现50微米至800微米的层厚度。层厚度优选为50微米至300微米，更优选50微米至200微米。通过一次施加可以制造在宽范围内变化的层厚度，这代表有利的节省时间。这与以多层采用适当的中间抛光和干燥步骤施加的传统漆涂层相对照。使用可在宽范围内变化的层厚度，可以制造不同的负荷类别，例如根据DIN EN13329(01/2009)用于地板元件的负荷类别21(住宅/中等)至负荷类别33(商业/高)。

基于聚氨酯的反应性热熔胶是在室温下是固体的无排放和无溶剂的产品。反应性热熔胶的施加温度在60℃至150℃，优选100℃至140℃的范围内，其中该产品在120℃下的布鲁克菲尔德粘度在1000mPas至30 000mPas，优选4000mPas至10 000mPas的范围内。该反应性热熔胶的密度通常为1.1克/平方米。可以例如通过刮涂、辊涂、喷涂，或借助喷嘴或狭缝模头或借助幕涂或通过细线料(线涂)施加由基于聚氨酯的反应性热熔胶制成的层。在此，每平方米要涂布的表面可施加的反应性热熔胶的量为大约20克至1200克，优选20克至450克，更优选20克至300克。有利的是，该反应性热熔胶的层即使在硬化状态也具有一定程度的残留弹性。优选不仅通过物理凝固，还至少在一定程度上，特别是完全通过借助空气水分的湿固化实现硬化。

为了实现适当的所需耐受值，该反应性热熔胶可包含添加剂、辅助剂和/或填料，此处的填料组分的粒子在材料、粒度、粒子形状和粒子重量方面可在宽范围内变化。由于该填料组分的粒子良好结合到具有高粘度和特定流变性的反应性热熔胶中，粒子分布甚至在相对较高的加工温度下也保持基本均匀，因此不需要任何额外混合。

有利地，还未完全硬化的反应性热熔胶的层可以被漆层覆盖，在此该漆层提供保护并同时提供表面效应。特别地，可以在实际压花步骤前、在压花步骤后或既在压花步骤前又在压花步骤后施加漆。在此不要求施加的基于聚氨酯的反应性热熔胶和如果适当，施加的漆层完全硬化。所用的漆可以是任何所需的漆；该漆有利地以短硬化时间为特征。举例提到双组分PUR漆、硝基漆或水性漆。优选使用UV固化漆。可以使用传统施加方法施加漆，此处漆层的厚度为5微米至25微米。

特别地，反应性热熔胶/漆的组合层兼具各层的有利性质。例如，甚至在施加的漆层阻碍反应性热熔胶的层与环境空气直接接触时，该反应性热熔胶也可硬化。

可以通过如下方式实现改进：在将反应性热熔胶施加到基底上后将该层平整化，在此有利地例如借助平整辊或平整带在提供热量的情况下进行平整。适当的平整化步骤公开在例如WO 2006/066954A1中。

相应地，优选的是，在本发明的方法中，在步骤a)后，提供将施加到基底上并由基于聚氨酯的反应性热熔胶制成的层平整化的步骤。

通过热涂层体系通过如下方式促进结构化表面的制造，也称作压花：也可以使施加的层体系具有大的层厚度，特别是因为根据湿交联原理的硬化程序不受限制。层厚度与压花结构的花纹深度直接相关。本发明的方法因此提供经由大的层厚度制造具有显著深度的结构的可能性，即使基底本身没有同时被压花。本发明能够施加50至200微米的层厚度和-如上所述-甚至更大厚度。在一个实施方案中，该压花还可包括提供的基底的压花，特别是在该基底至少在一定程度上由软木材料构成时。

借助面漆层和在其上施加或产生的漆结构(涉及另一漆层)制造结构化表面的已知方法不同于有利地利用热涂层体系的性质的本发明的方法。基于聚氨酯的反应性热熔胶通过用环境中存在的水分化学交联而固化，在此施加的并因此覆盖的漆层不会阻碍硬化。组合层体系的压花可容易进行，此处的压花可在线或在随后的时刻或离线进行。可以例如使用具有表面结构的压花辊或压光辊实现压花，其中在涂布的基底的最上表面上制成压花辊的表面结构的负像。不仅可以使用由金属制成的辊，也可以使用具有引入其包胶表面中的凹陷的包胶辊。由橡胶或类似橡胶的材料构成的辊表面还可补偿要结构化的表面的不平整区域。但也可以使用由塑料、木材或织物制成的压花辊。

因此，优选在步骤b)中的压花中使用呈压花辊形式并由选自金属、塑料、木材、橡胶和织物的材料构成的压花模具。

或者，可以使用具有压板或连续带(也称作结构化转印膜)形式的压花模具的短周期压机制造压花表面结构。传统方式使用金属压花模具，其中以蚀刻未被掩模覆盖的区域方式蚀刻用掩模预处理的印刷的金属片。为制造深结构，需要多个操作步骤。除了金属压花模具以外，还已知使用PET箔作为压花阴模，在此通过蚀刻以凹陷的形式在一定程度上烧蚀材料。合适的压花模具或压制模具有最多至1000微米的粗糙深度。压花模具可以为由金属、塑料、木材、橡胶、石材或织物制成的阴模形式。

