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JPH09507178A - 熱可塑性容器、特にボトルを製造するための方法および装置 - Google Patents

熱可塑性容器、特にボトルを製造するための方法および装置

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JPH09507178A JP7517821A JP51782195A JPH09507178A JP H09507178 A JPH09507178 A JP H09507178A JP 7517821 A JP7517821 A JP 7517821A JP 51782195 A JP51782195 A JP 51782195A JP H09507178 A JPH09507178 A JP H09507178A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、大きく変形することなく後で厳しい温度条件に耐えることができる容器(23)を製造する方法に関する。この方法は、ブロー成形または引伸ばしブロー成形段階によって、本体が熱可塑性材料の少なくとも軟化温度に加熱されたプレフォーム(1)から、寸法が最終容器(23)よりも大きい中間容器(2)を成形する段階と、この中間容器から、最終容器(23)の本体よりも長い所定の長さの熱収縮した本体を有するブランクを形成する段階と、最終容器(23)の前記ブランクから、最終容器の本体を、その底部分を除き成形またはブロー成形し、この底が成形されていない容器の長さが、最終容器(23)の長さとほぼ同じになるようにする段階と、最後に、最終容器(23)を得るために、ブロー成形段階によって、本体とその底部分をその最終的な形状および寸法に成形する段階とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 熱可塑性容器、特にボトルを製造するための方法および装置 本発明は、後で熱い液体を充填したり内容物を低温殺菌したりする処理の間に 遭遇する比較的厳しい温度条件に対して大きく変形することなく耐えることがで きるボトルなどの容器を、熱可塑性材料のプレフォームから製造する方法および 装置に適用される改良に関し、この方法においては、本体が少なくとも熱可塑性 材料の軟化温度に加熱された熱可塑性材料のプレフォームを、ブロー成形または 引伸ばしブロー成形によって成形して得られる最終容器の寸法よりも大きな寸法 の中間容器を形成し、次に、前記中間容器を熱処理して本体が熱収縮したブラン クを得て、このブランクを成形して最終容器を形成する。 そのような方法および装置は、文献FR−A−2658119(EP−A−0 442836)により既知である。 この既知の方法は、提供する利点に関しては、以前の方法と比べて十分な満足 を得られるが、その方法を実施することにより得られる容器は、高温充填の間に 底が変形を受け、前記変形は、特に底が本体の側壁と合う部分において底部が外 側に膨出することにあることが判明している。この膨出は、通常、容器 の周囲には発生せず、そのため底部の形状が制御できない様式で変化し、容器が 不安定になり、また、膨出が明らかな部分で容器の底が弱体化され、それにより 、最終的に容器の容積が変化する。 底の膨出は、容器の壁の上記部分における過度の局部的引伸ばしの結果、なら びに熱収縮したブランクを最終的にブロー成形する間に生じる応力が、高温の液 体を充填することによって行われる加熱のために解放される結果であることがわ かる。 実現可能性に関する明らかな理由から、熱収縮したブランクは、最終ブロー成 形を行う中空金型の型空間5の寸法よりも小さな横方向と縦方向の寸法を有し( 添付図面の第1A図を参照)、これにより、中空金型を閉じたときにブランクが 締めつけられることがない。高圧下(たとえば、3〜4×106Paの範囲)で の前記ブランクの最終ブロー成形の間に半加工品3の本体の上部6が中空金型の 型空間の壁に対して最初の場所に押しつけられて最終容器の肩が形成され、その 後、そのブランクが金型空間の壁に対して肩から底の方向に連続的に変化するよ うに押しつけられ、したがって、容器の底が最後に形成されることが示されてい る。