KR102310268B1 - 리사이클 폴리에스터를 20% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법 - Google Patents

리사이클 폴리에스터를 20% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실크-라이크 원사를 경사로 공급하고, 리사이클 잠재권축사; 실크-라이크 원사; 및 리사이클 잠재권축사와 실크-라이크 원사가 합사된 복합사로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 원사를 위사 공급하여, 직물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 리사이클 폴리에스터를 20% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법을 제공한다.

Description

리사이클 폴리에스터를 20% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법 {Method for producing fabrics having natural touch containing more than 20% recycled-PET}
본 발명은 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법에 관한 것이다.
세계 패션의류시장은 EU 등 선진국을 중심으로 한 환경규제, 세계 패션 트렌드 및 소비자 선호에 부응한 친환경 섬유소재개발, 웰빙 시대에 적합한 천연감성 제품개발을 통한 차별화가 요구되고 있다.
이와 같이 더욱 지속 가능한 패션을 위해서는 환경 및 사회 경제적 측면이 고려되어야 하며, 의류를 가능한 지속 가능한 방식으로 제조 및 판매, 소비하는 것을 최근 주요 판매 바이어 요청 사항으로 이슈가 되고 있다.
기존 글로벌 SPA 브랜드 제품의 경우에는 저품질의 소재를 활용하여 중저가의 가격경쟁력으로 시장을 선도한다는 경향이 강하였으나, 최근에는 친환경 기반 고품질의 제품을 전개하면서도 가격경쟁력 측면에서 기타 고급브랜드와 경쟁을 하며, 2020년 까지 순환 패션 시스템을 구축하기 위하여 친환경 인증이 완료된 소재를 이용한 의류제품 판매 전략을 공식 발표한 바 있다.
최근 소비자들은 울이나 실크, 아세테이트와 같은 천연 소재에 관심을 보이고 있으며, 이러한 관심은 고급화 트렌드와 함께 상당기간 지속될 것으로 예상되는데, 천연소재의 터치감과 동시에 쾌적함을 추구하는 소비자가 늘고 있기 때문에 구김방지, 발수, 방풍, 스트레치 등의 기능성이 부여된 천연감성 복합소재의 수요도 증가하고 있다.
친환경 천연감성 복합소재는 친환경 합성섬유를 이용하여 천연섬유와 유사한 촉감, 광택 등을 발현하는 소재로, 천연 감성과 친환경 기능을 동시에 부여된 지속 가능한 의류소재로 의류 브랜드에서 각광받고 있는 실정이다.
최근 주요 SPA브랜드에서는 친환경(recycle섬유)가 최소 20%이상 함유된 의류 소재 개발 요청이 진행되고 있으며, H&M은 친환경 섬유가 30%이상 함유된 의류 소재 기준으로 하여 판매하고 있다.
등록특허 제1225158호
본 발명은 상기 종래 기술상의 요구를 충족할 수 있는 소재를 개발하고자 연구한 결과, 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명자들은 실크-라이크 원사를 경사로 공급하고, 리사이클 잠재권축사; 실크-라이크 원사; 및 리사이클 잠재권축사와 실크-라이크 원사가 합사된 복합사로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 원사를 위사 공급하여, 직물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예로, 상기 실크-라이크 원사는 인터밍글 노즐을 통해 인터레이스 가공된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로, 상기 리사이클 잠재권축사는 인터밍글 노즐을 통해 인터레이스 가공된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 인터레이스 가공은 1~5kg/㎠의 공기압으로 교락수 50~110개/m, 사속300~600m/min의 조건으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예로, 상기 리사이클 잠재권축사와 실크-라이크 원사가 합사된 복합사는, 좌연(Z) 또는 우연(S)의 꼬임방향으로, 꼬임수(TM) 500 내지 1500을 가지도록 연사된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 직물의 제조방법은 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하여 천연 감성 특성이 우수한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 잠재권축사의 구조 및 단면을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실크-라이크 원사의 구조 및 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 인터밍글 공정을 나타낸 도면이다.
도 4는 인팅공정을 나타낸 도면이다.
도 5는 노즐의 성능을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 노즐의 구조를 점검한 결과를 나타낸 도면이다.
도 7은 변경된 노즐의 형태를 나타낸 도면이다.
도 8은 원사의 공급을 개선하기 위한 원사 공급기의 형태를 나타낸 도면이다.
도 9는 원사 텐션 바 및 텐션 컨트롤 장치를 나타낸 도면이다.
