stringtranslate.com

Гор-Текс

Gore-Tex — это торговая марка WL Gore & Associates, выпускающая водонепроницаемую, дышащую тканевую мембрану. Он был изобретен в 1969 году. Gore-Tex блокирует жидкую воду, пропуская водяной пар , и представляет собой легкую водонепроницаемую ткань для всепогодного использования. Он состоит из расширенного ПТФЭ (ePTFE), вытянутой формы политетрафторэтилена (ПТФЭ) , соединения PFAS . Продукты Gore-Tex, не содержащие репеллентного покрытия «ПФУ для защиты окружающей среды», не обладают способностью отталкивать масло, которую обеспечивает «Gore DWR».

История

Gore-Tex был изобретен Уилбертом Л. Гором и сыном Гора, Робертом В. Гором . [1] В 1969 году Боб Гор растянул нагретые стержни из политетрафторэтилена (ПТФЭ) и создал вспененный политетрафторэтилен (пПТФЭ). Его открытие правильных условий для растяжения ПТФЭ было счастливой случайностью, отчасти вызванной разочарованием. Вместо того, чтобы медленно растягивать нагретый материал, он резко дернул его с ускорением. Твердый ПТФЭ неожиданно растянулся примерно на 800%, образуя микропористую структуру, состоящую примерно на 70% из воздуха. [1] Он был представлен публике под торговой маркой Gore-Tex. [2]

Гор незамедлительно подал заявку и получил следующие патенты:

Другая форма растянутой ленты из ПТФЭ была произведена до появления Gore-Tex в 1966 году Джоном В. Кроппером из Новой Зеландии . Кроппер разработал и сконструировал машину для этого использования. Однако Кроппер решил сохранить процесс создания расширенного ПТФЭ как коммерческую тайну , и поэтому он остался неопубликованным. [3] [4]

В 1970-х годах компания Garlock, Inc. предположительно нарушила патенты Гора, используя машину Кроппера, и Гор подал иск в Федеральный окружной суд штата Огайо . Окружной суд признал патенты Гора на продукцию и процессы недействительными после «ожесточенного спора», который «включал более двух лет раскрытия информации , пять недель судебного разбирательства, показания 35 свидетелей (19 живых, 16 под показаниями) и более 300 экспонаты» (цитата по Федеральному округу). Однако при рассмотрении апелляции Федеральный округ не согласился с известным делом Гор против Гарлока , отменив решение суда низшей инстанции на том основании, как и других, что Кроппер лишился каких-либо преимущественных прав на изобретение в силу сокрытия процесса производство ePTFE от общественности. Поскольку государственный патент не был подан, новая форма материала не могла быть юридически признана. Таким образом, Гор был признан законным изобретателем ePTFE. [3] [5]

После решения по делу Гор против Гарлока компания Gore подала в суд на CR Bard за предполагаемое нарушение ее патента при изготовлении сосудистых трансплантатов из ePTFE . Бард быстро урегулировал сделку и согласился уйти с рынка. Затем Гор подал иск в федеральный окружной суд Аризоны на компанию IMPRA, Inc., меньшего производителя сосудистых трансплантатов из ePTFE. У IMPRA была конкурирующая заявка на патент на сосудистый трансплантат из ePTFE. В почти десятилетней патентной и антимонопольной битве (1984–1993 гг.) IMPRA доказала, что Gore-Tex идентичен предшествующему уровню техники, раскрытому в японском патенте на процесс, путем дублирования известного процесса и посредством статистического анализа, а также доказала, что компания Gore отказалась от наилучшего способа использования своего патента, а основное утверждение патента на продукт Гора было признано недействительным в 1990 году. [6] В 1996 году IMPRA была куплена Bard, и Bard, таким образом, смог снова выйти на рынок. После того, как IMPRA выдала патент на сосудистый трансплантат, Бард подал в суд на Гора за нарушение этого патента.

Gore-Tex используется в продукции, производимой многими различными компаниями.

