1969ねんの 10がつ、アメリカの ロバート・ゴアさんは、パイプの ねじに まく テープを、やすく つくる ほうほうを さがして いました。ねらいは、ぼうすいふくでは ありません。テープでした。

ざいりょうは PTFE という プラスチックです。あつくした PTFE の ぼうを、すこしだけ のばす 実験じっけんは、うまく いきませんでした。

ある夜、ゴアさんは、ゆっくりでは なく、ぐいっと いっきに ひっぱりました。すると ぼうは、ふとさを かえずに、ひろげた りょううでの ながさまで のびたと、ゴアしゃの きねんの きじで かたられて います。

あつい ぼうを いっきに ひくと、なかに くうきが はいって のびる。ゴアさんは、そう わかったそうです。では、のびた ぼうの なかは、どう なって いるのでしょう。

1969年10月のある夜、ロバート・ゴア（ボブ）は、パイプのねじ部に巻くシールテープを作る研究をしていました。ねらっていたのは防水服ではなく、安いテープです。材料はPTFE（テフロンとも呼ばれるプラスチック）で、熱した棒を約10%伸ばす実験は、うまくいっていませんでした［1］。

転機は、引き方を変えたことでした。ゴア社の説明では、熱した材料をゆっくり伸ばす代わりに、急に加速させて引っぱったのだそうです［2］。すると棒は、太さを保ったまま、広げた両腕の長さまで思いがけず伸びたと、50周年の記念記事は語っています［3］。

ゴア自身は、高温で急に引くことで材料の中に空気が入り、伸びたと理解した、と伝えられています［3］。伸び率は、ゴア社が1000%近く、Science History Instituteが約800%と書いていて、資料によって数字が分かれます。

固い棒が、引き方一つで大きく伸びた。では、伸びた棒の中身はどうなっているのでしょうか。

1969年10月のある夜、ロバート・W・ゴアはシールテープ用に押出成形したPTFEを伸ばす方法を研究していた。シールテープはパイプのねじ部に巻く細いテープで、狙いは防水衣料ではなく、安価なテープの製造だった。それ以前の実験では、熱したPTFEの棒を約10%伸ばすことさえ失敗が続いていた［1］。

では、何を変えたのか。ゴア社の説明によれば、熱した材料をゆっくり伸ばす代わりに、急に加速させて引っぱった。ゴア社の記念記事は、棒が元の太さを保ったまま、広げた両腕の長さほどにまで予想外に伸びたと語り、ゴアは、高温で急に引くと材料の中に空気が入るために伸びたと理解した、と伝える［2］［3］。伸び率は、ゴア社が1000%近く、Science History Instituteが約800%と書いており、出典で数字が割れる。そのため本稿では伸び率を数字では扱わない。

「急に」が効く理由を、資料はどこまで説明しているか。1970年5月21日を優先日とするゴアの特許（米国特許3,953,566）は、伸ばす温度を35℃から327℃（PTFEの結晶が融ける温度）の範囲が好ましいとし、速く伸ばすほど強く均一な材料になりやすいと述べる。実施例では、各方向に毎秒約400%の速さで伸ばしている［4］。ただし毎秒400%は特許に載った一例であり、膜の製造条件の固定値ではない。特許が言うのは「速いほど強く均一になりやすい」という傾向までで、なぜそうなるのかの仕組みは、ここで使った資料からは読み取れない。

固い棒が、引き方を変えただけで両腕の長さまで伸びる。では、伸びた材料の中は、何が変わったのか。

のびた PTFE は、もとの かたい かたまりとは、まったく ちがう ものに なって いました。ゴアさんの ことを しょうかいする しりょうでは、ぜんたいの およそ 7わりが くうきの、とても ちいさな あなが あいた つくりだと されます。

とっきょの しょるいには、ちいさな むすびめを、とても ほそい 繊維せんいが つないで いる かたちだと かいて あります。あみの めを、もっと もっと こまかく したような ものです。ただし ほんとうは、あみ戸のように いとを あんだ のでは なく、ひっぱられて できた つくりです。

繊維せんいの はばは、1ミリの 1まんぶんの 1 いかです。ひっぱり方で、むすびめの おおきさも かわります。

この あなだらけの つくりは、ふくの ざいりょうとして、どんな はたらきを するのでしょう。

伸ばされた材料は、固いかたまりだったときとは別物でした。Science History Instituteの紹介では、細かな穴をもつ多孔質の構造で、その約70%が空気だったとされます［1］。体積の7割がすき間ということです。