残念ながら、この漸進的な成形工程の 間、容器の本体を成形する前に肩が成形されることは、ぞれぞれの直径が増加す ることを意味し、ある部分から別の部分に熱可塑性材料が引き伸ばされない場合 、これは、ブランクの長さの漸進的な減少によって実施される。この結果、容器 を形成するとき、ブランクの未形成の底7が、金型空間5の底8から相当な距離 になり(第1B図を参照)、それによりブランクの底の最終的な成形は、材料の 二つの軸(縦方向と横方向)に沿った相当な引伸ばしによって実施され、この引 伸ばしが材料の膨張によって行われるため、最終的に得られた容器4(第1C図 を参照)は、形成が完了した底部分9に相当に大きな引伸ばしが生じ、したがっ て厚さが薄くなり、また、容器の残りの部分にはよりも大きな応力が生じ、この 応力は、次に加熱充填によって引き起こされるような加熱の間に解放される。 EP−A−0559103は、この欠点を改善し、機械的に強い底を備えた容 器を得るための解決策を提案した。しかしながら、この既知の方法は、移動する 中空金型の底が変形する底の中央部分を内側に押し戻し、熱収縮したブランクの 底を型プレス「凹みづけ(boxage)」することにより容器を製造するように設計 され、このブランクは、得られる最終容器の長さよ りも短いが、ボトルの首のオリフィスと最終容器の凸状の底の上部との間の距離 よりも長い。さらにまた、収縮したブランクの底を凹みづけし、次にブロー成形 して最終容器を形成する処理の作業には、収縮したブランクを中央に置いてそれ を適切な位置に保持するために、ブランクの内側にロッドがなくてはならない。 その結果、その明細書で述べられた既知の方法は、機械的な意味で実施するの は容易ではなく、ユーザが必ずしも必要としない内側に凹んだ底を有する容器を 製造することに制限される。 したがって、本発明の重要な目的は、高温に十分に耐える底を有し、生じた応 力をあまり受けることがない材料からなり、それにより、後で、高温充填によっ て生じるような相当な加熱にかけても見て分かるほどの変形を受けずに耐えられ る容器を得ることができる方法および装置を提案することであり、前記方法およ び装置は、文献FR−A−2658119(EP−A−0442836)に記載 された方法および装置で実施できるほど簡単である。 これらの目的のため、本発明は、第一の態様において、本発明にしたがって実 施されるとき、前文に明記されたような方法 を提供し、その方法は、本質的に、 a) 中間容器を使って、得られる最終容器の本体の長さよりも大きい所定の 長さの熱収縮した本体を有するブランクを作る点と、 b) 次に、熱収縮した本体を有するブランクを、予備ブロー成形にかけて、 得るべき最終容器の本体をその底部分を除いて形成し、このようにして得られた 未成形の底部分を有する容器の長さが、得るべき最終容器の長さとほぼ等しくな るようにする点と、 c) 未成形の底部分を有する容器の最終ブロー成形を行って、その間に本体 と底部分を最終的な形状と寸法にし、それにより最終的な容器を得る点とを特徴 とする。 低圧ブロー成形(たとえば、105Pa〜1.5×106Paの範囲)によって 都合よく形成された熱収縮したブランクの予備成形の間に肩と本体の膨張部が金 型空間の側壁と接触するため、ブランクの高さは減少する。しかしながら、この 膨張の圧力は低いので、前記ブランクの底部分を構成する材料を引き伸ばして長 くすることはできない。この予備成形の作業は、低圧ブロー成形によるものは特 に、表面積を変化させずにブラ ンクの形状を変化させると考えることができる。そのような条件下では、半加工 品の底部分は引き伸ばされず、厚さが減少せず、材料には応力が生じない。 このようにして得られた未形成の底を有する容器は、得られる最終容器の長さ とほぼ同じ長さであり、前記容器の未形成の底は、金型空間の底と接触するかま たはほとんど接触した状態であり、その金型空間の中で、高圧ブロー成形(たと えば、106Pa〜4×106Pa)によって都合よく行われる最終成形が実行さ れる。その結果、容器の底は、横方向にのみ引き伸ばされ、縦方向にはまったく またはほとんど引き伸ばされない。また、熱収縮したブランクの底の直径、さら に未形成の底を有する容器の直径は、金型空間の直径よりもほんの少しだけ小さ いため、底部分の厚さはあまり減少せず、特に底部分では大きな応力が生じない 。