Срок действия патентов Gore на ткань на основе ePTFE истек в 1997 году, и водонепроницаемые ткани с мембраной ePTFE стали доступны от других брендов. [7]

За свое изобретение Роберт Гор был занесен в Национальный зал славы изобретателей США в 2006 году. [8]

В 2015 году Федеральный окружной апелляционный суд обязал Гора выплатить Барду 1 миллиард долларов в качестве компенсации за ущерб. [6] Верховный суд США отказался пересматривать решение Федерального округа. [9] [10]

Состав

ePTFE имеет пористую микроструктуру, состоящую из длинных узких фибрилл, пересекающихся в узлах. Увеличение температуры обработки или увеличение скорости деформации приводит к более однородному расширению с большим количеством сферически-симметричных пор и большим количеством пересечений между фибриллами. [11] Формирование ePTFE происходит за счет раскручивания молекул PTFE с образованием больших пор внутри структуры. Это благоприятствует высокоупорядоченному кристаллическому ПТФЭ, который позволяет молекулам более легко и равномерно распутываться при растяжении. Пористость во многом определяется температурой и скоростью растяжения. Изменение скорости растяжения с 4,8 м/мин до 8 м/мин может увеличить пористость с 60,4% до 70,8%. [12]

Характеристики

Благодаря высокой скорости деформационного упрочнения ПТФЭ, ePTFE значительно прочнее нерастянутого материала. На микроскопическом уровне такое деформационное упрочнение соответствует увеличению кристалличности ПТФЭ по мере того, как фибриллы распутываются и ориентируются при приложении внешнего напряжения. ePTFE имеет поразительно высокий предел прочности на разрыв (50–800 МПа) по сравнению с его аналогом полной плотности (20–30 МПа) вследствие его высокой кристалличности. Такое поведение также приводит к отрицательному коэффициенту Пуассона из-за расширения ePTFE во всех направлениях, в отличие от более ожидаемого уменьшения в направлениях, перпендикулярных напряжению, в случаях с сохранением объема. [11]

ePTFE имеет регулируемую пористость в зависимости от условий обработки и может быть сделан проницаемым для определенных паров и газов. Однако он непроницаем для большинства жидкостей, включая воду, и это свойство используется в некоторых приложениях, таких как плащи. Эти дополнительные свойства в сочетании с присущими материалам на основе ПТФЭ свойствами в целом (химическая инертность, термическая стабильность) делают ePTFE универсальным материалом для широкого спектра применений. [11]

Обработка

Наиболее распространенным процессом, используемым для производства больших листов эПТФЭ в больших масштабах, является процесс растяжения ленты, состоящий из следующих этапов:

  1. Смазочный агент (часто масло) добавляется к мелкому порошку ПТФЭ до образования пасты.
  2. Паста экструдируется в лист, который каландрируется для получения определенной однородной толщины.
  3. Лист ПТФЭ проходит через печь, в которой установлена ​​повышенная температура (часто около 300°C), одновременно подвергаясь приложенному напряжению, которое резко растягивает материал. Хотя нагрев на этом этапе для расширения не требуется, он улучшает однородность расширения.
  4. ePTFE спекается для увеличения его прочности. Обычно это включает нагрев его до температуры чуть выше температуры плавления нерасширенного ПТФЭ (340°С), чтобы молекулы могли диффундировать через границы между зернами материала. Это уменьшает зазоры в ePTFE, которые могли образоваться на этапе растяжения. [13] [11]

Такие факторы, как скорость деформации, температура печи, время спекания и продолжительность спекания, могут влиять на конкретные свойства получаемого листа ePTFE, который можно адаптировать для конкретных применений. [14] [11]

Проблемы окружающей среды

Схема композитной ткани Gore-Tex для верхней одежды

ПТФЭ представляет собой фторполимер , полученный с использованием процесса эмульсионной полимеризации , в котором используется фтористое поверхностно-активное вещество ПФОК , [15] [16] стойкий загрязнитель окружающей среды.

