DE1941018A1 - Highly impact-resistant monovinylaromatic polymer compositions containing block copolymers and processes for the production thereof - Google Patents
Highly impact-resistant monovinylaromatic polymer compositions containing block copolymers and processes for the production thereofInfo
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Description
Hoolischlagfeate monovinylaromatische, Block-Copolymere enthaltende Polymorenraasaan sowie Verfahren zur Hsratel-Hoolischlagfeate monovinyl aromatic, block copolymers containing Polymorenraasaan as well as method for Hsratel-
Die Erfindung betrifft die Herstellung hoonsönlagfeater monöfinylaröffiätisöiier styrolartiger Polymerer und bezieht sich insbesondere auf hochschlagfeste styroiartige Poljnaeren, die einen hohen Grlans, eine gute Durchsichtigkeit sowie andere erwünschte physikalische Eigenschaften besitzen. The invention relates to the production of hoonsönlagfeater monofinylaröffiätisöiier styrenic polymers and relates especially high-impact polystyrene-like polynes, which have a high grlans, good transparency as well as other desirable physical properties.
Durch die Erfindung werden hochschlagfeste styrolas?tige Harzmassen, die bei einem vergleichbaren KautschukgehaltThe invention makes high-impact styrene seals Resin masses with a comparable rubber content
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und einer kleineren Kautschukteilchengröase eine höhere Schlagfestigkeit und einen höheren Glanz sowie gleichseitig eine bessere Idohtdurohläseigkeit als bekannte hoohsohlagfeste s ty roiartige Hassen besitzen, zur Verfügung gestellt.and a smaller rubber particle size, a larger one Impact resistance and a higher gloss as well as at the same time a better Idohtdurohläseigkeit than known hoohsohlagfeste s ty roi-like hats are made available.
Sie hoohschlagfesten erfindungsgemässen Massen sind gegenüber den beim Strangpressen auftretenden Bedingungen weniger empfindlich als bisher bekannte schlagfeate styroiartige Massen, wobei sie ausserdem gegenüber diesen bekannten Massen besser zum Spritzgiessen sowie zum Verformen geeignet sind und ausserdem besser messen und kürzere Formungszyklen benötigen.They are highly impact-resistant masses according to the invention The conditions occurring during extrusion are less sensitive than previously known impact-resistant styrofoam-like masses, and they are also less sensitive to these known masses are better suited for injection molding and shaping and also measure better and require shorter molding cycles.
In den Rahmen der Erfindung fällt ferner ein Verfahren zur Herstellung zäher etyrolartiger Polymer er, wobei während der Durchführung der Polymerisation die Tellchongrösse des Kautschuks in einfacher Weise 'gesteuert werden kann» und der Kautschuk gegenüber einer Scherwirkung weniger empfindlich ist«A method also falls within the scope of the invention Production of tough etyrene-like polymer he, during the Carrying out the polymerization, the Tellchon size of the rubber can be controlled in a simple manner "and the rubber is less sensitive to shear"
