JP2018525538A - 向上した特性を有するメルトブローウエブ - Google Patents
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Abstract
Description
(A)ポリプロピレンポリマーおよび
(B)任意に高分子系造核剤、
を含む少なくとも80wt%のポリプロピレン組成物で作られたメルトブロー繊維を含むメルトブローウエブであって、
ポリプロピレン組成物は、少なくとも1つの単結合を切断することにより下記式(I)の炭素系フリーラジカルに熱分解することができる少なくとも1つの化合物(C)でビスブレーキング処理されており、
R1、R2およびR3は、水素、1〜12個のC原子を有する置換または非置換の直鎖状、分岐もしくは環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素、あるいはXがC1〜C6アルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
R1、R2およびR3の少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素であり、
ビスブレーキング処理のためにポリプロピレン組成物に加えられる化合物(単数または複数)(C)の量は、ポリプロピレン組成物に対して0.01〜10wt%の範囲にある
メルトブローウエブを対象とする。
R1、R3、R4およびR6は各々独立に水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつ
R2およびR5は各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつR1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1つはポリプロピレンポリマー用のビスブレーキング添加剤としての、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
成分(A)としてポリプロピレンポリマーが使用される。好適なポリプロピレンポリマーは、ポリプロピレンホモポリマーまたはターポリマーを含むプロピレンランダムコポリマーである。
(a) プロピレン
と
(b) エチレンおよび/またはC4〜C12α−オレフィン
から誘導可能な単位を含む、好ましくはそれからなる、ポリプロピレンと理解されることが好ましい。
R1、R2およびR3は、水素、1〜12個のC原子を有する置換または非置換の直鎖状、分岐もしくは環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素、あるいはXがC1〜C6アルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
R1、R2およびR3の少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
R2は、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択することができる。
R2およびR5は各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、R1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
好ましくはプロピレンホモポリマーはアイソタクチックである。したがって、ポリプロピレンホモポリマーは、かなり高いペンタッド濃度(mmmm%)、すなわち90.0%超、一層好ましくは93.0超〜98.5%のように93.0%超、さらに一層好ましくは93.5〜98.0%の範囲のように少なくとも93.5%を有することが好ましい。
本発明による好適なプロピレンコポリマーは好ましくは単相である。そのためプロピレンコポリマーは、機械的特性を向上させるための第2の相として、混在物を形成する弾性(コ)ポリマーを含まないことが好ましい。一方、第2の相の挿入物として弾性(コ)ポリマーを含むポリマーはヘテロファジックと呼ばれ、本発明の一部ではない。第2の相またはいわゆる混在物の存在は、たとえば電子顕微鏡観察もしくは原子間力顕微鏡観察のような高分解能顕微鏡観察、または動的熱機械分析(DMTA:dynamic mechanical thermal analysis)により目視可能である。特にDMTAの場合、少なくとも2つの異なるガラス転移温度の存在により多相構造の存在を確認することができる。
(a)IUPACの第4〜6族の遷移金属の化合物(TC)、第2族金属化合物(MC)および内部ドナー(ID)を含むチーグラーナッタ触媒(ZN−C)であって、
前記内部ドナー(ID)は好ましくは非フタル酸化合物、一層好ましくは非フタル酸エステル、一層好ましくは非フタル酸ジカルボン酸のジエステルであるチーグラーナッタ触媒(ZN−C);
(b)任意に共触媒(Co)、および
(c)任意に外部ドナー(ED)
の存在下で製造される。
上記で定義したポリプロピレンポリマーの調製のための特定のプロセスにおいて上記で指摘したように、チーグラーナッタ触媒(ZN−C)を使用しなければならない。そのため次にチーグラーナッタ触媒(ZN−C)についてより詳細に記載する。
a)