도 10은 공기 공급에 의한 인팅에 사용되는 에어 레귤레이터를 나타낸 도면이다.
도 11은 2 nozzle system에서의 사도 및 Air 라인의 개선 작업 및 노즐의 위치, 각도 셋팅을 진행한 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 원사가 해사될 때 발생되는 장력차이를 확인한 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.
도 13은 인터레이싱 장비에서 노즐 브라킷을 설치한 것을 나타낸 도면이다.
도 14는 인터레이싱 장비에서 노즐 사이 가이드바를 설치한 것을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명에서 제직한 직물의 조직을 나타낸 도면이다.
본 발명은 천연감성의 우수한 소재를 개발하고자 노력한 결과, 실크-라이크 원사와 리사이클 잠재권축사를 인터밍글 공정을 통해 사가공한 후 상기 원사들을 이용하여 직물을 제조할 경우 상기 직물을 이용하여 제조된 직물의 터치감이 우수하며, 리사이클 폴리에스터를 20% 이상 함유할 수 있다는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.
즉, 본 발명은 실크-라이크 원사를 경사로 공급하고, 리사이클 잠재권축사; 실크-라이크 원사; 및 리사이클 잠재권축사와 실크-라이크 원사가 합사된 복합사로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 원사를 위사 공급하여, 직물을 제조하는 것을 특징으로 하는, 천연감성의 직물의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 상기 실크-라이크 원사와 리사이클 잠재권축사는 인터밍글 노즐을 통해 인터레이스 가공된 것일 수 있고, 상기 복합사 역시 노즐을 통해 인터레이스 가공된 것일 수 있다.
본 발명에서 상기 인터레이스 가공은 1~5kg/㎠의 공기압으로 공기 입사각도 2~5°로, 교락수 50~110개/m, 사속 300~600m/min의 조건으로 수행되는 것을 특징으로 한다. 인터레이스 가공은 에어 가공의 일종으로 특수한 노즐을 이용하는 것으로, 노즐 내에서는 공기유체가 필라멘트 축에 수직으로 충돌하는 동시에 평행한 난과류를 발생시켜 실의 장력에 따라 필라멘트속을 개섬시키고 동시에 랜덤하게 혼합하는 효과를 갖게 하는 것이다. 본 발명자들은 여러 조건으로 인터레이스 가공을 수행한 결과 상기와 같은 조건으로 인터레이스 가공할 경우 안정적으로 분산되어 합사된다는 것을 확인하였다. 상기 인터레이스 가공은 인터밍글 1~2φ Nozzle을 이용하여 수행되는 것이다.
또한 상기 리사이클 잠재권축사와 실크-라이크 원사가 합사된 복합사는, 좌연(Z) 또는 우연(S)의 꼬임방향으로, 꼬임수(TM) 500 내지 15000 을 가지도록 연사된 것일 수 있다.
상기 실크-라이크 원사는 방사기술과 복합공정을 바탕으로 60 데니어 이하로 생산되는 저데니어 제품으로서, 천연 실크섬유에 가까운, 고급스러운 은은한 광택과 촉감을 가지고 있으며, soft touch 및 우수한 반발탄성력과 드레이프 성을 가지고 있는 소재이다. 상기 실크-라이크 원사는 LCY 60/48, RPY 60/36, 또는 PRY 80/60 소재로 제조된 것일 수 있고, 실크 감성이 부여된 원사라면 제한없이 이용이 가능하다.
상기 리사이클 잠재권축사는 고권축성 복합방사섬유로서, 점도가 다른 이종의 폴리머를 복합방사하여 잠재권축성을 부여한 소재로서 고신축성과 우수한 반발 탄성을 지니고 있는 것을 특징으로 한다. 상기 리사이클 잠재권축사는 사용된 PET 수지를 재활용하여 생성된 리사이클 폴리에스터 폴리머를 복합방사하여 생성된 것이다. 상기 리사이클 잠재권축사의 장점인 Mechanical stretch로 인해 형태 변형 회복률이 우수하고 활동성이 뛰어나므로 옷의 맵시를 살려줄 뿐 아니라 편안한 핏감을 제공할 수 있다. 바람직하게 원사로 SS5 80/48, SSY 100/24, CEY I 135/48, 또는 CEY I 185/60를 사용할 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 직물은 기본 조직 (Plain, Satin, Twill, Amunzen 등) 중 5매 Satin, 양면 Satin 또는 3/2 TWILL 우능/좌능으로 설계된 것일 수 있고, 도 15에 나타낸 것과 같은 조직으로 제조된 것일 수 있다.
