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2 ~ 2
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a~
05
La pr~sente lnvention concerne des flla~ents, flls, fibre~
monofilaments et autres articles slmilaires en mat1~re synth~t1~ue
eenstitu~s de polychlorur~ de v1nyle et de polychlorure de ~;nyle
surchlor~. Elle concerne plus part~culi~rement des flls et f~br~s de
meilleures quallt~s m~c~nlques et des fll~s de f1bres de mellleure
tén~cit~ obtenus ~ partlr de ces ~lbres.
Il est d~ connu selon le brevet fran~a~s l 359 It8 de
pr~parer des flls et flbres constltu~s de m~lange~ de polychlorure de
vinyle ordlnatre et polychlorure de v~ny~e surchloré, ce dernier étant
pr~sent en propcrtion compr~se entr~ 5 % et 80 %, de pr~férence au moin~
10 %,
Les fibres ~lns~ ob~enues peuvent supporter des temp~ratures
de tr~ltement thermlque d'autant plus ~lev~es que le pourcentage en
polychlorur~ da vlnylQ surchlor~ dans ~e m~lange est éleY~, ce qul a
pour cons~qu~nce une dlmlnuti~n du retralt th~r01que rés1duel. Par
contre. des pourcentage~ ~lev~s en polychlorure de v;nyle surchlor~
augmentent de manlkr~ important~ 12 pr~x de revtent des fils et fibres
obtenus, ceci d'~ut~nt plus qu¢ leur proc~d~ d'obtention est dlscontinu,
en particulier 1Q traltemant thermlque de f~xat~on.
~S Le brev~t françs1s n- 86.126/1,359.l7~ pr~conise ~galement
l'utillsatlon d~ m~l~nges de polychlorurQ de vlnyle atactique ee
ehlorurc de polyvlnyl~ surchlor~ en proportlon de S ~ 50 X du m~lange et
pr~clse que les flbres ob~enues peu~ent, apr~s ftlage et ~tirage, au
lleu d'~tre stab111s~es sous tQnslon dans les conditlons ind1qu~es dans
le brevet prlnc~palt ~tre dlr~ctement r~tract~es p2r ch~uffage dans un
mlll~u approprl~, p~r exempl~ au bou~llant~. Ma~s. en pr~tiQue, les
cond1ttons d~ trt1tement pr~clt~es ne perm~ttent l'obtent10n de ~ibres
de bonnes prcpriét~s que lorsque la propo~tlon de po~ychlorure cle vinyle
surchlor~ est relatlve~ent lmportante. Dans l'exemple un1~ue de ce
35 brevet, les t~nac~tés et ~llongQmants ~es f~ls obtenus sont bons ~r~ce à
- 2 -
la proportlon relatlYement importante en polychlorure de v1nyle
s~rchlor~ : 2~ X 8n polds. Par contre pour des teneurs en polychlorure
de vlnyle surchlor~ lnférieures et des t~ux d'~ttrage molndres, de
telles qualltés son tmposslbles ~ obtenlr par r~tractlon directe dans
OS l'eau boutllante. Au de~ de 20 ~ en po1ds de polychlorur~ ds v1nyle
surchlor~, s1 les qualltes mécanlques des f1bres sont ~ien meilleures,
leur prix de revtent augmente aussi en conséquence.
La difflcult~ avec ce type de m~lange polychlorure de vinyle
atactlque et polychlorure da v1nyle surehloré cons1ste donc, en fait, à
trouver un compromls permettant d'obtenir des f1bres possedant les
qual1t~s m~caniques les plu5 ~lev~es posslbles pour le prlx de revient
le plus fa1ble posslble.
Il a également bté trouv~ selon le brevet françals
n~ 2.~5.646 des fll5 et f1bres ~ base d'un m~lange PVC/PV¢ chloré,
minoritalre en PVC chlor~, par exemple entre 16 et 20 % pr~sentant d~
des oaract~rlsttques m~cdnlques am~llorées, ma1~ dont la r~sistance est
toutefo1s 1nsuf~1sante pour l'obtent10n de f11és de fibres capables
dlatre utl11sés sur les machlnes ~ t1sser modernes, a grande v1tesse.