a1) 第2族金属化合物(MC)と、ヒドロキシル部分に加えて少なくとも1つのエーテル部分を含む一価アルコール(A)との反応生成物である、少なくとも第2族金属アルコキシ化合物(Ax)を、任意に有機液体反応媒体に溶かした溶液を用意するステップ;または
a2) 第2族金属化合物(MC)と、一価アルコール(A)および式ROHの一価アルコール(B)のアルコール混合物との反応生成物である、少なくとも第2族金属アルコキシ化合物(Ax’)を、任意に有機液体反応媒体に溶かした溶液を用意するステップ;または
a3) 第2族アルコキシ化合物(Ax)と、第2族金属化合物(MC)および一価アルコール(B)の反応生成物である第2族金属アルコキシ化合物(Bx)との混合物を、任意に有機液体反応媒体に溶かした溶液を用意するステップ;または
a4) 式M(OR1)n(OR2)mX2−n−mの第2族アルコキシド、または第2族アルコキシドM(OR1)n’X2−n’とM(OR2)m’X2−m’との混合物、の溶液を用意するステップであって、Mは第2族金属であり、Xはハロゲンであり、R1およびR2はC2〜C16炭素原子の異なるアルキル基であり、0≦n<2、0≦m<2およびn+m+(2−n−m)=2であり、ただしnおよびmは同時に≠0、0<n’≦2かつ0<m’≦2であるステップ;および
b) ステップa)で得られた前記溶液を、少なくとも1つの第4〜6族の遷移金属の化合物(TC)に加えるステップ、および
c) 固体触媒成分粒子を採取するステップ、
およびステップc)の前の任意のステップで内部電子供与体(ID)、好ましくは非フタル酸内部ドナー(ID)を加えるステップ
を含むプロセスにより得られる。
Ra pRb qSi(ORc)(4−p−q)
式中、Ra、RbおよびRcは炭化水素ラジカル、特にアルキル基またはシクロアルキル基を示し、pおよびqは0〜3の範囲の数字であり、それらの和p+qは3以下である。Ra、RbおよびRcは相互に独立に選択してもよく、同一でもあるいは異なってもよい。そうしたシランの具体的な例として、(tert−ブチル)2Si(OCH3)2、(シクロヘキシル)(メチル)Si(OCH3)2、(フェニル)2Si(OCH3)2および(シクロペンチル)2Si(OCH3)2、または下記一般式のものがあり、
Si(OCH2CH3)3(NR3R4)
式中、R3およびR4は同一でもあるいは異なってもよく、1〜12個の炭素原子を有する炭化水素基を表す。
(a)外部ドナー(ED)に対する共触媒(Co)のモル比[Co/ED]は5〜45の範囲でなければならず、好ましくは5〜35の範囲であり、一層好ましくは5〜25の範囲であり;かつ任意に
(b)チタン化合物(TC)に対する共触媒(Co)のモル比[Co/TC]は80超〜500の範囲でなければならず、好ましくは100〜350の範囲であり、さらに一層好ましくは120〜300の範囲である。
任意の成分(B)として高分子系造核剤、好ましくはビニル化合物のポリマー、一層好ましくはビニルシクロアルカンモノマーまたはビニルアルカンモノマーの重合により得られる高分子系造核剤を使用してもよい。
CH2=CH−CHR11R12 (III)
式中、R11およびR12は一緒になって、任意に置換基を含む5または6員の飽和、不飽和または芳香環を形成するか、あるいは1〜4個の炭素原子を含むアルキル基を独立に表し、R11およびR12が芳香環を形成する場合、−CHR1R2部分の水素原子は存在しない。
本発明のポリプロピレン組成物は、成分(A)としての上記に定義したポリプロピレンポリマーおよび任意に成分(B)としての上記に定義した高分子系造核剤を含む。
(i) モノカルボン酸およびポリカルボン酸の塩、たとえば安息香酸ナトリウムまたはtert−ブチル安息香酸アルミニウム、および
(ii) ジベンジリデンソルビトール(たとえば1,3:2,4ジベンジリデンソルビトール)およびC1〜C8アルキル置換ジベンジリデンソルビトール誘導体、たとえばメチルジベンジリデンソルビトール、エチルジベンジリデンソルビトールもしくはジメチルジベンジリデンソルビトール(たとえば1,3:2,4ジ(メチルベンジリデン)ソルビトール)、または置換ノニトール誘導体、たとえば1,2,3,−トリデオキシ−4,6:5,7−ビス−O−[(4−プロピルフェニル)メチレン]−ノニトール、および
(iii) リン酸のジエステルの塩、たとえばナトリウム2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスフェートまたはアルミニウム−ヒドロキシ−ビス[2,2’−メチレン−ビス(4,6−ジ−t−ブチルフェニル)ホスフェート]、および
(iv) それらの混合物
からなる群から選択される。
R2およびR5は各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、R1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1つは、上記で定義したポリプロピレンポリマー用のビスブレーキング添加剤としての、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である。
以下の用語および判定方法の定義は、他に定義しない限り、特許請求の範囲を含む本発明の上記の一般的な記述だけでなく、下記例にも当てはまる。
