Die Harris-Galante-Pfanne Typ 1 zeigte bisher exzellente klinische Langzeitergebnisse. Die meisten der publizierten Studien den Abrieb und Osteolysen betreffend stammen aus den USA. Die Daten basierten hierbei hauptsächlich auf der Untersuchung von 28 mm Femurköpfen aus Metall. In Europa werden vorwiegend 32 mm große Femurköpfe aus Keramik genutzt. Die Langzeitauswirkung der 32 mm Keramikköpfe auf Abrieb, Osteolysen und damit auf die Überlebensrate der Pfanne ist unzureichend geklärt. Ziel dieser Arbeit war es zu untersuchen, in wie fern der Einsatz von 32 mm Keramikköpfen den Polyethylenabrieb und die Rate an azetabulären Osteolysen und damit die Lockerungsrate beeinflusst. Wir konnten 282 unselektierte Hüftendoprothesen nach 13 Jahren Primärimplantation der Harris-Galante-Pfanne Typ 1 mit überwiegend 32 mm Keramikhüftköpfen untersuchen. Die klinische Untersuchung erfolgte unter der Verwendung von validierten klinischen Fragebögen, des Harris-Hip-Score, des modifizierten Western Ontario and McMaster University Score (WOMAC) und des Medical outcomes study 36-item short form health survey score (SF-36). Unter Verwendung des Programms Hip Analysis Suite™ wurden die aktuellsten Röntgenbilder im Vergleich zum direkt postoperativem Bild hinsichtlich Abrieb und Osteolysen vermessen. Die Überlebenszeitanalyse wurde mit dem Programm SPSS 13.0.1™ nach Kaplan und Meier kalkuliert. Von insgesamt 38 erforderlichen Revisionen der 282 Hüften war in 14 Fällen (3,2%) die Hüftpfanne betroffen. Darunter fanden sich 2 aseptische und 5 septische Pfannenlockerungen. Es wurde 3mal ein Pfannenwechsel infolge eines Inlayausbruchs notwendig, wobei eine der Hüften intraoperativ einen deutlichen Metallabrieb zeigte. 2 der Polyethyleninlay zeigten einen so starken Abrieb, dass sie ausgetauscht werden mussten. Nach rezidivierenden Prothesenluxationen wurde 1mal die Umsetzung der Pfanne und in einem anderen Fall nur eine offene Reposition vorgenommen. Lysesäume waren bei 25,5% der Hüften zu sehen, es war jedoch kein kontinuierlicher Saum oder ein Saum von über 1 mm in mehr als 2/3 unter Einschluss der Zone 2 zu verzeichnen. Die Migrationsmessung der Pfanne nach Nunn et al. zeigte keine Wanderung über 4 mm. (26) Somit war keine der Pfannen radiologisch als gelockert einzustufen.(30) Der Mittelwert des linearen Abriebs betrug 0,08 mm pro Jahr, der volumetrische Abrieb betrug 54,55 mm³. Die Überlebensrate für die aseptische Pfannenlockerung als Endpunkt betrug 0.99 (CI 0.93-1.00) nach 14 Jahren. Der durchschnittliche Harris-Hip-Score war mit 83,4 Punkten gut. 54% der Patienten gaben an schmerzfrei zu sein und bei 21,2% traten nur gelegentlich Schmerzen ohne jeglichen Einfluss auf die Alltagsaktivitäten auf. Zufrieden mit der derzeitigen Situation waren 94,1% und 5,9% glaubten keine Verbesserung durch die Operation erfahren zu haben. Im Vergleich zu anderen zementierten und nicht zementierten Pfannen zeigte die HGP-1 gute bis exzellente klinische sowie radiologische Ergebnisse. Die Rate an Versagern des Verankerungsmechanismus deckte sich mit den Ergebnissen aus anderen Studien. Wir fanden keinen vermehrten Abrieb oder häufigeres Auftreten von azetabulären Osteolysen bei Verwendung von 32 mm-Keramikköpfen. / The Harris Galante–I cup with 28mm-femoral cobalt-chrome head as mainly used in the United States showed an excellent long-term outcome. However, concerns of the HGP-I cup are increased pelvic osteolysis and linear wear. In Europe mainly femoral alumina ceramic heads (BIOLOX) were used with the HGP-I cup but the long-term impact of this practice on linear wear and the development of osteolysis remains unclear.

Zugl.: Bayreuth, University, Diss., 2009.

