(57)【要約】  過酸化物架橋および高温溶融工程を用いて耐酸化性および耐摩耗性のあるポリマー材料を作る方法が開示される。また、このような材料の製造をサイズ制限なく可能にする複数ステップの手順も開示される。
2016536391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法。
【請求項２】
前記ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を、静水圧下、２００℃未満で部分的に固結したフォームに予備成形し、続いて、前記予備成形したポリマー材料を、静水圧下、２００℃を超える温度まで一定の時間加熱することにより完全に固結するステップと、
前記完全に固結した予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法。
【請求項３】
前記ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ポリマー材料ブレンドを、２００℃を超える静水圧下で固結するステップと、
前記完全に固結したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法。
【請求項４】
前記ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の前記溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと、
前記固結ポリマー材料に照射するステップとを含む架橋固結ポリマー材料の製造方法。
【請求項５】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の前記溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと、
前記固結ポリマー材料をインプラント形状に機械加工するステップと、医療用インプラントに照射するステップとを含む医療用インプラントの製造方法。
【請求項６】
前記ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、前記予備成形したポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の前記溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと、前記固結ポリマー材料に照射するステップと、前記照射した固結ポリマー材料を加熱するステップとを含む架橋固結ポリマー材料の製造方法。
【請求項７】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の前記溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと、
前記固結ポリマー材料を医療用インプラント形状に機械加工するステップと、
前記医療用インプラントに照射するステップとを含む医療用インプラントの製造方法。
【請求項８】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の前記溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと、
前記固結ポリマー材料に照射するステップと、
前記照射した固結ポリマー材料を加熱するステップと、
前記照射した固結ポリマー材料をインプラント形状に冷却、機械加工するステップとを含む医療用インプラントの製造方法。
【請求項９】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の前記溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を、直接圧縮成形によりインプラント形状に完全に固結するステップとを含む医療用インプラントの製造方法。
【請求項１０】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を、前記ブレンドしたポリマー材料の前記溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を、第２の材料上への直接圧縮成形によりインプラント形状に完全に固結するステップとを含むかみ合わせハイブリッド医療用インプラントの製造方法。
【請求項１１】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、前記ポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理したポリマー材料を完全に固結するステップと、前記固結ポリマー材料に照射するステップと、
前記照射した固結ポリマー材料を機械加工するステップと、
インプラントプリフォームを１つまたは複数の添加剤と共に拡散させるステップと、
前記拡散させたインプラントプリフォームを加熱し、続いて冷却するステップとを含む架橋固結ポリマー材料の製造方法。
【請求項１２】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、前記ポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形し、熱処理したポリマー材料を完全に固結するステップと、前記固結ポリマー材料に照射するステップと、
前記照射した固結ポリマー材料を医療用インプラントプリフォーム（ｐｅｒｆｏｒｍ）に機械加工するステップと、
前記インプラントプリフォームを１つまたは複数の添加剤と共に拡散させるステップと、
前記拡散させたインプラントプリフォームを加熱し、続いて冷却し、インプラント形状に機械加工するステップとを含む医療用インプラントの製造方法。
【請求項１３】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、前記ポリマー材料のその溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、架橋剤をブレンドした予備成形または樹脂ポリマー材料の層と共に積層するステップと、
前記積層材料を完全に固結するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法。
【請求項１４】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、前記ポリマー材料のその溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、架橋剤をブレンドした予備成形または樹脂ポリマー材料の１つを超える層と共に積層するステップと、
前記積層材料を完全に固結するステップとを含む医療用インプラントの製造方法。
【請求項１５】
ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、前記ポリマー材料のその溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を冷却するステップと、
前記予備成形したポリマー材料を、架橋剤をブレンドした予備成形または樹脂ポリマー材料の層と共に積層するステップと、
前記積層材料を完全に固結するステップとを含む医療用インプラントの製造方法。
【請求項１６】
前記添加剤が酸化防止剤である請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記添加剤が架橋剤である請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記添加剤がビタミンＥである請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記添加剤が過酸化物である請求項１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記ポリマー材料が、前記完全固結ステップの後に照射される請求項１から１９または２１から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記照射したポリマー材料が、前記照射したポリマー材料の融点未満でさらに加熱される請求項４から８、１１、１２、２０、２２、４５から５０または６０から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記照射したポリマー材料が、前記照射したポリマー材料の融点を超えてさらに加熱される請求項４から８、１１、１２、２０または２１、４５から５０または６０から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記ポリマー材料が、前記ポリマー材料の融点未満で、または前記ポリマー材料の融点を超えて加熱される請求項１から２２または２４から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記完全固結ステップが、圧縮成形、直接圧縮成形、一軸圧縮または熱間静水圧プレスにより行われる請求項１から２３または２５から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記ポリマー材料が、１つまたは複数の酸化防止剤とブレンドされる請求項１から２４または１６から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記ポリマー材料が、ビタミンＥとブレンドされる請求項１から２５または２７から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記ポリマー材料が、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、コポリマーまたはこれらの混合物から選ばれる請求項１から２６または２８から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
前記予備成形が圧縮により行われる請求項１、２、４から１５または２９から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
前記予備成形が、アイソスタティック圧または静水圧により行われる請求項１、２、４から１５、２８または３０から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記予備成形が、室温と前記ポリマー材料のピーク溶融温度の間の温度で行われる請求項１、２、４から１５、２８、２９または３１から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記予備成形が、前記ポリマー材料のピーク溶融温度に近い温度で行われる請求項１、２、４から１５、２８から３０または３２から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記予備成形が、前記ポリマー材料のピーク溶融温度を超える温度で行われる請求項１、２、４から１５、２８、２９、３１または３３から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記予備成形が、周囲圧力未満で行われる請求項１、２、４から１５、２８から３２または３４から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記予備成形が、真空下で行われる請求項１、２、４から１５、２８から３３または３５から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
前記予備成形が、約１、２、３、４、５ＭＰａまたはそれ以上の一軸圧下または静水圧下で行われる請求項１、２、４から１５、２８から３４または３６から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
予備成形後の前記熱処理が、２００℃を超える温度で行われる請求項１、２、４から１５、２８から３５または３７から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
予備成形後の前記熱処理が、２８０℃から３３０℃の間の温度で行われる請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
予備成形後の前記熱処理が、少なくとも１時間、最長１週間行われる請求項１、２、４から１５、２８から３７または３９から４０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
予備成形後の前記熱処理が、２時間から８時間の間行われる請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
予備成形後の前記熱処理が、不活性ガス中、または不活性ガスと空気の混合物中で行われる請求項１、２、４から１５または２８から３９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
前記完全固結ステップが圧縮により行われる請求項１から４０または４２から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
前記完全固結ステップが、アイソスタティック圧または静水圧を加えることにより行われる請求項１から４１または４３から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記完全固結が、前記ポリマー材料のピーク溶融温度および０．１〜１０００ＭＰａの圧力を超えて行われる請求項１から４２または４４から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記完全固結が、１７０℃から２３０℃の間の温度、および１０ＭＰａから２５ＭＰａの間の圧力で行われる請求項１から４３または４５から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
前記照射が電子ビーム照射である請求項４から８、１１、１２、２０から２２または４６から５０または５８から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記照射がガンマ線照射である請求項４から８、１１、１２または２０から２２、４５、４７から５０または５８から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記照射がほぼ室温で実施される請求項４から８、１１、１２、２０から２２、４５、４６、４８から５０または５８から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記照射が、前記ポリマー材料の融点未満の高温で実施される請求項４から８、１１、１２、２０から２２、４５から４７、４９、５０または５８から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
前記照射が、前記ポリマー材料のピーク溶融温度に近い高温で実施される請求項４から８、１１、１２、２０から２２、４５から４８、５０または５８から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
前記照射が、前記ポリマー材料の前記溶融温度を超える高温で実施される請求項４から８、１１、１２、２０から２２、４５から４９、または５８から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
かみ合わせハイブリッド材料を形成する前記完全固結物中の前記第２の材料が、多孔性金属である請求項１０に記載の方法。
【請求項５２】
最終ポリマー材料が、インプラントに機械加工される請求項１から５１または５３から６２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
前記医療用インプラントがパッケージ化および滅菌される請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記パッケージ化が、不活性ガス中または部分的な不活性ガス中で行われる請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記パッケージ化が、真空中で行われる請求項５３に記載の方法。
【請求項５６】
前記滅菌がガンマ線滅菌である請求項５３に記載の方法。
【請求項５７】
前記滅菌がガス滅菌である請求項５３に記載の方法。
【請求項５８】
照射後の前記加熱が、前記ポリマー材料のピーク溶融温度未満で行われる請求項４から８、１１、１２、２０から２２、４５から５０または６０から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
照射後の前記加熱が、前記ポリマー材料のピーク溶融温度を超えて行われる請求項４から８、１１、１２、２０から２２、４５から５０または６０から６１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６０】
前記照射が、０．１ｋＧｙから１０００ｋＧｙの線量である請求項４から８、１１、１２、２０から２２、４５から５０、５８または５９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
前記照射が、１５０ｋＧｙまたは１７５ｋＧｙの線量である請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記冷却ステップが任意選択である請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
前記固結積層材料が、最終インプラント形状に機械加工される請求項１３から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６４】
前記完全固結ステップが、直接圧縮成形により行われる請求項１から６３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６５】
直接圧縮成形積層材料鎖が、最終インプラント形状に形成される請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記ブレンドしたポリマー材料を固結するステップと、
ｃ．前記固結ポリマー材料を、その溶融温度未満の温度またはその溶融温度を超える温度まで加熱し、一定の時間維持するステップと、
ｄ．前記固結ポリマー材料を、その溶融温度未満の別の温度またはその溶融温度を超える別の温度まで加熱し、一定の時間維持するステップと、
ｅ．前記加熱した固結ポリマー材料を冷却するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項６７】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記固結ポリマー材料を、その溶融温度未満の温度またはその溶融温度を超える温度まで加熱し、一定の時間維持するステップと、
ｃ．前記固結ポリマー材料を、その溶融温度未満の別の温度またはその溶融温度を超える別の温度まで加熱し、一定の時間維持するステップと、
ｄ．前記溶融温度を超える温度まで前記加熱した固結ポリマー材料を冷却し、一定の時間維持するステップと、
ｅ．前記加熱した固結ポリマー材料を、前記溶融温度未満の別の温度まで冷却し、一定の時間維持するステップと、
ｆ．前記加熱した固結ポリマー材料をさらに冷却するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項６８】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが炭素−炭素開始剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記ブレンドしたポリマー材料を固結するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項６９】
前記固結が、１８０℃から２１０℃の間で行われる請求項６６、６７または６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記固結が、１８０℃から３５０℃の間で行われる請求項６６、６７または６８に記載の方法。
【請求項７１】
少なくとも１つの酸化防止剤がビタミンＥである請求項６６、６７または６８に記載の方法。
【請求項７２】
少なくとも１つの架橋剤が過酸化物である請求項６６、６７または６８に記載の方法。
【請求項７３】
前記固結ポリマー材料が、前記固結ポリマー材料のピーク溶融温度未満まで加熱される請求項６６に記載の方法。
【請求項７４】
ステップｃおよびｄを複数回、任意の順序で実施することができる請求項６６に記載の方法。
【請求項７５】
前記架橋ポリマー材料が、医療用インプラントにさらに機械加工される請求項６６、６７または６８に記載の方法。
【請求項７６】
請求項６６、６７または６８のいずれか一項に記載の方法によって作られる医療用インプラント。
【請求項７７】
前記医療用インプラントがパッケージ化および滅菌される請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
前記固結がラム押出により行われる請求項６６、６７または６８に記載の方法。
【請求項７９】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記ブレンドしたポリマー材料を固結するステップと、
ｃ．前記固結ポリマー材料を、約２００℃から約２９０℃の間までの温度まで加熱するステップと、
ｄ．前記固結ポリマー材料を、約２００℃から約２９０℃の間で少なくとも４時間維持するステップと、
ｅ．前記固結ポリマー材料を、約２９０℃から３５０℃の間の温度まで加熱するステップと、
ｆ．前記固結ポリマー材料を、約２９０℃から３５０℃の間で少なくとも５時間、ただし３０時間以下維持するステップと、
ｇ．前記加熱した固結ポリマー材料を、約１３５℃から約１８０℃の間の温度まで冷却するステップと、
ｈ．前記固結ポリマー材料を、約１３５℃から約１８０℃の間で維持するステップと、
ｉ．前記固結ポリマー材料を、ほぼ室温から６０℃の間まで冷却するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項８０】
少なくとも１つの酸化防止剤がビタミンＥである請求項７９に記載の方法。
【請求項８１】
少なくとも１つの架橋剤が過酸化物である請求項７９に記載の方法。
【請求項８２】
少なくとも１つの架橋剤がＰ１３０である請求項７９に記載の方法。
【請求項８３】
少なくとも１つの架橋剤がＴｒｉｇｏｎｏｘ  ３１１である請求項６６、６７、６８または７９に記載の方法。
【請求項８４】
少なくとも１つの架橋剤が炭素−炭素開始剤である請求項６６、６７または７９に記載の方法。
【請求項８５】
固結後の前記加熱が不活性ガス中で行われる請求項６６、６７、６８または７９に記載の方法。
【請求項８６】
固結後の前記加熱が空気中で行われる請求項６６、６７、６８または７９に記載の方法。
【請求項８７】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記ブレンドしたポリマー材料を固結するステップと、
ｃ．前記固結ポリマー材料を加熱するステップと、
ｄ．副生成物を前記固結ポリマー材料から抽出するステップと、
ｅ．前記抽出した固結ポリマー材料を冷却するステップを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項８８】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記ブレンドしたポリマー材料を固結するステップと、
ｃ．前記固結ポリマー材料を加熱するステップと、
ｄ．前記固結ポリマー材料を冷却するステップと、
ｅ．副生成物を前記固結ポリマー材料から抽出するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項８９】
前記抽出が水中で行われる請求項８７または８８に記載の方法。
【請求項９０】
前記抽出が不活性ガス中で行われる請求項８７および８８に記載の方法。
【請求項９１】
前記抽出が空気中で行われる請求項８７および８８に記載の方法。
【請求項９２】
少なくとも１つの酸化防止剤がビタミンＥである請求項８７および８８に記載の方法。
【請求項９３】
少なくとも１つの架橋剤が過酸化物である請求項８７および８８に記載の方法。
【請求項９４】
少なくとも１つの架橋剤がＰ１３０である請求項８７および８８に記載の方法。
【請求項９５】
医療用インプラントへの機械加工が、抽出前または抽出後に実施される請求項８７および８８に記載の方法。
【請求項９６】
前記医療用インプラントがパッケージ化および滅菌される請求項９５に記載の方法。
【請求項９７】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結するステップと、
ｃ．前記部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料を高温溶融するステップと、
ｄ．前記高温溶融し、部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料を固結するステップと、
ｅ．前記固結し、ブレンドしたポリマー材料に照射するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項９８】
ａ．ポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記ブレンドしたポリマー材料を固結するステップと、
ｃ．前記固結し、ブレンドしたポリマー材料を高温溶融するステップと、
ｄ．前記高温溶融し、部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料を固結するステップと、
ｅ．前記固結し、ブレンドしたポリマー材料に照射するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項９９】
前記架橋ポリマー材料が、室温と前記架橋ポリマー材料のピーク溶融温度の間の（１つまたは複数の）温度まで加熱され、ほぼ室温まで冷却する前に一定の時間維持される請求項９７および９８に記載の方法。
【請求項１００】
前記架橋ポリマー材料が、前記架橋ポリマー材料のピーク溶融温度を超える（１つまたは複数の）温度まで加熱され、ほぼ室温まで冷却する前に一定の時間維持される請求項９７または９８に記載の方法。
【請求項１０１】
前記架橋ポリマー材料が、医療用インプラントに機械加工される請求項９７または９８に記載の方法。
【請求項１０２】
前記固結ポリマー材料が、照射前に医療用インプラントに機械加工される請求項９７に記載の方法。
【請求項１０３】
前記医療用インプラントがパッケージ化および滅菌される請求項１０１または１０２に記載の方法。
【請求項１０４】
少なくとも１つの添加剤がビタミンＥである請求項９７または９８に記載の方法。
【請求項１０５】
少なくとも１つの固結が圧縮成形により行われる請求項９７または９８に記載の方法。
【請求項１０６】
少なくとも１つの固結が静水圧プレスにより行われる請求項９７または９８に記載の方法。
【請求項１０７】
少なくとも１つの固結が、ラム押出またはラム圧縮により行われる請求項９７または９８に記載の方法。
【請求項１０８】
ａ．第１のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記第１のブレンドしたポリマー材料を部分的に固結するステップと、
ｃ．前記部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料を高温溶融するステップと、
ｄ．第２のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｅ．前記部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料と前記第２のブレンドしたポリマー材料とを積層し、前記層を固結し、それによって積層架橋ポリマー材料を生成するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項１０９】
前記積層架橋ポリマー材料が、室温と前記ポリマー材料のピーク溶融温度の間の（１つまたは複数の）温度まで加熱される請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１０】
前記積層架橋ポリマー材料が、前記ポリマー材料のピーク溶融温度を超える（１つまたは複数の）温度まで加熱される請求項１０８に記載の方法。
【請求項１１１】
ａ．第１のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記第１のブレンドしたポリマー材料を部分的に固結するステップと、
ｃ．第２のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｄ．前記部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料と前記第２のブレンドしたポリマー材料とを積層し、前記層を固結し、それによって積層架橋ポリマー材料を生成するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項１１２】
ａ．第１のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．第２のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドする（ｂｅｎｄｉｎｇ）ステップと、
ｃ．前記第１のブレンドしたポリマー材料と前記第２のブレンドしたポリマー材料とを積層し、前記層を固結し、それによって積層架橋ポリマー材料を生成するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項１１３】
ａ．第１のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記第１のブレンドしたポリマー材料を部分的に固結するステップと、
ｃ．第２のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｄ．前記第２のブレンドしたポリマー材料を部分的に固結するステップと、
ｅ．前記第１および第２の部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料を積層し、前記層を固結し、それによって積層架橋ポリマー材料を生成するステップとを含む架橋ポリマー材料の製造方法。
【請求項１１４】
より多くのポリマー材料のブレンドと、もう１つの添加剤が固結前に積層される請求項１０８、１１１、１１２または１１３に記載の方法。
【請求項１１５】
ａ．第１のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｂ．前記第１のブレンドしたポリマー材料を部分的に固結するステップと、
ｃ．第２のポリマー材料と、少なくとも１つが酸化防止剤であり、少なくとも１つが架橋剤である１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと、
ｄ．前記部分的に固結し、ブレンドしたポリマー材料と、前記第２のブレンドしたポリマー材料と、層を固結する第３の材料とを積層し、それによってかみ合った、ハイブリッド材料を生成するステップを含む、かみ合わせハイブリッド材料の製造方法。
【請求項１１６】
前記第３の材料が金属である請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１７】
前記第３の材料が多孔性金属である請求項１１５に記載の方法。
【請求項１１８】
前記架橋ポリマー材料またはかみ合わせハイブリッド材料が、医療用インプラントの形態で固結される請求項１０８、１１１、１１２、１１３または１１５に記載の方法。
【請求項１１９】
前記架橋ポリマー材料または前記かみ合わせハイブリッド材料が、医療用インプラントに機械加工される請求項１０８、１１１、１１２、１１３または１１５に記載の方法。
【請求項１２０】
前記医療用インプラントがパッケージ化および滅菌される請求項１１８または１１９に記載の方法。
【請求項１２１】
前記ポリマーブレンド中の少なくとも１つの添加剤が酸化防止剤である請求項１０８、１１１、１１２、１１３または１１５に記載の方法。
【請求項１２２】
前記ポリマーブレンド中の少なくとも１つの添加剤がビタミンＥである請求項１０８、１１１、１１２、１１３または１１５に記載の方法。
【請求項１２３】
前記ポリマーブレンド中の少なくとも１つの架橋剤がＰ１３０である請求項１０８、１１１、１１２、１１３または１１５に記載の方法。
【請求項１２４】
前記酸化防止剤濃度が、０．０５重量％から６６．０重量％の間である請求項６６、６７、６８、７９、８７、８８、９７、９８、１０８、１１１、１１２、１１３または１１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２５】
前記架橋剤濃度または架橋開始剤濃度が、０．５重量％から６６．５重量％の間である請求項６６、６７、７９、８７、８８、１０８、１１１、１１２、１１３または１１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２６】
前記酸化防止剤濃度が０．２重量％であり、前記照射線量が１５０ｋＧｙである請求項９８に記載の方法。
【請求項１２７】
前記照射したポリマー材料が、前記溶融温度未満まで加熱される請求項９８に記載の方法。
