JP4957065B2 - ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルム及びそれを用いたポリ乳酸包装体 - Google Patents

Description

本発明は、乳酸系重合体からなる箱状包装容器の蓋材のシーラントフィルム、または、袋状包装体として好適な易開封性積層フィルム、およびその基材層側に延伸基材を積層したラミネートフィルム等のポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムに関するものである。

一般にプラスチック製容器包装体は、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートといった材料で構成されている。しかしながら、ポリプロピレンやポリエチレンテレフタレートといった樹脂は、化石資源を原料として使用していることや、使用後焼却処分する際には燃焼カロリーが大きいことや、環境中に廃棄されると長期間分解せずに残留することなどから、近年の環境保護の観点からは環境負荷の少ない材料への転換が求められている。

近年、環境に配慮する観点から、天然素材から得られる材料や、土中あるいは水中で加水分解や生分解によって最終的には二酸化炭素と水に分解される生分解性樹脂が注目されている。代表的な樹脂としては、トウモロコシやサトウキビ等から得られるポリ乳酸樹脂が注目されており、ポリ乳酸製の包装容器等の研究が精力的に行われている。
かかるポリ乳酸樹脂からなる包装容器に対して、ポリ乳酸にポリカプロラクトンを混合したフィルムを熱封緘しても容易に開封できるような易開封性を付与する技術が提案されている。（例えば特許文献１）しかしながら、このような凝集破壊による易開封性フィルムは、開封強度がヒートシール温度によって大きく変化することから、安定したシール強度を得ることが困難であるため、実用的ではなかった。

ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル容器に対して、層間を剥離されることによって安定した易開封性を付与すべく、オレフィン系重合体層／接着性樹脂層／特定の引張伸びを有する非晶性ポリエステルからなるシール層の構成のフィルムが、ポリエチレンテレフタレート容器との熱接着によって、安定した開封性を付与することができるとの開示があるが、当該フィルムは、ポリ乳酸製容器には接着しないため、ポリ乳酸製樹脂容器の蓋材シーラントフィルムとして使用できなかった。

特開平１１−２００８４号公報 特許第２９０１３２４号公報

本発明は、乳酸系重合体を主体としてなる包装容器に対して、あるいは乳酸系重合体を内側にしてなる袋状包装体の面々シールに対して、容器蓋材シーラントフィルム及び袋体シーラントとして、広範なヒートシール温度にわたって安定な易開封性を有する易開封性積層フィルムを提供することにある。

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、乳酸系重合体からなるヒートシール樹脂層ａ１、酸変性オレフィン系重合体からなる接着性樹脂層ａ２およびオレフィン系重合体からなる基材樹脂層ａ３を、ａ１／ａ２／ａ３の順に積層してなる積層フィルムが、乳酸系重合体を主体としてなる包装容器の蓋材に対して、あるいはヒートシール樹脂層同士をつき合わせてヒートシールする面々シール等のポリ乳酸包装体に対して、広範なヒートシール温度にわたって安定な易開封性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、乳酸系重合体を主成分として含有するヒートシール樹脂層ａ１と、酸変性オレフィン系重合体を主成分として含有する接着性樹脂層ａ２と、
オレフィン系重合体を主成分として含有する基材樹脂層ａ３とをこの順に積層した積層フィルムであって、
前記ヒートシール樹脂層ａ１を接着面として、１００℃〜１４０℃にて、１秒間、荷重１００ｋｇの条件下で、表面が平滑なポリ乳酸シートに熱圧着した後に、温度２３℃、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、９０度剥離の条件下で剥離強度を測定した場合、前記ヒートシール樹脂層ａ１と前記接着性樹脂層ａ２との層間剥離強度が５〜１５Ｎ／１５ｍｍであるポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムを提供するものである。
本発明のポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムを、乳酸系重合体を主体とした包装容器の容器蓋材シーラントフィルム、あるいは乳酸系重合体を主体とした袋状包装体の袋体シーラントとして使用した場合、ヒートシール樹脂層ａ１は乳酸系重合体を主成分として含有する樹脂層であるため、ヒートシールによりヒートシール樹脂層ａ１はポリ乳酸包装容器に強固に熱接着し、剥離することがなく、また、接着性樹脂層ａ２と基材樹脂層ａ３は、それぞれオレフィン系重合体を主成分としているので、やはり、剥離しない。
一方、ヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２とは、ポリ乳酸包装容器に対して、ヒートシール樹脂層ａ１を突合せて、１００℃〜１４０℃の温度範囲にて、１秒間、荷重１００ｋｇの条件下でヒートシールした場合、５〜１５Ｎ／１５ｍｍの層間剥離強度が安定して得られるので、開封時にはヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２との界面で剥離が生じ、しかも剥離強度が上記数値範囲内であるので、安定な易開封性を発現することができる。

ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムによりヒートシールされているポリ乳酸製包装体から、ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムを剥離している状態を図１、図２に模式的に示した。図中、ａはポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルム、ｂはポリ乳酸製包装容器、ｃは内容物、ｄは鍔部、ａ１はヒートシール樹脂層ａ１、ａ２は接着性樹脂層ａ２、ａ３は基材樹脂層ａ３をそれぞれ示す。
図１は、ポリ乳酸製包装容器ｂの鍔部にポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａがヒートシールされ、手前左側のポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａの一部が剥離されている状態を模式的に示している。また、図２は、該剥離部を模式的に示した断面図である。ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａはポリ乳酸製包装容器ｂの鍔部中央でヒートシールされており、図２に示した如く、該剥離部においては、本発明のポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａのヒートシール樹脂層ａ１は、ポリ乳酸製包装容器ｂに接着した状態を保持し、剥離しない。そして、ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａのヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２との界面で剥離が発生し、本発明のポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａはポリ乳酸製包装容器ｂと分離する。本発明のポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａにおいては、１００℃〜１４０℃の温度範囲にてヒートシールした場合、ヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２との界面で剥離が生じ、安定な易開封性を発現することができる。なお、ヒートシール領域と非ヒートシール領域の境界においては、ヒートシール樹脂層ａ１は破断し、ヒートシール領域においては、ヒートシール樹脂層ａ１はポリ乳酸製包装体ｂに接着し、非ヒートシール領域においては、ポリ乳酸製包装体ｂとの界面で剥離して、接着性樹脂層ａ２に積層した状態で分離する。

本発明の積層フィルムは、乳酸系重合体を主体としてなる包装容器に対して、あるいはヒートシール樹脂層同士をつき合わせてヒートシールする面々シールに対して、広範なヒートシール温度にわたって安定な易開封性を有する。

（ヒートシール樹脂層ａ１）
本発明の積層フィルムにおいて、乳酸系重合体としては、特に限定されないが、ポリ（Ｄ−乳酸）と、ポリ（Ｌ−乳酸）と、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体と、Ｄ−乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体あるいはＬ−乳酸と他のヒドロキシカルボン酸との共重合体、あるいはこれらのブレンド物、また、ジカルボン酸およびジオールをエステル反応させて得られたポリエステル成分を乳酸成分と共重合させたものが挙げられ、なかでも、主たる構造単位がＬ−乳酸であるポリ乳酸が成膜安定性の点から特に好ましい。
上記ヒドロキシカルボン酸、ジオールおよびジカルボン酸としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシカプロン酸等のヒドロキシカプロン酸類、カプロラクトン、ブチロラクトン、ラクチド、グリコリド等の環状ラクトン類などのヒドロキシカルボン酸；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオール；テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸；コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸などの脂肪族ジカルボン酸である。

乳酸系重合体を主成分として含有するヒートシール樹脂層ａ１としては、押出成形時に良好な流動性を有する必要からメルトフローレートが１９０℃において好ましくは５〜２０ｇ／１０ｍｉｎ、より好ましくは６〜１５ｇ／１０ｍｉｎである。かかるメルトフローレートの範囲であると、押出成形が容易であり、また、共押出多層化するときに、隣接層との流動性も良好でより外観に優れた積層フィルムが得られる。

（接着性樹脂層ａ２）
本発明の積層フィルムにおいて、接着性樹脂層ａ２は、オレフィン系重合体に無水マレイン酸等の不飽和カルボン酸またはその誘導体をグラフト共重合してなる酸変性オレフィン系重合体である。酸変性量が２質量％未満であるとヒートシール樹脂層との接着が弱くなるため、２質量％以上が好ましい。かかるオレフィン系重合体としては、エチレンとプロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテン等のαオレフィンとの共重合体等が挙げられる。この場合、コモノマーの含量が多くなると低密度となり、軟質化するために接着性は強くなる傾向があるため、０．９１ｇ／ｃｍ^３以下の密度であればより強く接着するため好ましい。また、かかるオレフィン系重合体としては、密度にかかわらず、エチレンと（メタ）アクリル酸メチルや酢酸ビニル等との共重合体でも同様に軟質化するため、これらを用いても構わないし、これらを適宜混合しても構わない。

