JP4704682B2 - 多層フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、酸素および湿気に対する良好なバリヤーの役割を果たす、目に見えない、シール性の、環境にやさしい、多層パッケージング材料に関する。
包装工業では、板紙または紙箱に製品を包装することが慣例である。幾つかの用途については、板紙または紙は、例えばそれらの剛性のためにプラスチックであることが好ましいかもしれない。それらはまた印刷のための良好な担体であり、それらはリサイクルするのが容易である。板紙および紙は、包装される品目が外側環境に面して不活性である場合に完璧である。しかし、それらは通常、酸素、水蒸気、臭いまたは他のガスもしくは液体に対してバリヤーの役割を果たさない。
包装される品目が例えば食品である場合、臭い、ガスまたは液体が包装される品目から外側へ、およびその逆に通過するような望ましくない状態を避けるために、板紙パッケージングは、通常、高分子プラスチックフィルムでカバーされているか、または内容物の周りにシールされたおよび板紙パッケージング中へ挿入された別個のポリマーフィルムを有する。このプラスチックフィルム(例えば、ポリ塩化ビニリデン)は、これらの物質に対してバリヤーの役割を果たす。これは、使用される包装品目の数を増やす傾向がある。
今日では、人々は益々環境について懸念し、将来のためにそれを保全するための措置を講じたいと願っている。幾つかの政府は、埋立地での包装材料の蓄積に対して措置を講じてきた。特に、リサイクル不可能なポリマー物質の使用が止められる一方で、リサイクル可能な原材料の使用が強く推奨されている。消費者もまた、彼らの日常生活で使用済み包装材料を処分したいそれぞれの時にリサイクル可能な材料とリサイクル不可能な材料とを選別するよう勧められている。これらの操作は時間と努力とを必要とし、選別およびリサイクルするのがより容易である新たな包装製品が望まれている。
簡単なおよび汚染性の少ない包装製品を手にするために、上に記載されたような板紙およびプラスチックフィルムの両方を単一品目中へ組み合わせることが望ましいであろう。シングルピース包装材料は取り外すのが容易であり、輸送するのが容易であり、リサイクルするのが容易であろう。
また、板紙はポリマー物質よりもリサイクルするのが当然容易であるので、少なくとも幾つかの政府のリサイクル規制にとって、依然として「平」板紙品目とみなすことができる、かつ、それゆえ板紙のみのリサイクル用の普通のプロセス流れを受けることができるような少ない百分率のポリマーを有する組合せパッケージング製品を提供することが望まれるであろう。同時に、シール性、耐性のようなその古典的性質だけでなく、パッケージングのバリヤー性も保持されるべきである。
一般に、パッケージングフィルムは、パッケージングの安全な密閉を確保するために、それ自体にシールされるシーラント層を含む。シーラント層は、フィルムの一番上の層であり、包装される品目と通常直接接触している。この観点では、シールは貯蔵および輸送の間ずっと密封性を維持するのに十分な機械的強度を持たなければならない。
特に食品パッケージングの場合、包装される食品が貯蔵の間ずっとその味および香りの完全無欠性を保持することが重要である。これを行うため、シーラント層は、良好な官能的性質を有するべきであり、食品の独特の味および香りを取り込むべきではない。シーラント層による追加によってか、奪取によってかのいずれかで食品の味および香りが変えられないこともまた非常に重要である。さらに、長期間にわたって商品を保持するためにパッケージングフィルムが酸素および湿気または水蒸気に対して良好なバリヤー性を有することが重要である。
(特許文献1)は、板紙基材の内面に付着された非晶質ナイロン層と、製品と接触するポリオレフィン層とを含む積層材料を開示している。これらの種類の材料は、包装される食品の味および香りの維持に関して、およびシール性に関して依然として満足のいくものではない。
EP0 520 767号明細書 DD−A−109 225号明細書 EP−A−0 407 870号明細書 EP−A−0 485 893号明細書 米国特許第5,869,586号明細書 米国特許第6,068,936号明細書 国際公開第98/27126号パンフレット