相应地，可以用压花辊形式的压花模具或用平压花模具实现步骤b)中的压花。同样可以使用特别由金属、塑料或织物制成的结构化转印膜作为压花模具。

在借助热涂层法涂布的基底上制造结构化表面的本发明的方法包括在施加反应性热熔胶层和可能的漆层后的最上表面的实际压花。还可以提供附加层以制造层体系，其中待压花的层的厚度提高，因此实现更大的花纹深度。可以改变用于压花步骤的一些参数。例如，在所得表面结构中要实现的压花深度取决于在反应性热熔胶和可能的漆层的施加和压花步骤之间的时间段，这一时间段也可被称作结晶时间或硬化时间。施加的反应性热熔胶的交联程度越高，即硬化进行至的程度越高，则为压花步骤选择的温度和压力越高，或要实现的三维结构变得越平和越不锐利。

步骤b)中的压花原则上可以立即无延时地进行。但是，通常延时20秒至72小时。

在线方法中的所需遵守的结晶时间或硬化时间优选为30秒至4小时。取决于要涂布的基底的性质和所用热涂层体系，可以延长结晶时间或硬化时间直至24小时或72小时，在此实现理想的压花结果并且施加的涂层体系在压花步骤之前、过程中和/或之后硬化。尤其有利的是，也可以在压花步骤前使用短结晶时间或硬化时间，而没有所产生的三维表面结构由于回复效应造成的锐度和/或深度的损失。

通过步骤b)中的压花制成的三维结构可仅延伸到所述一个或多个施加到基底上的层中，或可延伸直到基底中。

压花工序中主导的温度也是重要的。20℃至180℃的温度范围是优选的。如果温度太高，在所述一个或多个施加的层中可能发生变色。在此必须注意的是，压花模具的特定材料具有隔绝作用，使得要结构化的表面上的温度不同于压花模具的温度。该压花模具在此优选是经加热的。

因此，步骤b)中的压花优选在20℃至180℃的温度下实现，其中该压花模具是经加热的。

压花工序的另一参数是挤压的压力和挤压的时间。根据本发明，取决于压花模具或压制模具，施加的挤压压力可以为30巴至150巴，其中遵守的挤压时间为5秒至20秒。

在借助热涂层法涂布的基底上制造结构化表面的本发明方法的一个特别的优点在于，以简单、降低成本且省时方式制造与从自然界已知的那些相同的结构，其具有特别有吸引力的光学和触觉性质。该方法还提供满足对用于从家具部件到地板元件的各种用途的耐受值提出的高要求的可能性。特别地，在热涂层的过程中与漆施加结合的基于聚氨酯的反应性热熔胶的物理和化学性质经证实在压花方面有利，因为预计基本没有发生回复效应。通过压花实现的表面结构保持如它们直接在压花后存在的形式。由此可以实现天然材料的外观的逼真仿制，直至温热和天然外观的触觉性质、挠性和根据DIN EN 13722(10/2014)在60°下<10GU(光泽度单位)的光泽等级的光泽。

通过附图图解本发明的主题的其它优点和实施方案并在说明书下文中对其更详细解释。

附图说明

图1显示用于制造表面具有装饰和结构化的板状产品的装置或系统。

图1描绘用于制造具有装饰的板状产品，例如家具构造板、地板元件、墙板或天花板(Deckenpaneele)的装置1或系统。

在图1中描绘为板状产品的多个基底2布置在传送装置4上并相继送入各种加工单元6、8、10。传送装置4可以为具有传送辊的传送辊道(Bahn)的形式。箭头3指示基底2的传送方向。也可以想到在大表面积的单个基底2上或在连续制成的工件上进行加工，这些在随后的时刻分割成独立的产品。

基底2也可称为支承基底。基底2可以是木质的，例如刨花板、中密度纤维板、高密度纤维板或硬纤维板，或软木。另外合适的有：无机粘合板(例如石膏、石膏纤维、水泥)、塑料(例如PVC、丙烯酸系、PP等)、压缩板(例如树脂浸渍纸)、夹芯结构、轻质板(例如具有适当的覆盖层的蜂窝芯材)和/或油毡。

在例如用于清洁表面的可能预处理后，基底2可以在加工单元(未显示)中例如数字方式印刷有装饰。或者，可以将带有装饰的箔或纸层压到基底2上。可以通过借助一个或多个印刷辊系统或数字印刷装置印刷施加该装饰，例如木材装饰、天然石材装饰或其它装饰，其中可以接着后续加工装置，例如用于将印刷的装饰图像干燥或部分干燥的那些。

