JP4813377B2

JP4813377B2 - 耐酸化性の高結晶性架橋ポリエチレン

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Publication number: JP4813377B2
Application number: JP2006552224A
Authority: JP
Inventors: オルフン、ケイ．ムラトグル; エブル、オラル
Original assignee: General Hospital Corp
Current assignee: General Hospital Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2005-02-03
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2025-02-03
Also published as: WO2005074619A3; AU2005209868B2; CA2554777C; JP2007520620A; AU2010214686A1; US8426486B2; EP3111895B1; WO2005074619A2; EP1720485A2; CA2554777A1; EP1720485B8; US9168683B2; EP1720485A4; EP3111895A1; US20070265369A1; EP1720485B1; AU2010214686B2; AU2005209868A1; AU2005209868B8; US20130245773A1

Description

関連出願

本願は、２００４年２月３日提出された米国仮特許出願第６０／５４１，０７３号（この開示は引用することにより本明細書の一部とされる）について優先権を主張したものである。

発明の分野

本発明は、高結晶性で耐酸化性の架橋した高分子材料を包含する、結晶性で、耐酸化性の、架橋した高分子材料の製造方法に関する。架橋した高分子材料を高圧下、高温で結晶化させる方法およびその方法で使用する材料も提供する。

発明の背景

最終段階関節疾病のための全関節形成術では、最も一般的には金属／重合体関節対が使用されている。この関節対の負荷を支える関節表面には、ポリエチレン、特に超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、が、４０年以上も主として使用されている(Kurtzら, Biomaterials, 1999. 20(18):p. 1659-1688)。このような再生技術に関しては長期にわたる成功率が高いにもかかわらず、ポリエチレンの摩耗および疲労損傷が、関節全体の寿命を制限している。膝全体では、充填材(implant)破損は、主としてポリエチレン成分に対する疲労損傷により引き起こされる(Collierら, J. Arthroplasty, 1996. 11(4): p.377-389)。股全体における骨軟化に対する解決策の一つは、架橋であり、これによってポリエチレンの摩耗は著しく低下する(Muratogluら, J. Arthroplasty, 2001. 16(2): p. 149-160; Muratogluら, Biomaterials, 1999. 20(16)p. 1463-1470; McKellopら, J. Orthop Res, 1999. 17(2): p. 157-167)。

高分子材料の架橋密を高めると、耐摩耗性が著しく高くなるため、支持表面用途での関節形成術に好ましい。耐酸化性の架橋高分子材料、例えばＵＨＭＷＰＥは、装置の耐摩耗性を著しく増加させるので医療用装置に望ましい。架橋の方法は、ＵＨＭＷＰＥにイオン化放射線を照射することによる。しかし、架橋によってポリエチレンの疲労強度も低下するため、構成部品が高い応力を伴う周期的な負荷にさらされる膝全体においては、高架橋密度のポリエチレンの使用は制限される。イオン化放射線は、架橋に加えて、残留フリーラジカルも発生させ、これが酸化により誘発される脆化の前駆体となる。これは、生体内装置の性能に悪影響を及ぼすことが知られている。従って、照射の後、残留フリーラジカルの濃度を、好ましくは検出不可能なレベルにまで、下げ、長期間の酸化を回避することが望まれる。

照射したＵＨＭＷＰＥ中の残留フリーラジカル濃度を実質的に下げる一つの方法は、照射したＵＨＭＷＰＥをその融解温度（例えば約１３７〜１４０℃）より上に加熱することである。融解により、残留フリーラジカルが捕獲されていると考えられる結晶性構造が解除または除去される。このフリーラジカル移動度の増加により、再結合反応が起こり易くなり、それによって、残留フリーラジカル濃度を著しく下げることができる。この技術は、残留フリーラジカルを再結合させるには有効であるが、材料の最終的な結晶化度を下げることが分かっている。この結晶化度の低下は、ＵＨＭＷＰＥのモジュラスを低下させる。しかし、高応力用途、例えばユニコンパートメント(unicompartmental)膝設計、薄いポリエチレン頸骨膝挿入物、低適合性関節等にはクリープを最小に抑えるために高いモジュラスが望ましい。

照射による架橋は、ＵＨＭＷＰＥの疲労強度を低下させる。さらに、照射後の融解により、ＵＨＭＷＰＥの疲労強度はさらに低下する。放射線および融解により、ＵＨＭＷＰＥの降伏強度、極限引張強度、靱性および破断伸度も低下する。

照射と融解を組み合わせることにより、架橋が形成され、大部分が結晶性区域に捕獲されている、酸素との反応により酸化性脆化を引き起こす恐れがある残留フリーラジカルの再結合が容易になる。しかし、架橋および融解の両方共、ＵＨＭＷＰＥの結晶化度を低下させる。架橋、および結晶化度の低下は、疲労強度、降伏強度、極限引張強度、靱性および破断伸度を低下させる理由であると考えられている。これらの特性変化の一部または全部が、低摩耗性で高度に架橋したＵＨＭＷＰＥの、低応力用途への使用を制限している。従って、結晶化度が高い架橋したＵＨＭＷＰＥが、低摩耗性を必要とする高応力用途向けの低摩耗性で高疲労耐性に望ましい。

従って、低摩耗性を必要とする高応力用途向けの高い疲労耐性を達成するには、結晶化度を下げずに、架橋したＵＨＭＷＰＥ中の、照射により形成された残留フリーラジカルを減少させることが望ましい。融解に代わる方法を使用し、照射されたＵＨＭＷＰＥの長期間酸化を阻止して高レベルの結晶化度および疲労強度を保存することができる。

従来のＵＨＭＷＰＥの疲労強度に対する結晶化度の影響は公知である。高圧結晶化により未照射ＵＨＭＷＰＥの結晶化度を増加し、これによって未照射ＵＨＭＷＰＥの疲労亀裂伝播抵抗を約２５％増加させた研究者もいる(Bakerら, Polymer, 2000. 41(2): p. 795-808)。他の研究者は、高圧（２，０００〜７，０００バール）かつ高温（＞２００℃）で、ポリエチレンにおいて伸びきり鎖結晶を成長させて、より高い結晶化度レベルを達成することを見出している(Wunderlichら, Journal of Polymer Science Part A-2: Polymer Physics, 1969. 7(12): p. 2043-2050)。しかしながら、高架橋密度のＵＨＭＷＰＥの高圧結晶化は、これまで試行または考察されていない。また、高度に架橋したポリエチレンの高圧における結晶化挙動も確認されていない。

ポリエチレンは、高い温度かつ圧力で、斜方晶から六方晶相への相転移を受ける。六方晶相は、伸びきり鎖結晶を成長させ、ポリエチレン中でより高い結晶化度を達成することができる。これは、斜方晶相と比較して六方晶相における束縛結晶化速度が低い結果であると考えられる。高圧結晶化の前にポリエチレン中に可塑剤または核形成剤を導入することにより、結晶化速度に対する束縛をさらに小さくすることができると考えられる。高圧結晶化の前に、ポリエチレンを可塑剤、例えばα−トコフェロールまたはビタミンＥ、でドーピングすることができる。このドーピングは、ポリエチレン樹脂粉末を可塑剤と混合し、その混合物を固化させるか、または固化させたポリエチレン中に可塑剤を拡散させることにより達成できる。米国特許出願第１０／７５７，５５１号、２００４年１月１５日提出、およびＰＣＴ特許出願第ＰＣＴ／ＵＳ０４／００８５７号、２００４年１月１５日提出（これらの開示は引用されることにより本明細書の一部とされる）に記載されているように、様々なドーピング法を採用できる。

発明の概要

本発明は、一般的には、耐酸化性の結晶性架橋高分子材料の製造方法に関し、好ましくは、この架橋材料は、従来の方法により得られる結晶化度よりも高い結晶化度を有する。より詳しくは、本発明は、高結晶性ＵＨＭＷＰＥを放射線架橋させ、続いてそのＵＨＭＷＰＥを処理し、その耐酸化性を向上させる方法に関する。また、本発明は、架橋した超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を、高圧下、高温で、六方晶相中で結晶化させ、それによって伸びきり鎖結晶が存在し、高結晶化度が達成され、続いてＵＨＭＷＰＥを処理し、その耐酸化性を向上させる方法にも関する。本発明は、架橋した超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を、高圧下、高温で、六方晶相中で結晶化させ、それによって、高結晶化度が達成され、残留フリーラジカル密度が低下する方法にも関する。また、本発明は、検出可能な残留フリーラジカルを含まないか、またはフリーラジカル密度が低い、耐酸化性の架橋ＵＨＭＷＰＥの結晶化度を、高圧結晶化により増加させる方法にも関する。

本発明の方法は、高圧下、高温でポリエチレンを結晶化させる工程、溶融状態よりも低い様々な温度で照射し、架橋の際に無定形の、折りたたみ鎖および伸びきり鎖結晶の量を制御する工程、を含んでなる。本発明は、酸化防止剤をポリエチレン中に配合するか、または架橋したポリエチレンを機械的に変形させ、アニーリングするか、もしくは高圧かつ高温で架橋したポリエチレンを処理する、耐酸化性を向上させるための方法にも関する。本方法は、本開示およびこの分野における技量に応じて、個別に、または一緒に、様々な順序で使用することができる。本発明の概要および説明に記載する範囲は、その範囲の近傍またはその範囲中のすべての数または値を包含する。本発明の範囲は、その範囲内のすべての整数および分数を明確に表示する。

本発明の一態様は、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）加熱された高分子材料を、好ましくは少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｃ）この圧力に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様においては、耐酸化性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）加熱された高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｃ）この圧力に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の架橋高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の架橋高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｈ）加熱された高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｉ）この圧力に保持し、ｊ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｋ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、耐酸化性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様においては、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）この圧力に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度でイオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様においては、耐酸化性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度、例えば１４０℃より低い温度に加熱し、ｃ）この圧力に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の架橋高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の架橋高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｈ）加熱された高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｉ）この圧力に保持し、ｊ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｋ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、耐酸化性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様においては、耐酸化性で高結晶性の架橋高分子材料を機械加工し、それによって医療用充填材を形成する。別の態様においては、耐酸化性で高結晶性の架橋した医療用充填材を包装し、イオン化放射線またはガス滅菌により滅菌処理し、それによって無菌の、耐酸化性で高結晶性の架橋した医療用充填材を形成する。

本発明の一態様として、架橋した高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｄ）加圧されたブレンドを、１００℃より高く、加圧されたブレンドの溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｅ）この圧力に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の架橋重合体と添加剤とのブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の一態様として、高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、ブレンドの融点よりも高い温度に加熱し、ｄ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｅ）この圧力に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、耐酸化性で、高結晶性の架橋重合体と添加剤とのブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の一態様として、耐酸化性であり架橋した、高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、ｄ）架橋したブレンドを、そのブレンドの融点よりも高い温度に加熱し、ｅ）架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｆ）この圧力に保持し、ｇ）加熱された架橋したブレンドを略室温に冷却し、ｈ）圧力を略大気圧レベルに解除して、耐酸化性で高結晶性の架橋重合体と添加剤とのブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の一態様として、架橋した、高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、そのブレンドの融点よりも高い温度に加熱し、ｄ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｅ）この圧力に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高分子材料を機械加工して、医療用充填材を形成し、ｉ）医療用充填材を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の架橋した医療用充填材を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の一態様としては、架橋した、高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａで加圧し、ｄ）加圧されたブレンドを、１００℃より高く、加圧されたブレンドの溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｅ）この圧力に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高分子材料を機械加工して、医療用充填材を形成し、ｉ）医療用充填材を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の架橋した医療用充填材を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の一態様としては、耐酸化性であり架橋した、高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、ｄ）架橋したブレンドを、ブレンドの融点よりも高い温度に加熱し、ｅ）架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｆ）この圧力に保持し、ｇ）加熱された、架橋したブレンドを略室温に冷却し、ｈ）圧力を略大気圧レベルに解除して、耐酸化性であり架橋した、高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを形成し、ｉ）高分子材料を機械加工して、耐酸化性であり、高結晶性の架橋した医療用充填材を形成する、方法を提供する。

別の態様としては、高結晶性の架橋した重合体と添加剤とのブレンドを機械加工して医療用充填材を形成する。別の態様としては、高結晶性の架橋した医療用充填材を包装し、イオン化放射線またはガス滅菌により滅菌処理して、無菌の、高結晶性の架橋した医療用充填材を形成する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の重合体と、可塑剤または核形成剤を含む添加剤とのブレンドを製造する方法を提供する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性の、高度に架橋した重合体のブレンドを製造する方法であって、酸化防止性可塑剤、例えばビタミンＥのような添加剤で重合体を可塑化することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性で、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、高結晶性の架橋高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成することをさらに含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高結晶性の架橋高分子材料を機械加工し、それによって、医療用充填材を形成し、ｂ）医療用充填材を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、それによって、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の、架橋した医療用充填材を形成することをさらに含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高結晶性の架橋高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成し、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高結晶性の架橋高分子材料を機械加工して、酸化防止剤でドーピングした高結晶性の架橋した医療用充填材を形成することをさらに含んでなる、方法を提供する。

本発明の一態様としては、酸化防止剤でドーピングした高結晶性の架橋した医療用充填材を包装し、イオン化放射線またはガス滅菌により滅菌処理して、無菌の、酸化防止剤でドーピングした高結晶性の架橋した医療用充填材を形成する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｄ）圧力を略大気圧レベルに解除し、ｅ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｆ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成することをさらに含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｄ）圧力を略大気圧レベルに解除し、ｅ）高結晶性の高分子材料を機械加工して、医療用充填材を形成し、ｆ）医療用充填材を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした医療用充填材を形成し、ｇ）酸化防止剤でドーピングした医療用充填材を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成することをさらに含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性で高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料（例えばＵＨＭＷＰＥ）を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その融点よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、酸化防止剤でドーピングした、架橋高分子材料を形成し、ｃ）酸化防止剤でドーピングした、架橋高分子材料をその融点よりも低い温度に加熱し、ｄ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｅ）この圧力に保持し、ｆ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性で、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料（例えばＵＨＭＷＰＥ）を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、酸化防止剤でドーピングした、架橋高分子材料を形成し、ｃ）架橋高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｄ）加圧された、架橋高分子材料を、１００℃より高く、加圧された架橋高分子材料の融点よりも低い温度に加熱し、ｅ）この圧力および温度に保持し、ｆ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）加熱された高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｃ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｄ）圧力を略大気圧レベルに解除し、ｅ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｆ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）加熱された高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｃ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｄ）圧力を略大気圧レベルに解除し、ｅ）高結晶性の高分子材料を機械加工して、医療用充填材を形成し、ｆ）医療用充填材を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、酸化防止剤でドーピングした医療用充填材を形成し、ｇ）酸化防止剤でドーピングした医療用充填材を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を機械加工して、医療用充填材を形成する。