【請求項１２８】
前記照射したポリマー材料が、前記溶融温度を超えるまで加熱される請求項９８に記載の方法。
【請求項１２９】
滅菌が照射および／またはガス滅菌により行われる請求項７７、９８、１０３または１２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３０】
前記医療用インプラントが、パッケージ化および滅菌の前に洗浄される請求項７７、９８、１０３または１２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３１】
照射が、ガンマ線照射または電子ビーム照射である請求項９７または９８に記載の方法。
【請求項１３２】
請求項６６、６７、７９、８７、８８、１０８、１１１、１１２、１１３または１１５のいずれか一項に記載の方法によって作られる医療用インプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１０月１７日に出願された米国特許出願第６１／８９２２４９号からの優先権を主張する。
連邦政府の資金提供を受けた研究に関する記載
【０００２】
該当なし
【背景技術】
【０００３】
関節インプラントは、ポリオレフィン、特に高密度かつ超高分子量のポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）から製造されてきた。今日、ほぼすべての高分子関節インプラントが、２〜６百万グラム／ｍｏｌの範囲の分子量を持つＵＨＭＷＰＥから製造される。これらのポリマーの粘度は一般に分子量が大きくなると高くなり、そのメルトフローレート（ＭＦＲ）は一般に低くなる。これらの分子量では、ＵＨＭＷＰＥ樹脂は、圧縮成形（例えば、圧縮成形、直接圧縮成形、熱間静水圧成形）および特殊な押出（ラム押出）の方法によってのみ固体フォームに固結することができる。これらの固結フォームは、関節インプラントなどの最終生成物として用いることができて、最終生成物は、シート、バーまたはロッドなど、これらの固結された固体フォームからさらに機械加工することができる。あるいはプリフォーム、すなわち最終生成物前の一時的な固体フォームを、これらの固結フォームから機械加工したり、最後の最終生成物を例えば機械加工によって作る前にさらに処理したりすることができる。
【０００４】
ポリマー樹脂の固結された固体フォームの機械特性は、固結方法および条件に左右される。さらに、１つまたは複数の機械特性を、固結フォームの別の処理により、例えば、過酸化物架橋（米国特許出願第６１／７５６５９６号）、高圧結晶化（米国特許第８４２００００号；同第８４２５８１５号；同第８４２６４８６号）または高温溶融（米国特許出願公開第２０１２／００４１０９４号）により、さらに向上させることができる。これらの方法は、ポリエチレンの融点を超える温度、特に２００℃に近い温度または２００℃を超える温度への長時間の曝露を含んでもよい。
【０００５】
ＵＨＭＷＰＥを固結する間、ポリマーマトリックス中に溶解し、閉じ込められた不定量の気体が存在してもよい。閉じ込められる気体の量は、固結の最後のステップにおけるポリマーのプレスされたフォームのさまざまな部品の冷却および結晶化の相対速度に依存してもよい。最後に、このような固結フォームの高温曝露は、閉じ込められた気体を膨張させ、サンプル内の欠陥の原因になる可能性がある（図１および図２）。これらの欠陥は、高温曝露を伴う分子過程によって悪化する可能性がある。
【０００６】
本発明は、過酸化物架橋が、耐摩耗性が望まれる表面で有限厚に限定され、高温溶融ポリマー材料が残りの関節インプラントを占める過酸化物架橋および高温溶融ポリマー材料全関節インプラントの製造方法を開示する。これは実質的に、不均一な特性を備える医療用インプラントである。表面は良好な耐摩耗性を有し、バルクは良好な機械特性を有する。
【０００７】
また本発明は、より多くの形状およびサイズの全関節インプラントのための高温溶融固結ＵＨＭＷＰＥの製造方法も開示する（図３）。本発明は、ＵＨＭＷＰＥ粉末が、圧力ありとなし、高温あり、またはなしで、材料を完全に固結しない焼結により「予備成形未加工品」形状に作られ、この予備成形フォームを高温に曝露し、次に、インプラントを機械加工することができる固結フォームに材料を完全に成形し、固結フォームに照射し、インプラントを機械加工し、インプラントをパッケージ化および滅菌することによりインプラントを製造する方法を含む。
【発明の概要】
【０００８】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法を包含する。１つまたは複数の添加剤とブレンドしたポリマー材料は、ビタミンＥとブレンドした超高分子量ポリエチレン粉末にすることができる。予備成形したブレンドしたポリマー材料は、温度および圧力を用いて粉末を完全に固結せずに製作することができる；すなわち、予備成形したブレンドしたポリマー材料は、最先端技術を用いて測定することができる空隙率を有する。予備成形したポリマー材料の加熱は、２００℃を超えて行うことができる；この加熱は、材料を高温溶融するものである。多孔質プリフォームを用いると、さらに大きなサイズのサンプルで高温溶融しても図１および図２に示す空洞形成につながらない；この空洞形成は、最小限の空隙率で固結されるさらに大きなサイズのサンプルが高温溶融されるときに起こる。通常、高温溶融後、予備成形したポリマー材料は室温まで冷却される。しかし、この冷却は必要ではない。室温まで冷却が必要になる可能性があるのは、その後の固結ステップが、別々の容器、オーブン、チャンバーまたは型の中で行われるときのみである。この最終固結ステップは、完全固結（ｆｕｌｌ  ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎまたはｃｏｍｐｌｅｔｅ  ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）とも呼ばれるが、高温溶融処理された予備成形したポリマー材料の空隙率を低減するために必要である。特定の実施形態では、ポリマー材料は最終固結ステップ後に照射され、続いて、インプラント形状などの物品に機械加工される。物品はパッケージ化および滅菌される。
【０００９】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を、静水圧下、２００℃未満で部分的に固結したフォームに予備成形し、続いて、予備成形したポリマー材料を、静水圧下、２００℃を超える温度まで一定の時間加熱することにより完全に固結するステップと；完全に固結した予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法を包含する。いくつかの実施形態において、上記静水圧は、熱間静水圧プレス装置の使用により加えることができる。特定の実施形態において、上記静水圧は、一軸圧で置き換えることができる。
【００１０】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ポリマー材料ブレンドを、２００℃を超える静水圧下で固結するステップと；完全に固結したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法を包含する。
【００１１】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと；固結ポリマー材料に照射するステップとを含む架橋固結ポリマー材料の製造方法を包含する。
【００１２】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと；固結ポリマー材料を物品またはインプラント形状に機械加工するステップと；物品または医療用インプラントに照射するステップとを含む医療用インプラントの製造方法を包含する。いくつかの実施形態において、照射した物品は、医療用インプラント形状に機械加工される。
【００１３】
ほとんどの実施形態において、ポリマー材料、物品または医療用インプラントは照射後に加熱される。
【００１４】
いくつかの実施形態において、予備成形したブレンドしたポリマー材料を高温溶融した後の冷却ステップは任意選択である。
【００１５】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと；固結ポリマー材料に照射するステップと、照射した固結ポリマー材料を加熱するステップとを含む架橋固結ポリマー材料の製造方法を包含する。
【００１６】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと；固結ポリマー材料を医療用インプラント形状に機械加工するステップと：医療用インプラントに照射するステップとを含む医療用インプラントの製造方法を包含する。
【００１７】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結するステップと；固結ポリマー材料に照射するステップと；照射した固結ポリマー材料を加熱するステップと；照射した固結材料をインプラント形状に冷却、機械加工するステップとを含む医療用インプラントの製造方法を包含する。
【００１８】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を、直接圧縮成形によりインプラント形状に完全に固結するステップとを含む医療用インプラントの製造方法を包含する。特定の実施形態では、直接圧縮成形により得られるインプラント形状は不完全である。したがって、最終インプラント形状を得るために別の機械加工ステップが必要である。例えば、一部の脛骨インサートの直接圧縮成形は、成形中、関節表面、優れた表面を形成する；インプラントの裏面外観は、直接圧縮成形が完了した後に機械加工される。
【００１９】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料と１つまたは複数の添加剤とをブレンドするステップと；ブレンドしたポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を、ブレンドしたポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したブレンドしたポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を、第２の材料上への直接圧縮成形によりインプラント形状に完全に固結するステップとを含む、かみ合わせハイブリッド医療用インプラントの製造方法を包含する。その上記第２の材料は、金属材料またはセラミック材料またはポリマー材料にすることができる。上記熱処理したブレンドしたポリマー材料内で上記第２の材料間に強い界面を形成するために、上記第２の材料は、熱処理したブレンドしたポリマー材料が浸透することができる空隙率を、開いたチャネルと共に有することができる。予備成形した熱処理したブレンドしたポリマー材料の完全固結ステップは、２つの目的にかなう：１つは、上記予備成形した熱処理したブレンドしたポリマー材料の空隙率を低減することであり、２つ目は、上記ポリマー材料を第２の材料の開いた空隙に浸透させることである。
【００２０】
いくつかの実施形態において、１つまたは複数の添加剤を含むポリマー材料は、添加剤を含まないポリマー材料で置き換えてもよい。
【００２１】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理したポリマー材料を完全に固結するステップと；固結ポリマー材料に照射するステップと；照射した固結ポリマー材料を機械加工するステップと；インプラントプリフォームを１つまたは複数の添加剤と共に拡散させるステップと；拡散させたインプラントプリフォームを加熱し、続いて冷却するステップとを含む架橋固結ポリマー材料の製造方法を包含する。
【００２２】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ポリマー材料の溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したポリマー材料を冷却するステップと；予備成形し、熱処理したポリマー材料を完全に固結するステップと；固結ポリマー材料に照射するステップと；照射した固結ポリマー材料を医療用インプラントプリフォーム（ｐｅｒｆｏｒｍ）に機械加工するステップと；インプラントプリフォームを１つまたは複数の添加剤と共に拡散させるステップと；拡散させたインプラントプリフォーム（ｐｅｒｆｏｒｍ）を加熱し、続いて冷却し、インプラント形状に機械加工するステップとを含む医療用インプラントの製造方法を包含する。
【００２３】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ポリマー材料のその溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；熱処理し、予備成形したポリマー材料を冷却するステップと；熱処理し、予備成形したポリマー材料と、架橋剤をブレンドした予備成形ポリマー材料または樹脂ポリマー材料の層とを積層するステップと；積層材料を完全に固結するステップとを含む固結ポリマー材料の製造方法を包含する。いくつかの実施形態において、熱処理し、予備成形したポリマー材料は、架橋剤をブレンドし、予備成形したポリマー材料または樹脂ポリマー材料の層で上面が積層され、その後、２層は一緒に完全固結される。完全固結ステップは通常、直接圧縮成形により行われる。完全固結ステップの間、架橋剤によりポリマー材料は架橋結合し、一方同時に加えられる温度および圧力により層が融合して、熱処理し、予備成形したポリマー材料の空隙率が低下する。
【００２４】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料を部分的に固結したフォームに予備成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ポリマー材料のその溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；熱処理し、予備成形したポリマー材料を冷却するステップと；熱処理し、予備成形したポリマー材料を、架橋剤をブレンドした予備成形ポリマー材料または樹脂ポリマー材料の１つを超える層と共に積層するステップと；積層材料を完全に固結するステップとを含む医療用インプラントの製造方法を包含する。いくつかの実施形態において、熱処理し、予備成形したポリマー材料は、架橋剤をブレンドし、予備成形したポリマー材料または樹脂ポリマー材料の層で上面および底面の両方が積層され、その後、３層は一緒に完全固結される。完全固結ステップは通常、直接圧縮成形により行われる。完全固結ステップの間、架橋剤によりポリマー材料は架橋結合し、一方同時に加えられる温度および圧力により層が融合して、熱処理し、予備成形したポリマー材料の空隙率が低下する。
【００２５】
熱処理し、予備成形したポリマー材料が、架橋剤を含むポリマー材料で積層される実施形態では、上記架橋剤は過酸化物である。
【００２６】
１つの実施形態では、本発明は、ポリマー材料を部分的に固結したフォームに成形するステップと；予備成形したポリマー材料を、ポリマー材料のその溶融温度を超える温度まで一定の時間加熱するステップと；予備成形したポリマー材料を冷却するステップと；予備成形したポリマー材料を、架橋剤をブレンドした予備成形または樹脂ポリマー材料の層と共に積層するステップと；積層材料を完全に固結するステップとを含む医療用インプラントの製造方法を包含する。
【００２７】
任意選択で、上述の実施形態において用いられる添加剤は酸化防止剤および／または架橋剤である。非限定的な例では、添加剤はビタミンＥおよび／または過酸化物である。
【００２８】
いくつかの実施形態において、ポリマー材料は完全固結ステップの後に照射される。
【００２９】
いくつかの実施形態において、照射したポリマー材料は、照射したポリマー材料の融点未満でさらに加熱される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、照射したポリマー材料は、照射したポリマー材料の融点を超えてさらに加熱される。
【００３１】
いくつかの実施形態において、ポリマー材料は、ポリマー材料の融点未満で、または融点を超えて加熱される。
【００３２】
いくつかの実施形態において、完全固結ステップは、直接圧縮成形、一軸圧縮または熱間静水圧プレスなど、当技術分野において公知の固結技術を用いることにより行われる。
【００３３】
いくつかの実施形態において、ポリマー材料は、１つまたは複数の酸化防止剤とブレンドされる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料は、ビタミンＥとブレンドされる。
【００３４】
いくつかの実施形態において、ポリマー材料は、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、コポリマーまたはこれらの混合物から選ばれる。
【００３５】
いくつかの実施形態において、予備成形は、圧縮により行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、アイソスタティック圧または静水圧により行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、室温とポリマー材料のピーク溶融温度の間の温度で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、ポリマー材料のピーク溶融温度に近い温度で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、ポリマー材料のピーク溶融温度を超える温度で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、周囲圧力未満で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、真空下で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、約１、２、３、４、５ＭＰａまたはそれ以上の一軸圧下または静水圧下で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形は、周囲圧力を超えて加えられる圧力がない状態で、２０℃を超える温度に上げることにより行われる。
【００３６】
いくつかの実施形態において、予備成形後の熱処理は、２００℃を超える温度で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形後の熱処理は、２８０℃から３３０℃の間の温度で行われる。いくつかの実施形態において、予備成形後の熱処理は、少なくとも１時間、最長１週間行われる。いくつかの実施形態において、予備成形後の熱処理は、２時間から８時間の間行われる。いくつかの実施形態において、予備成形後の熱処理は、不活性ガス中、または不活性ガスと空気の混合物中で行われる。
【００３７】
いくつかの実施形態において、完全固結ステップは、圧縮により行われる。いくつかの実施形態において、完全固結ステップは、アイソスタティック圧または静水圧を加えることにより行われる。いくつかの実施形態において、完全固結は、ポリマー材料のピーク溶融温度および０．１〜１０００ＭＰａの圧力を超えて行われる。いくつかの実施形態において、完全固結は、１４０℃から２３０℃または１５０℃から２３０℃または１６０℃から２３０℃または１７０℃から２３０℃の間の温度、および１０ＭＰａ未満または１０ＭＰａから２５ＭＰａの間または２５ＭＰａを超える圧力で行われる。
【００３８】
いくつかの実施形態において、照射はイオン化照射である。いくつかの実施形態において、照射はＸ線照射である。いくつかの実施形態において、紫外線照射としての照射（ｔｈｅ  ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ａｓ  ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ  ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）。いくつかの実施形態において、照射は電子ビーム照射である。いくつかの実施形態において、照射はガンマ線照射である。いくつかの実施形態において、照射は、ほぼ室温で実施される。いくつかの実施形態において、照射は、ポリマー材料の融点未満の高温で実施される。いくつかの実施形態において、照射は、ポリマー材料のピーク溶融温度に近い高温で実施される。いくつかの実施形態において、照射は、ポリマー材料の溶融温度を超える高温で実施される。
【００３９】
いくつかの実施形態において、かみ合わせハイブリッド材料を形成する完全固結物中の第２の材料は多孔性金属である。
【００４０】
いくつかの実施形態において、かみ合わせハイブリッド材料を形成する完全固結物中の第２の材料は多孔質材料である。いくつかの実施形態において、多孔質材料は片面のみ多孔質である。いくつかの実施形態において、多孔質材料内の空隙率は不均一である。いくつかの実施形態において、多孔質材料内の空隙率は、どちらの側もサイズが異なる。いくつかの実施形態において、多孔質材料は、上述の範囲内の連続的な非多孔質の区画を有する。多孔質材料およびかみ合わせハイブリッド材料の製作の目的は、モノブロック医療用インプラントを作製することである。多孔質材料と共に融合するポリマー材料はインプラントを形成し、これによりポリマー材料は関節表面となり、多孔質材料は、骨に接する裏面上にある。患者において、骨がインプラントの裏面にある空隙内に成長し、固定が実現する。多孔質材料内のポリマー材料間の界面は、患者においてポリマー材料が多孔質材料から分離しないよう十分強いことが必要である。いくつかの実施形態において、多孔質材料は性質上、金属材料、セラミック材料またはポリマー材料である。
【００４１】
いくつかの実施形態において、最終ポリマー材料は、インプラントに機械加工される。
【００４２】
いくつかの実施形態において、医療用インプラントは、パッケージ化および滅菌される。任意選択で、パッケージ化は、不活性ガス中または部分的な不活性ガス中あるいは真空中で行われる。任意選択で、滅菌は、ガンマ線滅菌またはガス滅菌である。任意選択で、滅菌は、エチレンオキサイドガスへの曝露による。任意選択で、滅菌は、ガスプラズマへの曝露による。任意選択で、滅菌は、ガンマ線照射、Ｘ線照射または電子ビーム照射などのイオン化照射への曝露による。任意選択で、滅菌はオートクレーブによる。
【００４３】
いくつかの実施形態において、照射後の加熱は、ポリマー材料のピーク溶融温度未満で行われる。いくつかの実施形態において、照射後の加熱は、ポリマー材料のピーク溶融温度を超えて行われる。照射後の上記加熱は、不活性ガス中、真空中または空気中で行われる。いくつかの実施形態において、照射後の上記加熱は、空気とさまざまな不活性ガスの混合物中で行われる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、照射は、０．１ｋＧｙ〜１０００ｋＧｙの線量である。いくつかの実施形態において、照射は、１５０ｋＧｙまたは１７５ｋＧｙの線量である。いくつかの実施形態において、照射は、１００、１２５、２００、２２５、２５０、２７５、３００、３２５、３５０、３７５、４００ｋＧｙまたはそれ以上の線量である。いくつかの実施形態において、照射線量率も調整される。例えば、いくつかの実施形態において、電子ビームを用いる照射は、２５、５０、１００、１２５、１５０、２００、２５０、３００ｋＧｙ／通過またはそれ以上の率で行われる。
【００４５】
本発明において、ポリマー材料の「部分固結」または「部分的に固結した」または「予備成形」が記述される。これらの状態は、測定できる空隙率を備えるポリマー材料の「完全に固結した」フォームほど一体化していないポリマー材料の状態を指す。予備成形したポリマー材料は高温溶融される。多孔質構造の存在により、高温溶融ステップの間に形成される空洞が減少する。その後、インプラント原料またはインプラントの固体フォームへの完全固結により空隙率は低下し、高温溶融ステップの間に形成された何らかの空洞がある場合、空洞形成も治す。
【００４６】
ポリマー材料の固結状態は、その当初の粒子境界（「粒界」とも呼ばれる。）の間での融合の量に依存し、その量は、１個の樹脂粒子から隣接する樹脂粒子へ拡散したポリマー鎖の量に依存する。高温、特にポリマー材料の融点を超える温度、および（ある一定の点までの）高圧により、隣接する樹脂粒子の融合を増大させることができるが、融合はより低い温度および周囲圧力または分圧下または真空下でも起こりうる。例えば、「予備成形未加工品」が得られるように、ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を型に入れ、熱および圧力を加えて、または分圧下もしくは真空下で熱を加えて、周囲圧力で熱を加えて、周囲温度で圧力を加えて、あるいはこれらの組み合わせまたは配列で焼結することができる。この「予備成形未加工品」はいくらかの空隙率を有することができる。この空隙率は、空間的に不均一または均一でありうる。未加工品は、荷重をかけずに形成することもできる。ただし、重力による荷重または動的荷重下を除く。後者は、静水圧荷重、アイソスタティック荷重、一軸圧縮、冷間静水圧プレス、熱間静水圧プレスなどを含むいくつかの方法により実現できるが、これらに限定されない。
【００４７】
未加工品を調製する予備成形は、冷間静水圧プレスにより行うことができる；未加工品を調製する焼結工程または融合工程は、静水圧下、室温とポリマー材料の融点の間の温度で行うことができる。予備成形未加工品は、焼結工程後、ポリマー材料の溶融温度未満まで、または溶融温度を超えるまで一定の時間加熱することができる。次に、予備成形および熱処理したポリマー材料は、圧縮成形工程または熱間静水圧プレスにより完全に成形することができる。熱間静水圧プレスは、圧力を解放する前、加圧下で少なくともポリマー材料の溶融温度未満まで冷却する前に、静水圧下、ポリマー材料の溶融温度を超える温度で一定の時間行うことができる。
【００４８】
「完全な成形」または「成形を完了する」とは、圧力および温度を用いて高温処理された未加工品の空隙率を低減することを意味する。完全に成形した材料は、耐荷重コンポーネントおよび／または関節コンポーネントとして全関節用途で用いられるのに十分な強さがあると予想される。
【００４９】
未加工品調製または予備成形したポリマー材料の調製は、空気、真空または不活性ガスの環境中で行うことができる。
【００５０】
「未加工状態」とは、予備成形したポリマー材料を意味する。
【００５１】
未加工状態は、測定できる、または測定できない空隙率を有しうる。いくつかの実施形態において、未加工状態は、未加工品の密度を測定することにより検出することができる空隙率を有する。他の実施形態では、空隙率の程度は非常に小さく、密度に対するその影響は測定できない。
【００５２】
１つの実施形態では、固結ポリマー材料は高温溶融される。あるサイズの成形サンプルでは、この高温溶融ステップの間に形成される割れおよび空隙がある（図１および図２）。続いて、高温溶融したサンプルに、例えば、熱間静水圧プレス、一軸圧縮、圧縮成形および他のこのような方法により熱および圧力をさらに加え、前の高温溶融ステップにおいて形成された割れおよび空隙を治す。
【００５３】
１つの実施形態では、ポリマー材料を型に入れ、ポリマー材料の融点未満または融点を超える高温で加圧する。これを一定の時間加圧および加熱状態で保持し、次に、ほぼ周囲温度まで冷却する。冷却は、加圧下、前の圧力とは異なる圧力下、分圧または真空で行うことができる。したがって、「予備成形未加工ペレット」が形成され、このステップは「予備成形」と呼ばれる。次に、この未加工品をポリマー材料の融点を超える高温まで一定の時間加熱し、その後、ほぼ周囲温度まで冷却する。この工程の温度は、この時間の一部またはすべてで２００℃を超えることができて、この場合、加熱ステップは「高温溶融」と呼ばれる。次に、熱処理した未加工品を型に入れ、加熱および加圧することにより固結し、その後、圧力を解放する前に、加圧下で少なくともポリマー材料の溶融温度未満まで冷却する。この第２の成形ステップは「二次成形」または「完全固結」と呼ばれる。完全固結前に複数の「予備成形」ステップおよび／または熱処理ステップがありうる。
【００５４】
１つの実施形態では、ポリマー材料を型に入れ、ポリマー材料の融点未満または融点を超える高温で加圧する。これを一定の時間加圧および加熱状態で保持し、次に、ほぼ周囲温度まで冷却する。冷却は、加圧下、前の圧力とは異なる圧力下、分圧または真空で行うことができる。したがって、「予備成形未加工ペレット」が形成される。次に、この未加工品をポリマー材料の融点を超える高温まで一定の時間加熱し、その後、ほぼ周囲温度まで冷却する。次に、熱処理した未加工品を型に入れ、加熱および加圧することにより固結し、その後、圧力を解放する前に、加圧下で少なくともポリマー材料の溶融温度未満まで冷却する。
【００５５】
固結ポリマー材料を照射に曝露する。この照射した固結ポリマー材料をポリマー材料の溶融温度未満まで、または溶融温度を超えるまで一定の時間加熱することができる。次に、照射した固結材料をほぼ周囲温度まで冷却する。次に、照射した固結ポリマー材料を最終インプラント形状に機械加工することができる。インプラントは、照射技術、あるいはガスプラズマまたはエチレンオキシド滅菌などの非照射技術を用いてパッケージ化および滅菌することができる。
【００５６】
実施形態のいずれかにおいて、最終固結ステップは、ポリマー材料のいくつかの予備成形フォームを融合することにより実施することができる。また、最終固結ステップは、いくつかの予備成形フォームおよび予備成形していない樹脂を用いて実施することもできる。
【００５７】
実施形態のいずれかにおいて、出発ポリマー樹脂を、酸化防止剤などの添加剤と混合またはブレンドすることができる。または、出発ポリマー樹脂を、１つを超える添加剤とブレンドすることができて、１つまたは複数のその添加剤は酸化防止剤にすることができる。例えば、ポリマー材料とブレンドする酸化防止剤は、ビタミンＥまたはα−トコフェロールにすることができる。添加剤のいずれかの濃度は、０．００１重量％〜９９重量％、または、より好ましくは０．０１重量％〜５重量％、または、より好ましくは０．１重量％〜１重量％、または、最も好ましくは約０．１重量％、０．２重量％、０．３重量％、０．４重量％、０．５重量％にすることができる。
【００５８】
実施形態のいずれかにおいて、高温溶融工程およびその関連する工程は、米国特許出願公開第２０１２／００４１０９４号（その全体が参照により組み込まれる。）にあるように実施することができる。
【００５９】
実施形態のうちの１つにおいて、（１つまたは複数の）添加剤を、予備成形後、熱処理後、完全固結後、照射後、機械加工後またはアニーリング後に固結ポリマー材料に取り込むことができる。（１つまたは複数の）添加剤の取り込みは、純粋な形態の（１つまたは複数の）添加剤の溶液中またはエマルジョン中の拡散により行うことができる。また、取り込みは、ポリマー材料内の（１つまたは複数の）添加剤濃度を均質化することを目指した拡散工程とその後の加熱により行うことができる。
【００６０】
１つの実施形態では、ポリマー材料を予備成形する。予備成形したポリマー材料を、融点を超える温度まで一定の時間加熱するか、または一定の時間高温溶融する。予備成形し、熱処理したポリマー材料を完全に固結する。完全に固結したポリマー材料に照射する。照射した固結ポリマー材料に（１つまたは複数の）添加剤を拡散させる。照射し、添加剤を拡散させた固結ポリマー材料を、その溶融温度未満まで、またはその溶融温度を超えるまで一定の時間加熱することができて、その後、ほぼ室温まで冷却する。照射し、添加剤を拡散させた固結ポリマー材料を機械加工して、インプラントを形成することができる。次に、インプラントをパッケージ化および滅菌することができる。
【００６１】
実施形態のいずれかにおいて、加熱ステップの温度は、ポリマー材料の溶融温度未満にすることも、溶融温度を超えることもできる。温度は、室温から５００℃、より好ましくは室温から３５０℃にすることができる。温度は、３０℃、４０℃、５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１５５℃、１６０℃、１７０℃、１８０℃、１９０℃、２００℃、２１０℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃、２５０℃、２６０℃、２７０℃、２８０℃、２８５℃、２９０℃、２９５℃、３００℃、３０５℃、３１０℃、３１５℃、３２０℃、３２５℃、３３０℃、３３５℃、３４０℃または３５０℃にすることができる。加熱環境は、空気、不活性ガス、または気体の混合物にすることができる。
【００６２】
１つの実施形態では、ポリマー材料は、１つまたは複数の添加剤とブレンドされる。ブレンドしたポリマー材料を予備成形する。予備成形したブレンドしたポリマー材料を、融点を超える温度まで一定の時間加熱するか、または一定の時間高温溶融する。予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を完全に固結する。
【００６３】
完全に固結したブレンドしたポリマー材料に照射する。照射した固結したブレンドしたポリマー材料を、その溶融温度未満まで、またはその溶融温度を超えるまで一定の時間加熱することができて、その後、ほぼ室温まで冷却する。照射した固結したブレンドしたポリマー材料を機械加工して、インプラントを形成することができる。次に、インプラントをパッケージ化および滅菌することができる。
【００６４】
