PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I

PROCESSOS QUÍMICOS PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS IINDUSTRIAIS I

CARGA E PIGMENTOS CARGA E PIGMENTOS INORGÂNICOSINORGÂNICOS

HISTÓRICOHISTÓRICO

• Materiais para recobrimento superficial são Materiais para recobrimento superficial são indispensáveis para a preservação de todos os indispensáveis para a preservação de todos os tipos de estruturas arquitetônicas, inclusive tipos de estruturas arquitetônicas, inclusive fábricas, contra os ataques do intemperismo. fábricas, contra os ataques do intemperismo.

• Madeira e metal não recobertos são Madeira e metal não recobertos são suscetíveis à deterioração, principalmente em suscetíveis à deterioração, principalmente em presença de fuligem e COpresença de fuligem e CO22..

• Tintas, vernizes e lacas também têm função Tintas, vernizes e lacas também têm função estética.estética.

• A indústria de recobrimentos superficiais é A indústria de recobrimentos superficiais é antiga. Segundo a Bíblia, Noé foi aconselhado antiga. Segundo a Bíblia, Noé foi aconselhado a utilizar piche por fora e por dentro da arca.a utilizar piche por fora e por dentro da arca.

HISTÓRICOHISTÓRICO

• A origem das tintas remonta a tempos pré-A origem das tintas remonta a tempos pré-históricos, quando os habitantes da Terra históricos, quando os habitantes da Terra registravam suas atividades em figuras registravam suas atividades em figuras coloridas nas paredes das cavernas, coloridas nas paredes das cavernas, utilizando, provavelmente, tintas constituídas utilizando, provavelmente, tintas constituídas por terras ou argilas suspensas em água.por terras ou argilas suspensas em água.

• Os egípcios desenvolveram a arte da pintura Os egípcios desenvolveram a arte da pintura por volta de 1500 a.C. Por volta de 1000 a.C., por volta de 1500 a.C. Por volta de 1000 a.C., passaram a usar resinas naturais e cera de passaram a usar resinas naturais e cera de abelha.abelha.

CLASSIFICAÇÃO DAS CLASSIFICAÇÃO DAS TINTASTINTAS

Os recobrimentos superficiais dividem-se em:Os recobrimentos superficiais dividem-se em:

• Tintas (revestimentos sólidos, relativamente Tintas (revestimentos sólidos, relativamente opacos, aplicados em camadas finas, cujas opacos, aplicados em camadas finas, cujas películas são usualmente formadas pela películas são usualmente formadas pela polimerização de óleos polinsaturados)polimerização de óleos polinsaturados)

• Vernizes (revestimentos transparentes)Vernizes (revestimentos transparentes)

• Esmaltes (vernizes pigmentados)Esmaltes (vernizes pigmentados)

• Lacas (películas formadas somente pela Lacas (películas formadas somente pela evaporação)evaporação)

• Tintas de impressãoTintas de impressão

• PolidoresPolidores

CONSTITUINTES DAS CONSTITUINTES DAS TINTASTINTAS

• Resinas (formadores de películas)Resinas (formadores de películas)

– Sintéticas: alquídicas, acrílicas, vinílicas, Sintéticas: alquídicas, acrílicas, vinílicas, celulósicas, ésteres de resina de pinho, epóxis, celulósicas, ésteres de resina de pinho, epóxis, uréia-melamina, uretanas, estirenos, fenólicas, uréia-melamina, uretanas, estirenos, fenólicas, hidrocarbonetos, poléstereshidrocarbonetos, polésteres

– Naturais: goma-laca, resina de pinho (colofonia) e Naturais: goma-laca, resina de pinho (colofonia) e outrasoutras

• Solventes: cetonas, aromáticos, alifáticos, Solventes: cetonas, aromáticos, alifáticos, álcoois, éteres de glicóis, ésteres de glico álcoois, éteres de glicóis, ésteres de glico éter, glicóis, ésteres de glicóis, produtos éter, glicóis, ésteres de glicóis, produtos clorados, terpenos, etc.clorados, terpenos, etc.