本発明の別の態様としては、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋医療用充填材を洗浄し、包装し、イオン化放射線またはガス滅菌により滅菌処理して、無菌の、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した医療用充填材を形成する。

本発明の一態様としては、包装および滅菌の前に、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した医療用充填材を、工業用洗浄機中で洗剤により洗浄する。別の態様としては、包装および滅菌の前に、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した医療用充填材を、エタノール等の溶剤中に浸漬することにより、洗浄する。

本発明の別の態様としては、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した高分子材料を洗浄し、次いで機械加工して、医療用充填材を形成する。

本発明の別の態様では、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した医療用充填材を包装し、イオン化放射線またはガス滅菌により滅菌処理して、無菌の、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した医療用充填材を形成する。

本発明の別の態様では、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した医療用充填材を包装し、ガス滅菌により滅菌処理して、無菌の、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋した医療用充填材を形成する。

本発明の別の態様では、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした医療用充填材を包装し、イオン化放射線で、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上の放射線量に照射して架橋し、医療用充填材を滅菌処理する。好ましくは、放射線量レベルは、７５ｋＧｙを超え、より好ましくは１００ｋＧｙを超え、さらに好ましくは約１５０ｋＧｙである。

本発明の一態様では、高分子材料を、加圧された高分子材料の融点を超える温度、例えば１５０℃、１８０℃、２２５℃、３００℃、または３２０℃、および熱分解点温度よりも低い温度範囲内で、その間の、またはその近傍の温度に加熱する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性で高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）加熱された高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｃ）この圧力に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の架橋高分子材料を形成し、ｇ）酸化防止剤、例えばビタミンＥでドーピングして、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成し、ｈ）酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を、その融点よりも低い温度で機械的に変形させ、ｉ）機械的に変形させた、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その融点よりも低い温度でアニーリングすることを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性で高結晶性の架橋高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａの圧力下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）この圧力に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の架橋高分子材料を形成し、ｇ）酸化防止剤、例えばビタミンＥでドーピングして、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋高分子材料を形成し、ｈ）酸化防止剤でドーピングした高結晶性の架橋高分子材料を、その融点よりも低い温度で機械的に変形させ、ｉ）機械的に変形させた酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その融点よりも低い温度でアニーリングすることを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性であり、架橋した高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、ブレンドの融点よりも高い温度に加熱し、ｄ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｅ）この圧力に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、耐酸化性であり高結晶性の架橋重合体と添加剤とのブレンドを形成し、ｉ）酸化防止剤、例えばビタミンＥでドーピングして、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋したブレンドを形成し、ｊ）酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋したブレンドを、その融点よりも低い温度で機械的に変形させ、ｋ）機械的に変形させた、酸化防止剤でドーピングしたブレンドを、その融点よりも低い温度でアニーリングすることを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様としては、耐酸化性であり架橋した、高結晶性の重合体と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｄ）加圧されたブレンドを、１００℃より高く、加圧されたブレンドの融点よりも低い温度に加熱し、ｅ）この圧力に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した、重合体と添加剤とのブレンドを形成し、ｉ）酸化防止剤、例えばビタミンＥでドーピングして、酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋したブレンドを形成し、ｊ）酸化防止剤でドーピングした、高結晶性の架橋したブレンドを、その融点よりも低い温度で機械的に変形させ、ｋ）機械的に変形させた、酸化防止剤でドーピングしたブレンドを、その融点よりも低い温度でアニーリングすることを含んでなる方法を提供する。

本発明の別の態様としては、高結晶性の高分子材料を、略室温〜約９０℃の温度で、または約９０℃〜高結晶性の高分子材料の融点のピーク温度で照射する。

本発明の別の態様では、照射した高分子材料を、高分子材料の融点より低い温度、例えば約９０℃〜照射した高分子材料の融点のピーク温度でアニーリングする。

本発明の別の態様では、分子材料を、約１５０ＭＰａより高く、例えば約２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａに加圧することができる。

さらに本発明の別の態様では、上記のように製造された、高結晶性の架橋した架橋高分子材料、および酸化防止剤でドーピングした高結晶性の架橋高分子材料、ならびに、高結晶性の架橋した、重合体と添加剤とのブレンド、を含んでなる医療用充填材を提供する。別の態様においては、高分子材料を別の部品または医療用充填材に圧縮成形し、それによって、界面または噛み合ったハイブリッド材料を形成する。この医療用充填材は、本発明の一態様において、寛骨臼ライナー、肩関節窩(shoulder glenoid)、膝蓋骨成分、指関節成分、踝関節成分、肘関節成分、手首関節成分、足指関節成分、二極人工股関節、頸骨膝挿入物、補強金属およびポリエチレンポストを備えた頸骨膝挿入物、椎間板、縫合、腱、心臓弁、ステント、血管移植片、を包含する医療用装置を含む。

本発明の一態様として、３つ以上の融解ピークを有し、かつ約５０％を超える結晶化度を有する、放射線処理したＵＨＭＷＰＥを提供する。別の態様としては、ＵＨＭＷＰＥを含み、そのＵＨＭＷＰＥが、少なくとも２つの融解ピークを有し、かつ約５０％を超える結晶化度を有する、完成製品、例えば物品、医療用装置または医療用補欠物を提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥまたは完成製品は、ビタミンＥでドーピングし、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量で照射し、検出可能なフリーラジカルを有する。

本発明の別の態様においては、ＵＨＭＷＰＥ粉末をビタミンＥとブレンドし、ビタミンＥをブレンドしたＵＨＭＷＰＥを照射して、ブレンドを、常圧で、照射したＵＨＭＷＰＥの融点よりも高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧することにより、高圧結晶化させ、加圧下で略室温に冷却し、除圧することにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、機械加工して完成製品、例えば医療用充填材等を形成する。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様においては、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の重合体（例えばＵＨＭＷＰＥ）と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、架橋した、高分子材料と添加剤とのブレンドを形成し、ｄ）架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｅ）加圧された架橋したブレンドを、１００℃より高く、加圧された架橋したブレンドの融点よりも低い温度に加熱し、ｆ）この圧力および温度に保持し、ｇ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｈ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、架橋した、高分子材料と添加剤とのブレンドを形成することを含む方法を提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、検出可能なフリーラジカルを有し、機械加工して完成製品、例えば医療用充填材等を形成する。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様においては、ＵＨＭＷＰＥ粉末をビタミンＥとブレンドし、ビタミンＥをブレンドしたＵＨＭＷＰＥを照射し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、常圧で、照射したポリエチレンの融点よりも高い温度に加熱し、加圧下で略室温に冷却し、除圧することにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、検出可能なフリーラジカルを有し、機械加工して完成製品、例えば医療用充填材等を形成する。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様においては、耐酸化性で、架橋した、高結晶性の重合体（例えばＵＨＭＷＰＥ）と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、架橋した、高分子材料と添加剤とのブレンドを形成し、ｄ）ブレンドを機械加工し、それによって、完成製品、例えば医療用充填材等を形成し、ｅ）医療用充填材をその融点よりも高い温度に加熱し、ｆ）医療用充填材を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、ｇ）この圧力に保持し、ｈ）加熱された医療用充填材を略室温に冷却し、ｉ）圧力を略大気圧レベルに解除して、酸化防止剤でドーピングした、架橋した、高結晶性の医療用充填材を形成することを含んでなる、方法を提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、検出可能なフリーラジカルを有し、機械加工して完成製品、例えば医療用充填材等を形成する。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様においては、ＵＨＭＷＰＥ粉末をビタミンＥとブレンドし、ビタミンＥをブレンドしたＵＨＭＷＰＥを照射し、完成製品、例えば医療用充填材を形成し、ブレンドを、常圧で、照射したポリエチレンの融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧することにより、高圧結晶化させ、加圧下で略室温に冷却し、除圧することにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、その際、完成製品は、ビタミンＥでドーピングしたＵＨＭＷＰＥを固化させ、機械加工することにより、形成される。別の態様では、完成製品は、ビタミンＥでドーピングしたＵＨＭＷＰＥを充填材形状に直接圧縮成形することにより、形成され、その際、充填材形状は、充填材の完成した形状であるか、または充填材形状は、充填材の完成した形状にさらに機械加工する必要がある。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様では、ＵＨＭＷＰＥ粉末をビタミンＥとブレンドし、ビタミンＥをブレンドしたＵＨＭＷＰＥを照射し、完成製品、例えば医療用充填材を形成し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、常圧で、照射したポリエチレンの融点より高い温度に加熱し、略室温に冷却し、除圧することにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、それによって、完成製品は、検出可能なフリーラジカルを有する。完成製品は、ビタミンＥでドーピングしたＵＨＭＷＰＥを充填材形状に直接圧縮成形することにより、形成され、その際、充填材形状は、充填材の完成した形状であるか、または充填材形状は、充填材の完成した形状にさらに機械加工する必要がある。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の重合体（例えばＵＨＭＷＰＥ）と添加剤とのブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）高結晶性の高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、架橋した、高分子材料と添加剤とのブレンドを形成し、ｄ）ブレンドを機械加工して、完成製品、例えば医療用充填材等を形成し、ｅ）充填材を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｆ）加圧された充填材を、１００℃より高く、加圧された充填材の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｇ）この圧力および温度に保持し、ｈ）加熱された充填材を略室温に冷却し、ｉ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、架橋した医療用充填材を形成することを含んでなる、方法を提供する。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、検出可能なフリーラジカルを有し、機械加工して完成製品、例えば医療用充填材等を形成する。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様では、照射されたＵＨＭＷＰＥを提供するが、そこでは、ＵＨＭＷＰＥを機械加工して完成製品、例えば物品、充填材、または医療用補欠物を形成し、完成製品を高圧結晶化させる。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙ、より好ましくは約６５ｋＧｙの線量で照射するが、その際、ＵＨＭＷＰＥは、約８５℃より高く、照射されたＵＨＭＷＰＥの融点よりも低い温度に加熱し、ＵＨＭＷＰＥを融解させてから、機械加工して完成製品または物品を形成する。高圧結晶化は、常圧で、照射したポリエチレンの融点よりも高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、常圧で、照射したポリエチレンの融点よりも高い温度に加熱し、略室温に冷却し、除圧することにより、行う。高圧結晶化は、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、常圧で、照射したポリエチレンの融点よりも高い温度に加熱し、略室温に冷却し、除圧することにより、行うこともできる。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様では、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｈ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高結晶性の、高度に架橋した高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｉ）この圧力および温度に保持し、ｊ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｋ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｈ）加圧された高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加熱し、ｉ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高結晶性の、高度に架橋した高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｊ）この圧力および温度に保持し、ｋ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｌ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性で、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、それによって、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングして、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｂ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｈ）機械的に変形させた、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、その融点より低い温度でアニーリングして、耐酸化性で、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｆ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｈ）機械的に変形させた、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、その融点より低い温度でアニーリングして、耐酸化性で、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｄ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｅ）この圧力および温度に保持し、ｆ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｉ）高結晶性の、高度に架橋したブレンドを、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｊ）高度に架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｋ）この圧力および温度に保持し、ｌ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｍ）圧力を略大気圧レベルに解除して、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｄ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｅ）この圧力および温度に保持し、ｆ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の高分子材料を形成し、ｈ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した高分子材料を形成し、ｉ）高結晶性の、高度に架橋した高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｊ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された、高結晶性の、高度に架橋した高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｋ）この圧力および温度に保持し、ｌ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｍ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、高度に架橋した、高結晶性の、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性のブレンドを形成し、ｆ）ブレンドを、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の、架橋したブレンドを形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋したブレンドを、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｈ）高度に架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｉ）この圧力および温度に保持し、ｊ）加熱された、高度に架橋したブレンドを略室温に冷却し、ｋ）圧力を略大気圧レベルに解除して、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、高度に架橋した、高結晶性の、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｂ）加圧された高分子材料を、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｃ）この圧力および温度に保持し、ｄ）加熱された高分子材料を略室温に冷却し、ｅ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性のブレンドを形成し、ｆ）ブレンドを、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋したブレンドを形成し、ｇ）高結晶性の、高度に架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｈ）加圧された、架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加熱し、ｉ）加圧された、架橋したブレンドを、１００℃より高く、加圧された、高結晶性の、高度に架橋したブレンドの溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｊ）この圧力および温度に保持し、ｋ）加熱された、架橋したブレンドを略室温に冷却し、ｌ）圧力を略大気圧レベルに解除して、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｄ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｅ）この圧力および温度に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性のブレンドを形成し、ｈ）高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋したブレンドを形成し、ｉ）高結晶性の、高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｊ）機械的に変形させた、高結晶性の、高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度でアニーリングして、耐酸化性で、高結晶性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｄ）加圧されたブレンドを、１００℃より高く、加圧されたブレンドの溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｅ）この圧力および温度に保持し、ｆ）加熱されたブレンドを略室温に冷却し、ｇ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性のブレンドを形成し、ｈ）ブレンドを、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋したブレンドを形成し、ｉ）高結晶性の、高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｊ）機械的に変形させた、高結晶性の、高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度でアニーリングして、耐酸化性で、高結晶性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、酸化防止剤でドーピングした、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料をその溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｃ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｄ）この圧力および温度に保持し、ｅ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｆ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｇ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｉ）高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｊ）この圧力および温度に保持し、ｋ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｌ）圧力を略大気圧レベルに解除して、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、酸化防止剤でドーピングした、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料をその溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｃ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｄ）この圧力および温度に保持し、ｅ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｆ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｇ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｉ）加圧された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、１００℃より高く、加圧された、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｊ）この圧力および温度に保持し、ｋ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｌ）圧力を略大気圧レベルに解除して、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、酸化防止剤でドーピングした、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｃ）加圧された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、１００℃より高く、加圧された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｄ）この圧力および温度に保持し、ｅ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｆ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｇ）ブレンドを、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射して、高結晶性の、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｉ）高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｊ）この圧力および温度に保持し、ｋ）加熱された、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｌ）圧力を略大気圧レベルに解除して、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、酸化防止剤でドーピングした、架橋した、高結晶性の高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｃ）加圧された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、１００℃より高く、加圧された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｄ）この圧力および温度に保持し、ｅ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｆ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｇ）高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｉ）加圧した、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加熱し、ｊ）加圧された、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、１００℃より高く、加圧された、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｋ）この圧力および温度に保持し、ｌ）加熱された、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｍ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも高い温度に加熱し、ｃ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｄ）この圧力および温度に保持し、ｅ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｆ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｇ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｉ）機械的に変形させた、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その融点より低い温度でアニーリングし、それによって、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、架橋した、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を製造する方法であって、ａ）高分子材料を、拡散により酸化防止剤でドーピングし、ｂ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ下で加圧し、ｃ）加圧された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、１００℃より高く、加圧された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｄ）この圧力および温度に保持し、ｅ）加熱された、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を略室温に冷却し、ｆ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、高結晶性の、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｇ）酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、高結晶性の、架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成し、ｈ）高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｉ）機械的に変形させた、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を、その融点より低い温度でアニーリングし、それによって、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料を形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、架橋したブレンドを形成し、ｄ）高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｅ）機械的に変形させた、高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度でアニーリングし、それによって、耐酸化性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、耐酸化性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを製造する方法であって、ａ）高分子材料を添加剤とブレンドし、ｂ）ブレンドを固化させ、ｃ）ブレンドを、その溶融状態よりも低い温度で、イオン化放射線で照射し、それによって、架橋したブレンドを形成し、ｄ）高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度で機械的に変形させ、ｅ）機械的に変形させた、高度に架橋したブレンドを、その融点より低い温度でアニーリングし、それによって、耐酸化性の、高度に架橋したブレンドを形成し、ｆ）耐酸化性の、高度に架橋したブレンドを、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、ｇ）加圧された、高度に架橋したブレンドを、１００℃より高く、加圧された、高度に架橋したブレンドの溶融状態よりも低い温度に加熱し、ｈ）この圧力および温度に保持し、ｉ）加熱された、高度に架橋したブレンドを略室温に冷却し、ｊ）圧力を略大気圧レベルに解除し、それによって、耐酸化性の、高結晶性の、高度に架橋した、高分子材料と添加剤のブレンドを形成することを含んでなる、方法を提供する。