これにより、高温充填などの次の加熱に変形することなしに耐えることができ る最終容器が得られる。 さらに、この方法は、文献FR−A−2658119(EP−A−04428 36)に記載された方法が大きく逸脱することなく実行され、その結果、以下に 説明する条件下で実行するためには、成形装置およびその動作条件にわずかな追 加しか必 要としない。 本発明の好都合な好ましい実施例において、二つの位置、すなわち、 ・金型空間の長さが、最終容器の本体の長さよりも大きく、金型空間が、熱収 縮した本体を有する上記ブランクを収容することができる予備成形用の低い位置 と、 ・金型空間の長さが最終容器の本体の長さと同じである最終成形用の高い位置 と をとることができる移動する底を備え、同一の中空金型内で予備成形と最終成形 の作業を実行するための設備が提供され、 中空金型の底は、未成形の底を有する容器の成形中またはその後で、未成形の 底部分を有する容器の底に対して実質上スラストを及ぼさないように、低い位置 から高い位置に移動される。 ここで重要なことは、中空金型の可動底がその上昇中に、未形成の底を有する 容器の底を押さないことであり、それにより、文献EP−A−0559103の 開示とは対照的に、前記底に「凹みづけ」作用を起こさない。したがって、中空 金型の底に与えられる移動性は単に、処理を行っている間、金型空間の量を、成 形する物体の実際の量と極めて近い量に適合させるのに 役目をするだけである。 第二の態様において、本発明は、上記方法を実施する装置を提供し、本発明に したがって例示するとき、この装置は、本質的に、 ・熱収縮した本体を有する容器ブランクを製造する前記手段が、得られる最終 容器の本体よりも長い収縮した本体を有する半加工品を作成するように構成され る点と、 ・成形手段が、二つの位置、すなわち得られる最終容器の本体と横方向の寸法 は同じであるが、縦方向の寸法はそれよりも長い金型空間を母型が画定する予備 成形用の低い位置と、得られる最終容器の本体と横方向と縦方向の寸法が両方と も同じ金型空間を母型が画定する最終成形用の高い位置との間で変位できる可動 底を有する成形母型を含む点とを特徴とし、 前記装置がさらに、 ・成形母型の底が前記低い位置にあるときに、金型空間内に配置された熱収縮 した本体を有するブランクをブロー成形して、底部分以外を成形し、得られる最 終容器の長さとほぼ等しい長さの本体を有する容器を形成する低圧ブロー成形手 段と、 ・成形母型の底が前記高い位置にある間に、金型空間内に配 置された未形成の本体を有する容器をブロー成形し、得るべき最終容器を形成す る高圧ブロー成形手段と、 ・未形成の底を有する容器の底部以外の本体の形成の間またはその後で、未形 成の底を有する前記容器の底に対して中空金型の可動底が知覚できるほどのスラ ストを及ぼすことがないように、低い位置からその高い位置までの母型の可動底 の変位を制御する手段とを有することを特徴とする。 低圧ブロー成形手段は、およそ105Pa〜1.5×106Paの範囲の圧力で ブローするように構成され、高圧ブロー成形手段は、およそ106Pa〜4×1 06Paの範囲の圧力でブローするように構成されることが好ましい。 好ましい実施例において、中空金型の可動底は、その前記低い位置からその前 記高い位置までの変位のために、ブロー成形用の高い圧力を受ける空気アクチュ エータのピストンに固定される。 可動底は、最終容器の底を型から取り出しやすくするために、ほぼ中央にあっ て低圧に結合された少なくとも一つのオリフィスによって金型空間に通じて開口 する導管を有すると好都合である。 本発明は、残りの添付図面を参照して以下の詳細な説明を読めばより良く理解 されるであろう。 ・第2A図から第2D図は、本発明により構成された装置における中空金型の概 略図であり、それぞれ、熱収縮したブランクから容器を形成する際の連続した主 な段階を示す。 ・第3図は、実施される方法の主な段階に対応する容器の形状を概略的に示す図 である。 最初に第3図を参照すると、最初のプレフォーム1が、ポリエチレンテレフタ レート(PET)からなるプレフォームの場合は、側壁が約5℃〜約90℃の範 囲の温度で、端壁が約5℃〜約40℃の範囲の温度の中空金型内で、ブロー成形 または引伸ばしブロー成形による既知の方法で成形され、縦方向と直径方向の両 方の寸法が大きすぎる中間容器が作成される。