在后续加工单元6(其也被称作涂施单元)中，借助热涂层法用基于聚氨酯的反应性热熔胶覆盖由此覆盖或印刷的、可能已经过预热的基底2。图1显示借助一对辊12、14施加反应性热熔胶，在此可以改变施加重量和层厚度。涂施单元6包含与涂施辊14接触的计量辊12，反应性热熔胶(未显示)位于它们之间。涂施辊14以箭头15所示的方向旋转。通过涂施辊14将反应性热熔胶以指定层厚度施加到基底2的表面16上。将反应性热熔胶加热并以液体粘性状态使用，在此可以借助计量辊12提供加热。在图1中描绘的实施例中，在涂施单元6后紧接着用于平整施加的反应性热熔胶的平整单元18，其中存在的平整辊20与基底2的传送方向3相反地以由箭头22所示的方向旋转。平整辊20紧靠布置在涂施辊14后，或与其接触。平整辊20经由被反应性热熔胶覆盖的表面16的区域与基底2接触。24是指布置在平整辊20上以除去附着在平整辊20上的反应性热熔胶的刮刀设备。可想到平整单元18的另一些实施方案，例如引入热、使用平整带代替平整辊20。

在平整单元18后，由此覆盖的基底2经过加工单元8，在此施加漆，优选在所谓的湿压湿法中。由于令人惊讶地不要求施加的反应性热熔胶层完全硬化，可以立即施加漆，特别是在反应性热熔胶层完全硬化前。所用的漆可以是任何所需的漆，优选UV固化漆。加工单元8例如设计为如图1中所示的辊涂施、为喷涂施或为幕涂法。可以例如借助装置26实现随后的硬化工序，其中可以使用紫外线或紫外灯。

在基底2立即或在短静置阶段后传送，即在线，或在延长的静置阶段后，也称为离线传送到的进一步加工单元10中，由此涂布的基底2用压花模具28压花以制造该表面的三维结构。图1显示加工单元10(也称作压花单元)包含作为对辊(具有压力滚筒和对压滚筒30、32)形式的压花模具28。压力滚筒30具有在其表面上存在凸起和凹陷的包覆物，随着所述滚筒旋转，这些以负像形式压印在由此涂布的基底2的表面上。凸起和凹陷在其分布以及其深度和形状方面的形成方式使得复制天然触觉性质。或者，可以使用短周期压机借助压板形式的压花模具28实现压花。此处的压花模具28可通过适当的加热设备加热，在此有利地与提高的粘合相结合地实现之前施加的层的硬化。

附图标记列表

1 装置

2 基底

3 传送方向

4 传送装置

6 加工/涂施单元

8 加工单元

10 加工/压花单元

12 计量辊

14 涂施辊

15 涂施辊的旋转方向

16 表面

18 平整单元

20 平整辊

22 平整辊的旋转方向

24 刮刀设备

26 硬化装置

28 压花模具

30 压力滚筒

32 对压滚筒

Claims (17)

1.在基底(2)上制造结构化表面的方法，步骤包括：

a)将由基于聚氨酯的湿交联型反应性热熔胶制成的层施加到基底(2)的表面(16)的至少一部分上；

b)在步骤a)中被反应性热熔胶覆盖的基底上施加漆层；

c)用包含要在基底(2)上制造的三维结构的负像的压花模具(28)，将在步骤b)中施加的层的表面压花；

d)在步骤c)中压花的表面上施加另一漆层；和

e)将在步骤d)后基于聚氨酯的湿交联型热熔胶制成的层完全硬化。

2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于步骤a)中的基于聚氨酯的反应性热熔胶是包含至少一种可通过辐射聚合的官能团的可辐射固化的热熔胶。

3.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于在步骤a)后提供将施加到基底(2)上并由基于聚氨酯的反应性热熔胶制成的层平整化的步骤。

4.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于步骤c)中的压花在步骤b)之后立即无延时地进行。

5.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于步骤c)中的压花在步骤b)之后延时20秒至72小时的情况下进行。

6.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于步骤c)中的压花使用压花辊形式的压花模具(28)或平压花模具(28)进行。

7.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于步骤c)中的压花在20℃至180℃的温度下进行，其中压花模具(28)是经加热的。

8.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于步骤c)中的压花借助呈阴模形式并由选自金属、塑料、木材、橡胶、石材和织物的材料制成的压花模具(28)进行。

9.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于步骤c)中的压花借助呈压花辊形式并由选自金属、塑料、木材、橡胶和织物的材料制成的压花模具(28)进行。

10.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于步骤c)中的压花借助呈结构化转印膜形式并由选自金属、塑料和织物的材料制成的压花模具(28)进行。

11.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于在步骤a)中施加反应性热熔胶之前，在基底(2)上施加装饰，其中所述装饰已通过直接或数字印刷施加到基底(2)的表面(16)的至少一部分上。

12.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于在步骤a)中施加反应性热熔胶之前，已在基底(2)上施加带有装饰的幅料。

13.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于在步骤a)中施加反应性热熔胶之前，已将经着色的热涂层施加到基底(2)上。

14.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于基底(2)是木复合板、无机粘合板、塑料板、压缩板、夹芯构造板、轻质板或油毡。

15.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于通过步骤c)中的压花制成的三维结构在施加到基底(2)上的层内延伸。

16.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于通过步骤c)中的压花制成的三维结构延伸直到基底(2)中。

17.如权利要求1或2中所述的方法，其特征在于所述反应性热熔胶是单组分的。

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