Polylactide (PLA) is a biodegradable and biocompatible polymer which is attracting much attention for environmental issues imposed by the petroleum-based polymers. PLA can be used as medical polymer in surgical sutures, implants tissue and many other areas. However, one of the main shortcomings of PLA is its brittleness in nature and relatively poor mechanical properties, which often limits its further application. It is generally accepted for polymeric materials that some mechanical properties of oriented structures can be improved as the molecular weight of PLA increases. The outcome of this thesis will provide the knowhow to achieve ultrahigh molecular weight of polylactides, and further to improve the mechanical properties and extend its range of applications. In this work, different catalytic systems for the synthesis of ultra-high molecular weight (UHMW) polylactide are considered. For the catalytic systems considered, the reaction conditions and initiators are investigated. The resulting molecular characteristics and mechanical properties of the synthesized polymers will be evaluated. On the contrary to the brittle nature of PLA, Poly(ε-carprolactone) (PCL) is elastic and flexible with a relatively low melting point (60 oC) and low glass transition temperature (-60 oC). Hence, ultra-high molecular weight PCL will be also synthesized by using the same catalytic systems employed for achieving UHMWPLAs. PCL is also used in different biomedical applications, such as in scaffolds for tissue engineering. It is well documented that the complementary physical properties of PLA and PCL have the potential to enhance toughness of PLA. To enhance the toughness and mechanical properties of the block copolymers attempt is made to synthesize ultra-high molar mass of the two polymers in the block copolymer. But their molar masses (and consequently their mechanical properties) are always on the low side. For this reason, the synthesis of high molecular mass PLA and PCL multiblocks will be attempted. Furthermore, it is interesting to study the synthesis of high molar masses PLLA and PDLA stereoblocks especially their ability to crystallize during the polymerization and test the possibility to prepare stereocomplex only during synthesis. The resulting molecular characteristics and mechanical properties of the synthesized multiblock-polymers will be also evaluated.

Seile aus synthetischen Fasern gewinnen zunehmend an Bedeutung für fördertechnische Anwendungen. Wegen ihrer geringen Dichte und Biegesteifigkeit sowie den gleichzeitig mit Stahl vergleichbaren Zugfestigkeiten, haben sich Seile aus ultrahochmolekularen Polyethylenfasern (UHMW-PE) in vielen Anwendungen in der Seefahrt und im Offshore-Bereich durchgesetzt. Die grundsätzliche Eignung solcher Seile für technische Anwendungen, wie z.B. Kräne, Aufzüge, Windenanwendungen, wurde in wissenschaftlichen Studien bereits nachgewiesen. In der vorliegenden Arbeit werden hochfeste Polyethylenfasern verschiedener Hersteller daraufhin untersucht, in wie weit diese durch ihre Eigenschaftsprofile ebenfalls grundsätzlich für technische Anwendungen mit auftretenden Biegewechselbelastungen geeignet sind und welche Anwendungspotentiale sie bieten. Beginnend mit einem kurzen geschichtlichen Abriss über die Entwicklung von synthetischen Polymerfasern und den Einsatz der Fasern in Seilen für technische Anwendungen, sollen grundlegend die Herstellungsverfahren und Eigenschaften von Garnen aus ausgewählten UHMW Polyethylen verglichen werden. Im weiteren Verlauf werden Faserseile aus den gewählten Fasern hinsichtlich Zugfestigkeit, Biegewechselverhalten und Eignung zum Thermofixieren untersucht. Auftretende Effekte werden analysiert und auf die Eigenschaften der Fasern bzw. Garne zurückgeführt. Eine vergleichende Betrachtung der Materialkosten als Teil der gesamten Herstellungskosten der Seile bildet den Abschluss der Arbeit. / This thesis covers investigations on the properties of ultrahigh-molecular-weight (UHMW) polyethylene fibers for use of manufacturing braided fiber ropes for conveyor and hoisting applications. The importance of synthetic fibres for conveying applications has increased during the last years. Due to the low density and bending stiffness at a strength that is comparable to steel, ropes made from high-strength UHMW polyethylene fibres have found their ways into several shipping and off-shore applications. The basic aptitude of UHMW polyethylene fibres to be used in applications like cranes, elevators and winch applications has already been proven in scientific works. Within this thesis, selected UHMW polyethylene fibres are investigated to determine how much their differing property profiles do influence their aptitude to be used in technical applications with cyclic bending loads and for which potentials for fields of application they might be appropriate. Starting with a short overview on the history of synthetic fibres and the use of such fibres in technical applications, manufacturing processes and properties of these fibres are to be compared. Further, fibre ropes, made from the selected fibres, are going to be investigated concerning their tensile strength, behaviour in cyclic bend-over-sheave tests and their aptitude to increase the strength by thermosetting. Occurring effects are going to be analysed and related to the properties of the yarns. A competitive view on the prices of the yarns regarding their portion of the total costs of rope manufacturing is finalising this work.