特許の説明では、構造は「結び目（ノード）を、とても細い繊維（フィブリル）がつなぐ」形です。繊維の幅は最大でも約0.1マイクロメートル（1ミリの1万分の1ほど）、長さは約5〜500マイクロメートルとされます。伸ばし方によって、結び目の大きさは約400マイクロメートルから1マイクロメートル未満まで変わります［4］。

固いかたまりが引き伸ばされると、結び目が引き離され、そのあいだに繊維が引き出される、という姿を思い浮かべるとよいでしょう（これは特許の構造の説明を、私なりに図にした言いかえで、特許の言い回しではありません）。繊維のあいだは、すき間として残ります。

この「すき間だらけ」の膜が、どうして雨を防ぐのでしょうか。

伸ばされたPTFEは、元の固体とは別物の微多孔質構造になり、その約70%が空気だったとScience History Instituteは紹介する［1］。体積の7割がすき間という材料が、なぜ防水に使えるのかは次章で扱う。ここではまず、その構造を特許の記述から確かめたい。

ゴアの特許（1970年5月21日を優先日とする出願）は、構造を「結び目（node）を非常に細い繊維（fibril）がつなぐ」形と説明する。繊維の幅は最大でも約0.1マイクロメートル、長さは約5〜500マイクロメートルで、伸ばし方によって結び目は約400マイクロメートルから1マイクロメートル未満まで変わる［4］。0.1マイクロメートルは1ミリの1万分の1にあたるので、繊維の幅は目で見分けられる細さではない。

結び目が引き離され、そのあいだに繊維が引き出される。そう考えると、「急に引く」と「中に空気が入る」が一本の筋でつながる（この図は特許の構造説明から私が組み立てた理解で、特許自身の説明ではない）。特許はさらに、伸ばしたあとの材料の気孔率を、実施例で約68%、84%、96%と示す［4］。約70%という紹介の数字は、この範囲の下のほうに近い。

そして、すき間が大きな割合を占めるのに水を通さない、という点が次の疑問になる。

ゴアしゃの せつめいでは、ゴアテックスの まくには、1へいほうインチに 90おく この あなが あります。1へいほうセンチメートルに すると、およそ 14おく こです。

この あなは、みずの つぶより およそ 2まんぶんの 1しか ありません。だから、あめつぶは とおれません。まくそのものも みずを はじく せいしつが あり、そとがわの ぬのにも みずを はじく かこうが して あります。いっぽう、あせから でる 水蒸気すいじょうきの つぶ（分子ぶんし）は、あなより およそ 700ばい ちいさいので、すいすい とおれる、という せつめいです。

これは ゴアしゃの せつめいの すうじです。ほかの ひとが はかった ものでは ありません。

あなの おおきさだけで、あめを ふせぐのでしょうか。つくる ときには、もう ひとつ ひつような てじゅんが あります。

ゴア社の公式ブログの説明では、ゴアテックス膜の1平方インチには90億個の孔があります。1平方インチは約6.45平方センチメートルなので、1平方センチメートルあたりでは約14億個、爪の大きさに十数億の穴が並ぶ計算です［6］。

孔の大きさは、水滴より約2万倍小さく、水蒸気の分子より約700倍大きいと説明されます。雨粒（水滴）は孔よりずっと大きくて通れず、汗が蒸発してできる水蒸気は孔より小さいので通れる、という理屈です。ただし孔の大きさだけが理由ではなく、膜の材料が水をはじく性質をもつことや、外側の生地にほどこす撥水加工（DWR）も、雨を防ぐ役に立っています［6］。

ただし、この2万倍・700倍はメーカーの説明にある数字で、第三者が測った値ではありません。日本語版Wikipediaも、同じ数字を「初期の膜の数字」として紹介しています。今の製品がそのままこの数字とは限らないので、「ゴアテックスの穴は水蒸気より700倍大きい」と覚えるより、「穴が水滴と水蒸気のあいだの大きさに作られている」という考え方を覚えておくほうが安心です。

穴の大きさが決まっても、膜は引っぱっただけでは使えません。作る側には、まだ工程が残っています。

7割がすき間の膜が、なぜ水を通さないのか。ゴア社の公式ブログは、膜1平方インチあたり90億個の孔があり、孔は水滴より約2万倍小さく、水蒸気の分子より約700倍大きいと説明する［6］。1平方インチは約6.45平方センチメートルだから、90億÷6.4516で1平方センチメートルあたり約14億個となる（計算は私による換算）。

この理屈を整理すると、雨粒は孔よりずっと大きいため通れず、汗が蒸発してできた水蒸気は孔より小さいため外へ出られる、という二つの大きさの比較に行き着く。防水（水滴を通さない）と透湿（水蒸気を通す）が、孔の大きさで両立するという説明である。ただし孔径だけで決まるわけではなく、公式の説明では、膜の撥水性や外側生地の撥水加工（DWR）も防水に関わる［6］。

