TWI574641B - 具有改良吸汗性能之吸汗性鞋內底 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種具有改良吸汗性能之吸汗性鞋內底。彼特別是關於顆粒狀非晶形矽石作為鞋內底中用於吸汗的吸收劑的用途。
已知人類每年經由雙腳排出約100升之汗水,亦即每天每隻腳約137毫升。若考慮一人在每天工作或甚至在休閒時間時,例如在滑雪時,不間斷地穿著相同之鞋襪達10小時,則每腳約60毫升之汗水在此時間內釋至鞋襪內。然而,對於人類而言,這不僅是對於腳之持續潮濕感覺不舒適。在鞋襪中潮濕及溫暖環境還促進細菌生長,且釋出令人不愉快之氣味。
因此,過去從不缺乏企圖要發現改善所列之汗濕之腳的問題的方法。幾乎所有對於解決方式之研究係使用企圖優先吸收及儲存所吸收之汗水的鞋內底。為此目的,常使用多層系統,在此情況中,與腳接觸之上層是要確保將汗水傳送至鞋底之內部,中間層是要儲存汗水,而與鞋底接觸之下層應保留所吸收之汗水。為要能處理所排出之大量的汗水,通常依照吸收及儲存含水液體的能力選擇供鞋內底之中間層所用之材料。然而,作為不昂貴吸收劑之活性碳僅具有相對低之儲存容量。相對地,所謂之“超吸收劑”聚合物擁有相對高之儲存容量,其能吸收且儲存其自身重量或體積之數倍的液體。例如在DE 691 08 004 T2中使用超吸收劑鹽作為在鞋內底之中間層(亦即使水分能從一空隙傳至另一空隙的膜)的空隙內的較佳吸收劑。然而,缺點是聚合物顆粒之明顯的膨脹,而此也因所謂之“凝膠阻礙”而導致進一步的液體吸收受到妨礙。
DE 35 16 653 A1描述鞋襪,其中形成鞋內部邊緣之鞋模製物較佳配備分子篩。雖然分子篩在吸收水分時不會膨脹,但一旦已將液體吸收,則僅在嚴苛條件下極均勻之孔及通道結構使分子篩再次釋出液體。
因此先前技藝之鞋內底的缺點是:彼或是僅具有不足之吸汗容量,或在吸汗之直接位置易於明顯膨脹。然而,迄今並無一種情況能確保汗水可導離吸汗之直接位置且均勻地分佈在鞋內底之表面上。再者,先前技藝之鞋內底的缺點是:在企圖再生內底以供進一步應用時,所吸收之汗水再次解吸的程度不足,亦即在跨整個板時,需要長的乾燥時間及/或高的乾燥溫度。
因此本發明之目的是要提供一種鞋內底,其擁有足夠之吸汗容量,但不因吸汗而膨脹,且另外確保所吸收之汗水可以有效地分布在整個鞋底體積上,且在再生過程中同樣有效地再次釋出至環境。
現已令人驚訝地發現,含有顆粒狀非晶形矽石之鞋內底符合上述要求。
本發明因此提供顆粒狀非晶形矽石作為鞋及/或靴之內底中的吸收劑的用途。
在本發明內文中“顆粒狀”或“顆粒”係指一種具有所定外形之三維物體,其依照顆粒尺寸,可以藉由顯微方法(光顯微鏡、電子顯微鏡等)偵測。本發明之顆粒可以是多孔性的,亦即具有孔及/或內部空隙。
在本發明之內文中,可能使用所有商業上之顆粒狀非晶形矽石。非晶形矽石較佳是完全非晶形的。然而在本發明之內文中,彼也可以擁有較少之結晶成分,其例如是不多於40%,不多於35%,不多於30%,不多於25%,不多於20%,不多於15%,不多於10%或不多於5%。結晶成分以已知方式藉由X光繞射測定。適合之非晶形矽石是例如沉澱矽石及煙矽石。依照本發明,較佳是得自Evonik Degussa GmbH之商業上可得之矽石,其商品名稱例如Sipernat 2200、Sipernat 22或Sipernat 50。