１つの実施形態では、ポリマー材料は、１つまたは複数の添加剤とブレンドされる。ブレンドしたポリマー材料を予備成形する。予備成形したブレンドしたポリマー材料を、融点を超える温度まで一定の時間加熱するか、または一定の時間高温溶融する。予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を、直接圧縮成形によりインプラント形状に直接、完全に固結する。直接圧縮成形したブレンドしたインプラントに照射する。照射した直接圧縮成形したブレンドしたインプラントをパッケージ化および滅菌することができる。
【００６５】
１つの実施形態では、ポリマー材料は、１つまたは複数の添加剤とブレンドされる。ブレンドしたポリマー材料を予備成形する。予備成形したブレンドしたポリマー材料を、融点を超える温度まで一定の時間加熱するか、または一定の時間高温溶融する。予備成形し、熱処理し、ブレンドしたポリマー材料を、第２の材料上への直接圧縮成形によりインプラント形状に直接、完全に固結し、それによってかみ合わせハイブリッドインプラントを形成する。かみ合わせハイブリッドインプラントに照射する。かみ合わせハイブリッドインプラントをパッケージ化および滅菌することができる。
【００６６】
いくつかの実施形態において、直接圧縮成形したポリマー材料は、最終インプラント形状を得るために何らかの機械加工が必要である。例えば、直接圧縮成形した脛骨インサートは通常、関節表面が成形ステップの間に形成され、続いて裏面ロック機構外観が機械加工されるように成形される。
【００６７】
１つの実施形態では、ポリマー材料は、１つまたは複数の添加剤とブレンドされ、ここで、１つまたは複数のこれらの添加剤は架橋剤であり、１つまたは複数のこれらの添加剤は酸化防止剤である。このポリマー材料ブレンドを型の中で予備成形した高温溶融ポリマー材料で積層し、続いて、一緒に固結する。いずれかのポリマー材料のいくつかの層を用いて多層構造を形成することができる。予備成形した高温溶融ポリマー材料から作られる層は優れた機械特性を有し、添加剤を含むポリマー材料により形成された他の層は優れた耐摩耗性を有する。一例では、この実施形態を用いて、インプラントの関節表面および／または裏側表面が、１つまたは複数の添加剤、特に少なくとも１つの過酸化物架橋剤を含むポリマー材料からなり、改善された耐摩耗性を備える架橋ポリマー材料を作り出す整形外科用インプラントを作製する。同じ整形外科用インプラントにおいて、バルクは、優れた機械特性を備える予備成形した高温溶融ポリマー材料からなる。得られるインプラントは、表面の架橋のため優れた耐摩耗性を有し、大部分がバルクの優れた機械特性のため優れた機械特性を有する。
【００６８】
１つの実施形態では、予備成形し、次いで高温溶融した（１つまたは複数の）酸化防止剤を含むポリマー材料を、酸化防止剤および過酸化物などの（１つまたは複数の）架橋剤を含むポリマー材料と共に型に入れる。後者のポリマー材料は、粉末の形態または予備成形未加工品の形態でもよい。次に２層を、（１つまたは複数の）架橋剤を含むポリマー材料がインプラントの関節表面となるように直接圧縮成形する。直接圧縮成形後、最終インプラント形状を得るために別の機械加工ステップが必要になることもある。
【００６９】
いくつかの実施形態において、（１つまたは複数の）架橋剤を含む直接圧縮成形後したポリマー材料が１つを超える表面で見られるように、（１つまたは複数の）酸化防止剤および（１つまたは複数の）架橋剤を含む１つを超えるポリマー材料を、予備成形し、高温溶融した（１つまたは複数の）酸化防止剤を含むポリマー材料で積層する。例えば、架橋剤を含むポリマー材料が、インプラントの関節表面ならびに裏側表面で見られる脛骨インサート。このような例では、架橋剤の濃度は、異なる表面で異なるレベルの架橋を実現するために変化させることができる。関節表面ではより高い架橋密度、裏側表面ではより低い架橋密度を有することが望ましい。同様に、酸化防止剤の濃度は、インプラントのバルクの表面領域間で異なっていてもよい。これは、予備成形したポリマー材料中および架橋剤を含むポリマー材料中の（１つまたは複数の）酸化防止剤の濃度を変化させることにより実現できる。
【００７０】
直接圧縮成形は、常に最終インプラント形状が得られるわけではない。いくつかの実施形態において、直接圧縮成形は関節表面を形成するが、裏面など、インプラントの残りの表面は、直接圧縮成形後の機械加工が必要になる。他の実施形態では、直接圧縮成形したポリマー材料は、その最終インプラント形状であり、どのような追加の機械加工も必要としない。
【００７１】
実施形態のいずれかにおいて、圧縮成形が行われる第２の材料は、金属、より好ましくは多孔性金属にすることができる。
【００７２】
実施形態のいずれかにおいて、ポリマー材料のブレンド中または予備成形したポリマー材料中または固結ポリマー材料中の酸化防止剤濃度は、０．００１重量％〜５０重量％、または０．０５重量％〜１０重量％、または０．１重量％〜１重量％または０．２重量％または０．３重量％または０．４重量％または０．５重量％または０．６重量％または０．７重量％または０．８重量％または０．９重量％または１重量％である。
【００７３】
実施形態のいずれかにおいて、ポリマー材料のブレンド中または予備成形したポリマー材料中または固結ポリマー材料中の架橋剤濃度は、０．００１重量％〜５０重量％、または０．０５重量％〜１０重量％、または０．１重量％〜５重量％または０．２重量％または０．３重量％または０．４重量％または０．５重量％または０．６重量％または０．７重量％または０．８重量％または０．９重量％または１重量％または１．２５重量％または１．５重量％または２重量％である。
【００７４】
照射：ガンマ線照射または電子照射が用いられてもよい。一般に、ガンマ線照射は、電子照射よりも照射の透過深さが大きくなる。しかし、ガンマ線照射は一般に照射線量率が低くなり、長い時間が必要であり、それによって、特にガンマ線照射が空気中で行われる場合に、より深さのある、広範な酸化につながる。酸化は、窒素、アルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガス中で、または真空下でガンマ線照射を行うことにより、低減または防止することができる。一般に、電子照射は、より限定された線量の透過深さにつながるが、必要な時間が短く、したがって、照射が空気中で行われる場合に酸化が広範になるリスクが低減される。加えて、所望の線量レベルが高い（例えば、２０Ｍｒａｄ）場合、ガンマ線を用いる照射は１日かかることがあり、生産時間が実際的でなくなる。一方、電子ビームの線量率は、コンベヤ速度、スキャン幅および／またはビーム出力などの照射パラメータを変化させることにより調整することができる。適切なパラメータでは、２０Ｍｒａｄの溶融照射は、例えば、１０分未満で完了することができる。電子ビームの透過は、百万電子ボルト（ＭｅＶ）の単位で測定されるビームエネルギーによって決まる。大部分のポリマーは、約１ｇ／ｃｍ3の密度を示し、この密度では、２〜３ＭｅＶのビームエネルギーで約１ｃｍ、１０ＭｅＶのビームエネルギーで約４ｃｍ透過する。電子照射が好ましい場合、所望の透過深さは、ビームエネルギーに基づいて調整することができる。したがって、ガンマ線照射または電子照射は、好ましい透過深さ、時間の制限および許容できる酸化レベルに基づいて用いられてもよい。
【００７５】
特定の実施形態によれば、架橋ポリマー材料は溶融履歴を有することがあり、これは、架橋のための照射と同時に、またはその後にポリマー材料が溶融することを意味する。他の実施形態によれば、架橋ポリマー材料はこのような溶融履歴を持たない。
【００７６】
（ｉ）溶融状態での照射（ＩＭＳ）：
【００７７】
溶融照射（ＭＩＲ）、または溶融状態での照射（「ＩＭＳ」）は、米国特許第５８７９４００号に詳細に記載されている。ＩＭＳ工程において、照射されるポリマーは、その融点まで、またはその融点を超えて加熱される。次に、ポリマーに照射する。照射の後、ポリマーを冷却する。
【００７８】
照射前に、ポリマーをその溶融温度まで、またはその溶融温度を超えて加熱し、ポリマー鎖がからみ合った状態に達するのに十分な時間、この温度で維持する。十分な時間は、例えば、約５分から約３時間の範囲であってもよい。ＵＨＭＷＰＥでは、ポリマーを約１４５℃から約２３０℃の間の温度、好ましくは約１５０℃から約２００℃まで加熱してもよい。
【００７９】
所与のポリマーの溶融照射の温度は、そのポリマーのＤＳＣ（第１の加熱サイクルの間に加熱速度１０℃／分で測定）ピーク溶融温度（「ＰＭＴ」）によって決まる。一般に、ＩＭＳ工程における照射温度はピーク溶融温度を超え、ＰＭＴよりも少なくとも約２℃高く、より好ましくはＰＭＴよりも約２℃〜約２０℃高く、最も好ましくはＰＭＴよりも約５℃〜約１０℃高い。
【００８０】
電子ビームＩＭＳにおいて、電子によって蓄積されるエネルギーは熱に変換される。これは主に、照射の間、サンプルがいかによく熱絶縁されているかによる。断熱が良好であると、発生する熱の大部分は周囲へ失われず、ポリマーが照射温度よりも高い温度へ断熱加熱される。周囲への熱損失を最小限に抑えるために、十分高い線量率を用いて加熱を誘導することもできる。場合によっては、加熱が、照射されるサンプルに対して有害であることもある。ＰＥが照射されるときの水素ガスなど、気体の副生成物が照射の間に生成する。照射の間、加熱が速く、十分高いために気体の副生成物が速く膨張し、それによって、気体の副生成物がポリマーの外に拡散しない場合、ポリマーが空洞形成することがある。ポリマーの機械特性およびこれらから作られる器具の生体内性能に悪影響を及ぼす恐れのある構造内の欠陥（エアポケット、割れなど）の形成につながるという点で、空洞形成は望ましくない。
【００８１】
温度上昇は、線量レベル、断熱のレベルおよび／または線量率によって決まる。照射段階において用いられる線量レベルは、所望の特性に基づいて決定される。一般に、断熱材を用いてポリマーの冷却を避け、ポリマーの温度を所望の照射温度に維持する。したがって、温度上昇は、照射に関する高いほうの線量率を決めることにより制御することができる。本明細書に含まれる教示を考えると、所与のサイズの所与のポリマーの最適化に関するこれらの考慮すべき事項は、同業者によって容易に判断される。
【００８２】
電子照射が利用される本発明の実施形態において、電子のエネルギーを変化させて電子の透過深さを変え、それによって、照射後の架橋および結晶度の程度を制御することができる。適した電子エネルギーの範囲は、国際公開第９７／２９７９３号パンフレットにより詳細に開示されている。１つの実施形態では、エネルギーは約０．５ＭｅＶ〜約１２ＭｅＶである。別の実施形態では、エネルギーは約１ＭｅＶ〜１０ＭｅＶである。別の実施形態では、エネルギーは約１０ＭｅＶである。
【００８３】
（ｉｉ）低温照射（ＣＩＲ）：
【００８４】
低温照射は国際公開第９７／２９７９３号パンフレットに詳細に記載されている。低温照射工程では、ポリマーは室温または室温未満で供給される。好ましくは、ポリマーの温度は約２０℃である。次に、ポリマーに照射する。低温照射の１つの実施形態では、ポリマー内で十分な熱を発生させて、ポリマーの結晶の少なくとも部分的な溶融につながるよう、十分高い総線量および／または十分速い線量率でポリマーを照射してもよい。一般に、ＣＩＲで線量レベルが高くなると、耐摩耗性が高くなるであろう。
【００８５】
許容される総線量の例示的な範囲は、国際公開第９７／２９７９３号パンフレットにより詳細に開示されている。以下の実施形態では、ＵＨＭＷＰＥが出発ポリマーとして用いられる。１つの実施形態では、総線量は約０．５Ｍｒａｄ〜約１，０００Ｍｒａｄである。別の実施形態では、総線量は約１Ｍｒａｄ〜約１００Ｍｒａｄである。さらに別の実施形態では、総線量は約４Ｍｒａｄ〜約３０Ｍｒａｄである。さらに他の実施形態では、総線量は約２０Ｍｒａｄまたは約１５Ｍｒａｄである。
【００８６】
電子照射を利用する場合、電子のエネルギーも、照射されるポリマーの特性を調整するために変化させることができるパラメータである。特に、電子エネルギーが異なると、ポリマー内への電子の透過の深さが異なる結果になる。実際の電子エネルギーは、約０．１ＭｅＶから１６ＭｅＶの範囲になり、それぞれ０．５ｍｍから８ｃｍのおよそ等しい線量透過レベルを与える。透過を最大にするのに好ましい電子エネルギーは約１０ＭｅＶであり、Ｓｔｕｄｅｒ（スイス、Ｄａｎｉｋｅｎ）またはＥ−Ｂｅａｍ  Ｓｅｒｖｉｃｅｓ（米国ニュージャージー州）などの業者を通じて市販されている。ポリマーの表面層が、表面からの距離に応じた架橋密度の勾配を伴って優先的に架橋した実施形態では、さらに低い電子エネルギーが好ましいこともある。
【００８７】
（ｉｉｉ）加温照射（ＷＩＲ）：
【００８８】
加温照射は国際公開第９７／２９７９３号パンフレットに詳細に記載されている。加温照射工程では、ポリマーが、室温を超え、ポリマーの溶融温度を下回る温度で供給される。次に、ポリマーに照射する。「加温照射断熱溶融」または「ＷＩＡＭ」と呼ばれてきた加温照射の１つの実施形態において、理論的には、断熱加熱は、周囲への熱伝達がないことを意味する。実際的には、このような加熱は、本明細書および本明細書の引用文書に開示されているように、断熱、照射線量率および照射時間の組み合わせによって実現することができる。しかし、照射が加熱を引き起こす状況もあるが、周囲へのエネルギーの損失も依然としてある。また、すべての加温照射が断熱加熱を指すわけではない。また、加温照射は、非断熱加熱または部分的な（例えば、発生する熱の約１０〜７５％が周囲へ失われる。）断熱加熱にもなりうる。ＷＩＲのすべての実施形態において、ポリマー内で十分な熱を発生させて、ポリマーの結晶の少なくとも部分的な溶融につながるよう、十分高い総線量および／または十分高い線量率でポリマーを照射してもよい。
【００８９】
ポリマーは、その融点未満の任意の温度で、ただし、好ましくは室温を超える温度で供給されてもよい。温度選択は、比熱およびポリマーの溶融のエンタルピーおよび用いる総線量レベルに依存する。国際公開第９７／２９７９３号パンフレットに記載の式を用いて、ポリマーの最終温度が融点を下回っても、融点を超えてもよいという基準で、好ましい温度範囲を計算してもよい。所望の温度、例えば、約５０℃、約６０℃、約７０℃、約８０℃、約８５℃、約９０℃、約９５℃、約１０５℃、約１１０℃、約１１５℃または約１２５℃までのポリマーの予熱を不活性または非不活性な環境で行ってもよい。
【００９０】
許容される総線量の例示的な範囲は、国際公開第９７／２９７９３号パンフレットにより詳細に開示されている。１つの実施形態では、ＵＨＭＷＰＥは、ほぼ室温（約２５℃）から約１３５℃まで予熱される。ＷＩＡＭの１つの実施形態では、ＵＨＭＷＰＥは、約１００℃からポリマーの溶融温度をわずかに下回るまで予熱される。ＷＩＡＭの別の実施形態では、ＵＨＭＷＰＥは、約１００℃から約１３５℃の温度まで予熱される。ＷＩＡＭのさらに別の実施形態では、ポリマーは、約１２０℃または約１３０℃まで予熱される。
【００９１】
一般論では、ポリマーの予備照射加熱温度は、ＤＳＣによる第１の加熱の間の加熱速度１０℃／分でのピーク溶融温度（ＰＭＴ）測定に基づいて調整することができる。１つの実施形態では、ポリマーは約２０℃からほぼＰＭＴまで加熱される。別の実施形態では、ポリマーは約９０℃まで予熱される。別の実施形態では、ポリマーは約１００℃まで加熱される。別の実施形態では、ポリマーはＰＭＴから約３０℃低く、ＰＭＴから２℃低く予熱される。別の実施形態では、ポリマーはＰＭＴから約１２℃低く予熱される。
【００９２】
ＷＩＲのＷＩＡＭ実施形態では、照射後のポリマーの温度は、ポリマーの溶融温度以上である。照射後の許容される温度の例示的な範囲は、国際公開第９７／２９７９３号パンフレットにより詳細に開示されている。１つの実施形態では、照射後の温度は、ほぼ室温からＰＭＴ、または約４０℃からＰＭＴ、または約１００℃からＰＭＴ、または約１１０℃からＰＭＴ、または約１２０℃からＰＭＴ、またはほぼＰＭＴから約２００℃である。別の実施形態では、照射後の温度は約１４５℃〜約１９０℃である。さらに別の実施形態では、照射後の温度は約１４５℃〜約１９０℃である。さらに別の実施形態では、照射後の温度は約１５０℃である。
【００９３】
ＷＩＲでは、ガンマ線照射または電子照射が用いられてもよい。一般に、ガンマ線照射は、電子照射よりも照射の透過深さが大きくなる。しかし、ガンマ線照射は一般に長い時間が必要であり、それによって、特にガンマ線照射が空気中で行われる場合に、より深さのある酸化につながる。酸化は、窒素、アルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガス中で、または真空下でガンマ線照射を行うことにより、低減または防止することができる。一般に、電子照射は、より限定された線量の透過深さにつながるが、必要な時間が短く、したがって、酸化が広範になるリスクが低減される。したがって、ガンマ線照射または電子照射は、好ましい透過深さ、時間の制限および許容できる酸化レベルに基づいて用いられてもよい。ＷＩＲのＷＩＡＭ実施形態では、電子照射が用いられる。
【００９４】
許容される線量率の範囲は、国際公開第９７／２９７９３号パンフレットにより詳細に例示されている。上述の照射方法のいずれにおいても、線量率は０．５Ｍｒａｄ／通過から５０Ｍｒａｄ／通過の間で変化する。線量率の上限は、照射によって誘導される空洞形成／割れに対するポリマーの耐性によって決まる。上述の照射方法のいずれにおいても、照射線量は、０．００１Ｍｒａｄ〜１０００００Ｍｒａｄ、好ましくは１Ｍｒａｄ（１０ｋＧｙ）〜３０Ｍｒａｄ（３００ｋＧｙ）または２５ｋＧｙまたは１５０ｋＧｙまたは１７５ｋＧｙにすることができる。
【００９５】
上述の実施形態のいずれにおいても、予備成形したポリマー材料または樹脂フォームのポリマー材料または完全に固結したフォームのポリマー材料の照射、架橋、ドーピング、加熱、アニーリングまたは高温溶融は、複数のステップで、任意の順番で、または任意の順番で繰り返すステップで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１ａ】固結および３３０℃で６時間高温曝露した後の固結した０．１重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥ内の欠陥の図である。円筒の断面を示す。
【図１ｂ】加工を施した当初の円筒の図である。円筒は、直径６．７ｃｍ、高さ５．６ｃｍ。破線は断面を取った位置を表す。
【図２ａ】ＵＨＭＷＰＥの異なる固結フォームにおける欠陥の例である。サンプルを３２０℃に６時間曝露した。０．１重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥ、円筒形の直接圧縮成形パック（直径６７ｍｍ、高さ５６ｍｍ）。
【図２ｂ】ＵＨＭＷＰＥの異なる固結フォームにおける欠陥の例である。サンプルを３２０℃に６時間曝露した。０．１重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥ、円筒形の直接圧縮成形パック（直径６７ｍｍ、高さ５６ｍｍ）。
【図２ｃ】ＵＨＭＷＰＥの異なる固結フォームにおける欠陥の例である。サンプルを３２０℃に６時間曝露した。０．２重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥ、直接圧縮成形長方形ブロック（高さ３０ｍｍ）。
【図２ｄ】ＵＨＭＷＰＥの異なる固結フォームにおける欠陥の例である。サンプルを３２０℃に６時間曝露した。バージン（添加剤なし）ＵＨＭＷＰＥ、圧縮成形シートからのバーストック（幅８９ｍｍ、長さ８９ｍｍ、高さ約１５０ｍｍ）。
【図２ｅ】ＵＨＭＷＰＥの異なる固結フォームにおける欠陥の例である。サンプルを３２０℃に６時間曝露した。バージン（添加剤なし）ＵＨＭＷＰＥ、ラム押出バーストック（高さ約１５０ｍｍ）。
【図３】高温処理および第２の成形の前のペレットの予備成形のためのステップを含む工程の概要図である。
【図４】完全に固結し、次いで高温溶融したＵＨＭＷＰＥ（６０×６０×１００ｍｍ）内で、ビニルインデックスの増大に伴い欠陥を観測する確率である。
【図５】「予備成形」、熱処理および完全固結のステップによって作られる、欠陥のまったくないＵＨＭＷＰＥ円筒パックの例（直径６７ｍｍ、高さ４３ｍｍ）である。
【図６】良好な耐摩耗性を備える高度に架橋した関節表面および良好な機械特性を備える高温溶融（ＨＴＭ）処理したバルクを用いた脛骨インサートの形成の例である。ＨＴＭ処理したバルク層は、ビタミンＥを含む未加工ポリエチレンを成形し、続いて高温溶融することにより調製する。任意選択で、このバルク層を、まず完全に固結し、次に本明細書に記載の成形ステップで用いるか、または本明細書に記載の成形ステップのＨＴＭステップ後にそのままで用いる。２層を型の内部に置き、高温および高圧で一緒に成形する。プランジャーで圧力を加える。いくつかの実施形態において、型の内部に３層有することが望ましい。例えば、まず過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンドを底に、次に中央に、過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンドの２層に挟まれたＨＴＭ加工した層。
【図７】良好な耐摩耗性を備える高度に架橋した関節表面および良好な機械特性を備えるＨＴＭ処理したバルクを用いた脛骨インサートの形成の例である。ＨＴＭ処理したバルク層は、ビタミンＥを含む未加工ポリエチレンを成形し、続いて高温溶融することにより調製する。任意選択で、このバルク層を、まず最初に完全に固結し、次に本明細書に記載の成形ステップで用いるか、または本明細書に記載の成形ステップのＨＴＭステップ後にそのままで用いる。過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンドは粉末ブレンドのフォームである；場合によっては、「樹脂」および「粉末」の用語は、同義で用いられる。型の中にＨＴＭ加工した層を置いた後、粉末ブレンドをＨＴＭ加工した層の上に均一に広げる。次に、２層を高温および高圧で一緒に成形する。プランジャーで圧力を加える。いくつかの実施形態において、型の内部に３層有することが望ましい。例えば、まず過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンドを底に、次に、中央にＨＴＭ加工した層、最後に、上に別の過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンド。いくつかの実施形態において、型の内部に３層有することが望ましい。例えば、まず過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンド粉末を底に、次に、中央にＨＴＭ加工した層、最後に、上に過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンド粉末の別の層。
【図８】照射架橋ＵＨＭＷＰＥと比べたビタミンＥブレンドおよびＰ１３０架橋ＵＨＭＷＰＥの架橋密度を示す図である。
【図９】照射架橋ＵＨＭＷＰＥについて、照射線量に対する架橋密度を示す図である（ａ）。過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥついて、過酸化物含有量に対する架橋密度を示す図である（ｂ）。
【図１０】ガンマ線照射（２５ｋＧｙ）前後の過酸化物架橋したビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥについて、ビタミンＥ含有量に対する摩耗率を示す図である。
【図１１】異なる厚さのブロックにおけるＵＨＭＷＰＥ内への深さに対する高温溶融（ＨＴＭ）副生成物インデックスを示す図である。
【図１２】空気中、１３０℃で１２０時間または５０４時間アニーリングした前後のラム押出ビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥ内の深さに対する検出されたＨＴＭ副生成物を示す図である。
【図１３】空気中、８０℃で、または水中、８０℃で１８時間アニーリングした前後のラム押出ビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥ内の深さに対する検出されたＨＴＭ副生成物を示す図である。
【図１４】曲面を持つ固結型を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００９７】
本発明は、過酸化物架橋および高温溶融工程を用いて耐酸化性および耐摩耗性のあるポリマー材料を製造する方法を含む。また、本発明は、このような材料の製造をサイズ制限なく可能にする複数ステップの手順も含む。
定義
【００９８】
用語「添加剤」は、ベースポリマーに５０ｖ／ｖ％未満加えることができる任意の物質を指す。この物質は、ベースポリマーの分子量未満の分子量を持つ有機物または無機物にすることができる。添加剤は、さまざまな特性をポリマー材料に与えることができて、例えば、核剤、架橋剤または酸化防止剤にすることができる。
【００９９】
過酸化物開始温度または分解温度（Ｔp）：過酸化物が、他の反応を開始することができるフリーラジカルに、例えば、１時間以内に、少なくとも０．１％、より好ましくは少なくとも１０％、最も好ましくは少なくとも５０％、ポリマー内の架橋を開始する（１つまたは複数の）フリーラジカルに大幅に解離／分解する温度を意味する。有機過酸化物は一般に、それらの半減期、すなわち、所与の溶液中の所与の過酸化物の量の半分が、１時間（Ｔ1）または１０時間（Ｔ10）で分解するのにかかる時間によって特徴づけられる。過酸化物開始温度Ｔpは一般に、分解温度と区別なく用いられ、例えば、１０時間の半減期（Ｔ10）または１時間の半減期（Ｔ1）に対応する温度より５℃または１０℃低くても、あるいは５℃または１０℃高くてもよい。この違いは、溶液中ではなくポリマー内の過酸化物の有無による可能性がある。過酸化物開始温度または分解温度は、−２０℃〜５００℃、好ましくは０℃〜２００℃、より好ましくは３０℃〜１９０℃の範囲でありうる。この温度は、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃、５５℃、６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、９５℃、１００℃、１０５℃、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１５５℃、１６０℃、１６５℃、１７０℃、１７５℃、１８０℃、１８５℃、１９０℃、１９５℃、２００℃、２０５℃、２１０℃、２１５℃、２２０℃、２２５℃、２３０℃、２３５℃、２４０℃、２４５℃、２５０℃、２５５℃、２６０℃、２６５℃、２７０℃、２７５℃、２８０℃、２８５℃、２９０℃、２９５℃、３００℃、３０５℃、３１０℃、３１５℃または３２０℃でありうる。
【０１００】
過酸化物は過酸化物官能基を持つ化学物質の群である。一般的な過酸化物の種類には、無機過酸化物、有機過酸化物、ジアシル過酸化物、ペルオキシエステル、ペルオキシジカーボネート、ジアルキル過酸化物、ケトン過酸化物、ペルオキシケタール、環状過酸化物、ペルオキシモノカーボネートおよびヒドロペルオキシドが含まれる。これらは、加熱されたときにフリーラジカルに解離／分解し、ポリオレフィン内で架橋することができる容易に切断できるＯ−Ｏ結合を含む；したがって過酸化物は、本出願において「架橋剤」のファミリーの一部と呼ばれる。本発明における過酸化物は、任意の過酸化物、例えば、過酸化ベンゾイル、過酸化ジクミル、メチルエチルケトンペルオキシド、アセトンペルオキシド、２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキシン（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）１３０）、３，３，５，７，７−ペンタメチル−１，２，４トリオキセパン（Ｔｒｉｇｏｎｏｘ（登録商標）３１１）など、またはこれらの混合物から選択することができる。過酸化物の他の例は、ジラウリルペルオキシド、メチルエーテルケトンペルオキシド、過酢酸ｔ−アミル、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過安息香酸ｔ−アミル、ジ−ｔ−アミルペルオキシド、２，５−ジメチル２，５−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、ｔ−ブチルペルオキシイソプロピルカーボネート、コハク酸ペルオキシド、クメンヒドロペルオキシド、２，４−ペンタンジオンペルオキシド、過安息香酸ｔ−ブチル、ジエチルエーテルペルオキシド、アセトンペルオキシド、アラキドン酸５−ヒドロペルオキシド、過酸化カルバミド、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過オクタン酸ｔ−ブチル、ｔ−ブチルクミルペルオキシド、ジ−ｓｅｃ−ブチル−ペルオキシジカーボネート、ジ−２−エチルヘキシルペルオキシジカーボネート、１，１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサンである。過酸化物の他の例は、Ａｒｋｅｍａから供給されるＬｕｐｅｒｏｘ（登録商標）ファミリーの製品である。過酸化物の他の例は、１，１−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）ヘキサン、３，３，５，７，７−ペンタメチル−１，２，４−トリオキセパン、ブチル４，４−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）バレレート、ジ（２，４−ジクロロベンゾイル）ペルオキシド、ジ（４−メチルベンゾイル）ペルオキシド、ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシイソプロピル）ベンゼン、ｔｅｒｔ−ブチルクミルペルオキシド、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノエート、過安息香酸ｔｅｒｔ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ２−エチルヘキシルカーボネートである。過酸化物の他の例は、Ａｋｚｏ  Ｎｏｂｅｌから供給されるＴｒｉｇｏｎｏｘ（商標）またはＰｅｒｋａｄｏｘ（商標）ファミリーの製品である。
【０１０１】
架橋剤は、ポリマー材料中で架橋を引き起こすことができる化合物である。ポリマーの架橋は、架橋工程を開始するトリガーに続くことが最も多い。例えば、過酸化物の場合、過酸化物がフリーラジカルに分解する温度までの加熱が必要であり、次に、このフリーラジカルはポリマー上に移動し、架橋を引き起こす再結合反応を開始する。場合によっては、紫外光、熱、圧力もしくは真空の適用、特定の溶媒との接触または照射あるいはこれらの組み合わせなど、他の刺激を用いて反応を引き起こしてもよい。いくつかの実施形態において、用いる架橋剤は市販されているものであり、不純物を含んでもよい。いくつかの実施形態において、架橋剤は純度１００％以下でもよい。いくつかの実施形態において、架橋剤は、純度８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％または９９％である。
【０１０２】
本明細書における架橋剤の定義は、当技術分野において公知の定義と幾分異なる。通常、架橋剤は、ポリマー材料上の２つ以上の点に化学的に結合して、同じ、または異なるポリマー鎖の間に結合を作り出すことができる化合物と定義される。われわれは、架橋剤が、ポリマー材料の架橋につながる工程を開始する化合物であり、化合物自体は、化学的またはイオン的にポリマーに結合していても、していなくてもよいという、より一般的で拡張した定義を用いている。例えば、架橋剤はフリーラジカルを有してもよく、このフリーラジカルがポリマー材料から水素を引き抜いて、ポリマー材料上にフリーラジカルを生成してもよい；続いて、このようなポリマー材料上のフリーラジカルが互いに反応して、架橋剤をポリマー材料に化学的に結合せずに、架橋結合を形成することができる。また、架橋剤が、ポリマー材料上の１つまたは複数の部位と共有結合またはイオン結合を形成し、それによってグラフト化または架橋を引き起こしてもよい。この場合、架橋剤は架橋ポリマー材料の一部となる。いくつかの実施形態において、ポリマー材料中には、未反応の架橋剤および／または架橋剤の副生成物がある。いくつかの実施形態において、これらの未反応の架橋剤および／または架橋剤の副生成物は、架橋後にポリマー材料から部分的または完全に抽出される。この抽出は、他の方法のなかでも、溶媒抽出、乳化溶媒抽出、熱抽出、超臨界流体抽出および／または真空抽出を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態において、超臨界二酸化炭素抽出が用いられる。他の実施形態では、ポリマー材料を加熱あり、またはなしで真空下に置くことによる抽出が用いられる。例えば、ＵＨＭＷＰＥの架橋剤は過酸化物でもよい。
【０１０３】