それゆえ、酸素および水蒸気に対するバリヤーとして有効である、包装される品目の味および香りを維持する、熱シール性である、かつ、それにもかかわらずリサイクル目的のための「平」板紙品目とみなすことができる板紙ベースのパッケージングを求める要求は依然として存在する。
今、驚くべきことに、良好なバリヤー性を有する特に薄い(好ましくは約5〜約100ミクロン、より好ましくは約10〜約30ミクロンの)ポリマーフィルムを共押出すること、ならびに酸素および水蒸気に対して良好なバリヤー性を有する、かつ、リサイクル目的のためのモノ材料ベースのパッケージングとみなすこともできる板紙−または紙ベースのパッケージング製品を製造するために板紙または紙基材上へそれを被覆することが可能であることが分かった。
本発明の態様は、
a)板紙または紙のような少なくとも1種のセルロース系繊維材料基材と、
b)a)の基材上に被覆された少なくとも1種のポリマーフィルムであって、
i)オレフィンポリマーを含む少なくとも1つのバリヤー層、および
ii)非晶質ポリアミドを含む少なくとも1つのシーラント層
を含む少なくとも1種のポリマーフィルムと
を含み、該シーラント層が包装される製品と接触する多層パッケージングである。
本発明のパッケージングは少量のポリマーを含んでいるにすぎないけれども、それはそれでも酸素および水蒸気に対して優れたバリヤー性を有する。シーラント層の特殊な性質のために、パッケージングは、包装の完全無欠性を維持するのに重要である、それ自体への良好なシール性を有し、それはまた良好な官能的性質をも示す。本発明の包装材料に包装される食品は、その味もその好ましい香りも失わない。本発明のフィルムは、包装される食品の味および香りに関して何の影響も及ぼさない。本発明のパッケージングは環境にやさしい。その低い量のポリマーのために、それは、多数の国々の環境規制標準により「ポリマーがない」とみなすことができ、容易にリサイクル可能である。生産するのがまた容易であり、安価である。
さらに、本発明のパッケージングで使用される様々なポリマーの性質のために、ポリマーフィルムは透明である。そのようなものとして、それは顧客には目に見えず、従ってまるで何のポリマーフィルムも板紙または紙の上に全くないかのように、板紙または紙の外観を有するパッケージング材料を提供する。
本発明のパッケージングはまた良好な耐穿孔性、良好な剛性および良い光沢を示す。さらに、フィルムの低い摩擦係数のため、包装機でそれを高速で加工することが可能である。
本発明のパッケージングは、食品包装に用途を見出すことができる、それは、チョコレート、ビスケットのような固体食品の包装、および果汁、飲料、スープ、油、水、アルコールのような液体食品での包装にも用途を見出すことができる。
本発明のパッケージングは、セルロース系繊維材料からなる少なくとも1つの基材を含む。好ましくは、セルロース系繊維材料には板紙および/または紙が含まれる。セルロース系繊維材料基材の坪量は、好ましくは約30グラム/平方メートル(g/m2)から約500g/m2、より好ましくは約100g/m2から約300g/m2の範囲である。
セルロース系繊維材料基材は火炎処理またはコロナ処理することができる。
本発明のパッケージングのポリマーフィルムは基材上に被覆される。それは、オレフィンポリマーを含む少なくとも1つのバリヤー層を含む。オレフィンポリマーには、エチレンホモポリマー、プロピレンホモポリマー、エチレンとプロピレンとの共重合体、シクロオレフィンポリマーおよびそれらの混合物が含まれる。好ましくは、エチレンモノマーは、共重合体の重量を基準にして約2から約8重量%の範囲の量でエチレンとプロピレンとの共重合体中に存在する。
本発明の好ましい実施形態では、バリヤー層のオレフィンポリマーはシクロオレフィンポリマーである。本発明に好適なシクロオレフィンポリマーは200から100.000の範囲の平均分子量Mw(重量平均)を有する。それらは実質的に非晶質であり、すなわち、それらは5重量%未満の結晶化度を有する。それらは、一般に0から300℃の範囲であるガラス転位温度Tgを好ましくは示す。シクロオレフィンポリマーの多分散性Mw/Mnは好ましくは1から5である。