В 2017 году компания Gore пообещала к 2023 году отказаться от ПФУ, вызывающих экологические проблемы, таких как ПФОК, хотя основная технология по-прежнему будет основана на ПТФЭ [17] , который представляет собой соединение ПФАС. [18] [19] Многие продукты Gore-Tex имеют прочное водоотталкивающее покрытие, а версия, не содержащая ПФУ, представляющих угрозу для окружающей среды, продается как «Gore PFC EC Free DWR». В отличие от Gore DWR, он не обладает маслоотталкивающими свойствами. [20]

Компания намерена заменить мембрану из ePTFE мембраной из вспененного полиэтилена в потребительских тканях к 2025 году. [21] Новый материал, хотя и предназначен для работы, сравнимой с существующим материалом ePTFE, будет стоить дороже и потребует более частой промывки. [22]

Иск о загрязнении

Против компании Gore было подано два иска по поводу загрязнения воды, связанного с PFAS, вокруг ее производственного предприятия в округе Сесил, штат Мэриленд, а Департамент окружающей среды штата Мэриленд приказал провести расследование, а жителям зоны мониторинга была предложена вода в бутылках. [23] В одном из исков утверждается, что компания знала об опасности ПФОК/ПФАС еще с 1990-х годов. [24]

Приложения

Водоотталкивающий велосипедный жилет Gore-Tex Windstopper для езды по шоссе .

Материалы Gore-Tex обычно основаны на термомеханически расширенном ПТФЭ и других фторполимерных продуктах. Они используются в самых разных областях, таких как высокопроизводительные ткани, медицинские имплантаты , фильтрующие материалы, изоляция проводов и кабелей, прокладки и герметики. Тем не менее, ткань Gore-Tex наиболее известна тем, что ее используют для изготовления защитной, но дышащей дождевой одежды .

Использование в дождевике

До появления Gore-Tex простейший вид дождевика представлял собой двухслойный сэндвич, внешний слой которого обычно изготавливался из тканого нейлона или полиэстера для обеспечения прочности. Внутренний слой будет изготовлен из полиуретана (сокращенно: ПУ), обеспечивающего водонепроницаемость за счет воздухопроницаемости.

Ранняя ткань Gore-Tex заменила внутренний слой недышащего полиуретана на тонкую пористую мембрану из фторполимера ( тефлон ), приклеенную к ткани. Эта мембрана имела около 9 миллиардов пор на квадратный дюйм (около 1,4 миллиарда пор на квадратный сантиметр). Каждая пора составляет примерно 1/20 000 размера капли воды, что делает ее непроницаемой для жидкой воды, но при этом позволяет проходить более летучим молекулам водяного пара .

Внешний слой ткани Gore-Tex покрыт снаружи водоотталкивающей пропиткой (DWR). DWR предотвращает намокание основного внешнего слоя, что снижает воздухопроницаемость всей ткани. Однако DWR не несет ответственности за водонепроницаемость куртки. Без DWR слой Gore-Tex намокнет, что прекратит воздухопроницаемость, а пот пользователя, образующийся на внутренней стороне, не сможет испаряться, что приведет к образованию там сырости. Это может создать впечатление, что ткань протекает, хотя это не так. Износ и чистка ухудшают эксплуатационные характеристики ткани Gore-Tex из-за износа этой обработки Durable Water Repellent (DWR). DWR можно активизировать, высушив одежду в сушильной машине или прогладив при низкой температуре. [25]

Компания Gore требует, чтобы швы всей одежды, изготовленной из этого материала, были проклеены лентой во избежание протечек. Родственный продукт Gore, Windstopper , похож на Gore-Tex по своей ветронепроницаемости и воздухопроницаемости, а также может растягиваться, но не является водонепроницаемым. Система наименования Gore не подразумевает какой-либо конкретной технологии или материала, а вместо этого подразумевает определенный набор эксплуатационных характеристик. [26]