本発明の別の態様では、融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、この温度に保持し、略室温に冷却し、除圧し、高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥを照射し、次いで酸化防止剤、例えばビタミンＥ、を拡散させることにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。高圧結晶化は、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、この圧力および温度に保持し、略室温に冷却し、除圧することにより、行うこともできる。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、その際、完成製品は検出可能なフリーラジカルを有し、完成製品は、ビタミンＥでドーピングしたＵＨＭＷＰＥを充填材形状に直接圧縮成形することにより、形成され、その際、充填材形状は、充填材の完成した形状であるか、または充填材形状は、充填材の完成した形状にさらに機械加工する必要がある。完成製品は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様では、融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、この温度に保持し、略室温に冷却し、除圧し、高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥを照射し、高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥを、その融点より低い温度で機械的に変形させ、その溶融状態よりも低い温度でアニーリングすることにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。高圧結晶化は、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、この圧力および温度に保持し、略室温に冷却し、除圧することにより、行うこともできる。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、その際、完成製品は検出可能なフリーラジカルを含まない。完成製品は、機械加工して医療用装置を形成することができる。医療用装置は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様では、酸化防止剤、例えばビタミンＥ、を拡散させ、融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、この温度に保持し、略室温に冷却し、除圧し、高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥを照射し、高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥを、その融点より低い温度で機械的に変形させ、その溶融状態よりも低い温度でアニーリングすることにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。高圧結晶化は、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、この圧力および温度に保持し、略室温に冷却し、除圧することにより、行うこともできる。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射し、その際、完成製品は検出可能なフリーラジカルを含まない。完成製品は、機械加工して医療用装置を形成することができる。医療用装置は包装し、滅菌処理することができる。

本発明の別の態様では、酸化防止剤、例えばビタミンＥ、を拡散させ、融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、この温度に保持し、略室温に冷却し、除圧し、高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥを照射し、融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、この温度に保持し、室温に冷却し、除圧することにより製造したＵＨＭＷＰＥを提供する。高圧結晶化は、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａに加圧し、１００℃より高く、加圧された高分子材料の溶融状態よりも低い温度に加熱し、この圧力および温度に保持し、略室温に冷却し、除圧することにより、行うこともできる。本発明により、ＵＨＭＷＰＥは、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約１５０ｋＧｙの線量に照射する。完成製品は、機械加工して医療用装置を形成することができる。医療用装置は包装し、滅菌処理することができる。

他に定義されていない限り、本明細書で使用するすべての技術的および科学的用語は、それらの様々な文法的な形態において、本発明が属する分野における当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で記載するものと類似の方法および材料を、本発明の実施および試験で使用できるが、好ましい方法および材料を以下に記載する。矛盾する場合、定義を包含する本明細書が調整する。さらに、材料、方法、および例は、例示目的にのみ記載するのであって、本発明を制限するものではない。

本発明の他の特徴、目的、および優位性は、請求項および下記の詳細な説明から明らかである。しかし、無論、詳細な説明および具体例は、本発明の好ましい態様を示しているが、当業者には、この詳細な説明から、本発明の精神および範囲内での様々な変形および修正が明らかなので、例示目的にのみ記載する。

発明の詳細な説明

本発明は、高結晶性の、耐酸化性の、架橋高分子材料の製造方法、その材料で製造した、永久的および非永久的医療用装置を包含する医療用装置を含んでなる医療用充填材を提供する。本発明は、ポリエチレン、例えばＵＨＭＷＰＥ、を、高圧下、高温で結晶化させ、様々な温度で照射し、架橋したポリエチレンを酸化防止剤でドーピングする方法に関する。本発明は、ポリエチレンを添加剤、例えばビタミンＥ、とブレンドし、溶融状態よりも低い温度における低温照射を包含する様々な温度で照射し、続いて機械的にアニーリングする方法にも関する。

ポリエチレンは、半結晶性材料（５５〜６０％）であり、常圧下で溶融物から結晶化する時に折りたたみ鎖を含む。これらの結晶の大部分は、格子寸法がａ、ｂおよびｃ次元に対してそれぞれ７．４２、４．９５、および２．５５Åである斜方晶相にある。単位胞軸は相互に９０°である。変形により、格子寸法８．０９、４．７９、および２．５５Åを有する単斜晶相を与える。３００ＭＰａを超える圧力でのみ生じる（例えば、図１参照）六方晶相では、単位胞寸法は８．４２、４．５６、および＜２．５５Åになる。この相では、個々の鎖軸(stem)が、相互に不規則な相角度で回転し、鎖が互いに横滑りして通り過ぎ、密に充填された構造を形成する。この相における結晶は、密充填により結晶が、折りたたみ鎖の結晶よりも、大きく成長し得るので、「伸びきり鎖結晶（ＥＣＣ）」と呼ばれる。

未架橋ＵＨＭＷＰＥの結晶化度は、高圧および高温結晶化により増加できることが公知である。例えば、未架橋ＵＨＭＷＰＥを３００ＭＰａを超える圧力および１８０℃で結晶化させて六方晶相転移させた時、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）により測定される結晶のピーク融点は、より高温にシフトし、全体的な結晶化度が増加した。結晶化度が高い未架橋の、高圧結晶化させたポリエチレンは、結晶化度の増加と共に、疲労耐性がより高くなると思われる（Bakerら, Polymer, 2000. 41(2): p. 795-808参照）。従って、本発明の目的の一つは、結晶化度が高く（＞５１％）、良好な耐酸化性を有する、高度に架橋した（２５〜１０００ｋＧｙ）ポリエチレンを達成することであった。

重合体の高い靱性および高い疲労強度は、エネルギー吸収機構、例えばキャビテーションや塑性変形に起因する。ポリエチレンにおける主要エネルギー吸収機構は、結晶性領域の塑性変形（結晶塑性）であり、これは延性および結晶化度によって異なる。高線量レベルの照射でポリエチレンを架橋させることにより、鎖の移動度が急激に低下し、そのために全体的な延性が低下する。架橋の存在下における融解は、鎖の再整列能力を制限し、従って、ポリエチレンの結晶化度を低下させる。これら２つのファクターを組み合わせると、すなわち鎖の移動度を下げ、結晶化度を下げると、架橋した、融解したポリエチレンの疲労耐性が低下する。

本発明により、高結晶性の、架橋した、耐酸化性のポリエチレンが、以下に説明する様々な製法および工程（例えば、図２参照）により得ることができる。

１．経路Ｉまたは経路IIのいずれかを使用する、未照射／未架橋ポリエチレンの高圧結晶化
Ａ．経路Ｉ
所望の温度、例えば溶融状態よりも高い（例えば、約１４０℃、約１８０℃、約２００℃、約２５０℃、または約３００℃）温度に加熱し、次いで加圧し、次いで圧力をほぼ同じ圧力に、１分間〜１日以上、好ましくは約０．５時間〜１２時間、より好ましくは１〜６時間保持し、次いで除圧する（圧力は、高圧下で達成された結晶の融解を避けるために、室温に冷却した後で解除する）。
Ｂ．経路II
所望の圧力に加圧し、次いで所望の温度、例えば加圧されたポリエチレンの溶融状態よりも低い温度（例えば約１５０℃、約１８０℃、約１９５℃、約２２５℃、約３００℃、および約３２０℃）、に加熱し、次いで圧力をほぼ同じ圧力に、１分間〜１日以上、好ましくは約０．５時間〜１２時間、より好ましくは１〜６時間保持し、次いで室温に冷却し、次いで除圧する（圧力は、高圧下で達成された結晶の融解を避けるために、室温に冷却した後で解除する必要がある）。

２．続く、低温または温照射を用いた高圧結晶化させた（ＨＰＣ）ポリエチレンへの照射
Ａ．低温照射（ＣＩ）
略室温〜９０℃で、ｅ−線またはガンマ放射線を使用して照射する。ＨＰＣ−ポリエチレンの結晶化度が高過ぎる場合、十分な無定形ポリエチレンが架橋に使用できない場合がある。従って、所望の耐摩耗性または架橋密度を達成するには、通常の線量レベル、すなわち高圧を使用せずに結晶化させたポリエチレンに必要な線量レベル（本明細書で記載するように、例えば通常線量レベル７５ｋＧｙまたは１００ｋＧｙ）、よりも高くする必要がある。
Ｂ．温照射（ＷＩ）
約９０℃〜ＨＰＣ−ポリエチレンのピーク融点、一般的には約１４５℃で照射する。照射の際に、照射の温度を調節し、所望の無定形程度を達成することができる。

３．続く、照射したＨＰＣ−ポリエチレン（Ｉ−ＨＰＣ）への、下記の方法の一つ、またはそれらの組合せによる処理
Ａ．上記の様に、経路Ｉまたは経路IIに従って高圧結晶化を繰り返する。
Ｂ．酸化防止剤、例えばビタミンＥ、でドーピングするが、これは様々な様式で行うことができる、例えば
ｉ．最終製品を機械加工し、ビタミンＥまたはその溶液中に、室温〜ビタミンＥ溶液の沸点までの温度で浸漬し、次いで洗浄し、包装し、ガスプラズマ、エチレンオキシド、またはイオン化放射線、例えば空気中または不活性ガス中のガンマ線、で滅菌処理する。
ii．高結晶性の高分子材料をビタミンＥまたはその溶液中に、室温〜ビタミンＥ溶液の沸点の温度で浸漬し、医療用充填材を機械加工し、次いで洗浄し、包装し、包装した医療用充填材を照射して架橋および滅菌処理する。
Ｃ．ＣＩＭＡ（低温照射および機械的アニーリング）法で処理する、例えば
ｉ．９０℃〜Ｉ−ＨＰＣのピーク融点の温度に加熱し、圧縮下で２．５を超える圧縮比に変形させ、変形を保持し、室温に冷却し、９０℃〜Ｉ−ＨＰＣのピーク融点の温度でアニーリングし、最終製品を機械加工し、包装し、滅菌処理、好ましくはエチレンオキシドまたはガスプラズマで滅菌処理する。ＣＩＭＡ法は、ここにその全文を参考として含める公開米国特許第２００３０１４９１２５号（米国特許出願第１０／２５２，５８２号）、２００２年９月２４日提出、に記載されているようにして使用することができる。

本発明の一態様では、経路Ｉの高圧結晶化の際に、高分子材料を、融点を超える温度、例えば約１４０℃、約１８０℃、約２００℃、約２５０℃、または約３００℃、に加熱する。

別の態様では、経路IIの高圧結晶化の際に、高分子材料を、加圧された高分子材料の融点より低い温度、例えば約１５０℃、約１８０℃、約１９５℃、約２２５℃、約３００℃、および約３２０℃、に加熱する。

親油性ポリエチレンと相容性がある酸化防止剤は、１００ｋＧｙまでの放射線量で照射されたポリエチレンと良く混合し、それを酸化から保護する。その上、酸化防止剤は、照射後に拡散したした時、ポリエチレンの架橋を妨害しない。従って、照射後に拡散した、架橋したポリエチレンは、同時に架橋した、融解したポリエチレンに匹敵する摩耗速度を示す。溶融状態よりも低い温度における機械的変形も、照射されたポリエチレンから残留フリーラジカルを、融解せずに除去するもう一つの手法である。

本発明は、重合体と添加剤のブレンドを高圧および高温で結晶化させ、そうして形成された高結晶性のブレンドを照射し、高結晶性の、架橋した、重合体と添加剤のブレンドを得る方法も提供する。本発明は、重合体と、酸化防止剤でもある添加剤のブレンドを高圧および高温で結晶化させ、そうして形成された高結晶性のブレンドを照射し、高結晶性の、架橋した、耐酸化性の、重合体と、酸化防止剤でもある添加剤のブレンドを得る方法も提供する。

本発明は、高結晶性の、架橋したＵＨＭＷＰＥの耐酸化性を、融解させずに改良する方法も提供する。高結晶性のＵＨＭＷＰＥの融解は、ＥＣＣを排除し、重合体の結晶化度を下げる。従って、本発明は、融点より低い温度で酸化防止剤または機械的変形を使用する方法を提供する。本発明で、本明細書で記載する酸化防止剤でドーピングすることにより、または機械的変形方法により、耐酸化性の改良を達成することができる。機械的変形は、照射の後に、重合体を融解させずに、残留フリーラジカル密度を下げるのに使用し、例えば融点より低い温度（例えば約１５０℃より低い温度）で少なくとも２．０の圧縮比に単軸圧縮し、残留フリーラジカル濃度を下げる。本発明により、機械的変形の後にも持続することがある配向および熱的応力の一部は、融点未満の高温でさらにアニーリングし、冷却することにより、低減させる。アニーリングに続いて、ポリエチレンを十分に遅い冷却速度（例えば約１０℃／時間）で冷却させ、熱的応力を最小に抑えるのが望ましい場合がある。

