Wpływ wzrostu gęstości usieciowania na właściwości mechaniczne i tribologiczne polimeru GUR 1050 dla endoprotezoplastyki kształtowanego przez napromieniowanie i odkształcenie plastyczne

• Autorzy: Barylski A. , Maszybrocka J.

Warianty tytułu

EN

Evaluation of increase crosslinking density on mechanical and tribological properties of GUR 1050 polyethylene used for endoprosthesis cups shaped by electron beam irradiation and plastic deformation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W celu zwiększenia odporności polietylenu GUR 1050 na odkształcenie plastyczne i zużycie ścierne przeprowadzono modyfikację radiacyjną z późniejszym odkształceniem plastycznym. Stosowano napromieniowanie elektronami o dawce 26-156 kGy i odkształcenie plastyczne o wartości ef= 0,2. Ze wzrostem dawki napromieniowania odnotowano znaczne zwiększenie gęstości usieciowania polimeru. Stwierdzono równocześnie, że występuje ścisły związek pomiędzy gęstością usieciowania a właściwościami mechanicznymi i tribologicznymi badanego polimeru. Potwierdzenie stanowi mniejsza wartość zużycia tribologicznego GUR 1050. Testy tribologiczne przeprowadzone na testerach T-05 i T-01 dowodzą, że wzrost gęstości usieciowania po napromieniowaniu strumieniem elektronów i po odkształceniu plastycznym polimeru powoduje 13-krotne obniżenie intensywności zużycia liniowego i 6-krotne obniżenie intensywności zużycia masowego w stosunku do polietylenów niemodyfikowanych. Uzyskane wyniki dowodzą skuteczności stosowanej technologii kształtowania polimeru, która rokuje możliwość wydłużenia czasu użytkowania panewek endoprotez.

EN

Radiation modification with subsequent plastic deformation was conducted in order to increase the resistance of GUR 1050 polymer to plastic deformation and wear. Electron irradiation of 26-156 kGy dose and plastic deformation of the value of ef = 0.2 was applied. It was determined that the crosslink density increase along with the increase of the dose of radiation. It was also found that there is a close relationship between the crosslink density and the mechanical and tribological properties. Tribological tests conducted on the T-05 and T-01 testers have shown that the increase of crosslink density after electron beam irradiation and subsequent plastic deformation result in a 13-fold reduction in linear wear and a 6-fold reduction mass wear as compared to unmodified polyethylenes. The obtained results demonstrate the effectiveness of the technology used for the modification the polymer, which promises the possibility of extending the lifetime of endoprosthesis cups.

Słowa kluczowe

PL

polietylen UHMW; modyfikacja radiacyjna; gęstość usieciowania; twardość; intensywność zużycia masowego i liniowego

EN

UHMW polyethylene; radiation modification; crosslink density; hardness; intensity of mass wear; intensity of linear wear

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Tribologia
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 2
• Strony: 9--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys.

Twórcy

autor

Barylski A.

• Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Instytut Nauki o Materiałach, ul. 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów

autor

Maszybrocka J.

• Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Instytut Nauki o Materiałach, ul. 75 Pułku Piechoty 1A, 41-500 Chorzów

Bibliografia

• 1. Kurtz S.M.: The UHMWPE Biomaterials Handbook. Elsevier 2009.
• 2. Kurtz S.M., Mowat F., Ong K., Chan N., Lau E., Halpern M.: Prevalence of Primary and Revision Total Hip and Knee Arthroplasty in the United States From 1990 Through 2002. J. Bone Jt. Surg 87, 2005, 1487-1497.
• 3. Bozic K.J., Kurtz S.M., Lau E., Ong K., Vail T.P., Berry D.J.: The Epidemiology of Revision Total Hip Arthroplasty in the United States. J. Bone Jt. Surg. 91, 2009, 128-133.
• 4. 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.
• 5. 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.
• 6. Ohta M., Hyon S.H., Tsutumi S.: Control of crystalline orientation to enhance the wear resistance of ultra-high molecular weight polyethylene crystallization cups for artificial joints. Wear 255, 2003, 1045-1050.
• 7. Oliver W.C., Pharr G.M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research 7, 1992, 1564-1583.
• 8. Hendra P.J., Peacock A.J., Willis H.A.: The morphology of linear polyethylenes crosslinked in their melts. The structure of melt crystallized polymers in general. Polymer 28, 1987, 705-709.
• 9. ISO 7206 (1996): Implants for surgery - Partial and total hip joint prostheses.
• 10. Maszybrocka J., Barylski A., Cybo J.: The influence of plastic deformation performed before and after electron beam irradiation on the morphology and structural properties of UHMWPE. Solid State Phenomena, 2014 (in print).