Sie erfindungsgemässe sohlagfeste Polymerenmaase besteht aus (A) 80 - 97 Öewichts-jß eines Polymeren aus wenigstens 60 Gewichts-# eines monovinylaromatisohen Monomeren, in welchem die Vinylgruppe mit dem Benzolring verknüpft ist, wobei die* ses Monomere bis zu 10 Kohlenstoff atome enthält» und einem anderen, mit dem zuerst genannten Monomeren copolymerisierbaren Monomer en, und (B) 3-20 Gewichts-^ eines sWsl machenden Kittels, wobei sich die GewichtB*j£~Angabe auf die Summe von (A) + (S) bezieht. Sas zäh machende Mittel besteht aus wenigstens (0) 3 Gewichts-^, bezogen auf die Summe der Ge* wichte von (A) + (B), eines Blook-Copolymeren aus einem monovlnylaromatiechen Monomeren und 1,5-Butadiena Das monovinylaromatische Monomere entspricht der FormelThe sole-resistant polymer compound according to the invention consists of (A) 80-97 weight of a polymer of at least 60 weight of a monovinyl aromatic monomer in which the vinyl group is linked to the benzene ring, this monomer containing up to 10 carbon atoms and another monomer which can be copolymerized with the first-mentioned monomer, and (B) 3-20% by weight of a whiskey -making coat, the weight given being the sum of (A) + (S). The toughening agent consists of at least (0) 3% by weight, based on the sum of the weights of (A) + (B), of a blook copolymer of a monovinyl aromatic monomer and 1,5-butadiene a monovinyl aromatic monomer corresponds to the formula
OO90O8/1S7OOO90O8 / 1S7O
worin E1 für Wasserstoff oder Methyl steht. Das Blook-Copolymere ist dadurch gekennzeichnet» dass die Gewichtsmenge an monovinylaromatisohen Einheiten zwisohen 30 und 45 und die Gewiohtsmengö an 1,3-Butadien-Einheiten awl Hohen 55 und 70 schwankt. DaB ELook-öopolymere besitzt eine Intrinsieviskositfit von ungefähr 1,2 - 1,7 und vorzugsweise von 1,3 - 1»6 dl/g, bestimmt in Toluol bei 25°C. Sas Gewiohtsmittel des Molekulargewichts schwanirt zwischen 100 000 und 500 000, während das Zahlenmittel des Molekulargewichte zwischen 60 000 und 300 000 variiert. 5 - 25 f> der Butadien-Einheiten weisen eine 1,2-Vinyl-Xonfiguration auf. Das Block-Copolymere besitzt eine Mooney-Viekositett HL·-1-4 bei 1000C von 50 - 150 und vorzugsweise 70 - 150. Sie sohlagfesten Polymerenmassen können (S) 0-4 Gewichts-^ (bezogen auf das Gewicht von 0.) + (B)) eines kautsohukartigen Butadien-Polymeren als Seil des zäh machenden Mittel« enthalten. Es ist von Bedeutung, dass das sah machende Kittel gleiohmässlg und innig in die Komponente (A) eingemengt wird, und zwar vorzugsweise in form von Teilchen mit durohsohnittliohen Surohmessern von ungefähr 0,5 - 3 ^xwhere E 1 is hydrogen or methyl. The blook copolymer is characterized in that the weight of monovinylaromatic units varies between 30 and 45 and the weight of 1,3-butadiene units varies between 55 and 70. DaB ELook-oopolymers has an intrinsic viscosity of approximately 1.2-1.7 and preferably 1.3-1 »6 dl / g, determined in toluene at 25 ° C. The weight average molecular weight varies between 100,000 and 500,000, while the number average molecular weight varies between 60,000 and 300,000. 5-25 f> of the butadiene units have a 1,2-vinyl Xonfiguration. The block copolymer has a Mooney Viekositett HL · -1-4 at 100 0 C. of 50 - 150 and preferably 70 - 150. They sohlagfesten polymer compositions can (S) 0-4 weight ^ (based on the weight of the 0th ) + (B)) of a chewy butadiene polymer as a rope of the toughening agent «. It is important that the eye-making smock is uniformly and intimately blended into component (A), preferably in the form of particles with durohsohnittliohen surface knives of about 0.5-3 ^ x
In den Bannen der Erfindung fällt ferner ein Verfahren zur Herstellung einer sohlagfesten, styrolartigen Polymdrenmasee. Sieses Verfahren besteht darin, eine polymerisierbar Mischung aus (A) 80 - 97 Gewichts-?» an polymerisierbaren Materialien, die wenigstens 60 Gewichts-^ eines monoviny!aromatischen Monomeren, in welchem die Vinylgruppe mit dem Benzolring verknüpft ist, wobei das Monomere bis zu 10 Kohlenstoff atome aufweist, und ein anderes, mit dem erwähnten Monomeren copolymerisierbares Monomeres enthält, zu verwenden, in (AX 3-20 Gewichts-^ eines zäh