シクロオレフィンポリマー(COP)は、ただ1つのタイプのシクロオレフィンから形成されたホモポリマーまたはシクロオレフィンとコモノマー(COC)とから形成された、コモノマー含有率がシクロオレフィンポリマーの重量を基準にして多くても20重量%である共重合体である。シクロオレフィンは、シクロアルケン、ビシクロアルケン、トリシクロアルケンまたはテトラシクロアルケンのような、モノ−またはポリ−不飽和多環式環システムである。環システムは、モノ置換またはポリ置換であることができる。モノアルキル化または非置換シクロオレフィンから形成されているシクロオレフィンの方が好ましい。特に好ましいシクロオレフィンホモポリマーは、ポリノルボルネン、ポリジメチルオクタヒドロナフタレン、ポリシクロペンテンおよびポリ(5−メチル)ノルボルネンである。シクロオレフィンポリマーはまた分枝であることができる。このタイプの製品は櫛形または星形構造を有することができる。
所望される場合には、上に記載されたシクロオレフィンはまたコモノマーと共重合することもできる。本発明の好ましい実施形態では、これらのシクロオレフィン共重合体(COC)は、COCの重量を基準にして20重量%まで、好ましくは1〜15重量%、特に1〜8重量%のコモノマーを含有する。好ましいコモノマーは、2〜6個の炭素原子を有するオレフィン、特にエチレンおよびブチレンである。
本発明の好ましいシクロオレフィンポリマーはエチレン−ノルボルネン共重合体である。
シクロオレフィンポリマーは、遷移金属触媒の助けによって製造することができる。製造方法は、例えば、参照によって本明細書に援用される(特許文献2)、(特許文献3)、(特許文献4)および米国特許公報(特許文献5)、米国特許公報(特許文献6)ならびに(特許文献7)に記載されている。製造中の分子量調整は、水素を用いて都合よく達成することができる。好適な分子量はまた、触媒および反応条件の目標に向けた選択によって確立することができる。この点の詳細は、上述の仕様書に与えられている。
本発明に好適なシクロオレフィンはチコナ(Ticona)によって商品名トパス(Topas)(登録商標)で販売されている製品である。
本発明の好ましい実施形態では、バリヤー層はシクロオレフィンポリマーにあり、より好ましくはエチレン−ノルボルネン共重合体にある。
本発明の別の好ましい実施形態では、オレフィンポリマーは高密度ポリエチレンである。好ましくは、この高密度ポリエチレンは、ISO DIS1183に従って測定される際に、940kg/m3以上、より好ましくは約940kg/m3から約965kg/m3の範囲の密度を有する。より好ましくは、第1バリヤー層は高密度ポリエチレンにある。
バリヤー層は好ましくは約5g/m2から約30g/m2、より好ましくは約10g/m2から約20g/m2の範囲の坪量を有する。
バリヤー層は湿気または水蒸気に対するバリヤーである。好ましくは、バリヤー層は、DIN53122に従って23℃の温度および85%の相対湿度で測定される際に、10g/(m2.24時間)未満、好ましくは1.1g/(m2.24時間)未満の透湿度(MVTR)を有する。
本発明のパッケージングのポリマーフィルムは、また、少なくとも非晶質ポリアミドを含むシーラント層をも含む。好ましくは、このポリアミドは、次式(I)の非晶質コポリアミド6−I/6−Tである。
Figure 0004704682
本発明での使用に好適な幾つかの非晶質コポリアミドは、本願特許出願人から商品名セラー(Selar)(登録商標)PAで商業的に入手可能な、またはEMS−ケミー(Chemie)AGから商品名グリボリー(Grivory)(登録商標)で商業的に入手可能な非晶質ナイロン樹脂6−I/6−Tである。
この非晶質ポリアミドはポリアミド6のような脂肪族ポリアミドとブレンドされてもよい。本発明の好ましい実施形態では、シーラント層は非晶質ポリアミドにある。
シーラント層は約3g/m2から約20g/m2、好ましくは約5g/m2から約10g/m2の範囲の坪量を好ましくは有する。
シーラント層は包装される製品と接触している。これは、シーラント層が製品に向けられており、製品、例えば食品がどの形状であるかに依存して、それが製品に触れるかも触れないかもしれないことを意味する。シーラント層はまた酸素に対するバリヤーとしても役立つ。シーラント層は、DIN53380に従って23.0℃の温度で、50%の相対湿度で測定される際に、100cm3/(m2.24時間.バール)未満の酸素透過度を示す。
ポリマーフィルムは、基材とバリヤー層との間および/またはバリヤー層とシーラント層との間に置かれる1または複数の接着剤層をさらに含んでもよい。