定量核磁気共鳴(NMR)分光法を使用してプロピレンホモポリマーのアイソタクチシティおよび位置規則性を定量した。
[mmmm]%=100*(mmmm/全ペンタッドの合計)
として報告した。
P21e=(Ie6+Ie8)/2
を用いて定量した。
P12=ICH3+P12e
Ptotal=P12+P21e
として定量した。
[21e]mol%=100*(P21e/Ptotal)
分子量平均Mw、MnおよびMWDは、ISO 16014−4:2003およびASTM D 6474−99に準拠してゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により決定した。赤外(IR)検出器を備えたPolymerChar GPC装置を、ポリマーラボラトリーズ(Polymer Laboratories)製の3×Olexisおよび1×Olexisガードカラムと、160℃、1mL/minの一定流量で溶媒としての1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB、250mg/Lの2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチル−フェノールで安定化)と共に使用した。200μLのサンプル溶液を解析ごとに注入した。カラムセットは、0,5kg/mol〜11500kg/molの範囲のMWDの狭い少なくとも15のポリスチレン(PS)標準物質を用いてユニバーサルキャリブレーション(ISO 16014−2:2003に準拠)を使用して較正した。使用したPS、PEおよびPPのMark Houwink定数は、ASTM D 6474−99により記載されている通りである。サンプルはすべて、GPC装置のオートサンプラーで穏やかに連続振盪させながら、最大160℃にてPPでは2.5時間、安定化TCB(移動相と同じ)中で約1mg/ml(160℃で)の濃度が得られるようにポリマーサンプルを溶解させることにより調製した。ポリプロピレン組成物のMWDは、この材料の顆粒に基づき決定する一方、メルトブローウエブのMWDは、ウエブ由来の繊維サンプルに基づき決定し、どちらも同様に溶解させる。
ウエブのg/m2単位の単位重量(坪量)はISO 536:1995に準拠して決定した。
静水圧試験で測定される水頭または耐水性は、2009年12月に発表されたWSP(worldwide strategic partners)標準試験WSP 80.6(09)により決定する。この業界標準はさらにISO 811:1981に基づくものであり、試験液としての精製水および10cm/minの水圧上昇速度を用いて23℃で100cm2の試料を使用する。本試験におけるXcmの水柱高は、Xmbarの圧力差に相当する。
通気性は、100Paの圧力差でDIN ISO 9237に準拠して決定した。この通気性は、ウエブ試料を垂直に通過する気流の速度と定義される。
ショットは、形成されたポリマー織物における変形、欠陥または孔の数の指標である。欠陥は、たとえば、繊維の直径より直径が10〜1000倍大きいポリマー材料の凝集であってもよい。「ショット」を決定するための定性試験の方法は、米国特許第5,723,217号で確認することができる。MB織物ロールから織物サンプルを無作為に引き出し、織物の全幅を包含する長さ数フィートの切片をロールから切断する。サンプルを背面照明付きのガラス板に保持し、ショットのレベルに応じて視覚的に「1」〜「5」(1=ショットなし;「5」=非常に高レベルのショット)と評価する。1〜5の各分類に対応するショットレベルを含むMB織物の一連の写真があると、織物を評価するための標準として役立つ。次いで単位面積あたりの欠陥または孔の数をカウントすることによりショット値を決定する。これは、たとえば、織物を顕微鏡で観察し、単位面積あたりのショット数を手作業でカウントすることにより行ってもよい。さらに、Yan,Z. and Bresee,R R.,Flexible Multifunctional Instrument for Automated Nonwoven Web Structure Analysis,69 TEXTILE RES.J.795−804(1999)も参照されたい。
本発明例(IE−1)および比較例(CE−1)のプロピレンホモポリマーの重合プロセスで使用した触媒は、以下の通り調製した。
ブチルエチルマグネシウム(Mg(Bu)(Et)、BEM)の20%トルエン溶液、ケムチュラ(Chemtura)により提供される
2−エチルヘキサノール、アンホケム(Amphochem)により提供される
3−ブトキシ−2−プロパノール−(DOWANOL(商標)PnB)、ダウ(Dow)により提供される
ビス(2−エチルヘキシル)シトラコネート、シンファベース(SynphaBase)により提供される
TiCl4、ミレニアムケミカルズ(Millenium Chemicals)により提供される
トルエン、アスポケム(Aspokem)により提供される
Viscoplex(登録商標)1−254、エボニック(Evonik)により提供される
ヘプタン、シェブロン(Chevron)により提供される