用語「酸化防止剤」は、当技術分野において公知のものを指す（例えば、国際公開第０１／８０７７８号パンフレット、米国特許第６４４８３１５号を参照）。α−およびδ−トコフェロール；プロピル、オクチルまたはドデシル（ｄｅｄｏｃｙｌ）ガラート；乳酸、クエン酸、アスコルビン酸、酒石酸および有機酸ならびにこれらの塩；オルトリン酸塩、リコペン、酢酸トコフェロールが、一般に公知の酸化防止剤の形態である。酸化防止剤は、フリーラジカルスカベンジャーとも呼ばれ：グルタチオン、リポ酸、アスコルビン酸（ビタミンＣ）、ビタミンＢ、ビタミンＤ、ビタミンＥ、トコフェロール（合成または天然のα−、γ−、δ−）、ビタミン酢酸エステル、水溶性トコフェロール誘導体、トコトリエノール、水溶性トコトリエノール誘導体などのビタミン；メラトニン、各種カロテンを含むカロテノイド、ルテイン、ｐｙｃｎｏｇｅｎｏｌ、グリコシド、トレハロース、ポリフェノールおよびフラボノイド、ケルセチン、リコペン、ルテイン、セレン、一酸化窒素、クルクミノイド、２−ヒドロキシテトロン酸；カンナビノイド、第三級ブチルヒドロキノンなどの合成酸化防止剤、６−アミノ−３−ピリジノール（ｐｙｒｏｄｉｎｏｌｅｓ）、ブチル化ヒドロキシアニソール、ブチル化ヒドロキシトルエン、エトキシキン、タンニン、プロピルガラート、他のガラート、Ａｑｕａｎｏｘファミリー；Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０７６、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１３３０を含むＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）ファミリーおよびＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）Ｂファミリー；Ｉｒｇａｆｏｓ（登録商標）１６８を含むＩｒｇａｆｏｓ（登録商標）ファミリー；さまざまな鎖の長さと、さまざまな数のＯＨ基を持つフェノール化合物；スーパーオキシドジスムターゼなどの抗酸化特性を持つ酵素、オトギリソウ、緑茶抽出物、ブドウ種子抽出物、ローズマリー、オレガノ抽出物などの抗酸化特性を持つ薬草抽出物または植物抽出物、これらの混合物、誘導体、類似体または抱合型（ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ  ｆｏｒｍ）を含む。酸化防止剤／フリーラジカルスカベンジャーは、ヒンダードフェノールまたは二級芳香族アミンなどの反応性のＯＨ基またはＮＨ基を持つ一次酸化防止剤にすることができて、それらは、有機リン化合物またはチオ相乗剤（ｔｈｉｏｓｙｎｅｒｇｉｓｔ）などの二次酸化防止剤にすることができて、それらは、多機能酸化防止剤、ヒドロキシルアミン、あるいはラクトンまたはアクリル化ビスフェノールなどの炭素中心ラジカルスカベンジャーにすることができる。酸化防止剤は、個別に選択することができて、または任意の組み合わせで用いることができる。
【０１０４】
本明細書に記載のＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）は、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製造の酸化防止剤のファミリーを指す。さまざまな酸化防止剤には、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）の名称の後に数字が与えられており、例えば、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０３５、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０７６、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０９８などである。Ｉｒｇａｆｏｓ（登録商標）は、Ｃｉｂａ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ製造の加工安定剤のファミリーを指す。Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ファミリーは、互いに異なる酸化防止剤とのブレンドおよびＩｒｇａｆｏｓファミリーなどの異なるファミリーからの安定剤とのブレンドを含むように拡大された。これらは、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）の名称の後にさまざまな頭文字が与えられており、例えば、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＨＰファミリーは、フェノール系酸化防止剤、二次リン酸塩安定剤およびラクトンＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＨＰ−１３６の相乗的な組み合わせである。同様に、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）Ｂ（ブレンド）、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）Ｌ（アミン系）、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）Ｅ（ビタミンＥを含む）、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＭＬ、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＭＤのファミリーがある。本明細書において、われわれは、これらの酸化防止剤および安定剤について、これらの商品名で議論するが、同等の化学構造および活性を持つ他の化学物質を用いることができる。加えて、これらの化学物質は、個別に、または任意の（ａｎｔ）組成の混合物で用いることができる。Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ファミリーの酸化防止剤の化学構造および化学名の一部を表１に一覧にした。
【０１０５】
【表１−１】
2016536391.tif 000003
【０１０６】
【表１−２】
2016536391.tif 000004
【０１０７】
用語「ブレンド」は、概して、その予備固結フォームのポリマー材料と添加剤との混合を指す。両方の組成物が固体である場合、ブレンドは、２つの成分の混合を媒介する液体などの（１つまたは複数の）他の成分を用いて行うことができて、その後、液体は、蒸発させることにより除去される。添加剤が液体、例えばα−トコフェロールである場合は、ポリマー材料を大量の液体と混合することができる。この高濃度ブレンドを、さらに低濃度のブレンドまたは添加剤を含まないバージンポリマー材料を添加して所望の濃度まで希釈し、所望の濃度のブレンドを得ることができる。または、ポリマー材料を十分な液体添加剤と混合して、ポリマー材料中で所望の濃度を得ることができる。添加剤が酸化防止剤、例えばビタミンＥまたはα−トコフェロールである場合も、ブレンドしたポリマー材料も酸化防止剤ドープされる。
【０１０８】
１つの実施形態では、ＵＨＭＷＰＥ薄片がα−トコフェロールとブレンドされる；好ましくは、ＵＨＭＷＰＥ／α−トコフェロールブレンドを加熱して、α−トコフェロールを薄片内に拡散させる。次に、このブレンドに、部分的または完全な成形および熱処理など、別の処理を施す。
【０１０９】
いくつかの実施形態において、（１つまたは複数の）架橋剤および（１つまたは複数の）酸化防止剤を一緒にブレンドして、架橋剤／酸化防止剤ブレンドを生成する。次に、上記架橋剤／酸化防止剤ブレンドをポリマー材料とブレンドして、ポリマー材料／架橋剤／酸化防止剤ブレンドを得る。
【０１１０】
用語「固結」は、概して、ポリマー材料樹脂、粒子、薄片、すなわち、ポリマー材料の小片を、機械的に一体化した大規模な固体フォームに変換するために用いられる工程を指し、この固体フォームは、例えば、医療用インプラントなどに使用する物品を得る機械加工によって、さらに加工することができる。射出成形、押出、圧縮成形、静水圧プレス（熱間または冷間）などの方法を用いることができる。本発明において、予備成形未加工ポリマー材料は十分に固結しない；すなわち、固結はその最大限まで行われない。未加工品の場合、未加工品は、同じポリマー材料から作られた十分に機能する医療用インプラント中に存在する空隙率よりも大きい空隙率も有する。
【０１１１】
ＵＨＭＷＰＥの場合、固結は「圧縮成形」によって最もよく実施される。場合によっては、固結は圧縮成形と区別なく用いることができる。成形工程は一般に：
（ｉ）成形されるポリマー材料を加熱するステップと、
（ｉｉ）加熱されている間にポリマー材料に加圧するステップと、
（ｉｉｉ）温度および圧力を維持するステップと、
（ｉｖ）冷却し、圧力を解放するステップとを含む。
【０１１２】
ポリマー材料の加熱は任意の速度で行うことができる。温度は、時間と共に直線的に、または段階的に、またはその他の任意の速度で上昇させることができる。あるいは、ポリマー材料を予熱した環境に置くことができる。固結のための型は、成形されるポリマー材料と一緒に、または別々に加熱することができる。ステップ（ｉ）および（ｉｉ）、すなわち、固結前の加熱および加圧は、複数のステップおよび任意の順番で行うことができる。
【０１１３】
例えば、ポリマー材料を圧力レベル１に設定するために室温で加圧することができて、その後、加熱および別の圧力レベル２まで加圧することができて、この圧力レベル２は、依然としてステップ（ｉｉｉ）の（１つまたは複数の）圧力とは異なっていてもよい。ステップ（ｉｉｉ）は、高温および高圧が維持される「保持時間（ｄｗｅｌｌ  ｐｅｒｉｏｄ）」であり、このとき大部分の固結が起こる。この時間の間、どの時点でも圧力を解放することなく、１つの温度および圧力、またはいくつかの温度および圧力を用いることができる。例えば、１３５〜３５０℃の範囲の保持温度および０．１ＭＰａ〜１００ＭＰａまたは最大１０００ＭＰａの範囲の保持圧力を用いることができる。保持時間は、１分〜２４時間、より好ましくは２分〜１時間、最も好ましくは約１０分にすることができる。ステップ（ｉｉｉ）の（１つまたは複数の）温度は、（１つまたは複数の）「保持」または「成形」温度と呼ばれる。ステップ（ｉｉｉ）で用いられる（１つまたは複数の）圧力は、（１つまたは複数の）「保持」または「成形」圧力と呼ばれる。冷却および圧力解放（ステップｉｖ）の順番は交換可能に用いることができる。いくつかの実施形態において、冷却および圧力解放は、互いに無関係の変動する速度にしたがってもよい。いくつかの実施形態において、ポリマー樹脂または樹脂と（１つまたは複数の）添加剤とのブレンドの固結は、圧縮成形により達成される。固結のための保持温度および保持時間は、一体化の量を制御するために変更することができる。
【０１１４】
本発明において、われわれは、「部分固結」または「部分的に固結した」または「予備成形した」ポリマー材料についても記述しているが、これらは、ポリマー材料の「完全に固結した」フォームほど一体化していないポリマー材料の状態を指す。一体化の程度は、例えば、固結後のポリマー材料の破断伸びを測定することによって定量化することができる。一般に、より低い破断伸びは、同じタイプのポリマー樹脂ほど一体化していない状態または固結していない状態を示している。一般に、部分的に固結したポリマー材料は、最終生成物として用いられるために必要な特性を有していないことがあり、さらに一体化または加工または固結して、その固結の状態を高め、かつ／またはその空隙率を低減する必要がある。予備成形において、温度ステップおよび圧力ステップは別々に施すことができる。また、予備成形において、周囲圧力、酸素濃度を低下するための周囲圧力未満の分圧または真空を用いることもできる。また、予備成形ステップは、空気中または不活性ガス中またはこれらの混合物中で実施することができる。不活性ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素またはこれらの混合物にすることができる。例えば、０℃〜３５０℃の範囲の保持温度および０．００１ＭＰａ〜１００ＭＰａまたは最大１０００ＭＰａの範囲の保持圧力を用いることができる。保持時間は、１分〜２４時間、より好ましくは２分〜１時間、最も好ましくは約５分にすることができる。
【０１１５】
また、圧縮成形は「積層成形」により行うことができる。これは、薄片、粉末、ペレットなどの形態、または層に固結または予備成形したフォームでもよい１つまたは複数のポリマー材料の予備成形フォームおよび樹脂フォームを圧縮成形することにより、ポリマー材料を固結することを指す。この固結は、（１つまたは複数の）酸化防止剤または（１つまたは複数の）架橋剤など、異なる濃度の添加剤を含む固結フォーム内に特異な領域が存在することができるように行われてもよい。積層成形ポリマー材料が以下の実施例で記述され、実施形態のいずれかにおいて用いられる場合は常に、以下のステップにより製作することができる：
（ａ）１つまたは複数の層が（１つまたは複数の）架橋剤を含まず、１つまたは複数の層が１つまたは複数の添加剤を含む、予備成形したポリマー材料と、ポリマー樹脂粉末またはその酸化防止剤／架橋剤ブレンドとを積層成形するステップ；
（ｂ）（１つまたは複数の）酸化防止剤および（１つまたは複数の）架橋剤など、異なる、または同一の濃度の添加剤を含むポリマー材料の予備成形層を一緒に成形するステップ。
【０１１６】
１つまたは複数の層は、加熱または高温溶融による成形前または成形中に処理することができる。成形される１つまたは複数の層は、加圧前に、（１つまたは複数の）液体中、水中、空気中、不活性ガス中、（１つまたは複数の）超臨界流体中、あるいは気体、液体または超臨界流体の混合物を含む任意の環境中で加熱することができる。１つまたは複数の層は、一緒に成形する前に、室温で、あるいは融点を下回る、または融点を上回る高温で個別に加圧することができる。１つまたは複数の層を予熱する温度は、（１つまたは複数の）成形または保持温度と同じ温度または異なる温度にすることができる。温度は、予熱温度から型の温度まで、圧力あり、またはなしで徐々に高くすることができる。成形前に層が曝露される圧力は、徐々に高くしたり、または高くして、同じレベルで維持したりすることができる。
【０１１７】
固結中、型の異なる領域を異なる温度まで加熱することができる。成形中、温度および圧力を１秒間〜最長１０００時間以上維持することができる。加圧下で冷却中、圧力を成形圧力に維持したり、高くしたり、低くしたりすることができる。冷却速度を０．０００１℃／分から１２０℃／分以上にすることができる。冷却速度は、型の異なる領域で異なる速度にすることができる。ほぼ室温まで冷却後、型を加圧下、１秒間から１０００時間維持することができる。または、圧力を高温で部分的または完全に解放することができる。
【０１１８】
いくつかの実施形態において、固結ポリマー材料は、「直接圧縮成形」（ＤＣＭ）により製作され、これは、インプラントまたはインプラントプリフォームを直接生じることができる平行なプレートまたは任意のプレート／型の幾何形状を用いる圧縮成形である。プリフォームは、一般にインプラントの大きめのものであり、プリフォームに何らかの機械加工を施すことにより、最終インプラント形状を得ることができる。いくつかの実施形態において、直接圧縮成形後に最終インプラント形状の特定の外観が機械加工されてもよい。
【０１１９】
いくつかの実施形態において、予備成形したポリマー材料は高温溶融され、続いて直接圧縮成形される。直接圧縮成形したポリマー材料は、その最終インプラント形状でもよい。いくつかの実施形態において、直接圧縮成形後に最終インプラント形状の特定の外観が機械加工されてもよい。特定の実施形態では、予備成形したポリマー材料は架橋剤を含む。いくつかの実施形態において、予備成形したポリマー材料は、その後の直接圧縮成形の前に照射される。
【０１２０】
また、圧縮成形は、ポリマー材料が第２の表面、例えば、金属または多孔性金属に直接圧縮成形され、インプラントまたはインプラントプリフォームを生じるように行うことができる。このタイプの成形は、「ハイブリッドかみ合わせポリマー材料」または「ハイブリッドかみ合わせ医療用インプラントプリフォーム」または「ハイブリッドかみ合わせ医療用インプラント」を生じる。成形は、固結ポリマー物品の一体化した部分になる第２の片、例えば金属を用いて実施することができる。例えば、酸化防止剤含有ポリエチレン樹脂、粉末または薄片およびバージンポリエチレン樹脂、粉末または薄片の組み合わせが、金属製寛骨臼カップまたは脛骨ベースプレートに直接圧縮成形される。多孔質金属の脛骨ベースプレートを型に入れ、酸化防止剤をブレンドしたポリマー樹脂、粉末または薄片を上面に加える。固結前に、金属片の空隙をワックス状またはプラスターの物質で厚さの半分まで充填して、金属片の他の未充填の半分でポリエチレンのかみ合わせを実現することができる。空隙充填材は、照射およびその後の加工（例えば、過酸化物の拡散）を通して維持され、成分が金属の空隙に流入するのを防ぐ。
【０１２１】
いくつかの実施形態において、物品は加工後にインプラントに成形するために機械加工される。いくつかの実施形態において、ポリマー物品に一体化する１つを超える金属片が存在する。（１つまたは複数の）金属は、部分的にのみ多孔質でも非多孔質でもよい。別の実施形態では、ポリマー物品に一体化する１つまたは一部またはすべての金属片は、人体に移植されたとき、骨の内方成長を可能にする多孔性金属片である。１つの実施形態では、インプラントの選択的なドーピングの間、インプラントの多孔性金属はシーラントを用いてシールされ、（固結後の拡散ステップにおいて）酸化防止剤／過酸化物が空隙に流入するのを防止または低減する。好ましくは、シーラントは水溶性である。しかし、他のシーラントも用いられる。インプラントに施される最終洗浄ステップでもシーラントが除去される。あるいは、別のシーラント除去ステップが用いられる。水、食塩水、ポリビニルアルコールなどの水溶性ポリマーの水溶液、水溶性ワックス、焼石膏などのようなシーラントが用いられる。さらに、ＳＵ−８などのようなフォトレジストを多孔性金属コンポーネントの空隙内で硬化させてもよい。加工後、シーラントを酸エッチングまたはプラズマエッチングにより除去してもよい。これらの実施形態において、第２の表面に直接成形されてハイブリッドかみ合わせポリマー材料を生成するポリマー材料は、添加剤および／または架橋剤あり、またはなしの予備成形したポリマー材料でもよい。このような実施形態において、予備成形したポリマー材料は高温溶融および／または照射架橋されてもよい。
【０１２２】
用語「架橋」は、材料（例えば、ポリマー材料中のポリマー鎖）の一部の共有結合を生じる工程として当技術分野において公知のものを指す。ＵＨＭＷＰＥは半結晶性ポリマーであるが、この場合、ポリマー材料のポリマー鎖の共有結合が存在する。例えば、ポリエチレンなどのポリオレフィンの架橋密度は、ポリマー材料のおよそ３×３×３ｍｍの立方体のキシレン中での膨潤により測定する。キシレン中、１３０℃で２時間膨潤させる前にサンプルを秤量し、キシレン中で膨潤させた直後に秤量する。キシレンの取り込み量は重量法で求め、次に、キシレンの密度（０．７５ｇ／ｃｃ）で割って体積の取り込み量に換算する。ポリエチレンの密度を約０．９４ｇ／ｃｃと仮定して、架橋ＵＨＭＷＰＥの体積の膨潤比を求める。架橋密度は、Ｏｒａｌ  ｅｔ  ａｌ．，Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  ３１：７０５１−７０６０（２０１０）に記載されているように膨潤比を用いて計算し、ｍｏｌ／ｍ3で報告する。用語「高度に架橋した」は、概して、さらに架橋しており、架橋密度が「大幅に架橋した」ポリマー材料の架橋密度よりも高いポリマー材料の状態を指す。用語「架橋した」は、任意のレベルまで架橋したポリマー材料の状態、例えば、大幅に架橋した状態または高度に架橋した状態を指す。
【０１２３】
用語「摩耗」は、接合または別の材料との摩擦の間に、材料がポリマー材料から除かれることを指す。ＵＨＭＷＰＥでは、摩耗は一般に、動作のサイクル数で初期クリープ変形許容量後に重量法により評価される。用語「耐摩耗性のある」は、摩耗が少ないポリマー材料の状態を指す。例えば、摩耗率は、二方向ピン・オン・ディスク摩耗試験機の円筒形のピン（直径９ｍｍ、長さ１３ｍｍ）上で、無希釈の仔ウシ血清中、最大４４０ポンドの変動荷重下、長方形のパターン（５ｍｍ×１０ｍｍ）で２Ｈｚで、Ｂｒａｇｄｏｎ  ｅｔ  ａｌ．（Ｊ  Ａｒｔｈｒｏｐｌａｓｔｙ  １６：６５８−６６５（２００１））に記載されているように試験する。初めに、ピンに０．５百万サイクル（ＭＣ）実施し、その後、およそ０．１２５ＭＣ毎に重量測定しながら１．２５百万サイクルまで試験する。摩耗率は、サイクル数０．５〜１．２５ＭＣに対する減量の線形回帰により求める。用語「高い耐摩耗性がある」は、これらの条件下で３ｍｇ／百万サイクル未満の摩耗率のポリマー材料の状態を指す。
【０１２４】
ポリマー材料の「表面」という用語は、概して、約１．０μｍ〜約２ｃｍ以上、好ましくは約１．０ｍｍ〜約５ｍｍ、より好ましくは約２ｍｍの厚さを有するポリマー材料またはポリマーサンプルまたはポリマー材料を含む医療器具の材料の外部領域を指す。また、表面は、ポリマー材料の外部の複数の領域を指してもよい。
【０１２５】
ポリマー材料の「バルク」という用語は、概して、ポリマー材料の表面からポリマー材料の中心までの、約１．０μｍ〜約２ｃｍ以上、好ましくは約１．０ｍｍ〜約５ｍｍ、より好ましくは約２ｍｍの厚さを有する材料の内部領域を指す。しかし、バルクは、任意の選択した表面を含むポリマー材料の選択した側または面を含んでもよい。
【０１２６】
ポリマー材料の「表面」および「バルク」という用語は、概してそれぞれ外部領域および内部領域を指すが、概して２つの領域の間に分離した境界はない。むしろこれらの領域は、もっと徐々に変わるような領域である。これらは、用いられる物体および樹脂のサイズおよび形状によって変わりうる。
【０１２７】
用語「ドーピング」は、当技術分野において公知の工程を指す（例えば、米国特許第６４４８３１５号および５８２７９０４号を参照）。これに関連して、ドーピングは概して、本明細書に記載の通り、ポリマー材料と、成分または成分の溶液／エマルジョンを特定の条件下での接触させることを指し、例えば、ＵＨＭＷＰＥを酸化防止剤で超臨界条件下でドーピングする。また、「ドーピング」は、（１つまたは複数の）添加剤を５０ｖ／ｖ％未満の量でベースポリマー材料に導入することも指す。例えば、酸化防止剤を取り込むように処理されたポリマー材料は、「酸化防止剤ドープされた」ポリマー材料と呼ばれる。ポリマー材料は、架橋剤などの他の添加剤でも「ドープされ」ることができて、この場合、そのように処理されたポリマー材料は、「架橋剤ドープされた」ポリマー材料と呼ばれることがある。あるいは、ポリマー材料が１つまたは複数の過酸化物でドープされる場合、「過酸化物ドープされた」ポリマー材料と呼ばれることがある。
【０１２８】
また、ドーピングは、ポリマー材料を添加剤中に浸して、ポリマー材料を固体状の添加剤と接触させて、ポリマー材料を液体状の添加剤の浴と接触させて、あるいはポリマー材料を、溶液、エマルジョン、懸濁液、スラリー、エアゾール状の１つもしくは複数の溶媒中、または気体中または超臨界流体中の添加剤の混合物と接触させて、添加剤をポリマー材料中に拡散させることにより行われてもよい。拡散によるドーピング工程は、ポリマー材料、プリフォーム、医療用インプラントまたは器具を、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルペルオキシ）ヘキシン−３（Ｌｕｐｅｒｏｘ（登録商標）１３０）などの添加剤と、約１時間〜最長数日間、好ましくは約１時間〜２４時間、より好ましくは１時間〜１６時間接触させるステップを含むことができる。ドーピング時間は、１秒〜数週間にすることができて、または、１分〜２４時間にすることができて、または１５分間隔で１５分〜２４時間にすることができる。添加剤の拡散のための媒体（浴、溶液、エマルジョン、ペースト、スラリーなど）は、室温から最高約２００℃以上まで加熱することができて、ドーピングは、室温から最高約２００℃以上で行うことができる。好ましくは、酸化防止剤は１００℃まで加熱することができて、ドーピングは１００℃で行われる。または、ドーピングは、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃、５５℃、６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、９５℃、１００℃、１０５℃、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１５５℃、１６０℃、１６５℃、１７０℃、１７５℃、１８０℃、１８５℃、１９０℃、１９５℃、２００℃、２０５℃、２１０℃、２１５℃、２２０℃、２３０℃、２４０℃、２５０℃、２６０℃、２７０℃、２８０℃、２９０℃、３００℃、３２０℃または３４０℃で行うことができる。
【０１２９】
ドープされたポリマー材料は、ドーピング後に、ポリマー材料の融点未満または融点を超えて加熱することにより、アニーリング（加熱）することができる。アニーリングは、好ましくは、約１時間〜最長数日間、より好ましくは約１時間〜２４時間、最も好ましくは１時間〜１６時間である。ドーピング時間は、１秒〜数週間にすることができて、または、１分〜２４時間にすることができて、または１５分間隔で１５分〜２４時間にすることができる。ドープされたポリマー材料は、室温から最高約３５０℃まで加熱することができて、アニーリングは室温から最高約３５０℃で行うことができる。好ましくは、ドープされたポリマー材料は、１２０℃まで加熱することができて、アニーリングは、１２０℃で行われる。または、アニーリングは、２０℃、２５℃、３０℃、３５℃、４０℃、４５℃、５０℃、５５℃、６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、９５℃、１００℃、１０５℃、１１０℃、１１５℃、１２０℃、１２５℃、１３０℃、１３５℃、１４０℃、１４５℃、１５０℃、１５５℃、１６０℃、１６５℃、１７０℃、１７５℃、１８０℃、１８５℃、１９０℃、１９５℃、２００℃、２０５℃、２１０℃、２１５℃、２２０℃、２２５℃、２３０℃、２３５℃、２４０℃、２４５℃、２５０℃、２５５℃、２６０℃、２６５℃、２７０℃、２７５℃、２８０℃、２８５℃、２９０℃、２９５℃、３００℃、３１５℃、３２０℃、３２５℃、３３０℃、３３５℃または３４０℃で行うことができる。「過酸化物ドープされた」ポリマー材料の場合は、アニーリング中に用いられる（１つまたは複数の）温度が（１つまたは複数の）過酸化物開始温度に近いか、それを超える場合、アニーリングにより架橋を引き起こすことができる。アニーリングは、（１つまたは複数の）液体中、空気中、酸素などの他の気体中、不活性ガス中、（１つまたは複数の）超臨界流体中、鋭敏化（ｓｅｎｓｉｔｉｚｉｎｇ）環境中または真空中で実施することができる。また、アニーリングは、周囲圧力で、周囲圧力を超えて、または周囲圧力未満で実施することができる。また、アニーリングは、ポリマー材料が、ビタミンＥなどの液体酸化防止剤、あるいは（１つまたは複数の）酸化防止剤の溶液／エマルジョンに浸漬されている間に実施することができる。
【０１３０】
「鋭敏化環境」または「鋭敏化雰囲気」は、残ったフリーラジカルと反応して残ったフリーラジカルの再結合を助ける鋭敏化気体および／または（１つまたは複数の）液体成分を含む、（室温で）気体および／または液体の混合物を指す。気体は、アセチレン、クロロ−トリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、エチレンなどでもよい。気体またはこれらの気体の混合物は、窒素、アルゴン、ネオンなどの希ガスを含んでもよい。二酸化炭素または一酸化炭素などの他の気体が混合物中に存在してもよい。処理された材料の表面が器具の製造中に機械加工されて除かれる用途では、気体ブレンドは、酸素などの酸化性気体を含むことができる。鋭敏化環境は、さまざまな数の炭素を持つジエン、あるいはこれらの液体および／または気体の混合物にすることができる。鋭敏化液体成分の一例はオクタジエンまたは他のジエンであり、これらは、ヘキサンまたはヘプタンなど、他の鋭敏化液体および／または非鋭敏化液体と混合することができる。鋭敏化環境には、アセチレン、エチレンまたは同様の気体などの鋭敏化気体、あるいは気体の混合物、あるいは鋭敏化液体、例えば、ジエンを含むことができる。環境は、室温から材料の融点未満の温度の範囲の温度まで加熱される。
【０１３１】
本発明の特定の実施形態において鋭敏化気体および／または液体あるいはこれらの混合物、不活性ガス、空気、真空ならびに／あるいは超臨界流体が、ブレンド、混合、固結、クエンチ、照射、アニーリング、機械的変形、ドーピング、均質化、加熱、溶融および医療用インプラントなどの完成品のパッケージ化を含む、本明細書に開示されている方法のステップのいずれかで存在することができる。
【０１３２】
用語「フリーラジカル開始剤」は、特定の条件下で、例えば、加熱することによりラジカル化学種を与えることができる物質として当技術分野において公知のものを指す。これらは一般に、容易に解離する結合を持つ。例えば、（１つまたは複数の）過酸化物は、容易に切断できるＯ−Ｏ結合を含む。
【０１３３】
用語「核剤」は、当技術分野において公知の添加剤、ベースポリマーの分子量未満の分子量を持つ有機物または無機物を指し、これらはポリマー材料中の結晶化の速度を向上させる。通常、有機カルボン酸塩、例えば炭酸カルシウムは、ポリオレフィンの良好な核形成剤である。また、核剤は通常０．５重量％など、低濃度で用いられる。
【０１３４】
用語「結晶度」は、結晶のポリマーの割合を指す。結晶度は、サンプル重量（グラム単位の重量）、溶融時にサンプルが吸収する熱（Ｅ、単位はＪ／ｇ）およびポリエチレン結晶の溶解熱（ΔＨ＝２９１Ｊ／ｇ）を求め、ＡＳＴＭ  Ｆ２６２５など、またはこれらの後の版による以下の式を用いて計算される：
結晶度（％）＝Ｅ／ｗ・ΔＨ
【０１３５】
用語「ピーク溶融温度」は、ポリマー材料が固体から溶融状態に転移するポリマー材料の融解転移として当技術分野において公知のものを指す。ＵＨＭＷＰＥなどの半結晶性材料では、この転移が、その結晶部分の溶融温度と重なりうる。この溶融温度は、示差走査熱量計を用いて、−２０℃〜２００℃で加熱速度１０℃／分で求めることができる。ＵＨＭＷＰＥのピーク溶融温度は、一般に約１３６℃〜約１４０℃であり、伸びきり鎖結晶を含む場合は、約１４４℃〜約１４７℃になりうる。
【０１３６】
用語「非永続的な器具」は、数カ月よりも短い期間、体内に移植するための器具として当技術分野において公知のものを指す。一部の非永続的な器具は、数秒間から数分間、体内にありうる一方、他の器具は、数日間、数週間または最長数カ月間移植されてもよい。非永続的な器具には、例えば、カテーテル、チューブ、静脈チューブおよび縫合糸が含まれる。
【０１３７】
用語「パッケージング」は、医療器具がパッケージ化および／または輸送される１つまたは複数の容器を指す。パッケージングには、袋、ブリスターパック、熱収縮包装、箱、アンプル、瓶、チューブ、トレイなど、またはその組み合わせを含むいくつかのレベルの材料を含むことができる。単一のコンポーネントをいくつかの個別のタイプのパッケージに入れて輸送してもよく、例えば、コンポーネントを袋に入れることができて、これをトレイにいれ、これを箱に入れる。組立品全体を滅菌および輸送することができる。パッケージ材料には、パーチメント紙、多層ポリエチレン、ナイロン６、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）およびポリ塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマーのフィルム、ポリプロピレン、ポリスチレンおよびエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）のコポリマーが含まれるが、これらに限定されない。
【０１３８】
用語「医療用インプラント」は、生体、例えば、動物体または人体に移植する目的で作られる医療器具を指す。医療用インプラントには、全関節手術で用いられる寛骨臼ライナー、脛骨インサート、関節窩コンポーネント、膝蓋コンポーネントおよび他の耐荷重、関節コンポーネントが含まれるが、これらに限定されない。用語「永続的な器具」は、数カ月よりも長い期間、体内に移植するための当技術分野において公知のものを指す。永続的な器具には、医療用インプラントまたは器具、例えば、寛骨臼ライナー、肩関節窩、膝蓋コンポーネント、手指関節コンポーネント、足首関節コンポーネント、肘関節コンポーネント、手首関節コンポーネント、足指関節コンポーネント、ｂｉｐｏｌａｒ型股関節置換、脛骨膝インサート、補強用金属およびポリエチレンポストを備える脛骨膝インサート、椎間板、縫合糸、腱、心臓弁、ステントおよび移植血管が含まれる。用語「医療用インプラント」は、短期または長期の使用のため、動物またはヒトに移植する器具として当技術分野において公知のものを指す。本発明の態様によれば、医療用インプラントには、寛骨臼ライナー、肩関節窩、膝蓋コンポーネント、手指関節コンポーネント、足首関節コンポーネント、肘関節コンポーネント、手首関節コンポーネント、足指関節コンポーネント、ｂｉｐｏｌａｒ型股関節置換、脛骨膝インサート、補強用金属およびポリエチレンポストを備える脛骨膝インサート、椎間板、縫合糸、腱、心臓弁、ステントおよび移植血管を含む医療器具が含まれる。
【０１３９】
室温とは、１５℃から３０℃の間を意味する。
【０１４０】
「バージン」とは、添加剤を含まない材料を意味する。例えば、バージンポリマー材料は、酸化防止剤または架橋剤などの添加剤を含まないポリマー材料である。
【０１４１】
本発明における用語「界面」は、コンポーネントが別の部品（金属または非金属コンポーネントなど）と接触するインプラントの構成になっており、これがポリマーと金属または別のポリマー材料との間に界面を形成するときに、形成される医療器具におけるニッチと定義される。例えば、ポリマー−ポリマーまたはポリマー−金属の界面は、整形外科用関節および骨置換部品（例えば、股関節、膝、肘または足首の置換など。）の医療用装具内にある。
【０１４２】
ポリエチレンと密接に接触している工場組み立て部品を含む医療用インプラントは界面を形成する。ほとんどの場合、界面は、ガス滅菌工程の間、エチレンオキサイドガスまたはガスプラズマと容易には接触できない。