本明細書に記載するように、機械的変形は、放射線架橋したＵＨＭＷＰＥ中の残留フリーラジカルを排除できることが立証されている。本発明は、ＵＨＭＷＰＥを、固体または溶融状態で、例えば圧縮により、先ず新しい形状に変形させることができる方法も提供する。本発明の方法により、ＵＨＭＷＰＥの機械的変形を溶融状態で行うと、重合体は負荷の下で結晶化し、変形した新しい形状を維持する。変形工程に続いて、変形したＵＨＭＷＰＥ試料を融点より低い温度で照射し、架橋させるが、これは残留フリーラジカルを発生させる。これらのフリーラジカルを減少させるか、または排除するために、照射された重合体試料を、変形させ、照射したポリエチレンの融点より低い温度（例えば、約１５０℃まで）に加熱し、形状記憶により、本来の形状を部分的に回復させる。一般的に、本来の形状の約８０〜９０％が回復すると期待される。この回復の際、結晶は運動を受け、フリーラジカルの再結合および排除に役立つ。上記の方法は、「逆ＩＢＭＡ」と呼ばれる。逆ＩＢＭＡ（溶融状態よりも低い温度での逆照射および機械的アニーリング）技術は、ＵＨＭＷＰＥを基材とする医療用装置の大規模製造に応用するのに適した方法である。

本発明の一態様では、高度に架橋した、融解したポリエチレンに匹敵する高い架橋密度、高い結晶化度、摩耗および酸化耐性を有し、高度に架橋した、融解したポリエチレンより高い疲労耐性を有する、永久的および非永久的医療用装置を包含する医療用充填材を開示する。

本明細書で開示する医療用充填材は、本明細書で開示する様々な方法、例えば高分子材料固化させ、固化した高分子材料を、例えば１５０℃を超える高温、および例えば１０〜１０００ＭＰａを超える高圧（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、で結晶化させ、続いて室温に冷却した後、常圧に除圧し、続いて高圧結晶化させた高分子材料を加熱し、特定の温度、例えば１５０℃未満、に保持して部分的に無定形のポリエチレンを達成し、イオン化放射線により、１ｋＧｙを超える、例えば約２５〜４００ｋＧｙ以上、好ましくは約７５ｋＧｙ、より好ましくは約１００ｋＧｙ、さらに好ましくは約１５０ｋＧｙの、線量に照射し、酸化防止剤でドーピングするか、または例えば機械的変形およびアニーリングおよび／または高い圧力および温度で結晶化させることにより、残留フリーラジカルの濃度を下げることにより、耐酸化性を増加させる方法により、得ることができる。

高圧下での結晶化は、先ずポリエチレンを定圧で融解させ、続いて１０〜１０００ＭＰａより高く（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、に加圧し、室温に冷却するか、または先ず１０〜１０００ＭＰａより高く（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、に加圧し、次いで温度を、斜方晶相から六方晶相への相転移が起こるまで増加し、次いで冷却し、除圧することにより、行うことができる。

溶融状態の保持時間、加圧下の保持時間、最終的な温度と圧力、および冷却速度を変化させ、最も高い結晶化度およびほぼ等しい量の伸びきり鎖結晶および折りたたみ鎖結晶を得ることができる。

高圧結晶化したポリエチレンの折りたたみ鎖結晶が融解する温度、およびその温度での保持時間を変化させ、伸びきり鎖結晶と折りたたみ鎖結晶の所望の比および無定形含有量を得ることができる。

照射により、高圧結晶化したポリエチレンが架橋し、耐摩耗性が得られる。照射は、室温またはポリエチレンの融点より低い温度で行うことができる。照射は、空気中、真空中、または不活性ガス、例えば窒素または希ガス、を包含する、酸素を含まない環境で行うことができる。照射は、電子線、ガンマ放射線、またはＸ線照射により行うことができる。

イオン化放射線により引き起こされる残留フリーラジカルの有害な酸化性効果は、酸化防止剤、例えばα−トコフェロール、を、高圧結晶化した、部分的に融解した、架橋したポリエチレン中に拡散させることにより、低減する。酸化防止剤は、照射された材料の酸化を防止する。酸化防止剤によるポリエチレンのドーピングは、本明細書に記載するように行う。

イオン化放射線により引き起こされる残留フリーラジカルの有害な酸化性効果は、重合体と、やはり酸化防止剤、例えばα−トコフェロール、である添加剤のブレンドを使用し、高圧結晶化および照射することにより、低減される。

別の態様では、イオン化放射線により引き起こされる残留フリーラジカルを、機械的アニーリングにより除去するが、そこではポリエチレンを融点より低い温度（約１５０℃より低い温度）、好ましくは１４５℃、より好ましくは約１４０℃、に加熱し、機械的に変形させて残留フリーラジカルに移動度を与え、再結合させ、安定化させる。

別の態様では、ポリエチレンを加熱して融解させることにより、イオン化放射線照射の際に発生した残留フリーラジカルを除去する。照射されたポリエチレンの融解は、照射に続く高圧結晶化の一部として使用する。

高結晶性のポリエチレンは、未照射ポリエチレンの高圧結晶化、それに続く照射、および照射中に発生したフリーラジカルの排除を含んでなる方法により、達成される結晶化度の犠牲を最小に抑えながら、製造することができる。

本発明の一態様により、ポリエチレンを約１０〜１０００ＭＰａを超える（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、さらに好ましくは３２０ＭＰａを超える圧力に加圧し、約１８０℃または約２２５℃に加熱し、この温度および圧力に保持し、室温に冷却し、圧力を常圧に下げ、室温で照射する。続いて、高圧結晶化したポリエチレンの耐酸化性を改良するために、下記の方法の一つを使用することができる。すなわち、ａ）高圧結晶化したポリエチレンを酸化防止剤、例えばビタミンＥ、でドーピングする、またはｂ）高圧結晶化したポリエチレンをその融点より低い温度で機械的変形させ、続いてその融点近くでアニーリングし、実質的にＣＩＭＡ法のいずれかを適用する、およびｃ）融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、さらに好ましくは３２０ＭＰａを超える圧力に加圧し、この温度および圧力に保持し、略室温に冷却し、圧力を常圧に下げる。

高結晶性のポリエチレンを室温で照射することの潜在的な欠点は、架橋が主として起こる無定形相の濃度が低下する場合があり、結晶化度が増加したポリエチレンでは、照射により形成された架橋の濃度も低下する場合があることである。従って、ポリエチレンを、結晶性の重合体が約６０％以下であり、無定形含有量が増加する高温で照射するのが好ましい。高圧結晶化したポリエチレンは、２つの融解ピークを示し、一方は約１３７℃にあり、他方は約１４０℃より高い。第二のピークは、高圧結晶化の際に形成され、伸びきり鎖結晶（大きい方）を代表する。本発明の一態様では、下記の手順を採用する。すなわち、１４０℃より低い温度に加熱して小さな結晶を融解させ、小さな結晶を含む領域を架橋させ、この温度で照射（温照射（ＷＩ））し、次いで下記の方法の一つを使用し、高圧結晶化したポリエチレンの耐酸化性を改良する。
ａ）高圧結晶化したポリエチレンを酸化防止剤、例えばビタミンＥ、でドーピングする、
ｂ）高圧結晶化したポリエチレンをその融点より低い温度で機械的変形させ、続いてその融点近くでアニーリングし、実質的にＣＩＭＡ法の一つを適用する、および
ｃ）融点より高い温度に加熱することにより融解させ、次いで少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、さらに好ましくは３２０ＭＰａを超える圧力に加圧し、圧力および温度をほぼ一定に保持し、略室温に冷却し、圧力を常圧に下げる。この方法の融解工程は結晶を排除するので、この方法に続いて高圧結晶化を行い、高レベルの結晶化度を達成する。

本発明の一態様では、高圧結晶化したポリエチレンのドーピングは、酸化防止剤、例えばα−トコフェロール、例えばビタミンＥ、を拡散させることにより、行うことができる。本発明の一態様では、温度および／または圧力を増加することにより、酸化防止剤の拡散を促進する。

本発明の別の態様では、純粋な形態、例えば純粋なビタミンＥとして、または溶剤中に溶解させた形態を包含する様々な形態で酸化防止剤を送達する。

本発明の別の態様では、酸化防止剤溶液、例えばビタミンＥ溶液、の濃度を増加することにより、ポリエチレン中への酸化防止剤の拡散速度を増加する。

本発明の別の態様では、高圧結晶化したポリエチレンを、超臨界流体、例えば超臨界ＣＯ_２、すなわち温度が超臨界温度、３１．３℃より高く、圧力が超臨界圧力、７３．８バールより高い流体中で膨潤させることにより、ポリエチレン中への酸化防止剤の拡散速度を増加する。

一般的に、例えば酸化防止剤としてビタミンＥの場合、樹脂粉末、フレーク、粒子、またはそれらの混合物をビタミンＥと混合し、固化させた後、高分子材料の色が黄色に変化する。本発明の一態様では、固化に続いてドーピングすることにより、ビタミンＥが固化の高い温度および圧力にさらされず、高分子材料の変色が阻止される。

固化した状態でドーピングすることにより、固化した高分子材料中に酸化防止剤の勾配を達成することができる。医療用装置中の高分子材料の酸化が摩耗の観点で問題となる表面層の特定の厚さをドーピングすることができる。これは、完成した装置、例えば完成した医療用充填材、を、純粋なビタミンＥまたはビタミンＥの溶液中に、特定の温度で特定時間、単純に浸漬するか、または浸すことにより、達成できる。

本明細書に記載する方法により、酸化防止剤、例えばビタミンＥ、を高圧結晶化した高分子材料中に、照射の前、最中、または後にドーピングすることができる。

ドーピングした酸化防止剤が、医療用充填材または医療用装置の製造に使用した高分子材料から、使用前の貯蔵中または生体内使用中に浸出することは可能である。永久的医療用装置には、生体内の持続時間は、患者の余命までになることがあり、これは装置の植え込みから患者の死亡までの長さ、例えば１〜１２０年である。酸化防止剤の浸出が問題になる場合、医療用充填材または医療用装置の照射もしくはそれらのいずれかの部分の照射は、酸化防止剤をドーピングした後に行うことができる。これによって、酸化防止剤を宿主重合体に共有結合により架橋させ、医療用充填材または装置からの酸化防止剤の損失を確実に最小に抑えることができる。

本発明の別の態様では、酸化防止剤をドーピングした高分子材料または酸化防止剤ドーピングした医療用充填材を、包装および滅菌処理の前に、工業用洗浄機中で洗剤で洗浄することができる。工業用洗浄機、例えば洗浄機／乾燥機、例えばHAMO T-21または洗浄機／消毒薬／乾燥機、例えばHAMO M-100(HAMO AG, Pieterlen, スイス製）を使用できる。

本発明の別の態様では、酸化防止剤をドーピングした高分子材料または酸化防止剤ドーピングした医療用充填材を、包装および滅菌処理の前に、溶剤、例えばエタノール、中に浸漬することができる。酸化防止剤が溶解する溶剤を選択し、洗浄環境が、高分子材料から酸化防止剤を除去するための伝導性環境を与えることができる。これによって、酸化防止剤をドーピングした高分子材料から酸化防止剤が浸出する可能性が小さくなる。溶剤は、室温でも高温でも、常圧下でも高圧下でも、静止していても攪拌されていてもよい。酸化防止剤をドーピングした高分子材料または医療用充填材が溶剤と接触する時間は、約１時間から、少なくともドーピングが行われた時間まででよく、好ましくは１６時間未満である。

本発明の別の態様では、高分子材料、例えば樹脂粉末、フレーク、粒子、またはそれらの混合物を酸化防止剤と混合し、次いでその混合物を固化させる。固化した、酸化防止剤でドーピングした高分子材料（ブレンド）を、機械加工し、医療用充填材中の部品として、または医療用装置として使用することができる。

本発明の別の態様により、高圧結晶化した高分子材料、例えば高圧結晶化した樹脂粉末、成形シート、ブロー成形シート、チューブ、バルーン、フレーク、粒子、またはそれらの混合物を、酸化防止剤、例えばα−トコフェロールの形態にあるビタミンＥ、で、拡散によりドーピングすることができる。高圧結晶化した高分子材料、例えば高圧結晶化したＵＨＭＷＰＥ、を、１００％ビタミンＥまたはα−トコフェロールをアルコール、例えばエタノールまたはイソプロパノール、に入れた溶液中に浸漬することができる。α−トコフェロールの約５０重量％エタノール溶液を使用し、超臨界流体、例えばＣＯ_２、と接触させたＵＨＭＷＰＥ中に拡散させることができる。

本発明は、高度に架橋したポリエチレンから製造され、金属片を含む医療用装置、例えば二極人工股関節、補強金属およびポリエチレンポストを備えた頸骨膝挿入物、椎間板系、およびガス滅菌法により容易に滅菌できない表面を含むすべての充填材を製造するための下記の処理工程にも関する。

本発明の一態様により、医療用充填材の高圧結晶化したポリエチレン成分が別の材料（モジュール式の充填材ではない）、例えば金属製メッシュまたはバック、非金属製メッシュまたはバック、頸骨トレー、膝蓋骨トレー、または寛骨臼シェル、と緊密に接触し、その際、ポリエチレン、例えば樹脂粉末、フレークおよび粒子をこれらの対向面に直接圧縮成形する。例えば、ポリエチレン頸骨挿入物をポリエチレン樹脂粉末を頸骨トレーに、金属製メッシュまたはバックに、もしくは非金属製メッシュまたはバックに圧縮成形することにより製造する。後者の場合、メッシュは、成長骨(bony in-growth)を通して、または接着剤、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）骨セメントの使用により、骨との固定界面として役立つように成形する。これらの形状は、寛骨臼ライナー、全またはユニコンパートメント膝充填材用の頸骨トレー、膝蓋骨トレー、および関節窩成分、踝、肘、または指成分を包含する様々な形態を有する。本発明の別の態様は、成形されたポリエチレンと、充填材の一部を形成する他の断片、例えば金属または非金属片、との機械的な噛み合わせに関する。その場合、金属片を含む固化したポリエチレンを高圧結晶化（ＨＰＣ）させ、高結晶性のポリエチレンを達成する。ＨＰＣは、非モジュール式充填材を先ず加熱または加圧することにより行う。