Использование в другой одежде

Расширенный политетрафторэтилен используется в одежде благодаря его воздухопроницаемости и водозащитным свойствам. Помимо использования в дождевой одежде, ePTFE теперь можно найти в скафандрах . [27]

Другое использование

Gore-Tex также используется внутрь в медицинских целях, поскольку он практически инертен внутри тела. В частности, расширенный политетрафторэтилен (Э-ПТФЭ) может иметь форму тканеподобной сетки. Внедрение и применение сетчатой ​​формы в медицинской сфере является перспективным видом технологического свойства материала. [28] Кроме того, пористость Gore-Tex позволяет собственным тканям тела прорастать сквозь материал, интегрируя трансплантированный материал в систему кровообращения. [29] Gore-Tex используется в самых разных медицинских целях, включая наложение швов, сосудистых трансплантатов, сердечных заплат и синтетических коленных связок, которые спасли тысячи жизней. [30] Было показано, что в форме расширенного политетрафторэтилена (E-PTFE) Gore-Tex является надежным синтетическим медицинским материалом при лечении пациентов с перебоями в носовой части спины. [31] Согласно более поздним наблюдениям, расширенный политетрафторэтилен (E-PTFE) недавно использовался в качестве мембранных имплантатов при хирургии глаукомы . [32]

Gore-Tex уже много лет используется для консервации иллюминированных рукописей . [33]

На одежде Gore-Tex были напечатаны датчики взрыва, позволяющие осуществлять чувствительное вольтаметрическое обнаружение нитроароматических соединений. [34]

Торговая марка Gore-Tex раньше использовалась для промышленной и медицинской продукции. [35] [36]

