CN109512585B - 吸收透气性能优良的纸尿裤芯层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种吸收透气性能优良的纸尿裤芯层材料及其制备方法，所述芯体自下往上依次包括无尘纸层、聚合物层和无纺布层，所述聚合物层由直径为10‑100μm的聚合物纤维，以平行堆积或径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，至少80％聚合物纤维的长度大于2.5cm；所述聚合物至少包含95％的高分子吸水树脂。本发明的高分子吸水树脂以微纤维的方式设于芯体中，首先，微纤维的比表面积大，吸附效率和性能都显著提升，另外，微纤维之间形成若干无序的架桥结构，存在多个透气通道，透气性能好，另外，微纤维均一性好，吸水后整体膨胀，平整不起跺，同时具有良好的透气性能，大大提高舒适度。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸收透气性能优良的纸尿裤芯层材料及其制备方法，属于纸尿裤新材料技术领域。
背景技术
现代纸尿裤按照结构而言一般由三个部分组成：表面包覆层、吸收芯层和底层。芯体被称为纸尿裤的心脏，不同芯体的纸尿裤品质差异巨大。第一代芯体是由绒毛浆加高分子吸水树脂SAP混合形成，没有分层也没有分区，其吸水效果较好，但结构相对松散，没有添加粘合剂，不能固定绒毛浆和SAP，故而容易导致起坨、断层的现象发生。第二代芯体是在第一代芯体的基础上做一个分区，起到一定的固定绒毛浆与SAP作用，一定程度减少了起坨的现象，但不能避免起坨的发生。第三代芯体采用的是复合芯体结构，由无尘纸、无纺布和SAP组成，采用复合芯体可以让纸尿裤更薄，不断层不起坨，各层之间采用热熔胶粘合而成，芯体中含大量的SAP来保证纸尿裤的吸水量，吸水后整体膨胀，平整不起坨。但其仍存在如下不足：纸尿裤吸水后整体膨胀，其吸水后透气性较差，过度的闷热潮湿会使得婴儿和成人的臀部皮肤红疹，舒适度下降，本发明旨在解决这一技术问题，提供一种吸收透气性能优良的纸尿裤芯层材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种吸收透气性能优良的纸尿裤芯层材料，该芯层材料首先具有良好的吸水性能 ，尿液溅洒至芯层后，能快速分散被均匀吸附，吸水后整体膨胀，平整不起跺，同时具有良好的透气性能，大大提高舒适度。
本发明的目的之二在于提供一种吸收透气性能优良的纸尿裤芯层材料的制备方法，该方法工艺流程合理，便于产业化实施，产品质量可靠，均一性好。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，所述芯体自下往上依次包括无尘纸层、聚合物层和无纺布层，所述聚合物层由直径为10-100μm的聚合物纤维，以平行堆积或径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，至少80%聚合物纤维的长度大于2.5cm；
所述聚合物至少包含90%的高分子吸水树脂。
本发明的高分子吸水树脂以微纤维的方式设于芯体中，首先，微纤维的比表面积大，吸附效率和性能都显著提升，另外，微纤维之间形成若干无序的架桥结构，存在多个透气通道，透气性能好，另外，微纤维均一性好，吸水后整体膨胀，平整不起跺，同时具有良好的透气性能，大大提高舒适度。
优选的，所述聚合物纤维的直径为30-60μm，以径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，至少90%的聚合物纤维的长度大于2.5cm；
所述聚合物的重量百分比组成为：高分子吸水树脂96-98%，热熔胶2-4%。
本发明的高分子吸水树脂以微纤维的方式设于芯体中，首先，微纤维的比表面积大，吸附效率和性能都显著提升，另外，微纤维之间形成若干无序的架桥结构，存在多个透气通道，透气性能好，另外，加入的若干热熔胶，也形成微丝，实现对高分子吸水树脂微丝的定位效果，强化平整不起跺的效果。
一种吸收透气性能优良的纸尿裤芯体的制备方法，基于热熔设备的平行堆积法，所述热熔设备包括：基座、带加热机构的热熔腔、温度传感器、驱动轴、驱动电机和控制机构，热熔腔固定设于驱动轴的动力输出端，驱动轴与基座转动连接，驱动轴的动力输入端与驱动电机的动力输出轴联接，驱动电机设于基座内，热熔腔侧壁设有若干聚合物纤维成型孔，温度传感器设于热熔腔底部，控制机构设于基座侧面，加热机构、温度传感器和驱动电机与控制机构电连接，通过控制机构控制热熔腔的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔同轴心设置且与驱动轴转动连接的第一收集腔，第一收集腔内壁固定设有无尘纸；
所述平行堆积法的步骤具体如下：
a: 聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上1-5℃，使聚合物熔融；
