ES2210878T3 - Estacion y metodo de termoformado con un sistema de enfriamiento rapido para los articulos termoformados. - Google Patents

Estacion y metodo de termoformado con un sistema de enfriamiento rapido para los articulos termoformados.

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ES2210878T3 ES99105291T ES99105291T ES2210878T3 ES 2210878 T3 ES2210878 T3 ES 2210878T3 ES 99105291 T ES99105291 T ES 99105291T ES 99105291 T ES99105291 T ES 99105291T ES 2210878 T3 ES2210878 T3 ES 2210878T3
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Abstract

PUESTO TERMOFORMADOR Y PROCEDIMIENTO PARA MOLDEAR UN MATERIAL PLASTICO EN FORMA DE LAMINA QUE CONSISTE EN EL USO DE UN ELEMENTO DE CAMPANA (6, 7) QUE INCLUYE UNA TAPA (7) QUE SE PUEDE ABRIR EN UNA PARED LATERAL (6) CON EL FIN DE QUE HAYA UNA ABERTURA GRANDE PARA LA VENTILACION Y EL ENFRIAMIENTO DEL MATERIAL PLASTICO MOLDEADO (3), CON LO QUE SE REDUCE HASTA EN UN 50% EL TIEMPO EMPLEADO CONVENCIONALMENTE PARA REALIZAR EL PRODUCTO TERMOFORMADO ENFRIADO UNIFORMEMENTE.

Description

Estación y método de termoformado con un sistema de enfriamiento rápido para los artículos termoformados.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a una estación de termoformado que incluye un sistema de enfriamiento rápido para enfriar rápidamente los productos moldeados.
La invención se refiere también a un método de termoformado que se lleva a cabo en la estación de termoformado de la invención.
Más específicamente, la presente invención se refiere a una estación de termoformado del tipo en la que un material plástico de tipo laminar (suministrado en forma de placa o bobina) se moldea dentro de un elemento de desprendimiento en forma de campana dispuesto en una ubicación opuesta al elemento de soporte del molde, con lo cual dicho elemento de campana se puede cerrar sobre este último.
Tal como es sabido, en dichas estaciones de termoformado, el material plástico de tipo laminar se lleva a la temperatura de plastificación del mismo y a continuación se sujeta, en una posición de moldeo fijada, cerrando dicho elemento de campana contra el borde perimétrico del propio material plástico. A continuación, se proporciona un vacío o presión negativa dentro de dicho elemento de campana, de manera que el material plástico se estira hacia dicho elemento de campana, para proporcionar al material plástico una forma de bola pre-estirada. A continuación, debajo de la bola formada de este modo se dispone un elemento de molde, mientras se invierte la dirección del vacío provocando de este modo que el material plástico se presione y se pegue en el molde, para la operación de moldeo propiamente dicha.
A continuación, el material plástico moldeado se deja enfriar, manteniéndose el elemento de campana en una condición de cierre para mantener en el molde el artículo que se está enfriando. De este modo, se realizan carcasas de maletas, componentes de vehículos motorizados, compartimentos y puertas de frigoríficos, piezas de mobiliario de baño y similares.
En este método de moldeo anterior, la operación de enfriamiento representa la etapa más crítica ya que la superficie externa de los artículos moldeados se debe enfriar con la mayor uniformidad posible para evitar que esfuerzos internos deformen inadecuadamente el artículo moldeado.
Por otra parte, la etapa de enfriamiento representa la etapa más larga del método y, para aumentar el rendimiento, el tiempo de enfriamiento debería ser lo más breve posible.
Por otro lado, la consecución de los dos objetivos anteriores se ve obstaculizada por la disposición del elemento de campana mencionado el cual, tal como se ha dicho, durante el periodo de enfriamiento se debe mantener en una condición de cierre sobre el material plástico aplicado en el molde.
