Gore-Tex es el nombre comercial de WL Gore & Associates para la membrana de tela impermeable y transpirable . Fue inventada en 1969. Gore-Tex bloquea el agua líquida mientras permite el paso del vapor de agua y está diseñada para ser una tela liviana e impermeable para uso en todo tipo de clima. Está compuesta de PTFE expandido (ePTFE), una forma estirada del compuesto PFAS politetrafluoroetileno (PTFE).
El Gore-Tex fue inventado por Wilbert L. Gore y su hijo, Robert W. Gore . [1] En 1969, Bob Gore estiró varillas calentadas de politetrafluoroetileno (PTFE) y creó el politetrafluoroetileno expandido (ePTFE). Su descubrimiento de las condiciones adecuadas para estirar el PTFE fue un feliz accidente, nacido en parte de la frustración. En lugar de estirar lentamente el material calentado, aplicó un tirón repentino y acelerado. El PTFE sólido se estiró inesperadamente alrededor del 800%, formando una estructura microporosa que estaba compuesta aproximadamente por un 70% de aire. [1] Se presentó al público bajo la marca comercial Gore-Tex. [2]
Gore solicitó y obtuvo rápidamente las siguientes patentes:
En 1966, antes de Gore-Tex, John W. Cropper, de Nueva Zelanda , produjo otra forma de cinta de PTFE estirada . Cropper había desarrollado y construido una máquina para este uso. Sin embargo, decidió mantener el proceso de creación de PTFE expandido como un secreto comercial muy bien guardado y, como tal, permaneció inédito. [3] [4]
En la década de 1970 , Garlock, Inc. supuestamente infringió las patentes de Gore al utilizar la máquina de Cropper y Gore la demandó en el Tribunal Federal de Distrito de Ohio . El Tribunal de Distrito declaró inválidas las patentes de producto y proceso de Gore después de un "caso muy disputado" que "implicó más de dos años de descubrimiento , cinco semanas de juicio, el testimonio de 35 testigos (19 en vivo, 16 por declaración) y más de 300 pruebas" (citando al Circuito Federal). Sin embargo, en apelación, el Circuito Federal discrepó en el famoso caso de Gore v. Garlock , revocando la decisión del tribunal inferior sobre la base, así como otras, de que Cropper perdió cualquier derecho superior a la invención en virtud de haber ocultado al público el proceso para fabricar ePTFE. Como no se había presentado una patente pública, la nueva forma del material no podía ser reconocida legalmente. De este modo, Gore quedó establecido como el inventor legal del ePTFE. [3] [5]
Tras la decisión de Gore v. Garlock , Gore demandó a CR Bard por presunta infracción de su patente al fabricar injertos vasculares de ePTFE . Bard llegó a un acuerdo rápidamente y aceptó salir del mercado. Gore demandó a continuación a IMPRA, Inc., un fabricante más pequeño de injertos vasculares de ePTFE, en el tribunal federal de distrito de Arizona. IMPRA tenía una solicitud de patente competidora para el injerto vascular de ePTFE. En una batalla de patentes/antimonopolio que duró casi una década (1984-1993), IMPRA demostró que Gore-Tex era idéntico a la técnica anterior divulgada en una patente de proceso japonesa duplicando el proceso de la técnica anterior y mediante análisis estadístico, y también demostró que Gore había retenido el mejor modo de utilizar su patente, y la reivindicación principal de la patente del producto de Gore fue declarada inválida en 1990. [6] En 1996, Bard compró IMPRA y, de ese modo, Bard pudo volver a entrar en el mercado. Después de que se concediera la patente del injerto vascular de IMPRA, Bard demandó a Gore por infringirla.
Gore-Tex se utiliza en productos fabricados por muchas empresas diferentes.