본 발명의 직물은 경사본수 1100~1600이고, 위사밀도가 50 내지 90T일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 상기와 같은 제조방법으로 제조된 직물을 제공할 수 있다.
실시예 1. 원사 선정
천연감성(silk-like) 발현을 위하여 경사에 LCY 60/48, RPY 60/36, PRY 80/60원사를 구매하여 사용하였고, 동시에 친환경 효과를 발현하기 위하여 위사에 recycle 잠재권축사 SS5 80/48, SSY 100/24, CEY I 135/48, CEY I 185/60 원사를 구매하여 사용하였다. 상기 silk-like 원사와 리사이클 잠재권축사를 intermingle 공정을 통해 인팅하여 복합사를 제작하여 최종 제직 원단을 위한 사종을 선정 및 제작하였다.
실시예 2. 복합사 제조
복합 인터레이스용 Interacing module 개발
본 실시예에서는 복합사의 사가공에 적절한 인터레이싱 모듈을 개발하고자 하였다. 기존에 사용되는 인팅공정 진행 및 노즐 성능을 확인한 결과(도 4 및 도 5), 노즐의 소재 및 마모에 따른 성능저하가 확인되었다.
Nozzle 부식 및 마모 원인은 Air 압력에 의한 부분으로 판명되어, Air Interlacing에서 가장 중요한 부분임을 감안 Nozzle Material 변경 및 구조 점검 후 변경을 도 6과 같이 수행하였다.
변경한 노즐 형태를 도 7에 나타내었다. intermingle 공정 후에 원사의 벌키감을 증가시켜 최종개발원단의 드레이퍼리 및 부드러운 터치 발현을 위해서 노즐의 모양을 삼각 단면으로 변형 하였고, 공기가 입사되는 각도를 90도가 아닌 5~7도 기울여진 각도가 되도록 제작하였다. silk-like yarn/recycle 잠재권축사를 상기와 같은 intermingle Nozzle을 사용하여 인팅(inting) 하였을 때 일정하게 섬유간의 인팅(inting)이 가능하였고 일정량의 공기투입량 조절이 가능하여 원활한 공정 사가공 공정이 진행되는 것이 확인되었다.
또한 사도 개선을 위해 Spectator roller 장착 및 Overfeed 작업으로 원사의 안정적인 공급이 가능하도록 개선하였다(도 8). 보다 상세하게 기존의 사도는 180도로 평평한 상태로 실이 투입되는 사도를 가졌다면, 안정적인 공급을 위해서 사도를 200도로 높이 차이를 두어 원사를 투입하였다.
원사 Supply 부분 Creel 에서의 원사 Bending 현상을 방지하기 위해 Tension Bar 및 Tension control 장치도 설치하였다(도 9). 원사 투입 시 서로 상이한 원사가 만났을 때 이를 완충시켜 Nozzle까지 안정적으로 투입 되도록 하는 장치로 신도 및 장력에 따라 각각 원사의 Tension을 적용하여야 안정적인 원사 공급이 가능하다.
또한 도 10과 같이 안정적인 Air 공급을 위한 Air Regulator를 설치하여 사용하였다(기존 Air 압축률 보다 1.5배 개선). 이에 따라 2가지 사종을 동시에 인팅할 수 있다.
ITY 원사에서 가장 중요한 부분은 교략 수와 균일성임을 감안하여 같은 장력으로 서로 다른 원사가 투입될 경우, Core Yarn 의 주요 성질이 파괴되므로 일정한 시간을 두고 원사가 균일하게 투입되도록 장력의 고른 분포가 필요하므로, 2 nozzle system에서의 사도 및 Air 라인의 개선 작업 및 노즐의 위치, 각도 셋팅을 진행하였다(도 11).
위와 같이 제 1 nozzle 위치와 각도, 제 2 nozzle의 위치와 각도가 일정하게 유지 되어야 하며, 일정한 거리에 비례하게 두 nozzle 사이의 간격 및 높이를 유지할 필요가 있다. 제 2 nozzle에서 Take-up roller 로 들어갈 때의 각도 및 사도 간격이 Interlacing에서 매우 중요하며, 이때, 장력의 영향을 미칠 수 있는 급격한 각도(약 45도이상)는 악영향을 미치는 것으로 판명되었다.