已發現:依本發明所用之矽石依照ISO 5794-1 Annex D的比表面積(N2)在5至500m2/g範圍內是有利的。矽石之比表面積更佳是在50至500m2/g範圍內,又更佳在150至500m2/g範圍內且特佳在185至475m2/g範圍內。
另外還發現:依本發明所用之矽石依照DIN 53601的DBP吸收度以每100g計為至少180g是有利的。矽石之DBP吸收度以每100g計較佳是在180至600g範圍內,更佳是在200至600g範圍內,又更佳在200至500g範圍內,且特佳在250至400g範圍內。
特別適合者是DBP吸收度(依照DIN 53601)及壓緊密度(依照ISO 787/11)之乘積為至少30 000g/100g*g/l的矽石,較佳為至少40 000g/100g*g/l者,更佳為至少50 000g/100g*g/l者且最佳為至少65 000g/100g*g/l者。
另外還發現:矽石之平均顆粒尺寸d50在5μm至500μm範圍內是有利的,較佳在20μm至450μm範圍內,更佳在30至400μm範圍內,且最佳在45至350μm範圍內。當顆粒太小時,結果可能有非所欲之塵形成。過大顆粒的缺點則是:彼在機械性方面常是不安定的且擁有過深之孔隙,以致吸收速率及解吸速率可能變得太低或部分所吸收之汗水不能再解吸。
本發明另外提供一種含有吸收劑之鞋內底,該吸收劑含有依本發明所用之顆粒狀矽石。
本發明之鞋內底可以含有活性抗菌組份。在本發明中,活性抗菌組份據了解是指能防止微生物(例如細菌、酵母菌或黴菌)生長的化合物或天然產物。所用之活性抗微生物組份可以是已知的防腐劑,例如,有機酸類(山梨酸、丙酸、乙酸、乳酸、檸檬酸、蘋果酸、苯甲酸)及其鹽,PHB酯類及其鹽類,亞硫酸鈉及對應之鹽類,乳酸鏈球菌素,萘達黴菌素(natamycin),甲酸,六伸甲基四胺,四硼酸鈉,溶菌酶,醇類,有機鹵素化合物,對羥基苯甲酸酯類(對羥基苯甲酸甲酯、-乙酯、-丙酯,-丁酯、-異丁酯、-丙酯),異噻唑酮類(苯並異噻唑酮、甲基異噻唑酮、辛基異噻唑酮),酚類,水楊酸酯類,腈類,芳香物質(fragrances),香嗅物質(aromas),及其他具有抗微生物效力之植物性或合成的活性成分。
本發明之鞋內底可以含有芳香物質、香嗅物質或氣味劑(odourants),其在下文中統稱為芳香物質。此種物質是一般知識且在商業上是可得的。如本文中所用的,彼包含天然芳香物質(亦即例如藉由植物,例如花、草、葉、根、樹皮、木、果樹花等,或動物產物萃取所得之物質),人工芳香物質(亦即不同之天然油類或油組份的混合物)及合成芳香物質(亦即合成製造者),或這些物質之混合物。此種材料常與另外之化合物,例如固定劑、增充劑、安定劑及溶劑,一同使用。這些助劑或添加劑涵蓋於本發明內容之“芳香物質”意義中。
經常地,芳香物質因此是多種有機化合物的複雜混合物。天然化合物不僅包括揮發性物質;彼也包括中度揮發性及適度揮發性物質。芳香物質之說明性列述特別包含以下化合物:天然產物,例如絕對樹苔、羅勒油、柑橘果油(例如香檸檬油、寬皮桔油等)、絕對乳香、桃金娘油、馬丁香油、得自廣藿香植物之油類、柑桔油(特別是來自巴拉圭者)、艾草油;醇類,例如法呢醇、攏牛兒醇、里哪醇、橙花醇、苯基乙基醇、玫紅醇、肉桂醇;醛類,例如檸檬醛、海來翁醛(helional)、α-己基肉桂醛、羥基香茅醛、利利醛(對-第三丁基-α-甲基二氫肉桂醛)、甲基壬基乙醛;酮類,例如烯丙基紫羅酮(1-(2,6,6-三甲基-2-環己烯-1-基)-1,6-庚二烯-3-酮)、α-紫羅酮、β-紫羅酮、異甲基-α-紫羅酮、甲基紫羅酮;酯類,例如苯氧基乙酸烯丙酯、水楊酸苄酯、丙酸肉桂酯、乙酸香茅酯、乙氧基化香茅、乙酸癸酯、乙酸二甲基苄基甲酯、丁酸二甲基苄基甲酯、乙醯乙酸乙酯、乙醯乙酸乙酯、異丁酸己烯酯、乙酸里哪酯、二氫茉莉酸甲酯、乙酸1-苯乙酯(styrallyl