【０１４３】
「ポリマー材料」または「ポリマー」にはポリエチレンが含まれ、例えば、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）は、約５００，０００を超え、好ましくは約１，０００，０００を超え、より好ましくは約２，０００，０００を超える分子量を有するエチレンの直鎖状非分岐鎖を指す。しばしば、分子量は約８，０００，０００以上に達しうる。初期平均分子量とは、照射前のＵＨＭＷＰＥ出発材料の平均分子量を意味する。１９９９年７月１６日に出願された米国特許第５８７９４００号、ＰＣＴ／ＵＳ９９／１６０７０および１９９７年２月１１日に出願されたＰＣＴ／ＵＳ９７／０２２２０を参照されたい。用語「ポリエチレン物品」または「ポリマー物品」または「ポリマー」は概して、本明細書に開示されている任意の「ポリマー材料」を含む物品を指す。
【０１４４】
また、用語「ポリマー材料」または「ポリマー」には、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（エチレングリコール）などのヒドロゲル、これらのブレンド、またはこれらの互いに貫通するネットワークも含まれ、これらは、水中で平衡後、水がその当初の重量の少なくとも１〜１０，０００％、通常はその当初の重量の１００重量％、またはその重量の９９％以下を占めるように水を吸収することができる。
【０１４５】
「ポリマー材料」または「ポリマー」は、樹脂、薄片、粉末、固結した原料、インプラントの形態にすることができて、（１つまたは複数の）酸化防止剤などの添加剤を含むことができる。また、「ポリマー材料」または「ポリマー」は、異なる濃度の酸化防止剤などの添加剤を含む１つまたは複数の異なる樹脂、薄片または粉末のブレンドにすることもできる。樹脂、薄片または粉末のブレンドは、当技術分野において公知のブレンド技術により実現することができる。また、「ポリマー材料」は、これらのブレンドの固結した原料にすることもできる。
【０１４６】
また、「ポリマー材料」または「ポリマー」は、互いに異なる構造的なサブユニットを含むこともできる。このようなポリマーは、ジ−またはトリ−または複数の単位のコポリマー、交互のコポリマー、星型コポリマー、ブラシ型ポリマー、グラフト化されたコポリマーまたは互いに貫通するポリマーにすることができる。これらは、熱可塑性プラスチックなど、加工中および使用中、実質的に無溶媒にすることができて、または、ヒドロゲルなど、大量の溶媒を含むことができる。また、ポリマー材料には、合成高分子、天然高分子、ブレンドおよびこれらの混合物も含まれる。また、ポリマー材料には、分解性および非分解性ポリマーも含まれる。
【０１４７】
また、本発明の生成物および工程は、さまざまなタイプのポリマー材料、例えば、任意のポリプロピレン、任意のポリアミド、任意のポリエーテルケトン、または、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を含む任意のポリオレフィン、コポリマーあるいはこれらの混合物にも適用される。また、本発明の生成物および工程は、さまざまなタイプのヒドロゲル、例えば、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（エチレンオキシド）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（アクリルアミド）、コポリマーまたはこれらの混合物、あるいはコポリマー、あるいはこれらと任意のポリオレフィンの混合物にも適用される。本明細書において用いられるとき、ポリマー材料は、さまざまな形態のポリエチレン、例えば、樹脂、粉末、薄片、粒子、粉末、またはこれらの混合物、あるいは上述のいずれかから誘導される固結フォームにも適用される。本明細書において用いられるとき、ポリマー材料は、さまざまな形態のヒドロゲル、例えば、フィルム、押出品、薄片、粒子、粉末、またはこれらの混合物、あるいは上述のいずれかから誘導される固結フォームにも適用される。
【０１４８】
用語「滅菌した」は、物体、例えば、界面またはハイブリッド材料または（１つまたは複数の）界面を含む医療用インプラントの状態を指し、ここで、界面は医学的に許容されるよう十分に滅菌されており、すなわち、感染を引き起こしたり、再手術が必要になったりしない。物体、例えば医療用インプラントは、イオン化照射技術またはガス滅菌技術を用いて滅菌することができる。ガンマ線滅菌は当技術分野において周知である。電子ビーム滅菌も用いることができる。エチレンオキサイドガス滅菌およびガスプラズマ滅菌も用いることができる。オートクレーブ処理は医療用インプラントを滅菌する別の方法である。感染を引き起こす微生物および／またはこれらの胞子を殺すための溶媒または超臨界流体への十分な曝露を滅菌方法にすることができる。
【０１４９】
数値および範囲の文脈において、用語「約」または「およそ」は、本明細書に含まれる教示から当業者には明らかであるように、方法のパラメータ（例えば、時間、線量、線量率／レベルおよび温度）を利用し、所望の程度の架橋を有し、かつ／または所望の通りフリーラジカルがないか、クエンチされるなど、本発明が意図した通りに実施できるような、記載の値または範囲を近似する、またはこれらに近い値または範囲を指す。これは、少なくとも部分的には、ポリマー組成の特性が変動するためである。したがって、これらの用語は、系統誤差の結果生じる値を越える値を包含する。これらの用語は、当業者に公知の通り、暗黙的なことを明示的にする。
【０１５０】
発明の概要および本発明の説明において、本明細書に記載のすべての範囲は、すべての数字あるいは範囲の数字のその付近またはそれらの間の値を含む。本発明の範囲は、範囲のすべての整数、小数および分数値を明示的に示し、かつ定める。例えば、照射線量は、約５０ｋＧｙ、約６５ｋＧｙ、約７５ｋＧｙ、約１００ｋＧｙ、約２００ｋＧｙ、約３００ｋＧｙ、約４００ｋＧｙ、約５００ｋＧｙ、約６００ｋＧｙ、約７００ｋＧｙ、約８００ｋＧｙ、約９００ｋＧｙまたは約１０００ｋＧｙ、または１０００ｋＧｙを超え、またはその付近もしくはそれらの間の任意の整数、小数または分数値にすることができる。
【０１５１】
用語「加熱」は、材料をある温度に、概して、その現状の温度を超える温度にすることを指す。この用語は、上記温度を一定の時間維持することを指すこともできて、すなわち、場合によっては「アニーリング」と区別なく用いることができる。加熱は任意の速度で行うことができる。加熱速度は０．００１℃／分〜１０００℃／分にすることができて、または０．１℃／分から１００℃／分の間にすることができて、または０．５℃／分〜１０℃／分にすることができて、または１℃間隔で１℃／分〜５０℃／分の任意の速度にすることができる。加熱は任意の時間行うことができる。加熱時間は０．１分〜１００年、または１分〜２４時間、または１分〜１２時間、または３０分〜１０時間、または５時間または６時間または８時間にすることができる。
【０１５２】
用語「冷却」は、材料をある温度に、概して、その現状の温度未満の温度にすることを指す。この用語は、上記温度を一定の時間維持することを指すこともできて、すなわち、場合によっては「アニーリング」と区別なく用いることができる。冷却は任意の速度で行うことができる。冷却速度は０．００１℃／分〜１０００℃／分にすることができて、または０．１℃／分から１００℃／分の間にすることができて、または０．５℃／分〜１０℃／分にすることができて、または１℃間隔で１℃／分〜５０℃／分の任意の速度、または２．５℃／分にすることができる。冷却は任意の時間行うことができる。冷却時間は０．１分〜１００年、または１分〜２４時間、または１分〜１２時間、または３０分〜１０時間、または１時間または２時間または５時間または６時間または８時間にすることができる。
【０１５３】
用語「アニーリング」は、材料をある温度にして、その温度に維持することを指す。当技術分野において、この用語は一般に、材料をその融点未満で加熱し、その温度に一定の時間維持することを指すことができる。本出願では、この用語は、材料、例えばポリマー材料の溶融温度未満の、または溶融温度を超える任意の温度まで加熱または冷却することを指す。加熱／冷却は任意の速度で行うことができる。加熱／冷却速度は０．００１℃／分〜１０００℃／分にすることができて、または０．１℃／分から１００℃／分の間にすることができて、または０．５℃／分〜１０℃／分にすることができて、または１℃間隔で１℃／分〜５０℃／分の任意の速度にすることができる。アニーリングは任意の時間行うことができる。アニーリング時間は０．１分〜１００年、または１分〜２４時間、または１分〜１２時間、または３０分〜１０時間または５時間または６時間または８時間にすることができる。
【０１５４】
用語「高温溶融」は、材料を、好ましくは２００℃を超える温度まで加熱することを指す。この用語は、上記温度を一定の時間維持することを指すこともできて、すなわち、場合によっては「アニーリング」と区別なく用いることができる。加熱は任意の速度で行うことができる。加熱速度は０．００１℃／分〜１０００℃／分にすることができて、または０．１℃／分から１００℃／分の間にすることができて、または０．５℃／分〜１０℃／分にすることができて、または１℃間隔で１℃／分〜５０℃／分の任意の速度にすることができる。加熱は任意の時間行うことができる。加熱時間は０．１分〜１００年、または１分〜２４時間、または１分〜１２時間、または３０分〜１０時間、または５時間または６時間または８時間にすることができる。加熱中、材料はある一定の温度に維持される。加熱中、温度の変動があってもよい。変動はわずか１℃未満ほどに小さくても、数十℃以上ほどに大きくてもよい。
【０１５５】
用語「照射（ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ）」は、材料の照射（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）、例えば、ガンマ線照射、電子照射、Ｘ線照射または紫外線（ＵＶ）照射などのイオン化照射への曝露として当技術分野において公知のものを指す。「照射架橋」は、照射の結果、材料を架橋結合するための照射工程を指し、例えば、ＵＨＭＷＰＥをガンマ線照射に曝露して材料を架橋結合する工程を指す。また、この用語は、照射工程の結果生じた材料内の架橋も指す。用いられる照射線量は、０．０００１ｋＧｙ〜１０００００ｋＧｙ、または０．１ｋＧｙ〜１０００ｋＧｙ、または１ｋＧｙ〜３００ｋＧｙまたは約１００ｋＧｙまたは約１５０ｋＧｙまたは約１７５ｋＧｙまたは約２００ｋＧｙにすることができる。照射線量率は、０．００１ｋＧｙ／分〜１０００００ｋＧｙ／分、または０．１ｋＧｙ／分〜１００ｋＧｙ／分、または１ｋＧｙ／分〜５０ｋＧｙ／分または約２５ｋＧｙ／分または約１０ｋＧｙ／分または約１００ｋＧｙ／分にすることができる。照射は、空気中、真空中、または部分的なガスの環境中、例えば酸素と窒素の混合物中で行うことができる。また、照射は、不活性ガス中または部分的な不活性ガス中で行うことができる。また、照射は周囲温度で、あるいは周囲温度未満で、または周囲温度を超えて行うことができる。照射は、周囲温度を超える高温で行うことができる。照射温度は、−１００℃〜１０００℃、または０℃〜５００℃、または２０℃〜２００℃、または２５℃〜１５０℃、または約２５℃または約７０℃または約１００℃または約１２０℃または約１２５℃にすることができる。
【０１５６】
実施形態のいずれかにおいて、架橋剤（過酸化物）架橋、高温溶融およびこれらの関連する工程は、２０１２年４月４日に出願された米国特許出願第６１／６２０２０２号および２０１３年１月２５日に出願された米国特許仮出願第６１／７５６５９５号および２０１３年３月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／７９４２８４号（これらの全体が参照により組み込まれる。）にあるように実施することができる。
【０１５７】
実施形態のいずれかにおいて、ポリマー材料の調製、高温溶融およびその関連する工程は、米国特許出願公開第６１／１５４１３４号（その全体が参照により組み込まれる。）にあるように実施することができる。
【０１５８】
実施形態のいずれかにおいて、ポリマー材料の調製、照射架橋およびその関連する工程は、米国特許第５８７９４００号および米国特許第６７８６９３３号（それらの全体が参照により組み込まれる。）にあるように実施することができる。
【０１５９】
実施形態のいずれかにおいて、ポリマー材料の調製、ポリマー材料への酸化防止剤添加または照射架橋は、米国特許第７４３１８７４号（その全体が参照により組み込まれる。）にあるように実施することができる。
【０１６０】
実施形態のいずれかにおいて、ポリマー材料の調製、ポリマー材料への酸化防止剤添加、照射架橋、または固結および固結後加工は、米国特許第８４２６４８６号および米国特許第８４２５８１５号（それらの全体が参照により組み込まれる。）にあるように実施することができる。
樹脂のブレンド
【０１６１】
いくつかの実施形態において、１つまたは複数の添加剤が、ポリマー樹脂との混合によりポリマー材料に加えられる。これらの添加剤は順次または同時に加えることができる。これらの添加剤は、溶媒などの混合剤を利用して加えることもできる。例えば、酸化防止剤（ＡＯ）またはＡＯ（例えばビタミンＥ）の混合物を、混合において助けになるイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を用いてＵＨＭＷＰＥポリマーの粉末中にブレンドすることができる。ＡＯをＩＰＡに溶解し、次に、ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末と混合する。例えば、混合は工業用ブレンダー内で行われ、これによりＵＨＭＷＰＥをブレンダー内に入れ、ブレンダーがＵＨＭＷＰＥ粉末を混転しながら動作している間に、酸化防止剤または酸化防止剤溶液（例えば、ＩＰＡ中）をすべて一度に、または断続的に投入して、最終的なブレンドで所望の酸化防止剤濃度を得る。混合中または混合後の溶媒の蒸発を助けるために真空および／または加熱を用いることができる。有機過酸化物または有機過酸化物の混合物を、純粋な形態で、または溶媒などの混合剤を利用して、酸化防止剤またはＡＯ（例えばビタミンＥ）の混合物と共に、あるいは別々に導入することができる。例えば、ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥ粉末を、工業用ブレンダーの同じポートを通じて、または他のポートに投入することにより、純粋な形態のｐｅｒｏｘｉｄｅ  １３０とさらに混合することができる。あるいは、ビタミンＥとＰ１３０の両方を、ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末と混合する前にＩＰＡに溶解することができる。ＵＨＭＷＰＥと、（１つまたは複数の）過酸化物または（１つまたは複数の）ＡＯとのブレンドは、これらのそれぞれの添加剤を任意の順番で、またはすべて一緒に加えることで行うことができる。
【０１６２】
ポリマー材料中への任意の添加剤のブレンドは、真空下、部分的な真空下、大気圧下または加圧環境中で行うことができる。ブレンドは、不活性ガス、反応性ガス、酸素、またはこれらの任意の組み合わせと接触させることができる。また、ブレンドは、超臨界流体などの流体内で実施することもできる。これらの環境は、任意の所望の配列の連続的な環境、順次の環境または交互の環境にすることができる。また、ブレンドは、自発的な、または外部からの加熱下または冷却下で行うこともできる。添加剤とポリマー材料のブレンド中の温度は、−１００℃〜５００℃、より好ましくは２５℃〜１２０℃、より好ましくは２５℃〜９０℃、最も好ましくは約２５℃〜８０℃にすることができる。ブレンド中に積極的な冷却または加熱を加えて、（１つまたは複数の）所望の範囲に温度を維持することができる。また、ブレンド中の温度は、所望の通りの温度で、加熱、冷却または浸透の形態で変化させることもできる。
【０１６３】
いくつかの実施形態において、所望の最終ブレンド濃度を得るために添加剤とポリマー樹脂のブレンドを行うことができる。あるいは、添加剤を混合したポリマー樹脂ブレンドのマスターバッチまたは高濃度の形態を用いることができる。例えば、ＵＨＭＷＰＥの０．２重量％ビタミンＥブレンドが所望の場合、このブレンドを０．２重量％のビタミンＥ濃度と直接混合することができる；あるいは、所望の最終ブレンド濃度を得るために、バージンＵＨＭＷＰＥまたはより低ビタミンＥ濃度のブレンドを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドを加えることで後で希釈される、さらに高濃度のビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドを調製することができる（２重量％ビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥマスターバッチなど）。
【０１６４】
例えば、２重量％ビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドを添加剤を含まないバージンＵＨＭＷＰＥと混合して、より低濃度のビタミンＥブレンドを得ることができる。同じことを、バージンＵＨＭＷＰＥの代わりに２重量％ビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥマスターバッチに、より低ビタミンＥ濃度のブレンドを加えることで行うことができる。（１つまたは複数の）過酸化物の添加を上記希釈ステップ中に行うことができる。マスターバッチおよび／またはバージン／より低い濃度ブレンドを（１つまたは複数の）有機過酸化物と（別々に、または一緒に）混合することもできる。
【０１６５】
架橋剤の定義には炭素−炭素開始剤も含まれ、これは、過酸化物と同様のポリマー材料中で架橋を開始することもできる。化合物のこの群の例には、２，３−ジメチル−２，３−ジフェニルブタンまたはポリ−１，４−ジイソプロピルベンゼンがある。架橋剤は、過酸化物または炭素−炭素開始剤あるいはこれらの混合物でもよい。
【０１６６】
ポリマー材料は、所望の任意の量の添加剤とブレンドすることができて、例えば、２０キログラム以上のポリマー材料樹脂を、工業用ブレンダーを用いて添加剤とブレンドすることができる。ブレンド後、ブレンドしたポリマー材料は、真空下、部分的な真空下、大気圧下または加圧環境下で保管することができる。不活性ガス、空気、酸素、反応性ガスまたはこれらの組み合わせを保管環境として用いることができる。ポリマー材料は、−１００℃〜５００℃、好ましくは−２０℃〜３０℃、最も好ましくは−２０℃〜４℃の温度で保管することができる。ブレンドしたポリマー材料を室温未満の温度で密閉容器または密封容器内で保管すると、蒸発による何らかの添加剤の損失を最小限に抑えることができる。
高温溶融工程
【０１６７】
用語「高温溶融」は、材料を、好ましくは２００℃を超える温度まで加熱することを指す。この用語は、上記温度を一定の時間維持することを指すこともできて、すなわち、場合によっては「アニーリング」と区別なく用いることができる。加熱は任意の速度で行うことができる。加熱速度は０．００１℃／分〜１０００℃／分にすることができて、または０．１℃／分から１００℃／分の間にすることができて、または０．５℃／分〜１０℃／分にすることができて、または１℃間隔で１℃／分〜５０℃／分の任意の速度にすることができる。加熱は任意の時間行うことができる。加熱時間は０．１分〜１００年、または１分〜２４時間、または１分〜１２時間、または３０分〜１０時間、または５時間または６時間または８時間にすることができる。加熱中、材料はある一定の温度に維持される。加熱中、温度の変動があってもよい。変動はわずか１℃未満ほどに小さくても、数十℃以上ほどに大きくてもよい。
【０１６８】
加熱は、単一の加熱、単一の浸透および単一の冷却サイクルを用いて行うことができて、または複数の加熱、浸透および冷却サイクルを用いて行うことができる。例えば、加熱は約２５０℃まで行い、ある時間の約２５０℃の浸透が続き、約３００℃までの加熱が続き、ある時間の約３００℃の浸透が続き、約１４０℃までの冷却が続き、ある時間の約１４０℃の浸透が続き、ほぼ室温までの冷却が続くことができる。
【０１６９】
加熱ステップ、浸透ステップまたは冷却ステップは、１秒間〜数日間、より好ましくは３０分〜数時間実施することができる。例えば、加熱は約２５０℃まで約３０分間行い、約７時間の約２５０℃の浸透が続き、約３０分間の約３００℃までの加熱が続き、約２０時間以上の約３００℃の浸透が続き、約６時間の約１４０℃までの冷却が続き、約３時間の約１４０℃の浸透が続き、約３時間のほぼ室温までの冷却が続くことができる。
【０１７０】
好ましい実施形態において、（１つまたは複数の）添加剤とブレンドしたポリマー材料が固結され、次に固結ポリマー材料は複数のステップで２００℃を超えるまで加熱され、例えば、２５０℃まで加熱され、この温度で少なくとも４時間浸透され、続いて３００℃まで少なくとも１０時間、ただし３０時間未満加熱され、続いて２８０℃まで冷却され、この温度で少なくとも１時間または約４時間または約７時間浸透され、続いて複数の冷却ステップおよび浸透ステップまたは１つの冷却ステップで室温まで冷却される。各ステップにおいて冷却または加熱が行われる速度は異なることができて、０．０００１℃／分〜１００℃／分以上、または０．１℃／分〜約１℃／分または約０．３℃／分または約２．５℃／分にすることができる。
【０１７１】
高温溶融は、ポリマー樹脂の機械特性および摩耗率を変化させる。好ましい実施形態において、ポリマー樹脂は、酸化防止剤（例えば、ビタミンＥ、Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０またはＨＡＬＳあるいはこれらの混合物）および架橋剤（例えば、炭素−炭素開始剤、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ  ３１１またはＰ１３０あるいはこれらの混合物）とあらかじめブレンドされる。高温溶融中、材料のアイゾッド強さは増大するが、一方で、材料の摩耗率は、温度が高くなり、高温溶融時間が長くなると低減する。場合によっては、前の架橋から存在する、かつ／または高温溶融中に生成する副生成物が存在する。高温溶融は、大部分が揮発性のこれらの副生成物の除去も助ける。摩耗率について妥協しすぎないようにしながらも、同時に望ましくないどのような副生成物も排除するために、ポリマー樹脂の配合物、すなわち用いられる添加剤に応じて、高温溶融パラメータを最適化することが必要であろう。すべての副生成物が望ましくないわけではない。場合によっては、副生成物は生体適合性があり、したがって、副生成物の除去は必要ないこともある。
高温溶融後
【０１７２】
高温溶融は、関心のある任意のサイズのサンプルに対して行うことができる。例えば、直径が約１インチ、１．５インチ、２インチ、３インチまたは４インチ未満あるいはさらに大きい円筒形のバーをラム押出により製造してもよい。このバーをそのままで高温溶融することができて、あるいは高温溶融前または高温溶融後に、より小さいサンプル、インプラントプリフォームまたはインプラントに機械加工してもよい。複数の機械加工ステップをステップの間に用いることもできる。
【０１７３】
インプラントプリフォームは、インプラントよりも寸法的に大きい形状である。必要な加工がすべて完了した後、１００μｍから数ミリメートルまたは数センチメートルの間の任意の量を除去することによってインプラントプリフォームを機械加工し、最終的なインプラントフォームを得る。
【０１７４】
高温溶融したサンプルは、高温溶融前または高温溶融後にさまざまな環境に曝露することができる。サンプルは、水中または水溶液中、有機溶媒中、気体中または超臨界流体中で加熱または冷却することができる。サンプルは、真空条件下、または部分的な真空条件下または大気条件下に置くことができる。サンプルは、複数の環境条件に順次、さまざまな時間曝露することができる。
【０１７５】
高温溶融前または高温溶融後、サンプルからの特定の分子、例えば、過酸化物架橋の副生成物および／または高温溶融の副生成物および／または残った未反応の過酸化物分子の抽出が望ましいこともある。抽出は、例えば、液体、気体または超臨界流体と接触する所望の環境で任意の温度で行うことができる。
【０１７６】
本発明の実施形態では、１つまたは複数の添加剤を含むポリマー樹脂が固結される。固結ポリマー材料は高温溶融される。高温溶融ポリマー材料は機械加工される。高温溶融し、機械加工したポリマー材料は、抽出環境に一定の時間置かれる。高温溶融し、機械加工し、抽出したポリマー材料は、インプラントフォームにさらに機械加工される。インプラントはパッケージ化および滅菌される。
【０１７７】
本発明の実施形態では、１つまたは複数の添加剤を含むポリマー樹脂が固結される。固結ポリマー材料は機械加工される。機械加工したポリマー材料は高温溶融される。機械加工した高温溶融ポリマー材料は、抽出環境に一定の時間置かれる。高温溶融し、機械加工し、抽出したポリマー材料は、インプラントフォームにさらに機械加工される。インプラントはパッケージ化および滅菌される。
【０１７８】
他の実施形態では、抽出ステップは固結ポリマー材料から行われる。
【０１７９】
「抽出」は、当技術分野において公知の、ポリマー材料からの何らかの成分の除去と定義される。溶媒、流体、エマルジョン、スラリー、気体または超臨界流体と接触させて除去を助けることができる。さまざまな環境の混合または段階的な使用を用いることができる。抽出は−１００℃〜５００℃以上の温度で実施することができて、より好ましくは、抽出は、室温または約２５℃から約３００℃の間、より好ましくは約４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１３５、１３７、１４０、１６０、２５０または３００℃で実施される。抽出時間は、１分〜数カ月、より好ましくは約２４時間、最も好ましくは約４時間にすることができる。抽出は、部分的な真空条件、真空条件、周囲条件で、あるいは液体、機械的な手段によって加えられる圧力下、または自己加圧によって含まれる圧力下で行うことができる。
【０１８０】
未反応の化学種および／または化学副生成物は、患者が十分耐えられない有害な局所組織反応を引き起こす恐れがあるため、これらの抽出が一部のインプラントにおいて望ましい。抽出は、ポリマー材料（例えば、高温溶融前または高温溶融後の過酸化物架橋した酸化防止剤含有ＵＨＭＷＰＥ）に一連のある温度までの加熱、その温度での浸透、および、ある温度までの冷却を施す熱処理にすることができる。加熱、浸透、冷却のステップは、任意の順番で、任意の順序で、かつ／または所望の回数もしくは必要な回数用いることができる。複数の加熱／浸透／加熱／浸透／冷却／浸透サイクルを用いることができる。
【０１８１】
さらに大きなサイズのポリマー材料の高温溶融は、ポリマー材料の不十分な熱伝導率のため、より困難である。したがって、高温溶融は、ポリマー材料内で発生する温度勾配を最小限に抑えるように加熱サイクルおよび冷却サイクルが行われるよう調整される。しかし、一度この工程を最適化すると、常にいくらかの温度勾配が存在するようになり、例えば、加熱中は表面温度はコア温度よりも高い温度にとどまり、冷却中はその逆になる。例えば、ある試行で、われわれは、まず高温の溶融温度に近いがそれよりも低い高温までサンプルをゆっくりと加熱することにより、直径約４インチ、長さ約１０インチのポリマー材料の窒素対流式オーブン内での高温溶融を最適化して、高温の溶融温度までさらに加熱する前にサンプルの均一性を得た。このようにして、大きいブロックサンプルにおけるＨＴＭ中の温度の不均一性が最小限に抑えられ、時間に依存しうるＨＴＭの影響もより均一であった。このポリマー材料は、０．２重量％ビタミンＥおよび０．８重量％  Ｐ１３０を含むＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を用い、直径約４インチのバーをラム押出して得た。
【０１８２】
高温溶融の後、冷却サイクルを調整して、ポリマー材料内の温度勾配を最小限に抑えることもできる。冷却サイクルには、所望の温度までの冷却ならびに所望の温度での浸透を有することができる。例えば、高温溶融は、例えば３００℃で、所望の時間、例えば３０時間行うことができる。続いて、ポリマー材料を、例えば２５０℃まで、例えば数時間にわたり冷却し、ポリマー材料内の温度が全体にわたって約２５０℃になるまでその温度で数時間浸透させることができる。続いて、ポリマー材料を、例えば１４０℃まで、例えば数時間にわたり冷却し、ポリマー材料内の温度が全体にわたって約１４０℃になるまでその温度で数時間浸透させることができる。続いて、ポリマー材料を、１００℃まで、例えば数時間以上にわたり冷却し、ポリマー材料内の温度が全体にわたって約１００℃になるまでその温度で数時間浸透させることができる。ＵＨＭＷＰＥでは、結晶化は冷却中に１４０℃から１００℃の間で起こる；したがって、ポリマー材料全体が結晶化され、約１００℃まで冷却されるように、高温溶融した過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥ／ビタミンＥブレンドを１００℃で浸透させるためには、より多くの時間が必要になることがある。続いて、ポリマー材料を室温までゆっくりと冷却することができて、あるいは、別の冷却／浸透ステップを用いることができる。
固結
【０１８３】
１つの実施形態では、ポリマー材料は、１つまたは複数の添加剤とブレンドされ、ここで、１つまたは複数のこれらの添加剤は架橋剤であり、１つまたは複数のこれらの添加剤は酸化防止剤である。次に、ブレンドはラム押出により固結される。次に、固結したブレンドを溶融温度未満まで、または溶融温度を超えるまで加熱し、かつ／または高温溶融し、冷却することができる。固結および熱的に処理したポリマー材料をインプラントプリフォームまたは医療用インプラントに機械加工することができる。医療用インプラントをパッケージ化および滅菌することができる。
【０１８４】
ラム押出中に変化させることができるパラメータは、ラム速度、送り速度、バレル直径、バレル長さおよびバレル温度である。バレル温度は通常、複数の加熱ゾーンによって制御される；したがって、ラム押出バレルの長さに沿って何らかの方法で柔軟に温度を変化させることができる。これらのパラメータを変化させて、生じるポリマー材料の固結バーの特性、とりわけ、機械的強度、架橋密度、摩耗率または靭性などを操作することができる。
【０１８５】
１つの実施形態では、ポリマー材料は、１つまたは複数の添加剤とブレンドされ、ここで、１つまたは複数のこれらの添加剤は架橋剤であり、１つまたは複数のこれらの添加剤は酸化防止剤である。次に、ブレンドはラム押出により固結される。固結したブレンドしたポリマー材料をブロックまたはインプラントプリフォームに機械加工することができる。次に、機械加工したブロックまたはインプラントプリフォームを溶融温度未満まで、または溶融温度を超えるまで加熱し、かつ／または高温溶融し、冷却することができる。固結および熱的に処理したポリマー材料を医療用インプラントにさらに機械加工することができる。医療用インプラントをパッケージ化および滅菌することができる。
【０１８６】
最終インプラントがパッケージ化および滅菌されるまで、機械加工ステップおよび熱処理ステップを必要なだけ何回も繰り返すことができる。熱処理に関する１つの問題は寸法安定性である；熱処理中の寸法変化が大きい場合、バー、ブロックまたはインプラントプリフォームなど、大きい固結ポリマー材料に熱処理を実施することができる。寸法変化が、最終インプラントにおける機械加工の許容範囲よりも小さい場合、パッケージ化および滅菌の前に、同様に、最終インプラントフォームに対して熱処理を実施することができる。
【０１８７】
加工の任意の段階で、熱処理または抽出を用いて、ポリマー材料から揮発物を除去することができる。この理由により、複数の浸透、ランピング（ｒａｍｐｉｎｇ）、加熱、冷却のステップを用い、不活性ガス、空気またはその組み合わせなど、さまざまな環境を利用して熱処理を実施することができる。また、熱処理は、他の気体中、液体中、超臨界流体中、あるいはこれらの組み合わせまたは配列で実施することができる。
【０１８８】
「架橋剤」をポリマー材料に加えてブレンドを生成し、架橋剤を活性化して架橋を開始することができる。架橋剤は化学添加剤である。一部の架橋剤は、ポリマー材料から水素を引き抜いて、ポリマー材料上にフリーラジカルを生成するフリーラジカルを生成することができる。ポリマー材料上のフリーラジカルは互いに反応して架橋結合を形成する。このタイプの架橋剤の活性化は、いくつかの実施形態において、熱を必要とする。フリーラジカルの生成は架橋剤の分解が必要になることもある。したがって、このような架橋剤によるポリマー材料の架橋を開始するには、架橋剤の活性化および／または分解が必要であろう。用語「活性化」および「分解」は区別なく用いられ、ポリマー材料の架橋を開始するフリーラジカルの生成を指す。
【０１８９】
固結ステップおよび架橋ステップは同時に、かつ／または順次実施することができて、必要なだけ何回も繰り返すことができる。固結は、任意の順番または配列で、必要なだけ何回も繰り返される加熱、浸透、冷却の複数のステップを有して、許容されるレベルの固結および架橋を実現することができる。いくつかの実施形態において、架橋剤は熱的に活性化されて架橋工程を開始する。これらの場合、活性化温度が、固結中に用いられる温度未満またはその温度付近である場合は、架橋の一部またはすべてが固結中に起こるであろう。活性化温度が固結温度を超える場合は、固結中に起こる架橋はわずかであるか、架橋は起こらないであろう。固結中、わずかな架橋、いくらかの架橋が起こった場合、または架橋が起こらなかった場合は、固結ポリマー材料を温度の範囲内の温度までさらに加熱して、ポリマー材料の架橋密度を高めることができる。例えば、１時間分解温度が１８０℃である有機過酸化物とポリマー材料をブレンドする場合、１８０℃で１０〜２０分間の固結によって過酸化物が大幅に分解されることはないであろうし、ポリマー材料が大幅に架橋することはないであろう。架橋密度をさらに高めるために、固結した過酸化物ブレンドポリマー材料を、１８０℃近く、または１８０℃を超える別の温度まで１時間以上さらに加熱することができる。この最終的な加熱ステップは、高温溶融と組み合わせることができる。