Las patentes de Gore sobre tejidos basados en ePTFE expiraron en 1997 y otras marcas han comenzado a ofrecer tejidos impermeables con membrana de ePTFE. [7]
Por su invención, Robert W. Gore fue incluido en el Salón de la Fama de los Inventores Nacionales de Estados Unidos en 2006. [8]
En 2015, el Tribunal Federal de Apelaciones del Circuito ordenó a Gore pagar a Bard 1.000 millones de dólares en daños y perjuicios. [6] La Corte Suprema de Estados Unidos se negó a revisar la decisión del Circuito Federal. [9] [10]
El ePTFE tiene una microestructura porosa compuesta de fibrillas largas y estrechas que se entrecruzan en los nodos. Aumentar la temperatura de procesamiento o aumentar la velocidad de deformación conduce a una expansión más homogénea con poros más simétricos esféricamente y más intersecciones entre fibrillas. [11] La formación de ePTFE se posibilita mediante el desenrollado de las moléculas de PTFE para crear poros grandes dentro de la estructura. Esto favorece un PTFE altamente ordenado y cristalino que permite que las moléculas se desenreden más fácilmente y de manera uniforme cuando se estiran. La porosidad está determinada en gran medida por la temperatura y la velocidad de estiramiento. Cambiar la velocidad de estiramiento de 4,8 m/min a 8 m/min puede aumentar la porosidad del 60,4 % al 70,8 %. [12]
Debido a la alta tasa de endurecimiento por deformación del PTFE, el ePTFE es significativamente más fuerte que el material sin estirar. A nivel microscópico, este endurecimiento por deformación corresponde a la creciente cristalinidad del PTFE a medida que las fibrillas se desenredan y se orientan al aplicar una tensión externa. El ePTFE tiene una resistencia a la tracción final sorprendentemente alta (50-800 MPa) en relación con su contraparte de densidad completa (20-30 MPa) como resultado de su alta cristalinidad. Este comportamiento también produce un coeficiente de Poisson negativo debido a la expansión del ePTFE en todas las direcciones, en contraste con la reducción más esperada en las direcciones perpendiculares a la tensión en los casos con conservación del volumen. [11]
El ePTFE tiene una porosidad ajustable en función de las condiciones de procesamiento y se puede hacer permeable a ciertos vapores y gases. Sin embargo, es impermeable a la mayoría de los líquidos, incluida el agua, una propiedad que se aprovecha en ciertas aplicaciones, como los impermeables. Estas propiedades adicionales, en combinación con las propiedades inherentes de los materiales basados en PTFE en general (inerte química, estabilidad térmica), hacen del ePTFE un material versátil para una amplia gama de aplicaciones. [11]
El proceso más común utilizado para producir láminas grandes de ePTFE a escala es un proceso de estiramiento de cinta a través de los siguientes pasos:
Factores como la velocidad de deformación, la temperatura del horno, el tiempo de sinterización y la duración de la sinterización pueden afectar las propiedades específicas de la lámina de ePTFE resultante, que se puede adaptar para que coincida con aplicaciones particulares. [14] [11]
El PTFE es un fluoropolímero fabricado mediante un proceso de polimerización en emulsión que utiliza el fluorosurfactante PFOA , [15] [16] un contaminante ambiental persistente. La Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer ha clasificado al PFOA como cancerígeno para los seres humanos. [17]
En 2017, Gore se comprometió a eliminar los PFC como el PFOA para 2023, aunque la tecnología principal seguirá basándose en PTFE, [18] que es un compuesto PFAS. [19] [20] Muchos productos Gore-Tex tienen un revestimiento repelente al agua duradero y la versión que no contiene PFC que puedan causar problemas medioambientales se comercializa como "Gore PFC EC Free DWR". A diferencia del "Gore DWR", carece de cualquier forma de repelencia al aceite. [21]
La empresa pretende sustituir la membrana de ePTFE por una membrana de polietileno expandido en los tejidos de consumo para 2025. [22] El nuevo material, aunque está pensado para funcionar de forma comparable al material de ePTFE existente, costará más y requerirá un lavado más frecuente. [23]
En 2023, se presentaron dos demandas contra Gore por el asunto de la contaminación del agua relacionada con los PFAS alrededor de su planta de fabricación del condado de Cecil, Maryland, y el Departamento de Medio Ambiente de Maryland ordenó una investigación y se ofreció agua embotellada a los residentes en el área de monitoreo. [24] Una de las demandas alega que la empresa conocía los peligros del PFOA/PFAS desde la década de 1990. [25]
Los materiales Gore-Tex suelen estar basados en PTFE expandido termomecánicamente y otros productos de fluoropolímeros . Se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, como tejidos de alto rendimiento, implantes médicos , medios filtrantes , aislamiento para cables y alambres, juntas y selladores. Sin embargo, el tejido Gore-Tex es más conocido por su uso en ropa impermeable protectora y transpirable .