b: 聚合物纤维成形：热熔腔以8000-12000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，均匀的平行堆积于无尘纸上，获得芯体半成品；
c: 贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体。
本发明还提供了另外一种技术方案：一种吸收透气性能优良的纸尿裤芯体的制备方法，基于热熔设备的径向交叉堆积与平行堆积结合法，所述热熔设备包括：基座、带加热机构的热熔腔、温度传感器、驱动轴、驱动电机和控制机构，热熔腔固定设于驱动轴的动力输出端的顶端，驱动轴与基座转动连接，驱动轴的动力输入端与驱动电机的动力输出轴联接，驱动电机设于基座内，热熔腔侧壁设有若干聚合物纤维成型孔，温度传感器设于热熔腔底部，控制机构设于基座侧面，加热机构、温度传感器和驱动电机与控制机构电连接，通过控制机构控制热熔腔的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔同轴心设置的且均与驱动轴转动连接的第一收集腔和第二收集腔，第二收集腔顶端比第一收集腔顶端高15-30cm，第一收集腔顶端比热熔腔顶端低10-20cm，第二收集腔位于第一收集腔顶端以上部分的内壁固定设有无尘纸；
所述方法的步骤具体如下：
a: 聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上1-5℃，使聚合物熔融；
b: 聚合物纤维成形：热熔腔以8000-12000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，在第二收集腔与第一收集腔顶端之间径向交叉以及第二收集腔高于第一收集腔顶端以上部分平行堆积，成形于无尘纸上，获得芯体半成品；
c: 贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体。
优选的，所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为5-8cm，聚合物纤维成型孔的孔径为50-400μm。
优选的，所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为5-8cm，第二收集腔与第一收集腔之间的间距为5-6cm，聚合物纤维成型孔的孔径为50-400μm。
优选的，所述高分子吸水树脂为纤维素系中的任意一种，所述纤维素为接枝纤维素、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素或黄原酸化纤维素。
本发明的有益效果是：本发明的高分子吸水树脂以微纤维的方式设于芯体中，首先，微纤维的比表面积大，吸附效率和性能都显著提升，另外，微纤维之间形成若干无序的架桥结构，存在多个透气通道，透气性能好，另外，微纤维均一性好，吸水后整体膨胀，平整不起跺，同时具有良好的透气性能，大大提高舒适度。
附图说明
图1实施例1的热熔设备；
图2为实施例2的热熔设备。
图中：1、基座，2、热熔腔，3、温度传感器，4、驱动轴，5、驱动电机，6、控制机构，7、第一收集腔，8、第二收集腔，9、聚合物纤维成型孔，10、加热机构，11、无尘纸。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，所述芯体自下往上依次包括无尘纸层、聚合物层和无纺布层，所述聚合物层由直径为10-20μm的聚合物纤维，以平行堆积方式成形，至少80%聚合物纤维的长度大于2.5cm；
所述聚合物为100%高分子吸水树脂，具体的说为接枝纤维素系。
实施例1的吸收透气性能优良的纸尿裤芯体的制备方法，基于热熔设备的平行堆积法，所述热熔设备包括：基座1、带加热机构的热熔腔2、温度传感器3、驱动轴4、驱动电机5和控制机构6，热熔腔2固定设于驱动轴4的动力输出端，驱动轴4与基座1转动连接，驱动轴4的动力输入端与驱动电机5的动力输出轴联接，驱动电机5设于基座1内，热熔腔2侧壁设有若干聚合物纤维成型孔9，温度传感器3设于热熔腔2底部，控制机构6设于基座1侧面，加热机构10、温度传感器3和驱动电机5与控制机构6电连接，通过控制机构6控制热熔腔2的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔2同轴心设置且与驱动轴4转动连接的第一收集腔7，第一收集腔7内壁固定设有无尘纸11；
所述平行堆积法的步骤具体如下：
a: 聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上5℃，使聚合物熔融；
b: 聚合物纤维成形：热熔腔以8000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，均匀的平行堆积于无尘纸上，获得芯体半成品；
c: 贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体。