Seile aus synthetischen Fasern gewinnen zunehmend an Bedeutung für fördertechnische Anwendungen. Wegen ihrer geringen Dichte und Biegesteifigkeit sowie den gleichzeitig mit Stahl vergleichbaren Zugfestigkeiten, haben sich Seile aus ultrahochmolekularen Polyethylenfasern (UHMW-PE) in vielen Anwendungen in der Seefahrt und im Offshore-Bereich durchgesetzt. Die grundsätzliche Eignung solcher Seile für technische Anwendungen, wie z.B. Kräne, Aufzüge, Windenanwendungen, wurde in wissenschaftlichen Studien bereits nachgewiesen. In der vorliegenden Arbeit werden hochfeste Polyethylenfasern verschiedener Hersteller daraufhin untersucht, in wie weit diese durch ihre Eigenschaftsprofile ebenfalls grundsätzlich für technische Anwendungen mit auftretenden Biegewechselbelastungen geeignet sind und welche Anwendungspotentiale sie bieten. Beginnend mit einem kurzen geschichtlichen Abriss über die Entwicklung von synthetischen Polymerfasern und den Einsatz der Fasern in Seilen für technische Anwendungen, sollen grundlegend die Herstellungsverfahren und Eigenschaften von Garnen aus ausgewählten UHMW Polyethylen verglichen werden. Im weiteren Verlauf werden Faserseile aus den gewählten Fasern hinsichtlich Zugfestigkeit, Biegewechselverhalten und Eignung zum Thermofixieren untersucht. Auftretende Effekte werden analysiert und auf die Eigenschaften der Fasern bzw. Garne zurückgeführt. Eine vergleichende Betrachtung der Materialkosten als Teil der gesamten Herstellungskosten der Seile bildet den Abschluss der Arbeit. / This thesis covers investigations on the properties of ultrahigh-molecular-weight (UHMW) polyethylene fibers for use of manufacturing braided fiber ropes for conveyor and hoisting applications. The importance of synthetic fibres for conveying applications has increased during the last years. Due to the low density and bending stiffness at a strength that is comparable to steel, ropes made from high-strength UHMW polyethylene fibres have found their ways into several shipping and off-shore applications. The basic aptitude of UHMW polyethylene fibres to be used in applications like cranes, elevators and winch applications has already been proven in scientific works. Within this thesis, selected UHMW polyethylene fibres are investigated to determine how much their differing property profiles do influence their aptitude to be used in technical applications with cyclic bending loads and for which potentials for fields of application they might be appropriate. Starting with a short overview on the history of synthetic fibres and the use of such fibres in technical applications, manufacturing processes and properties of these fibres are to be compared. Further, fibre ropes, made from the selected fibres, are going to be investigated concerning their tensile strength, behaviour in cyclic bend-over-sheave tests and their aptitude to increase the strength by thermosetting. Occurring effects are going to be analysed and related to the properties of the yarns. A competitive view on the prices of the yarns regarding their portion of the total costs of rope manufacturing is finalising this work.

Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMw-PE) is an engineering polymer that is widely used in demanding applications because of its un-paralleled properties such as high abrasion resistance, high-modulus and high-strength tapes and fibres, biaxial films etc. In common practice, to achieve the uniaxial and the biaxial products, the solution processing route is adopted to reduce the number of entanglements per chain, such as found in Dyneema(R) from DSM(R). Another elegant route to reduce the number of entanglements to ease solid-state processing is through controlled polymerisation using a single-site catalytic system. In this theses, how different polymerisation condition, such as temperature and time control molecular weight and the resultant entangled state in synthesised disentangled UHMw-PE is addressed. Linear dynamic melt rheology is used to follow entanglement formation in an initially disentangled melt. With the help of rheological studies, heterogeneity in the distribution of entanglements along the chain length and the crystal morphology produced during polymerisation is considered. For the understanding of influence of large shear flow on melt dynamics large amplitude oscillatory shear (LAOS) is used and the non-linear viscoelastic regime is explored. A remarkable feature of overshoot in loss (viscous) modulus with increasing deformation (strain) in UHMw-PE melt in the LAOS is observed. This observation is characteristic of colloidal systems. The role of entanglement density in the amorphous region of the synthesised disentangled UHMw-PE (semi-crystalline polymers) on the melting and crystallisation is presented. To understand the effect of topological differences on melting behaviour, nascent entangled, nascent disentangled and melt-crystallised samples have been used. The role of superheating on the melting process is also addressed. Preliminary results on characteristic melting time of a crystal using TM-DSC are also presented.