【０１９０】
複数の固結温度を固結サイクル中に用いることができる。これらの温度は、固結が行われる型の温度によって定まることが多いが、連続的または段階的に変化させることができる。例えば、（１つまたは複数の）添加剤とブレンドしたポリマー材料を約１６０℃で開始して一定の時間固結し、次に、約１９０℃で別の時間さらに固結することができる。あるいは、固結を約１４０℃の温度で一定の時間開始することができて、これを約２３０℃まで一定の時間上げて、そこで固結時間にわたって一定の時間保持することができる。これらの温度および時間を変化させて、ポリマー材料中の（１つまたは複数の）添加剤の使用を増やしたり減らしたりすることができる。例えば、（１つまたは複数の）添加剤の使用は、固結中の過酸化物添加剤の分解、または固結中の生成したフリーラジカルと酸化防止剤の反応、または固結中の炭素−炭素開始剤添加剤の反応でありうる。例えば、温度が上がると、ポリマー材料に加えた有機過酸化物または炭素−炭素開始剤の分解が増大することがあり、したがってポリマー材料の架橋の速度が変わることがある。また、架橋剤または過酸化物の大幅な分解が起こりうる温度未満の固結の温度を用いると、ポリマー材料の架橋前の固結が改善されることがある。このような場合、より低い温度で一定の時間の後、固結温度を上げて架橋密度を高めることができる。
【０１９１】
１つの実施形態では、１つまたは複数の添加剤とブレンドしたポリマー材料が固結され、それらの一部は（１つまたは複数の）酸化防止剤および／または（１つまたは複数の）架橋剤でもよい。固結ポリマー材料に照射する。固結した照射したポリマー材料を、溶融温度未満まで、または溶融温度を超えるまで加熱し、かつ／または高温溶融する。次に、照射した熱的に処理したポリマー材料は固結される。固結し、照射し、熱的に処理した固結ポリマー材料に再び照射することができる。次に、このポリマー材料は、さらに熱的に処理することができる。最後に、ポリマー材料はインプラントに機械加工することができる。インプラントはパッケージ化および滅菌される。
【０１９２】
別の実施形態では、１つまたは複数の添加剤とブレンドしたポリマー材料が固結され、それらの一部は（１つまたは複数の）酸化防止剤および／または（１つまたは複数の）架橋剤でもよい。固結ポリマー材料は、溶融温度未満まで、または溶融温度を超えるまで加熱され、かつ／または高温溶融される。次に、固結し、熱的に処理したポリマー材料に照射することができる。最後に、ポリマー材料はインプラントに機械加工することができる。インプラントはパッケージ化および滅菌される。
【０１９３】
別の実施形態では、１つまたは複数の添加剤とブレンドしたポリマー材料が固結され、それらの一部は（１つまたは複数の）酸化防止剤および／または（１つまたは複数の）架橋剤でもよい。固結ポリマー材料は、溶融温度未満まで、または溶融温度を超えるまで加熱され、かつ／または高温溶融される。次に、固結し、熱的に処理したポリマー材料をインプラントに機械加工することができる。インプラントはパッケージ化および照射される。
【０１９４】
いくつかの実施形態において、固結は、ラム圧縮として当技術分野において公知のものにより行われる。「ラム圧縮」とは、ラムが圧力を加え、また、型が加熱される型の内部に置かれるポリマー材料の固結を意味する。通常、ラム押出装置をこの目的のために用いることができる。開いた端部を持つ連続的な型（ラム押出で使用）の代わりに、閉じた端部を持つ型が用いられる。ポリマー材料を型の内部に入れる。ラムで圧力を加える。型を加熱する。加圧および加熱は任意の順番で行うことができる。固結が所望のレベルに達するとき、圧力を解放し、型を冷却する。圧力を解放し、温度を下げる順番は変えることができる。固結中に生成する可能性がある揮発物を除去するために、型にブリード弁を備えることができる。
積層成形の実施形態
【０１９５】
いくつかの実施形態において、（１つまたは複数の）架橋剤などの（１つまたは複数の）添加剤を含むポリマー材料を、異なる層を含んで固結することができる。層には、異なるタイプのポリマー材料もしくはこれらの混合物、および／またはポリマー材料に取り込まれた、異なる濃度の（１つまたは複数の）添加剤のいずれかを含むことができる。
【０１９６】
いくつかの実施形態において、層を含むポリマー材料の固結は、生じる固結ポリマー材料が最終用途／生成物、例えば医療用インプラントで用いられる最終形状に近くなるように行うことができる。いくつかのわずかな機械加工を任意選択で実施して、最終生成物／インプラントを生じることができる。いくつかの実施形態において、機械加工がすべての表面で行われる。他の実施形態では、機械加工が選択的な表面で行われる：例えば、医療用インプラントの関節表面のみが機械加工され、または裏側表面のみが機械加工され、および／または関節／裏側表面のうちの１つが周囲面と共に機械加工される。
【０１９７】
いくつかの実施形態において、架橋剤を含まない（１つまたは複数の）添加剤を含むポリマー材料を、少なくとも１つが架橋剤である（１つまたは複数の）添加剤を含むポリマー材料を含む第２の層と共に固結型／チャンバー内で積層することができる。いくつかの実施形態において、後者の層は、型の内部の上層として、または型の内部の底層として置かれる。２層は、部分的に、または完全に加熱された表面と接触させることにより、一緒に、または別々に、部分的に、または完全に固結される。部分固結は、加熱されていない表面と接触させて行うこともできる。
【０１９８】
いくつかの実施形態において、積層は、固結の複数のステップで行うことができる。層は、同じ組成または異なる組成を有することができる。積層は、２層またはさらに多くの層で行うことができる。積層は、表面の一部の上、例えば、所期の最終生成物の表面の一部の領域で用いることもできる。
【０１９９】
１つの好ましい実施形態において、酸化防止剤、例えばビタミンＥも含むポリマー材料が型の内部に置かれる。続いて、酸化防止剤を含む上記ポリマー材料は型の内部で圧縮され、部分固結する。上記部分固結は、室温未満で、室温で、室温を超えて、または上記ポリマー材料の融点を超えて実施される。好ましくは、上記固結は室温と上記ポリマー材料の融点の間で実施される。好ましくは、上記固結は、いかなる積極的な加熱または冷却も型に加えずに実施される。上記ポリマー材料の部分固結後、酸化防止剤および架橋剤を含む他のポリマー材料が、ポリマー材料の部分的に固結した第１の層の上に置かれる。続いて、２層は型の内部で圧縮下、固結される。上記固結は、複数の加熱、浸透および冷却のサイクルを所望の順番で用いられ、単一の温度で規定の時間、または異なる温度で異なる時間実施される。
【０２００】
１つの好ましい実施形態において、酸化防止剤、例えばビタミンＥも含むポリマー材料が型の内部に置かれる。続いて、酸化防止剤を含む上記ポリマー材料は型の内部で圧縮され、部分固結する。上記部分固結は、室温未満で、室温で、室温を超えて、または上記ポリマー材料の融点を超えて実施される。好ましくは、上記固結は室温と上記ポリマー材料の融点の間で実施される。好ましくは、上記固結は、いかなる積極的な加熱または冷却も型に加えずに実施される。上記ポリマー材料の部分固結後、部分的に固結したポリマー材料の高温溶融など、（１つまたは複数の）中間の加熱ステップを用いることができる。部分固結および加熱／冷却の後、酸化防止剤および架橋剤を含む他のポリマー材料が、ポリマー材料の部分的に固結した第１の層の上に置かれる。続いて、２層は型の内部で圧縮下、固結される。上記固結は、複数の加熱、浸透および冷却のサイクルを所望の順番で用いて、単一の温度で規定の時間、または異なる温度で異なる時間実施される。このような固結ポリマー材料を引き続き加熱／冷却したり、あるいは１つまたは複数の表面を機械加工したりすることができる。
架橋剤の拡散
【０２０１】
いくつかの実施形態において、ポリマー材料は、少なくとも１つが酸化防止剤である（１つまたは複数の）添加剤とブレンドされる。次に、酸化防止剤ブレンドポリマー材料をインプラントまたはインプラントプリフォームに機械加工することができる。（１つまたは複数の）架橋剤をインプラントまたはインプラントプリフォーム内に拡散させる。拡散の深さを拡散パラメータに応じて変化させることができる。架橋したインプラントまたはインプラントプリフォームが得られるように架橋剤を活性化することができる。少なくとも１つの架橋剤を過酸化物にすることができる。過酸化物の場合、（１つまたは複数の）過酸化物の（１つまたは複数の）分解温度近くまで、またはそれを超えてインプラントプリフォームまたはインプラントを加熱することにより、架橋を（さらに）活性化することができる。いくつかの実施形態において、拡散の温度は、過酸化物を分解するほどまで高くなる。というのは、過酸化物がインプラントまたはインプラントプリフォームまたはポリマー材料内に拡散し、それによって拡散中にポリマー材料を架橋するからである。次に、ポリマー材料をインプラントに機械加工することができる。インプラントをパッケージ化および滅菌することができる。いくつかの実施形態において、拡散は、機械加工したインプラントを用いて実施され、したがって、さらに機械加工する必要はないこともある。
【０２０２】
架橋剤の拡散は、その純粋な形態で、溶液で、またはエマルジョンで行うことができる。すなわち、酸化防止剤ブレンドポリマー材料を、気体、液体、固体、溶融物、スラリー、エマルジョン、超臨界流体あるいはこれらの混合物または配列の形態の架橋剤配合物と接触させることができる。例えば、有機過酸化物を、乳化剤（有機過酸化物がよく溶けない液体中での（１つまたは複数の）化合物のより均一な分布／分散において助けになる化学添加剤、例えば、Ｔｗｅｅｎ  ２０）を用いて水または水性の溶液に乳化させることができる。酸化防止剤ブレンドポリマー材料をこのエマルジョンと所望の時間接触させて、ポリマー材料内に架橋剤を拡散させることができる。拡散は、室温未満で、ほぼ室温で、ポリマーの融点未満または融点を超える高温で行うことができる。拡散媒体には、架橋剤および乳化剤に加えて他の添加剤を含むことができる。例えば、拡散媒体には、他の（１つまたは複数の）酸化防止剤、（１つまたは複数の）架橋剤、またはポリマー材料内に拡散するその他の任意の所望の分子を含むことができる。
【０２０３】
（１つまたは複数の）添加剤のポリマー材料内への拡散は、１分間〜数週間、好ましくは１時間〜２４時間、より好ましくは１時間〜１２時間、最も好ましくは１時間〜８時間行うことができる。
【０２０４】
架橋は、拡散媒体、温度および時間に応じて拡散中に行うことができる。代わりに、または加えて、添加剤を拡散させたポリマー材料を拡散ステップ後にさらに加熱することができる。拡散中にサンプルを加熱した場合は、この加熱ステップの前にサンプルを冷却することができる。加熱は、室温から５００℃の間の温度まで、好ましくは室温から２５０℃の間まで、あるいは３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０または３８０℃まで行うことができる。本出願の他の実施形態にあるように、加熱は、気体環境中、液体環境中、固体と接触させて、または超臨界環境中あるいはこれらの組み合わせまたは配列で行うことができる。加熱は、１分間〜数週間、好ましくは１時間〜２４時間、より好ましくは１時間〜１２時間、最も好ましくは１時間〜８時間行うことができる。ポリマー材料の架橋剤として用いられる有機過酸化物を分解する目的で加熱を実施する場合は、加熱温度は、過酸化物の１時間分解温度近くにするか、またはそれを超えることができる。
【０２０５】
１つの好ましい実施形態において、酸化防止剤、例えばビタミンＥも含むポリマー材料が型の内部に置かれる。続いて、酸化防止剤を含む上記ポリマー材料は型の内部で圧縮され、部分固結する。上記部分固結は、室温未満で、室温で、室温を超えて、または上記ポリマー材料の融点を超えて実施される。好ましくは、上記固結は室温と上記ポリマー材料の融点の間で実施される。好ましくは、上記固結は、いかなる積極的な加熱または冷却も型に加えずに実施される。上記ポリマー材料の部分固結後、部分的に固結したポリマー材料の高温溶融など、（１つまたは複数の）中間の加熱ステップを用いることができる。部分固結および加熱／冷却の後、（１つまたは複数の）酸化防止剤および／または（１つまたは複数の）架橋剤を含む（１つまたは複数の）添加剤をポリマー材料内に拡散させることができる。続いて、部分的に固結し、加熱／冷却し、添加剤を拡散させたポリマー材料は、型の内部で圧縮下、固結される。上記固結は、複数の加熱、浸透および冷却のサイクルを所望の順番で用いて、単一の温度で規定の時間、または異なる温度で異なる時間実施される。このような固結ポリマー材料を引き続き加熱／冷却したり、あるいは１つまたは複数の表面を機械加工したりすることができる。
【０２０６】
いくつかの実施形態において、過酸化物で開始される架橋の効率は、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレート、キノンジオキシム、フタル酸ジアリル、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、Ｎ，Ｎ’−ｍ−フェニレンビスマレイミド（ｐｈｎｅｙｌｅｎｅｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ）、１，２−ポリ−ブタジエンなどの架橋活性化剤としても知られる助剤の添加により向上させることができる。
【０２０７】
他の実施形態では、スコーチの程度を低減することができる。スコーチとは、架橋および固結ステップの加熱および加圧中のポリマー材料の固結前の早すぎる架橋を意味する。架橋前にポリマー材料を固結することが望ましい；したがって、スコーチの程度を低減することが望ましい。場合によっては、固結前に起こるポリマー材料の架橋が望ましいレベルに達する場合、望ましいレベルまで固結が進むことがさらに難しくなることがある。スコーチは、亜硝酸塩、２−メルカプトベンゾチアゾールおよび／またはヒドロキノンなどの抗スコーチ化合物を用いることにより低減または抑制することができる。例えば、２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン（α−メチルスチレン二量体）、１，１−ジフェニルエチレン（置換または非置換）、［１，３，５−トリス（４−ｔｅｒｔ−ブチル−３−ヒドロキシ−２，６−ジメチルベンジル）−１，３，５−トリアジン−２，４，６−（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）−トリオン］、４，４’−チオビス（２−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）、２，２’−チオビス（６−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール）またはこれらの混合物を（１つまたは複数の）スコーチ抑制剤として用いることができる。スコーチ抑制剤は、任意の濃度でポリマー材料に加えることができる。
【０２０８】
一部の実施形態において、個々の酸化防止剤または混合物が抗スコーチ剤として用いられる。例えば、一次酸化防止剤が、抗スコーチ剤としての他の二次酸化防止剤と共に用いられる。市販のＩｒｇａｎｏｘ、例えば、Ｉｒｇａｎｏｘ  ３００（４，４０−チオビス（６−ｔｅｒｔブチル−３−メチルフェノール）、Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０（テトラ［メチレン−ｂ−（３，５−ジｔｅｒｔブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン）、Ｉｒｇａｎｏｘ  １０３５（３，５−ビス（１，１−ジメチルエチル）−４−ヒドロキシヒドロキシベンゼンプロパン酸チオジ−２，１−エタンジイルエステル）、Ｉｒｇａｎｏｘ  １０７６（ｎ−オクタデシル−ｂ−（４−ヒドロキシ−３，５−ジｔｅｒｔブチルフェニル）プロピオネート）、または他のヒンダードフェノールタイプの酸化防止剤、ビタミンＥ、ビタミンアセテートを一次酸化防止剤として用いることができる。これらの酸化防止剤を、市販のＩｒｇａｎｏｘ、Ｉｒｇａｎｏｘ  １６８（トリス（２，４−ジｔｅｒｔブチル）ホスフェート）、Ｉｒｇａｎｏｘ  ２４２（２，４−ジｔｅｒｔブチルフェニルホスフェート）およびＩｒｇａｎｏｘ（ＤＬＴＰジラウリルチオジプロピオネート（ジドデシル−３，３’−チオジプロピオネート））などの二次酸化防止剤と共に用いることができる。抗スコーチ剤は、固結中に過酸化物架橋剤と共に用いることができる。続いて、架橋剤および抗スコーチ剤を含む固結ポリマー材料を高温溶融し、続いて、インプラントに機械加工し、パッケージ化し、滅菌することができる。
実施例
【実施例１】
【０２０９】
温度上昇に伴う欠陥の発生の増加。
【０２１０】
ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ圧縮成形バーストック（断面６０ｍｍ×６０ｍｍ；Ｏｒｔｈｏｐｌａｓｔｉｃｓ（英国））を約１００ｍｍ長の片に切断した。片（各ｎ＝５）を、３０５℃〜３２０℃の範囲のさまざまな温度で６〜１２時間高温溶融した（表２）。室温まで冷却後、サンプルを半分に切断し、断面の欠陥を調査した。欠陥の発生率を示した。
【０２１１】
【表２】
2016536391.tif 000005
【０２１２】
断面にわたって薄切片（１５０μｍ）をミクロトームで切り出し、フーリエ変換赤外分光を用いてスペクトルを得た。サンプルの深さ方向に沿って、４ｃｍ-1でいくつかのデータポイントを取り、３２スキャンの平均を記録した。８８０〜９２０ｃｍ-1の下の面積を用い、これを１８９５ｃｍ-1（１８５０〜１９８５ｃｍ-1）の下の面積に対して規格化してビニルインデックスを計算した。
【０２１３】
高温溶融中の温度上昇および曝露時間の増加は、ビニルインデックスの増大および伸びの増加に関連付けられている（Ｆｕ  ｅｔ  ａｌ．  Ｐｏｌｙｍｅｒ  ５１：２７２１−２７３１（２０１０））。
【０２１４】
欠陥を観測する確率は、概して、温度上昇（表１）およびビニルインデックスの増大（図４）に伴って高くなることが観察された。
【実施例２】
【０２１５】
欠陥に対する予備成形ステップの影響
【０２１６】
ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末（約２００ｇ）を直径約６７ｍｍの円筒形の型に注ぎ、１８１℃まで予熱した圧板間で４０００ポンド（約５ＭＰａ）で２０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。「予備成形した」または「部分的に固結した」未加工ペレットを型から取り出し、３２０℃まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で６時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。予備成形および高温溶融したパックを、予備成形に用いる同じ型に入れ、１９４℃まで予熱した圧板間で４１２００ポンド（約５０ＭＰａ）で１５分間圧縮し、次いで、圧力を解放する前に、ほぼ室温まで冷却した。この円筒パックを、（図１ｂに示す通り）ほぼ中央で水平に切断したが、欠陥は見られなかった（図５）。
【実施例３】
【０２１７】
２ステップ成形により部分的に固結し、高温溶融し、完全に成形したＵＨＭＷＰＥの機械特性
【０２１８】
ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を直径約１００ｍｍの円筒形の型に注ぎ、３５８°Ｆ（１８１℃）まで予熱した圧板間で４０００ポンド（約２ＭＰａ）で１０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。部分的に固結したペレットを型から取り出し、温度まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で所望の時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。１つのサンプルを２８０℃で６時間加工し、１つのサンプルを３００℃で５時間加工し、１つのサンプルを３１０℃で６時間加工し、１つのサンプルを３２０℃で６時間加工した。ＨＴＭ後、円筒パックを固結型内に戻し、３８１°Ｆ（１９４℃）まで予熱した圧板間で完全に成形（１０分間、約２０ＭＰａ）して、加圧下、ほぼ室温まで冷却した。
【０２１９】
最終パックから機械加工した３．２ｍｍ厚の部分から打ち抜いたドッグボーン（タイプＶ、ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８）で引張試験を実施した。試験は１０ｍｍ／分（ＭＴＳ  Ｉｎｓｉｇｈｔ（ミネソタ州Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｒｉｅ））で実施した。破断伸び（ＥＡＢ）はレーザー伸縮計を用いて求めた。最大引張強度（ＵＴＳ）および降伏強さ（ＹＳ）も測定した。
【０２２０】
アイゾッド衝撃試験は、ＡＳＴＭ  Ｆ６４８にしたがってダブルノッチを入れた後の衝撃試験片（６３．５ｍｍ×１２．７ｍｍ×６．３５ｍｍ）で実施した。
【０２２１】
これらのサンプルでは欠陥は観察されなかった。最大引張強度および降伏強さは高く、破断伸びは、特に３２０℃で加工したサンプルで例外的に高かった（表３）。
【０２２２】
【表３】
2016536391.tif 000006
【実施例４】
【０２２３】
２ステップ成形とその後の照射架橋により部分的に固結し、高温溶融し、完全に成形したＵＨＭＷＰＥの特性
【０２２４】
ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を溶媒ブレンドにより２重量％ビタミンＥとブレンドして乾燥させた。さらに、ブレンドをバージンＧＵＲ１０２０粉末と混合して０．２重量％ビタミンＥまで希釈した。０．２重量％ビタミンＥブレンド粉末を直径約１００ｍｍの円筒形の型に注ぎ、３５８°Ｆ（１８１℃）まで予熱した圧板間で４０００ポンド（約２ＭＰａ）で１０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。予備成形したポリマー材料を型から取り出し、温度まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で所望の時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。サンプルを３２０℃で６時間加工した。ＨＴＭ後、円筒パックを固結型内に戻し、３８１°Ｆ（１９４℃）まで予熱した圧板間で完全に成形（１０分間、約２０ＭＰａ）して、加圧下、ほぼ室温まで冷却した。次に、電子ビーム照射を用いて、１５０ｋＧｙ、１７５ｋＧｙおよび２００ｋＧｙ（各ｎ＝４）までパックに照射した。照射架橋後、各照射線量の２パックを窒素中、１３０℃で５時間アニーリングした。
【０２２５】
最終パックから機械加工した３．２ｍｍ厚の部分から打ち抜いたドッグボーン（タイプＶ、ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８）で引張試験を実施した。試験は１０ｍｍ／分（ＭＴＳ  Ｉｎｓｉｇｈｔ（ミネソタ州Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｒｉｅ））で実施した。破断伸び（ＥＡＢ）はレーザー伸縮計を用いて求めた。最大引張強度（ＵＴＳ）および降伏強さ（ＹＳ）も測定した。
【０２２６】
アイゾッド衝撃試験は、ＡＳＴＭ  Ｆ６４８にしたがってダブルノッチを入れた後の衝撃試験片（６３．５ｍｍ×１２．７ｍｍ×６．３５ｍｍ）で実施した。
【０２２７】
摩耗試験は、特注設計の二方向ピン・オン・ディスク（ＰＯＤ）試験機で、無希釈のウシ血清中で行った。円筒形のピン（直径９ｍｍ、長さ１３ｍｍ）を４４０ポンドのピーク荷重下、２Ｈｚで１．２百万サイクル（ＭＣ）試験した。ピンを秤量し、５００，０００サイクル時と、その後、１５７，０００サイクル毎に重量法で摩耗を求めた。摩耗率は、減量の線形回帰により、５００，０００サイクルから１．２百万サイクルのサイクル数として求めた。
【０２２８】
これらのサンプルの機械特性を表４に示す。また、摩耗率を表５に示す。部分的に固結したパックの機械特性は以下の通りであった：ＵＴＳ  ７．８±０．２ＭＰａ；ＹＳ  １．３±０．２ＭＰａおよびＥＡＢ  ８．２±０．９％。
【０２２９】
【表４】
2016536391.tif 000007
【０２３０】
また、予備成形し、高温溶融し、完全に固結したパックの断面にわたって薄切片（１５０μｍ）をミクロトームで切り出し、フーリエ変換赤外分光を用いてスペクトルを得た。サンプルの深さ方向に沿って、４ｃｍ-1でいくつかのデータポイントを取り、３２スキャンの平均を記録した。８８０〜９２０ｃｍ-1の下の面積を用い、これを１８９５ｃｍ-1（１８５０〜１９８５ｃｍ-1）の下の面積に対して規格化してビニルインデックスを計算した。照射前の上記パックのビニルインデックスは０．０９であった。
【実施例５】
【０２３１】
高温溶融（ＨＴＭ）を伴う１ステップおよび２ステップ成形工程を用いて作られたサンプルの特性の比較。
【０２３２】
ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を溶媒ブレンドにより２重量％ビタミンＥとブレンドして乾燥させた。さらに、ブレンドをバージンＧＵＲ１０２０粉末と混合して０．２重量％ビタミンＥまで希釈した。
【０２３３】
２ステップ成形工程では、０．２重量％ビタミンＥブレンド粉末（約１００ｇ）を直径約１００ｍｍの円筒形の型に注ぎ、３５８°Ｆ（１８１℃）まで予熱した圧板間で４０００ポンド（約２ＭＰａ）で１０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。予備成形したポリマー材料を型から取り出し、温度まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で所望の時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。サンプルを３００℃または３１０℃で６時間加工した。ＨＴＭ後、円筒パックを固結型内に戻し、３８１°Ｆ（１９４℃）まで予熱した圧板間で完全に成形（１０分間、約２０ＭＰａ）して、加圧下、ほぼ室温まで冷却した。
【０２３４】
１ステップ工程では、０．２重量％ビタミンＥブレンド粉末（約１００ｇ）を直径約１００ｍｍの円筒形の型に注ぎ、３８１°Ｆ（１９４℃）まで予熱した圧板間で約２０ＭＰａで１０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。固結ポリマー材料を型から取り出し、温度まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で所望の時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。サンプルを２８０℃、３００℃、３１０℃または３２０℃で６時間加工した。
【０２３５】
サンプルの機械特性およびビニルインデックス（ＶＩ）を表５に示す。いずれの組のサンプルも、関節インプラントに使用するための固結ＵＨＭＷＰＥ材料にとって良好な特性を有していた。
【０２３６】
【表５−１】
2016536391.tif 000008
【０２３７】
【表５−２】
2016536391.tif 000009
【実施例６】
【０２３８】
高温溶融（ＨＴＭ）とその後の照射を伴う１ステップおよび２ステップ成形工程を用いて作られたサンプルの特性の比較。
【０２３９】
ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を溶媒ブレンドにより２重量％ビタミンＥとブレンドして乾燥させた。さらに、ブレンドをバージンＧＵＲ１０２０粉末と混合して０．２重量％ビタミンＥまで希釈した。
【０２４０】
２ステップ成形工程では、０．２重量％ビタミンＥブレンド粉末（約１００ｇ）を直径約１００ｍｍの円筒形の型に注ぎ、３５８°Ｆ（１８１℃）まで予熱した圧板間で４０００ポンド（約２ＭＰａ）で１０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。予備成形したポリマー材料を型から取り出し、温度まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で所望の時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。サンプルを３２０℃で６時間加工した。ＨＴＭ後、円筒パックを固結型内に戻し、３８１°Ｆ（１９４℃）まで予熱した圧板間で完全に成形（１０分間、約２０ＭＰａ）して、加圧下、ほぼ室温まで冷却した。
【０２４１】
１ステップ工程では、０．２重量％ビタミンＥブレンド粉末（約１００ｇ）を直径約１００ｍｍの円筒形の型に注ぎ、３８１°Ｆ（１９４℃）まで予熱した圧板間で約２０ＭＰａで１０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。固結ポリマー材料を型から取り出し、温度まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で所望の時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。サンプルを３２０℃で６時間加工した。
【０２４２】
１０ＭｅＶビームラインで電子ビーム照射を用いて、両方の組のサンプルに２５ｋＧｙ／通過で１７５ｋＧｙ照射した。各組の一部のサンプルを、窒素中、１３０℃でさらに５時間アニーリングした。
【０２４３】
これらのサンプルの機械特性および摩耗率を表６に示す。いずれの組のサンプルも、関節インプラントに使用するための固結ＵＨＭＷＰＥ材料にとって良好な特性を有していた。
【０２４４】
【表６】
2016536391.tif 000010
【実施例７】
【０２４５】
予備成形した高温溶融ＵＨＭＷＰＥおよび架橋剤を含むＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末の積層成形
【０２４６】
ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を溶媒ブレンドにより２重量％ビタミンＥとブレンドして乾燥させた。さらに、ブレンドをバージンＧＵＲ１０２０粉末と混合して０．２重量％ビタミンＥまで希釈した。
【０２４７】
０．２重量％ビタミンＥブレンド粉末（約１００ｇ）を直径約１００ｍｍの円筒形の型に注ぎ、３５８°Ｆ（１８１℃）まで予熱した圧板間で４０００ポンド（約２ＭＰａ）で１０分間圧縮し、次いで、ほぼ室温まで冷却した。予備成形したポリマー材料を型から取り出し、温度まで予熱した対流式オーブンに入れた。サンプルを加熱して温度で所望の時間維持し、この時間の後、ほぼ室温まで冷却する間、オーブンを窒素でパージし、窒素流を維持した。サンプルを３２０℃で６時間加工した。
【０２４８】
ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末を溶媒ブレンドにより２重量％ビタミンＥとブレンドして乾燥させた。さらに、ブレンドをバージンＧＵＲ１０５０粉末と混合して０．８重量％ビタミンＥまで希釈した。ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥをさらに１重量％の２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシ）−２，５−ジメチル−３−ヘキシン（Ｐ１３０）とブレンドした。
【０２４９】
ＨＴＭ後、予備成形したＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥを固結型内に戻し、ビタミンＥおよびＰ１３０ブレンドＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと積層し、３８１°Ｆ（１９４℃）まで予熱した圧板間で完全に成形（１０分間、約２０ＭＰａ）して、加圧下、ほぼ室温まで冷却した。
【０２５０】
アイゾッド衝撃試験は、ＡＳＴＭ  Ｆ６４８にしたがってダブルノッチを入れた後の衝撃試験片（６３．５ｍｍ×１２．７ｍｍ×６．３５ｍｍ）で実施した。
【０２５１】
摩耗試験は、特注設計の二方向ピン・オン・ディスク（ＰＯＤ）試験機で、無希釈のウシ血清中で行った。円筒形のピン（直径９ｍｍ、長さ１３ｍｍ）を４４０ポンドのピーク荷重下、２Ｈｚで１．２百万サイクル（ＭＣ）試験した。ピンを秤量し、５００，０００サイクル時と、その後、１５７，０００サイクル毎に重量法で摩耗を求めた。摩耗率は、減量の線形回帰により、５００，０００サイクルから１．２百万サイクルのサイクル数として求めた。
【０２５２】
この積層成形ＵＨＭＷＰＥの衝撃強さおよび表面摩耗率を表７に示す。
【０２５３】
【表７】
2016536391.tif 000011
【実施例８】
【０２５４】
脛骨インサートの形成
【０２５５】