所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为8cm，聚合物纤维成型孔的孔径为50μm。
实施例2
吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，所述芯体自下往上依次包括无尘纸层、聚合物层和无纺布层，所述聚合物层由直径为30-40μm的聚合物纤维，以径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，85%聚合物纤维的长度大于2.5cm；所述聚合物为100%高分子吸水树脂，所述高分子吸水树脂为羧甲基化纤维素系。
实施例2的吸收透气性能优良的纸尿裤芯体的制备方法，基于热熔设备的径向交叉堆积与平行堆积结合法，所述热熔设备包括：
基座1、带加热机构的热熔腔2、温度传感器3、驱动轴4、驱动电机5和控制机构6，热熔腔2固定设于驱动轴4的动力输出端，驱动轴4与基座1转动连接，驱动轴4的动力输入端与驱动电机5的动力输出轴联接，驱动电机5设于基座1内，热熔腔2侧壁设有若干聚合物纤维成型孔9，温度传感器3设于热熔腔2底部，控制机构6设于基座1侧面，加热机构10、温度传感器3和驱动电机5与控制机构6电连接，通过控制机构6控制热熔腔2的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔2同轴心设置的且均与驱动轴4转动连接的第一收集腔7和第二收集腔8，第二收集腔8顶端比第一收集腔7顶端高15cm，第一收集腔7顶端比热熔腔2顶端低10cm，第二收集腔8位于第一收集腔7顶端以上部分的内壁固定设有无尘纸11；
所述方法的步骤具体如下：
a: 聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上1℃，使聚合物熔融；
b: 聚合物纤维成形：热熔腔以12000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，在第二收集腔与第一收集腔顶端之间径向交叉以及第二收集腔高于第一收集腔顶端以上部分平行堆积，成形于无尘纸上，获得芯体半成品；
c: 贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体。
所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为5cm，第二收集腔与第一收集腔之间的间距为5cm，聚合物纤维成型孔的孔径为80-120μm。
实施例3
吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，所述芯体自下往上依次包括无尘纸层、聚合物层和无纺布层，所述聚合物纤维的直径为50-60μm，以径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，至少90%的聚合物纤维的长度大于2.5cm；所述聚合物的重量百分比组成为：高分子吸水树脂98%，热熔胶2%。高分子吸水树脂为羟丙基化纤维素系；
其制备方法：基于热熔设备的径向交叉堆积与平行堆积结合法，所述热熔设备包括：基座1、带加热机构的热熔腔2、温度传感器3、驱动轴4、驱动电机5和控制机构6，热熔腔2固定设于驱动轴4的动力输出端，驱动轴4与基座1转动连接，驱动轴4的动力输入端与驱动电机5的动力输出轴联接，驱动电机5设于基座1内，热熔腔2侧壁设有若干聚合物纤维成型孔9，温度传感器3设于热熔腔2底部，控制机构6设于基座1侧面，加热机构10、温度传感器3和驱动电机5与控制机构6电连接，通过控制机构6控制热熔腔2的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔2同轴心设置的且均与驱动轴4转动连接的第一收集腔7和第二收集腔8，第二收集腔8顶端比第一收集腔7顶端高30cm，第一收集腔7顶端比热熔腔2顶端低20cm，第二收集腔8位于第一收集腔7顶端以上部分的内壁固定设有无尘纸11；
所述方法的步骤具体如下：
a: 聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上3℃，使聚合物熔融；
b: 聚合物纤维成形：热熔腔以10000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，在第二收集腔与第一收集腔顶端之间径向交叉以及第二收集腔高于第一收集腔顶端以上部分平行堆积，成形于无尘纸上，获得芯体半成品；
c: 贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体。
所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为8cm，第二收集腔与第一收集腔之间的间距为6cm，聚合物纤维成型孔的孔径为180-260μm。
