Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wpływ modyfikacji przez odkształcenie i napromieniowanie elektronami na podwyższenie właściwości funkcjonalnych biopolimerów GUR1020 i GUR1050

Barylski A., Maszybrocka J., Cybo J., Czaja P.

Tribologia

|

2012

|

nr 3

29-34

PL

Polietylen GUR1020 i GUR1050, przeznaczony do wytwarzania panewek endoprotez, poddano kształtowaniu metodą ściskania jednoosiowego (do wartości odkształcenia plastycznego ef = 0,2) i sieciowania radiacyjnego (za pomocą wiązki elektronów). Zastosowana sekwencja oddziaływań kształtujących polimery zakładała (przy zachowaniu niewielkiej wartości deformacji ef) brak efektu steksturowania fazy krystalicznej, ale nieznaczną orientację fazy lamelarnej w strukturze i wzmocnienie – przez wywołany stan naprężeń – skutków morfologicznych modyfikacji radiacyjnej. Celem zastosowanej metody było znaczne zmniejszenie zużycia tribologicznego polimerów zarówno w stosunku do materiałów wyjściowych, jak i modyfikowanych wyłącznie przez napromieniowanie elektronami. Stwierdzono dla obu materiałów i porównywanych sposobów kształtowania wzrost twardości i modułu sprężystości wraz z dawką napromieniowania. Wykazano, że zmiany zachodzą z różną intensywnością zależną od rodzaju polimerów, które cechują się prawie dwukrotnie różniącym się ciężarem cząsteczkowym. Wyniki testów tribologicznych wykazały 11-krotny wzrost odporności na zużycie (liniowe; tester T-01) w porównaniu z materiałem niemodyfikowanym. W odniesieniu do materiału poddanego tylko napromieniowaniu elektronami stwierdzono 2,5-3-krotne zmniejszenie zużycia.

EN

GUR1020 and GUR1050 polyethylenes, intended for the production of endoprosthesis cups, were subjected to forming by uniaxial compression (up to the value of plastic deformation ef = 0.2), and radiation cross-linking (by means of an electron beam). A slight orientation of the lamellar phase in the structure as well as strengthening – through the induced state of stresses – of morphological effects of radiation modification, and no texturing effect of the crystalline phase had been assumed for the applied sequence of polymer forming interactions (while maintaining a small deformation value ef). The aim of the applied method was a significant reduction in tribological wear of polymers, both the starting materials and ones modified exclusively by electron irradiation. An increase in hardness and elasticity modulus along with a radiation dose was found for both materials and the compared methods of forming. It was demonstrated that changes occur with varying intensity depending on the type of polymers, which are characterised by an almost two-fold difference between their molecular weight. The results of tribological tests showed an 11-fold increase of wear resistance (linear; tester T-01), compared to the unmodified material. Only a 2.5 to3 fold reduction in wear was found compared to the material subjected to electron irradiation.

2

The evaluation by means of microindentation and sclerometry of changes in properties after electron beam irradiation of polyethylene GUR 1050

Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J.

Tribologia

|

2012

|

nr 2

23-29

EN

With the aim to increase the resistance of GUR 1050 polyethylene to plastic deformation and abrasive wear, modification through radiation was applied. Compression tests of up to 300 MPa showed an increase in resistance to permanent deformation. This has been confirmed with microindentation and sclerometry tests. Scratch test indicated a lower tendency of the carved material to chipping than to uplift in all operational deformations. The domination of the micromechanism of the formation of ridges allows the material to retain a small decrease in resistance to wear. The parameters of microtests may be used for the purpose of the evaluation and selection of the polymers used in friction joints in medicine and technology.