Les f~l~s des flbres obtsnus ~ partlr des fibres decrl~es dans brevet
fran~ats 2.495.646 sont utillsables s~ulement sur les machlne~ ~ t1sser
bassa vitesse ou dolvent ~tr~ retordus pour l'obtantlon de retors
partir de t fll~s de flbr~s de manlbre ~ poss~der la rés1stance
sufflsante pour passer ~ur l~s mach~ncs 3 tlsser grande vitesse.
Pour 1'1ndustrle textll~ a~al~, une tellc utl~satlon poss~e
un falblQ 1nt~rOt ~conom1que compt~-tenu de l'augmentat10n des v~t~sses
des machlnes ~ tlsser modernes. .
Par allleurs les f1bres obtenus selon le brev~t fran~ais
2.495.646 poss~dsnt une ~rlsure lnsufflsante et non permanente, ne
permcttant pas leur passage ~ la carde.
Il a maintenant ~t~ trouv~ des fibres a base de PVCJPVC
surchlor~ poss~dant des caractér~st1ques m~can~ques sup~r~ures ~ c~lles
de l'art ant~r1eur connu, un t1tr~ plus fln, une frlsure permanente,
convcnant pour l'obtention dQ fllQS de f1bres de t1tre plus fa~ble et
sufflsamment r~sistants pour @tre utll1~s sur des maeh1nes de t1ssage
grande vltesse sans passer par la preparat~on on~reuse d'un retors.
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P1US parti~ull~rement la prés~nte lnvention concerne des
f1bres ~ base ~'un ~lange PVC/PV¢ surchlor~ contenant 17 ~ 20 % de PVC
~urchl~, dc ti~r~ ou ~rin ~ ,3 ~ , ull retralt r~si~ucl apr~s
traltement dans l'hu11e ~ 115'C p~nd~nt 30 m1n (Norme AS~M D 210 ~62 T)
05 5 6 %.
Ds t~ls f11s poss~dent en outre
- ull mu~ul~ d'~lastlclt~ 2 4 ~ ~N/mm2, de pr~f~rence ~ S KN~mmL,
un allongement 3 la rupture s 36 %, de pr~f~rence ~ 34 X,
- une ténac1t~ ~ la rupture ~ 21,S cN/tex, de pr~f~rence 2 ~2 ou m~me
IQ plus.
la présante lnventlon concerne ~alement un proc~d~ pour
l'obtention de flbres ~ base de m~lange de polychlorure de ~inyle
atact~que et polychlorure de vlnyle surchlor~, ~ raison da 17 a 2~ X en
po;ds de PVC surchlor~, par fllage d'une solutlon du m~lange de polymère
dans un m~lange s~lvant sulfure de cdrbone/ac~tone ~0/40 de mant~re
connue en 501, ~tlra~e des f11~ments dans l'eau boulllante à un taux
compr;s entr~ ~ et 6 X, s~ab111sation en continu des filaments sous
tens10n ~ une temp~rature compr~se entre 1~5 et 140'C, de pr~férence
l30-135'C en pr~sence de Yapeur d'eau sous une pression dê 2.7 ~ ~,8 bar
pendant 1 ~ 3 secondes. puls frisage m~canlque ou pneumatlque du cable
~nsi obten~ d~ manl~re cunnue et traltement de f1xation à température
~ 100'~- en présence de vapeur d'eau 50US presslon, en contlnu, puis
r~tract10n d~ m~nl~r~ sonnue dans l'eau bouill~nte ou selon tout ~oyen
approprl~, puis s~ch~g~ de mani~re connue en contlnu et coupe 50US forme
de f1bres.
La pr~sent~ lnYentlon concerne ~galement les fll~s de ftbres
obtenus ~ partlr des flbres d~erites c1-dessus, poss~dant une bonne
t~naclt~, d~s tttres au brln plus f1ns que ~eux obtenus Jusque 1~ et une
m~tl~ure trava111ab~11t~ textile, en par~ieul1er en t1ssage.