Para proporcionar una ventilación a través de la superficie del material plástico encarada al interior del elemento de campana, convencionalmente este último está provisto de una pluralidad de aberturas grandes las cuales se pueden cerrar firmemente durante las operaciones al vacío. Por otra parte, convencionalmente dentro del elemento de campana se proporciona una configuración de canales para expulsar chorros de aire a presión contra la superficie del material plástico a enfriar. Por esta razón, las aberturas de salida de aire del elemento de campana deben tener un tamaño mayor que el de las aberturas de entrada con lo cual al elemento de campana se le proporcionará una construcción perforada que tenga muchas aberturas mayores y menores. En particular, el número de estas aberturas dependerá de la eficacia del enfriamiento a conseguir. No obstante, en relación con esto, debería quedar claro que el número de dichas aberturas no se puede aumentar hasta cualquier valor deseado, ya que para un número de aberturas muy grande, sería necesario diseñar muchos elementos selladores caros que, además, requieren un mantenimiento intensivo (considerando también la temperatura de funcionamiento comparativamente alta del elemento de campana).
Resumen de la invención
Por consiguiente, la finalidad de la presente invención es proporcionar una estación de termoformado del tipo mencionado anteriormente, la cual está adaptada específicamente para enfriar de una manera muy rápida el material o artículos plásticos moldeados.
Dentro del ámbito de la finalidad mencionada anteriormente, un objetivo principal de la presente invención es proporcionar una estación de termoformado tal que permita llevar a cabo en su interior un proceso de moldeo que requiera un tiempo de funcionamiento de moldeo reducido al mismo tiempo que proporcione artículos moldeados libres de cualquier esfuerzo interno debido a un enfriamiento irregular de las superficies de los artículos moldeados.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una estación de termo formado tal que permita una circulación eficaz de aire a través del material plástico dispuesto dentro del elemento de campana de termoformado, al mismo tiempo que permita que dicho elemento de campana de termoformado presente una construcción comparativamente sencilla.
Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar una estación de termoformado del tipo mencionado anteriormente la cual, a diferencia de las estaciones de termoformado convencionales, requiere un mantenimiento muy reducido, al mismo tiempo que proporciona un sistema de enfriamiento muy resistente al desgaste y a temperaturas de funcionamiento altas.
Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar una estación de termoformado tal que permita llevar a cabo rápidamente en su interior un método de termoformado mejorado.
Según la presente invención, la finalidad y objetivos mencionados anteriormente, así como otros objetivos, los cuales quedarán más claros posteriormente, se consiguen mediante una estación de termoformado para moldear un material plástico de tipo laminar según la reivindicación 1, del tipo que comprende un molde y un elemento de campana para cerrar dicho molde, y que está caracterizada porque dicho elemento de campana comprende una construcción desmontable o abrible adaptada para proporcionar muchas aberturas de ventilación y enfriamiento para ventilar y enfriar dicho material plástico dispuesto en dicha estación de termoformado.
Según características adicionales de la presente invención, dicha estación está provista además de medios de accionamiento para abrir dicho elemento de campana durante el enfriamiento de dicho material plástico y cerrar dicho elemento de campana durante las operaciones de moldeo en caliente de dicho material plástico. Por otra parte, dichos medios de accionamiento están diseñados para mantener dicho material plástico en dicho molde, incluso con el elemento de campana en una condición de abertura para las operaciones de enfriamiento.
La estación de termoformado según la invención está caracterizada además porque dicho elemento de campana comprende una pared lateral y un panel movible el cual se puede cerrar como una tapa sobre dicha pared lateral.
Dichos medios de accionamiento para abrir y cerrar dicho elemento de campana comprenden, a su vez, un conjunto de cilindro-pistón el cual está conectado, por un lado, a dicho panel movible y, por el otro lado, a dicha pared.
Por otra parte, según todavía características adicionales de la invención, dicha estación de termoformado comprende elementos de guía lateral, preferentemente del tipo piñón-cremallera, proporcionados para deslizarse en una columna de deslizamiento y adaptados para centrar el movimiento de dichos panel movible y pared de dicho elemento de campana uno con respecto al otro y con respecto al molde. Por otra parte se proporcionan medios para sujetar el material plástico en el molde rígidamente con respecto al borde de dicha pared lateral de dicho elemento de campana, opuesto al borde de acoplamiento de la misma a dicho panel movible.