その後、寸法が大き過ぎる容器2 は、引伸ばしブロー成形によって生じた応力を解放するために加熱され、それに より横と縦の両方向に収縮された本体を有する高温のブランク10が提供される 。上記段階は、得られる最終容器の長さよりも前記収縮ブランク10が長くなる ように動作条件を調節する必要があること以外は、文献FR−A−265811 9(EP− A−0442836)においてその目的のために指定された一般的な条件の下で 実行される。当業者の従来の知識の範囲内にあるすべての様々な解決策を使用し たり組み合わせたりすることにより、所望の結果を達成することができ、したが って、当業者は、使用される材料の機能および最終容器の寸法として適切な機械 的操作または温度的操作を完全に指定することができる。 熱収縮したブランク10は、次に、150℃〜240℃の範囲の温度に加熱さ れ、壁の温度が110℃〜160℃の範囲の中空金型11内のブロー成形によっ て処理される。第2A図から第2D図に示したように、ブロー成形の中空金型は 、右側半金型11a、左側半金型11b、および可動底12を有する3部品タイ プのものである。二つの半金型11aと11bは一緒に、得られる最終容器の本 体の形状を有する型空間13を画定する。 可動底12は、中空金型のベース16の中で画定されたチャンバ15によって 可動式かつ気密に結合されたピストン14に固定される。ベースは、それ自体が 動く基台であり、金型空間の縦軸に沿って、高い位置と低い位置の間で移動可能 である。 ベースは、高い位置では、半金型11aと11bの底部分の間に収まり、金型空 間の一部分を構成する。低い位置では、成形した容器を型から取り出すことがで きる。このように構成されたアクチュエータは、以下に説明する条件下で、容器 をブロー成形するために利用される圧力下の流体(圧縮空気)によって直接作動 できるように、空気型のものが好ましい。また、空気アクチュエータは、複動型 のものであり、2本の導管17および18が、ベース16を貫通し、ピストン1 4の反対側のチャンバ15に開口している。最後に、完成した最終的な容器の型 から外しやすくするために、可動底12は、可動底の中を特に軸方向に通り、少 なくとも一つのほぼ中央のオリフィス21によって、好ましくは第2A図から第 2D図に示したように複数のオリフィスによって底の成形面20に開口する導管 19を有する。導管19は、型から外すために圧力をかけて流体を送り、この流 体は、この場合も、アクチュエータの変位を制御してアクチュエータを低い位置 に戻するために使用される圧力下の流体(圧縮空気)で構成することができ、こ のため、導管19は、ピストン14の上面(図では)と隣り合い、導管18も開 口しているチャンバ15と流通している。 装置は、以下のように動作する。 可動底12が(図では)その低い位置にあって、金型空間の長さが最大のとき に、高温(150℃〜240℃)の収縮したブランク10を、中空金型11の中 に導入する。可動底12の面20はブランク10の底と同じ高さであるが、その 底には力を加えない(第2A図)。 次に、流体(圧縮空気)を、第2B図の矢印Ppsによって示したように、ブ ランク10内に、たとえば105Pa〜106Paの比較的低い圧力で、たとえば 0.2〜0.6秒間の短時間吹き込むことにより予備成形を行う(第2B図)。 この段階の間、ブランクは、金型空間13の側壁と接触する肩および本体の膨 張のため、高さが低くなる。しかしながら、この段階では、ブロー圧力は、特に 底部分において、ブランクの材料を引き伸ばして長くするのには不十分である。 この最初のブロー成形あるいは「予備ブロー成形」は、最初の表面積を変えない ままブランクの形状を変化させ、それにより、ブランクのすべての部分の壁の厚 さを一定に保つ。 この段階で、未形成の底22(第2B図)を有するブランクまたは容器は、得 られる最終容器とほぼ同じ長さがあるために 縦方向に収縮しており、このとき、その底は、金型空間の内側において、最終容 器の底が占めることになる高さと極めて近い高さにあることが分かるであろう。 次に、中空金型の可動底12は、第2C図に示したように、第2C図の矢印P sで表したように、導管17を介して圧力をかけた流体をピストン14に適用す ることによって可動底12を高い位置にするために上昇される。実際には、以下 に説明するように、容器の最終ブロー成形に使用されることになるものと同じ高 圧圧縮空気が利用される。