En part1culler, 11 est poss1ble aveo ~es flbres s~lon
l'~nventlon d'obt0nlr d~s f11~s de f~bres d~ num~ro m~trlque (~M) ~0
~20 t~x) C8 qul n'~tslt p~s posslble ~usque 1~ car les tltres des fl~res
PVC/PYC surchlor~s ~talent ~rop ~lev~s pour obtenlr des fll~s de flbres
s~f~isamment f~ns. Pour les fil~s ~e f~bres plus gros, par exemple de NM
20 (50 tex~ ta1t poss~ble d'obtenlr des fll~s de fibres mals leur
t~naclte ~tal~nt lnsuff1sante. Selon l'inventlon, les fll~s de fibres
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ont une t~n~clt~ d'~u molns 10 ou 13 CN/tex ee qul permet leur t~ssage
grande vltes~e.
Dn entend par polychlorure ds vinyle atactique essentlellement
l'llulllu~uly~ r~ de ~hl~rure de vlnyle ayant une temperature de translt;on
05 de ~econd ordre comprlse gén~ralement entre 65 et 85'C. Le polychlorure
d~ Ylnyl~ est constltu~ de fa~on prédomlnante par la forme l~omere
~tactique, c'est~ dire qu'll s'aglt d'un polymere dont les atomes de
chlore et d'hydrog~ne sont en ma~orit~ sltu~s au hasard des deux c~t~s
de la chafne çonstituant le squelette de la mol~cule. De ee fait, un tel
p~ymère est normalement d'une nature non crlstallisable. Un tel polymbre
est obtenu le plus co~ramment d~ la mani~re la moins onbreuse par les
techniques connues de polym~risation en masse, suspension ou ~mulsion
des temp~ratures gén~rdlement supérieures ~ O'C, plus g~néralement
comprises entre 20 et ~OtC ou m~me plus.
Le polychlorure de vlnyle surchlor~ ut;lisable selan la
pr~sente ;n~ent1On peut ~tre obtenu p~r exemple, par ehloration d'une
susp~nsion de polychlorure de Ytnyle en pr~sence de lumtè~e aetlnique,
ou par chlorat1On ~ haute temp~rature, ou ~n pr~senCQ de rayonnements
chimiques actlfs ; il pos~de g~n~ralem0nt une temperature de transition
du second ordre d'au mo~ns lOO'C.
Les ftbres ~scontlnues selon la pr~sente 1nvention présentent
des proprl~t~s m~c~nl~ues et una tanue thermlque ~amal~ obtenues jusque
1~, gr~ce à une s~lectlon de diff~rents ~léments. D'abord la teneur en
PVC surchloré dans 1e m~lang~ PVCtPVC surchlor~, comprlse entre l7 et
2S 20 %, ds pr~f~rence 18 ~ 20 %, assoc1~ ~ l'utlllsat1On du m~lange
solYant sulfure de carbone/ac~tone ~ans une proportion pr~ctse 60/40
enY1ron perm~t d'attelndre un me111eur ~tat de cristalllnlt~ du m~lange
polymbre. CQt ~tat de crlstall1nl~ @S~ encore am~llor~ par les
traltQments thermlques ult~rleurs, ~ saYo~r l'~tlrage dans l'e~u
bou~llante ~ d~s tamp~ratures compr~ses ~ntre 85 et lOO~C, ~ un ~aux
comprls entre 3 et 6 X, d~ pr~férenc~ 3,~ - 5 X.
L'~tlr~ge des fllament~ selon 1~ pr~.~ente lnvention est
g~n~ralement pr~d~ par un pr~ch~uffage, par exemple dans l'eau, ~ des
temp~ratures comprlses entre 60 et loo~C, plus g~n~ralement entre 75 et
~5 85-C. Un moyen pratique cons1ste t~ utll~ser un ba1n d'eau chauff~.
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L'~t;raye proprement ~lt peut ~tre effectu~ en 1 ou 2 stades, mals on
pr~f~re ~lever progresslvement la temp~rature des fllaments par
pr~chauffage, pr~t1rage par ex~mple dans un bain dont l'eau peut ~tre
maintenue entre 70 e~ 95'C puls ~tirage en contlnu ~ une temp~rature un
QS peu plus ~levée que celle du pr~tirage, de pr~férence entre as et lOO~C
ou d'~tlrage global ~nd;qué cl-dessus. Pour pouvoir obtenir un taux
d'~tirage globat de 6, il est plus facile de llmiter ~'~tlrage des
filaments juste apr~s la fll~re, par r~glage de la vltesse des rouleaux
de reprlse.