La estación de termoformado según la presente invención está caracterizada además porque comprende cilindros de accionamiento para elevar o abrir, de una manera bloqueable, dicha pared de dicho elemento de campana. Por otra parte se proporciona un conjunto de ventiladores para proporcionar y orientar chorros de aire dentro de dicho elemento de campana, cuando este se abre por medio de al menos uno de los medios de accionamiento de abertura mencionados.
Por otro parte, según todavía características adicionales de la estación de termoformado según la presente invención, dicha estación de termoformado está provista de aberturas adicionales de ventilación y enfriamiento, formadas a través de dichas paredes laterales de dicho elemento de campana. Por otra parte en dicha pared lateral se proporciona una pluralidad de cilindros de accionamiento para accionar dicha pared lateral con respecto a dicho molde, así como un canal de aire a presión dispuesto dentro de dicho elemento de campana y que colabora en el enfriamiento de dicho material plástico, y un conjunto de reducción accionado por dichos cilindros y que colabora con el conjunto de reducción portado por dicho elemento de campana, para mantener el material plástico en el molde.
La presente invención proporciona además un método de termoformado según se define en la reivindicación independiente 13.
Por otra parte, preferentemente, el método de termoformado según la invención está caracterizado porque prevé la formación de dichas aberturas elevando o separando dicho panel movible con respecto a dicha pared lateral de dicho elemento de campana. Se forman aberturas adicionales elevando o separando dicha pared lateral con respecto a dicho conjunto de reducción sujetado sobre dicho material plástico que se pega a dicho molde.
Con respecto a estaciones de termoformado anteriores, la estación de termo formado de la invención proporciona la ventaja de que permite un enfriamiento más rápido y mucho más eficaz del material plástico moldeado. De este modo, el tiempo total de funcionamiento del termoformado se puede reducir hasta el 50% con respecto a un tiempo de termoformado convencional, es decir, el tiempo de termoformado del aparato anterior, para proporcionar un producto uniformemente moldeado libre de cualquier esfuerzo interno debido a un enfriamiento excesivamente rápido.
Por otra parte, la estación de termoformado según la invención, que está provista de un elemento de campana sin ventanas, presenta una construcción mucho más sencilla y fiable con unos costes de fabricación y unos requisitos de mantenimiento comparativamente bajos.
Breve descripción de los dibujos
Las características, objetivos y ventajas anteriormente mencionados e incluso otros de la invención quedarán más claros en lo sucesivo a partir de la siguiente descripción detallada de realizaciones preferidas de la estación de termoformado de la invención, la cual se ha ilustrado, a título de ejemplo meramente ilustrativo, en las figuras de los dibujos adjuntos, en los que:
la Figura 1 muestra una primera realización de la estación de termoformado según la invención, en una vista en sección transversal a través de un plano vertical;
la Figura 2 muestra la estación de termoformado de la Figura 1, durante la etapa de inicio del método de termoformado;
la Figura 3 muestra la estación de termoformado de la Figura 2, durante una etapa del método de estirado en la cual un material plástico se estira dentro de un elemento de campana;
la Figura 4 muestra la estación de termoformado de la Figura 3 durante una etapa subsiguiente de estirado del material plástico;
la Figura 5 muestra una etapa de enfriamiento realizada en la estación de termoformado de la Figura 4;
la Figura 6 muestra otra etapa de enfriamiento realizada de acuerdo con una segunda realización de la estación de termoformado de la invención;
la Figura 7 muestra otra etapa de enfriamiento realizada según una tercera realización modificada de la estación de termoformado de la invención; y
la Figura 8 es una vista en perspectiva que muestra, en forma explosionada, la estación de termoformado de la Figura 6.
Descripción de las realizaciones preferidas
La estación de termoformado mostrada en la Figura 1 comprende esencialmente un panel movible 1 que soporta un molde 2 el cual está cerrado por la parte superior del mismo por una construcción o elemento 6-7 de campana, el cual se describirá de una forma más detallada posteriormente. No obstante, en relación con esto, se debería indicar que las posiciones mutuas de las partes mencionadas anteriormente podrían ser diferentes con respecto a las posiciones mostradas y, en particular, el molde 2 se podría disponer en una posición invertida con respecto a la posición mostrada (el panel 1 de apoyo del molde en la parte superior y el elemento o construcción 6-7 de campana en la parte inferior).