Mgアルコキシド溶液は、20lステンレス鋼反応器において撹拌したまま(70rpm)、4.7kgの2−エチルヘキサノールおよび1.2kgのブトキシプロパノールの混合物をブチルエチルマグネシウム(Mg(Bu)(Et))の20wt%トルエン溶液11kgに加えることにより調製した。添加中、反応器内容物を45℃未満に維持した。添加が終了後、反応混合物の混合(70rpm)を60℃で30分間継続した。室温に冷却後、2.3kgのドナービス(2−エチルヘキシル)シトラコネートをMg−アルコキシド溶液に加え、温度を25℃未満に維持した。混合を撹拌下(70rpm)15分間継続した。
20.3kgのTiCl4および1.1kgのトルエンを20lのステンレス鋼反応器に加えた。350rpmで混合し、温度を0℃に維持しながら、実施例1で調製した14.5kgのMgアルコキシ化合物を1.5時間にわたって加えた。1.7lのViscoplex(登録商標)1−254および7.5kgのヘプタンを加え、0℃で1時間の混合後、形成されたエマルジョンの温度を1時間以内に90℃に上昇させた。30分後、混合を停止し、触媒液滴を凝固させ、形成された触媒粒子を沈降させた。沈降(1時間)後、上清液を吸引除去した。次いで触媒粒子を45kgのトルエンで90℃にて20分間洗浄し、続いて2回ヘプタン洗浄した(30kg、15min)。第1のヘプタン洗浄において温度が50℃に低下し、第2の洗浄において室温に低下した。
IE−1:1200ppmの2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン(Pergasafe(登録商標)、ペルガン社(Pergan GmbH)により販売)を使用
CE−1:1.1wt%のIrgatec(登録商標)CR76(ヒドロキシルアミンエステルを含むポリマーマトリックス;バスフにより販売)(IE1)を使用
CE−2:1700ppmのTrigonox 101(アクゾノーベル(AkzoNobel))を使用
Claims (15)
- (A)ポリプロピレンポリマーおよび
(B)任意に高分子系造核剤、
を含む少なくとも80wt%のポリプロピレン組成物で作られたメルトブロー繊維を含むメルトブローウエブであって、
前記ポリプロピレン組成物は、少なくとも1つの単結合を切断することにより下記式(I)の炭素系フリーラジカルに熱分解することができる少なくとも1つの化合物(C)でビスブレーキング処理されており、
R1、R2およびR3は水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖状、分岐および環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素、またはXがC1〜C6アルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
R1、R2およびR3の少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素であり、
ビスブレーキング処理のために前記ポリプロピレン組成物に加えられる化合物(C)の量は、前記ポリプロピレン組成物に対して0.01〜10wt%の範囲にある、メルトブローウエブ。 - 式(I)の前記炭素系フリーラジカルは下記式(II)の1つまたは複数の化合物(C)から生成され、
R2およびR5は各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつR1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1つは5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である、請求項1に記載のメルトブローウエブ。 - 化合物(C)の前記式(II)においてR2およびR5は独立に6〜10個のC原子を有する置換および非置換アリール基からなる群から選択され、R1、R3、R4およびR6は各々独立に水素およびC1〜C6アルキル基からなる群から選択される、請求項2に記載のメルトブローウエブ。
- 前記化合物(C)は下記式(III)を有し、
- 前記化合物(C)は2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジプロピル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジブチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジヘキシル−2,3−ジフェニルブタン、2−メチル−3−エチル−2,3−ジフェニルブタン、2−メチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ−(pメトキシフェニル)−ブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ−(pメチルフェニル)−ブタン、2,3−ジメチル−2−メチルフェニル−3−(p 2’3’−ジメチル−3’−メチルフェニル−ブチル)−フェニル−ブタン、3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3,4−ジエチル−3,4−ジフェニルヘキサン、3,4−ジプロピル−3,4−ジフェニルヘキサン、4,5−ジプロピル−4,5−ジフェニルオクタン、2,3−ジイソブチル−2,3−ジフェニルブタン、3,4−ジイソブチル−3,4−5ジフェニルヘキサン、2,3−ジメチル−2,3−ジ p(t−ブチル)−フェニル−ブタン、5,6−ジメチル−5,6ジフェニルデカン、6,7−ジメチル−6,7−ジフェニルドデカン、7,8−ジメチル−7,8−ジ(メトキシフェニル)−テトラ−デカン、2,3−ジエチル−2,3−ジフェニルブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−クロロフェニル)ブタン、2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−ヨードフェニル)ブタンおよび2,3−ジメチル−2,3−ジ(p−ニトロフェニル)ブタンからなる群から選択される、請求項4に記載のメルトブローウエブ。