好適な接着剤には、エチレンホモポリマー、プロピレンホモポリマー、エチレンと酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸エチルもしくはプロピレンから選択されたコモノマーとの共重合体、およびそれらの混合物が含まれる。これらの接着性ポリマーは無水マレイン酸変性であってもよい。好ましくは、接着剤は、米国材料試験協会(ASTM)D1238、条件Eに従って190℃および2.16Kgで測定される際に、約3から約7の範囲のメルトフローインデックスを有する。
本発明の好ましい実施形態では、ポリマーフィルムは、基材とバリヤー層との間に置かれる第1接着剤層と、バリヤー層とシーラント層との間に置かれる第2接着剤層とを含む。好ましくは、第1接着剤層はエチレンホモポリマー、より好ましくは低密度ポリエチレンを含む。この低密度ポリエチレンは好ましくは、ISO DIS1183に従って測定される際に、約900kg/m3から約935kg/m3の範囲の密度を有する。好ましくは、第2接着剤層は無水マレイン酸変性ポリエチレンを含む。
好適な無水マレイン酸変性ポリエチレンは、本願特許出願人から商品名バイネル(Bynel)(登録商標)シリーズ4000”、バイネル(登録商標)シリーズ4100、バイネル(登録商標)シリーズ4200、バイネル(登録商標)シリーズ5000で、または日本国三井石油化学工業から商品名「アドマー(Admer)NF550」もしくは「アドマーQF551」で商業的に入手可能である。
接着剤層は、約2g/m2から約10g/m2の範囲の、好ましくは約3g/m2から約5g/m2の範囲の坪量を好ましくは有する。
本発明のパッケージングは、2つの既に述べられた層の間にか、基材層の外側上にかのどちらかに置かれる追加の層を含んでもよい。本発明の実施形態では、パッケージングは、基材層の外側に接触した、エチレンとアクリル酸アルキルとの共重合体の水分散系を含むフィルムを含む。好適な分散系は、商品名アクワシール(Aquaseal)(登録商標)で、オランダ国の会社パラメルト(Paramelt)から商業的に入手可能な製品である。
本発明の別の実施形態では、パッケージングは対称であり、基材層がコア層である。
上述した層のそれぞれは、可塑剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、加水分解安定剤、帯電防止剤、染料もしくは顔料、充填材、難燃剤、滑剤、ガラス繊維およびフレークのような強化材、加工助剤、例えば剥離剤、および/またはそれらの混合物をはじめとする通常の添加剤を含んでもよい。酸化防止剤は層中に約400〜約500ppmの量で存在してもよい。
本発明のパッケージングの総坪量は約30g/m2から約500g/m2、より好ましくは約300g/m2から約400g/m2の範囲である。
好ましくは、ポリマーフィルムは、パッケージングの全重量を基準にして、10重量パーセント(重量%)未満、より好ましくは5重量%未満である。
本発明のパッケージングは、先ずキャストフィルムまたは吹込フィルム押出でポリマーフィルムを製造し、次にこのポリマーフィルムをセルロース系繊維材料基材に接合することによって製造されてもよい。
本発明の好ましい実施形態では、パッケージングは共押出被覆によって次の通り製造される。ペレット形状のポリマーが押出機のホッパー中に運ばれる。押出機はポリマーを溶融し、ダイを通してそれを押しやるためのある圧力を持つようになる。異なるポリマーの溶融体は供給ブロックでまたは直接フラットダイで合体する。生産共押出被覆ラインは、通常、ポリマー溶融体を同じダイに供給する2または3つの押出機を有する。ダイを出る溶融体カーテンはニップを形成する2つのロール(冷却ロールおよびゴム被覆ロール)によって延伸される。ポリマーの総被覆坪量は典型的には15g/m2〜50g/m2である。ポリマーはニップ中で基材上にプレスされて接着を持つようになり、冷却ロールで冷却されて凝固する。ロールから解かれる基材は、そこで溶融体カーテンによって被覆されるニップに入る前に、火炎処理する、コロナ処理する、または下塗することができる。典型的なライン速度は100〜300m/分である。
共押出被覆によって、多層パッケージングは、単一操作で、高速度でおよび低コストで製造することができる。
