W. L. Gore dehnte PTFE schnell zu einer Membran, die zugleich porös und stärker war

PTFE war wegen seiner chemischen Inertheit und Wasserabweisung geschätzt, doch der Hintergrund des Patents selbst räumt ein, dass das Polymer in porösen Anwendungen – einem sehr großen Nachfragebereich – kaum vertreten war. Es auf dem naheliegenden Weg porös zu machen, zerstörte es: Löcher bedeuten Schwäche. 1973 meldete W. L. Gore & Associates ein Patent genau auf diese Lücke an.

Die Erfindung ist verblüffend einfach zu beschreiben. Man nimmt pastenförmig geformtes, getrocknetes, ungesintertes PTFE und dehnt es unter bevorzugten Temperatur- und Geschwindigkeitsbedingungen. Die Ansprüche reichen von etwa 30 % pro Sekunde bis zu etwa 40.000 % pro Sekunde. So schnell gedehnt, bildet das Polymer eine Mikrostruktur aus Knoten, die durch sehr kleine Fibrillen miteinander verbunden sind, mit einer Porosität von etwa 40 % bis 97 % – und, wie das Patent es formuliert, einer enormen Steigerung der Festigkeit, oft mehr als zehnfach, trotz der zusätzlichen Hohlräume. Erhitzen über etwa 345–350 °C erhöht den amorphen Anteil und fixiert die Struktur.

Das Ergebnis ist eine Membran, deren winzige verbundene Kanäle Dampf leicht durchlassen – weit durchlässiger als herkömmliche PTFE-Folie – und dabei wasserdicht bleiben. Bis 1979 wurde das Gore-Tex-Laminat in Sen'i Gakkaishi als wasserdichtes, atmungsaktives Gewebe eigenen Rechts besprochen, verfasst aus der Gore-Tex-Abteilung von Junkosha, Gores japanischer Tochtergesellschaft. Da das Patent geformte Artikel allgemein beanspruchte – Folien, Rohre, Stäbe, Endlosfilamente –, konnte ein Mechanismus viele Produktlinien statt nur einer begründen.

Schnell dehnen: Poren und Festigkeit entstehen gemeinsam

Die Geschwindigkeit war der fehlende Parameter. Der Festigkeitsgewinn tritt nur innerhalb bevorzugter Temperatur- und Dehngeschwindigkeitsbedingungen auf, sodass ein Anspruchsbereich von 30 % bis 40.000 % pro Sekunde die Erfindung selbst ist.

Die Knoten-Fibrillen-Struktur schafft winzige verbundene Kanäle: Die Durchlässigkeit für Gase ist weit höher als bei herkömmlicher PTFE-Folie, während das Material Wasser weiterhin abweist.

Eine Wärmebehandlung über etwa 345 °C erhöht den amorphen Anteil und fixiert die Struktur, sodass der Festigkeitsgewinn die Umwandlung in Produkte übersteht.

Porosität und Festigkeit standen nicht mehr in Konkurrenz: Bis zu etwa 97 % Porosität zusammen mit einem zehnfachen Festigkeitsgewinn löst das übliche Dilemma poröser Materialien auf.

Wenn ein Material einem Verfahren widersteht, hinterfrage das Tempo des Verfahrens. Die Geschwindigkeit kann der entscheidende Parameter sein: Treibt man denselben Vorgang stark genug voran, können zwei Ergebnisse, die normalerweise in Konkurrenz stehen, gemeinsam eintreten.

Das im April 1976 erteilte Patent verankerte die ePTFE-Materialfamilie und das wasserdichte, atmungsaktive Gore-Tex-Laminat. Die japanische Fachliteratur besprach das Laminat bis 1979 als etabliertes Gewebe. Das Prinzip des schnellen Dehnens prägte das Feld weiter: Eine Studie von 2006 im Journal of Materials Science nutzte das Co-Dehnen, um ePTFE-Poren für die Feinfiltration zu verkleinern, und zitierte Gores Patente aus den 1970er-Jahren weiterhin als grundlegende Referenzen. Ein Verfahren – Folien, Rohre, Stäbe, Filamente, Laminierungen – trug Produkte von wasserdichter Kleidung bis zu Dichtungsmaterial.