Un second tr~t~ment thermique que les fllaments sub~ssent
contrlbuent ~ flxer la structure des fll~ments et à leur conf~rer leur
b~nnes propri~tés en partlculier le retrait dans l'huile ~ 115'C s 6 %,
de pr~f~rence à 5 %, et ~ permettre l'obtentlon ~es titres au brin
s 2,3 dtsx, de préf~rence s ~,25. Gr~ce ~ un mellleur ~tat crlstallin,
ce traltement peut 8tre r~alls~ ~ des temp~ratures plu5 ~lev~es que
celles suPport~es habltuellement par les m~langes de PVC/PYC surchlor~.
Il est effectu~ en pr~senc~ de vapeur d'eau, sous presslon de
1,3 ~ 3,6 bars de pr~f~rence 2,7 ~ 3 bars, ~ une te~p~rature comprise
entre 120 et 140'~, ~e pr~érence 130 - 135-C pendant I ~ 3 secondes.
L~s fllam~nts ainsi stabll~s~s sont fr~s~s par tout ~oyen
mbcanlque ou pneumatlque connu, par exemple au ~oyen d'une buse ~elle
que celle décrlte dans le brQvet frdn~a~s n- 83329 ~ddltlon au
FR n' 1 289 491. Dans une telle buse les fll~ments sont traltés par de
la vapsur d'eau saturante ~ une te~p~rature comprise entre 110 et 130'C
et 50nt slmultan~ment r~tract~s et frlses ce qul permet une mellleure
trava~llablllt~ textile ult~r~eure.
Po~r d~venlr perman~nt, et fa~lllter le passage ~ ~a carde par
exemple, le frisage alns~ réalls~ doit etre flxé ~ haute temp~rature,
g~n~ralement compriss entre 11~ et 120'C, en pr~sence de vapeur sous
pr~ssion pandant au molns 20 secondes, de preference au ~oins
30 secondes, et de pr~f~rence en cont~nu~
On peut ut111ser par exemple un appare11 du commerce connu
sous la marq~e Ts~lx commerclal~s~ par 1~ S.A. Serraoant~ qui comporte
un tambour ~ermé rotatlf sur lequ~l s'entassent le c~ble de fllaments
frls~s, les~uels sont tra~t~s ~ la temp~rature ~lev~e d~s~r~e e~ en
contlnu pour que le procéde so1t 1~dustriallsable.
- . -:
2 ~ l o ~
les fllaments frls~s ds manl~re permanQn~e sont ensuite s~chés
de manl~re habituelle, g~n~ralement ~ une temp~rature volsine de lOO C.
Le procédé selon la pr~sente inventlon peut ~tr~ r~alls~
totalement Qn eont1nu depuls l'~tlrage ou m~me depuis la d;ssolution des
05 polym~res ~usqu'~ l'obtent10n des flls ou flbres définlt~fs. De ce fait,
11 est facile ~ r~allser lndustrielle~ent de man1are éeonomique.
~ es polym~res ou solut10ns f11~es selon la pr~sente demande
peuvent conten1r des char~es habltuellles telles que des stabilisants
vis-~v1s de la lumi~re, de la chaleur, a2urants, pigments, colorants
suscept1blas d'am~llorer certaines de leurs propri~t~s telle5 que leur
couleur, l'affin1t~ t1nctor1ale, la stablllt~ thermlquQ et ~ la lumi~re,
la r~sist1vlté ~lectrlque ...
Un tel proc~d~ condult ~ ~es flbres de caract~rlst~ques
m k antqu~s ~e~lleure~ que cellQs de flls ~ base de m~langes polychlorure
15 de v~nyle/poly~hlQrure de vlnyle chloré obtenus selon le bre~et françals
2 495 6q6.
Outre le retralt thermique et les faibles tltres, les YalQurs
de t~nacit~ ~ la rupture, et l'allonge~ent a la rupture s~nt am~lior~es
ce qui permet l'obtentlon des f11~s de f1bre~ beaucoup plus performants,
de tlssabil1t~ am~lior~e. Ils so~t ~gale~ent utilisables pour la
r~al1sat~on de trlcots, art1cles non tlss~s, seuls ou en m~langes aveo
d'autres f1bres et p~uvent en p~rti~uller sublr tous les traltements
habltuels de lavage ~t nettoyase ~ sec dans des conditions appropri~es.