Universiẗat, Diss., 2004--Düsseldorf.

Textiles ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) besitzt, aufgrund seiner außerordentlich hohen Molmasse und einem kristallinen Anteil von mehr als 80 %, exzellente spezifische Reißfestigkeiten sowie sehr gute Beständigkeiten gegenüber biologischen, chemischen und physikalischen Einflüssen, wodurch es sich für den Einsatz in Schutztextilien, als textiler Träger für funktionelle Partikel, zur Faserverstärkung in Kunststoffen für hochbelastbare Bauteile und auch zur Herstellung hochwertiger, technischer Textilmembranen anbietet. Voraussetzung für diese Applikationen ist ein hohes Wechselwirkungsvermögen der Fasergrenzflächen. Im Rahmen dieser Dissertationsschrift wurden systematisch die Möglichkeiten zur Oberflächenaktivierung von textilem UHMWPE mittels Atmosphärendruckplasma (ADP) untersucht und Eigenschafts-Wirkungsbeziehungen verschiedener Einflussparameter, u. a. Plasmaleistung, Elektrodenabstand, Behandlungsintensität, aufgeklärt. Dabei lag ein besonderes Augenmerk auf den textilen Eigenheiten des Materials und der dadurch stark beeinflussten Durchdringung des Plasmas. Entsprechend wurden umfangreiche Messreihen zu chemischen und physikalischen Veränderungen der Faseroberfläche erstellt, um schließlich eine industrielle Nutzbarkeit der ADP-Behandlung ableiten zu können. Hierzu wurden auch zwei weitere Verfahren vergleichend begutachtet und in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. eine mögliche Anwendung aktivierter UMHWPE-Garne als Träger für magnetisierbare Nanopartikel betrachtet.

Textiles ultrahochmolekulares Polyethylen (UHMWPE) besitzt, aufgrund seiner außerordentlich hohen Molmasse und einem kristallinen Anteil von mehr als 80 %, exzellente spezifische Reißfestigkeiten sowie sehr gute Beständigkeiten gegenüber biologischen, chemischen und physikalischen Einflüssen, wodurch es sich für den Einsatz in Schutztextilien, als textiler Träger für funktionelle Partikel, zur Faserverstärkung in Kunststoffen für hochbelastbare Bauteile und auch zur Herstellung hochwertiger, technischer Textilmembranen anbietet. Voraussetzung für diese Applikationen ist ein hohes Wechselwirkungsvermögen der Fasergrenzflächen. Im Rahmen dieser Dissertationsschrift wurden systematisch die Möglichkeiten zur Oberflächenaktivierung von textilem UHMWPE mittels Atmosphärendruckplasma (ADP) untersucht und Eigenschafts-Wirkungsbeziehungen verschiedener Einflussparameter, u. a. Plasmaleistung, Elektrodenabstand, Behandlungsintensität, aufgeklärt. Dabei lag ein besonderes Augenmerk auf den textilen Eigenheiten des Materials und der dadurch stark beeinflussten Durchdringung des Plasmas. Entsprechend wurden umfangreiche Messreihen zu chemischen und physikalischen Veränderungen der Faseroberfläche erstellt, um schließlich eine industrielle Nutzbarkeit der ADP-Behandlung ableiten zu können. Hierzu wurden auch zwei weitere Verfahren vergleichend begutachtet und in Kooperation mit dem Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. eine mögliche Anwendung aktivierter UMHWPE-Garne als Träger für magnetisierbare Nanopartikel betrachtet.

Ein Bio-PE und ein PLA werden mit einem für Gleitanwendungen üblichen PE-UHMW tribologisch verglichen. Den beiden Werkstoffen werden zusätzlich die Naturstoffe Haferspelzen, Hanfschäbengranulat und Buchefasern mit einem Füllstoffgehalt von 30 Gew.% zugesetzt. Diese Naturstoffe sind teilweise Reststoffe aus der verarbeitenden Industrie und können bei guten Ergebnissen nachhaltig wiederverwendet werden. Durch tribologische Untersuchungen dieser Compounds soll ein zweckmäßiger und nutzbringender Einsatz der Naturstoffe aufgezeigt werden.