Alternative Polyethylentypen für Gleitflächen von Endoprothesen

Astrid Barbara Weitlaner

Alternative Polyethylentypen für Gleitflächen von Endoprothesen

Translated title of the contribution: Alternative Grades of Polyethylene for Articulating Surfaces in Joint Endoprostheses

Astrid Barbara Weitlaner

Research output: Thesis › Diploma Thesis

Abstract

The objective was to find and characterise alternative grades of polyethylene in articulating surfaces of joint endoprostheses. Plates made of UHMW-PE (ultra high molecular weight polyethylene), strict linear Phillips-polyethylene and blends of both materials were sintered and subsequently crosslinked via electron beam irradiation (10 MeV, 50-150 kGy) in nitrogen atmosphere. Half of the specimens were annealed at 150°C in nitrogen for 2.5 hours. The level of crystallinity was determined with Differential-Scanning-Calorimetry. The solubility was measured in TCB with 0.03% BHT with cubical samples at a temperature of 160°C. The ratio of swelling and the crosslinking density were determined in p-xylene at 130°C with a swelling device. The molar mass and molar mass distribution was quantified by Size-Exclusion-Chromatography, at a temperature of 135°C and TCB as a solvent. The crystallinity of Phillips-PE was higher than that of UHMW-PE; no significant change concerning crystallinity could be observed due to irradiation; annealing over the melting point led to a decrease in crystallinity. The solubility after low dosages decreased significantly when UHMW-PE was added. This also led to a remarkable increase of the cross-link density. Higher irradiation rates led to lower solubilities; a complete cross-linking wasn't possible neither for the blends nor the neat PE. The SEC-measurement showed, that the addition was homogenous and the high molecular fraction was still detectable.

Translated title of the contribution	Alternative Grades of Polyethylene for Articulating Surfaces in Joint Endoprostheses
Original language	German
Supervisors/Advisors	Lederer, Klaus, Supervisor (internal) Wolf, Christian, Co-Supervisor (internal)
Award date	7 Apr 2006
Publication status	Published - 2006

Bibliographical note

embargoed until null

Keywords

grades of Polyethylene
alternative surfaces
articulating endoprosthesis Phillips-PE UHMW-PE crystallinity swelling ratio crosslinking cross-link density molar mass molar mass distribution

Cite this

@phdthesis{1f68b1fed2aa405f90daec25f4381e8e,

title = "Alternative Polyethylentypen f{\"u}r Gleitfl{\"a}chen von Endoprothesen",

abstract = "Ziel war es, alternative Polyethylentypen f{\"u}r Gleitfl{\"a}chen von Endoprothesen zu finden und zu untersuchen. Unter Stickstoffatmosph{\"a}re wurden Platten aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMW-PE), streng linearem Phillips-Polyethylen (PE) und Mischungen aus beidem hergestellt. Die Vernetzung mittels Elektronenstrahlung (10 MeV, 50-150 kGy) erfolgte in Inertatmosph{\"a}re. Die H{\"a}lfte der Probek{\"o}rper wurde bei 150°C f{\"u}r 2.5 Stunden getempert. Mit der Differentialthermoanalyse wurde der Kristallinit{\"a}tsgrad ermittelt. Die L{\"o}slichkeit wurde in TCB (1,2,4-Trichlorbenzol) mit 0.03% BHT (2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol) mit w{\"u}rfelf{\"o}rmigen Pr{\"u}fk{\"o}pern bei 160°C, das Quellungsverh{\"a}ltnis in p-Xylol bei 130°C mit einem Quellungmessger{\"a}t bestimmt. Die Molmasse bzw. Molmassenverteilung wurde bei 135°C mittels Gelpermeationschromatographie quantifiziert. Der Kristallinit{\"a}tsgrad des Phillips-PE's lag deutlich {\"u}ber dem des UHMW-PE's; durch die Bestrahlung waren keine signifikanten {\"A}nderungen feststellbar, die Temperbehandlung {\"u}ber dem Schmelzpunkt f{\"u}hrte zu einer Abnahme der Kristallinit{\"a}t. Durch das Einmischen von UHMW-PE und den h{\"o}heren Bestrahlungsdosen sank die L{\"o}slichkeit ab; eine vollst{\"a}ndige Vernetzung wie bei UHMW-PE konnte nicht erreicht werden. Die Vernetzungsdichte von UHMW-PE lag deutlich {\"u}ber der von PE; die Einmischung von UHMW-PE in das PE bewirkte eine Erh{\"o}hung. Die GPC-Messungen zeigten, dass die Einmischung homogen war - der hochmolekulare Anteil war noch deutlich feststellbar.",