可動底12は、高い位置において、未成形の底22を 有する容器の底にぴったり付くかあるいはそのすぐ近くにあるが、それにもかか わらず、容器の底を押し戻してその底に力を及ぼすことはない。この段階で、金 型空間は、特に長さにおいて、得られる最終容器の形状と寸法を有する。したが って、中空金型の底14は、容器の長さの減少を補償するために、その低い位置 からその高い位置に移動される。 この点において、ブランク22が縦方向に収縮している間に行われる予備ブロ ー成形作業と同時に可動底14を移動させることができ、これにより実際には、 可動底14がブランクの上 昇する底に力を及ぼすことなくそれに従って、サイクル継続時間を減少させるこ とができることが分かるであろう。 最後に、所望の最終容器23(第2D図を参照)を得るために、たとえば106 Pa〜4×106Paの高圧下で、最終ブロー成形作業(矢印Pa)を行う。金 型空間内の未成形の底を有する容器22の所与の形状が、高い位置において(第 2C図を参照)中空金型の底12と対応する場合には、容器の底は径方向にだけ 引き伸ばされ、軸方向には引き伸ばされない。さらに、未形成の底を有する容器 22の底の直径は、金型空間の底の直径よりも少しだけ小さいので、径方向の引 伸ばしは少しか残らず、その結果、底部分の材料の厚さは、わずかしか変化せず 、そこに生じた応力は少しか残らない。したがって、最終容器23は、大きく変 形することなしに後の高温(たとえば、高温充填の間)に耐えることができる。 最終のブロー成形を行った後で、導管17を介して吹き込まれる高圧の空気に よって可動底12をその高い位置に維持している間に、導管18を介して、5〜 6×105Paの低圧の空気を吹き込む。低圧の空気は、導管19から可動底1 2の表面20にあるオリフィス21に流れ、それにより、成形した容器 の底を可動底から引き離す(剥がす)。 次に、導管17に送られる高圧の空気を断ち、導管18に低圧の空気を送りつ づけ、それにより可動底12をその低い位置に戻す。 最後に、二つの半金型11aと11bを分離し、可動ベース16をその低い位 置に下げ、容器23を型から外す。 当然のことながら、以上の説明から分かるように、本発明は、より具体的に考 察した応用例および実施例に、いかなるかたちでも限定されるものではなく、そ のあらゆる変形に拡張される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI B29C 49/64 9268−4F B29C 49/64

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.後で高温の液体を充填したり内容物を低温殺菌したりする処理の間に遭遇す る比較的厳しい温度条件に対して大きく変形することなし耐えることができるボ トルなどの容器を、熱可塑性材料のプレフォームから製造するために、本体が熱 可塑性材料の少なくとも軟化温度に加熱された熱可塑性材料からなるプレフォー ム(1)を、ブロー成形または引伸ばしブロー成形によって成形して、得られる 最終容器の寸法よりも大きな寸法の中間容器(2)を形成し、次に、前記中間容 器を熱処理して、熱収縮した本体を有するブランクを得て、このブランクを成形 して、最終容器(23)を形成する方法であって、 a) 中間容器(2)を使って、得られる最終容器(23)の本体の長さより も長い所定の長さの熱収縮した本体(10)を有するブランクを作成し、 b) 次に、熱収縮した本体(10)を有するブランクを、予備のブロー成形 にかけて、得られる最終容器の本体を、その底部分を除いて形成して、得られる 未成形の底部分を有する容器(22)の長さが、得られる最終容器の長さとほぼ 等しくな るようにし、 c) 未成形の底部分を有する容器(22)の最終的なブロー成形を行って、 その間に、本体と底部分を最終的な形状と寸法にし、それにより最終的な容器( 23)を得ることを特徴とする方法。 2.底部分以外が成形された本体を有する容器(22)を提供する予備成形が、 熱収縮した本体(10)を有するブランクの低圧ブロー成形によって行われるこ とを特徴とする請求の範囲第1項に記載の方法。 3.