Gore-Tex

Gore-Tex, W. L. Gore & Associates'in su geçirmez, nefes alabilen kumaş membranının ticari adıdır. 1969 yılında icat edilmiştir. Gore-Tex, suyu engellerken su buharının geçmesine izin verir ve her türlü hava koşulunda kullanılmak üzere hafif, su geçirmez bir kumaş olarak tasarlanmıştır. PFAS bileşiği politetrafloroetilenin (PTFE) gerilmiş bir formu olan genişletilmiş PTFE'den (ePTFE) oluşur.

 Tarihçe 
Gore-Tex, Wilbert L. Gore ve Gore'un oğlu Robert W. Gore tarafından icat edildi. 1969'da Robert (Bob) Gore, ısıtılmış politetrafloroetilen (PTFE) çubuklarını gererek genişletilmiş politetrafloroetilen (ePTFE) oluşturdu. PTFE'yi germek için doğru koşulları keşfetmesi, kısmen hayal kırıklığından doğan mutlu bir tesadüftü. Isıtılmış malzemeyi yavaşça germek yerine, ani ve hızlanan bir çekme uyguladı. Katı PTFE beklenmedik bir şekilde yaklaşık %800 oranında gerilerek yaklaşık %70'i hava olan mikro gözenekli bir yapı oluşturdu. Gore-Tex ticari markası altında halka tanıtıldı.

PTFE bantın bir başka formu, 1966'da Yeni Zelanda'dan John W. Cropper tarafından Gore-Tex'ten önce üretilmiştir. Cropper bu amaçla bir makine geliştirmiştir. Ancak Cropper, genişletilmiş PTFE'nin oluşturulma sürecini gizli bir ticari sır olarak saklamayı tercih etmiş ve bu nedenle yayınlanmamıştır.

 Patent süreci 
1970'lerde Garlock, Inc.'in Cropper'ın makinesini kullanarak Gore'un patentlerini ihlal ettiği iddia edildi ve Gore tarafından Ohio Federal Bölge Mahkemesi'nde dava açıldı. Bölge Mahkemesi, "iki yıldan fazla süren araştırma, beş haftalık duruşma, 35 tanığın (19'u canlı, 16'sı yeminli ifade) ifadesi ve 300'den fazla delil içeren" "şiddetli çekişme" davasının ardından Gore'un ürün ve süreç patentlerinin geçersiz olduğuna karar verdi. Ancak temyizde, Federal Temyiz Mahkemesi, Gore v. Garlock davasında, Cropper'ın ePTFE üretim sürecini kamuoyundan gizlemesi nedeniyle buluşa ilişkin üstün hak iddiasını kaybettiği gerekçesiyle alt mahkemenin kararını bozdu. Kamuoyuna açık bir patent başvurusu yapılmadığı için, malzemenin yeni formu yasal olarak tanınamazdı. Böylece Gore, ePTFE'nin yasal mucidi olarak kabul edildi.

Gore v. Garlock kararının ardından Gore, ePTFE vasküler greftler üreterek patentini ihlal ettiği iddiasıyla CR Bard'a dava açtı. Bard uzlaştı ve piyasadan çekilmeyi kabul etti. Gore daha sonra Arizona'daki federal bölge mahkemesinde daha küçük bir ePTFE vasküler greft üreticisi olan IMPRA, Inc.'e dava açtı. IMPRA'nın ePTFE vasküler greft için karşı bir patent başvurusu vardı. Yaklaşık on yıl süren bir patent/rekabet hukuku mücadelesinde (1984-1993), IMPRA, Gore-Tex'in Japonya'da bir işlem patentinde açıklanan önceki teknikle aynı olduğunu, önceki teknik süreci kopyalayarak ve istatistiksel analiz yoluyla kanıtladı ve ayrıca Gore'un patentini kullanmanın en iyi yöntemini gizlediğini de kanıtlayarak Gore'un ürün patentinin ana iddiası 1990 yılında geçersiz ilan edildi.

1996 yılında IMPRA, Bard tarafından satın alındı ve böylece Bard pazara yeniden girebildi. 2002 yılında IMPRA'nın vasküler greft patenti olan  verildi ve Bard, bu patenti ihlal ettiği gerekçesiyle Gore'a dava açtı.