Lesdlts flls et flbres selon l'lnventlon sont en outre
~5 part1cu~1~rement appr~ci~s dans le domalne textile en ralson de
certa1nes propr~t~s lnh~rentes ~ ~a composit~on des m~langes :
ln1nflammabll1t~, r~slstance ~ la lum~re, lnert1~ chimique et pouvoir
d'lsolation thermlque, ~lectr1que et acoust~ue.
Les exe~ples qul su~vent, dans lesquels les parties
30 s~entendent en poits, 80nt donn~s t t~tre lndicattf ma1s non timitatlf.
,
XEMPLE l
On pr~pare une solutton de polymbre de conoentratlon 2B ~ en
polds, dans ~n m~lange so~ant sulfure de c~bone/ac~tone ~ 60/40 en
volu~e.
.
' ~ ~
le polym~re est constitu~ d'un m~lange de :
- 80 % en potds de polychlorure de vtnyle ~ pr~dominance
atactlque (~ndice AFNQR : 120 selon la norme AFNOR T
S1~013 - taux de chlore 56,5 %) et,
05 - 20 X de polychlorure de vtnyle surchlor~ poss~dant un taux
de chlore de 69 ~ et un ind~ce AFNOR de 110.
La solutlon atnsl obtenue est f~ltrée et, tout en ét~nt
maintenue ~ 7Q'C environ, est fil~e ~ travers une ftll~re comportant gO~
orific~s de 0,06 mm de dlam~tre dans une cellule de fllage 3 se~
permettant la r~cup~ratton cont~nue du m~lange solvant telle que d~crtte
dans le brev~t françals n~ gl3 927. Les fllaments sont ensutte
pr~chauff~s dans un baln d'eau ma~ntenu ~ 80-C puls ~tir~s une preml~re
fols dans un batn d'eau malntenu ~ 85'C à un taux de 3,15 X, puis ~tlr~s
une seconde fols dans un se~ond batn d'eau ~aintenu ~ lOO'C ~ un taux de
1,2 X ~taux total 3,78 X). Les fllaments sont ensu~te stab11tc~s ~n
continu sous tension dans un tu~e contenant d~ la v~peur satur~e ~ 125 C
s~us une presslon de 2,32 bars , les ~it2sses d'entr~e et de sortie des
filamsnts étant rlgoureuse~ent tdentiques, et le temps de se~3ur dans le
tube ~tant d~ ~ sQcondes.
Les fllaments subissent ensuite un frls~ge m~canique et une
r~tracti~n llbre dans une buse telle que d~crite dans le brevet fran~ais
n- 83 329 a~dltlon au FR n' 1 289 451 ~ 120'~ en pr~sence de vape~r
d'eau.
le cable d~a fllamants est ensulte vaports~ dans un apparell
connu dans le comr~rce sous la marque Tow ~ix de la Socl~t~ Anonyme
Serr~ant, ~n contlnu, ~ une temp~rature de llO'G p~ndant 30 secondes,
le cabla ~t~nt tra1t~ sous une formq dens1fi~e ~ ratson de 450 kg/m3. Il
est ensulte s~ché d~ manl~r~ ha~ituelle dans un ~our ~ 105-C et sera
coup~ pour l'obtenti4n de f~bres d~soontlnues de mant~re hab~tuelle.
les r~sultats ~e ~lbres obtenues sont réunis dans le t~blaau I
c~ -après .
'--
. .
r~ ~
. J ~ ~
Ex~mP] Q~
l'~xemple I est rPprodult ~ 1'except~on du tralte~ent de
f~xat1On qui est r~al~s~ sous tension en pr~sence de vapeur d'eau à
l30C, sous une press~on de 2,7 bærs. Les caract~ristiques des fibres
05 obtenues 50nt lnd~quées d~ns le tableau l.
