The effect of forming the polyethylene structure of endoprosthesis cups on morphological changes in the upper layer during friction

• Autorzy: Maszybrocka J. , Cybo J. , Duda P. , Cwajna J. , Barylski A.

Warianty tytułu

PL

Wpływ kształtowania struktury polietylenu panewek endoprotez na zmiany morfologii warstwy wierzchniej podczas procesu tarcia

• Konferencja: STERMAT 2008 : VIII International Conference on Stereology and Image Analysis in Materials Sciences (VIII ; 02-06.09.2008 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

To increase resistance to wear and permanent deformation of polyethylene working in a polymer/metal couple (e.g. in human joint endoprostheses), the authors applied a new method. The method consists in changing the structure and properties of polyethylene subjected to preliminary work-hardening and irradiation with an electron beam. The assessment of the morphology obtained for the material variations produced has been presented in [11]. The paper describes the influence of the so-formed structure on the changing susceptibility of polymer's working surface and its upper layer to permanent deformation during a tribological process. It also shows the possibility of lamellar phase's rotation and reorientation in the context of polyethylene's resistance to wear.

PL

W celu poprawienia odporności na zużycie i trwałą deformację polietylenu pracującego w skojarzeniu polimer - metal (np. endoprotezy stawów ludzkich) zastosowano nową metodę. Polega ona na zmianie budowy i właściwości polietylenu poddanego wstępnemu zgniotowi i napromieniowaniu wiązką elektronów. Charakterystykę morfologii uzyskanej dla wytworzonych odmian materiału przedstawiono w [11]. Prezentowana praca opisuje wpływ tak ukształtowanej budowy na zmiany podatności powierzchni roboczej i warstwy wierzchniej polimeru do trwałej deformacji podczas procesu tribologicznego. Wskazuje także dla tych warunków na możliwość rotacji i reorientacji fazy lamelarnej w aspekcie poprawy odporności polietylenu na zużycie.

Słowa kluczowe

PL

polimer-metal; właściwości polietylenu; odporność na zużycie

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 29, nr 4
• Strony: 192--197
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys.

Twórcy

autor

Maszybrocka J.

autor

Cybo J.

autor

Duda P.

autor

Cwajna J.

autor

Barylski A.

• Department of Materials Sciences, Silesian University,

Bibliografia

• [1] Greer K.W., Hamiltton J.W.: Polyethylene wear in orthopedics. J&JP, Inc (1994).
• [2] Huber J., Plitz W., Walter A., Refior H. J.: Vergleichende tribologische Untersuchungen von Chirulen, Hylamer und Enduron gepaart mit Al2O3. Orthopäde 26 (1997) 125-128.
• [3] Gierzyńska-Dolna M: Biotribology. Wyd. Pol. Częst., Częstochowa (2002) [in Polish].
• [4] Edidin A. A., Jewett C. W., Kurtz S. M.: Degradation of mechanical behavior in UHMWPE after natural and accelerated aging, Biomateriale 21 (2000) 1451-1460.
• [5] Edidin A. A., Rimnac C. M., Kurtz S. M.: Mechanical behavior, wear surface morphology, and clinical performance of UHMWPE acetabular components after 10 years of implantation, Wear 250 (2001) 152-158.
• [6] Kurtz S. M., Muhlstein C., Edidin A. A.: Surface morphology and wear mechanisms of four clinically relevant biomaterials after hip simulator testing, J Biomed Mater Res 52 (2000) 447-459.
• [7] Cybo J., Maszybrocka J., Frąckowiak J. E.: Morphology changes of ultra high molecular weight polyethylene occurring on the surface, in the subsuperficial zone, and in volume as a result of friction in polymer/metal system, Inżynieria Materiałowa 3 (2004) 295-298.
• [8] Maszybrocka J.: Micromechanical properties and effects of operation in friction couple of polyethylene formed by means of initial deformation and irradiation with electrons. PhD thesis, University of Silesia, Katowice (2005) [in Polish].
• [9] Cybo J., Maszybrocka J.: Changes in the stereometric structure of polyethylene working surface in endoprostheses as a result of wear process: Proc. Conf. Stereology, Spatial Statistics and Stochastic Geometry 6th International Conference, Prague (2006) 257-262.
• [10] Duda P.: Modelling of functional properties of polyethylene designed for acetabular cups. PhD thesis, University of Silesia, Katowice (2005) [in Polish].
• [11] Cybo J., Duda P., Maszybrocka J., Cwajna J.: The morphology, texture and structure orientation of polyethylene formed via work hardening and electron irradiation, Inżynieria Materiałowa (2008) [in print].
• [12] Duda P., Cybo J., Maszybrocka J.: Functional properties of the polymermetal friction couple. Proc. Conf. Plastics in machine design, Kraków (2003) 137-140 [in Polish].
• [13] Maszybrocka J., Cybo J., Frąckowiak J.: Change of micromechanical properties of polyethylene induced by a tribological process in polymer/metal system, Mater Sci Forum 513 (2006) 75-84.
• [14] Cybo J., Maszybrocka J., Duda P.: Changes of micromechanical properties of polyethylene in acetabular cups of endoprostheses as a result of polymer shaping via preliminary work-hardening and irradiation with an electron beam. Proc. Conf. Plastics in machine design, Kraków (2006) 131-35 [in Polish]
• [15] Cybo J., Maszybrocka J., Cwajna J.: Application of a stereometric structural analysis for an evaluation of surface and for a forecast of the wear of endoprosthesis acetabular cups, Mater Charact 56 (2006) 363- 372.
• [16] Stout K. J., Blunt L. et al.: Development of methods for characterization of roughness in three dimensions. Penton Press, London (2000).
• [17] Olley R. H., Basset D. C.: An improved permanganic etchant for polyolefines, Polymer 12 (1982) 1707-1710.
• [18] Olley R. H., Hosier I. L., Basset D. C., Smith N. G:. On morphology of consolidated UHMWPE resin in hip cups, Biomaterials 20 (1999) 2037- 2046.