Dicho elemento de campana de la estación de termoformado de la invención comprende una pared lateral 6, configurada como la planta del panel 1 de soporte del molde, y que está cerrada por la parte superior de la misma por una tapa 7 de cubrición, la cual también representa el panel movible para accionar el elemento de campana. Con este fin, la tapa 7 comprende una pluralidad de cilindros 13, para elevar el panel movible 7 y la pared lateral 6 del elemento de campana.
Tal como se muestra claramente en la Figura 5, el panel movible 7 se puede elevar con respecto a la pared 6, mientras se mantiene rígido con respecto a la misma, para proporcionar una ventana periférica grande 19. Con este fin, el panel movible 7 está provisto de una pluralidad de cilindros 12 de accionamiento, cuyos pistones 11 conectan el panel 7 a la parte de borde de la pared 6 sobre la que se debe cerrar dicho panel 7. Más específicamente, el cuerpo del cilindro 12 está anclado al panel movible 7, mientras que el pistón 11 del mismo tiene su parte del extremo libre acoplada a la pared 6 del elemento de campana. De este modo, cuando se acciona el cilindro 12, el pistón 11 del mismo se extenderá, elevando o separando por lo tanto la tapa 7 con respecto a la pared lateral 6.
Por otra parte, se proporciona de forma deslizante un conjunto de elementos laterales 14 y 15 de guía en las correspondientes columnas verticales 16, preferentemente del tipo piñón-cremallera, para centrar de forma perfecta, respectivamente, el movimiento del panel movible 7 y de la pared lateral 6 entre sí y con respecto al molde 2.
Por otra parte, una pluralidad de ventiladores 8 para generar y orientar una pluralidad de chorros 20 de aire dentro de dicho elemento de campana está acoplada a dicho panel 7, y la misma se proporciona para funcionar en la posición de elevación de dicho panel 7 con respecto a dicha pared 6, a través de la ventana periférica 19 mencionada.
En el borde de dicha pared lateral 6 opuesto a su borde de acoplamiento al panel movible 7 se proporciona un conjunto 4 de reducción diseñado para colaborar con un conjunto 5 de reducción correspondiente, el cual puede ser accionado por pistones 22, manteniendo de este modo la parte de borde de un material plástico 3 de tipo laminar (en forma de placa o bobina) en una posición de moldeo deseada (Figura 1).
De forma ventajosa (ver Figura 6) la pared lateral 6 del elemento de campana se puede elevar, con respecto al conjunto 4 de reducción que se mantiene presionado sobre el material plástico 3, por una pluralidad de cilindros 17 de accionamiento, que se corresponden sustancialmente con los cilindros 12 dados a conocer anteriormente. Incluso en este caso, el vástago del cilindro pistón está conectado al conjunto 4 de reducción, el cual se mantiene en su posición fijada. Por el contrario, el cuerpo de los cilindros 17 está conectado a la pared lateral 6 del elemento de campana, provocando de este modo que dicha pared lateral se mueva alejándose del conjunto 4 de reducción. De este modo, durante la etapa de enfriamiento, se puede formar otra abertura periférica 21 de ventilación. Por otra parte, el enfriamiento del material plástico moldeado se mejora gracias a la disposición de una configuración convencional 9 de canales de aire a presión.
Por otra parte, en la realización modificada mostrada en la Figura 7, a la estación de termoformado de la Figura 6 se le ha dotado de una pluralidad de ventiladores 8 dispuestos en un nivel de accesos correspondientes 10 proporcionados a su vez a través de la pared lateral 6 del elemento de campana.