Interlacing 조건에 맞는 최적 사도 및 사의 길이 등 공정 프로세스 확립
서로 다른 강도 및 신도에 따라 원사가 One way stress를 받을 수 있으므로 원사가 해사될 때, 발생되는 장력의 차이를 확인하여 상이한 원사간의 공정 변수를 줄이기 위한 Simulation을 진행하였다(도 12).
그 결과 교락수가 많아도 염색성이 떨어지며, 교략 강도가 향상되는것은 아니며 아이템 별로 상이 할 수 있는 부분이 발생하는 것이 확인되었다.
Interlacing Nozzle 위치와 교략 개수의 상관관계 분석 및 위치 선정
최적 조건 확립을 위해 도 13과 같이 노즐 브라킷을 설치하고 각 노즐에서의 거리를 확인하면서, 적정 조건을 정립하였다.
각 노즐 사이 가이드 바의 역할이 매우 중요할 것으로 예상되어 도 14와 같이 가이드바를 설치하였다 (Air의 영향으로 인해 각 노즐에서의 Interlacing 작업이 원활하게 이루어지지 않을 수 있음).
新 Nozzle 개발 건 ITY 복합사 교락 Test 최종 결과 Data
A. 품명 : 140D/96F (LCY 60D/48F + SS5 80D/48F)
B. 사속 : 450 m/min
C. 일자 : 2019. 11.
Nozzle 규격 AirPress
(kgf/㎠)		 사속
(m/min)		 교락개수
(m/ea)		 향상개수
(m/ea)		 교락강도
홀φ 사도
B 1.4 Small 1.4 450 95~97 11~13 Low
B 1.4 Small 1.4 450 95~97 11~13 Medium
C 1.4 Big 1.4 450 95~97 11~13 High
삼각 1.3 　 1.3~1.4 450 83~84 - High
삼각 1.5 　 1.2~1.3 450 96~98 12~14 High
- 상기 新 Nozzle Air Press 1.3kgf/㎠ 이하 시, 교락 강도가 저하되었다. 따라서 교락 강도는 1.4 kgf/㎠ 로 사용할 필요가 있다.
- 권장 : 삼각 1.2 / 우수 : C 1.4/Big
A. 품명 : 160D/60F (RPY 60D/36F + SSY 100D/24F)
B. 사속 : 450 m/min
C. 일자 : 2019. 11.
Nozzle 규격 AirPress
(kgf/㎠)		 사속
(m/min)		 교락개수
(m/ea)		 향상개수
(m/ea)		 교락강도
홀φ 사도
B 1.5 Small 1.3~1.4 450 96~98 6~8 Low
B 1.6 Small 1.3~1.4 450 96~98 6~8 Low
C 1.5 Standard 1.3~1.4 450 98~100 8~10 Low
1.6 Standard 1.3~1.4 450 104~107 12~15 Medium
1.7 Small 1.3~1.4 450 100~102 10~12 High
삼각 1.6 　 1.3~1.4 450 90~92 - High
- 권장 : 1.6/Standard / 우수 : 1.7/Small
A. 품명 : 215D/108F (PRY 80D/60F + CEY I 135D/48F)
B. 사속 : 450 m/min
C. 일자 : 2019. 11.
Nozzle 규격 AirPress
(kgf/㎠)		 사속
(m/min)		 교락개수
(m/ea)		 향상개수
(m/ea)		 교락강도
홀φ 사도
1.8 Standard 1.3~1.4 450 68~70 4~6 Medium
2.0 Small 1.3~1.4 450 74~75 10~11 High
2.0 Small 1.6 (Loop) 450 70~72 6~8 High
1.8 Small 1.3~1.4 450 70~72 6~8 Low
삼각 1.8 　 1.3~1.4 450 64~66 - Medium
삼각 1.8 　 1.6 450 62~64 - Medium
- 권장 : 2.0/Small 1.3~1.4 kgf/㎠
상기와 같은 신규 Nozzle 개발 관련 Test 결과, 기존 동일 생산 조건과 비교하여 전반적인 교락 개수 및 균일도가 향상(길이 및 간격이 짧아짐) 되었으며, 교락 강도의 안정으로 인한 원단의 Whiteness 개선으로 인한 전반적인 품질 개선 효과가 기대되었다.
기능성 및 천연감성(silk-like) 발현을 위한 복합가공사 연사공정 개발
silk-like yarn, recycle 잠재권축사, 복합사(silk-like yarn+recycle잠재권축사 intermingle) 원사를 2 for 1 연사기를 이용하여 연사공정을 연구하였다.