界面の幾何学的構造は、ポリエチレンがその固化した形状で、その幾何学的構造を取るので、極めて重要である。ポリエチレンは、高密度の物理的絡み合いを生じる非常に高い分子量を有するために、「形状記憶」の顕著な特性を有する。固化に続いて、塑性変形が、融解した時に好ましい高エントロピー形状を達成する永久的形状変化を導入する。この、本来の固化した形状の回復は、ポリエチレンを固化させた時に達成される「形状記憶」によるものである。この形状記憶のために、機械的噛み合わせは、非モジュール式充填材の高圧結晶化の最中および後にも無傷のまま残る。

本発明の別の態様は、対向面に機械的噛み合わせにより成形されたポリエチレンの高圧結晶化に続いて、そのハイブリッド成分をイオン化放射線を使用して所望の線量レベル、例えば約２５ｋＧｙ〜約１０００ｋＧｙ、好ましくは約５０ｋＧｙ〜約１５０ｋＧｙ、に照射する。本発明の別の態様は、照射工程が残留フリーラジカルを発生させるので、その後に融解工程を導入し、残留フリーラジカルを消滅させてから、別の高圧結晶化工程を行うことを開示する。ポリエチレンを最初に界面の形状に固化させ、それによって、重合体の「形状記憶」を設定するので、ポリエチレンは、融解およびその後の高圧結晶化工程の際に、対向面から分離しない。

本発明の別の態様では、ポリエチレンを架橋させ、ポリエチレンを基材とする医療用装置を製造する方法であって、装置を耐酸化性媒体、例えば不活性ガスまたは不活性流体、中に浸漬し、媒体を、照射された、高結晶性のポリエチレン、例えば高圧結晶化したＵＨＭＷＰＥ、の融点より高い温度（約１４０℃を超える）に加熱し、結晶性物質を排除し、再結合／残留フリーラジカルを達成する、方法を提供する。圧縮成形された重合体の形状記憶が機械的に噛み合わされた界面で設定され、その記憶は架橋工程により強化されるので、ポリエチレンと対向面との間の界面に重大な分離は起こらない。

本発明の別の態様は、上記のフリーラジカル排除工程に続いて、照射の際に高い照射線量レベルにより、金属と重合体との間の界面が無菌になることを提供する。ＨＰＣ−ポリエチレンの外側表面上に、フリーラジカル排除工程または照射工程の際に誘発されるかなりの酸化がある場合、装置の表面をさらに機械加工し、酸化された表面層を除去することができる。本発明の別の態様では、充填材の融解後の機械加工を行う場合、融解工程を不活性ガスの存在下で行うことができる。

本発明の別の態様は、界面は無菌であるが、残りの部分が無菌ではない場合、装置をエチレンオキシド、ガスプラズマ、または他のガスでさらに滅菌する、製作された装置の滅菌処理方法を包含する。

ＵＨＭＷＰＥと添加剤のブレンドから製造された完成製品の照射と、それに続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を照射し、次いで高圧結晶化する。すなわち、高分子材料、例えば樹脂粉末、フレーク、粒子、またはそれらの混合物、を添加剤、例えば酸化防止剤、好ましくはビタミンＥ（好ましくは約１０％未満、より好ましくは５％未満、より好ましくは０．３％未満、さらに好ましくは０．１％未満のビタミンＥ）と混合／ブレンドし、次いで
ａ．ブレンドを固化させ、好ましくは固化させたブレンドをアニーリングし、熱的応力を除去する工程を加えること、および
ｂ．ブレンドを機械加工し、完成製品を形成すること、または
ｃ．ブレンドを直接圧縮成形し、完成製品を形成すること
により、物品または医療用装置を形成する。

完成製品は、少なくとも１ｋＧｙ、好ましくは約２５ｋＧｙ〜約１０００ｋＧｙ以上、より好ましくは約２５、５０、７５、１００、１２５、１５０、１７５、または２００ｋＧｙの線量に、ガンマ線、ｅ−線、またはＸ線により照射する。

照射された完成製品は、
ａ．常圧下で、照射されたポリエチレンの融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、に加圧し、加圧下で略室温に冷却し、圧力を解除すること、または
ｂ．少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、に加圧し、常圧下で、照射されたポリエチレンの融点より高い温度に加熱し、略室温に冷却し、除圧すること
により高圧結晶化させる。

高圧結晶化された完成製品は、包装し、滅菌処理することができる。

ＵＨＭＷＰＥと添加剤のブレンドから製造された完成製品の照射と、それに続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を照射し、次いで高圧結晶化する。すなわち、高分子材料、例えば樹脂粉末、フレーク、粒子、またはそれらの混合物、を添加剤、例えば酸化防止剤、好ましくはビタミンＥ（好ましくは約１０％未満、より好ましくは５％未満、より好ましくは０．３％未満、さらに好ましくは０．１％未満のビタミンＥ）と混合／ブレンドし、次いで
ａ．高分子材料を拡散により酸化防止剤でドーピングすること、および
ｂ．ブレンドを機械加工し、完成製品を形成すること、または
ｃ．ブレンドを直接圧縮成形し、完成製品を形成すること
により、物品または医療用装置を形成する。

ＵＨＭＷＰＥと添加剤のブレンドから製造された完成製品の照射と、それに続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を照射し、次いで高圧結晶化する。すなわち、高分子材料、例えば樹脂粉末、フレーク、粒子、またはそれらの混合物、を添加剤、例えば酸化防止剤、好ましくはビタミンＥ（好ましくは約１０％未満、より好ましくは５％未満、より好ましくは０．３％未満、さらに好ましくは０．１％未満のビタミンＥ）と混合／ブレンドし、次いで
ａ．ブレンドを機械加工し、完成製品を形成すること、または
ｂ．ブレンドを直接圧縮成形し、完成製品を形成すること、および
ｃ．高分子材料を拡散により酸化防止剤でドーピングすること
により、物品または医療用装置を形成する。

完成製品の照射、融解、および機械加工に続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を照射し、融解させ、機械加工し、次いで高圧結晶化する。

高分子材料を照射し、融解させ、機械加工して完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を形成する。

完成製品は、
ａ．常圧下で、照射されたポリエチレンの融点より高い温度に加熱し、少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、に加圧し、加圧下で略室温に冷却し、圧力を解除すること、または
ｂ．少なくとも約１０〜１０００ＭＰａ（例えば、少なくとも約１５０ＭＰａ、２００ＭＰａ、２５０ＭＰａ、３１０ＭＰａ、３００ＭＰａ、３２０ＭＰａ、４００ＭＰａ、または４５０ＭＰａ）、好ましくは少なくとも約１５０ＭＰａ、より好ましくは少なくとも約２５０ＭＰａ、に加圧し、常圧下で、照射されたポリエチレンの融点より高い温度に加熱し、略室温に冷却し、除圧すること
により高圧結晶化させる。

完成製品の照射および機械加工に続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を照射し、機械加工し、次いで高圧結晶化する。

高分子材料を照射し、機械加工して完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を形成する。

完成製品の温照射、融解、および機械加工に続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を温照射し、融解させ、機械加工し、次いで高圧結晶化する。

高分子材料を、室温より高い温度、例えば約８０℃を超え、高分子材料の融点より低い温度で温照射する。温照射した高分子材料を融解させ、機械加工して完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を形成する。

完成製品の温照射および機械加工に続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を温照射し、機械加工し、次いで高圧結晶化する。

高分子材料を、室温より高い温度、例えば約８０℃を超え、高分子材料の融点より低い温度で温照射し、機械加工して完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を形成する。

完成製品の低温照射および機械的アニーリング（ＣＩＭＡ）および機械加工に続く高圧結晶化
本発明の一態様により、下記の様に、完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、をＣＩＭＡ法により照射し、機械加工し、次いで高圧結晶化する。

高分子材料を、高温、例えば９０℃を超え、１４０℃より低い温度で照射し、機械的に変形させ、加圧下で室温に冷却するまで変形させ、室温より高い温度、例えば９０℃を超え、１４０℃より低い温度でアニーリングして変形した状態を回復させ、機械加工して完成製品、例えば物品、医療用装置、または医療用補欠物、等、を形成する。

高圧結晶化された完成製品は、包装し、滅菌処理することができる。
定義

「高圧結晶化された」（ＨＰＣ）とは、本発明により、本明細書に記載する高圧結晶化過程を受けた高分子材料の状態を意味する。

「高圧結晶化」とは、本発明により、本明細書に記載する、高圧結晶化されたポリエチレンを製造する方法を意味する。

「高結晶性の」または「高結晶化度」とは、材料の結晶化度が少なくとも約５１％である状態を意味する。

「酸化防止剤」とは、この分野で公知の内容を意味する（例えば、国際特許第ＷＯ０１／８０７７８号、米国特許第６，４４８，３１５号参照）。アルファ−およびデルタ−トコフェロール、プロピル、オクチル、またはドデシルガレート、乳酸、クエン酸、および酒石酸およびそれらの塩、オルトホスフェート、トコフェロールアセテート。好ましくはビタミンＥである。

「超臨界流体」とは、この分野で公知の、例えば超臨界プロパン、アセチレン、二酸化炭素（ＣＯ_２）を意味する。これに関して、臨界温度とは、それを超えると、ガスが圧力だけでは液化できない温度である。臨界温度において、ある圧力未満で、ある物質がその液体と平衡状態にあるガスとして存在し得る場合、その圧力が臨界圧である。超臨界流体状態は、一般的に流体が、超臨界流体およびそれによって、超臨界流体混合物が得られるような温度および圧力にさらされることを意味し、その温度は超臨界温度を超え、超臨界温度は、ＣＯ_２では３１．３℃であり、その圧力は超臨界圧を超え、超臨界圧は、ＣＯ_２では７３．８バールである。より詳しくは、超臨界条件とは、例えばＵＨＭＷＰＥと酸化防止剤の混合物の、高い温度および圧力で、超臨界流体混合物が形成され、次いで、その混合物からＣＯ_２が蒸発し、酸化防止剤でドーピングされたＵＨＭＷＰＥが得られる条件である（例えば、米国特許第６，４４８，３１５号および国際特許第ＷＯ０２／２６４６４号、参照）。

本明細書で使用する用語「圧縮成形」とは、一般的にはこの分野で公知の内容に関し、特に高分子材料を高温成形することに関連し、粉末形態を包含するすべての物理的状態にある高分子材料がスラブ形態または医療用充填材、例えば頸骨挿入物、寛骨臼ライナー、関節窩ライナー、膝蓋骨、またはユニコンパートメント挿入物、の型の中に圧縮される。

本明細書で使用する用語「直接圧縮成形」とは、一般的にはこの分野で公知の内容に関し、特にポリエチレンを基材とする装置、例えば医療用充填材、に適用できる成形に関連し、そこでは粉末形態を包含するすべての物理的状態にあるポリエチレンが、非中空の支持体、例えば金属製バック、金属製メッシュ、または溝、刻み目または切り取り部を含む金属表面に押し付けられる。圧縮成形は、ポリエチレンを、樹脂粉末、フレークおよび粒子を包含する様々な状態で、対向面に高温圧縮成形し、医療用充填材、例えば頸骨挿入物、寛骨臼ライナー、関節窩ライナー、膝蓋骨、またはユニコンパートメント挿入物、を形成することも包含する。

用語「機械的に噛み合わされた」とは、一般的にはポリエチレンと対向面の噛み合わせを意味し、これは、圧縮成形、熱および照射、を包含する様々な方法で行われ、それによって、噛み合う界面を形成し、噛み合わされたポリエチレンを「形状記憶」させる。そのような噛み合わせ界面を有する装置の成分は、「ハイブリッド材料」と呼ぶことができる。そのようなハイブリッド材料を有する医療用充填材は、実質的に無菌の界面を含む。

用語「実質的に無菌」とは、物体、例えば界面またはハイブリッド材料または界面を含む医療用充填材、の、その界面が、医療用に受け入れるのに十分に無菌である、すなわち感染を引き起こさないか、または修正手術を必要としない、状態を意味する。

「金属製メッシュ」とは、様々な細孔径、例えば０．１〜３ｍｍ、の多孔質金属表面を意味する。多孔質表面は、幾つかの異なった方法により得られ、例えば金属粉末を結合剤と共に焼結させ、この結合剤を続いて除去し、後に多孔質表面を残すか、直径０．１〜３ｍｍの短い金属繊維を焼結させるか、または異なったサイズの金属製メッシュを重ね合わせ、連続開気孔構造を得る。

「骨セメント」とは、この分野で公知の、医療用装置を骨に結合させるのに使用する接着剤を意味する。典型的には、骨セメントは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）から製造される。

「高温圧縮成形」とは、あらゆる形態、例えば樹脂粉末、フレークまたは粒子、にあるポリエチレンを、圧力および温度をかけて圧縮成形し、新しい幾何学的構造を与えることを意味する。高温（ポリエチレンの融点より高い）圧縮成形の際、ポリエチレンをその融点より高い温度に加熱し、所望の形状を有する型の中に押し込み、加圧下で冷却させ、所望の形状を維持する。

「形状記憶」とは、この分野で公知のように、ポリエチレン、例えばＵＨＭＷＰＥ、の、融解した時に好ましい高エントロピー形状を取る特性を意味する。好ましい高エントロピー形状は、樹脂粉末を、圧縮成形を通して固化させた時に達成される。

「検出可能な残留フリーラジカルが実質的に無い」とは、ポリエチレン成分の、十分なフリーラジカルを排除し、酸化性劣化を避ける状態を意味し、これは電子スピン共鳴（ＥＳＲ）により評価できる。「検出可能な残留フリーラジカル」とは、ＥＳＲにより検出可能なフリーラジカルの最も低いレベルを意味する。現状技術水準の計器で検出可能なフリーラジカルの最も低いレベルは、約１０^１４スピン／グラムであり、従って、用語「検出可能な」とは、ＥＳＲによる１０^１４スピン／グラムの検出限界を意味する。

数値および範囲における用語「約」または「およそ」は、本発明を意図した通りに実行できるように、例えば本明細書に含まれる開示から当業者には明らかなように、所望の程度の結晶化度または架橋を有する、および／またはフリーラジカルが所望の程度に少なくなるように、記載する値または範囲に近似するか、または近い値または範囲を意味する。これは、少なくとも部分的に、重合体組成物の特性が様々なであることに起因する。従って、これらの用語は、系統的な誤差から生じる値を超える値を包含する。

高分子材料超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）とは、分子量が約５００，０００を超える、好ましくは約１，０００，０００を超える、より好ましくは約２，０００，０００を超える、直鎖状の、分岐していないエチレン鎖を意味する。初期平均分子量とは、あらゆる照射前の、ＵＨＭＷＰＥ出発材料の平均分子量を意味する（米国特許第５，８７９，４００号、ＰＣＴ／ＵＳ９９／１６０７０／号、１９９９年７月１６日提出、ＰＣＴ／ＵＳ９７／０２２２０／号、１９９７年２月１１日提出、および公開米国特許第２００３０４９１２５号（米国特許出願第１０／２５２，５８２号）、２００２年９月２４日提出、参照）。