ヒートシール樹脂層ａ１との層間接着強度を上げるために、粘着付与剤、反応触媒などを添加してもよく、粘着付与剤としては、天然樹脂や合成樹脂からなる常温で粘着性を有する樹脂が挙げられ、例えば、天然樹脂ロジン、重合ロジン、水素添加ロジン、グリセルネステルロジン、ペンタエリスリトール等のロジン系樹脂；テルペン、芳香族テルペン、テルペンフェノール、水素添加テルペン等のテルペン系樹脂；脂肪族石油樹脂、芳香族系石油樹脂、水素脂環式系石油樹脂；常温で液状のポリブタジエン、常温で液状のポリイソプレン、常温で液状のポリイソブチレン等が挙げられる。

（基材樹脂層ａ３）
本発明の積層フィルムにおいて、基材樹脂層ａ３は、熱可塑性樹脂であれば良いが、接着性樹脂層ａ２と強固に接着する組成であることが必須である。例えばエチレン系樹脂を主体とする接着性樹脂を使用した場合には、エチレン系樹脂を主体とする熱可塑性樹脂であれば、基材樹脂層ａ３と接着性樹脂層ａ２との層間が強固に接着するため、開封時にヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２との層間で容易に剥離させることができる。

（厚さ）
本発明の積層フィルムの厚さ（全厚）と、乳酸系重合体を含有するヒートシール樹脂層ａ１、接着性樹脂層ａ２および基材樹脂層ａ３の厚さについては、用途等によって異なり、特に限定されるものではないが、全厚は包装用フィルムとして好適に使用できることから、通常１５〜２００μｍであり、なかでも２０〜１００μｍが好ましい。かかるヒートシール樹脂層の厚さは、１〜１０μｍであることが好ましい。ヒートシール樹脂層が１μｍよりも薄い場合には、剥離強度が低くなり、包装体の破袋が発生する可能性があり、また、１０μｍよりも厚くなった場合には、剥離時にヒートシール樹脂層が破断しにくくなるために毛羽立ちや膜残りが起こるため好ましくない。

（剥離強度）
前記ヒートシール樹脂層ａ１を接着面として、１００℃〜１４０℃にて、１秒間、荷重１００ｋｇの条件下で、表面が平滑なポリ乳酸シートに熱圧着した後に、温度２３℃、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、９０度剥離の条件下で剥離強度を測定した場合、本発明の積層フィルムのヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２との層間剥離強度は、５〜１５Ｎ／１５ｍｍであることが、包装体として内容物を保護でき、且つ、容易に開封できる強度であることから好ましい。層間剥離強度は、８〜１２Ｎ／１５ｍｍであることがより好ましい。
かかる表面が平滑なポリ乳酸シートとは、ポリ乳酸が実質的に１００％使用されており、目視により確認できるような凹凸が無い、表面が平滑なシートである。なお、基材樹脂層ａ３の弾性率が低く、前記層間剥離強度が正しく測定できないときは、基材樹脂層ａ３の表面に延伸基材フィルム等の高弾性率のフィルムを貼り合わせて測定を行っても良い。

（ラミネートフィルム）
本発明の積層フィルムを蓋材フィルムとして使用する際には、基材樹脂層ａ３上に任意の延伸基材を積層接着したものが、熱封着性、開封性、強度等の性能に優れる点から好ましい。この積層接着される基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアミド、塩化ビニリデン樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリ乳酸等からなる基材がある。またこれらの積層接着する基材は単層に限らず多層に積層したもの等が任意に選択できる。この積層接着する基材は二軸延伸加工されたフィルムをラミネート加工等で積層接着することが望ましく、ラミネート加工としては、ドライラミネート、サーマルラミネート、押出ラミネート等任意の方法を用いることができる。また、接着性樹脂を介して、共押出ラミネートで積層しても良い。この基材の厚さは特に限定されるものではないが、熱封着性、易開封性に優れるラミネートフィルムが得られることから５〜３００μｍが好適である。

（一般的な添加剤）
本発明の積層フィルムには、上記各樹脂層のいずれかあるいは全ての層に他の熱可塑性樹脂、造核剤、熱安定剤、帯電防止剤、アンチブロッキング剤、スリップ剤、防曇剤等を本発明の目的を損なわない範囲で添加しても良い。

（共押出多層化製造法）
本発明の積層フィルムの製造方法としては、上記各樹脂層が隣接して積層される共押出積層成形法であることが必要であり、例えば、２台以上の押出機を用いて溶融押出する、共押出多層ダイス法、フィードブロック法等の公知の共押出法により溶融状態で各樹脂層を積層した後、インフレーション、Ｔダイ・チルロール法等の方法で長尺巻フィルムに加工する方法が好ましく、Ｔダイを用いた共押出法がより好ましい。