En el inicio del método de moldeo, el material plástico 3 de tipo laminar, que ya se ha llevado a su temperatura de plastificación, está dispuesto entre el elemento 6-7 de campana y el panel movible 1 que soporta el molde 2 (Figura 2). A continuación (Figura 3) los conjuntos 4 y 5 de reducción se presionan contra el perímetro del material plástico 3, bloqueándolo de este modo en su posición de moldeo correcta, y a continuación, dentro del elemento 6-7 de campana se succiona aire (en la dirección de las flechas de la Figura 3) para formar una bola 18 de pre-estiramiento del material plástico 3. En este momento, el panel 1 de apoyo o soporte del molde se cierra sobre el elemento 6-7 de campana, y se succiona aire adicionalmente en una dirección opuesta a la anterior dirección de succión de aire (con una posible presurización del elemento de campana, ver las flechas en la Figura 4), estirando de este modo el material plástico contra el molde 2 para moldearlo correctamente (ver Figura 1). A continuación, se iniciará la etapa de enfriamiento del material plástico moldeado, realizándose dicha etapa de enfriamiento a través de los conjuntos 4 y 5 de reducción que mantienen el material plástico 3 en su posición fijada sobre el molde 2.
En particular, el enfriamiento mencionado se realiza, según la invención, elevando o separando el panel movible 7 con respecto a la pared lateral 6 del elemento de campana (ver Figura 5), proporcionando de este modo una abertura perimétrica grande 19 a través de la cual los ventiladores 8 expulsarán chorros 20 de aire dentro del elemento de campana y a través de la superficie exterior del material plástico o artículo moldeado 3. En relación con esto se debería indicar que las corrientes de aire caliente saldrán a través de la misma abertura 19 (ver las flechas más gruesas de la Figura 3).
Según la realización modificada de la Figura 6, también se puede formar ventajosamente una abertura similar 21 en la parte inferior del elemento de campana, elevando o separando dicha pared lateral 6 del mismo con respecto al conjunto 4 de reducción, al mismo tiempo que lo mantiene en una relación de agarre sobre el material plástico 3.
Por otra parte, se puede proporcionar un enfriamiento mejorado adicional por medio de los ventiladores 8 los cuales, en la realización modificada mostrada en la Figura 7, están dispuestos en el nivel de los accesos mencionados proporcionados a través de la pared lateral 6 del elemento de campana.
De este modo, gracias a la invención (la cual, en las realizaciones ilustradas prevé la formación de aberturas grandes 19, 21 en las zonas calientes dentro del elemento de campana), el tiempo de enfriamiento se puede reducir hasta una proporción del 50% del tiempo de enfriamiento proporcionado habitualmente para enfriar los artículos moldeados en las estaciones de termoformado anteriores. De este modo, por ejemplo, para moldear un compartimento de un frigorífico doméstico a partir de un material plástico de tipo laminar (suministrado en forma de placa o bobina), que tenga un grosor de 4,5 mm, la temperatura de termoformado será aproximadamente 140ºC, y el material plástico se enfriaría a por lo menos 70ºC (un gradiente o salto térmico de por lo menos 70ºC). Utilizando campanas de termoformado convencionales, es decir, campanas de termo formado fijas, este enfriamiento se conseguiría convencionalmente en un tiempo de entre 20-30 segundos. Por el contrario, utilizando la estación de termo formado según la presente invención, el diferencial de temperatura mencionado de 70ºC se conseguiría en un tiempo de entre 10-15 segundos, gracias a la posibilidad de abrir la campana para proporcionar aberturas grandes de circulación de aire enfriado.
Aunque la invención se ha dado a conocer haciendo referencia a realizaciones preferidas de la misma, debería quedar claro que las realizaciones dadas a conocer son susceptibles de experimentar varias modificaciones o variaciones. De este modo, por ejemplo, el elemento de campana se podría desmontar en partes de la construcción del mismo diferentes con respecto a las partes dadas a conocer definiendo de este modo aberturas en secciones diferentes de dicha campana. Por otra parte, los medios de accionamiento para abrir o desmontar la campana podrían ser diferentes con respecto a los medios de accionamiento dados a conocer, así como los medios de guía y el número o disposiciones de los ventiladores dados a conocer.

Claims (16)

1. Estación de termoformado para moldear un material plástico laminar, del tipo que comprende un molde (2) y un elemento (6, 7) de campana para cerrar dicho molde (2), caracterizada porque dicho elemento (6, 7) de campana está provisto de una construcción desmontable o abrible para proporcionar una pluralidad de aberturas de ventilación y enfriamiento para ventilar y enfriar dicho material plástico en dicha estación de termoformado.