本発明の製品および方法は、様々な種類の高分子材料、例えば、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）、またはそれらの混合物を包含するすべてのポリオレフィン、にも適用される。高分子材料は、本明細書で使用するように、様々な形態のポリエチレン、例えば樹脂粉末、フレーク、粒子、粉末、またはそれらの混合物、もしくは上記のいずれかに由来する固化した形態、にも適用される。

用語「添加剤」とは、ベース重合体に５０ｖ／ｖ％未満で加えることができるすべての材料を意味する。この材料は、ベース重合体の分子量より低い分子量を有する、有機または無機材料でよい。添加剤は、高分子材料に異なった特性を与えることができ、例えば、添加剤は、可塑剤、核形成剤、または酸化防止剤でよい。

「ブレンドする」とは、一般的に、ポリオレフィンをその固化前の形態で添加剤と混合することを意味する。両方の構成成分が固体である場合、ブレンドは、第三の成分、例えば液体、を使用して行い、２成分の混合を仲介し、その後、その液体を蒸発により除去することができる。添加剤が液体、例えばα−トコフェロール、である場合、固体を大量の液体と混合し、次いで固体の重合体を使用して所望の濃度に希釈し、均質なブレンド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、でもある場合、ブレンドされた重合体は、酸化防止剤でドーピングもされている。高分子材料は、本明細書で使用するように、ポリオレフィンと可塑剤のブレンド、例えばＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末をα−トコフェロールとブレンドし、固化させたものにも適用される。高分子材料は、本明細書で使用するように、添加剤、ポリオレフィンおよび可塑剤のブレンド、例えばα−トコフェロール中に浸漬したＵＨＭＷＰＥ、にも適用される。

「可塑剤」とは、この分野で公知の、ベース重合体の分子量より低い分子量を有する材料、例えばポリエチレン中のα−トコフェロールまたはポリエチレン中の低分子量ポリブタジエン、を意味し、どちらの場合も、ポリエチレンがベース重合体である。可塑剤は、典型的にはベース重合体に２０重量％未満で添加される。可塑剤は、たわみ性を増加し、高分子材料を軟化させる。

用語「可塑化」または「可塑化する」とは、可塑剤が、それを加えた高分子材料に付与する特性を意味する。これらの特性には、破断伸度の増加、剛性低下、および延性増加があるが、これらに限定するものではない。

「核形成剤」とは、この分野で公知の、高分子材料中の結晶化度を増加する、ベース重合体の分子量より低い分子量を有する有機または無機材料を意味する。典型的には、有機カルボン酸塩、例えば炭酸カルシウム、がポリオレフィンに対する良好な核形成剤である。核形成剤は、典型的には低濃度、例えば０．５重量％、で使用される。

ドーピングドーピングとは、この分野で良く知られている過程である（例えば米国特許第６，４４８，３１５号および第５，８２７，９０４号参照）。これに関して、ドーピングは、一般的に、本明細書で記載するように、高分子材料を酸化防止剤と特定の条件下で接触させることを意味し、例えばＵＨＭＷＰＥを、超臨界条件下で酸化防止剤でドーピングする。「ドーピング」は、ベース高分子材料中に第二の成分を５０ｖ／ｖ％未満の量で導入することも意味する。より詳しくは、ドーピングとは、高分子材料中に酸化防止剤を、最も多くは周囲の媒体から高分子材料中に酸化防止剤の拡散により、導入することを意味する。そのように処理された高分子材料は、「酸化防止剤でドーピングされた」高分子材料と呼ばれる。しかし、酸化防止剤を高分子材料中にドーピングする方法は、拡散方法に限定されない。高分子材料は、他の添加剤、例えば可塑剤、によっても「ドーピング」することができ、この場合、そのように処理された高分子材料は、「可塑剤でドーピングされた」と呼ばれる。

より詳しくは、例えばＨＰＣ高分子材料は、その材料を酸化防止剤溶液中に浸漬することにより、酸化防止剤でドーピングすることができる。これによって、酸化防止剤を重合体中に拡散させることができる。例えば、材料を１００％酸化防止剤中に浸漬することができる。材料を酸化防止剤溶液中に浸漬することもでき、その際、キャリヤー溶剤は、酸化防止剤濃度の希釈に使用できる。酸化防止剤の拡散深度を増加させるために、材料をより長い時間、より高い温度で、より高い圧力で、および／または超臨界流体の存在下で浸漬することができる。

ドーピング工程では、高分子材料、医療用充填材または装置に、酸化防止剤、例えばビタミンＥ、を、約１時間〜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時間しみ込ませることができる。酸化防止剤を室温に、または約１６０℃まで加熱することができ、ドーピングを室温で、または約１６０℃までで行うことができる。好ましくは、酸化防止剤を１００℃に加熱し、ドーピングを１００℃で行う。

ベース高分子材料中の酸化防止剤の均質性をさらに高めるために、ドーピングされた高分子材料を融点より低いか、または高い温度でアニーリングする。アニーリングは、好ましくは約１時間〜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時間行う。ドーピングされた高分子材料は、室温に、または約１６０℃まで加熱することができ、アニーリングを室温で、または約１６０℃までで行うことができる。好ましくは、ドーピングされた高分子材料を１００℃に加熱し、アニーリングを１００℃で行う。

用語「従来のＵＨＭＷＰＥ」とは、市販の、分子量が約５００，０００を超えるポリエチレンを意味する。好ましくは、ＵＨＭＷＰＥ出発材料は、平均分子量が約２百万を超える。

「初期平均分子量」とは、あらゆる照射前の、ＵＨＭＷＰＥ出発材料の平均分子量を意味する。

架橋性ポリエチレン高分子材料高分子材料、例えばＵＨＭＷＰＥ、は、架橋薬品（例えば過酸化物および／またはシラン）および／または照射を使用する方法を包含する、様々な手法により架橋させることができる。架橋させるための好ましい手法は、照射を使用する。架橋したＵＨＭＷＰＥは、ここにその全文を参考として含める、米国特許第５，８７９，４００号、ＰＣＴ／ＵＳ９９／１６０７０号、１９９９年７月１６日提出、ＰＣＴ／ＵＳ９７／０２２２０／号、１９９７年２月１１日提出、公開米国特許第２００３０４９１２５号（米国特許出願第１０／２５２，５８２号）、２００２年９月２４日提出、および米国特許第６，６４１，６１７号の開示により得ることができる。

固化した高分子材料固化した高分子材料とは、固体の、固化した棒状原料、原料から機械加工した固体材料、または本明細書に記載する、固化させることができるすべての形態、例えば樹脂粉末、フレーク、粒子、またはそれらの混合物、に由来する高分子材料半固体形態を意味する。固化した高分子材料は、スラブ、ブロック、固体の棒状原料、機械加工した部品、フィルム、チューブ、バルーン、プリフォーム、充填材、または完成した医療用装置の形態でもよい。

「結晶化度」とは、重合体の、結晶性である画分を意味する。結晶化度は、試料の重量（グラムで表示した重量）、融解中に試料によって吸収された熱（Ｅ、Ｊ／ｇで表示）、および性結晶の融解熱（ΔＨ＝２９１Ｊ／ｇ）を知ることにより、下記の式により計算される。
結晶化度％＝Ｅ／ｗ・ΔＨ

引張「弾性率」は、標準的な試験ＡＳＴＭ６３８ＭIII、等またはそれらの後継版を使用して求められる、公称応力と対応するひずみの比を意味する。

用語「非永久的装置」は、この分野で公知の、数ヶ月より短い期間体内に植え込むための装置を意味する。非永久的装置の中には、体内に数秒間〜数分間存在するものもあれば数日、数週間、または数ヶ月まで植え込むことができるものもある。非永久的装置としては、例えばカテーテル、チューブ、静脈内チューブ、および縫合がある。

「永久的装置」とは、この分野で公知の、数ヶ月より長い期間体内に埋め込むことを意図する装置である。永久的装置としては、医療用装置、例えば寛骨臼ライナー、肩関節窩、膝蓋骨成分、指関節成分、踝関節成分、肘関節成分、手首関節成分、足指関節成分、二極人工股関節、頸骨膝挿入物、補強金属およびポリエチレンポストを備えた頸骨膝挿入物、椎間板、縫合、腱、心臓弁、ステント、血管移植片、がある。

「薬学的化合物」とｖは、本明細書で使用するように、粉末、懸濁液、エマルション、粒子、フィルム、ケーキ、または成形された形態にある薬物を意味する。薬物は、独立していても、医療用装置の成分として取り入れることもできる。

用語「圧力チャンバー」とは、内部圧力を大気圧より高いレベルに上昇できる容器またはチャンバーを意味する。

用語「包装物」とは、医療用装置を中に入れて包装および／または輸送する容器を意味する。包装物としては、バッグ、ＰＴＰ包装、熱収縮包装物、箱、アンプル、ビン、チューブ、トレー、等またはそれらの組合せを挙げることができる。単一の成分を幾つかの個別の種類の包装物で輸送することができ、例えば成分をバッグに入れ、それをトレーに載せ、それを箱に入れることができる。その組立構造全体を滅菌し、輸送することができる。包装物材料としては、植物性羊皮紙、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−酢酸ビニル共重合体フィルム、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）共重合体があるが、これらに限定するものではない。

用語「熱収縮性包装物」とは、内部に高度の配向を有するプラスチックフィルム、バッグ、またはチューブを意味する。熱を作用させることにより、配向した鎖が後退するにつれて包装物が収縮し、医療用装置の周囲を緊密に包み込むことが多い。

「メルト転移温度」とは、材料中のすべての結晶性領域が消失する、最低温度を意味する。

「融点」は、示差走査熱量測定により、加熱速度毎分１０℃で、２０℃から２２０℃まで加熱した時に測定されるピーク融解温度を意味する。

ポリエチレンと緊密に接触する、工場で組み立てた部品を含む医療用充填材は界面を形成する。ほとんどの場合、これらの界面には、ガス滅菌の際、ＥｔＯガスまたはＧＰが容易に到達できない。

照射本発明の一態様では、好ましくはイオン化する種類の放射線を使用する。本発明の別の態様により、使用するイオン化放射線の線量は約２５ｋＧｙ〜約１０００ｋＧｙである。放射線量は、約５０ｋＧｙ、約６５ｋＧｙ、約７５ｋＧｙ、約１００ｋＧｙ、約２００ｋＧｙ、約３００ｋＧｙ、約４００ｋＧｙ、約５００ｋＧｙ、約６００ｋＧｙ、約７００ｋＧｙ、約８００ｋＧｙ、約９００ｋＧｙ、あるいは約１０００ｋＧｙ、または約１０００ｋＧｙを超える、もしくはそれらの近くまたは間のすべての整数もしくは分数でよい。好ましくは、放射線量は、約５０ｋＧｙ〜約２００ｋＧｙでよい。Ｘ線、ガンマ線、および／または電子線を包含するこれらの種類の放射線が、細菌、ウイルス、または他の、界面を含む医療用充填材を汚染する可能性がある微生物剤を殺すか、または不活性化させ、製品の無菌性を達成する。本発明により電子線またはガンマ線でよい照射は、酸素を含む空気雰囲気中で行うことができ、その際、雰囲気中の酸素濃度は少なくとも１％、２％、４％、または約２２％まで、もしくはそれらの近くまたは間のすべての整数である。別の態様では、照射を不活性雰囲気中で行うことができ、その際、雰囲気は、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、等、またはそれらの組合せからなる群から選択されたガスを含む。照射は、真空中で行うこともできる。

本発明の好ましい態様では、照射は、増感性雰囲気中で行うことができる。この雰囲気は、重合体中に拡散するのに十分に小さい分子サイズを有し、照射により、多官能性グラフト化部分として作用する気体状物質を含んでなることができる。例としては、置換された、または置換されていない、ポリ不飽和炭化水素、例えばアセチレン系炭化水素、例えばアセチレン、共役または非共役オレフィン系炭化水素、例えばブタジエンおよび（メタ）アクリレートモノマー、一塩化硫黄があり、クロロ−トリ−フルオロエチレン（ＣＴＦＥ）またはアセチレンが特に好ましい。「気体状」とは、本明細書では、増感性雰囲気が、照射温度で、その臨界温度より上または下で、気相にあることを意味する。

金属断片本発明では、高分子材料と界面を形成する断片は、例えば金属である。本発明により、ポリエチレンと機能的な関係にある金属断片は、例えばコバルトクロム合金、ステンレス鋼、チタン、チタン合金またはニッケルコバルト合金から製造することができる。様々な種類の金属は、米国特許第６０／４２４，７０９号、２００２年１１月８日提出、（ＰＣＴ／ＵＳ０３／１８０５３、２００３年６月１０日提出、ＷＯ２００４０００１５９号）にも記載されている。

非金属断片本発明では、高分子材料と界面を形成する断片は、例えば非金属である。本発明により、ポリエチレンと機能的な関係にある非金属断片は、例えばセラミック材料から製造することができる。

界面本発明における用語「界面」は、充填材が、ある成分が別の断片（例えば金属または非金属成分）と接触する配置にある時に形成される、医療用装置中のニッシェとして定義され、これが重合体と金属または別の高分子材料との間の界面を形成する。例えば、重合体−重合体または重合体−金属の界面は、医療用補欠物、例えば整形外科学的関節および骨置換部品、例えば股、膝、肘または踝置換物、中にある。様々な金属／非金属種類および界面が、ここにその全文を参考として含める米国特許第６０／４２４，７０９号、２００２年１１月８日提出、（ＰＣＴ／ＵＳ０３／１８０５３、２００３年６月１０日提出、ＷＯ２００４０００１５９号）にも記載されている。

不活性雰囲気用語「不活性雰囲気」とは、酸素含有量が１％以下である環境、より好ましくは滅菌処理の際に、高分子材料中のフリーラジカルに酸素無しに架橋を形成させる酸化体が存在しない条件、を意味する。不活性雰囲気は、高分子材料、例えばＵＨＭＷＰＥ、を含んでなる医療用装置を酸化する恐れがあるＯ_２を避けるために使用する。不活性雰囲気条件、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、またはネオン、は、イオン化放射線により高分子医療用充填材を滅菌処理するのに使用される。

不活性雰囲気条件、例えば窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、または真空は、イオン化放射線により医療用充填材中の重合体−金属および／または重合体−重合体の界面を滅菌処理することにも使用される。