• Óleos secativos e ácidos graxos: óleo de Óleos secativos e ácidos graxos: óleo de linhaça, óleo de soja, ácidos graxos, óleo de linhaça, óleo de soja, ácidos graxos, óleo de sebo, óleo de rícino, óleo de tungue, óleo de sebo, óleo de rícino, óleo de tungue, óleo de açafrão, óleo de peixe, óleo de coco, óleo de açafrão, óleo de peixe, óleo de coco, óleo de oiticica.oiticica.

• Pigmentos e fíleres: dióxido de titânio, Pigmentos e fíleres: dióxido de titânio, carbonato de cálcio, salicilato de magnpesio, carbonato de cálcio, salicilato de magnpesio, argila, corantes inorgânicos, sulfato de bário, argila, corantes inorgânicos, sulfato de bário, mica, óxido de zinco, pó de zinco, zarcão, mica, óxido de zinco, pó de zinco, zarcão, materiais metálicos (principalmente materiais metálicos (principalmente alumínio), negros de carvão, corantes alumínio), negros de carvão, corantes orgânicos, alvaiadeorgânicos, alvaiade


• Secantes: cobalto, manganês, chumbo e Secantes: cobalto, manganês, chumbo e zinco, naftenatos, resinatos, 2-etilexoatos, zinco, naftenatos, resinatos, 2-etilexoatos, linoleatos, sebacatoslinoleatos, sebacatos

• Plastificantes: ésteres octílico, 2-etilexílico, Plastificantes: ésteres octílico, 2-etilexílico, decílico dos ácidos ftálico, sebácico, adípico, decílico dos ácidos ftálico, sebácico, adípico, azelaico e outros semelhantesazelaico e outros semelhantes


O O pigmentopigmento, embora usualmente uma , embora usualmente uma substância inorgânica, pode ser também um substância inorgânica, pode ser também um corante orgânico puro, insolúvel, conhecido corante orgânico puro, insolúvel, conhecido como como tonertoner, ou um corante orgânico precipitado , ou um corante orgânico precipitado sobre um portador inorgânico, como o hidróxido sobre um portador inorgânico, como o hidróxido de alumínio, ou o sulfato de bário, ou a argila, de alumínio, ou o sulfato de bário, ou a argila, constituindo uma constituindo uma lacalaca. .

Os diluentes ou fíleres dos pigmentos reduzem Os diluentes ou fíleres dos pigmentos reduzem o custo da tinta e frequentemente aumentam o custo da tinta e frequentemente aumentam sua durabilidade.sua durabilidade.


A função dos pigmentos e dos fíleres não é A função dos pigmentos e dos fíleres não é formar simplesmente uma superfície colorida, formar simplesmente uma superfície colorida, agradável pelo seu apelo estético, qualquer que agradável pelo seu apelo estético, qualquer que seja a importância deste fator. As partículas seja a importância deste fator. As partículas sólidas na tinta refletem muitos dos raios de luz sólidas na tinta refletem muitos dos raios de luz destrutivos e, dessa maneira, ajudam a destrutivos e, dessa maneira, ajudam a prolongar a duração de toda a tinta.prolongar a duração de toda a tinta.

Em geral, os pigmentos devem ser opacos a fim Em geral, os pigmentos devem ser opacos a fim de que tenham um bom poder de cobertura e de que tenham um bom poder de cobertura e quimicamente inertes, a fim de que tenham quimicamente inertes, a fim de que tenham estabilidade e uma vida longa. estabilidade e uma vida longa.


Os pigmentos devem ser atóxicos ou pelo Os pigmentos devem ser atóxicos ou pelo menos ter uma toxidez muito baixa, não só para menos ter uma toxidez muito baixa, não só para os pintores, mas também para os usuários dos os pintores, mas também para os usuários dos recintos pintados.recintos pintados.

Os pigmentos devem ser molháveis pelos Os pigmentos devem ser molháveis pelos constituintes formadores de película e também constituintes formadores de película e também baratos. Os diferentes pigmentos possuem baratos. Os diferentes pigmentos possuem diferentes poderes de cobertura por unidade de diferentes poderes de cobertura por unidade de massa.massa.

Sem os Sem os materiais formadores de películamateriais formadores de película, os , os pigmentos não seriam mantidos na superfície.pigmentos não seriam mantidos na superfície.


Os pigmentos proporcionam cor, poder Os pigmentos proporcionam cor, poder de cobertura e corpo.de cobertura e corpo.