2006 yılında Robert W. Gore, icadı nedeniyle ABD Ulusal Mucitler Onur Listesi'ne alındı.

2015 yılında, Federal Temyiz Mahkemesi Gore'un Bard'a 1 milyar dolar tazminat ödemesine karar verdi. ABD Yüksek Mahkemesi, Federal Temyiz Mahkemesi'nin kararını incelemeyi reddetti.

Gore'un ePTFE bazlı kumaş üzerindeki patentlerinin süresi 1997'de doldu ve ePTFE membranlı su geçirmez kumaşlar diğer markalardan temin edilebilir hale geldi. Gore-Tex, günümüzde birçok farklı şirket tarafından üretilen ürünlerde kullanılmaktadır.

 Yapısı 
ePTFE, düğümlerde kesişen uzun, dar liflerden oluşan gözenekli bir mikro yapıya sahiptir. İşleme sıcaklığının artırılması veya gerilme hızının artırılması, daha küresel simetrik gözenekler ve lifler arasında daha fazla kesişme ile daha homojen bir genişlemeye yol açar. ePTFE oluşumu, yapı içinde büyük gözenekler oluşturmak için PTFE moleküllerinin çözülmesiyle sağlanır. Bu, moleküllerin gerildiğinde daha kolay ve düzgün bir şekilde çözülmesini sağlayan, yüksek derecede düzenli, kristal yapılı PTFE'yi destekler. Gözeneklilik büyük ölçüde germe sıcaklığı ve hızı tarafından belirlenir. Germe hızının 4,8 m/dak'dan 8 m/dak'ya değiştirilmesi, gözenekliliği %60,4'ten %70,8'e çıkarabilir.

 Özellikleri 
PTFE'nin yüksek iş sertleşme oranı nedeniyle, ePTFE, gerilmemiş malzemeye göre önemli ölçüde daha güçlüdür. Mikroskobik düzeyde, bu iş sertleşmesi, dış gerilimin uygulanması üzerine liflerin çözülmesi ve yönlenmesiyle PTFE'nin artan kristalliğine karşılık gelir. ePTFE, yüksek kristalliği nedeniyle tam yoğunluklu muadiline (20-30 MPa) göre çarpıcı derecede yüksek bir nihai çekme dayanımına (50-800 MPa) sahiptir. Bu davranış ayrıca, hacim korunumu olan durumlarda gerilime dik yönlerde daha çok beklenen azalmanın aksine, ePTFE'nin tüm yönlerde genişlemesi nedeniyle negatif bir Poisson oranına yol açar.

ePTFE, işleme koşullarına bağlı olarak ayarlanabilir gözenekliliğe sahiptir ve belirli buharlara ve gazlara geçirgen hale getirilebilir. Bununla birlikte, su dahil olmak üzere çoğu sıvıya geçirgen değildir; bu özellik, yağmurluklar gibi belirli uygulamalarda kullanılır. Bu ek özellikler, genel olarak PTFE bazlı malzemelerin doğal özellikleriyle (kimyasal inertlik, termal kararlılık) birleştiğinde, ePTFE'yi çeşitli uygulamalar için çok yönlü bir malzeme haline getirir.

 İşleme 
Büyük miktarlarda ePTFE levha üretmek için en yaygın kullanılan yöntem, aşağıdaki adımları içeren bant germe işlemidir:

 İnce öğütülmüş PTFE tozuna, macun kıvamına gelene kadar bir yağlayıcı madde (genellikle bir yağ) eklenir.
 Hamur, belirli ve homojen bir kalınlık elde etmek için kalenderleme işlemine tabi tutulan bir tabaka haline getirilir.
 PTFE levha, yüksek bir sıcaklığa (genellikle 300 °C civarında) ayarlanmış bir fırından geçirilirken aynı anda malzemeyi önemli ölçüde geren bir gerilime maruz kalır. Bu aşamada ısıtma genleşme için gerekli olmasa da, genleşmenin homojenliğini artırır.
 ePTFE, mukavemetini artırmak için sinterlenir. Bu işlem tipik olarak, moleküllerin malzemedeki taneler arasındaki sınırlar boyunca yayılabilmesi için, genleşmemiş PTFE'nin erime sıcaklığının (340 °C) hemen üzerinde bir sıcaklığa ısıtılmasını içerir. Bu, germe adımı sırasında oluşmuş olabilecek ePTFE'deki boşlukları azaltır.