实施例4
吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，所述芯体自下往上依次包括无尘纸层、聚合物层和无纺布层，所述聚合物纤维的直径为80-100μm，以径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，至少90%的聚合物纤维的长度大于2.5cm；所述聚合物的重量百分比组成为：高分子吸水树脂99%，热熔胶1%。高分子吸水树脂为黄原酸化纤维素系
其制备方法：基于热熔设备的径向交叉堆积与平行堆积结合法，所述热熔设备包括：基座1、带加热机构的热熔腔2、温度传感器3、驱动轴4、驱动电机5和控制机构6，热熔腔2固定设于驱动轴4的动力输出端，驱动轴4与基座1转动连接，驱动轴4的动力输入端与驱动电机5的动力输出轴联接，驱动电机5设于基座1内，热熔腔2侧壁设有若干聚合物纤维成型孔9，温度传感器3设于热熔腔2底部，控制机构6设于基座1侧面，加热机构10、温度传感器3和驱动电机5与控制机构6电连接，通过控制机构6控制热熔腔2的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔2同轴心设置的且均与驱动轴4转动连接的第一收集腔7和第二收集腔8，第二收集腔8顶端比第一收集腔7顶端高25cm，第一收集腔7顶端比热熔腔2顶端低15cm，第二收集腔8位于第一收集腔7顶端以上部分的内壁固定设有无尘纸11；
所述方法的步骤具体如下：
a: 聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上2℃，使聚合物熔融；
b: 聚合物纤维成形：热熔腔以6000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，在第二收集腔与第一收集腔顶端之间径向交叉以及第二收集腔高于第一收集腔顶端以上部分平行堆积，成形于无尘纸上，获得芯体半成品；
c: 贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体。
所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为6cm，第二收集腔与第一收集腔之间的间距为5cm，聚合物纤维成型孔的孔径为320-400μm。
实施例1-4的吸收透气性能优良的纸尿裤芯体用于吸湿性能测试，另选取市售的花王、帮宝适、好奇品牌的纸尿裤芯体做吸湿性对比实验。具体操作如下：
1.测试方法：
1.1吸收速度：
（A）测试器具及试剂
（1）天平：精确度为0.01g，1台
（2）标准倒液筒545g左右，口径2.5cm
（3）量筒
（4）中速化学定性分析滤纸 (GB/T 1914)若干张
（5）标准压块，φl10mm，重量为(1.2±0.002)kg(能够产生1.5kPa的压力)
（6）秒表：精确度0.01S，1块
（7）测试溶液：加了食用色素的0.9%的生理盐水(在标准大气条件下，即(23士1)℃，(50土2)% r.h条件下处理试样及进行测试)
（8）钢直尺
（2）操作流程
（1）将待测试的芯体平铺，取芯体中心点划线，作为加液点，样品长400mm。
（B）用量筒量取测试溶液若干（如下），倒入导液筒中，使液体流到试样表面,并开始计时，当导流层表面液体消失时结束计时，此时时间记为t1，即为吸收速度。
导液量：NB（单次导液40ml）；
S/M（单次导液60ml）；
L/XL（单次导液80ml）。
1.2饱和吸收量：
（A）测试溶液与仪器
（1）测试液：0.9%生理盐水
（2）天平（精确至0.1）
（3）秒表
（4）200目的尼龙袋
（B）操作流程
（1）提前测得尼龙袋的湿重A，甩干后的重量B。
（2）裁取0.5m长的待测试芯体称重记录，记录为C。
（3）将待测试芯体装入尼龙袋中后完全浸入生理盐水中，浸泡30分钟。
（4）浸泡完毕后挂置沥水架上10分钟。
（5）10分钟后，称取待测试芯体和尼龙袋整体的重量，记录为D。该待测试芯体的饱和吸收量=D-A-C。
2.测试结果：
| 吸液速度（s） | 是否起坨 | 饱和吸液量（g） | |
| 实施例1 | 20.57 | 否 | 589 |
| 实施例2 | 19.32 | 否 | 601 |
| 实施例3 | 18.11 | 否 | 632 |
| 实施例4 | 18.68 | 否 | 612 |
| 花王 | 22.11 | 起坨 | 545 |
| 帮宝适 | 23.34 | 起坨 | 583 |
| 好奇 | 22.69 | 起坨 | 563 |
由上述测试数据可知，本发明的芯体吸液速度显著提高，最高提高20%以上，另外，饱和吸液量也显著提高，待测试的样品均不会起坨。
实施例1-4的吸收透气性能优良的纸尿裤芯体用于透气性能测试，具体操作如下：
1.测试方法：分别将实施例1-4的芯体加工成纸尿裤，规格L型号，每个实施例的样品做300只，12名适龄宝贝，随机分成四组，每组3名，每名100只，试验时间一个月，结果反馈如下：
