JPS59109322A - 筒状成形物の製造方法 - Google Patents

筒状成形物の製造方法

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JPS59109322A
JPS59109322A JP57219269A JP21926982A JPS59109322A JP S59109322 A JPS59109322 A JP S59109322A JP 57219269 A JP57219269 A JP 57219269A JP 21926982 A JP21926982 A JP 21926982A JP S59109322 A JPS59109322 A JP S59109322A
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resin
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Shuya Tsuji
修也 辻
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Yamamoto Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維強化熱硬化性樹脂(以下、FRPと略す)
製筒状成形物の製造方法に関するものである。
従来、FRP製筒状成形物の製造方法は、筒状型の外側
に成形するフィラメントワインディング法(FW法)と
これとは逆に筒状型の内側で遠心力を利用して成形する
遠心成形法が知られている。
FW法は古くから広範囲に採用された方法ではあるが、
材料の歩留り、作業環境、ボイドの発生のし易さ、繊維
強化材の単一方向性等の欠点を有する。
一方、遠心成形法は一般に強化材と樹脂とを均一に混合
するために、例えば直径2mの円筒体を成形する際の回
転数を60回転/分以上、即ち重力の約4倍以上の遠心
力が生じるような回転速度で実施されており、成形され
た管状成形物がボイドの存在が少なく、外周寸法が一定
に生産でき、しかも外観が美麗であり、また材料の飛散
が少ないため材料歩留りに優れ作業環境もよいという利
点がある。しかし、この遠心成形法は高速回転させるた
め、多大なエネルギーを必要とし、しかも型自体の精度
、強度をより厳密にしなければならない欠点がある。又
、致命的な欠陥として供給された繊維強化材が円周方向
に並んでしまうため、成形物が軸方向と周方向との強度
比に於いて著しく異なり、即ち一般に1/2〜1/3と
なり強度バランスの悪いものとなることである。更に、
回転数や繊維強化材、主としてガラス繊維と液状の樹脂
の比重差によりそれぞれの二層に分離してしまうという
恐れが残る。
かかる欠陥を改良するために、特開昭54−11157
7号では型に対してFRP成形成形用材料供給相対的に
移動できるように設置し、1〜4回転回転灯周速5〜1
0m/分)で型を回転させ、型の中心軸線と半行にかつ
その中心軸線より下げられた押圧ロールを設置し、又、
円筒状型の回転と抑圧ロールの回転とを駆動部よりチェ
ーンホイールを用いて同じ回転速度に調節して成形し、
しかも抑圧ロール上部にはエアーシリンダーを設置して
エアー圧力によりローして調節しながら供給材料を押圧
含浸させて成形する方法が提案されている。この方法は
従来の遠心成形法に比較して小さい動力源で、しかも簡
単な型体で成形でき、更に材料強度に方向性によるバラ
ツキが少ない点では非常に優れた筒状成形物を与える製
造方法である。
しかし、この成形方法は用いられる抑圧ロールがその母
線方向に或いは螺旋状に或いは基盤目状に溝を有するも
のであるため、繊維強化材か溝にたまり、ロールに付着
して成形効率が劣り、成形物あ厚さのバラツキが大きく
、しかも成形物中に気泡が多数残存する欠点がある。
本発明者等は小さい遠心力で回転する、すなわち1〜3