（一般的な表面処理）
本発明の共押出積層フィルムの製造に際して最外樹脂層には、印刷の接着性や接着剤との接着性を向上させるために、表面処理を施してもよい。
この表面処理の方法は、本発明の共押出積層フィルムを連続的に処理でき、かつ、製膜時に巻き取る前に容易に実施でき、処理の度合いも任意に調整できるコロナ放電処理が望ましい。なお、表面処理に関しては加熱下または不活性ガスの雰囲気下でコロナ放電もしくはプラズマ放電等の効果促進手法を用いても良い。

（ポリ乳酸包装容器及びヒートシール）
ポリ乳酸包装容器としては、ポリ乳酸を主成分とする２００〜６００μｍ程度のシートを成形して得られるトレーやカップ等を使用することができる。例えば、幅２〜１０ｍｍ程度で、直径７０〜１２０ｍｍの円形又は一辺が５０〜１５０ｍｍ程度の長方形であり、厚さが２００〜６００μｍ程度の鍔部を有する容器を使用できる。
ヒートシールは、容器鍔部の下部を受ける金型に容器をセットし、本発明の積層フィルムのヒートシール樹脂層ａ１と容器鍔部をつき合わせ、１００〜１４０℃に加熱された鍔部の形状に合わせたシール金型をエアシリンダー等で押圧し、ヒートシールするものである。

以下に実施例と比較例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、例中の部及び％は全て質量基準である。

実施例１
ヒートシール樹脂層ａ１としてＬ−乳酸を主体とする乳酸系重合体〔三井化学（株）製レイシアＨ−１００、メルトフローレート８ｇ／１０ｍｉｎ；以下ＰＬＡという〕を用い、接着性樹脂層ａ２として酸変性量が２．９質量％で密度が０．８９ｇ／ｃｍ^３の酸変性エチレン−プロピレン−ブテン共重合体（以下接着性樹脂（ｂ１）という）を用い、基材樹脂層ａ３として直鎖状低密度ポリエチレン〔密度０．９３ｇ／ｃｍ^３、メルトフローレート６ｇ／１０ｍｉｎ；以下ＬＬＤＰＥという〕用い、ヒートシール樹脂層ａ１用押出機（口径３０ｍｍ）と接着性樹脂層ａ２用押出機（口径３０ｍｍ）と基材樹脂層ａ３用押出機（口径４０ｍｍ）のそれぞれに樹脂を供給し、共押出法により押出温度２３０℃でＴダイから（Ａ）／（Ｂ）／（Ｃ）の各層の厚さが５μｍ／１０μｍ／１５μｍになるように押出し、３０℃の水冷金属冷却ロールで冷却し、基材樹脂層ａ３の濡れ張力が４０ｍＮ／ｍとなるようにコロナ放電処理を施した後、ロールに巻き取り、３５℃の熟成室で４８時間熟成させて、全厚が３０μｍの本発明の共押出積層フィルムを得た。

実施例２
ヒートシール樹脂層ａ１として、Ｌ−乳酸を主体とする乳酸系重合体〔三井化学（株）製レイシアＨ−１００：メルトフローレート８ｇ／１０ｍｉｎ〕８５質量％と乳酸系共重合体〔大日本インキ化学工業(株)製プラメートＰＤ−１５０；以下ＣＰＬＡという〕１５質量％との混合物を用いた以外は実施例１と同様にして実施例２の共押出積層フィルムを得た。

比較例１
ヒートシール樹脂層ａ１として、非晶性ポリエチレンテレフタレート共重合体〔イーストマンケミカル製ＰＥＴＧ６７６３；以下ＰＥＴＧという〕を用いた以外は実施例１と同様にして比較例１の共押出積層フィルムを得た。

比較例２
Ｌ−乳酸を主体とする乳酸系重合体〔三井化学（株）製レイシアＨ−１００：メルトフローレート８ｇ／１０ｍｉｎ〕５０質量％とポリカプロラクトン〔ダイセル化学工業(株)製セルグリーンＰＨ７：メルトフローレート１．７ｇ／１０ｍｉｎ；以下ＰＣＬという〕５０質量％との混合物をヒートシール樹脂層ａ１用押出機（口径３０ｍｍ）と接着性樹脂層ａ２用押出機（口径３０ｍｍ）と基材樹脂層ａ３用押出機（口径４０ｍｍ）のそれぞれに供給した以外は実施例１と同様にして比較例２の共押出積層した同一樹脂組成の積層フィルムを得た。

比較例３
接着性樹脂層ａ２に酸変性量が約１．５質量％で密度が０．８８ｇ／ｃｍ^３の酸変性エチレン−プロピレン−ブテン共重合体（以下接着性樹脂（ｂ２）という）を用いた以外は実施例１と同様にして比較例３の共押出積層フィルムを得た。