keywords = "grades of Polyethylene, alternative surfaces, articulating endoprosthesis Phillips-PE UHMW-PE crystallinity swelling ratio crosslinking cross-link density molar mass molar mass distribution, Polyethylentypen Gleitfl{\"a}chen Endoprothesen Phillips-PE UHMW-PE Temperung Quellung L{\"o}slichkeit Vernetzungsdichte Kristallinit{\"a}tsgrad Molmasse Molmassenverteilung",

author = "Weitlaner, {Astrid Barbara}",

note = "gesperrt bis null",

year = "2006",

language = "Deutsch",

type = "Diploma Thesis",

}

TY - THES

T1 - Alternative Polyethylentypen für Gleitflächen von Endoprothesen

AU - Weitlaner, Astrid Barbara

N1 - gesperrt bis null

PY - 2006

Y1 - 2006

N2 - Ziel war es, alternative Polyethylentypen für Gleitflächen von Endoprothesen zu finden und zu untersuchen. Unter Stickstoffatmosphäre wurden Platten aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMW-PE), streng linearem Phillips-Polyethylen (PE) und Mischungen aus beidem hergestellt. Die Vernetzung mittels Elektronenstrahlung (10 MeV, 50-150 kGy) erfolgte in Inertatmosphäre. Die Hälfte der Probekörper wurde bei 150°C für 2.5 Stunden getempert. Mit der Differentialthermoanalyse wurde der Kristallinitätsgrad ermittelt. Die Löslichkeit wurde in TCB (1,2,4-Trichlorbenzol) mit 0.03% BHT (2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol) mit würfelförmigen Prüfköpern bei 160°C, das Quellungsverhältnis in p-Xylol bei 130°C mit einem Quellungmessgerät bestimmt. Die Molmasse bzw. Molmassenverteilung wurde bei 135°C mittels Gelpermeationschromatographie quantifiziert. Der Kristallinitätsgrad des Phillips-PE's lag deutlich über dem des UHMW-PE's; durch die Bestrahlung waren keine signifikanten Änderungen feststellbar, die Temperbehandlung über dem Schmelzpunkt führte zu einer Abnahme der Kristallinität. Durch das Einmischen von UHMW-PE und den höheren Bestrahlungsdosen sank die Löslichkeit ab; eine vollständige Vernetzung wie bei UHMW-PE konnte nicht erreicht werden. Die Vernetzungsdichte von UHMW-PE lag deutlich über der von PE; die Einmischung von UHMW-PE in das PE bewirkte eine Erhöhung. Die GPC-Messungen zeigten, dass die Einmischung homogen war - der hochmolekulare Anteil war noch deutlich feststellbar.

AB - Ziel war es, alternative Polyethylentypen für Gleitflächen von Endoprothesen zu finden und zu untersuchen. Unter Stickstoffatmosphäre wurden Platten aus ultrahochmolekularem Polyethylen (UHMW-PE), streng linearem Phillips-Polyethylen (PE) und Mischungen aus beidem hergestellt. Die Vernetzung mittels Elektronenstrahlung (10 MeV, 50-150 kGy) erfolgte in Inertatmosphäre. Die Hälfte der Probekörper wurde bei 150°C für 2.5 Stunden getempert. Mit der Differentialthermoanalyse wurde der Kristallinitätsgrad ermittelt. Die Löslichkeit wurde in TCB (1,2,4-Trichlorbenzol) mit 0.03% BHT (2,6-Di-tert.-butyl-p-kresol) mit würfelförmigen Prüfköpern bei 160°C, das Quellungsverhältnis in p-Xylol bei 130°C mit einem Quellungmessgerät bestimmt. Die Molmasse bzw. Molmassenverteilung wurde bei 135°C mittels Gelpermeationschromatographie quantifiziert. Der Kristallinitätsgrad des Phillips-PE's lag deutlich über dem des UHMW-PE's; durch die Bestrahlung waren keine signifikanten Änderungen feststellbar, die Temperbehandlung über dem Schmelzpunkt führte zu einer Abnahme der Kristallinität. Durch das Einmischen von UHMW-PE und den höheren Bestrahlungsdosen sank die Löslichkeit ab; eine vollständige Vernetzung wie bei UHMW-PE konnte nicht erreicht werden. Die Vernetzungsdichte von UHMW-PE lag deutlich über der von PE; die Einmischung von UHMW-PE in das PE bewirkte eine Erhöhung. Die GPC-Messungen zeigten, dass die Einmischung homogen war - der hochmolekulare Anteil war noch deutlich feststellbar.

KW - grades of Polyethylene

KW - alternative surfaces

KW - articulating endoprosthesis Phillips-PE UHMW-PE crystallinity swelling ratio crosslinking cross-link density molar mass molar mass distribution

KW - Polyethylentypen Gleitflächen Endoprothesen Phillips-PE UHMW-PE Temperung Quellung Löslichkeit Vernetzungsdichte Kristallinitätsgrad Molmasse Molmassenverteilung

M3 - Diplomarbeit

ER -