0回転/分、周速度0.5〜200m/分の低速回転で
成形でき、かつ成形材料中の含有空気泡を取り除き、成
形効率に優れたFRP製筒状成形物を成形する方法を鋭
意研究した結果、表面に定型及び/又は不定型の凹部が
多数存在し、その凹部が溝でない少な(とも1個の押圧
ロールを用いることにより上記条件を満足する製造法を
見い出すに至った。、。
即ち、本発明は重力の2倍より小さい遠心力が生じる速
度で回転する筒状型の内壁面に繊維強化材と液状熱硬化
性樹脂とを供給し、かかる強化材と樹脂とからなる材料
の表面を、表面に定型及び/又は不定型の凹部が多数存
在し、その凹部が溝状でない少なくとも1個の抑圧ロー
ルで押圧して樹脂を強化材に十分に含浸し、脱泡せしめ
て成形することを特徴とする筒状成形物の製造方法ケ提
供する。  。
本発明で用いられる筒状の型は回転軸方向に沿って少な
(とも二ツ割にでき、外側で締付はボルトによって閉じ
ることができるものが好ましく、通常その断面が円、楕
円、多角形およびこれらの部分的に欠けたもつである。
この型の材質は金属、木、プラスチック、石等アあるが
、とりわけ金属が好ましい。又、この型の大きさは特に
制限はないが、型内面で成形することと成形物の運搬を
考慮して通常内径1〜4m、長さ1〜10m程度である
。勿論径や長さを上記範囲以外にすることもできる。
本発明に於いては上記型の内側に繊維強化材および液状
熱硬化性樹脂の供給部が置かれ、その供給部が前後に自
在に移動するか、又はかかる供給部が固定されて型自体
が前後に移動するように設計される。
各1.本発明での型(丸モーターで駆動される複数個の
ローラーに:よって回転される。雪の際の回転速度は重
力の2倍より小さい遠心力が生じる速度が選択され、好
ましくは重力の1.2倍以下、最適には重力より小さい
遠心力が生じる速阜である。
一般に、回転体に於ける壁面での遠心力はF=mγω2
にシ9求められる。この場合、Fは遠心力、mは単位質
量、γは回転体の半径、ωは角速度である。仮に2mの
内径の円筒型を60回転/分の速度で回転させてFRP
製円筒成形物を作製する際の成形物の1cIIL3単位
に働く遠心力は成形材料の比重を約1.8とすると7.
24 g・aIV/S2となり、これに対して重力がF
=mα・・・・・・(注:αは加速度)で計算され、1
.89−cm、/ s2となることから重力の約4倍と
なる。
この場合、遠心力が重力の2倍となるには回転数が60
回転/分、周速度が188m/分程度である。尚、本発
明者らの実験によれば、一般的な遠心成形法に於いては
供給した成形材が型体より落下しないようにするには重
力の2倍を越える、好ましくは4倍以上の遠心力が必要
であり、遠心力がそれより少ないと成形材料を壁体に押
圧することが難しくなる。
上述から、本発明の型体は内径によって変わるため必ず
しも正確ではないが、1〜60回転/回転灯ましくは1
〜18回転/分、より好ましくは1〜15回転/回転度
の回転速度、或いは周速度0.5〜.1500m/分で
回転される。
本発明で用いられる繊維強化材はガラス繊維、炭素繊維
、アラミド繊維(デュポン社製、ケブラー繊維)等の公
知の繊維強化材を挙げることができ、特にガラス繊維が
好ましい。かかる強化材はマン)秋、ロービング状、ロ
ービングを適当な長さに切断したチョップ状のもの等が
使用され、それらの組合せで使用することも可能である
。又、本発明での強化材の使用量は通常、成形物中10
〜80重量%、好ましくは15〜60重量%、より好ま
しくは20〜50重量%となる量が適当である。
本発明で用いられる液状熱硬化性樹脂としては、不飽和
ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビ
ニルエステル樹脂等の公知の液状熱硬化性樹脂が挙げら
れ、特に不飽和ポリエステル樹脂が好ましい。この不飽
和ポリエステル樹脂を用いる場合には、触媒として過酸
化物等および硬化促進剤として金属塩、アミン等を併用