Gore-Tex использовался с 1980-х годов для изготовления сумок для волынок (деревянных духовых инструментов) в качестве альтернативы сумкам из шкур животных, поскольку он мог удерживать воздух, позволяя влаге выходить, и не разрушался под воздействием воды. [37]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ ab "Роберт В. Гор". Институт истории науки . 29 июня 2016 г. Проверено 20 марта 2018 г.
  2. ^ Клаф, Норман Э. «Инновации в технологии волокон из ePTFE» (PDF) . WL Gore & Associates, Inc.
  3. ^ ab WL Gore Associates против Garlock, Inc. , 721 F.2d 1540. 220 USPQ 303 ( Федеральный округ, 1983 г.).
  4. ^ Шехтер, Роджер; Томас, Джон (2008). «16.3.2.8 Первая защита изобретателя». Интеллектуальная собственность Шехтера и Томаса: Закон об авторских правах, патентах и ​​товарных знаках (серия Hornbook) . Западный Академический. ISBN 9781628105186.
  5. ^ Бриджес, Джон (сентябрь 2014 г.). № 8 Rewired: 202 новозеландских изобретения, изменивших мир . Группа Пингвин. ISBN 9780143571957.
  6. ^ ab «Bard Peripheral Vascular, Inc. против WL Gore & Assocs., Inc., № 14-1114 (Федеральный округ, 2015 г.)» . Закон Юстии . Юстиа . Проверено 30 ноября 2017 г.
  7. ^ Линдси, Джо. «Новая технология изготовления тканей может стать самым большим достижением в сфере верхней одежды за 40 лет». Проводной . ISSN  1059-1028 . Проверено 6 декабря 2023 г.
  8. ^ "Роберт В. Гор". Национальный зал славы изобретателей . Проверено 20 сентября 2015 г.
  9. ^ «WL Gore & Associates, Inc., Истец против Bard Peripheral Vascular, Inc. и др., № 15-41» . SCOTUSблог . Верховный суд США. 5 октября 2015 г. Проверено 30 ноября 2017 г.
  10. ^ «Досье № 15-41, WL Gore & Associates, Inc., Истец против Bard Peripheral Vascular, Inc. и др.» (ТЕКСТ) . www.supremecourt.gov . Верховный суд США. 5 октября 2015 г. Проверено 30 ноября 2017 г.
  11. ^ abcde Эбнесаджад, Сина (2017). Расширенное руководство по применению ПТФЭ . ISBN Elsevier Inc. 978-1-4377-7855-7.
  12. ^ Хао, Синьминь; Чжан, Цзяньчунь; Го, Юхай; Чжан, Хуапэн (июнь 2005 г.). «Исследование пористой и морфологической структуры мембраны из расширенного ПТФЭ с помощью метода двухосного растяжения». Журнал инженерных волокон и тканей . 14 (2). дои : 10.1177/1558925005os-1400205 . S2CID  53348676.
  13. ^ Кассано, Роберта; Перр, Паоло; Эспозито, Антонио; Интриери, Франческо; Соле, Роберта; Курсио, Федерика; Тромбино, Соня (14 февраля 2023 г.). «Расширенные политетрафторэтиленовые мембраны для покрытия сосудистых стентов: производство, биомедицинское и хирургическое применение, инновации и клинические случаи». Мембраны . 13 (2): 240. doi : 10.3390/membranes13020240 . ПМЦ 9967047 . ПМИД  36837743. 
  14. ^ Ройна, Ю.; Обер, Ф.; Хоке, Д.; Херлем, Г. (январь 2021 г.). «Функционализация ePTFE для медицинского применения». Материалы сегодня Химия . 20 : 100412. doi : 10.1016/j.mtchem.2020.100412 . S2CID  233553308.
  15. ^ Лемлер, HJ (2005). «Синтез экологически важных фторированных поверхностно-активных веществ - обзор». Хемосфера . 58 (11): 1471–96. Бибкод : 2005Chmsp..58.1471L. doi :10.1016/j.chemSphere.2004.11.078. ПМИД  15694468.
  16. ^ Лау С., Анитол К., Ходс С., Лай Д., Пфалес-Хатченс А., Сид J (2007). «Перфторалкиловые кислоты: обзор мониторинга и токсикологические данные». Токсикол. Наука . 99 (2): 366–94. дои : 10.1093/toxsci/kfm128 . ПМИД  17519394.
  17. ^ «Гор, чтобы сбросить гидроизоляционные ПФУ» . Новости химии и техники . Проверено 27 ноября 2023 г.
  18. ^ «Мировые бренды лгали о токсичных «вечных химикатах», показывает новое исследование - CBS News». www.cbsnews.com . 2 июня 2023 г. . Проверено 1 декабря 2023 г.
  19. ^ Шелдон, Дэниел Дж.; Парр, Джозеф М.; Криммин, Марк Р. (17 мая 2023 г.). «Дефторирование поли(тетрафторэтилена) при комнатной температуре магниевым реагентом». Журнал Американского химического общества . 145 (19): 10486–10490. doi : 10.1021/jacs.3c02526. ISSN  0002-7863. ПМЦ 10197119 . PMID  37154713. Самый крупный одноразовый материал в классе соединений PFAS — это поли (тетрафторэтилен) (ПТФЭ). 