이용설비 : 2 for 1 연사기
사용원사 : silk-like yarn, recycle잠재권축사, 복합사
공정인자 : 꼬임방향(좌연Z, 우연S), 꼬임수(TM), 연사축율
Z(좌연)/S(우연) 모두 500~1,800T/M 으로 연사를 진행 하여 점보 및 셋팅 공정을 진행해본결과 T/M이 너무 낮은 경우 제직공정에서 위사 위입의 문제 및 원사 본연의 기능성 발현의 문제가 발생하였으며, T/M이 너무 높은 경우는 원단의 터치 및 드레이퍼리 감소가 일어나 silk-like 원사의 경우 550~800T/M으로 연사를 진행하였고, recycle 잠재권축사 및 복합사의 경우 1,200T/M으로 연사공정을 진행하였다.
실시예 3. 직물 제조
사가공된 원사를 대상으로 직물을 제조하였다. 존 Polyester 직물에서 사용하는 기본 조직 (Plain, Satin, Twill, Amunzen 등) 중 5매 Satin, 양면 Satin, 3/2 TWILL 우능/좌능으로 설계 하였으며 위사를 S우사/Z좌사로 사용하여 Drapery 하고 Stretch한 원사의 성질을 극대화 하고 이외에도 새로운 Dobby조직을 개발하여 원단을 개발하였다.
특수 가연 원사의 경우, 우수한 반발 탄성과 드레이프성이 우수하므로 이러한 특징을 극대화 할 수 있도록 이너(Blouse, Trousers 등)용의 원단을 설계하였다.
기존 이너(Blouse, Trousers 등)용 사용되는 Polyester 직물의 조직의 경우 드레이프 성을 강조할 수 있는 Twill이나 Satin류의 기본 조직을 많이 사용하므로 이를 이용하여 원단을 설계(3/2 Twill, 5매 Satin, 양면 Satin 등) 하였으며 그 외에도 자체분석을 통한 개발한 Dobby조직을 원단에 적용하였다.
제직 설계시 recycle 원사의 함량을 20% 이상 발현될 수 있도록 제직설계표를 작성하여 제직 공정을 시행하였다.
품번 사용원사 경사본수
(본)		 위사밀도
(T)
경사 위사
디자인개발-1 PRY 80/60 SS5 80/48 14,260 74
디자인개발-2 PRY 80/60 SSY 100/24 11,400 58
디자인개발-3 PRY 80/60 CEY I 135/48 13,200 64
디자인개발-4 LCY 60/48 CEY I 185/60 13,200 64
디자인개발-5 LCY 60/48 복합사 140/96 LCY 60/48
SSY 80/48		 14,260 82
디자인개발-6 RPY 60/36 복합사 160/60
RPY 60/36
SSY 100/24		 15,860 70
디자인개발-7 PRY 80/60 복합사 215/108
PRY 80/60
CEY I 135/48		 15,860 80
그 결과 천연감성을 가진 직물이 생성되며, 특히 디자인개발-5, 디자인개발-6 및 디자인개발-7을 사용한 경우 그 촉감 및 형태 변형 회복률이 우수하고 활동성이 뛰어나, 리사이클 잠재권축사와 실크-라이크 원사를 복합한 원사를 사용하는 것이 바람직함을 확인하였다.
이상에서 본 발명의 직물 제조 방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
따라서, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

Claims (5)

  1. 실크-라이크 원사를 경사로 공급하고, 리사이클 잠재권축사와 실크-라이크 원사가 합사된 복합사를 위사로 공급하여, 직물을 제조하는 것이고,
    상기 리사이클 잠재권축사는 리사이클 폴리에스터이며,
    상기 복합사는 좌연(Z) 또는 우연(S)의 꼬임방향으로, 꼬임수(TM) 1100 내지 1300을 가지도록 연사된 것이며,
    상기 직물은 경사본수 1100~1600 및 위사밀도 50 내지 90T로 제직된 것을 특징으로 하는, 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실크-라이크 원사는 인터밍글 노즐을 통해 인터레이스 가공된 것을 특징으로 하는, 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리사이클 잠재권축사는 인터밍글 노즐을 통해 인터레이스 가공된 것을 특징으로 하는, 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 인터레이스 가공은 1~5kg/㎠의 공기압으로 공기 입사각도 2~5°로 교락수 50~110개/m, 사속300~600m/min의 조건으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 리사이클 폴리에스터를 20 중량% 이상 함유하는 천연감성을 가진 직물의 제조 방법.
  5. 삭제
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