して硬化する方法が好ましい。かかる触媒および硬化促
進剤は型内面の繊維強化材上に樹脂とは別々に、又は予
め混合されて供給されても良い。
又、液状熱硬化樹脂は繊維強化材への含浸性、たオを現
象等から粘度が重要となる。即ち、樹脂粘度が低過ぎる
場合は成形物が白化したり、たれ現象が生じやすく、逆
に高過ぎる場合には含浸性が悪く、そのため成形材料を
ローラーで押圧しても型面に離着せず落下してしまい成
形できな(なる。このような点からかかる樹脂の粘度は
通常、(15〜20ポイズ/25℃(プルツク・フィー
ルド粘度)、好ましくは1.0〜15ポイズ/25℃、
更に好ましくは2〜1Dボイズから適宜選択される。
本発明で用いられる表面に定型及び/又は不定型の凹部
が多数存在し、その凹部が溝状でない押圧ロールは、押
圧する繊維強化材の長さに比べて短かい幅である四部を
表面に有するものである。最終的に製造される筒状成形
物が要求される強度に見合う繊維強化材の長さが通常5
0mm程度であることから、かかるロールはロール母線
方向で1〜30+u+、好ましくは2〜10m+++及
び円周方向で1〜30關の幅に入り、深さ1關以上、好
ましくは2〜60龍である定型及び/又は不定型の凹部
なロール面積の60〜90%、好ましくは50〜80%
有するものが好適である。上記凹部のロール母線方向幅
及び円周方向幅は上記範囲内であれば同一でも異なって
いても良く、又その形状は三角形、四角形、五角形、そ
の他の多角形、円形、楕円形、欠円形、十字形、X字形
及びその他でよい。尚、抑圧ロール表面の凹部は互いに
不連続であり、適当な間隔で凸部により分けられている
ものである。
上記押圧ロールの凹部の具体的な形状としては、第8図
及び第9図に示される如きものが挙げられ、それらはロ
ール表面の切削、ロール作製時の同時成形、プレス等の
打抜き等で成形された凹凸面を有する金属板又はプラス
チックシートのロール面への巻付け、金網又はグラスチ
ック網のロール面への巻付け、有孔管のロール面への巻
付は等にあって形成される。好葉しくは押圧ローラー製
作上の容易さ、安価なこと及び補修が容易なことから液
状熱硬化性樹脂及び洗浄用有機溶剤等に膨潤、浸蝕され
ない、太さ05〜5朋、網目の大きさ2 ” 8 mm
の熱可塑性プラスチック、例えばポリエチレン、ポリエ
ステル、ポリアミド等或いは金属の網をローラー表*り
少な(とも1枚以上巻きつげたものが良い。
本発明で用いられるロールの材質は上記押圧力を生じ得
るものであればよく、例えば鉄、アルミニウム、ステン
レれらを組合せたものであっても差しつかえない。又、
ロール内部は空どうであってもな(でもいずれでもよい
。更に、ロール面に凹凸材料を巻き付ける場合のそれぞ
れの材質は同じであっても相違していてもよい。
上記抑圧ロールで型内面に烏こされた繊維強化材と液状
熱硬化性樹脂との上を押圧する際、かかるロールの凹部
に上記の強化材及び液状熱硬化性樹脂が一時的にとどま
り、特にこれらと接触する□四部の上方開口縁部の角度
が鋭角であると成形材料がからみ行き易□くなり成形が
困難となるため、好ましくは凹部の上方開口縁部の角度
が鈍角であるか、かかる縁部が削られて平面で旭するか
1R以上の曲線状であるものが適する。
本発明で用いられる抑圧ロールは、固定されたアームに
単に取り付けても良いが、好ましくは上下動乞エアーシ
リンダー、スプリング;ギヤー、カム等で適度に調節し
たアームに取り付けられごより好ましくは・−一自身が
そのアームから取りはずしi目で、しかもアームの運動
とは別にある程度の運動が可能尼なっているように取り
付けられる。
このような抑圧ロールの坂り付は例を第13図に示す。
□本発明の成形方法に症にて、重要な工程は成形材料の
表面を、表面に特定の凹部を有する抑圧ロールで押圧し
て液状熱硬化性樹脂を繊維強化材に含浸せしめる工程で
ある。:。0工5.よ1.押圧。’−1tKエアッレダ
ーアーア圧カリニ: 1              