machenden Mittels (B) zu dispergieren, wobei Bioh die Gewiohts-$-Angabe auf die Summe von (A) + (B) bezieht, und wobei das zäh machende Mittel aus wenigstens 3 Gewiohte-jC, bezogen auf das Gewicht von (A) + (B) aus (C) demA process for the production of a sole-bearing, styrene-like polymdrenal lake also falls within the bans of the invention. This process consists in creating a polymerizable mixture of (A) 80 - 97 weight? » of polymerizable materials containing at least 60% by weight of a monoviny! aromatic monomer in which the vinyl group is linked to the benzene ring, the monomer having up to 10 carbon atoms, and another monomer copolymerizable with the monomer mentioned to be dispersed in (AX 3-20% by weight of a toughening agent (B), where Bioh the weight - $ - refers to the sum of (A) + (B) , and where the toughening agent consists of at least 3 Gewiohte-jC, based on the weight of (A) + (B) from (C) dem
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vorstehend beschriebenen Bloek-Oopolymeren aus einem vinylaroioatiechen Monomeren und 1P3-Butadien und, gegebenenfalls, aus 0-4 Qewiohts-jG eines kautschukartigen Butadien-Polymeren (D) besteht, und (A) bu polymerisieren, wobei die Mischung aus (A) * (B) wenigstens dann einer scherenden Bewegung ausgesetzt wird, wenn der Umeats von (A) in das Polymere wischen ungefähr 10 und 30 Gewiohts-j6 liegt·Bloek-Oopolymeren described above consists of a vinylaroioatiechen monomer and 1 P 3-butadiene and, optionally, of 0-4 Qewiohts-jG of a rubbery butadiene polymer (D), and (A) bu polymerize, the mixture of (A) * (B) is subjected to a shearing movement at least when the umeate of (A) in the polymer is between about 10 and 30 wt.
Monomere, die mit monovinylaromatischen Monomeren oopolymerislerbar sind, sind bekannt. Erwöhnt seinen beispielsweise Acrylnitril und Methylmethaorylat. Mischungen aus monovinylaromatischen Monomeren allein oder in Kombination mit einem oopolymerisierbaren Monomeren lassen sieh ebenfalls mit Torteil einsetzen. Beispielsweise kann eine Mischung aus Styrol und α-Methylstyrol verwendet werden.Monomers which can be copolymerized with monovinyl aromatic monomers are known. Get used to its, for example, acrylonitrile and methyl methaorylate. Mixtures of Monovinylaromatic monomers alone or in combination with a copolymerizable monomer can also be used with the gate part. For example, a mixture of styrene and α-methylstyrene can be used.
Yoreugsweise wird das Blook-Oopolyoere aus einem Diolefin, ' wie beispielsweise Butadien, und einem eonoviny!aromatischen Monomeren, wie beispielsweise Styrol, durch Vermisohen von Butadien und Styrol in einer inerten wasserfreien Flüssigkeit, wie beispielsweise Toluol, Heptan oder Xylol, in den gewünschten Mengenverhältnissen sowie durch Zugabe einer kleinen Menge Butyllithiue su der kalten oder abgekühlten Lösung, worauf die Monomerenmischung polymerisiert wird, hergestellt. Bei der Durchführung einer derartigen Arbeitsweise wird ein HLook-Pplymeres mit einer A-B-Xonfiguration erhalten. A besteht dabei hauptsächlich aus Polybutadien und B hauptsächlich aus Polystyrol.The blook-oopolyoere is made from a diolefin, ' such as butadiene, and an eonoviny! aromatic Monomers, such as styrene, by mixing Butadiene and styrene in an inert anhydrous liquid such as toluene, heptane or xylene in the desired proportions and by adding a small amount of Butyllithiue su the cold or cooled Solution, whereupon the monomer mixture is polymerized. In carrying out such an operation, a HLook-Pplymeres with an A-B-X configuration is obtained. A consists mainly of polybutadiene and B mainly made of polystyrene.