L'8xémple 1 est reprodu1t ~ l'except~on du tra~temQnt de
fixatlon qul est r~alls~ sous tension en présence de v~peur d'eau ~
135'C, sous une presslon de 3 bar~. les caract~ristlques des f~bres
sont consign~es dans le tableau el-apr~s ; les essa~s correspondant aux
exemples I ~ 3 ont ~ r~allsés comp~ratlYement ~ des fibres t~mo;n
obtenu~s selon 18 brevet fran$als n- 2 495 642 ~ partir d'un m~lange
PVC~PVC surchlor~ ~ ralson de 17,5 % ou PVC surchlor~ d~ns un m~lanye
sulfure d~ carbone/ac~tone 50/50, fll~e~ et ~ttr~es d~ la m~me m~n~re,
les f~lam~nts ~tant soumls ~ un tra~tement de f~xatlon thermlque en
prbsen~e de vapeur d'eau r~al~s~ ~ 113'C, sous une presslon de 1,7 ba~s,
puls frls~s dans IJne buse de la manlère ~ndlquée dans l'exemple I et
s~chés à 105-C.
~~ .
. ~ , ~ ~ _
Exemple 1 Exemple 2 Exemp~e 3 T~moln
~ . ___ _
tttre au brln 2,3 2,26 2,22 2,7
2 retra~t r~s~duel
ll5'C dans l'hulle X 5 5,1 4,2 12
t~nacit~ CN/tex 21,8 22,3 22,9 18
allongemant X 36 34 31 65
module de Young KN/m2 S,Z 5,35 5,41 2,8
con~ralnta ~Q retralt
10- ~/dtex 2,4 2,5 2,~ 1,5
embuvage sortl0 buse % 4 3 2 2
embuv~ge f1nal % _ S 13 ~ I1
- .
,
,
. . .
2 ~?~'r,~
La contra1nte ~e retrait qui expr1me le de~r~ d'orientat~on
des fll~s est mesur~ au moyen d'un r~tractom~tre : les ~chantillons de
filaments de longueur 4 cm, assem~l~s sous forme d'~prouvett~s de t;~re
400 dtex en moyenne (chaque essal ~tant effectu~ sur deux ~prouvettes)
05 sont soumis, apr~s ~hacune des diff~rentes étapes d'~tirage, de
stabil1satlon et enfln de r~tractlon, ~ une élévation de temp~rature de
l'C par mlnute, de 30C ~ 170'C. On mesure la force de r~traction
exprlm~e en IO-2 g/dtex sur chaque ~prouvette en fonctlon de la
temp~rature. Cette contralnte de retr~lt ou force de retra1t passe dans
l~ chaque cas par un maxlmum ~ une certaine tempbrature. C'est ¢ette force
de retrait maxlmale qul repr~sente la caract~ristique d'orientatlon
mol~culalre des prodults, que l'on d~signe par con~rainte de retralt.
Embuvage (Q4_taux devr~ure? d~terminé sur INSTRON 1122 .
Une flbre dont on a d~termin~ le tltre est soum1se 3 un essai
d~ traction Jusqu'~ ce qu'elle atteigne un ét~t compl~tement défrls~,
(détectlon su~ la courbe foree/allon~ement).
Sur c~tte courbe, certalns points sont relev~s pour le calcul
des valeurs su1vantes :
Longueur d~frlsée - lon~ueur frls~e
Embuvage % ~ ~ x 100
longueur défr~see
A partlr des ~lbres obtenues selon l'exemple 2 on pr~pare des
fil~s de flbres dont les caract~r1st1~ues sont 1es su~vantes
3S
- 10 -
____ ........ __ .
l'inventton t~moln l'invention t~moin
NM 20 NM 50
.. , . _ . . .._ ....... ,~.. _ ._
05 Tltre (tex) 51,81 52,1 1S,65impossible
~M 1~,~0 19,19 50,88 r~liser
. __ _ . ........._ , _.
CV Uster % . 9,~7 12,19 15,10
. . . _ _ . - ....... ._. ..
Imperfect~ons sur 1000m:
~ polnts flns 0 0 27
~ points gros 2 10 43
- boutons 3 6 68
.
force de rupture (cN) 696 416,8 208,4
CV force de ruptuPe 6,14 18,8 10,36
Allongement ~ la
rupture X 26,7 29,3 21,25
T~n~c~t~ ~ la rupture
cN/tex 1394 B 11l43
. .... ~ .. ... _. _ ~. . ~ ... _ .