  :加えて実施してもよいが、好ましくは該抑圧ロー
ルの自重で実施する方が好ましい。抑圧ロールの自重で
押圧する場合には例えば第5図の鼻に抑圧ロールが自在
に回転する鼻な機構にする必要がある。この際、押圧ロ
ールは前後の論当な幅で自由に移動でき木ように少(と
も1個のクランクによるか、適当な幅で可動する軸棒に
よるか、又はそれらの組合せによって調節されるのが望
ましい。かかるロールが成形材料を押圧する際には押産
ロニルはその回転が人為的に操Hされずに、型採の回転
−同調しながらも成形材料の抵抗性による回転速度のi
調に対応できる。
本発明に於いては成形材料中の液状熱硬化性樹脂を繊維
強化材に十分含浸させるのに前詰押圧ロールが採用され
る。
該抑圧口1−ルの自由な回転を妨ひない範囲で多少の荷
重を掛けるととは差しつかえないが、荷重が大き過ぎる
か、ロール自身も重さが犬となると、型休め回転速度が
遅いため・−ルカぜ成形材料中に沈み込んで樹脂1がし
ぼり出されて樹脂含量め低い成形物と外るあで好ましく
ない。又、逆に押圧ロールの重さ又は、荷重が小さいと
樹脂の含浸が不十分となり、成形材料中に空気泡が残り
型面より該材料が落下し成形できな(なる。そのため、
本発明で用いられる抑圧・」ルは1通常、長さ16〜1
00−1好ましくは30〜70儒のものであり、その自
重としてロールの長さ1c1rL当9211〜600g
、好ましくは50〜400g、更に好ましくは80〜6
00gの荷重、すなわち押圧力が成形材料面にかかるも
のが適する。かかるロールで樹脂の含浸、空気泡の脱泡
を効率よく達成させるために、本発明に於いては上記ロ
ールを適当な間隔で6本以上用いた方が良い。
上記押圧ロールの形状としては、その長さは上記の如く
であるが、成形物の長さに対応して適宜変えろことがで
き、又、その径は型体の内径より小さく、好ましくは型
体中で自在に回転できる寸法であり、通常直径5〜40
c7ILか適当である。
次いで、本発明の製造法の例を図面により説明する。
第1図に示される如き、成形用型体Aがモーター40回
転を伝えるローラー5によって回転され、その内部に抑
圧ロール、成形材料供給部等を有する往復摺動体Cが片
持式梁体Bに清って前後に移動できる装置が用いられる
。又は、第6図に示される如ぎ、成形材料供給部および
抑圧ロールの取付は部工が片持式梁体Bに沿って移動せ
ずに固定され、且つ成形用型体Aが回転し、同時に成形
が進むにつれて自走モーター制御盤15によってコント
ロールされた型移動用モーター11によって前後に移動
することができる装置が用いられる。
型体A中で、先づ繊維強化材受入れロアから入った強化
材が強化材カッター8によって裁断されて型内面に落下
され、次いで液状熱硬化性樹脂供給装置Eから樹脂およ
び触媒等が強化材上に供給される。その後押圧ロールF
が成形拐料上を押圧していく。
その際、抑圧ロールFは、第5図に示される如き抑圧ロ
ール軸受3Dおよびクランク29によって遊びが生じる
ようになっている。
型体A又は往復摺動体Cが成形が進むにつれて移動して
成形物が形成され、液状熱硬化性樹脂の硬化後に筒状物
が作製される。その後、型体Aの締付はボルト2,6か
はすされ、型体Aがニラ割に開かれて成形された筒状成
形物が取り出される。
本発明の製造法によれば、得られる筒状成形物がFRP
製であるが、更にグラスチック発泡体、レジンコンクリ
ート等が供給できろようにして二層、三層(サンドイッ
チ状)等の多層形状の筒状成形物の成形も可能である。
本発明の方法によれば、樹脂の含浸むらがな(、繊維強
化材が均一に分散しているため強度に優れた、気泡の少
ない筒状成形物を効率よ(成形することができる。得ら
れた筒状成形物はタンク、浄化槽、サイロ等の容器とし
て有用である。
次いで本発明を実施例により詳しく述べる。尚、例中の
部及び%はN量基準である。
実施例−1 第1,2及び5図に示す如き製造装置を用い、直径2.