ただし、2万倍と700倍はメーカー説明の数字で、第三者の測定値ではない。日本語版Wikipediaは、この数字を「初期の膜」のものと書く［7］。今の膜が同じ孔径とは限らないので、この記事ではこの比を「説明の一例」として扱う。

孔の大きさが決まっても、引っぱっただけの膜では、まだ弱い。次に問うのは、伸ばしたあとの扱いと、今の作り方だ。

とっきょに よると、のばした ざいりょうを、ピンと はった まま、327どより あつい おんど（350〜370どが いちばん よい）で あたためると、つよさが ぐんと ふえます。327どは、PTFE の けっしょうが とけはじめる めやすの 温度おんどです。

いまの つくり方の 一れいも あります。ほかの 会社の とっきょでは、PTFE の こなに ぬるぬるした えきを まぜて、おして のばし、うすい シートに します。えきを とりのぞいてから、2だんかいで ひっぱります。さいしょは はやく、つぎは ゆっくりです。

ただし、ゴアしゃが いま じっさいに つかう こうていは、こうかいされて いません。これは ほかの 会社の 一れいです。

特許には、もう一つ、ものづくりの勘所があります。伸ばした材料を、ピンと張ったまま327℃を超える温度（最適は350〜370℃）で熱処理すると、強さが驚くほど大きく上がるというのです。327℃はPTFEの結晶が融ける温度なので、その温度を少し超えて形を固定するイメージです［4］。

今の作り方の一例も、別の会社の特許（特開2007-016058）に出ています。PTFEの粉に液体の潤滑剤を混ぜてペースト状にし、押し出して圧延し、焼いていないシートにします。潤滑剤を取り除いたあと、約300℃で二段階に引っぱります。最初は毎秒300%以上の速さで、次に毎秒50%以下のゆっくりした速さでした［5］。

「速く引いてから、ゆっくり引く」順番には、膜の中の形を整える狙いがありそうです。ただし、この特許は他社の一例で、ゴア社の実際の工程ではありません。ゴア社が今どんな温度・速さ・倍率で作っているかは、公表されていません。

こうしてできた膜は、最初から防水服になったのでしょうか。

特許は、延伸だけでは完成しないと述べる。伸ばした材料を、ピンと張ったまま327℃を超える温度（最適350〜370℃）で熱処理すると、強度が驚くほど大きく上がる［4］。327℃はPTFEの結晶融点なので、結晶が融け始める温度を少し超えたところで形を固定する、という操作にあたる。ただし、特許はなぜ強度が上がるのかの機構まで述べていない。

現在の一般的なPTFE多孔質膜の製法の一例は、他社の特許（特開2007-016058）に見られる。PTFEファインパウダーに液状の潤滑剤を混ぜてペースト状にし、押出して圧延して未焼成シートにする。潤滑剤を除いてから約300℃で延伸するが、最初は毎秒300%以上の速さ、次に毎秒50%以下という二段階で引く。例では乾燥に約230℃で約60分かけている［5］。

ここで1970年の特許と比べると、「速く伸ばす」という考え方は残りつつ、最初に潤滑剤で成形し、遅い第二段階を足している点が違う。この違いが何のためかは、資料からは読み取れない。そもそも、この製法は他社特許の一例であり、ゴア社が現在どんな条件で膜を作っているかは公表されていない。特許の数値を、そのままゴアテックスの製造条件と読んではいけない。

こうしてできた膜は、最初から防水服になったのか。

ねらいは、やすい テープでした。それが、ふくの ざいりょうに なるとは、ゴアさんも はじめから かんがえて いなかったでしょう。

これまでの ゴアテックスは、この のばした まく（ePTFE）と、ポリウレタンと いう べつの プラスチックを あわせて つくられて きました。1976ねんに、アメリカの テントに つかわれたのが はじまりと、日本語の ウィキペディアに かかれて いて、そのあと、あめの ひの ふくなどにも ひろがりました。

いまは、かんきょうの もんだいから、べつの ざいりょうの まくへ きりかえる うごきも あります。これからの ゴアテックスは、いまと ちがう つくりに なって いくかも しれません。

従来のゴアテックスは、延伸したePTFEのフィルムとポリウレタンのポリマーを組み合わせて作られ、1976年に米国Early Winters社のテントに採用されて以来、レインウェアなどに使われるようになったと、日本語版Wikipediaは説明しています。ただし最初の製品が何だったかは、資料によって食い違います。英語版Wikipediaは寝袋だったとしています［7］［8］。