- 化合物(C)は2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンおよび3,4−ジメチル−3,4−ジフェニルヘキサンからなる群から選択される、請求項5に記載のメルトブローウエブ。
- 化合物(C)は2,3−ジメチル−2,3−ジフェニルブタンである、請求項6に記載のメルトブローウエブ。
- 前記メルトブローウエブはショットを含まず、かつ
融解温度290℃で製造されて9.5±1.0g/m2の単位面積あたりの重量を有するメルトブローウエブの場合、少なくとも75mbarの、および融解温度290℃で製造されて9.5±1.0g/m2の単位面積あたりの重量を有するメルトブローウエブで少なくとも140mbarの、標準試験WSP 80.6(09)に準拠して測定された水頭(3つ目の水滴、それぞれcm H2O、mbar)を有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。 - 前記ポリプロピレンポリマーは、a)IUPACの第4〜6族の遷移金属の化合物(TC)、第2族金属化合物(MC)、および好ましくは非フタル酸化合物、一層好ましくは非フタル酸エステルである内部ドナー(ID)を含むチーグラーナッタ触媒(ZN−C);b)任意に共触媒(Co)およびc)任意に外部ドナー(ED)の存在下で重合されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
- 前記内部ドナー(ID)は、任意に置換されているマロナート、マレエート、スクシネート、グルタレート、シクロヘキセン−1,2−ジカルボキシレート、ベンゾエートならびにそれらの誘導体および/または混合物から選択され、好ましくは前記内部ドナー(ID)はシトラコネートであり;かつ前記外部ドナー(ED)に対する共触媒(Co)のモル比[Co/ED]は5〜45である、請求項9に記載のメルトブローウエブ。
- 前記ポリプロピレン組成物はフタル酸化合物だけでなく、それらのそれぞれの分解生成物を含まない、請求項1〜10のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
- ショットを含まないウエブは250℃〜320℃の工程温度領域内で製造することができる、請求項1〜11のいずれか一項に記載のメルトブローウエブ。
- 濾過媒体、おむつ、生理用ナプキン、パンティーライナー、成人用失禁予防製品、防護服、呼吸保護マスク、サージカルドレープ、サージカルガウンおよび手術衣全般からなる群から選択される、請求項1〜12のいずれか一項に記載のメルトブローウエブを含む物品。
- 下記式(II)の少なくとも1つの化合物(C)の使用であって、
R2およびR5は各々独立に1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖、分岐および環状炭化水素、ならびに5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素からなる群から選択され、かつR1、R2、R3、R4、R5およびR6の少なくとも1つはポリプロピレンポリマー用のビスブレーキング添加剤としての、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素である、使用。 - (A)ポリプロピレンポリマー、好ましくはプロピレンホモポリマーおよび
(B)任意に高分子系造核剤
を含むポリプロピレン組成物の使用であって、
前記ポリプロピレン組成物は、少なくとも1つの単結合を切断することにより下記式(I)の炭素系フリーラジカルに熱分解することができる少なくとも1つの化合物(C)でビスブレーキング処理されており、
R1、R2およびR3は水素、1〜12個のC原子を有する置換および非置換の直鎖状、分岐および環状飽和またはモノ不飽和炭化水素、5〜12個のC原子を有する置換および非置換芳香族炭化水素、またはXがC1〜C6アルキル基であるカルボキシレート基COOXから独立に選択することができ、
R1、R2およびR3の少なくとも1つは、5〜12個のC原子を有する置換または非置換の芳香族炭化水素であり、
ビスブレーキング処理のために前記ポリプロピレン組成物に加えられる化合物(C)の量は、前記ポリプロピレン組成物に対して0.01〜10wt%の範囲にある、250℃〜320℃の工程温度領域においてショットがないことを特徴とするメルトブローウエブ品質を改善するための、使用。
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