8ml、長さ6,5mの筒状型Aを周速22.5m/分
で回転させ、その内壁面に液状熱硬化性樹脂供給装置F
により不飽和ポリエステル制服(ポリライ)FG−10
4、犬日本インキ化学工業製つと促進剤として6%ナン
テン酸コバルト(犬日本インキ化学工業製)0.4部及
び触媒として55%メチルエチルケトンパーオキサイド
(日本油脂製) t o部を混合してiokg/分で供
給し、続いて繊維強化剤供給装置Eによりガラス繊維(
カラスロービング5P−3、旭ファイバー製)を長さ5
0mmのチョツプドストランド状に切断して5ゆ7分で
供給した。
更に、それらの上を第8−b及び9図に示す如き、深さ
5mm、縦及び横5mmであり、上方開放縁部が1Rに
曲面状である四部を有し、上下及び左右の凹部間隔が2
mmである鋼鉄製抑圧ロール6本で押圧した。この抑圧
ロールは直径15c1n、長さ60crfL、重さio
kgであり、3本のロール間隔はそれぞれ10c!IL
とした。
尚、ガラス繊維、樹脂等の供給部および抑圧ロールが取
り付げられた往復摺動体は型回転軸に沿って60α/分
の速度で移動させた。
得られた筒状成形物は長さ5.57FL、直径2.8 
m s肉厚8間のものであった。このものの空どう率、
抑圧ロールへの成形材料のからみ付きの有無、成形時間
、成形材料の型内面でのずれ落ちの有無等を表−1に示
す。
実施例−2 抑圧ロールを直径15cIIL、長さ60cIrL、重
さ8ゆの平滑な鋼鉄製ロールの表面に線径21Hn、網
目の大きさ5關×5龍のポリプロピレン製網(第10−
a図)を二重に巻ぎ付けだもの(重さ5ky)に代える
以外は、実施例−1と同様に実施して筒状成形物を得た
。尚、諸特性を表−1に示す。
実施例−6 抑圧ロールを直径15ぼ、長さ60儂、重さ8ゆの平滑
な鋼製ロールの表面に第10−a図に示す如き、−辺の
長さ8mm、広角120度、挟角60度でコーナ一部を
半径1尺に丸めた凹部が各四部の辺間隔′5龍でプレス
機により打ち抜かれた厚さ3amのアルミ板を巻き付け
たもの(重さ9ゆ)に代える以外は、実施例−1と同様
に実施して筒状成形物を得た。尚、諸特性を表−1に示
す。
比較例−1〜6 実施例−1に於いて、抑圧ロールを、ロール表面に深さ
4・朋、幅6龍の溝を2目の間隔でロールの軸方向及び
円周方向に有するものに代えて実施した。又、材料の供
給速度をz5□ゆ7分として実施した例(比較例−2)
、比較例−2に於いてロールの数を5本にして実施した
例(比較例二3)についての結果も併せて表−1に示す
。      □表−1
【図面の簡単な説明】
□−は本発萌にかが暮成形物の製造法を実施するのに当
り使昂する装置の一例を示し、第1図は成形材料供給部
、挿圧1−ル等が装備された往復摺動体が片持式梁体に
沿って移動し得る成形装置の縦断面正面図であり、第2
図は第1図め装置の側1図、第6図は成形材料供給部、
抑圧ロール等が移動せず、型体が可動し得る成形装置の
縦断面正面図モあ□す、第4−は抑圧10−ルが取り付
けられた部分の正面図であり、第′5図は第・4図の部
分側萌図であり、第6図を±大円形状筒状型の側面図で
あり、第7図は抑圧ロールが上下に自由可動するように
取り付けられた部分を示す側面−である。又、第8図は
本発明で用いることができる、ロール表面に凹部が形成
された抑圧ロールの斜視図であり、第9図は第8図の抑
圧ロール表面の凹部の形状を示す拡大図であり、第10
図は本発明で用いることができる押圧口−ルの凹部の形
状を示す平面図であり、第11図は本発明で用いること
ができる抑圧ロールの表面凹部な形成する網の平面図で
あり、第12図は第9−b図での網を構成する線状物の
重なり状態を示す平面図であり、更に第13図は押圧ロ
ールとアームとの接続状態を示′f側面図である。 記 A・・・・・・成形用型体、B・・・・・・片持式梁体
C・・・・・・往復摺動体、 D・・・・・・繊維強化
材供給装置E・・・・・・液状熱硬化性樹脂供給装置F
・・・・・・押圧ロール、G・・・・・・型体架台部H
・・・・・・成形材料供給部および抑圧ロールの取付は
部、■・・・・・・レール 、 1・・・・・・蝶着部、        2・・・・・