完全に成形された本体を有する最終容器(23)を作成する最終成形が、未 成形の底部分を有する容器(22)の高圧ブロー成形によって行われることを特 徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の方法。 4.予備成形と最終成形の作業が、二つの位置、すなわち、 金型空間(13)の長さが、最終容器(23)の本体の長さよりも大きく、金 型空間(13)が、熱収縮した本体(10)を有する上記ブランクを収容するこ とができる予備成形用の低い位置と、 金型空間(13)の長さが最終容器(23)の本体の長さと 同じである最終成形用の高い位置と をとることができる可動底(12)を備えた同じ中空金型(11)の中で行われ 、中空金型の底(12)は、未成形の底を有する容器(22)の形成中またはそ の後で、成形しない底部分を有する容器の底に対して実質上スラストを及ぼさな いように、低い位置から高い位置に移動されることを特徴とする請求の範囲第1 項から第3項のいずれか一項に記載の方法。 5.低圧ブロー成形が、およそ105Pa〜1.5×106Paの範囲の圧力で行 われることを特徴とする請求の範囲第2項から第4項のいずれか一項に記載の方 法。 6.高圧ブロー成形が、およそ106Pa〜4×106Paの範囲の圧力で行われ ることを特徴とする請求の範囲第3項から第5項のいずれか一項に記載の方法。 7.後で高温の液体を充填したり内容物を低温殺菌したりする処理の間に遭遇す る比較的厳しい温度条件にきく変形することなしに耐えることができるボトルな どの容器を、熱可塑性材料のプレフォーム(1)から製造するために、熱可塑性 材料からなる容器のプレフォーム(1)から、熱収縮した本体を有する容器のブ ランク(10)を製造する手段と、熱収縮した本体を 有するブランク(10)から、本体が最終的形状と寸法を有する最終容器(23 )を形成する成形手段(11)とを含む装置であって、 熱収縮した本体(10)を有する容器ブランクを製造する前記手段が、得られ る最終容器の本体よりも長い収縮体を有するブランクを作成するように構成され た点と、 成形手段(11)が、二つの位置、すなわち、得られる最終容器(23)の本 体と横方向の寸法は同じであるが縦方向の寸法はそれよりも長い金型空間(13 )を母型が画定する予備成形用の位置と、得られる最終容器(23)の本体と横 方向と縦方向の寸法が両方とも同じ金型空間(13)を母型が画定する最終成形 用の高い位置との間で変位する可動底(12)を有する成形母型を含む点とを特 徴とし、 前記装置がさらに、 成形母型の底(12)が、前記低い位置にあるときに、金型空間(13)内に 配置された熱収縮体を有するブランク(10)をブロー成形して底部分以外を成 形し、得られる最終容器の長さとほぼ等しい長さの本体を有する容器(22)を 形成する低圧ブロー成形手段(Pps)と、 成形母型の底(12)が前記高い位置にある間に、金型空間(13)内に配置 された未成形の本体を有する容器(22)をブロー成形し、得るべき最終容器( 23)を形成する高圧ブロー成形手段(Ps)と、 未形成の底を有する容器の底部以外の本体の形成の間またはその後で、未形成 の底を有する前記容器の底に対して、中空金型の可動底が、大きなスラストを及 ぼすことなしに、低い位置からその高い位置までの母型の可動底の変位を制御す る手段(14〜18)とを含むことを特徴とする請求の範囲第1項から第6項の いずれか一項に記載の方法を実施するための装置。 8.低圧ブロー成形手段が、およそ105Pa〜1.5×106Paの範囲の圧力 でブローするように構成された点と、高圧ブロー成形手段が、およそ106Pa 〜4×106Paの範囲の圧力でブローするように構成された点を特徴とする請 求項7に記載の装置。 9.中空金型の可動底(12)が、前記低い位置からその前記高い位置までの変 位のために、ブロー成形の高い圧力(Ps)を受ける空気アクチュエータ(14 、15)のピストン(14)に固定されたことを特徴とする請求の範囲第7項ま たは第8項 に記載の装置。 10.可動底が、最終容器の底を型から取り外しやすくするために、ほぼ中央に あって低圧(Pps)に結合された少なくとも一つのオリフィス(21)を介し て金型空間に通じて開口する導管(19)を有することを特徴とする請求の範囲 第7項から第9項のいずれか一項に記載の装置。
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