2. Estación de termoformado según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además medios (12) de accionamiento para abrir dicho elemento (6, 7) de campana durante un enfriamiento de dicho material plástico y cerrar dicho elemento de campana cuando dicho material plástico se moldea en caliente.
3. Estación de termoformado según la reivindicación 2, caracterizada porque dichos medios (12) de accionamiento están adaptados además para mantener dicho material plástico en dicho molde incluso con dicho elemento (6, 7) de campana en una condición de abertura del mismo.
4. Estación de termoformado según la reivindicación 3, caracterizada porque dicho elemento (6, 7) de campana comprende una pared lateral (6) y un panel movible (7) el cual se puede cerrar como una tapa (7) sobre dicha pared lateral (6).
5. Estación de termoformado según la reivindicación 4, caracterizada porque dichos medios (12) de accionamiento para abrir y cerrar dicho elemento de campana comprenden un conjunto (12) de cilindro-pistón conectado, por un lado, a dicho panel movible (7) y, por otro lado, a dicha pared lateral (6).
6. Estación de termoformado según la reivindicación 5, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además elementos (14, 15) de guía lateral montados de forma deslizable en columnas (16) de deslizamiento, preferentemente del tipo piñón-cremallera, para centrar un movimiento de dicho panel movible (7) y dicha pared lateral (6) de dicho elemento (6, 7) de campana entre sí y con respecto a dicho molde (2).
7. Estación de termoformado según la reivindicación 3, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además un conjunto (4)(5) de reducción para inmovilizar dicho material plástico (3) en dicho molde (2), siendo rígido dicho conjunto de reducción con respecto a una parte de borde de dicha pared (6) opuesta a una parte de borde de acoplamiento de la misma que se acopla a dicho panel movible (7).
8. Estación de termoformado según la reivindicación 7, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además una pluralidad de cilindros (17) de accionamiento para elevar o abrir, de una manera bloqueable, dicha pared lateral (6) con respecto a dicho conjunto (4) de reducción.
9. Estación de termoformado según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además un conjunto (8) de ventiladores para generar y orientar una pluralidad de chorros (20) de aire dentro de dicho elemento (6, 7) de campana, cuando dicho elemento está en una condición de abertura del mismo.
10. Estación de termoformado según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además accesos adicionales (21) de ventilación y enfriamiento formados a través de dicha pared lateral (6) de dicho elemento (6, 7) de campana.
11. Estación de termoformado según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además una pluralidad de cilindros de accionamiento para accionar dicho elemento (6, 7) de campana con respecto a dicho molde (2) así como una configuración de canales de aire a presión dispuesta dentro de dicho elemento de campana para enfriar adicionalmente dicho material plástico.
12. Estación de termoformado según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha estación de termoformado comprende además un conjunto adicional (5) de reducción accionado por los correspondientes cilindros de accionamiento y adaptado para mantener dicho material plástico (3) en dicho molde (2).
13. Método de termoformado para termo formar un material plástico laminar por medio de una estación de termoformado según la reivindicación 1, que comprende la etapa de formación de aberturas de ventilación y enfriamiento para ventilar y enfriar un material plástico (3), desmontando o abriendo un elemento (6, 7) de campana mantenido en una relación de sujeción sobre dicho material plástico mantenido en una posición fijada de un molde (2).
14. Método según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho método comprende además la etapa de formación de una pluralidad de aberturas de ventilación y enfriamiento elevando un panel movible (7) con respecto a una pared lateral (6) de dicho elemento (6, 7) de campana.
15. Método según la reivindicación 13 y 14, caracterizado porque dicho método comprende además la etapa de formación de una pluralidad de aberturas elevando dicha pared lateral (6) de un conjunto (4, 5) de reducción sujetado sobre dicho material plástico (3) que se pega a dicho molde (2).
16. Método según la reivindicación 13, caracterizado porque dicho método comprende la etapa de enfriamiento desde 140ºC a 70ºC de un material plástico laminar que tiene un grosor de 4,5 mm en un tiempo de enfriamiento de entre 10-15 segundos.
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