Gore-Tex es el nombre comercial de WL Gore & Associates para una membrana de tela impermeable y transpirable . Fue inventado en 1969. Gore-Tex bloquea el agua líquida al tiempo que permite el paso del vapor de agua y está diseñado para ser un tejido liviano e impermeable para uso en todo clima. Está compuesto de PTFE expandido (ePTFE), una forma estirada del compuesto de PFAS politetrafluoroetileno (PTFE). Los productos Gore-Tex libres del recubrimiento repelente "PFC de preocupaciones ambientales" carecen de la capacidad de repeler el aceite que proporcionaba "Gore DWR".
Gore-Tex fue inventado conjuntamente por Wilbert L. Gore y el hijo de Gore, Robert W. Gore . [1] En 1969, Bob Gore estiró varillas calentadas de politetrafluoroetileno (PTFE) y creó 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 por aproximadamente un 70% de aire. [1] Fue presentado al público bajo la marca comercial Gore-Tex. [2]
Gore solicitó y obtuvo rápidamente las siguientes patentes:
John W. Cropper de Nueva Zelanda produjo otra forma de cinta de PTFE estirada antes de Gore-Tex en 1966 . Cropper había desarrollado y construido una máquina para este uso. Sin embargo, Cropper decidió mantener el proceso de creación de PTFE expandido como un secreto comercial muy reservado 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 fue demandado por Gore en el Tribunal Federal de Distrito de Ohio . El Tribunal de Distrito declaró inválidas las patentes de productos y procesos de Gore después de un "caso agriamente disputado" que "involucró 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 la apelación, el Circuito Federal no estuvo de acuerdo en el famoso caso Gore v. Garlock , revocando la decisión del tribunal inferior basándose, entre otros, en que Cropper perdió cualquier derecho superior a la invención en virtud de haber ocultado el proceso de fabricar ePTFE del público. Como no se había presentado una patente pública, la nueva forma del material no pudo ser reconocida legalmente. De este modo, Gore se convirtió en el inventor legal del ePTFE. [3] [5]
Tras la decisión Gore contra Garlock , Gore demandó a CR Bard por supuestamente infringir su patente al realizar injertos vasculares de ePTFE . Bard rápidamente llegó a un acuerdo y acordó salir del mercado. A continuación, Gore demandó a IMPRA, Inc., un fabricante más pequeño de injertos vasculares de ePTFE, en el tribunal de distrito federal de Arizona. IMPRA tenía una solicitud de patente competitiva para el injerto vascular de ePTFE. En una batalla entre patentes y antimonopolio que duró casi una década (1984-1993), IMPRA demostró que Gore-Tex era idéntico al estado de la técnica divulgado en una patente de proceso japonesa mediante la duplicación del proceso de la técnica anterior y mediante análisis estadístico, y también demostró que Gore había retuvo 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 este modo, Bard pudo volver a entrar en el mercado. Después de que se emitiera 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 a base de ePTFE expiraron en 1997 y los tejidos impermeables con membrana de ePTFE ahora están disponibles de otras marcas. [7]
Por su invento, Robert W. Gore fue incluido en el Salón de la Fama de los Inventores Nacionales de EE. UU. en 2006. [8]
En 2015, el Tribunal Federal de Apelaciones del Circuito ordenó a Gore pagar a Bard mil millones de dólares por 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 cruzan en los nodos. Aumentar la temperatura de procesamiento o aumentar la velocidad de deformación conduce a una expansión más homogénea con más poros esféricamente simétricos y más intersecciones entre fibrillas. [11] La formación de ePTFE es posible mediante el desenrollamiento de las moléculas de PTFE para crear grandes poros dentro de la estructura. Esto favorece el PTFE cristalino altamente ordenado que permite que las moléculas se desenreden más fácil y uniformemente 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 trabajo del PTFE, el ePTFE es significativamente más fuerte que el material no estirado. A nivel microscópico, este endurecimiento por trabajo corresponde a la creciente cristalinidad del PTFE a medida que las fibrillas se desenredan y se orientan tras la aplicación de una tensión externa. El ePTFE tiene una resistencia a la tracción sorprendentemente alta (50-800 MPa) en relación con su contraparte de densidad total (20-30 MPa) como resultado de su alta cristalinidad. Este comportamiento también produce un índice de Poisson negativo debido a la expansión del ePTFE en todas las direcciones, contrastando la reducción más esperada en las direcciones perpendiculares a la tensión en los casos con conservación de volumen. [11]
El ePTFE tiene una porosidad ajustable según las condiciones de procesamiento y puede hacerse permeable a ciertos vapores y gases. Sin embargo, es impermeable a la mayoría de los líquidos, incluida el agua, propiedad que se aprovecha en determinadas aplicaciones, como los impermeables. Estas propiedades adicionales, en combinación con las propiedades inherentes de los materiales a base de PTFE en general (inercia química, estabilidad térmica), hacen del ePTFE un material versátil para una variedad de aplicaciones. [11]
El proceso más común utilizado para producir láminas grandes de ePTFE a escala es un proceso de estiramiento de cinta mediante 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 adaptarse a aplicaciones particulares. [14] [11]
El PTFE es un fluoropolímero elaborado mediante un proceso de polimerización en emulsión que utiliza el fluorosurfactante PFOA , [15] [16] un contaminante ambiental persistente.