安いテープを作ろうとした実験が、防水と透湿をあわせ持つ服の材料になりました。ねらった以上のものが、引き方を変えた一夜から出てきたことになります。

そして、その材料にも変化が起きています。ゴアは2020年代に入り、PFAS（有機フッ素化合物）の問題を受けて、消費者向け製品の膜をePTFEからePE（延伸ポリエチレン）へ切り替えてきたと紹介されています。切り替えの時期は、資料によって2023年、2024年、2025年と分かれます［8］。今売られている製品がすべてePTFEとは限らないのです。

膜の作り方は、特許の時代から何度も形を変えてきました。同じ「急に引く」という考え方が、これからどんな材料で使われるのかは、まだこれからの話です。

この膜は最初から衣料のために作られたものではない。従来のゴアテックスは延伸PTFE（ePTFE）のフィルムとポリウレタンポリマーを複合化して作られ、1976年に米国Early Winters社のテントに採用されて以降、レインウェアなどに使われた、と日本語版Wikipediaは説明する。ただし最初の製品が何かは出典で食い違い、英語版Wikipediaは寝袋だったとする［7］［8］。

シールテープ用の研究から出た膜が、防水と透湿を両立する衣料用の膜になった。この膜は、前章で見たようにすき間を多く含む構造をもつ。転用の経緯そのものは、ここで使った資料には詳しく書かれていない。

材料の側にも変化がある。ゴアは、PFAS問題を受けて、消費者向け製品の膜をePTFEからePE（延伸ポリエチレン）に切り替えてきたと紹介される。時期は出典により2023〜2025年と食い違うので、年は断定しない［8］。したがって「今のゴアテックスの膜はePTFE」とは限らない。

なお、PTFEの延伸テープは、ゴアより先にニュージーランドのジョン・クロッパーが1966年に作っていたが、秘密にして公表せず、法的な発明者はゴアと認められた、と英語版Wikipediaは訴訟を引用して述べる［8］。この件は二次資料のみに依拠するため、断定は避ける。

きょう できる こと

おうちの ひとと いっしょに、かっぱや くつの タグを みて みましょう。「GORE-TEX」と かいて あるものが あれば、この メモの まくが つかわれて いるかも しれません。ただし ことしの せいひんは、べつの ざいりょうかも しれません。

ビニールぶくろを ゆっくり ひっぱるのと、いっきに ひっぱるのとで、のびかたを くらべて みても おもしろいです。ざいりょうが ちがうので、ゴアテックスの まくが できるわけでは ありません。ふくろは はさみで きらず、手で ひいて、けがに 気を つけてください。

しらべる とき

ゴアしゃの ホームページや、とっきょの しょるいを、おうちの ひとと さがして みましょう。えいごの ものが おおいです。

今日できること

家にあるレインウェアや靴のタグに、「GORE-TEX」と書かれたものがないか探してみましょう。見つけたら、タグの表示と、この記事の説明（膜・孔・撥水加工）を見比べて、どこまで同じ話か考えてみましょう。

もう一つ、レジ袋のように薄いプラスチックの袋を、ゆっくり引くときと、ぐいっと急に引くときで、伸び方がどう違うか見ることもできます。材料が違うので、ゴアテックスの膜ができるわけではありません。手で引くだけにして、ハサミは使わず、家の人と一緒に、周りに物がない場所でやりましょう。

資料を読むなら

ゴア社の公式サイトや、米国特許3,953,566（Google Patentsで読めます）は英語ですが、図や数字を拾い読みするだけでも、本文で出てきた「結び目」と「繊維」の姿が見えてきます［4］［2］。

特開2007-016058は日本語で読める特許で、PTFE多孔質膜の作り方の一例が載っています［5］。

今日できること

家にある雨具や靴のタグから、「GORE-TEX」の表示を探す。見つけたら、タグの表示と記事の説明（膜・孔・撥水加工）を見比べ、どこまで同じ話か考えてみる。

薄いプラスチック袋を、手でゆっくり引く場合と、素早く引く場合とで伸び方を見比べる方法もある。材料も加熱の有無も違うため、PTFEの延伸と同じ現象が起きるわけではない。比べるのは「引く速さで反応が変わるか」という感覚だけで、袋は切らず、手で引くだけにする。

資料を読むなら

Science History Instituteの伝記［1］と、ゴア社の発見史の説明［2］で、発見の経緯を確かめられる。構造と条件の数字は米国特許3,953,566［4］、現在の製法の一例は特開2007-016058［5］が読める。孔の大きさと密度の数字はゴア社の公式ブログ［6］にあるが、これはメーカー説明であり、第三者の測定値ではない。