acetate)、乙酸香根酯等;內酯類,例如γ-十一烷酸內酯;供製造香水所常用之多種組份,例如麝香酮、吲哚、對薄荷烷-8-硫醇-3-酮及甲基丁子香酚;及縮醛及縮酮,例如甲基及乙基縮醛類及縮酮類,及以苯甲醛為底質且含有苯乙基之縮醛類或縮酮類,或側氧基四氫萘類及側氧基茚滿類之縮醛類或縮酮類。另外有用者為:乙酸攏牛兒酯、乙酸二氫香葉烯酯(乙酸2,6-二甲基-辛-7-烯-2-酯)、乙酸萜品酯、乙酸參環癸烯酯、丙酸參環癸烯酯、乙酸2-苯乙酯、乙酸苄酯、苯甲酸苄酯、乙酸1-苯乙酯、水楊酸戊酯、異丁酸苯氧乙酯、乙酸橙花酯、乙酸三氯甲基苯基甲酯、乙酸對-第三丁基環己酯、乙酸異壬酯、乙酸雪松酯、苄醇、四氫里哪醇、香茅醇、二甲基苄基甲醇、二氫香葉烯醇、四氫香葉烯醇、萜品醇、丁子香醇、香根醇、3-異樟基環己醇、2-甲基-3-(對-第三丁基苯基)丙醇、2-甲基-3-(對-異丙基苯基)丙醇、3-(對-第三丁基苯基)丙醇、α-正戊基肉桂醛、4-(4-羥基-4-甲基戊基)-3-環己烯甲醛、4-(4-甲基-3-戊烯基)-3-環己烯甲醛、4-乙醯氧基-3-戊基四氫吡喃、2-正庚基環戊酮、3-甲基-2-戊基環戊酮、正癸醛、正-十二碳醛、羥基香茅醛、苯基乙醛、二甲基縮醛、苯基乙醛二乙基縮醛、攏牛兒腈、香茅腈、雪松甲基醚、異長葉酮、茴香醛腈、茴香醛、天芥菜精、香豆素、香草醛、苯醚、紫羅酮、甲基紫羅酮、異甲基紫羅酮、順式-3-己烯醇及順式-3-己烯醇酯類,在其他結構成分中可以具有茚滿、四氫萘或異色滿結構之麝香化合物、巨環酮類、巨內酯麝香化合物、十三烷二酸乙二酯、芳族硝基麝香化合物、白珠樹香葉油、牛至油、月桂葉油、胡椒薄荷油、薄荷油、丁香油、鼠尾草油、黃樟油、檸檬油、橙油、茴香油、苯甲醛、苦杏仁油、樟腦、雪松葉油、牛至菜油、檸檬草油、薰衣草油、芥子油、松油、松針油、迷迭香油、百里香油、肉桂葉油及這些物質之混合物。所提及之芳香物質可以單獨地使用或以混合物形式使用。已發現:以所有顆粒總重量為基準計,活性抗菌組份及/或芳香物質的比例在0.01至10重量%範圍內是有利的。理想比例依照活性抗菌組份及芳香物質以及矽石的化學本質及物理化學性質而定,且可以藉簡單的測試系列而測定個別之材料組合。較高載量之矽石可以導致汗水不能再充分地併入孔內的效果。以所有顆粒總重量為基準計,活性抗菌組份及/或芳香物質的比例更佳是在0.01至5重量%範圍內,又更佳在0.05至3重量%範圍內且特佳是在0.5至3重量%範圍內。
也已發現有利的是,至少一部份之本發明的矽石係存在作為供活性抗菌組份及/或芳香物質之或劑。作為供活性抗菌組份及/或芳香物質之載劑所存在之矽石顆粒的比例,以所有顆粒總重量為基準計,較佳是在5至40重量%範圍內,更佳在5至30重量%範圍內且最佳在5至20重量%範圍內。
本發明之鞋內底也可以再含有顆粒狀之超吸收劑聚合物。在本發明之內容中,超吸收劑聚合物(SAPs)是指能吸收其本身重量數倍(最高達1000倍)的液體(通常是水或水溶液)的聚合物。產品使用形式為具有100-1000μm(=0.1-1.0mm)顆粒尺寸的白色粗糙顆粒狀粉末。