本発明のパッケージングは、DIN53122に従って23.0℃の温度および85%の相対湿度で測定される際に、10g/(m2.24時間)未満、好ましくは1.1g/(m2.24時間)未満の透湿度と、DIN53380に従って23.0℃の温度および50%の相対湿度で測定される際に、100cm3/(m2.24時間.バール)未満の酸素透過度とを好ましくは示す。
本発明のパッケージングはまた優れたシール性をも示す。それは環境にやさしい。少量のポリマーのために、それは平厚紙または平紙としてリサイクルすることができる。さらに、本発明のパッケージングは包装される食品の味または香りを変えない。
本発明は、次の実施例でさらに説明されるであろう。次の実施例では、基材層は常に最初に示され、//によって共押出しされた層から区切られている。
(成分の説明)
下に述べる実施例で使用した材料は次の通りであり、それぞれの商標および商品名で特定される。
接着剤:米国材料試験協会(ASTM)D1238、条件Eに従って190℃および2.16Kgで測定される際に、5.8dg/分のメルトフローインデックスの、商品名バイネル(登録商標)42E703で本願特許出願人から商業的に入手可能な、無水物変性低密度ポリエチレン樹脂。
オレフィン1:ISO1133に従って230℃で測定される際に、8のメルトフローインデックス(MFI)を有する、ISO DIS1183に従って測定される際に、964kg/m3の密度を有する、スタミレックス(Stamylex)(登録商標)9089Fでオランダ国DSMから商業的に入手可能な高密度ポリエチレン。
オレフィン2:トパス(登録商標)8007D−50:チコナによって商業的に販売されている、エチレンとノルボルネンとの共重合体。
ポリアミド:商品名セラー(Selar)(登録商標)PA3426で本願特許出願人から商業的に入手可能な非晶質ポリアミド。
ボード:「液体パッケージング板紙」向け品質として供給者によって特定された品質、0.55メートルの幅、および実施例で与えられる坪量を有する、フィンランド国のソラ−エンゾ(Sora−Enzo)によって生産された板紙。
(実施例1)
(試料)
次の試料パッケージング積層品を調製した。
試料1:g/m2単位で次のそれぞれの坪量の板紙//接着剤/オレフィン1/接着剤/ポリアミド:330//3/10/3/5
試料2:g/m2単位で次のそれぞれの坪量の板紙//接着剤/オレフィン1/接着剤/ポリアミド:330//3/18/3/5
試料3:g/m2単位で次のそれぞれの坪量の板紙//接着剤/オレフィン2/接着剤/ポリアミド:330//3/10/3/5
試料4:g/m2単位で次のそれぞれの坪量の板紙//接着剤/オレフィン2/接着剤/ポリアミド:330//3/18/3/5
(試料調製)
試料を次の通り共押出被覆によって調製した。
各試料について、オレフィンポリマーを押出機A(2.5インチ直径、L/D=30)に導入し、ポリアミドを押出機B(3.5インチ直径、L/D=30)に導入しおよび接着剤を押出機C(2.5インチ直径、L/D=30)に導入した。各押出機について、℃単位での温度を下記に従ってセットした。
押出機A:180 220 260 280 280
押出機B:240 260 280 290 300
押出機C:180 220 260 280 300
アダプター、連結パイプ、供給ブロックおよびダイの温度を300℃にセットアップした。押出機Cからの溶融体を2つの流れへ分割し、9スロット(押出機Bに連結された3スロット、押出機Cへの2スロット、押出機Aへの2スロットおよび押出機Cへの2スロット)付きの4層供給ブロックを取りつけた。ダイギャップは0.7mmであり、ダイ幅は800mmであった。空隙を15cmにセットした。ニップの固有力は40Kg/cmであり、ゴム(80ショア(Shore)A)を約2cmよりも多く変形させた。冷却ロール温度は10℃であった。坪量330g/m2の板紙を被覆前に火炎処理した。試料すべてを100m/分で製造した。
試料1〜4について、押出機速度を、押出機Bについては10rpmに、押出機Cについては43rpmにセットアップした。オレフィン層が10g/m2の坪量を有する試料1および3については、押出機Aを84rpmにセットアップした。オレフィン層が18g/m2の坪量を有する試料2および4については、押出機Aを220rpmにセットした。
(試験)
(シール強度)