・締付はボルト6・・・・・・締付ケボルト、    
 4・・・・・・モーター5・・・・・・ローラー、 
      6・・・・・・支持体7・・・・・・繊維
強化材受入れ目   8・・・・・・強化材カッター9
・・・・・・繊維強化材落下口   10・・・・・・
型内面11・・・・・・型回転モーター     12
・・・・・・型回転用減速機16・・・・・・型移動用
モーター    14・・・・・・型移動用減速機15
・・・・・1走モーター制御盤  16・・・・・・軸
受ベアリング17・・・・・・トラバース用フオームギ
ア、18・・・・・・強化材カッター駆動モーター19
・・・・・・樹脂供給ノズル    20・・・・・・
エアーシリンダー21・・・・・・アーム  22・・
・・・・強化材切断樹脂親弁えローラー26°°・パ・
繊維強化材       24・・・・・・強化打抜は
防止用鉄親弁えローラー 25・・・・・・強化側切断用エアシリンダー26・・
・・・・強化材切断用回転グーIJ −27・・・・・
・モーター        28・・・・・・樹脂供給
ノズル29・・・・・・クランク        30
・・・・・・押圧ロール軸受31・・・・・・押圧ロー
ル軸棒    32・・・・・・欠円状内部型材66・
・・・・・ロール落下防止部材  34・・・・・・凹
部65・・・・・・平面部        36・・・
・・・網構成線材67・・川・スプリング 特許出顯人二大日本インキ化学工業株式会社〃 :山本
工業株式会社 第 3 旧 真 4 図 箔 5 図 ら 6 凹 箭 7 図 竿 B 図 −CL −b 第 10図 0 0Sニ ーC10−d □ 10−鳳  1O−j− 第 11  区 11−σ 1−b 1−C 第 12 図 □ : 12−α 2−b 弔 13 図 3−α                   コ3−
b手続補正書(自発) 昭和58年 2月λλ日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年特許願第219269号 2、発明の名称 筒状成形物の製造方法 3、補正をする者 事件との関係   特許出願人 〒174 東京都板橋区坂下三丁目35番58号(28
8)大日本インキ化学工業株式会社代表者 川  村 
 茂  邦 4、代理人 〒103 東京都中央区口本橋三丁目7番20号大日本
インキ化学工業株式会社内 明細書の発明の詳細な説明及び図面の簡単な説明の瑞 5kg/分で供給した。」を 「第1.2及び5図に示す如き製造装置を用い、直径2
.8mφ、長さ3.5mの筒状型Aを周速22.5m/
分で回転させ、その内壁面に繊維強化剤供給装置Eによ
りガラス繊維(ガラスロービング5P−3、旭ファイバ
ー製)を長さ50maのチョツプドストランド状に切断
して5kg/分で供給し、続いて液状熱硬化性樹脂供給
袋WFにより不飽和ポリエステル樹脂(ポリライトFG
〜104、大日本インキ化学工業製)100部と促進剤
として6%ナフテン酸コバルト(大日本インキ化学工業
り0.4部及び触媒として55%メチルエチルケトンパ
ーオキサイド(日本油脂型)1.0部を混合して10k
g/分で供給した。」に訂正する。 (2)同書第22頁第7〜8行の 「縦断面正面図」を 「正面図jに訂正する。 (3)同書第23頁第5行の 「抑圧ロールとアームとの」を

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 重力の2倍より小さい遠心力が生じる速度で回転する筒
    状型の内壁面に繊維強化材と液状熱硬化性樹脂とを供給
    し、かかる強化材と樹脂とからなる材料の表面を、表面
    に定型及び/又は不定型の凹部が多数存在し、その凹部
    が溝状でない少な(とも1個の押圧ロールで押圧して樹
    脂を強化材に十分に含浸し、脱泡せしめて成形すること
    を特徴とする筒状成形物の製造方法。
JP57219269A 1982-08-20 1982-12-16 筒状成形物の製造方法 Granted JPS59109322A (ja)

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