Gemaes einer bevorzugten Ausführungefora wird das Blook-Polymere in dem Monomeren oder in einer Mischung aus dem Monomeren und dem Polymeren auiTgeitJet. Beiepielsweise kann man derart verfahren, dass eine teilweise polymerislerte lösung aus dem Styrolnonoaeren und Kautschuk, gegebenenfalleAccording to a preferred embodiment, the blook polymer is in the monomer or in a mixture of the Monomers and the polymer auiTgeitJet. For example, can one proceeds in such a way that a partially polymerized solution of the styrene monomer and rubber, if necessary
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OBiGfNAt. fNSPECTEDOBiGfNAt. fNSPECTED
in Mischling mit einem inerten Verdünnungsmittel, wie beispielsweise Benzol, Xthylbenzol, Toluol, Xylol oder Ithyltoluol, verwendet wird, wobei das Monomere zur Gewinnung eines hoohsohlagfesten Styrol-Polymeren, welches gleichnässig das Block-Copolymere in inniger Einmengung enthält, polymerisiert wird.in hybrid with an inert diluent, such as benzene, ethylbenzene, toluene, xylene or ethyltoluene, is used, the monomer for the recovery a solid styrene polymer, which also contains the block copolymers in intimate admixture, is polymerized.
Sie erflndungsgemässen Hassen eignen sich zur Herstellung von Tassen, Behältern, Auskleidungen für Kühlschränke sowie zur Herstellung von anderen geformten oder extrudlerten Gegenständen, wie beispielsweise Filmen oder Folien, die ansohliessend verformt werden können, beispielsweise durch Vakuumverfpriming.You hates according to the invention are suitable for production of cups, containers, linings for refrigerators as well for the production of other shaped or extruded objects, such as films or sheets, which can then be deformed, for example by Vacuum priming.
Bei der Durchführung der Erfindung ist es besonders wichtig, dass die Mooney-Zahl des Block-Copolymeren sorgfältig eingehalten wird. Übersteigt beispielsweise die logarithmische Viskositätszahl (inherent viscosity) des Block-Copolymeren den Wert von 1,7» dann wird der Glanz merklich herabgesetzt. Liegt andererseits die Viskosität des Kautschuks unterhalb 1,2, dann fällt die Schlagfestigkeit stark ab. Block-Copolymere, die mehr als ungefähr 45 Gewichts-^ eines copolymerisierten monovinylaromatischen Monomeren enthalten, besitzen eine merklich reduzierte Schlagfestigkeit. Werden mehr als 70 Gewichts-^ Butadien in dem Blook-Copolymeren verwendet, dann wird der Glanz merklich reduziert. ,In carrying out the invention, it is particularly important that the Mooney number of the block copolymer is carefully observed. For example, exceeds logarithmic Viscosity number (inherent viscosity) of the block copolymer the value of 1.7 »then the gloss is noticeably reduced. On the other hand, if the viscosity of the rubber is below 1.2, the impact resistance drops sharply. Block copolymers containing greater than about 45% by weight of a copolymerized monovinyl aromatic monomer a noticeably reduced impact resistance. Will be more than 70 weight- ^ butadiene used in the blook copolymer, then the gloss is noticeably reduced. ,
Das kautschukartige Butadien-Polymere, das verwendet werden kann, besteht in vorteilhafter Weise aus Polybutadien oder einem emulsionspolymerisierten Styrol/Butadien-Eautschuk, der bis zu 30 $ Styrol enthält. Derartige Polymere besitzen eine Viskosität von ML-1-4 bei 1000C von 20 - 2104O Ss ist zweokmässig, das kautsohukartige Butadien-Polymere sowie das Blook-The rubbery butadiene polymers which can be used consists advantageously of polybutadiene or an emulsion-polymerized styrene / butadiene Eautschuk, containing up to 30 $ styrene. Such polymers have a viscosity of ML-1-4 at 100 0 C of 20-210 4 O Ss is two-dimensional, the chewy butadiene polymer and the bloc
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Copolymere vor der Eiamengung In das vlnylaroaatlsohe ISWKSB9 das verstärkt werden soll, su vermischen. In. vorteilhafter Weise wird ein derartiges Vernisohen erfindungsgemäss durchgeführt.Mix copolymers before mixing in the vinyl-aaatlsohe ISWKSB 9 that is to be reinforced, see below. In. Such a Vernishen is advantageously carried out according to the invention.