適合之超吸收劑聚合物特別是經(共)聚合之親水性單體的聚合物,一或多種親水性單體在適合接枝基質上的(接枝共)聚合物,例如經交聯之纖維素或澱粉醚類,經交聯之羧甲基纖維素,部分經交聯之聚氧化烯烴或在含水液體中可膨脹之天然產物,例如瓜耳膠(guar)衍生物、藻朊膠及鹿角菜膠。較佳是藉由具有酸基之單乙烯系不飽和單體或其衍生物(特別是鹽類、酯類或酐類)的交聯聚合或共聚合所得之聚合物。此種具有酸基之單體是例如單乙烯系不飽和C3-C25-羧酸或其鹽類或酐類。較佳使用之單體是丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基磺酸、丙烯醯胺基丙烷磺酸或這些酸類之混合物。特佳是丙烯酸及甲基丙烯酸。為使性質最佳化,可能使用不具有酸基,但可與具有酸基之單體共聚合之另外的單乙烯系不飽和化合物。這些化合物包括例如單乙烯系不飽和羧酸類之醯胺類及腈類。
所用之交聯劑可以是具有至少二個乙烯系不飽和雙鍵的化合物。此型化合物之實例是N,N-伸甲基雙丙烯醯胺、聚乙二醇二丙烯酸酯及聚乙二醇二甲基丙烯酸酯。
適合之超吸收劑聚合物描述於例如以下參考資料中:F. L. Buchholz,A. T. Graham(Ed.),Modern Superabsorbent Polymer Technology,Wiley-VCH,New York 1998。
此外,超吸收劑聚合物可和C2-至C8-烯烴類或苯乙烯與酸酐類之共聚物組合使用,以改良氣味結合性質。
已發現:超吸收劑聚合物顆粒的平均顆粒尺寸d50在5μm至300μm範圍內是有利的,較佳在20μm至150μm範圍內,更佳在50μm至150μm範圍內且最佳在50μm至100μm範圍內。
所有顆粒之比例,以本發明之鞋內底的總體積為基準計,較佳是至少20體積%,更佳是至少30體積%,且最佳至少35體積%。
在一較佳具體實例中,本發明之鞋內底包含至少二層,其中一層是透水且透水蒸氣的,且另一層是不透水且不透水蒸氣的,該不透水且不透水蒸氣之層在其面向該透水及透水蒸氣之層的面上含有凹陷,此二層互相固定以致該透水且透水蒸氣之層覆蓋在面向它之不透水且不透水蒸氣之層的面上的凹陷,不透水蒸氣層的凹陷藉由此層內之開放通道而互相連接,且不透水且不透水蒸氣之層的凹陷含有依本發明所用之顆粒狀非晶形矽石。此具體實例是有利的,因為該鞋底結構最佳化地促進吸收劑內汗水之輸送及與環境之汗水交換(吸收及釋出)。
本發明另外提供本發明之鞋內底在運動、工作或軍事用鞋或靴之用途。
圖1顯示本發明之鞋內底的橫截面,其包含至少二層(即層1及2),層1是透水且透水蒸氣的,且層2是不透水且不透水蒸氣的。層2在表面3上含有凹陷。層1及2互相固定,以致層1之表面4覆蓋層2之表面3上的凹陷。層2之表面3上的凹陷藉由層2內之開放通道而互相連接。層2之表面3上的凹陷含有依本發明所用之吸收劑5。
本發明在下文中參考實例以詳細說明。
DBP吸收度(DBP數值)是多孔性材料吸收性的量度,係依照DIN 53601標準來測定如下:12.5g之具有0-10%水份含量(在合適情況中,水份含量藉由在105℃的乾燥櫥中乾燥而調節)的粉狀或丸狀材料導入Brabender“E”吸收計(不使力矩感應器之輸出濾器變濕)的捏合機槽(物品編號279061)。在顆粒之情況中,使用3.15至1mm(得自Retsch之不鏽鋼篩)的篩分(藉由塑膠刮杓軟壓過孔尺寸3.15mm之篩)。在恆定之混合下(捏合機槳之外圍速度125rpm),在25℃下,使用“Brabender T 90/50 Dosimat”,以4ml/min之速率將DBP逐滴添加至混合物。混合僅需低的力且使用數位顯示器來監測。在測定要結束時,混合物變成膏狀,此由所需之力急劇上升所顯示。當顯示器顯示數字600時(0.6Nm之力矩),將捏合機及DBP之計量添加的電接觸關掉。DBP進料之同步馬達偶合至數位計數器,以致可以讀出DBP之消耗(單位是ml)。DBP吸收度用不含小數位之單位(g/100g)來報告且使用下式來計算:
DBP=(V*D*100)/E*(g/100g)+K
其中 DBP=DBP吸收度(g/100g)
V=DBP消耗(ml)
D=DBP密度(g/ml)(1.047g/ml在20℃下)
E=矽石開始重量(g)
K=依照水份校正表之校正值(g/100g)
DBP吸收度是對無水乾燥材料而定義。當使用含水材料時,特別是沉澱矽石或矽膠時,必須包括校正值K以計算DBP吸收度。此值可以使用以下校正表來測定。例如,5.8%之材料水含量意指每100g計,DBP吸收度增加33g。材料之水含量藉由以下之“水份含量或乾燥損失的測定”方法來測定。
材料之水份含量或乾燥損失(TV)係根據ISO 787-2,在105℃下,於乾燥2小時後測定。乾燥損失主要由水份所組成。
10g粉狀、丸狀或顆粒狀材料精確秤重至0.1mg(開始重量E)且置於具有凸緣之蓋的乾秤重瓶(直徑8cm,高3cm)中。在蓋打開之情況中,樣品在105±2℃的乾燥櫥中乾燥2小時。隨後,將秤重瓶封閉且在具有矽膠作為乾燥劑之乾燥櫥中冷卻至25℃。為測定最終重量A,秤重瓶在精密之天平上精確秤重至0.1mg。水份含量(TV,單位為%)藉下式測定:
TV=(1-A/E)*100
其中A=最終重量(g)且E=開始重量(g)。
矽石之平均顆粒尺寸d50藉由在雷射繞射計(得自Horiba,LA-920)上之雷射繞射原則來測定。為測定粉末之顆粒尺寸,藉由將粉末攪入水中製備具有約1重量%之SiO2比例的分散液。在分散後,立即使用雷射繞射計(Horiba,LA-920)測定分散液樣品之顆粒尺寸分布。為供測量,應選擇1.09之相對折射率。所有測量係在25℃下進行。藉由儀器自動計算且圖形顯示顆粒尺寸分布及相關參數,例如平均顆粒尺寸d50。應注意操作手冊中的指示。
依照ISO 787-11測定壓緊密度或表觀密度。
依照ISO 3262-19測定SiO2含量。
為進行測試,使用歐洲鞋尺寸46號(長約30cm)之由不透水且不透水蒸氣的PVC層(層2)構成的鞋底,亦即不含透水且透水蒸氣之層(層1)。進行二個測試系列,其一使用4號矽石(實例1)作為吸收劑,另一使用比例為95對5重量%的4號矽石及5號矽石(實例2)。為供比較,根據DE 3516653 A1,鞋內底填充分子篩(實例3;非本發明)。此為得自Merck KGaA之具有0.5nm孔直徑及約2mm平均顆粒尺寸之分子篩(矽酸鈉鋁,目錄編號195705)。此吸收劑總是以相同之量(15g)導入PVC層之凹陷中。為模擬人類汗水,製備由99重量%水及1重量%氯化鈉(NaCl)組成之氯化鈉溶液。在每一情況中,添加60ml之此溶液至吸收劑。在這些測試中,以恆定速率(0.2ml/min)添加此溶液至吸收劑。此溶液從一個點(特別是在腳趾區)逐滴被添加,並測定隨著時間的散佈。另外目視評估載有吸收劑之鞋底。此牽涉將溶液被顆粒狀吸收劑吸收之狀況分級。使用1至6之標示進行分級,標示1意指完全吸收,標示6意指怎麼也不吸收。表3總結結果。
當使用分子篩(實例3)及非晶形顆粒狀矽石(實例1及2)時,首先散佈速率是可比較的。然而,雖然當使用非晶形顆粒狀矽石時,液體實質完全地被吸收劑所吸收;但相對地,當使用分子篩時,大部份液體以“自由”液體形式存在於顆粒之間。此發現清楚地顯示:在非晶形顆粒狀矽石之情況中,吸收容量(由孔體積所決定)及真實吸收速率(由潤濕性及孔尺寸所決定)遠比分子篩者更為有利。