Os pigmentos são pós ou partículas bem Os pigmentos são pós ou partículas bem reduzidas dispersados nas tintas. Muitos reduzidas dispersados nas tintas. Muitos pigmentos são usados tanto em tintas à pigmentos são usados tanto em tintas à base de água como à base de solventes. base de água como à base de solventes.

Há duas categorias básicas:Há duas categorias básicas:

Pigmentos básicos Pigmentos básicos

Pigmentos extendedores (ou “carga”)Pigmentos extendedores (ou “carga”)


Pigmentos básicosPigmentos básicos São os pigmentos que proporcionam a brancura e as São os pigmentos que proporcionam a brancura e as cores; são também a principal fonte do poder de cores; são também a principal fonte do poder de cobertura. cobertura. O dióxido de titânio (TiO2), é o principal pigmento O dióxido de titânio (TiO2), é o principal pigmento branco. Tem as seguintes características: branco. Tem as seguintes características: • Proporciona uma brancura excepcional ao dispersar a Proporciona uma brancura excepcional ao dispersar a luz. luz. • Proporciona brancura e poder de cobertura em tintas Proporciona brancura e poder de cobertura em tintas foscas e brilhantes, tanto úmidas como secas ou foscas e brilhantes, tanto úmidas como secas ou reumedecidas. reumedecidas. • É relativamente caro. É relativamente caro. • O uso de um extensor (ou carga) correto garante o O uso de um extensor (ou carga) correto garante o espaçamento adequado (veja seção abaixo) das espaçamento adequado (veja seção abaixo) das partículas de TiO2 para evitar o acúmulo e a perda do partículas de TiO2 para evitar o acúmulo e a perda do poder de cobertura, especialmente em tintas foscas ou poder de cobertura, especialmente em tintas foscas ou acetinadas. acetinadas. • Em tintas para exterior têm maior tendência à Em tintas para exterior têm maior tendência à calcinação do que a maioria dos pigmentos coloridos.calcinação do que a maioria dos pigmentos coloridos.


Pigmentos básicosPigmentos básicos O pigmento polímero esférico opaco é o segundo pigmento O pigmento polímero esférico opaco é o segundo pigmento branco mais usado. É usado em conjunto com o TiO2 para branco mais usado. É usado em conjunto com o TiO2 para proporcionar dispersão e espaçamento adicionais. Pode ajudar proporcionar dispersão e espaçamento adicionais. Pode ajudar a reduzir o custo de formulação da tinta e aprimorar certos a reduzir o custo de formulação da tinta e aprimorar certos aspectos da qualidade da tinta. aspectos da qualidade da tinta. Pigmentos coloridos proporcionam cor pela absorção seletiva da Pigmentos coloridos proporcionam cor pela absorção seletiva da luz. Há dois tipos principais: luz. Há dois tipos principais: Orgânicos:Orgânicos: Incluem os de cores mais brilhantes, alguns dos Incluem os de cores mais brilhantes, alguns dos quais são bastante duráveis no uso em exteriores. Exemplos de quais são bastante duráveis no uso em exteriores. Exemplos de pigmentos orgânicos são o azul ftalo e o amarelo. pigmentos orgânicos são o azul ftalo e o amarelo. Inorgânicos:Inorgânicos: Geralmente não são tão brilhantes quanto as cores Geralmente não são tão brilhantes quanto as cores orgânicas (muitos são descritos como cores terrosas), são os orgânicas (muitos são descritos como cores terrosas), são os pigmentos exteriores mais duráveis. Exemplos de pigmentos pigmentos exteriores mais duráveis. Exemplos de pigmentos inorgânicos são o óxido de ferro vermelho, o óxido de ferro inorgânicos são o óxido de ferro vermelho, o óxido de ferro marrom e o óxido de ferro amarelo. marrom e o óxido de ferro amarelo. Os pigmentos coloridos são combinados em dispersões líquidas Os pigmentos coloridos são combinados em dispersões líquidas chamadas corantes, que são adicionadas no ponto de venda às chamadas corantes, que são adicionadas no ponto de venda às bases de pigmentação (mixing machine). Na fábrica, os bases de pigmentação (mixing machine). Na fábrica, os pigmentos de cor são usados nas formas de pó seco ou líquido pigmentos de cor são usados nas formas de pó seco ou líquido no preparo de tintas pré-embaladas.no preparo de tintas pré-embaladas.