不活性雰囲気条件は、不活性ガス、不活性流体、または不活性液体媒体、例えば窒素ガスまたはシリコーン油、も意味する。

「無酸素環境」は、酸素含有量が２１％〜２２％未満、好ましくは酸素含有量が２％未満の、ガス、例えば窒素、を含む環境を意味する。無酸素環境中の酸素濃度は、少なくとも１％、２％、４％、６％、８％、１０％、１２％、１４％、１６％、１８％、２０％、または約２２％まで、あるいはそれらに近いまたはそれらの間のすべての整数もしくは分数でもよい。

真空用語「真空」とは、滅菌処理の際に高分子材料中のフリーラジカルに架橋を形成させる恐れがある、感知できる量のガスを含まない環境を意味する。真空は、高分子材料、例えばＵＨＭＷＰＥ、を含んでなる医療用装置を酸化する恐れがあるＯ_２を避けるために使用する。真空条件は、イオン化放射線により高分子医療用充填材を滅菌処理するのに使用される。

真空条件は、市販の真空ポンプを使用して造り出すことができる。真空条件は、イオン化放射線により医療用充填材中の重合体−金属および／または重合体−重合体の界面を滅菌処理する時にも使用される。

残留フリーラジカル「残留フリーラジカル」とは、重合体をイオン化放射線、例えばガンマ線またはｅ線照射、に露出した時に発生するフリーラジカルを意味する。フリーラジカルの中には、互いに再結合して架橋を形成するものもあれば、結晶性領域中に捕獲されるものもある。捕獲されたフリーラジカルは、残留フリーラジカルと呼ばれる。

本発明の一態様では、重合体中の、イオン化放射線（例えばガンマ線または電子線）照射の際に発生した残留フリーラジカルのレベルは、電子スピン共鳴を使用して測定し、適切に処理し、再結合によりフリーラジカルを減少させる。

滅菌本発明の一態様は、高分子材料、例えば架橋したＵＨＭＷＰＥ、を含む医療用充填材の滅菌方法を開示する。本方法は、ガンマ線または電子線放射で、例えば線量レベル約２５〜７０ｋＧｙ、でイオン化滅菌することにより、あるいはエチレンオキシドまたはガスプラズマでガス滅菌することにより、医療用充填材を滅菌することを含んでなる。

本発明の別の態様は、高分子材料、例えば架橋したＵＨＭＷＰＥ、を含む医療用充填材の滅菌方法を開示する。本方法は、ガンマ線または電子線放射で、例えば線量レベル約２５〜２００ｋＧｙ、でイオン化滅菌することにより、医療用充填材を滅菌することを含んでなる。この滅菌の線量レベルは、照射に使用する標準的なレベルよりも高い。これは、滅菌の際に医療用充填材を架橋させるか、またはさらに架橋させるためである。

用語「アルファ転移」とは、転移温度を意味し、通常は約９０〜９５℃であるが、ポリエチレン中に溶解する増感性環境の存在下では、アルファ転移を下げることができる。アルファ転移は、結晶相中に運動を誘発すると考えられ（「アルファ転移温度」の説明は、N.G. McCrum, B.E. Read and G. WilliamsによるAnelastic and Dielectric Effects in Polymeric Solids, 141-143頁、J. Wiley and Sons, N.Y., N.Y., 1967出版、に記載されている）、この運動が、増感性環境をこの相中への拡散を増加させる、および／または捕獲されたフリーラジカルを解放すると仮定されている。アルファ転移より高い温度に加熱することにより、添加剤、例えば可塑剤または酸化防止剤、のベース重合体中への拡散も増加する。

用語「臨界温度」とは、ポリエチレンのアルファ転移に対応する。用語「融点より低い」または用語「溶融状態よりも低い」は、ポリエチレン、例えばＵＨＭＷＰＥ、の融点より低い温度を意味する。用語「融点より低い」または用語「溶融状態よりも低い」とは、１５５℃より低い温度を意味し、これはポリエチレンの融点によって異なる。用語「融点より高い」または用語「溶融状態よりも高い」は、ポリエチレン、例えばＵＨＭＷＰＥ、の融点より高い温度を意味する。用語「融点より高い」または用語「溶融状態よりも高い」とは、１４５℃を超える温度を意味し、これはポリエチレンの融点によって異なる。ポリエチレンの融点は、例えば１５５℃、１４５℃、１４０℃または１３５℃でよく、やはり処理しているポリエチレンの特性、例えば伸びきり鎖結晶、結晶化度、分子量の平均および範囲、バッチ変動、等によって異なる。例えば、高分子材料の、高圧結晶化工程の際の高圧下での「融点より高い」または用語「溶融状態よりも高い」は、１５０℃以上の温度を意味する。融解温度は、典型的には示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用し、毎分１０℃の加熱速度で測定される。こうして測定されたピーク融解温度を融点と呼び、例えばある等級のＵＨＭＷＰＥには約１３７℃にある。融解試験は、出発ポリエチレン材料に対して行い、融解温度を測定し、照射およびアニーリング温度を決定するのが望ましい。

用語「アニーリング」とは、重合体をそのピーク融点より低い温度に加熱することを意味する。アニーリング時間は、少なくとも１分間〜数週間まで長くてよい。一態様では、アニーリング時間は約４時間〜約４８時間、好ましくは２４〜４８時間、より好ましくは約２４時間である。機械的変形に続いて所望のレベルに回復させるのに必要なアニーリング時間は、通常、アニーリング温度が低い程、長くなる。「アニーリング時間」とは、本発明によるアニーリングのための熱的条件を指す。

用語「接触した」とは、増感剤がその意図する機能を果たせるような、物理的な近傍または接触を包含する。好ましくは、ポリエチレン組成物またはプリフォームを、増感剤が浸漬されるように、十分に接触させ、これによって十分な接触が確保される。浸漬は、試料を特殊な環境中に十分な時間、適切な温度で、配置することとして定義され、例えば試料を酸化防止剤溶液中に浸漬する。この環境を、室温〜材料の融点より低い温度に加熱する。接触時間は、少なくとも約１分間〜数週間であり、この持続時間は、環境の温度によって異なる。

用語「耐酸化性」とは、高分子材料の、高分子材料を空気炉中、８０℃で５週間エージングした後の酸化指数（Ａ．Ｕ．）が約０．５未満である状態を意味する。耐酸化性の、架橋した高分子材料は、一般的にこのエージング期間の後、約０．５未満のＡ．Ｕ．を示す。

「酸化指数」とは、高分子材料における酸化の程度を意味する。酸化指数は、高分子材料の赤外スペクトルを取り、このスペクトルを解析し、酸化指数を、対応する基線を差し引いた後の、１７４０ｃｍ^−１カルボニルおよび１３７０ｃｍ^−１メチレン伸縮吸収の下である面積の比として計算する。

「機械的変形」とは、材料の融点より低い温度で起こる変形を意味し、実質的に材料の「冷間加工」である。変形様式としては、単軸、チャネルフロー、単軸圧縮、二軸圧縮、振動圧縮、伸張、単軸伸張、二軸伸張、超音波振動、曲げ、平面応力圧縮（チャネルダイ）またはそれらのいずれかの組合せがある。変形は、静止でも動的でもよい。動的変形は、小または大振幅振動様式における変形モードの組合せでよい。超音波振動を使用できる。変形はすべて増感性ガスの存在下および／または高温で行うことができる。

用語「変形した状態」とは、高分子材料の、固体または溶融状態における変形工程、例えば本明細書で記載するような機械的変形、に続く状態を意味する。変形工程に続いて、固体状態または溶融状態における変形したポリエチレンを、変形した形状または新たに獲得した変形状態を維持している間に、固化／結晶化させる。

「ＩＢＭＡ」とは、溶融状態よりも低い温度での照射および機械的アニーリングを意味する。「ＩＢＭＡ」は、「ＣＩＭＡ」（冷間照射および機械的アニーリング）とも呼ばれる。

振動数範囲１０〜１００ｋＨｚにおける超音波処理(sonication)または超音波を振幅１〜５０ミクロンのオーダーで使用できる。超音波処理の時間は、超音波処理の振動数および温度によって異なる。一態様で、超音波処理は、約１秒間〜約１週間、好ましくは約１時間〜約４８時間、より好ましくは約５時間〜約２４時間、さらに好ましくは約１２時間である。

本発明を下記の例によりさらに説明するが、これらの例は、本発明をいかなる様式においても制限するものではない。

例１滅菌または架橋のためのポリエチレンの電子線照射
ＵＨＭＷＰＥのブロックまたはロッドを厚さ１ｃｍの断片に機械加工した。これらの試料を、Massachusetts Institute of Technologyで、２．５ＭｅＶのVan de Graff発生器（ｅ線）を使用し、電子線の下を多数回通過させて照射し、所望の放射線量レベル（１回あたり約１２．５ｋＧｙ）を達成した。

例２滅菌または架橋のためのポリエチレンのガンマ線照射
円筒形ブロック（直径８９ｍｍ、長さ５０ｃｍを超える）を、Ｃｏ^６０線源(Steris Isomedix, Northborough, MA)を使用して照射した。これらのブロック群は、照射の前に真空包装し、包装したブロックを照射した。別のブロック群は、包装し、窒素下で照射した。

例３予め融解させたポリエチレンの、高圧下での結晶化（経路Ｉ）
スラブに圧縮成形したGUR 1050を使用した。これらのブロックから円筒（直径５ｃｍ、高さ３ｃｍ）を機械加工し、アルミニウムで覆い、金属ラミネートし、熱的に密封できる小袋の中に入れた。小袋の中を真空に吸引し、小袋を密封した。次いで、この真空密封した小袋に入れた試料を圧力チャンバー中に入れた。このように包装した試料をアルゴン中で１８０℃に加熱し、１８０℃に少なくとも４時間保持し、次いで、等温的に３２０ＭＰａ（４５，０００ｐｓｉ）に加圧した。圧力をほぼ一定に５時間維持した。加圧サイクル完了時点で、試料を加圧下で室温に冷却した。続いて、圧力を解除した。

例４溶融状態よりも低い温度で、高圧下でのポリエチレンの結晶化（経路II）
スラブに圧縮成形したGUR 1050を使用した。これらのブロックから円筒（直径５ｃｍ、高さ３ｃｍ）を機械加工し、アルミニウムで覆い、金属ラミネートし、熱的に密封できる小袋の中に入れた。小袋の中を真空に吸引し、小袋を密封した。次いで、この真空密封した小袋に入れた試料を圧力チャンバー中に入れた。このように包装した試料を３２０ＭＰａ（４５，０００ｐｓｉ）に加圧した。次いで、温度を加圧したＵＨＭＷＰＥの融点より低い温度（１８０℃）に増加し、この圧力に５時間保持した。試料を一定圧力下で室温に冷却し、次いで圧力を解除した。

例５ポリエチレン中への酸化防止剤拡散
スラブに圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥブロックをＵＨＭＷＰＥの薄い部分（厚さ＝３．２ｍｍ）に機械加工した。これらの試料を、０．５ａｔｍ窒素分圧の真空下、１３２℃で９６時間、α−トコフェロールと接触させた。次いで、試料を取り出し、酸化防止剤をぬぐい取って表面を清浄にし、０．５ａｔｍ窒素分圧／真空下、１３２℃で９６時間、アニーリングした。

例６照射（１００ｋＧｙ）に続く、ポリエチレン中への酸化防止剤拡散
スラブに圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥブロックを、窒素中、ガンマ線で線量１１１ｋＧｙに照射した。ＵＨＭＷＰＥの薄い部分（厚さ＝３．２ｍｍ）を機械加工し、０．５ａｔｍ窒素分圧の真空下、１３６℃で９６時間、α−トコフェロールと接触させた。次いで、試料を取り出し、酸化防止剤をぬぐい取って表面を清浄にし、０．５ａｔｍ窒素分圧／真空下、１３６℃で９６時間、アニーリングした。

例７ポリエチレン中への酸化防止剤拡散の測定
α−トコフェロール中に浸漬した試験試料（例えば例５および６参照）における酸化防止剤の拡散プロファイルを測定するために、LKB Sledge Microtomeを使用し、浸漬した部分から断面（１００〜１５０μｍ）を切り取った。次いで、この薄い断面を、BioRad UMA 500赤外顕微鏡(Natick, MA)を使用して分析した。赤外スペクトルを、開口径５０ｘ５０μｍで、浸漬の際に酸化防止剤と接触した試料の自由表面と一致する縁部の一方から離れる深度の関数として集めた。１２２６〜１２９５ｃｍ^−１の吸光度は、α−トコフェロールに特徴的であり、ポリエチレンはこれらの周波数の近くでは吸収しない。ポリエチレンに関して、ＣＨ_２横揺れモードに対する１８９５ｃｍ^−１波数が内部参照として典型的である。１２６０ｃｍ^−１および１８９５ｃｍ^−１の積分吸光度の比である規格化された値は、ポリエチレン中のα−トコフェロール組成物の相対的な距離を与える指数である。図３は、例５に記載する手順によりドーピングし、この例に記載する様式で測定したα−トコフェロールポリエチレンのプロファイルを示す。

例８ポリエチレンにおける酸化レベルの測定
酸化レベルは、下記例の幾つかに記載する様々な処理工程にかけた複数のＵＨＭＷＰＥ試験試料に対して、自由表面から離れる距離の関数として定量した。このために、LKB Sledge Microtomeを使用し、ＵＨＭＷＰＥ試験試料の薄い断面（１００〜１５０μｍ）を切り取った。BioRad UMA 500赤外顕微鏡を使用し、この断面における酸化の程度および深度を測定した。赤外スペクトルを、開口径５０ｘ５０μｍで、試料の自由表面と一致する縁部の一方から離れる深度の関数として集めた。これらの赤外スペクトルを解析し、酸化指数を、１７４０ｃｍ^−１カルボニルおよび１３７０ｃｍ^−１メチレン伸張吸光度の下にある面積の比として計算した。

例９疲労亀裂伝播試験
疲労亀裂伝播は、下記例の幾つかに記載する様々な処理工程にかけた複数のＵＨＭＷＰＥ試験試料に対して定量した。この目的に、疲労亀裂伝播試験を、疲労亀裂成長速度を測定するための標準的な方法であるＡＳＴＭＥ−６４７に従い、MiniBionix 858 (MTS, Eden Prairie, MN)で行った。タイプＡ１のコンパクト張力（ＣＴ）試料を使用し、切欠きを予め入れ、試験を、生体内環境を模擬するために４０℃水浴中で、応力比０．１で行った。