此外,檢查以上述方式載有吸收劑之鞋底是否可以再生或乾燥過夜。為此目的,鞋底置於溫度50℃之乾燥櫥中過夜(此約相當於在散熱器(radiator)上之乾燥條件),且測量重量降低量。
在載有分子篩之鞋底的情況中(實例3),雖然溶液呈“自由”形式,在12小時後仍發現17重量%之顯著的殘餘水份含量。以重量分析測定殘餘水份含量。
載有非晶形顆粒狀矽石作為吸收劑之鞋底(實例1及2)在相同條件下(T=50℃),早在5小時之後即完全乾燥。
結果證實:在汗水吸收(在汗水不對稱放出的情況中之再分布)方面及在乾燥(再生性)方面,使用非晶形顆粒狀矽石作為衛生鞋內底中之吸收劑的優點。
1...層
2...層
3...表面
4...表面
5...吸收劑
圖1為本發明鞋內底的示意圖
1...層
2...層
3...表面
4...表面
5...吸收劑
Claims (12)
- 一種含有顆粒狀非晶形矽石作為吸收劑的鞋內底,其特徵在於:該鞋內底包含至少二層,即層(1)及層(2),層(1)是透水並透水蒸氣的,且層(2)是不透水並不透水蒸氣的,層(2)在表面(3)上含有凹陷,層(1)及層(2)互相固定,以致層(1)之表面(4)覆蓋層(2)之表面(3)上的凹陷,層(2)之表面(3)上的凹陷藉層(2)內之開放通道而互相連接,且在層(2)之表面(3)上的凹陷含有顆粒狀非晶形矽石,其中對於該顆粒狀非晶形矽石而言,依照DIN 53601之DBP吸收度及依照ISO 787/11之壓緊密度的乘積是至少30000g/100g*g/l,且該顆粒狀非晶形矽石之平均顆粒尺寸(d50)是在30至400μm範圍內。
- 如申請專利範圍第1項之鞋內底,其中該顆粒狀非晶形矽石依照ISO 5794-1 Annex D具有5至500m2/g之比表面積。
- 如申請專利範圍第1項之鞋內底,其中該顆粒狀非晶形矽石依照DIN 53601之DBP吸收度以每100g計為至少180g。
- 如申請專利範圍第1項之鞋內底,其中該吸收劑另外含有活性抗菌成分及/或芳香物質(fragrance)。
- 如申請專利範圍第4項之鞋內底,其中該活性抗菌成分及/或該芳香物質之比例,以所有顆粒總重量為基 準計,是在0.01至10重量%之範圍內。
- 如申請專利範圍第4項之鞋內底,其中存在至少一部份之顆粒狀非晶形矽石作為該活性抗菌成分及/或芳香物質之載劑。
- 如申請專利範圍第6項之鞋內底,其中作為該活性抗菌成分及/或芳香物質之載劑而存在之矽石顆粒的比例,以所有顆粒總重量為基準計,是在5至40重量%範圍內。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項之鞋內底,其中該吸收劑另外含有顆粒狀之超吸收聚合物。
- 如申請專利範圍第8項之鞋內底,其中該顆粒狀超吸收聚合物的平均顆粒尺寸(d50)是在5至300μm範圍內。
- 如申請專利範圍第1至7項中任一項之鞋內底,其中所有顆粒之比例,以該內底之總體積為基準計,是至少20體積%。
- 如申請專利範圍第8項之鞋內底,其中所有顆粒之比例,以該內底之總體積為基準計,是至少20體積%。
- 一種如申請專利範圍第1至11項中至少一項之鞋內底於運動、工作或軍事用鞋或靴的用途。
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