図６および図７は、良好な耐摩耗性を備える高度に架橋した関節表面および良好な機械特性を備えるＨＴＭ処理したバルクを用いた脛骨インサートの形成を示す。ＨＴＭ処理したバルク層は、ビタミンＥを含む未加工ポリエチレンを成形し、続いて高温溶融することにより調製する。任意選択で、このバルク層を、まず完全に固結し、次に本明細書に記載の成形ステップで用いるか、または本明細書に記載の成形ステップのＨＴＭステップ後にそのままで用いる。
【０２５６】
２層を型の内部に置き、高温および高圧で一緒に成形する。プランジャーで圧力を加える。いくつかの実施形態において、型の内部に３層有することが望ましい。例えば、まず過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンドを底に、次に、中央にＨＴＭ加工した層、最後に、上に別の過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンド（図６）。第２の例では、まず過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンド粉末を底に、次に、中央にＨＴＭ加工した層、最後に、上に過酸化物および酸化防止剤を含むポリエチレンブレンド粉末の別の層（図７）。
【実施例９】
【０２５７】
ポリマー材料と（１つまたは複数の）酸化防止剤のブレンド
【０２５８】
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％ビタミンＥを含むマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０２０およびＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．８重量％ビタミンＥとブレンドした。ビタミンＥをＩＰＡに室温で溶解し、溶液を医療グレードＵＨＭＷＰＥ（ＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０のいずれか）と混合した。次に、ＩＰＡを蒸発させて、ＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０のいずれかとのビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチを得た。次に、２つのマスターバッチ（本明細書においてビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥのマスターブレンドとも呼ばれる。）を、バージン（バージンとは、酸化防止剤または架橋剤を加えていないＵＨＭＷＰＥを意味する。）ＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０と混合して、所望のビタミンＥ濃度まで別々に希釈した。
【実施例１０】
【０２５９】
酸化防止剤ブレンドＵＨＭＷＰＥと架橋剤のブレンド
【０２６０】
いずれかの２重量％マスターバッチと、ＵＨＭＷＰＥ樹脂に対応するバージン（すなわち、ＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０）を混合して、０．８重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製した。次に、これらを、０．５、１．０または１．５重量％過酸化物の濃度の純粋な過酸化物（２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔブチルペルオキシ）ヘキシン−３。Ｌｕｐｅｒｏｘ  １３０、ｐｅｒｏｘｉｄｅ  １３０またはＤＹＢＰまたはＰ１３０とも呼ばれる。）と個別に混合した。
【実施例１１】
【０２６１】
酸化誘導時間（ＯＩＴ）試験
【０２６２】
標準としてインジウムで較正した示差走査熱量計（ＤＳＣ）（Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ（商標）、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（米国デラウェア州ニューアーク））を用いて酸化誘導時間（ＯＩＴ）を求めた。試験は、ＩＳＯ規格（ＩＳＯ１１３５７−６：２００２）にしたがって実施した。小さいサンプル（約５ｍｇ、各ｎ＝３）を、覆われていないＴ0パン（開放されたＤＳＣパン）に入れ、５０ｍｌ／分の窒素流下、２０℃／分の速度で２０〜２００℃に加熱した。窒素流を２００℃で５分間維持して熱平衡に達した後、次に気体を窒素から流量５０ｍｌ／分の酸素に切り替えた（実験の開始点として記録）。酸化（発熱反応）の開始を分単位のＯＩＴとして記録し、延ばしたベースラインと発熱曲線に対して引いた最も急勾配の接線との切片として決定した。
【実施例１２】
【０２６３】
架橋密度測定
【０２６４】
架橋密度は、かみそりの刃で切断して手作業で調製した小切片（約３×３×３ｍｍ、各ｎ＝３）を用いて測定した。油浴中、１３０℃に予熱したキシレン２５ｍＬにサンプルを入れ、２時間膨潤させた。乾燥サンプル重量および膨潤したサンプル重量をキシレンへの浸漬前後に密封容器内で測定し、重量膨潤比を求めた。乾燥ポリマーの密度を０．９４ｇ／ｃｍ3、１３０℃のキシレンの密度を０．７５ｇ／ｃｍ3として重量膨潤比を体積膨潤比に換算した。サンプル（各ｎ＝３）の架橋密度を、以下の式を用いて計算した：
【数１】
2016536391.tif 000012
式中、キシレンの比体積Ｖ1は１３６ｃｍ3／ｍｏｌであった。
【実施例１３】
【０２６５】
二方向ピン・オン・ディスク（ＰＯＤ）摩耗試験
【０２６６】
摩耗試験は、特注設計の二方向ピン・オン・ディスク（ＰＯＤ）試験機で、無希釈のウシ血清中で行った。４４０ポンドのピーク荷重下、２Ｈｚで接合した５×１０ｍｍの長方形のパターンを用いて、１．２百万サイクル（ＭＣ）の間、円筒形のピン（直径９ｍｍ、長さ１３ｍｍ）を試験した。これらのピンを秤量して、摩耗を重量法で毎日測定した。摩耗率はサイクル数に対する減量の線形回帰により求めた。摩耗率はミリグラム／百万サイクル（ｍｇ／ＭＣ）で報告した。
【実施例１４】
【０２６７】
機械的引張試験
【０２６８】
調製したパックから機械加工した３．２ｍｍ厚の部分から打ち抜いたドッグボーン（タイプＶ、ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８）で引張試験を実施した。試験は、グリップ変位速度１０ｍｍ／分（ＭＴＳ  Ｉｎｓｉｇｈｔ（ミネソタ州Ｅｄｅｎ  Ｐｒａｒｉｅ））で実施した。破断伸び（ＥＡＢ）はレーザー伸縮計を用いて求めた。最大引張強度（ＵＴＳ）および降伏強さ（ＹＳ）も測定した。
【実施例１５】
【０２６９】
アイゾッド衝撃試験
【０２７０】
アイゾッド衝撃試験は、ＡＳＴＭ  Ｆ６４８にしたがってダブルノッチを入れた後の衝撃試験片（６３．５ｍｍ×１２．７ｍｍ×６．３５ｍｍ）で実施した。
【実施例１６】
【０２７１】
０．８重量％ビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥに対する高温溶融の影響
【０２７２】
上述の２重量％マスターバッチのいずれかと、ＵＨＭＷＰＥ樹脂に対応するバージン（すなわち、ＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０）を混合して、０．８重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製した。次に、これらを、０．５、１．０または１．５重量％過酸化物の濃度の純粋な過酸化物（２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔブチルペルオキシ）ヘキシン−３、Ｌｕｐｅｒｏｘ  １３０、ｐｅｒｏｘｉｄｅ  １３０またはＤＹＢＰまたはＰ１３０とも呼ばれる。）と個別に混合した。
【０２７３】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、それらの融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０２７４】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３００℃、３１０℃または３２０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０２７５】
酸化誘導時間（ＯＩＴ）、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さについて、実施例１１、１２、１３、１４および１５で上述の通りサンプルを試験した。
【０２７６】
【表８−１】
2016536391.tif 000013
【０２７７】
ＵＨＭＷＰＥブレンドは圧縮成形中に架橋した。その後のＨＴＭでは、用いたＨＴＭ温度に関わらず架橋密度が低下した。ＨＴＭ後、酸化誘導時間が増加した。ＨＴＭ後、摩耗率およびＵＴＳは大幅に変化しなかった。ＨＴＭ後、ＥＡＢおよびアイゾッド衝撃強さが大幅に増大した；延性および靭性の向上を示唆する。
【０２７８】
通常、非架橋ＵＨＭＷＰＥの摩耗率は約８〜１０ｍｇ／ｍｃになるであろう。圧縮中に達成される過酸化物架橋は、摩耗率を低減することができた。
【実施例１７】
【０２７９】
０．５重量％ビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥに対する高温溶融の影響
【０２８０】
実施例９の２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．５重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．９重量％過酸化物の量の純粋なＰ１３０と混合した。
【０２８１】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０２８２】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３００℃、３１０℃または３２０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０２８３】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０２８４】
【表９−１】
2016536391.tif 000014
【０２８５】
ＵＨＭＷＰＥブレンドは圧縮成形中に架橋した。その後のＨＴＭでは、すべての温度において架橋密度が低下した。ＨＴＭ後、酸化誘導時間が増加した。ＵＴＳは実質的に影響されなかった。３２０℃で溶融した後のみ摩耗率が増大した。すべてのＨＴＭ温度でＥＡＢおよびアイゾッド衝撃強さが大幅に増大した；延性および靭性の向上を示唆する。
【実施例１８】
【０２８６】
０．５重量％ビタミンＥブレンドＧＵＲ１０５０およびＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥのＨＴＭ後の特性に対する過酸化物濃度の影響
【０２８７】
実施例９の２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．５重量％ビタミンＥブレンドＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．７、０．９または１．１重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。同様に、０．５重量％ビタミンＥブレンドＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを０．９、１．０または１．１重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０２８８】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥブレンドを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０２８９】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３１０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０２９０】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０２９１】
【表１０−１】
2016536391.tif 000015
【０２９２】
０．５重量％ビタミンＥブレンドおよび過酸化物架橋ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（表１０−１）では、すべての過酸化物濃度において、高温溶融によりＯＩＴ、ＥＡＢおよび衝撃強さが増大し、架橋密度が低下した。最も濃度の低い過酸化物で摩耗率が増大した。摩耗率は０．９重量％過酸化物では変化せず、１．１重量％過酸化物では低減した。
【０２９３】
０．５重量％ビタミンＥブレンドおよび過酸化物架橋した高温溶融ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ（表１０−２）では、過酸化物濃度が高くなると摩耗率が低減したが、ＥＡＢおよび衝撃強さは他の測定特性を大幅には変化させなかった。同じ過酸化物濃度（０．９および１．１重量％；表１０−１）を用いる０．５重量％ビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥと比べて、ＯＩＴおよび摩耗率は高く、衝撃強さは低く、他の測定特性の著しい変化はなかった。
【０２９４】
【表１０−２】
2016536391.tif 000016
【実施例１９】
【０２９５】
過酸化物架橋および／または高温溶融したＵＨＭＷＰＥにおける他の酸化防止剤の使用
【０２９６】
医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．５重量％酸化防止剤とブレンドした。用いた酸化防止剤は、実施例９で上述の通りイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％酸化防止剤を含む酸化防止剤／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製することによるビタミンＥ、ビタミンＥアセテートまたはＩｒｇａｎｏｘ  １０１０（ペンタエリスリトールテトラキス（３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）であった。次に、マスターバッチをバージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０２９７】
３つのタイプの２重量％酸化防止剤／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（実施例９）を別々に混合して、０．５重量％酸化防止剤ブレンドＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．９重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。したがって、３つの別々のブレンドを調製および試験した：（ｉ）０．５重量％ビタミンＥ／０．９重量％  Ｐ１３０／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ、（ｉｉ）０．５重量％ビタミンアセテート／０．９重量％  Ｐ１３０／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ、（ｉｉｉ）０．５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ／０．９重量％  Ｐ１３０／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ。
【０２９８】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０２９９】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３１０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０３００】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３０１】
【表１１−１】
2016536391.tif 000017
【０３０２】
圧縮成形後および高温溶融後のいずれも、ビタミンＥアセテートおよびＩｒｇａｎｏｘブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥのいずれもビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥより明るい色であった。
【０３０３】
ビタミンＥアセテートブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥのＯＩＴ、架橋密度および衝撃強さは、ビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥよりも低かった（表１１−１）。ＵＴＳおよびＥＡＢは、２つの酸化防止剤タイプの間で著しく変化しなかった。
【０３０４】
Ｉｒｇａｎｏｘブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥの摩耗率、ＥＡＢおよび衝撃強さは、ビタミンＥブレンド過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥよりも低かった。ＯＩＴ、架橋密度およびＵＴＳは、２つの酸化防止剤タイプの間で著しく変化しなかった。これらの結果は、過酸化物架橋および高温溶融が実現可能であり、ビタミンＥ以外の酸化防止剤とのブレンドを用いるＵＨＭＷＰＥの架橋および酸化安定性の改善に効果的であったことを示唆した。酸化防止剤および過酸化物濃度を固結パラメータおよび熱処理パラメータと共に変化させ、ＯＩＴ、ＵＴＳ強度、アイゾッド強さおよび摩耗を最適化することができる。
【実施例２０】
【０３０５】
過酸化物架橋および／または高温溶融したＵＨＭＷＰＥにおけるＩｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０の使用
【０３０６】
実施例９で上述の通りイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０を含むＩｒｇａｎｏｘ  １０１０／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０（ペンタエリスリトールテトラキス（３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）とブレンドした。次に、マスターブレンドをバージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３０７】
２重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．５重量％  ＩｒｇａｎｏｘブレンドＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これをＰ１３０と混合した。
【０３０８】
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％のＩｒｇａｎｏｘ  １０１０を含むマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０（ペンタエリスリトールテトラキス（３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）とブレンドした。次に、マスターバッチをバージンＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３０９】
０．５重量％  ＩｒｇａｎｏｘブレンドＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを０．９重量％過酸化物の量のＰ１３０（２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔブチルペルオキシ）ヘキシン−３。Ｌｕｐｅｒｏｘ  １３０、ｐｅｒｏｘｉｄｅ  １３０またはＤＹＢＰとも呼ばれる。）と混合した。
【０３１０】
Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０および過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３１１】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３１０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０３１２】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３１３】
【表１２−１】
2016536391.tif 000018
【０３１４】
０．５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘブレンドの過酸化物架橋した高温溶融ＵＨＭＷＰＥでは概して、過酸化物濃度が高くなると摩耗率、ＵＴＳ、ＥＡＢおよび衝撃強さが低減し、概して、過酸化物濃度が高くなると低下した（表１２−１）。
【０３１５】
比較として、０．０７５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘブレンドの７５ｋＧｙ照射架橋ＵＨＭＷＰＥは通常、ＯＩＴが３分、摩耗率が３．６ｍｇ／ＭＣ、ＵＴＳが４８．０ＭＰａ、ＥＡＢが２９１％、衝撃強さが８２ｋＪ／ｍ2である。同等の摩耗率では、過酸化物架橋および高温溶融を用いて、ＯＩＴ、ＥＡＢおよび衝撃強さが改善されるであろうことは明らかである。
【０３１６】
【表１２−２】
2016536391.tif 000019
【０３１７】
表１２−１に示すＧＵＲ１０５０対応物と比べて、０．５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０ブレンドの０．９重量％過酸化物架橋ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥは、より高い架橋密度、より高い摩耗率、より低いＵＴＳ、同等のＥＡＢ、より低い衝撃強さを示した（表１２−２）。
【実施例２１】
【０３１８】
過酸化物架橋および／または高温溶融したＵＨＭＷＰＥにおける低濃度のＩｒｇａｎｏｘ  １０１０（０．１〜０．３重量％）の使用
【０３１９】
実施例９で上述の通りイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０を含むＩｒｇａｎｏｘ  １０１０／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．１または０．３重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０（ペンタエリスリトールテトラキス（３−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート）とブレンドした。次に、マスターブレンドをバージンＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３２０】
２重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．１重量％  ＩｒｇａｎｏｘブレンドＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．３、０．５または０．７重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０３２１】
２重量％  Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．３重量％  ＩｒｇａｎｏｘブレンドＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．３、０．５、０．７または０．９重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０３２２】
Ｉｒｇａｎｏｘ  １０１０および過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３２３】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３１０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０３２４】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３２５】
【表１３−１】
2016536391.tif 000020
【０３２６】
低濃度Ｉｒｇａｎｏｘブレンドの過酸化物架橋した高温溶融ＵＨＭＷＰＥ（表６−１）では、過酸化物濃度が高くなると、ＯＩＴが低く、架橋密度が高く、摩耗率が低く、ＥＡＢが低く、ＵＴＳが低く、衝撃強さが低くなった。
【０３２７】
比較として、０．０７５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘブレンドの７５ｋＧｙ照射架橋ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥは通常、ＯＩＴが３分、摩耗率が３．６ｍｇ／ＭＣ、ＵＴＳが４８．０ＭＰａ、ＥＡＢが２９１％、衝撃強さが８２ｋＪ／ｍ2である。同等の摩耗率では、過酸化物架橋および高温溶融を用いて、ＯＩＴ、ＥＡＢおよび衝撃強さが改善される（線形補間（ｌｉｎｅａｒ  ｉｎｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎ）を用いて、ＥＡＢは約４４％、衝撃強さは１５％。）であろうことは明らかである。３１０℃で５時間高温溶融した０．０７５重量％  Ｉｒｇａｎｏｘブレンドの０．７重量％過酸化物架橋ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥは、ＯＩＴが６．１分、摩耗率が２．１６ｍｇ／ＭＣ、衝撃強さが８１．８ｋＪ／ｍ2であった。
【実施例２２】
【０３２８】
低ビタミンＥ濃度（０．１〜０．３重量％）ブレンドの過酸化物架橋した高温溶融ＵＨＭＷＰＥの特性に対する過酸化物濃度の影響
【０３２９】
実施例９で上述の通り、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％ビタミンＥを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０２０およびＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．１、０．２または０．３重量％ビタミンＥとブレンドした。次に、マスターブレンドをバージンＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３３０】
２重量％ビタミンＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０またはＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥを個別に混合して、ＧＵＲ１０５０およびＧＵＲ１０２０それぞれのビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これをＰ１３０と混合した。
【０３３１】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３３２】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３１０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。試験結果を表１４−１および表１４−２に示す。
【０３３３】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３３４】
【表１４−１】
2016536391.tif 000021
【０３３５】
【表１４−２】
2016536391.tif 000022
【実施例２３】
【０３３６】
成形条件の影響
【０３３７】
実施例９で上述の通り、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％ビタミンＥを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．５重量％ビタミンＥとブレンドした。次に、マスターブレンドをバージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３３８】
２重量％ビタミンＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．５重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．９重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０３３９】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で（ｉ）１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却、または（ｉｉ）１６０℃で９０分間、続いて１９０℃で３０分間圧縮成形し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３４０】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３１０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０３４１】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３４２】
【表１５−１】
2016536391.tif 000023
【０３４３】
成形条件を変えることにより、０．５重量％ビタミンＥブレンドの０．９重量％過酸化物架橋ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥの最大引張強度が改善した（表８−１）。これは、成形をまず、より低い温度（１６０℃）で実施したときに達成した改善された固結の結果であった可能性がある。架橋のレベルが高くなると、樹脂薄片を一緒に融合（または焼結または固結）することが非効率になる。したがって、大幅な架橋がさらなる固結を阻害する前に固結が起こることが望ましい。他の添加剤のなかでも、架橋剤を含むポリマー材料の成形中、固結および架橋は常に競争する。成形中、さらに低い温度を用いて、固結の速度を高く、架橋の速度を低くすることができる。より高温（１９０℃）で固結を行ったとき、２ステップ成形（１６０℃／１９０℃）工程の架橋の速度と比べて、架橋が速く起こっていた可能性がある；したがって、前者は強度がより低い結果になったが、これは、十分に固結していないポリマー材料の典型である。ラム押出は大規模な固結工程であり、ポリマー材料が添加剤あり、またはなしで加熱されたバレルから押し出される。通常、ポリマー材料は、バレルを通過するときに固結し、バレルの他端から溶融状態で出てきて大気圧下で固化する。架橋剤添加剤が存在するとき、最初はバレル温度を低めにして、大幅な架橋が起こる前に良好な固結を確実にすることが好ましい。バレルは通常、複数の加熱ゾーンを有する。ポリマー材料がバレルを通過するとき、所望のレベルの固結が起こる後に、より高い温度が存在するように、別の加熱ゾーンを用いて、バレルの長さに沿って温度を変化させることができる。バレルのより高い温度ゾーンでは、所望の架橋レベルを実現することができる。また、架橋剤を含むポリマー材料がホッパーを通ってバレルに投入される場所付近のバレルを積極的に冷却して、固結が始まる前の早すぎる高速の架橋を避けることも望ましい。
【実施例２４】
【０３４４】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンド架橋ＵＨＭＷＰＥのスケールアップ圧縮成形ブロック
【０３４５】
ＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを、ビタミンＥおよびＰ１３０と大規模（約５５ポンドの粉末樹脂）にブレンドした。
【０３４６】
約６００グラムの各ブレンドを長方形の型（約６．１インチ×３．２５インチ×２．１インチ）に入れ、２つの温度処理（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｒｅｇｉｍｅ）を用いて圧縮成形した。第１の温度処理では、圧板の温度を１６０℃で２時間維持し、次に、１９０℃に上げて加圧下で４時間維持した。第２の温度処理では、圧板を加圧下、１９０℃で６時間保持した。
【０３４７】
圧縮成形後、ブロックを半分に切断した。半分はそのままで試験し、他の半分は高温溶融を用いて処理した。高温溶融を対流式オーブン内で窒素中、３１０℃で１０時間実施し、続いて窒素下で冷却した。
【０３４８】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３４９】
【表１６−１】
2016536391.tif 000024
【０３５０】
【表１６−２】
2016536391.tif 000025
【０３５１】