Gerinim hızı, fırın sıcaklığı, sinterleme süresii gibi faktörler, belirli uygulamalara uyacak şekilde ayarlanabilen, ortaya çıkan ePTFE levhanın özel özelliklerini etkileyebilir.

 Çevre ve sağlık sorunları 
küçükresim|Dış giyim için kompozit  kumaşın şematik gösterimi.
PTFE, kalıcı bir çevresel kirletici olan florosürfaktan PFOA'yı kullanan bir emülsiyon polimerizasyon işlemiyle üretilen bir floropolimerdir. Uluslararası Kanser Araştırma Ajansı, PFOA'yı insanlar için kanserojen olarak sınıflandırmıştır.

Gore, 2017 yılında PFOA gibi PFC'leri 2023 yılına kadar ortadan kaldırma sözü verse de temel teknoloji PTFE'ye dayanmaya devam edecektir, ki PTFE bir PFAS bileşiğidir. Birçok Gore-Tex ürününde dayanıklı su geçirmez bir kaplama bulunur ve çevresel kaygılara neden olan PFC'leri içermeyen versiyonlar "Gore PFC EC Free DWR" olarak pazarlanmaktadır. "Gore DWR"nin aksine, herhangi bir yağ iticiliği özelliği yoktur.

2024 yılından itibaren şirket, tüketici kumaşlarında ePTFE membranını genişletilmiş polietilen (ePE) membranıyla değiştirmektedir. Kullanılan bu yeni malzeme, mevcut ePTFE malzemesiyle karşılaştırılabilir performans göstermesi amaçlanırken, daha pahalı olacak ve daha sık yıkama gerektirecek bir malzeme olacaktır.

 Çevre kirliliği davaları 
2023 yılında, Maryland'deki Cecil County üretim tesisinin çevresindeki PFAS ile ilgili su kirliliği konusunda Gore aleyhine iki dava açıldı ve Maryland Çevre Bakanlığı bir soruşturma emri vererek izlenen bölgedeki sakinlere şişe suyu teklif edildi. Davalardan birinde, şirketin 1990'lardan beri PFOA/PFAS'ın tehlikeleri hakkında bilgi sahibi olduğu iddia edilmektedir.

Maryland eyaleti tarafından Aralık 2024'te, Cecil County'deki on üç Gore-Tex üretim tesisinin bıraktığı Forever kimyasallarının onlarca yıldır süregelen kirliliğinden kaynaklanan sorumluluk için bir dava açıldı.

 Kullanım alanları 
küçükresim|Gore-Tex Windstopper su geçirmez yol bisikleti yeleği.
Gore-Tex malzemeleri tipik olarak termomekanik olarak genişletilmiş PTFE ve diğer floropolimer ürünlerine dayanmaktadır. Yüksek performanslı kumaşlar, tıbbi implantlar, filtre ortamları, teller ve kablolar için izolasyon, contalar ve sızdırmazlık malzemeleri gibi çok çeşitli uygulamalarda kullanılırlar. Bununla birlikte, Gore-Tex kumaşı en çok koruyucu, ancak nefes alabilen yağmurluklarda kullanımıyla bilinir.

 Yağmurluk 
Gore-Tex'in piyasaya sürülmesinden önce, en basit yağmurluk türü, dış katmanı genellikle dayanıklılık sağlamak için dokuma naylon veya polyesterden, iç katmanı ise nefes alabilirlik pahasına su geçirmezlik sağlamak için poliüretandan (kısaltılmış: PU) oluşan iki katmanlı bir yapıdan oluşmaktaydı.

İlk Gore-Tex kumaşlarında, nefes almayan poliüretan (PU) iç katman, kumaşa yapıştırılmış ince, gözenekli bir floropolimer membran (Teflon ) kaplama ile değiştirildi. Bu membranda inç kare başına yaklaşık 9 milyar gözenek (santimetre kare başına yaklaşık 1,4 milyar gözenek) vardı. Her gözenek yaklaşık olarak su damlasının  büyüklüğünde olup, sıvı suya karşı geçirimsizdir ancak daha uçucu olan su buharı moleküllerinin geçmesine izin vermektedir.

