W. L. Gore는 PTFE를 빠르게 연신하여 다공성이면서 더 강한 막을 만들었다

PTFE는 화학적 불활성과 발수성으로 높이 평가되었지만, 특허 자체의 배경 설명에서도 인정하듯이 다공성 응용 분야 — 수요가 매우 큰 한 영역 — 에서 이 중합체는 거의 존재감이 없었다. 다공성으로 만드는 뻔한 방법은 그것을 망가뜨렸다. 구멍은 약함을 의미하기 때문이다. 1973년 W. L. Gore & Associates는 바로 그 공백에 대한 특허를 출원했다.

이 발명은 설명하기 놀랍도록 간단하다. 페이스트 성형되고 건조된, 소결되지 않은 PTFE를 우선적인 온도 및 속도 조건에서 연신한다. 청구 범위는 초당 약 30%에서 초당 약 40,000%에 이른다. 이렇게 빠르게 연신하면 중합체는 매우 작은 피브릴로 상호 연결된 노드의 미세 구조를 형성하며, 다공성은 약 40%에서 97%에 이르고, 특허가 표현하듯이 추가된 공극에도 불구하고 강도가 엄청나게 증가하며, 종종 10배 이상 증가한다. 대략 345–350°C 이상으로 가열하면 비정질 함량이 높아지고 구조가 고정된다.

그 결과는 작은 연결 채널이 증기를 쉽게 통과시키는 막 — 기존 PTFE 필름보다 훨씬 투과성이 높음 — 이면서 방수성을 유지한다. 1979년까지 고어텍스 라미네이트는 고어의 일본 계열사인 준코샤의 고어텍스 사업부에서 작성된 Sen'i Gakkaishi 논문에서 그 자체로 방수-투습 직물로 검토되었다. 특허가 일반적으로 성형 물품 — 필름, 튜브, 로드, 연속 필라멘트 — 을 청구했기 때문에 하나의 메커니즘이 하나가 아닌 여러 제품군을 탄생시킬 수 있었다.

빠르게 연신하라: 기공과 강도가 함께 나타난다

속도가 빠져 있던 매개변수였다. 강도 증가는 우선적인 온도 및 연신 속도 조건 내에서만 나타나므로, 초당 30%에서 40,000%에 이르는 청구 범위가 바로 발명 자체이다.

노드와 피브릴 구조는 작은 연결 채널을 만든다. 기체에 대한 투과성은 기존 PTFE 필름보다 훨씬 높으면서도 재료는 여전히 물을 밀어낸다.

약 345°C 이상으로 열처리하면 비정질 함량이 높아지고 구조가 고정되어, 강도 증가가 제품으로 만들어져도 유지된다.

다공성과 강도는 더 이상 맞바꿈 관계가 아니게 되었다. 최대 약 97%의 다공성과 10배의 강도 증가가 함께 나타나면서 다공성 재료의 통상적인 딜레마가 무너졌다.

재료가 어떤 공정을 거부할 때는 그 공정의 속도를 의심하라. 속도가 결정적 매개변수가 될 수 있다. 같은 작업을 충분히 세게 밀어붙이면 보통 맞바꿈 관계에 있는 두 결과가 함께 나타날 수 있다.

1976년 4월에 허여된 이 특허는 ePTFE 재료군과 고어텍스 방수-투습 라미네이트의 토대가 되었다. 일본 기술 문헌은 1979년까지 이 라미네이트를 확립된 직물로 검토했다. 빠른 연신 원리는 계속해서 이 분야를 규정했다. 2006년 Journal of Materials Science 연구는 미세 여과를 위해 ePTFE 기공을 줄이기 위해 공동 연신을 사용하면서도 여전히 고어의 1970년대 특허를 창시 참고문헌으로 인용했다. 하나의 공정 — 필름, 튜브, 로드, 필라멘트, 라미네이션 — 이 방수 의류에서 밀봉 재료에 이르는 제품을 탄생시켰다.