Antes de la introducción del Gore-Tex, el tipo más sencillo de ropa impermeable consistía en un sándwich de dos capas, donde la capa exterior normalmente era de nailon o poliéster tejido para proporcionar resistencia y la capa interior era de poliuretano (abreviado: PU) para proporcionar resistencia al agua, a costa de la transpirabilidad.
Los primeros tejidos Gore-Tex sustituyeron la capa interior de poliuretano no transpirable por una membrana de fluoropolímero ( teflón ) fina y porosa que se adhiere a la tela. Esta membrana tenía unos 9.000 millones de poros por pulgada cuadrada (unos 1.400 millones de poros por centímetro cuadrado). Cada poro tiene aproximadamente 1 / 20.000 del tamaño de una gota de agua, lo que lo hace impenetrable para el agua líquida, pero permite el paso de las moléculas de vapor de agua más volátiles.
La capa exterior del tejido Gore-Tex está recubierta en el exterior con un tratamiento repelente al agua duradero (DWR). El DWR evita que la capa exterior principal se moje, lo que reduciría la transpirabilidad de todo el tejido. Sin embargo, el DWR no es responsable de que la chaqueta sea impermeable. Sin el DWR, la capa de Gore-Tex se empaparía, impidiendo así la transpirabilidad, y el sudor del usuario que se produce en el interior no se evaporaría, lo que provocaría humedad en esa zona. Esto podría dar la apariencia de que el tejido tiene fugas cuando no es así. El uso y la limpieza reducirán el rendimiento del tejido Gore-Tex al desgastar este tratamiento repelente al agua duradero (DWR). El DWR se puede revitalizar secando la prenda en secadora o planchándola a temperatura baja. [26]
Gore exige que todas las prendas fabricadas con su material tengan cinta adhesiva en las costuras para evitar fugas. El producto hermano de Gore, Windstopper , es similar al Gore-Tex en cuanto a que es resistente al viento y transpirable, y puede estirarse, pero no es impermeable. El sistema de nombres de Gore no implica ninguna tecnología o material específico, sino un conjunto específico de características de rendimiento. [27]
El politetrafluoroetileno expandido se utiliza en la ropa debido a su capacidad de transpiración y protección contra el agua. Además de usarse en ropa impermeable, el ePTFE ahora se puede encontrar en los trajes espaciales . [28]
El Gore-Tex también se utiliza internamente en aplicaciones médicas, porque es casi inerte dentro del cuerpo. Específicamente, el politetrafluoroetileno expandido (E-PTFE) puede tomar la forma de una malla similar a la tela. Implementar y aplicar la forma de malla en el campo médico es un tipo prometedor de característica tecnológica del material. [29] Además, la porosidad del Gore-Tex permite que el propio tejido del cuerpo crezca a través del material, integrando el material injertado en el sistema circulatorio. [30] El Gore-Tex se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones médicas, incluidas suturas, injertos vasculares, parches cardíacos y ligamentos sintéticos para la rodilla, que han salvado miles de vidas. [31] En forma de politetrafluoroetileno expandido (E-PTFE), se ha demostrado que el Gore-Tex es un material médico sintético confiable para el tratamiento de pacientes con interrupciones dorsales nasales. [32] En observaciones más recientes, el politetrafluoroetileno expandido (E-PTFE) se ha utilizado recientemente como implantes de membrana para la cirugía del glaucoma . [33]
Gore-Tex se ha utilizado durante muchos años en la conservación de manuscritos iluminados . [34]
Se han impreso sensores explosivos en prendas de Gore-Tex que permiten la detección voltamétrica sensible de compuestos nitroaromáticos. [35]
La marca "Gore-Tex" se utilizaba anteriormente para productos industriales y médicos. [36] [37]
El Gore-Tex se ha utilizado desde la década de 1980 para fabricar bolsas para gaitas (instrumentos de viento de madera) como alternativa a las bolsas hechas de pieles de animales, ya que podía retener el aire mientras permitía que escapara la humedad y no se degradaba con la exposición al agua. [38]
El material de un solo uso más grande dentro de la clase de compuestos PFAS es el poli(tetrafluoroetileno) (PTFE)