Pigmentos extendedores (ou "carga") Pigmentos extendedores (ou "carga")

Proporcionam volume a um custo relativamente pequeno. Proporcionam volume a um custo relativamente pequeno. Oferecem um poder de cobertura muito menor do que Oferecem um poder de cobertura muito menor do que TiO2 e interferem em diversas características, incluindo TiO2 e interferem em diversas características, incluindo brilho, resistência à abrasão e retenção exterior de cor, brilho, resistência à abrasão e retenção exterior de cor, entre outras. Algumas das cargas usadas mais entre outras. Algumas das cargas usadas mais freqüentemente são: freqüentemente são:

Argila -Argila - silicatos de alumínio (também chamados de silicatos de alumínio (também chamados de caulim ou argila da China) são usados principalmente em caulim ou argila da China) são usados principalmente em pinturas de interiores, mas também em algumas pinturas pinturas de interiores, mas também em algumas pinturas exteriores. Calcinada (aquecida para remover a água e exteriores. Calcinada (aquecida para remover a água e criar ligação entre as partículas e o ar), a argila criar ligação entre as partículas e o ar), a argila proporciona maior poder de cobertura que a maioria das proporciona maior poder de cobertura que a maioria das cargas em tintas porosas; a argila delaminada aumenta a cargas em tintas porosas; a argila delaminada aumenta a resistência a manchas.resistência a manchas.

Sílica e silicatos - Sílica e silicatos - proporcionam excelente resistência à proporcionam excelente resistência à escovação e à abrasão. Muitos deles têm grande escovação e à abrasão. Muitos deles têm grande durabilidade em pinturas exteriores.durabilidade em pinturas exteriores.


Pigmentos extendedores (ou "carga") Pigmentos extendedores (ou "carga") Sílica diatomácea -Sílica diatomácea - é uma forma de sílica hídrica que é uma forma de sílica hídrica que

consiste em antigos organismos unicelulares consiste em antigos organismos unicelulares fossilizados. É usada para controlar o brilho em tintas fossilizados. É usada para controlar o brilho em tintas e vernizes.e vernizes.

Carbonato de cálcio - Carbonato de cálcio - também chamado de giz, é um também chamado de giz, é um pigmento de uso geral, baixo custo e reduzido poder pigmento de uso geral, baixo custo e reduzido poder de cobertura, usado tanto em tintas para exterior de cobertura, usado tanto em tintas para exterior como nas para interior.como nas para interior.

Talco: silicato de magnésioTalco: silicato de magnésio -- é uma carga de uso geral é uma carga de uso geral relativamente macio usado em tintas para exterior e relativamente macio usado em tintas para exterior e interior.interior.

Óxido de zinco - Óxido de zinco - É um pigmento reativo muito útil por É um pigmento reativo muito útil por sua resistência a mofo (bolor), como inibidor de sua resistência a mofo (bolor), como inibidor de corrosão e bloqueador de manchas. É usado corrosão e bloqueador de manchas. É usado principalmente em fundos e em pinturas exteriores.principalmente em fundos e em pinturas exteriores.


As películas de tinta são formadas pela As películas de tinta são formadas pela secagemsecagem de diversos óleos insaturados. de diversos óleos insaturados.

A secagem é uma transformação química, A secagem é uma transformação química, representando uma oxidação e uma representando uma oxidação e uma polimerização. É acelerada pelo pré-tratamento polimerização. É acelerada pelo pré-tratamento do óleo e pela adição de agentes secantes, ou do óleo e pela adição de agentes secantes, ou catalisadores, predominantemente sabões de catalisadores, predominantemente sabões de metais pesados, que são portadores de metais pesados, que são portadores de oxigênio e em geral solúveis no óleo. oxigênio e em geral solúveis no óleo.

Esses secantes são usados em pequenas Esses secantes são usados em pequenas quantidades.quantidades.


Nas tintas a base de emulsão, os materiais Nas tintas a base de emulsão, os materiais formadores da película são as diversas redes, formadores da película são as diversas redes, com ou sem outros aditivos. A formação da com ou sem outros aditivos. A formação da película ocorre, em grande parte, pela película ocorre, em grande parte, pela coalescência das partículas de resina coalescência das partículas de resina dispersada, que se ligam num filme forte e dispersada, que se ligam num filme forte e contínuo. contínuo.

