W. L. Gore a étiré fortement le PTFE pour obtenir une membrane à la fois poreuse et plus résistante

Le PTFE était prisé pour son inertie chimique et son caractère hydrofuge, mais le contexte du brevet lui-même reconnaît que dans les applications poreuses — un domaine de demande très vaste — le polymère était peu présent. Le rendre poreux de la manière évidente le détruisait : des trous signifient de la faiblesse. En 1973, W. L. Gore & Associates a déposé une demande de brevet portant précisément sur cette lacune.

L'invention est d'une simplicité saisissante à énoncer. Prendre du PTFE mis en forme par pâte, séché et non fritté, et l'étirer dans des conditions préférentielles de température et de vitesse. Les revendications vont d'environ 30 % par seconde jusqu'à environ 40 000 % par seconde. Étiré à cette vitesse, le polymère forme une microstructure de nœuds reliés par de très petites fibrilles, avec une porosité d'environ 40 % à 97 % — et, comme le dit le brevet, une augmentation considérable de la résistance, souvent supérieure à dix fois, malgré les vides ajoutés. Un chauffage au-dessus d'environ 345–350 °C augmente la teneur amorphe et fixe la structure en place.

Le résultat est une membrane dont les minuscules canaux connectés laissent facilement passer la vapeur — bien plus perméable qu'un film de PTFE conventionnel — tout en restant imperméable à l'eau. En 1979, le stratifié Gore-Tex a été examiné comme un tissu imperméable-respirable à part entière dans Sen'i Gakkaishi, rédigé depuis la division Gore-Tex de Junkosha, la filiale japonaise de Gore. Parce que le brevet revendiquait des articles façonnés en général — films, tubes, tiges, filaments continus — un seul mécanisme pouvait donner naissance à de nombreuses lignes de produits plutôt qu'à une seule.

Étirer vite : les pores et la résistance arrivent ensemble

La vitesse était le paramètre manquant. Le gain de résistance n'apparaît que dans des conditions préférentielles de température et de vitesse d'étirement, de sorte qu'une plage revendiquée de 30 % à 40 000 % par seconde constitue l'invention elle-même.

La structure en nœuds et fibrilles crée de minuscules canaux connectés : la perméabilité aux gaz est bien plus élevée que celle d'un film de PTFE conventionnel, tandis que le matériau repousse toujours l'eau.

Un traitement thermique au-dessus d'environ 345 °C augmente la teneur amorphe et fixe la structure, de sorte que le gain de résistance survit à la transformation en produits.

La porosité et la résistance ont cessé de s'opposer : jusqu'à environ 97 % de porosité accompagnée d'un gain de résistance de dix fois fait s'effondrer le dilemme habituel des matériaux poreux.

Lorsqu'un matériau résiste à un procédé, interrogez le tempo du procédé. La vitesse peut être le paramètre décisif : poussez la même opération suffisamment fort et deux résultats qui normalement s'opposent peuvent arriver ensemble.

Le brevet, délivré en avril 1976, a ancré la famille de matériaux ePTFE et le stratifié imperméable-respirable Gore-Tex. La littérature technique japonaise examinait le stratifié comme un tissu établi dès 1979. Le principe de l'étirement rapide a continué de définir le domaine : une étude de 2006 dans le Journal of Materials Science a utilisé le co-étirement pour réduire les pores de l'ePTFE en vue d'une filtration fine et citait encore les brevets de Gore des années 1970 comme références fondatrices. Un seul procédé — films, tubes, tiges, filaments, stratifications — a porté des produits allant des vêtements imperméables aux matériaux d'étanchéité.