【表１６−３】
2016536391.tif 000026
【０３５２】
これらの結果は、圧縮成形による大規模な固結が実現可能であったことを示した。ＨＴＭ前後のブロックの特性の比較は、予想された通り、ＯＩＴ、ＵＴＳ、ＥＡＢおよび衝撃強さがＨＴＭによって低くなり、架橋密度が高くなったことを示した。
【実施例２５】
【０３５３】
酸化防止剤および過酸化物を含むＵＨＭＷＰＥの大規模なラム押出とその後の高温溶融
【０３５４】
ＧＵＲ１０２０またはＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを、ビタミンＥおよびＰ１３０と大規模（約５５ポンドの粉末樹脂）にブレンドした。
【０３５５】
【表１７−１】
2016536391.tif 000027
【０３５６】
ＵＨＭＷＰＥのビタミンＥおよび過酸化物ブレンドを直径２．７５インチの円筒形のバーにラム押出して、さらに加工するために１０インチ長に切断した。
【０３５７】
押出されたバーの１０インチ長の片の高温溶融を窒素対流式オーブン内で実施した。高温溶融中、バーを所望の温度に置いて所望の時間維持し、次に、およそ２．５℃／分で４０℃まで冷却した。
【０３５８】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３５９】
【表１７−２】
2016536391.tif 000028
【０３６０】
【表１７−３】
2016536391.tif 000029
【０３６１】
これらの結果は、バーの架橋につながった酸化防止剤および過酸化物ブレンドを伴って、直径２．７５インチのバーを大規模に押出することができたことを示した。さらに、押出後の上記バーの高温溶融は、均一な特性、良好な耐摩耗性、高い破断伸び、および高い衝撃強さをもたらした。過酸化物濃度が高くなると、衝撃強さおよび摩耗が低くなったが、これらの特性も、ＨＴＭ時間および温度を変えることにより操作することができた。
【実施例２６】
【０３６２】
固結温度よりも高い温度で分解する過酸化物を伴う過酸化物架橋および高温溶融
【０３６３】
実施例９で上述の通り、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％ビタミンＥを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．２重量％ビタミンＥ（Ｄ，Ｌ−α−トコフェロール）とブレンドした。次に、マスターブレンドをバージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３６４】
２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチとバージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．２重量％ビタミンＥブレンドＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．８重量％過酸化物の量の過酸化物（３，３，５，７，７−ペンタメチル−１，２，４−トリオキセパン。Ｔｒｉｇｏｎｏｘ  ３１１、ｐｅｒｏｘｉｄｅ  ３１１またはＴ３１１とも呼ばれる。）と混合した。
【０３６５】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で（ｉ）１８０℃で５分間圧縮成形し、次いで、加圧下、その融点未満まで冷却、または（ｉｉ）２１０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３６６】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに３１０℃で５時間高温溶融して処理し、次いで、対流式オーブン内で窒素中で冷却した。
【０３６７】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０３６８】
【表１８−１】
2016536391.tif 000030
【０３６９】
ここで用いられるＴｒｉｇｏｎｏｘ  ３１１の１時間分解温度は１８４℃と報告されており、Ｔ1としても報告されているが、利用可能な過酸化物の半分がこの温度では１時間で分解されることを示している。結果は、ＵＨＭＷＰＥが、この温度未満、１８０℃ではっきりと架橋することなく、この過酸化物の存在下で成形されうることを示した。成形温度を１時間分解温度を上回る２１０℃まで上げたとき、大幅に架橋した。
【０３７０】
特定の実施形態において、Ｔｒｉｇｏｎｏｘ  ３１１は、より低い温度で分解する別の過酸化物、例えばＰ１３０と混合することができる。Ｐ１３０およびＴｒｉｇｏｎｏｘ  ３１１の任意の濃度、例えば半々の混合物を、固結前にＵＨＭＷＰＥ／酸化防止剤ブレンドに加えることができる。架橋の一部は固結中に起こり、その一部は固結後、高温処理中に起こりうる。
【実施例２７】
【０３７１】
過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥの摩耗特性および機械特性
【０３７２】
実施例９で上述の通り、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％ビタミンＥを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．１、０．２、０．３、０．５、０．６、０．８または１重量％ビタミンＥとブレンドした。次に、マスターブレンドをバージン（添加剤なし）ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３７３】
２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを０．５、１または１．５重量％  Ｐ１３０過酸化物の濃度のＰ１３０と混合した。
【０３７４】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３７５】
実施例１１、１２、１３および１４に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率および引張機械特性を求めた。比較のために、ビタミンＥを含まないバージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥも、Ｐ１３０と０．５、１または１．５重量％  Ｐ１３０でブレンドした。これらのブレンドを上述の成形固結物を用いて固結した。さらに、バージンＧＵＲ１０５０ならびに０．１、０．２、０．５および１重量％ビタミンＥを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドを固結し、室温で電子ビーム照射を用いて１５０ｋＧｙ照射した。
【０３７６】
ビタミンＥ濃度の上昇に対する過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥの架橋密度の挙動（図８）は、ビタミンＥがフリーラジカルスカベンジャーとして架橋を妨げたことを示唆した。しかし、過酸化物架橋において架橋効率を低下させるビタミンＥの作用は、照射架橋における作用と比べて弱かった（図８）。さらに、１重量％の高いビタミンＥ濃度では、照射線量の増加による架橋密度の増加は大幅に小さくなったが（図９ａ）、一方、過酸化物架橋を用いると、高い架橋密度を得ることが可能であった（図９ｂ）。
【０３７７】
【表１９−１】
2016536391.tif 000031
【０３７８】
過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥのＯＩＴは、バージン（酸化防止剤なし）過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥよりも大幅に長かった（表１９−１）。
【実施例２８】
【０３７９】
酸化防止剤含有過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥの人工関節周囲への影響を評価する動物試験
【０３８０】
実施例９で上述の通り、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％ビタミンＥを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を１重量％ビタミンＥとブレンドした。次に、マスターブレンドをバージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３８１】
２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、１重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを２重量％  Ｐ１３０過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０３８２】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３８３】
生じたパックを「そのままで」試験した。あるいは、さらに１８０℃、１９０℃または２００℃まで５時間加熱し、窒素対流式オーブン内で冷却した。さらに、動物に移植するために、パックを小さい円筒形の試験片（直径＝５ｍｍ、厚さ＝２ｍｍ）に機械加工した。上述の通り固結した１重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥから対照を機械加工し、さらにアニーリングせずに用いた。
【０３８４】
対照サンプルには過酸化物を加えなかった。
【０３８５】
動物移植および評価：これらの小さい円筒形の試験片のＣ５７ＢＬ／６マウス（ｎ−１２）への皮下移植を利用して、過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥの短期間の生物学的評価を実施した。群あたり２つのインプラント（ビタミンＥのみ、固結した過酸化物架橋したもの、および固結／アニーリングした過酸化物架橋したもの）を、移植から２４週、１週および３週で評価されるマウスに時点あたり２匹、それぞれ移植した。
【０３８６】
移植期間の最後に、動物を屠殺し、インプラントを含む組織を切除した。組織検査のために複数の切片（約１００ミクロン毎）を得て、ヘマトキシリンとエオシンで染色し、盲検観察者によって分析した。
【０３８７】
最長３週間固結したサンプルおよび固結／アニーリングしたサンプルと比べて、ビタミンＥのみを含む対照サンプルの間に観察可能な違いはなく、これは、このモデルにおいて過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥに特異的な急性炎症反応がなかったことを示唆する。
【実施例２９】
【０３８８】
過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥに対する一部の固結条件の影響
【０３８９】
実施例９で上述の通り、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を利用して、２重量％ビタミンＥを含むビタミンＥ／ＵＨＭＷＰＥブレンドのマスターバッチをまず調製して、医療グレードＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．８重量％ビタミンＥとブレンドした。次に、マスターブレンドをバージン（添加剤なし）ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥと混合して、所望の濃度まで希釈した。
【０３９０】
２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチと、バージンＧＵＲ１０２０  ＵＨＭＷＰＥを混合して、０．８重量％ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥのバッチ約１００ｇを調製し、次に、これを１重量％  Ｐ１３０過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０３９１】
成形温度の影響を判断するために、ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０、２３０、２４５、２７０または３００℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３９２】
成形時間の影響を判断するために、ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥバッチを実験室用プレス機で１９０℃で２時間、１時間、３０分または１５分圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０３９３】
実施例１２に記載の方法を用いてサンプルを試験し、架橋密度を求めた。
【０３９４】
【表２１−１】
2016536391.tif 000032
【０３９５】
ビタミンＥを含むＰ１３０架橋ＵＨＭＷＰＥサンプルの架橋密度は、成形温度の上昇と共に低下した（表２１−１）。これは、固結の温度が架橋密度の決定に重要な要素であることを示唆した。
【０３９６】
【表２１−２】
2016536391.tif 000033
【０３９７】
１ｃｍ厚の固結サンプルの固結時間を２時間から３０分に減らしたとき、ビタミンＥを含むＰ１３０架橋ＵＨＭＷＰＥサンプルの架橋密度は変わらなかった（表２１−２）。
【実施例３０】
【０３９８】
過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥに対するガンマ線照射の影響
【０３９９】
バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを添加して実施例９の２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチを希釈することにより、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥ（Ｃｅｌａｎｅｓｅ（米国テキサス州））を０．３、０．５、０．６、０．８または１重量％ビタミンＥとブレンドした。
【０４００】
各ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥブレンドのバッチ約１００ｇを、０．５または１重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０４０１】
ビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥブレンドを実験室用プレス機で１９０℃で２時間圧縮成形し、加圧下、その融点未満まで冷却し、およその直径が１０．５ｃｍ、厚さが１ｃｍの円筒パックを生じた。
【０４０２】
過酸化物架橋したパック（各ｎ＝１）を真空パッケージ化し、続いて、約２５ｋＧｙの照射線量でガンマ線照射した。特性は「そのままで」、またはガンマ線滅菌後に試験した。
【０４０３】
実施例１１、１２、１３および１４に記載の方法を用いてサンプルを試験し、酸化誘導時間、架橋密度、ＰＯＤ摩耗率および引張機械特性を求めた。
【０４０４】
【表２２−１】
2016536391.tif 000034
【０４０５】
過酸化物架橋したビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥの架橋密度はガンマ線照射後に低下した（表２２−１）。また、ガンマ線照射の結果、摩耗率も低減した（図１０）。これらの結果は、ＵＨＭＷＰＥの過酸化物架橋と照射架橋を一緒に用いることができることを示唆した。
【０４０６】
【表２２−２】
2016536391.tif 000035
【０４０７】
ガンマ線照射後、過酸化物架橋したビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥの酸化誘導時間はわずかに減少したが、ガンマ線照射後のＯＩＴ値は依然として非常に高く、これは、照射した過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥが、酸化防止剤ビタミンＥの存在下で酸化的に安定であったことを示唆する。
【実施例３１】
【０４０８】
架橋による高温溶融中の欠陥生成の防止
【０４０９】
ビタミンＥブレンドＵＨＭＷＰＥ（０．１重量％）をＯｒｔｈｏｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｃ．（英国ランカシャー）からバーストックとして入手した。バーストックからブロック（１０×６×６ｃｍ）を切り出し、２５、５０または７５ｋＧｙまでガンマ線照射した（各ｎ＝５）。次に、すべてのブロックおよび１組の対照非照射ブロックを予熱した窒素対流式オーブン内で３２０℃で６時間高温溶融し、ほぼ室温まで約２．５℃／分で冷却した。高温溶融後、ブロックを長さ１０ｃｍにわたり半分に切断し、欠陥を目視で観察した。各照射線量について、観察された欠陥のパーセントで欠陥確率を計算した。
【０４１０】
実施例１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０４１１】
欠陥確率は、非照射ＵＨＭＷＰＥの８０％と比べて、高温溶融後に２５、５０および７５ｋＧｙ照射したブロックでは０％であった。これらのＵＨＭＷＰＥの破断伸びおよび衝撃強さは、高温溶融のために非常に高かった（表２３−１）が、これは、これらのＵＨＭＷＰＥを、機械的強度および靭性を大幅に失うことなく、さらに架橋することができたことを示唆する。
【０４１２】
【表２３−１】
2016536391.tif 000036
【実施例３２】
【０４１３】
大規模な高温溶融。
【０４１４】
ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを、０．２重量％ビタミンＥおよび０．７６５重量％  Ｐ１３０と大規模（約５５ポンドの粉末樹脂）にブレンドした。このＵＨＭＷＰＥのビタミンＥおよび過酸化物ブレンドを直径４インチの円筒形のバーにラム押出して、さらに加工するために４ｃｍ長に切断した。
【０４１５】
押出されたバーの（「ホッケーパック」のような形状の）４ｃｍ厚のサンプルの高温溶融を窒素対流式オーブン内で実施した。パックを置き、以下に示す加熱プログラムを施した（表２４−１）。これらのステップの後、オーブンを２時間で４０℃まで冷却し、サンプルをオーブン内で４時間維持した。各サンプルに、最後に冷却サイクルを伴う１つまたは複数の加熱／浸透のステップを施した。
【０４１６】
【表２４−１】
2016536391.tif 000037
【０４１７】
実施例１１、１２、１３、１４および１５に記載の方法を用いてサンプルを試験し、ＰＯＤ摩耗率、引張機械特性およびアイゾッド衝撃強さを求めた。
【０４１８】
【表２４−２】
2016536391.tif 000038
【０４１９】
すべてのＵＨＭＷＰＥを高温溶融したが、これらは対照のラム押出バーよりも、ＵＴＳ、ＥＡＢ、衝撃強さおよび摩耗率が高かった（表２４−２）。これらの結果は、ラム押出後に、高温溶融（ＨＴＭ）によって機械的強度、伸びおよび衝撃靭性が改善されたことを示唆した。
【実施例３３】
【０４２０】
高温溶融副生成物の除去。
【０４２１】
ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを、０．２重量％ビタミンＥおよび０．８７５重量％  Ｐ１３０と大規模（約５５ポンドの粉末樹脂）にブレンドした。このＵＨＭＷＰＥのビタミンＥおよび過酸化物ブレンドを直径４インチの円筒形のバーにラム押出し、次に、高温溶融および／または抽出によりさらに加工するために、４、５または１０ｃｍ長に切断した。
【０４２２】
異なる長さの押出サンプルの高温溶融を窒素対流式オーブン内で実施し、これにより、サンプルを窒素対流式オーブン内に置き、加熱プログラムを施した。加熱プログラムは２５０℃までのゆっくりとした加熱で始まり、少なくとも１つの２５０℃での長時間浸透が続き、２８０℃または３００℃までのゆっくりとした加熱が続き、２８０℃または３００℃での長時間浸透（１２時間）が続いた。これらのステップの後、オーブンを４０℃までおよそ１０時間で冷却した。
【０４２３】
手動式ミクロトームを用いて薄切片（１５０ｕｍ）を切り出した。ＦＴＩＲ顕微鏡を用いて薄切片をスキャンした。４００〜４０００ｃｍ-1の波数で１ｍｍ毎に平均３２スキャンでスキャンを実施した。当技術分野において通例となっている通り、それぞれのベースラインを引いた後、１８９５ｃｍ-1（１８５０〜１９８５ｃｍ-1）の吸光度に対して１２１５ｃｍ-1（１１８８〜１２２２ｃｍ-1）の吸光度の下の面積を規格化してＨＴＭ副生成物の量を求めた。
【０４２４】
ＦＴ  ＩＲで検出される副生成物がいくらかあった。これらの副生成物または残留物は、Ｐ１３０を用いる過酸化物架橋ＵＨＭＷＰＥの高温溶融に関連していた。ＨＴＭ副生成物インデックスを計算し、図１１に見られるようなＨＴＭ工程を経た異なる厚さのブロックにわたってこれを測定することによって、これらの残留物を定量化した。
【０４２５】
ＨＴＭ中により薄いブロックを用いることによって残留物は大幅に減少し、これはおそらく、ブロックからのより効率的な残留物の拡散による。また、ＨＴＭ温度を２８０℃から３００℃に上げたところ、１０ｃｍ厚のサンプルの残留物が低減した（図１１）。（１つまたは複数の）副生成物の濃度を最小限に抑えるためには、高温溶融の間の温度を上げ、かつ／または時間を長くすることが推奨される。しかし、患者が副生成物に耐えられる場合は、ポリマー材料からの副生成物の除去は必要ないこともある。
【実施例３４】
【０４２６】
固結および高温溶融による副生成物を低減するためのいくつかのアニーリングの手順。
【０４２７】
ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを、０．２重量％ビタミンＥおよび０．８７５重量％  Ｐ１３０と大規模（約５５ポンドの粉末樹脂）にブレンドした。
【０４２８】
このＵＨＭＷＰＥのビタミンＥおよび過酸化物ブレンドを直径４インチの円筒形のバーにラム押出した。（およそ２５ｃｍ長の切片に切断された）押出されたバーの高温溶融（ＨＴＭ）を窒素対流式オーブン内で実施し、これにより、バーを窒素対流式オーブン内に置き、３２０℃、７時間の長時間浸透を含む加熱プログラムを施した。この長時間浸透の後、オーブンを４０℃までおよそ３時間で冷却した。
【０４２９】
手動式ミクロトームを用いて薄切片（１５０ｕｍ）を切り出し、ＦＴＩＲを用いてこれをスキャンした。４００〜４０００ｃｍ-1の波数で１ｍｍ毎に平均３２スキャンとしてスキャンを実施した。それぞれのベースラインを引いた後、１８９５ｃｍ-1（１８５０〜１９８５ｃｍ-1）の吸光度に対して１２１５ｃｍ-1（１１８８〜１２２２ｃｍ-1）の吸光度の下の面積を規格化してＨＴＭ副生成物の量を求めた。ラム押出ロッドの外表面に対応する薄いフィルムの端部からロッドの中心まで半径方向（１０ｃｍ）にアニーリング前の対照サンプルを分析した。
【０４３０】
ＨＴＭにより加工したおよそ２５ｃｍのバーを３ｃｍおよび５ｃｍ厚の切片に切断し、空気中１３０℃の対流式オーブン内に置いた。１つの３ｃｍ厚の切片を５日目（約１２０時間）に取り出し、１つの５ｃｍ厚の切片を３週目（約５０４時間）に取り出した。これらの３ｃｍおよび５ｃｍ厚のサンプルについて、薄切片（１５０μｍ）を横方向に切り出した。薄いフィルムに対して、ラム押出ロッドの切断面の中心に対応するフィルムの端部からフィルムの他端まで横方向に（半径方向に対して垂直に）スキャンして、上述の通りＦＴＩＲ分析を実施した。
【０４３１】
ＨＴＭ後、ＨＴＭ副生成物の赤外吸収（ｉｎｆｒａｒｅｄ  ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）があったが、１３０℃でアニーリングした後に減少した（図１２）。３週間後、検出可能なＨＴＭ副生成物のピークはなかった。
【０４３２】
３週間後、最大引張強度は４８．１ＭＰａ、破断伸びは３０１％、アイゾッド衝撃強さは７８．４ｋＪ／ｍ2であった。
【実施例３５】
【０４３３】
ビタミンＥブレンドの過酸化物架橋した高温溶融ＵＨＭＷＰＥの水中でのアニーリング
【０４３４】
ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを、０．２重量％ビタミンＥおよび０．７７５重量％  Ｐ１３０と大規模（約５５ポンドの粉末樹脂）にブレンドした。このＵＨＭＷＰＥのビタミンＥおよび過酸化物ブレンドを直径４インチの円筒形のバーにラム押出した。
【０４３５】
押出されたバーの高温溶融（ＨＴＭ）を窒素対流式オーブン内で実施し、バーを窒素対流式オーブン内に置き、３２０℃、７時間の長時間浸透を含む加熱プログラムを施した。これらのステップの後、オーブンを４０℃までおよそ３時間で冷却した。
【０４３６】
手動式ミクロトームを用いて薄切片（１５０μｍ）を切り出した。ＦＴＩＲを用いて薄切片をスキャンした。それぞれのベースラインを引いた後、１８９５ｃｍ-1（１８５０〜１９８５ｃｍ-1）の吸光度に対して１２１５ｃｍ-1（１１８８〜１２２２ｃｍ-1）の吸光度を規格化してＨＴＭ副生成物の量を求めた。
【０４３７】
ＨＴＭにより加工したおよそ２５ｃｍのバーを１．８ｃｍ厚の切片に切断し、空気中または水中、８０℃の対流式オーブン内に置いた。切片を１８時間目に取り出し、上述の通り分析した。
【０４３８】
高温溶融後およびアニーリング前に検出されたＨＴＭ副生成物は、８０℃で１８時間アニーリングした後、１．８ｃｍ厚のサンプルの表面およびバルク内で減少した（図１３）。これらの条件下では、空気中でのアニーリングよりも水中でのアニーリングがより効果的であった。
【実施例３６】
【０４３９】
高温溶融および照射したＵＨＭＷＰＥ内への酸化防止剤の拡散。
【０４４０】
バージンＵＨＭＷＰＥブロック（７．３×４×３．１ｃｍ）（ＧＵＲ１０２０）を圧縮成形したバーストックから機械加工した。これらを窒素中、３２０℃で６時間高温溶融し、続いて、ガンマ線照射により１７５ｋＧｙ照射し、「ＨＴＭ」で表した。ガンマ線照射を用いて１００ｋＧｙ照射したバージンＵＨＭＷＰＥを対照とした。照射したブロックを１ｃｍの立方体に機械加工し、アルゴン流下、１２０℃で３時間撹拌しながら、この立方体にビタミンＥをドープした。立方体を室温まで徐冷し、過剰なビタミンＥをこれらの表面からふき取った。
【０４４１】
ドーピング後、１組の対照の立方体（ｎ＝２）をアルゴン下、周囲圧力で、１３０℃で８時間均質化した。４つの組（各ｎ＝１）のドープされたＨＴＭ立方体を１５０℃で１時間または２時間および１８０℃で３０分または１時間それぞれ均質化した。ＨＴＭサンプルおよび対照サンプル両方の摩耗特性および機械特性を、ドーピングおよび均質化前に測定した。
【０４４２】
別の組の対照は、機械特性に対する高温溶融の影響を試験するために１８０℃および２２０℃で６時間溶融させた、照射した高温溶融（ＨＴＭ）ブロック（各ｎ＝１）であった。
【０４４３】
薄切片（１５０μｍ）をフーリエ変換赤外分光（ＦＴＩＲ）により分析し、１２６５ｃｍ-1（１２４５〜１２７５ｃｍ-1）の吸光度を１８９５ｃｍ-1（１８５０〜１９８５ｃｍ-1）の吸光度で規格化してビタミンＥインデックスを計算した。ビタミンＥの透過深さを、サンプルのビタミンＥインデックスが０．０２以上であった深さまでとして計算した。
【０４４４】
ビタミンＥの透過深さは、１３０℃で８時間均質化した、１００ｋＧｙ照射した対照サンプルでは、ドーピング後の１．０±０．０ｍｍから３．８±０．３ｍｍまで増大した（ｐ＝０．００３、図１３）が、一方、ＨＴＭサンプルでは、ドーピング後の０．９±０．０ｍｍから、１５０℃で１時間、１５０℃で２時間、１８０℃で３０分間および１８０℃で１時間均質化したサンプルの２．５±０．０、３．５±０．０、３．０±０．０および４．２±０．３ｍｍまでそれぞれ増大した。
【０４４５】
ドーピング前の１００ｋＧｙ照射した対照の摩耗率（１．７±０．２ｍｇ／ＭＣ）は、１７５ｋＧｙ照射したＨＴＭ処理したサンプル（２．１±１．３ｍｇ／ＭＣ）の摩耗率と同等であった。ドーピング前のＨＴＭサンプルの破断伸び（ＥＡＢ）および破壊までの仕事（ｗｏｒｋ  ｔｏ  ｆａｉｌｕｒｅ）は対照サンプルよりも大きかった。ドーピング前のＨＴＭサンプルの最大引張強度（ＵＴＳ）は対照サンプルと同等であった。１８０℃および２２０℃で６時間溶融させたＨＴＭサンプルは、対照サンプルと比べて著しく高いＥＡＢを示した。１８０℃および２２０℃で溶融後のＨＴＭサンプルのＵＴＳは対照サンプルよりもわずかに低かったが、破壊までの仕事は対照サンプルよりも大きかった。
【０４４６】
ＨＴＭ処理した照射したＵＨＭＷＰＥで均質化温度を１８０℃まで上げると、必要な均質化時間が８分の１に短くなったが、溶融温度未満で均質化した対照サンプルと比べて同様の透過深さが得られた。１８０℃および２２０℃での溶融にも関わらず、引張破壊までの仕事（ＷＦ）およびＥＡＢ（表２８−１）により測定したとき、ＨＴＭ処理した照射したサンプルは、照射した対照と比べて改善された靭性を示した。さらに、ＨＴＭ処理した照射したＵＨＭＷＰＥの耐摩耗性は、照射した対照と同等であったが、これは、照射架橋前のＨＴＭとその後のビタミンＥでのドーピングおよび溶融温度を超える温度での均質化が、極めて重要な特性を犠牲にしない全関節インプラント製作の実現可能な代替になる可能性があることを示唆する。
【０４４７】
【表２８−１】
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【実施例３７】
【０４４８】
２層直接圧縮成形ＵＨＭＷＰＥ
【０４４９】
バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを添加して実施例９の２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチを希釈することにより、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを０．５重量％ビタミンＥとブレンドした。
【０４５０】
各ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥブレンドのバッチ約１００ｇを、０．９重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０４５１】
約５０グラムのバージンＵＨＭＷＰＥ粉末を（底に押出プレートを備える）雌型に入れた。起伏のある雄部材（図１４）を粉末の上に置き、組み立てた型を固結プレス機に入れた。粉末を１０ＭＰａで３分間、周囲温度でプレスした。この時間の後、型をプレス機から取り出し、起伏のある雄部材を取り除いた。約１０グラムのビタミンＥおよび過酸化物ブレンドＵＨＭＷＰＥを、部分的に固結した第１の層の上に第２の層として置いた。型を再び閉じて、１９０℃まで予熱した圧板の間に置いた。次に、２層の最終固結を１０〜２５ＭＰａ、１９０℃で１時間実施した。次に、型をほぼ室温まで冷却した。
【実施例３８】
【０４５２】
異なる固結条件を用いる架橋剤をブレンドしたＵＨＭＷＰＥの固結
【０４５３】
バージンＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを添加して実施例９の２重量％ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥマスターバッチを希釈することにより、医療グレードＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥを０．５重量％ビタミンＥとブレンドした。
【０４５４】
各ビタミンＥ／ＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥブレンドのバッチ約３００ｇを、０．９重量％過酸化物の量のＰ１３０と混合した。
【０４５５】
約１００ｇの酸化防止剤および架橋剤ブレンドＵＨＭＷＰＥ粉末を円筒形の型（直径約１０．５ｃｍ）に入れ、圧縮プレス機内で初期成形温度まで予熱した圧板間に置いた。圧力を１５ＭＰａ加え、成形中、この圧力を２５ＭＰａまで増加させた。持続時間１の間の初期温度での浸透後、圧板温度を変化させた。各圧板温度の持続時間を表３０−１に一覧にした。
【０４５６】
【表３０−１】
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【０４５７】
生じた円筒パック（直径約１０．５ｃｍ、厚さ約１．１ｃｍ）を機械加工し、実施例１２、１３および１４に記載されているように、架橋密度、摩耗および引張機械特性について試験した。結果を表３０−２に示す。７５ｋＧｙ照射し、続いて溶解したＧＵＲ１０５０  ＵＨＭＷＰＥも対照として試験した（ＣＩＳＭ−７５）。
【０４５８】
【表３０−２】
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【０４５９】
したがって、本発明は、過酸化物架橋および高温溶融ポリマー材料の製造方法を提供する。
【０４６０】
本発明は、特定の実施形態を参照してかなり詳細に説明されてきたが、限定するためではなく、例示するために提示されてきた記載の実施形態以外によって本発明を行うことができることを当業者なら理解するであろう。したがって、添付された特許請求の範囲は、本明細書に含まれる実施形態の説明に限定されるべきではない。
【図１Ａ−Ｂ】
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【図２Ａ−Ｅ】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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