Uma vez que as tintas são misturas mecânicas, Uma vez que as tintas são misturas mecânicas, os pigmentos e fíleres são suspensos num os pigmentos e fíleres são suspensos num veículoveículo. Esse veículo é o óleo formador da . Esse veículo é o óleo formador da película, a que se adicionam outros líquidos, em película, a que se adicionam outros líquidos, em quantidades variáveis, não só na fábrica, mas quantidades variáveis, não só na fábrica, mas também na ocasião da aplicação.também na ocasião da aplicação.


O O diluente (tiner)diluente (tiner) usado com essa finalidade é usado com essa finalidade é uma nafta volátil. Para reduzir certos aspectos uma nafta volátil. Para reduzir certos aspectos da rachadura das tintas, estão sendo aduzidos da rachadura das tintas, estão sendo aduzidos plastificantesplastificantes às formulações, em grande parte às formulações, em grande parte pela escolha apropriada dos óleos.pela escolha apropriada dos óleos.

A formulação apropriada das tintas centraliza-A formulação apropriada das tintas centraliza-se em torno das exigências específicas de se em torno das exigências específicas de emprego (como: cobertura, coloração, emprego (como: cobertura, coloração, resistência ao tempo, lavabilidade, lustre, resistência ao tempo, lavabilidade, lustre, propriedades anticorrosivas de metais e propriedades anticorrosivas de metais e consistência) e de aplicação (pincel, megulho, consistência) e de aplicação (pincel, megulho, pistola ou rolo).pistola ou rolo).


A parte líquida da tinta (também chamada de "veículo") A parte líquida da tinta (também chamada de "veículo") fornece uma forma de umedecer (e transportar) o fornece uma forma de umedecer (e transportar) o pigmento e o ligante entre a lata e a superfície a ser pigmento e o ligante entre a lata e a superfície a ser pintada.pintada.Para a maioria das tintas à base de solvente, o Para a maioria das tintas à base de solvente, o componente líquido é a aguarrás, um destilado componente líquido é a aguarrás, um destilado combustível de petróleo composto de hidrocarbonetos combustível de petróleo composto de hidrocarbonetos alifáticos. alifáticos. Para lacas transparentes e pigmentadas, o veículo usado Para lacas transparentes e pigmentadas, o veículo usado é normalmente o thinner, ou outro solvente mais forte e é normalmente o thinner, ou outro solvente mais forte e mais inflamável. mais inflamável. Para tintas de emulsão, o líquido é principalmente água Para tintas de emulsão, o líquido é principalmente água (mas veja os aditivos na lista abaixo). (mas veja os aditivos na lista abaixo). Os pigmentos e o ligante são o que sobra na superfície Os pigmentos e o ligante são o que sobra na superfície quando a tinta seca e a parte líquida evapora. Juntos, são quando a tinta seca e a parte líquida evapora. Juntos, são chamados de porção sólida da tinta:chamados de porção sólida da tinta:PIGMENTOS + LIGANTE = SÓLIDOSPIGMENTOS + LIGANTE = SÓLIDOS


O revestimento (por exemplo O revestimento (por exemplo tinta, esmalte, fundo) consiste tinta, esmalte, fundo) consiste de sólidos e de líquido de sólidos e de líquido SÓLIDOS + LÍQUIDO = SÓLIDOS + LÍQUIDO = REVESTIMENTOREVESTIMENTOQuando uma tinta á aplicada Quando uma tinta á aplicada com uma dada espessura, e com uma dada espessura, e depois seca, é a proporção depois seca, é a proporção entre sólidos e líquidos que entre sólidos e líquidos que determina a espessura que o determina a espessura que o filme de tinta vai ter depois de filme de tinta vai ter depois de seco:seco:


Assim, maior quantidade de sólidos pode Assim, maior quantidade de sólidos pode oferecer uma camada de filme seco mais oferecer uma camada de filme seco mais espessa, que resulta em melhor cobertura e espessa, que resulta em melhor cobertura e durabilidade. durabilidade. Por essa razão, é recomendado que as tintas Por essa razão, é recomendado que as tintas não sejam diluídas acima do recomendado pelo não sejam diluídas acima do recomendado pelo fabricante, já que isso reduz o conteúdo sólido fabricante, já que isso reduz o conteúdo sólido por unidade de volume da tinta. por unidade de volume da tinta. O conteúdo sólido de uma tinta vem indicado O conteúdo sólido de uma tinta vem indicado em sua ficha de especificações e pode estar em sua ficha de especificações e pode estar expresso em peso ou em volume. expresso em peso ou em volume.