| 实施例 | 体验反馈 |
| 实施例1 | 无过敏反应，累计5只出现红屁股现象，其余295只透气性好，宝贝皮肤干燥。 |
| 实施例2 | 无过敏反应，累计6只出现红屁股现象，其余294只透气性好，宝贝皮肤干燥。 |
| 实施例3 | 无过敏反应，累计0只出现红屁股现象，其余300只透气性好，宝贝皮肤干燥。 |
| 实施例4 | 无过敏反应，累计2只出现红屁股现象，其余298只透气性好，宝贝皮肤干燥。 |
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (4)
1.吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，所述芯体自下往上依次包括无尘纸层、聚合物层和无纺布层，其特征在于：所述聚合物层由直径为10-100μm的聚合物纤维，以平行堆积或径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，至少80％聚合物纤维的长度大于2.5cm；
所述聚合物至少包含90％的高分子吸水树脂；
所述高分子吸水树脂为纤维素系中的任意一种，所述纤维素为接枝纤维素、羧甲基化纤维素、羟丙基化纤维素或黄原酸化纤维素；
基于热熔设备的平行堆积法，所述热熔设备包括：基座、带加热机构的热熔腔、温度传感器、驱动轴、驱动电机和控制机构，热熔腔固定设于驱动轴的动力输出端，驱动轴与基座转动连接，驱动轴的动力输入端与驱动电机的动力输出轴联接，驱动电机设于基座内，热熔腔侧壁设有若干聚合物纤维成型孔，温度传感器设于热熔腔底部，控制机构设于基座侧面，加热机构、温度传感器和驱动电机与控制机构电连接，通过控制机构控制热熔腔的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔同轴心设置且与驱动轴转动连接的第一收集腔，第一收集腔内壁固定设有无尘纸；
所述平行堆积法的步骤具体如下：
a：聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上1-5℃，使聚合物熔融；
b：聚合物纤维成形：热熔腔以8000-12000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，均匀的平行堆积于无尘纸上，获得芯体半成品；
c：贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体；
基于热熔设备的径向交叉堆积与平行堆积结合法，所述热熔设备包括：基座、带加热机构的热熔腔、温度传感器、驱动轴、驱动电机和控制机构，热熔腔固定设于驱动轴的动力输出端的顶端，驱动轴与基座转动连接，驱动轴的动力输入端与驱动电机的动力输出轴联接，驱动电机设于基座内，热熔腔侧壁设有若干聚合物纤维成型孔，温度传感器设于热熔腔底部，控制机构设于基座侧面，加热机构、温度传感器和驱动电机与控制机构电连接，通过控制机构控制热熔腔的温度和转速，所述热熔设备还包括与热熔腔同轴心设置的且均与驱动轴转动连接的第一收集腔和第二收集腔，第二收集腔顶端比第一收集腔顶端高15-30cm，第一收集腔顶端比热熔腔顶端低10-20cm，第二收集腔位于第一收集腔顶端以上部分的内壁固定设有无尘纸；
所述径向交叉堆积与平行堆积结合法的步骤具体如下：
a: 聚合物热熔：将聚合物放入热熔腔中，加热至聚合物熔点以上1-5℃，使聚合物熔融；
b: 聚合物纤维成形：热熔腔以8000-12000rpm速度旋转，使熔融聚合物在离心力作用下经热熔腔侧壁的聚合物纤维成型孔甩出，在第二收集腔与第一收集腔顶端之间径向交叉以及第二收集腔高于第一收集腔顶端以上部分平行堆积，成形于无尘纸上，获得芯体半成品；
c: 贴合无纺布层；
d：压边，裁剪获得纸尿裤芯体。
2.根据权利要求1所述的吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，其特征在于：所述聚合物纤维的直径为30-60μm，以径向交叉堆积与平行堆积结合的方式成形，至少90％的聚合物纤维的长度大于2.5cm；
所述聚合物的重量百分比组成为：高分子吸水树脂96-98％，热熔胶2-4％。
3.根据权利要求1所述吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，其特征在于：所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为5-8cm，聚合物纤维成型孔的孔径为50-400μm。
4.根据权利要求1所述的吸收透气性能优良的纸尿裤芯体，其特征在于：所述第一收集腔与热熔腔之间的间距为5-8cm，第二收集腔与第一收集腔之间的间距为5-6cm，聚合物纤维成型孔的孔径为50-400μm。
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