Gore se comprometió en 2017 a eliminar los PFC que plantean problemas medioambientales, como el PFOA, para 2023, aunque la tecnología principal seguirá basándose en el PTFE, [17] que es un compuesto de PFAS. [18] [19] Muchos productos Gore-Tex tienen un revestimiento repelente al agua duradero y la versión que no contiene PFC de preocupación ambiental se comercializa como "Gore PFC EC Free DWR". A diferencia del "Gore DWR", carece de cualquier forma de repelencia al aceite. [20]
La empresa tiene la intención de sustituir la membrana de ePTFE por una membrana de polietileno expandido para 2025 en los tejidos de consumo. [21] El nuevo material, si bien pretende tener un rendimiento comparable al material de ePTFE existente, costará más y requerirá un lavado más frecuente. [22]
Se han presentado dos demandas contra Gore por el asunto de la contaminación del agua relacionada con PFAS alrededor de su planta de fabricación del condado de Cecil, Maryland, y el Departamento de Medio Ambiente de Maryland ha ordenado una investigación y se ha ofrecido agua embotellada a los residentes en el área de monitoreo. [23] Una de las demandas alega que la empresa conocía los peligros del PFOA/PFAS desde la década de 1990. [24]
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 alambres y cables, juntas y selladores. Sin embargo, el tejido Gore-Tex es más conocido por su uso en ropa impermeable protectora pero transpirable .
Antes de la introducción de Gore-Tex, el tipo más simple de ropa impermeable consistiría en un sándwich de dos capas, donde la capa exterior normalmente sería tejida de nailon o poliéster para proporcionar resistencia. El interior sería de poliuretano (abreviado: PU) para aportar resistencia al agua, a costa de la transpirabilidad.
Los primeros tejidos Gore-Tex reemplazaron la capa interna de PU no transpirable con un revestimiento delgado y poroso de membrana de fluoropolímero ( teflón ) que está adherido a un tejido. Esta membrana tenía alrededor de 9 mil millones de poros por pulgada cuadrada (alrededor de 1,4 mil 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 al agua líquida y al mismo tiempo permite el paso de las moléculas de vapor de agua más volátiles.
La capa exterior de tejido Gore-Tex está recubierta en el exterior con un tratamiento Durable Water Repellent (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 allí. Esto podría dar la apariencia de que la tela 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. [25]
Gore exige que todas las prendas confeccionadas con su material tengan cinta adhesiva en las costuras para eliminar 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 denominación de Gore no implica ninguna tecnología o material específico, sino un conjunto específico de características de rendimiento. [26]
El politetrafluoroetileno expandido se utiliza en la ropa debido a su capacidad de transpirabilidad y protección contra el agua. Además de su uso en ropa impermeable, el ePTFE ahora se puede encontrar en trajes espaciales . [27]
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 una tela. La implementación y aplicación de la forma de malla en el campo médico es un tipo prometedor de característica tecnológica del material. [28] Además, la porosidad de Gore-Tex permite que el propio tejido del cuerpo crezca a través del material, integrando el material injertado en el sistema circulatorio. [29] Gore-Tex se utiliza en una amplia variedad de aplicaciones médicas, incluidas suturas, injertos vasculares, parches cardíacos y ligamentos sintéticos de rodilla, que han salvado miles de vidas. [30] En forma de politetrafluoroetileno expandido (E-PTFE), se ha demostrado que Gore-Tex es un material médico sintético confiable en el tratamiento de pacientes con interrupciones dorsales nasales. [31] En observaciones más recientes, el politetrafluoroetileno expandido (E-PTFE) se ha utilizado recientemente como implantes de membrana para la cirugía de glaucoma . [32]
Gore-Tex se utiliza desde hace muchos años en la conservación de manuscritos iluminados . [33]
Se han impreso sensores explosivos en la ropa de Gore-Tex que permiten la detección voltamétrica sensible de compuestos nitroaromáticos. [34]
La marca "Gore-Tex" se utilizaba antiguamente para productos industriales y médicos. [35] [36]
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 con pieles de animales, ya que podía retener el aire y permitir que escapara la humedad y no se degradaba con la exposición al agua. [37]
El material de un solo uso más grande dentro de la clase de compuestos PFAS es el poli(tetrafluoroetileno) (PTFE).