得られた共押出多層フィルムの基材樹脂層ａ３側に、ウレタン系接着剤を使用して膜厚１２μｍの２軸延伸ポリエステルフィルムをラミネートして、ラミネートフィルムを得た。

次いで、ラミネートフィルムを蓋材として、そのヒートシール樹脂層ａ１と、ポリ乳酸（実質的にポリ乳酸１００％）のシートからなり、幅５ｍｍ、一辺の長さが９０ｍｍの正方形で、厚さが３００μｍの表面が平滑な鍔部を有する、容量８０ｃｍ^３容器の該鍔部とを重ね合わせ、包装機を使用して、温度１００℃、１２０℃および１４０℃、時間１秒間、荷重１００ｋｇの条件でヒートシールして、各温度でヒートシールしてなる３種類の包装体を得た。

前記包装体３個の鍔部（ヒートシール部）から、ヒートシール強度測定用サンプル（サンプル幅１５ｍｍ）をそれぞれ等間隔で４サンプル切り出して得た合計１２サンプルについて、温度２３℃、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、９０度剥離の条件下で万能型引張試験機（株式会社エー・アンド・デー製ＲＴＣ−１２１０Ａ）を用いて、ヒートシール強度を測定した。結果を表１に示す。

また、前記、包装体を手で開封し、適度な力で容易に滑らかに開封できたものを○、容易には開封せず開封しづらいもの、または極めて弱い力で開封してしまうものを△、開封に特に強い力が必要できれいに開封できないものを×と開封感を評価した。これらの結果も第１表に示す。

実施例１、実施例２、比較例１及び比較例３では、ヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２との界面で剥離しているのが観察された。一方、比較例２ではヒートシール樹脂層ａ１と接着性樹脂層ａ２との界面では剥離せず、ヒートシール樹脂層ａ１内部で凝集破壊が生じ、ヒートシール温度の影響を強く受け、ヒートシール温度が高くなるに連れて剥離強度が増加して安定した開封感は得られなかった。

本発明の積層フィルムおよびそのラミネートフィルムは、良好な易開封性と透明性を有しており、乳酸系重合体からなる包装容器の蓋材のシーラントフィルム、または、袋状包装体に好適に使用できる。

ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａによりヒートシールされているポリ乳酸製包装容器ｂから、ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａを剥離しているところを示した模式図である。 ポリ乳酸製包装体ｂから、ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルムａを剥離しているところを示した断面模式図である。

符号の説明

ａ：ポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルム
ｂ：ポリ乳酸製包装容器
ｃ：内容物
ｄ；鍔部
ａ１：ヒートシール樹脂層ａ１
ａ２：接着性樹脂層ａ２
ａ３：基材樹脂層ａ３

Claims (5)

1. 乳酸系重合体を主成分として含有するヒートシール樹脂層ａ１と、酸変性オレフィン系重合体を主成分として含有する接着性樹脂層ａ２と、
   オレフィン系重合体を主成分として含有する基材樹脂層ａ３とをこの順に積層した積層フィルムであって、
   前記酸変性オレフィン系重合体が、酸変性エチレン−αオレフィン共重合体であり、
   該酸変性エチレン−αオレフィン共重合体の酸変性量が２質量％以上、且つ、密度が０．９１ｇ／ｃｍ ^３ 以下であり、
   前記ヒートシール樹脂層ａ１を接着面として、１００℃〜１４０℃にて、１秒間、荷重１００ｋｇの条件下で、表面が平滑なポリ乳酸シートに熱圧着した後に、温度２３℃、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、９０度剥離の条件下で剥離強度を測定した場合、前記ヒートシール樹脂層ａ１と前記接着性樹脂層ａ２との層間剥離強度が５〜１５Ｎ／１５ｍｍであるポリ乳酸包装体用易開封性積層フィルム。
2. 前記乳酸系重合体を主成分として含有するヒートシール樹脂層ａ１のメルトフローレートが５〜２０ｇ／１０ｍｉｎである請求項１記載の積層フィルム
3. 前記ヒートシール樹脂層ａ１の厚さが１〜１０μｍであり、全体の厚さが１５〜２００μｍである請求項１乃至２のいずれか１項に記載の易開封性積層フィルム。
4. 更に、前記基材樹脂層ａ３上に延伸基材フィルムを積層した請求項１乃至３のいずれか１項に記載の易開封性積層フィルム。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の易開封性積層フィルムを使用し、前記ヒートシール樹脂層ａ１をヒートシール面としてヒートシールされたポリ乳酸包装体。

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