  20. ^ "Часто задаваемые вопросы | Бренд GORE-TEX" . www.gore-tex.com . Проверено 27 ноября 2023 г.
  21. ↑ Хелмс, Хейли (24 октября 2023 г.). «Как Patagonia и Gore-Tex делают водонепроницаемые дышащие и экологически чистые материалы» . Шестеренчатый патруль . Проверено 6 декабря 2023 г.
  22. ↑ Левен, Крис Ван (9 мая 2023 г.). «Мы протестировали первые продукты GORE-TEX с мембраной ePE». Мужской журнал . Проверено 6 декабря 2023 г.
  23. ↑ Уиллер, Тимоти Б. (19 июля 2023 г.). «Мэриленд расследует использование «вечных химикатов» возле промышленного завода в округе Сесил» . Бэй Журнал . Проверено 6 декабря 2023 г.
  24. ^ «Гор знает об опасности PFAS с 1990-х годов, говорится в иске» . ПОЧЕМУ ? Проверено 6 декабря 2023 г.
  25. ^ «Центр ухода». У. Л. Гор и партнеры. Архивировано из оригинала 10 июля 2010 года . Проверено 20 января 2011 г.
  26. ^ «Ткани и технологии осени 2008 г.». Агенты по экипировке приключений Эймса. 18 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 11 июля 2011 г.
  27. ^ Китс, Джонатон. «Случайное происхождение незаменимой верхней одежды». Проводной . Проверено 24 марта 2019 г.
  28. ^ Симоновский, Феликс. «Учебное пособие по биоматериалам: политетрафторэтилен (ПТФЭ)». Вашингтонский университет разработал биоматериалы . Проверено 24 марта 2019 г.
  29. ^ Боуден, Мэри Эллен. «Преображение Киборга». Фонд химического наследия . Архивировано из оригинала 12 июля 2016 года . Проверено 22 октября 2013 г.
  30. ^ «Уилберт Л. «Билл» Гор». Зал славы Академии пластмасс. Архивировано из оригинала 2 апреля 2015 года . Проверено 22 октября 2013 г.
  31. ^ Лохуис, PJFM; Уоттс, С.Дж.; Вуйк, Х.Д. (2001). «Аугментация спинки носа с помощью Gore-Tex®: промежуточные результаты ретроспективного анализа опыта 66 пациентов». Клиническая отоларингология и смежные науки . 26 (3): 214–217. дои : 10.1046/j.1365-2273.2001.00453.x. ПМИД  11437844.
  32. ^ Пак, Чонхён; Риттипайродж, Таницара; Ван, Сюэ; Э, Цзянь-Ю; Бикет, Аманда К. (13 марта 2023 г.). «Аппаратно-модифицированная трабекулэктомия при глаукоме». Кокрановская база данных систематических обзоров . 2023 (3): CD010472. дои : 10.1002/14651858.CD010472.pub3. ISSN  1469-493X. PMC  10010250. PMID  36912740.
  33. ^ Певица, Ханна (1992). «Консервация предметов из пергамента с помощью ламината Gore-Tex». Бумажный консерватор . 16:40 . дои :10.1080/03094227.1992.9638574.
  34. ^ Чуанг, Мин-Че; Виндмиллер, Джошуа Рэй; Сантош, Падманабхан; Рамирес, Габриэла Вальдес; Галик, Михал; Чжоу, Цзы-Ян; Ван, Джозеф (2010). «Электрохимическое зондирование на текстильной основе: влияние тканевого субстрата и обнаружение нитроароматических взрывчатых веществ». Электроанализ . 22 (21): 2511. doi :10.1002/elan.201000434.
  35. ^ Рулкер, В.; Патт, ТВ; Ван Дейк, Китай; Вегтер, М.; Марти, РК (2000). «Протезная связка Gore-Tex как спасительная процедура при поврежденных коленях». Хирургия коленного сустава, Спортивная травматология, Артроскопия . 8 (1): 20–5. дои : 10.1007/s001670050005. PMID  10663315. S2CID  21922259.
  36. ^ Гретель, Э.Дж.; Кортес, РА; Вагнер, Эй Джей; Клифтон, штат Массачусетс; Ли, Х; Фермер, ДЛ; Харрисон, MR; Келлер, РЛ; Нобухара, К.К. (2006). «Протезы для пластики врожденной диафрагмальной грыжи: Surgisis против Gore-Tex». Журнал детской хирургии . 41 (1): 29–33, обсуждение 29–33. doi :10.1016/j.jpedsurg.2005.10.005. ПМИД  16410103.
  37. ↑ Коттрелл, Стивен (13 сентября 2023 г.). Формирование звука и общества: культурологическое исследование музыкальных инструментов. Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-000-92896-9.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Gore-Tex .