PL

W celu podwyższenia odporności polietylenu GUR 1050 na odkształcenie plastyczne i zużycie ścierne zastosowano modyfikację radiacyjną. Badania w zakresie naprężeń do 300 MPa wykazały wzrost odporności na deformację trwałą. Potwierdzono to testami mikroindentacyjnymi i sklerometrycznymi. Scratch test wykazał, że w całym zakresie odkształceń eksploatacyjnych występuje mniejsza skłonność do wykruszania materiału wyżłobionego niż do jego plastycznego wypiętrzania. Dominacja mikromechanizmu bruzdowania pozwala zachować niewielki spadek odporności na zużycie. Parametry mikrotestów mogą być wykorzystywane do diagnozowania i selekcji polimerów stosowanych w medycznych oraz technicznych węzłach tarcia.

3

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

Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J., Czaja P.

Tribologia

|

2012

|

nr 4

17-23

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.

4

Wpływ modyfikacji radiacyjnej elektronami na deformację plastyczną, właściwości mechaniczne oraz zużycie polietylenu GUR 1050, stosowanego na panewki endoprotez

Barylski A., Cybo J., Maszybrocka J., Czaja P.

Tribologia

|

2011

|

nr 5

11-20

PL

Odporność polietylenu na zużycie i deformację trwałą wpływa na trwałość polimerowo-metalowych układów kinematycznych. Z myślą o zwiększeniu trwałości zabiegów alloplastyki został wprowadzony polimer GUR 1050 o ciężarze cząsteczkowym 9,2*106 g/mol, który przeznaczony jest zwłaszcza na implanty medyczne. Uzasadnia to celowość oceny odporności tego materiału na zużycie i odkształcenie, a także stwierdzenie, czy jego właściwości użytkowe można podwyższyć poprzez modyfikację radiacyjną. Próbki polimeru wyjściowego (bazowego) napromieniowano elektronami, stosując krotność napromieniowania I = 1–6 dawką 26 kGy. Analiza zmian wartości odkształcenia pod wpływem obciążeń eksploatacyjnych wykazała wzrost odporności polietylenu na deformację trwałą w wyniku zastosowanego napromieniowania. Poprawa właściwości mechanicznych została potwierdzona badaniami mikroindentacyjnymi. Stwierdzono wzrost twardości i modułu Younga. Efekt ten jest zachowany mimo przeciwnego trendu, który wywołuje rosnący stopień deformacji plastycznej polimeru pod wpływem obciążenia. Badania tribologiczne wykazały znaczący wzrost (ok. 4 razy) odporności na zużycie ścierne polietylenu modyfikowanego radiacyjnie. Znaczne ograniczenie zużycia rokuje dłuższy okres współpracy węzła tarcia, co wydłuży czas użytkowania panewki w ludzkim organizmie. Przedstawione w pracy wyniki dowodzą skuteczności modyfikacji radiacyjnej, która podwyższa badane właściwości funkcjonalne proporcjonalnie do zastosowanej dawki napromieniowania elektronami.

EN

The resistance of polyethylene to wear and permanent deformation influences the durability of polymer-metal kinematic systems. The recently introduced polyethylene, GUR 1050, of a molecular weight of 9.2 * 106 g/mole is intended especially for medical implants. This justifies the need for evaluating the resistance of this material to wear and deformation and for determining if its functional properties can be improved by radiation modification. Samples of the initial (base) polymer were electron-irradiated with applying an irradiation multiplication factor I = 1–6 and a dose of 26 kGy. An analysis of changes in the deformation value under the influence of operational loads has shown an increase in the polyethylene resistance to permanent deformation as a result of the irradiation applied. The improvement of mechanical properties has been confirmed in micro-indentation tests. An increase in the hardness and Young's modulus was identified. This effect has been preserved despite an opposite trend that causes a growing level of plastic deformation of the polymer under the influence of load. Tribological tests have shown a significant increase (by ca. 4 times) in the resistance to abrasive wear of the polyethylene modified through irradiation. The significant wear reduction prognosticates a longer life of the friction couple, which will prolong the durability of acetabular cups in the human organism. The test results presented in the paper prove the effectiveness of modification through irradiation that enhances the tested functional properties proportionally to the applied dose of electron irradiation.