PIGMENTOSPIGMENTOS

• Pigmentos brancos de cobertura:Pigmentos brancos de cobertura:– Dióxido de titânioDióxido de titânio

– Óxido de zincoÓxido de zinco

– Litopônio (ZnS + BaSOLitopônio (ZnS + BaSO44))

– Sulfeto de zincoSulfeto de zinco

– Óxido de antimônioÓxido de antimônio

• Pigmentos negros:Pigmentos negros:– Negro de carvãoNegro de carvão

– Negro de fumoNegro de fumo

– GrafitaGrafita

– Negro de ferroNegro de ferro

PIGMENTOSPIGMENTOS

• Pigmentos azuis:Pigmentos azuis:– UltramarinoUltramarino

– Ftalocianina de cobreFtalocianina de cobre

– Azuis de ferroAzuis de ferro

• Pigmentos vermelhos:Pigmentos vermelhos:– Zarcão Zarcão

– Óxidos de ferroÓxidos de ferro

– Vermelhos de cádmioVermelhos de cádmio

– Toners e lacasToners e lacas

PIGMENTOSPIGMENTOS

• Pigmentos metálicos:Pigmentos metálicos:– AlumínioAlumínio

– Pó de zincoPó de zinco

– Pó de bronzePó de bronze

• Pigmentos amarelos:Pigmentos amarelos:– LitargiroLitargiro

– OcreOcre

– Cromato de chumbo ou de zincoCromato de chumbo ou de zinco

– Amarelos HansaAmarelos Hansa

– Amarelos de ferritaAmarelos de ferrita

– Litopônio de cádmioLitopônio de cádmio

PIGMENTOSPIGMENTOS

• Pigmentos alaranjados:Pigmentos alaranjados:– Cromato de chumbo básicoCromato de chumbo básico

– Alaranjado de cádmioAlaranjado de cádmio

– Alaranjado de molibdênioAlaranjado de molibdênio

• Pigmentos verdes:Pigmentos verdes:– Óxido de cromoÓxido de cromo

– Verde de cromoVerde de cromo

– Óxido de cromo hidratadoÓxido de cromo hidratado

– Ftalocianina verdeFtalocianina verde

– Verdes Permansa (ftalocianina azul mais cromato de Verdes Permansa (ftalocianina azul mais cromato de zinco)zinco)

PIGMENTOSPIGMENTOS

• Pigmentos castanhos:Pigmentos castanhos:– Siena queimadaSiena queimada

– Umbra queimadaUmbra queimada

– Castanho Van DykeCastanho Van Dyke

• Pigmentos metálicos protetores:Pigmentos metálicos protetores:– ZarcãoZarcão

– Azul de chumboAzul de chumbo

– Zinco, sais básicos de chumbo, cromatos de Zinco, sais básicos de chumbo, cromatos de potássio e báriopotássio e bário

FÍLERES E INERTESFÍLERES E INERTES

• Caulim Caulim

• TalcoTalco

• GessoGesso

• MicaMica

• Amianto (fibras curtas)Amianto (fibras curtas)

• BaritaBarita

• SílicaSílica

• Estearatos metálicosEstearatos metálicos

• Terra albaTerra alba

MISTURAÇÃO DE UMA MISTURAÇÃO DE UMA TINTATINTA

MOAGEM MOAGEM

LITOPÔNIO - PROCESSO LITOPÔNIO - PROCESSO

BaSOBaSO44 + 4C + 4C BaS + 4CO BaS + 4CO

ZnSOZnSO44 + BaS + BaS ZnS + BaSO ZnS + BaSO44

DIÓXIDO DE TITÂNIO – DIÓXIDO DE TITÂNIO – PROCESSOPROCESSO

TiClTiCl44 + O + O22 Ti0 Ti022 + 2Cl + 2Cl22

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