Gore-Tex kumaşın dış katmanı, dıştan Dayanıklı Su İtici (DWR) işlemiyle kaplanmıştır. DWR, ana dış katmanın ıslanmasını önler ve bu da tüm kumaşın nefes alabilirliğini azaltır. Ancak, DWR ceketin su geçirmez olmasından sorumlu değildir. DWR olmasaydı, Gore-Tex katmanı ıslanır, bu da nefes alabilirliği engeller ve giyenin iç kısımda ürettiği ter buharlaşamaz, bu da orada nem oluşmasına yol açar. Bu, kumaşın sızdırıyormuş gibi görünmesine neden olabilir, oysa aslında sızdırmaz. Aşınma ve temizlik, bu Dayanıklı Su İtici (DWR) işlemini aşındırarak Gore-Tex kumaşın performansını düşürür. DWR, giysiyi kurutma makinesinde kurutarak veya düşük ayarda ütüleyerek yeniden canlandırılabilir.

Gore malzemelerinden üretilen tüm giysilerin sızıntıyı önlemek için dikişlerinin üzerine bant yapıştırılmasını şart koşar. Gore'un kardeş ürünü Windstopper, rüzgar geçirmez ve nefes alabilir olması bakımından Gore-Tex'e benzer ve esneyebilir, ancak su geçirmez değildir. Gore isimlendirme sistemi, belirli bir teknoloji veya malzemeyi değil, belirli bir performans özellikleri kümesini belirtir.

 Diğer kıyafetlerde kullanımı 
Genişletilmiş politetrafloroetilen, nefes alabilirliği ve su geçirmezlik özellikleri nedeniyle giysilerde kullanılır. Yağmurluklarda kullanımının yanı sıra ePTFE artık uzay giysilerinde de kullanılabilmektedir.

 Diğer kullanım alanları 
Gore-Tex, vücut içinde neredeyse inert olduğu için tıbbi uygulamalarda dahili olarak da kullanılmaktadır. Özellikle, genişletilmiş politetrafloroetilen (E-PTFE), kumaş benzeri bir ağ şeklini alabilir. Ağ formunun tıbbi alanda uygulanması ve kullanımı, umut vadeden bir teknolojik malzeme özelliğidir. Ek olarak, Gore-Tex'in gözenekliliği, vücudun kendi dokusunun malzeme içinden büyümesine ve aşılanmış malzemenin dolaşım sistemine entegre olmasına olanak tanır. Gore-Tex, dikişler, vasküler greftler, kalp yamaları ve sentetik diz bağları da dahil olmak üzere çok çeşitli tıbbi uygulamalarda kullanılmaktadır. Genişletilmiş politetrafloroetilen (E-PTFE) formunda Gore-Tex'in, burun sırtı kesintileri olan hastaların tedavisinde güvenilir bir sentetik tıbbi malzeme olduğu gösterilmiştir. Daha yakın tarihli gözlemlerde, genişletilmiş politetrafloroetilen (E-PTFE) son zamanlarda glokom ameliyatı için membran implant olarak kullanılmıştır. In more recent observations, expanded polytetrafluoroethylene (E-PTFE) has recently been used as membrane implants for glaucoma surgery.

Gore-Tex, aydınlatılmış el yazmalarının korunmasında uzun yıllardır kullanılmaktadır.

Gore-Tex giysilerine patlayıcı sensörler basılarak nitroaromatik bileşiklerin hassas voltametrik tespiti sağlanmıştır.

"Gore-Tex" marka adı aynı zamanda eskiden endüstriyel ve tıbbi ürünler için kullanılmıştır.

Gore-Tex, 1980'lerden beri, hayvan derisinden yapılan torbalara alternatif olarak, havayı tutabilmesine rağmen nemin dışarı çıkmasına izin vermesi ve suya maruz kaldığında bozulmaması nedeniyle gayda torbaları yapmak için kullanılmıştır.

 Kaynakça 

Kategori:1976'da tanıtılan ürünler
Kategori:Askerî teknoloji
Kategori:Amerika Birleşik Devletleri icatları
Kategori:Malzeme markaları