Sine Reine hooheohlagfester Polystyrolmassen wird durch Auflösen eines Blook-Copolymeren in Styrol, das ungefähr O915 eewiohts-9( eines α-Methylstyroldimeren, 1 Qewiohte-Ji Mineralöl und 6 Qeviohts-9( ithylberusol enthalt, wobei sloh die Gewichte auf das Gesamtgewicht der Hasse besiehen, hergestellt. Sie Hisohung- wird unter Rühren in eine» Kessel solange polymerisiert, bis bei einer Temperatur von 1000C zu Beginn bis 1300G nach Beendigung einer Zeltspanne von ungefähr 3 Stunden ein Iftnsats von 25 - 30 Jt erreicht worden ist· Sie Temperatur wird dann ansohlieesend während einer Zeitspanne von 5 Stunden auf 170°0 erhöht, bis ungefähr 80 £ des Monomeren in das Polymere umgewandelt worden sind. Sie Beaktlonsmisohung wird dann unter Vakuum auf eine Temperatur von ungefähr 200 bis ungefähr 2400C unter vermindertem Sruok zur Entfernung von restlichem Monomeren und Ethylbenzol erhitzt. Sie geschmolzene Mischung wird abgekühlt, extrudiert und zu einem Granulat zersohnitten. Sas Granulat wird ansohliessend verformt. Sie unter Verwendung des verformten Granulats ermittelten Sestergebnisse sind in der folgenden Tabelle I zusammengefasst.Its pure high-strength polystyrene masses are produced by dissolving a blook copolymer in styrene, which contains approximately 0 9 15 eewiohts-9 (an α-methylstyrene dimer, 1 Qewiohte-Ji mineral oil and 6 Qeviohts-9 (ithylberusol, the weights being based on the total weight of the Hasse besiehen prepared you Hisohung- is polymerized with stirring in a "boiler until at a temperature of 100 0 C at the beginning to 130 0 G after completion of a tent range of about 3 hours Iftnsats of 25 -. 30 Jt has been reached · They temperature is then raised ansohlieesend over a period of 5 hours to 170 ° 0 to about 80 £ of the monomers have been converted into the polymer. It Beaktlonsmisohung is then under vacuum to a temperature of about 200 to about 240 0 C under reduced Sruok is heated to remove residual monomers and ethylbenzene, the molten mixture is cooled, extruded and pounded into granules at is subsequently deformed. The test results determined using the deformed granules are summarized in Table I below.
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049808/1670 ORIGINAL INSPECTED 049808/1670 ORIGINAL INSPECTED
Sie in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wird wiederholt, wobei 6 Gewichts-sS Acrylnitril, 6 Gewichts-?* athylbenzol, t Gewichts-^ Mineralöl und die angegebene Menge an Block-Qopolymerem und Styrol verwendet werden. Die Lösung wird unter fiühren in einem Kessel bis zu einem Umsatz von ungefähr 18 - 28 # polymerisiert. 11 # Acrylnitril, das 9 $> Äthylbenzol enthält, wird der Polymerisationsmasse zugesetzt, worauf die Polymerisation unter einem Temperaturanstieg von 140 bis 175°0 solange fortgesetzt wird, bis ein Umsatz von ungefähr 80 £ erhalten worden ist. Sie Reektionemisohung wird ausohliessend bei einer Temperatur von 200 - 240*8 unter vermindertem Brück von flüchtigen Bestandteilen befreit· Ansohliessend wird das geschmolzene Polymere abgekühlt, extrudiert und zu einem Granulat zerschnitten, Bas Granulat wird anschliessend verformt, worauf die formlinge untersucht werden. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II zusammengefasst. ,The procedure described in Example 1 is repeated using 6% by weight of acrylonitrile, 6% by weight of ethylbenzene, 1% by weight of mineral oil and the specified amount of block copolymer and styrene. The solution is polymerized to a conversion of approximately 18-28 # in a kettle while being guided. 11 # acrylonitrile, which contains 9 $> ethylbenzene, is added to the polymerization mass, whereupon the polymerization is continued with a temperature rise of 140 to 175 ° 0 until a conversion of about 80 pounds has been obtained. The reaction mixture is then freed of volatile components at a temperature of 200 - 240 * 8 with reduced bridging.Following this, the molten polymer is cooled, extruded and cut into granules, the granules are then shaped, whereupon the moldings are examined. The results are summarized in Table II. ,
