Ocena skuteczności napromieniowania wiązką elektronów w aspekcie podwyższania odporności na zużycie polietylenów GUR 1020 i GUR 1050 stosowanych na panewki endoprotez

• Autorzy: Barylski A. , Cybo J. , Maszybrocka J. , Czaja P.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of electron beam irradiation effectiveness in view of increasing wear resistance of GUR 1020 and GUR 1050 polyethylenes used for endoprosthesis cups

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu zwiększenia odporności polietylenu GUR 1020 i GUR 1050 na odkształcenie plastyczne i zużycie ścierne przeprowadzono modyfikację radiacyjną. Stosowano napromieniowanie elektronami o dawce 26-156 kGy. Wraz ze wzrostem dawki napromieniowania odnotowano zwiększenie twardości i modułu sprężystości podłużnej. Stwierdzono również, że GUR 1050 (o ciężarze cząsteczkowym 9,2•106 g/mol) cechuje się 1,86 razy większą odpornością na trwałą deformację. Wskazuje to na ścisły związek właściwości polimerów z ciężarem cząsteczkowym, który dla GUR 1020 wynosi 5•106 g/mol. Potwierdzenie stanowi mniejsza wartość zużycia tribologicznego GUR 1050 niż GUR 1020, która już w stanie wyjściowym polimerów przekracza 20%. Testy tribologiczne przeprowadzone na testerach T-05 i T-01 dowodzą, że napromieniowanie elektronami (6×26 kGy) obu polimerów powoduje 4-krotne zmniejszenie zużycia w stosunku do polietylenów niemodyfikowanych. Uzyskane wyniki dowodzą skuteczności modyfikacji radiacyjnej, która rokuje możliwość wydłużenia czasu użytkowania panewek endoprotez.

EN

Radiation modification was conducted in order to increase the resistance of GUR 1020 and GUR 1050 polyethylenes to plastic deformation and abrasive wear. Electron irradiation of 26-156 kGy dose was applied. It was determined that the hardness and longitudinal elasticity module increase along with the increase in the dose of radiation. It was also found that GUR 1050 (of a molecular weight of 9.2•106 g / mol) is characterised by a 1.86 times greater resistance to permanent deformation. This indicates a close relationship between the properties of polymers and molecular weight, which for the GUR 1020 is 5•106 g/mol. This is corroborated by a lower value of tribological wear of GUR 1050 compared to GUR 1020, which already exceeds 20% in the initial state of polymers. Tribological tests conducted on the T-05 and T-01 testers have shown that electron irradiation (6x26 kGy) of both polymers result in a four-fold reduction in wear as compared to unmodified polyethylenes. The obtained results demonstrate the effectiveness of radiation modification, which promises the possibility of extending the service life of endoprosthesis cups.

Słowa kluczowe

PL

polietylen UHMW; modyfikacja radiacyjna; odkształcenie polimeru; twardość; moduł sprężystości; zużycie masowe i liniowe

EN

UHMW polyethylene; radiation modification; polymer deformation; Young's modulus; hardness; mass wear; linear wear

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 4
• Strony: 17--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Barylski A.

autor

Cybo J.

autor

Maszybrocka J.

autor

Czaja P.

• Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Katedra Materiałoznawstwa, 41-200 Sosnowiec, ul. Śnieżna 2,

Bibliografia

• 1. Greer K.W., Hamiltton J.W.: Polyethylene wear in orthopedics. J&JP, Inc 1994.
• 2. Premnath V., Bellare A., Merrill H.W., Jasty M., Harris W.H.: Molecular rearrangements in ultra high molecular weight polyethylene after irradiation and long-term storage in air. Polymer 40 (1999) 2215-2229.
• 3. Kurtz S.M., Muratoglu O.K., Evans M., Eddin A.A.: Advances in the processing, sterylization and crosslinking of ultra high molecular weight polyethylene for total joint arthoplasty. Biomaterials 20 (1999) 1559-1682.
• 4. Eddin A.A., Kurtz S.M.: The evolution of paradigms for wear in total joint arthoplasty. The Role of Design. Material and Mechanics (2000) 1-14.
• 5. ISO 7206 (1996): Implants for surgery - Partial and total hip joint prostheses.
• 6. Cybo J., Maszybrocka J., Barylski A., Kansy J.: Resistance of UHMWPE to plastic deformation and wear and the possibility of its enhancement through modification by radiation, Journal of Applied Polymer Science 2012, DOI: 10.1002/ app.36573.
• 7. Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J., Czaja P.: Wpływ modyfikacji radiacyjnej elektronami na deformację plastyczną, właściwości mechaniczne oraz zużycie polietylenu GUR 1050, stosowanego na panewki endoprotez. Tribologia 5 (2011) 11-20.