ポリマーフィルムで被覆された板紙を15mm幅ストリップに切断する。2ストリップを、25mm幅、200mm長さの2つの加熱された金属シールジョー付きの、コップ(Kopp)(独国)によって製造された溶封機で、ポリマーフィルム上ポリマーフィルムでシールする。実施例で用いるシール条件は、シール区域にかけられる0.3MPa圧力および1秒である。実施例で示すシール温度はシールジョーの温度である。
シール力を、15mm幅ストリップに関してズィック(Zwick)(独国)によって製造された引張試験機によって100mm/分の引張速度で測定する。最大力を測定する。
実施例1、試料4について測定されたシール力は、表Iに示すようである。
Figure 0004704682
(透湿度)
各試料の透湿度(MVTR)を、DIN53122に従って測定した。すなわち、第1試験を23.0℃の温度および85%の相対湿度で行い、第2試験を37.8℃および90%の相対湿度で行った。各試験について2測定を行った。平均値を引き出した。結果を次の表IIに集める。
Figure 0004704682
試料4の酸素透過度を、DIN53380に従って23.0℃の温度および50%の相対湿度で測定した。2測定を行った。平均測定値は77.1cm3/(m2.24時間.バール)であった。
(実施例2)
実施例1、試料1の坪量330g/m2の板紙の代わりに坪量420g/m2の板紙を使用し(すべての他の坪量は試料1について示したのと同じものである)、実施例1の方法を用いて積層品(試料5)を製造することができる。得られた試料5は、5重量%未満のポリマーフィルムを含み、試料1と同じバリヤー性を有するであろう。

Claims (9)

  1. a)少なくとも1種のセルロース系繊維材料基材と、
    b)a)の基材上に被覆された少なくとも1種のポリマーフィルムであって、
    i)オレフィンポリマーを含む少なくとも1つのバリヤー層、および
    ii)非晶質ポリアミドを含む少なくとも1つのシーラント層
    を含み、前記オレフィンポリマーがシクロオレフィンポリマーまたは高密度ポリエチレンである少なくとも1種のポリマーフィルムと、
    c)基材とバリヤー層との間および/またはバリヤー層とシーラント層との間に置かれる1または複数の接着剤層と、から本質的になり、該シーラント層が包装される製品と接触し、
    前記ポリマーフィルムのバリヤー層(b−i)が前記基材(a)と対向しており、前記ポリマーフィルムのシーラント層(b−ii)が前記基材(a)の反対側に対向していることを特徴とする多層パッケージング。
  2. 前記オレフィンポリマーが、ISO DIS 1183に従って測定される際に、940kg/m3以上の密度を有する高密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項1に記載のパッケージング。
  3. 前記バリヤー層が、DIN53122に従って23℃の温度および85%の相対湿度で測定される際に、10g/(m2.24時間)未満の透湿度(MVTR)を有することを特徴とする請求項1に記載のパッケージング。
  4. 前記シーラント層が、DIN53380に従って23.0℃の温度でおよび50%の相対湿度で測定される際に、100cm3/(m2.24時間.バール)未満の酸素透過度を示すことを特徴とする請求項1に記載のパッケージング。
  5. 前記ポリマーフィルムが、前記基材と前記バリヤー層との間に置かれる第1接着剤層と、前記バリヤー層と前記シーラント層との間に置かれる第2接着剤層とをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のパッケージング。
  6. 前記第1接着剤層が低密度ポリエチレンを含むことを特徴とする請求項5に記載のパッケージング。
  7. 前記第2接着剤層が無水マレイン酸変性ポリエチレンを含むことを特徴とする請求項5に記載のパッケージング。
  8. 前記ポリマーフィルムが前記パッケージングの全重量を基準にして10重量%未満であることを特徴とする請求項1に記載のパッケージング。
  9. 前記ポリマーフィルムが前記パッケージングの全重量を基準にして5重量%未満であることを特徴とする請求項1に記載のパッケージング
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