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jS Block- 7P1-1' MIr-1-4v-; S/B^' M6/4' Mj? ' Schmela- IZOD- DARI- Glanz Oopolymeres w " viskos!- Sehlag- Schlag-jS block- 7 P 1 - 1 'MIr-1-4 v - ; S / B ^ 'M 6/4' Mj? 'Schmela- IZOD- DARI- Gloss Oopolymeres w "viscous! - Sehlag- Impact-
keitspeed
25 30/70 69 42 7500 0,08 10 1425 30/70 69 42 7500 0.08 10 14
33^ 30/70 108 66 33 ^ 30/70 108 66 9900 0,14 10 109900 0.14 10 10
70 30/70 161 99 6500 0,17 44 6170 30/70 161 99 6500 0.17 44 61
g 7 1,4 95 30/70 189 133 7800 0,15 17 52g 7 1.4 95 30/70 189 133 7800 0.15 17 52
«> 7 1,4 129 40/60 186 146 4500 0,20 25 35 * «> 7 1.4 129 40/60 186 146 4500 0.20 25 35 *
oo %O oo % O
oo *Vergleichsbeiepiele 'oo * comparative examples'
^ ^1^IntrineieirlBko8ltät in dl/g in Benzol bei 25°0^ ^ 1 ^ Intrinsic energy in dl / g in benzene at 25 ° 0
2 ^2^Mooney-ViBkoeität ML 1 + 4 bei 100°0 ο C3)styrolsButadlea-.Yerlläliiaie 2 ^ 2 ^ Mooney-ViBkoeität ML 1 + 4 at 100 ° 0 ο C3) styrolsButadlea- . Yerlläliiaie
Molekulargewichte χ 10 Molekolargevlchte χ 10~5 Mittels eines Flaetometers bei 22?°C In ailcgMolecular weights χ 10 Molecular weights χ 10 ~ 5 Using a flaetometer at 22? ° C In ailcg
2,1 Bt-Abfall auf eine 2,54 ran dicke extrodierte Folie2.1 Bt waste on a 2.54 ran thick extruded film
$ Reflexion von eines im Vakuun gebildeten'flachen Oberfläche _,$ Reflection from a 'flat surface' formed in a vacuum,
Ähnliche rorteilhaf te Ergebnisse werden erhalten, wenn ein emulslonepolymerislerter Styrol/Butadien-Kautschuk, der 50 Gewiohteteile Styrol und 70 Gewiohtsteile Polybutadien In willkürlicher Verteilung enthält, anstelle von Polybutadien eingesetzt wird, und falle die Blook-Copolyiaeren Polymere aus Vinyl toluol (gemischte Isomere) und 1,3-Butadien sind. Gemäas der Beispiele 1 und 2 erfindungegenäea hergestellte Polymere, in denen Kautschuk verteilt ist, wobei die Tailchengrösse von ungefähr 1/2 bis ungefähr 3 u sohvankt, besitsen ausgezeichnete ?orm- und Brtrusionseigensehaften, glänsende Oberflächen und neigen 2U einer wesentlich verbesserten !ransparen*, wobei die Sransparens in der Weise bestimt wird, dass ein geformter Abschnitt sit einer Dicke τοη ungefähr 3,2 im (1/8 inch) Über eine mit Schreibnaß chine beschriebene oder bedruckte -Seite gelegt wird. Die Polymeren lassen sloh ferner sehr leicht strangpressen, wobei nur in geringem Ausmaß ein Aufwellen erfolgt.Similar results are obtained if an emulsion-polymerized styrene / butadiene rubber, which contains 50 parts by weight of styrene and 70 parts by weight of polybutadiene in an arbitrary distribution, is used instead of polybutadiene, and the blook copolymers of vinyl toluene (mixed isomers) and polymers 1,3-butadiene. Polymers produced according to the invention according to Examples 1 and 2, in which rubber is distributed, the waist size from approximately 1/2 to approximately 3 µm, have excellent shape and intrusion properties, glossy surfaces and tend to save significantly *, the transparency being determined in such a way that a shaped section of a thickness τοη approximately 3.2 im (1/8 inch) is laid over a page written or printed with with ink. The polymers are also very easy to extrude, with only slight curling.
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