例１０二方向ピン−オン−ディスク（ＰＯＤ）摩耗試験
摩耗速度は、下記例の幾つかに記載する様々な処理工程にかけた複数のＵＨＭＷＰＥ試験試料に対して定量した。この目的に、ＵＨＭＷＰＥ試料の摩耗挙動を、円筒形試料（直径９ｍｍ、高さ１３ｍｍ）を使用し、特注二方向ピン−オン−ディスク（ＰＯＤ）摩耗試験機で頻度２Ｈｚで試験した。子牛血清を潤滑剤として使用し、摩耗を重量的に０．５百万サイクル間隔で定量した。最初に、ピンを２００，０００サイクルのＰＯＤ試験にかけ、表面上の拡散または粗さと無関係の定常状態摩耗速度を達成した。各群から３個のピンを合計２百万サイクル試験した。摩耗速度は、０．２〜２百万サイクルまでの摩耗対サイクル数の直線回帰として計算した。

例１１示差走査熱量測定による結晶化度の測定
結晶化度は、下記例の幾つかに記載する様々な処理工程にかけた複数のＵＨＭＷＰＥ試験試料に対して定量した。この目的に、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用し、ポリエチレン試験試料の結晶化度を測定した。ＤＳＣ試料は、Sartorius CP 225D天秤で分解能０．０１ミリグラムまで秤量し、アルミニウム試料パン中に入れた。このパンにアルミニウムカバーを取り付け、TA instruments Q-1000示差走査熱量計中に配置した。次いで、これらの試料および基準を加熱速度１０℃／分で−２０℃から１８０℃に加熱し、−１０℃に冷却し、１０℃／分で別の加熱サイクル−２０℃から１８０℃にかけた。時間と温度の関数としての熱流動を記録し、そのサイクルをそれぞれ第一加熱、第一冷却および第二加熱と呼ぶ。

結晶化度は、２０℃〜１６０℃のエンタルピーピークを積分し、それを結晶化度１００％ポリエチレンの融解エンタルピー２９１Ｊ／ｇで規格化することにより、求めた。

例１２経路Ｉによる高圧結晶化に続くポリエチレンの結晶化度測定
圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥ（従来型ポリエチレンとも呼ぶ）を、例３に記載するようにして高圧結晶化させた。比較試料は、高圧結晶化していない圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥである。これら２種類のポリエチレンからＤＳＣ試験試料を調製し、例１１に記載するTA Instruments Q-1000熱量計を使用して分析した。

試験した高圧結晶化試料は、透明および不透明部分を含んでいた。円筒形ブロックから断面を切り取った時、その中心は縁部よりも透明であることがほとんどであった。図４は、高圧結晶化履歴が無い従来型ポリエチレン、および高圧結晶化した従来型ポリエチレンの中心から得た部分の、加熱サイクルの代表的なサーモグラムである。従来型ポリエチレンは、第一加熱結晶化度が６２％で、ピーク融解温度が１３４℃であった。高圧結晶化ポリエチレンは、第一加熱結晶化度が７８％で、ピーク融解温度は１４５℃で、１３０℃に肩部を有していた。

ここで使用した高圧結晶化パラメータにより、従来型ポリエチレンの結晶化度が増加した。さらに、ピーク融解温度の１３４℃から１４５℃へのシフトは、高圧結晶化の際により大きな結晶（伸びきり鎖結晶）が形成されることを示している。

上に考察したように、従来型ポリエチレンを高圧結晶化させたシリンダーは、半径方向で不均一な外観を示した（図５に図式的に示すように）。ポリエチレンの結晶化度と外観の変化を表１に示す。直径約２ｃｍのコアは高い結晶化度を示した。結晶化度は、縁部に向かって減少した。不透明の縁部では、結晶化度が従来型ポリエチレンの結晶化度と大きく異なっていないが、これは、加圧媒体（アルゴンガス）がポリエチレンの外側層中に拡散し、膨潤させたためであろう。膨潤により、ポリエチレン中に空洞が生じていることがある。空洞は光を散乱させ、そのためにポリエチレンが不透明に見えることが分かっている。

例１３経路Ｉによる高圧結晶化に続くポリエチレンの結晶化度測定
圧縮成形したGUR 1050を１２０℃で９５ｋＧｙにｅ線照射し、続いて融解させた(WIAM-95)。円筒形ブロック（直径５０ｍｍ、高さ約４０ｍｍ）を例３に記載するようにして経路Ｉにより高圧結晶化させた。

WIAM-95および高圧結晶化させたWIAM-95を、例１１に記載するようにしてTA Instruments Q-1000熱量計を使用して試験した。

第一加熱結晶化度は、WIAM-95が５７％で、高圧結晶化させたWIAM-95が６２％であった。この増加は、主として、ピーク融解温度が１４１℃の、より大きな結晶によるものである（図６）。

高圧結晶化による結晶化度およびピーク融解温度の増加は、照射／融解したポリエチレンでは、例１２に記載する従来型ポリエチレンと比較して、それ程大きくはなかった。高分子量直鎖数の減少および架橋により引き起こされる移動度の低下により、結晶成長速度が低下した。従って、高圧結晶化の際、六方晶層では結晶が、架橋したポリエチレン中では、従来型ポリエチレンと同程度には成長しなかった。

これらの結果は、３２０ＭＰａの比較的低い圧力でも、従来型ポリエチレン（例１２参照）および高圧結晶化したポリエチレンの両方で、伸びきり鎖結晶が得られることを示している。この実験は、従来型（例１２参照）および高度に架橋したポリエチレンの両方の高圧結晶化により、常圧で結晶化させた従来型GUR 1050と比較して、結晶化度が増加すると共に、より大きな結晶の密度が増加することを示している。

例１４高圧結晶化させた試料上の透明および不透明部分の形態
固化させたGUR 1050ブロック（直径５０ｍｍ、長さ９０ｍｍ）を、例３に記載するようにして、経路Ｉにより高圧結晶化させた。

透明および不透明領域の両方を示すブロックの薄い断面を凍結破砕し、金被覆した。この断面を、電場放出ガンを使用し、高真空下の走査電子顕微鏡で分析した。図７Ａ、７Ｂ、および７Ｃは、不透明および透明領域、および過渡領域の形態をそれぞれ示す。

図７Ａおよび７Ｂから分かるように、透明側は、より一様な形態を示し、粒界が少なく、空隙も無いのに対し、不透明側は、粒界および空隙の数が多いことを示している。空洞は、高圧結晶化の際に使用する加圧ガス（例えばアルゴンガス）の膨潤効果により形成されると考えられる。空洞は、光を散乱させ、ポリエチレンを不透明に見せることが分かっている。

例１５温照射温度の測定
高度に架橋させる照射の際に、特定の結晶含有量を維持するために、ポリエチレンの温照射を行った。示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用し、ポリエチレン試験試料の結晶化度を測定した。試料および基準を１０℃／分の加熱速度で−２０℃から１８０℃に加熱し、−１０℃／分で−２０℃に冷却し、１０℃／分で別の加熱サイクル−２０℃から１８０℃にかけた。時間と温度の関数としての熱流動を記録し、そのサイクルをそれぞれ第一加熱、第一冷却および第二加熱と呼ぶ。

熱流動を、ポリエチレンの第一加熱サイクルに対して２０℃から１６０℃まで、温度の関数として積分した。各温度における積分を１６０℃における積分から差し引き、その差を、結晶性１００％ＵＨＭＷＰＥの融解の理論的エンタルピー（２９１Ｊ／ｍｏｌ）で割った。このようにしてプロットし、結晶化度％を温度の関数として得た。このプロットを使用し、所望の結晶含有量で温照射を行うべき温度を決定することができる。

例１６高圧結晶化させ、照射した（Ｉ−ＨＰＣ）ＵＨＭＷＰＥ
例３に記載するようにして、経路Ｉにより高圧結晶化させたGUR 1050ＵＨＭＷＰＥを、厚さ１ｃｍのスライス（直径５ｃｍ）に機械加工し、例１に記載するようにして、放射線量１５０ｋＧｙに、２種類の異なった温度、すなわち室温（低温照射）（Ｉ−ＨＰＣ１−ＣＩ）およびポリエチレンが約５０％結晶性である温度、この場合は１３６℃（温照射）（Ｉ−ＨＰＣ１−ＷＩ）で、電子線照射した。ＵＨＭＷＰＥが５０％結晶性である温度は、例１５に記載するようにして計算した。

例１７高圧結晶化させ、照射したＵＨＭＷＰＥ（Ｉ−ＨＰＣ）を続いて高圧結晶化
例１６に記載するようにして調製したＵＨＭＷＰＥを、例３に記載するようにして、経路Ｉによりさらに高圧結晶化させた。

経路Ｉにより高圧結晶化させた（ＨＰＣ１）、高圧結晶化させ、照射した（ＨＰＣ１−ＣＩ、ＨＰＣ１−ＷＩ）、および高圧結晶化させ、低温または温照射し、続いて経路Ｉにより高圧結晶化させた（ＨＰＣ１−ＣＩ−ＨＰＣ１またはＨＰＣ１−ＷＩ−ＨＰＣ１）ＵＨＭＷＰＥ試料の結晶化度値を図８に示す。略記した製法の詳細な説明は、下記の表２に示す。比較用材料は、未照射GUR 1050、１００ｋＧｙ低温照射したGUR 1050、１００ｋＧｙ低温照射し、続いて融解させ、９５ｋＧｙ温照射し、続いて融解させたＵＨＭＷＰＥである。

ＨＰＣ１の第一加熱結晶化度は７９％であり、これが線量１５０ｋＧｙに低温照射（ＨＰＣ１−ＣＩ）することにより、７８％に低下した。ＨＰＣ１−ＣＩは、照射工程で終わっているために、残留フリーラジカルを含むと予想される。従って、ＨＰＣ１−ＣＩを別のＨＰＣ１工程にかけた。第二ＨＰＣ１の際に、加圧の前にＨＰＣ１−ＣＩを融点より高い温度に加熱した時、残留フリーラジカルは再結合したであろう。しかし、加圧および結晶化に続いて、結晶化度はＨＰＣ１−ＣＩ−ＨＰＣ１でさらに６２％に低下した。それにも関わらず、高度に架橋し、高圧結晶化工程の際の融解のために残留フリーラジカルを含まないはずであるＨＰＣ１−ＣＩ−ＨＰＣ１の結晶化度は、１００ｋＧｙ低温照射し、融解させた試料および９５ｋＧｙ温照射し、融解させた試料の両方の結晶化度よりも、なお高かった。

例１８低温照射に続いて機械的変形
２個の圧縮成形したGUR 1050ロッド（直径９．１ｃｍ、長さ４１ｃｍ）を真空包装物中で１００ｋＧｙガンマ線照射にかけた。次いで、両ロッドを１３０℃に加熱し、続いて一方をその縦軸に対して直角に、圧縮比２．７（初期直径／最終直径）に一軸圧縮下で変形させた。圧縮は、１３０℃で行った。圧縮したロッドを一定変形下で保持し、室温に冷却させた。次いで、このロッドの圧縮を解除し、ロッドの寸法を記録した（長さ＝５８ｃｍ、幅＝１６．６ｃｍ、厚さほぼ４０．５ｃｍ）。両方のロッドを１３５℃に加熱して残留変形を回復させ、最終寸法を記録した（直径＝７．５ｃｍ、長さ＝４０ｃｍ）。このように、一方のロッドは機械的変形および熱処理にかけ、他方は、変形を行わず、同じ熱履歴にのみかけたので、比較試料として使用する。

例１９照射し、機械的変形したＵＨＭＷＰＥのフリーラジカル濃度、酸化レベル、および摩耗速度
例１８に記載するようにして調製した２個のGUR 1050ブロックを、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）(University of Utah, Department of Physics)により分析し、残留フリーラジカル濃度を定量した。結晶化度は、１１に記載するようにして、ＤＳＣにより測定した。両ロッドから機械加工した立方体を、８０℃で５週間の促進エージングにかけ、試料の酸化を例８に記載するようにして、赤外線顕微鏡で測定した。最後に、機械的にアニーリングしたロッド（ｎ＝３）の摩耗挙動を、我々の二方向摩耗試験機で、例１０に記載する方法を使用して測定した。

ＥＳＲ分析は、熱的比較試料では２ｘ１０^５スピン／グラムであったのに対し、機械的にアニーリングした試料は、検出可能な残留フリーラジカルを示さず、１００ｋＧｙ照射し、融解させたポリエチレンと同等であった。ＤＳＣ分析は、機械的にアニーリングした試料の第一加熱に対して、非照射ＵＨＭＷＰＥの結晶化度に匹敵する、結晶化度レベル６２±０．５％を示した。結晶化度レールは、照射後の融解に続いて典型的には５５〜５７％に低下する。促進エージングは、熱的比較試料で、機械的にアニーリングした試験試料（酸化指数＝０．０１±０．０１）（ｐ＜０．０１）よりはるかに大きい酸化（酸化指数＝１．３０±０．２）を示した。機械的にアニーリングしたロッドのＰＯＤ摩耗速度は０．８±０．０ｍｇ／百万サイクルであり、これは、１００ｋＧｙ照射し、融解させたポリエチレンに匹敵する。

例２０照射ていない、照射した、および融解させた試料の疲労亀裂伝播試験
圧縮成形したＵＨＭＷＰＥGUR 1050（空気中で２５ｋＧｙ〜４０ｋＧｙにγ−滅菌した）、高度に架橋したＵＨＭＷＰＥ（真空中で１００ｋＧｙにγ線照射した）、および１００ｋＧｙに高度に照射し、融解させたポリエチレンを比較試料として使用した。ガンマ線照射は、例２に記載するようにして、行った。

疲労亀裂伝播試験は、例９に記載するように行った。亀裂開始における応力強度（ΔＫ_ｉ）を、比較試料の結晶化度と共に表３に示す。結晶化度は、例１１に記載するようにして、ＤＳＣにより測定した。ＵＨＭＷＰＥの結晶化度は、低および高線量照射の後、同等であった。高線量照射したポリエチレンを融解させた時、結晶化度は大きく減少した（ｐ＜０．００１）。放射線量を２５〜４０ｋＧｙから１００ｋＧｙに増加した時、疲労強度（ΔＫ_ｉ）は４４％減少した（ｐ＜０．０００１）が、これは恐らく架橋数の増加によるものであろう。１００ｋＧｙ照射したＵＨＭＷＰＥの融解により、疲労強度はさらに１９％減少した（ｐ＜０．００１）が、これは恐らく結晶化度の低下によるものであろう。

例２１高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥの疲労亀裂伝播試験
例９に記載するようにして、疲労亀裂伝播試験を、圧縮成形した、未照射の、例３に記載するようにして経路Ｉにより高圧結晶化させたGUR 1050ＵＨＭＷＰＥに行った。

亀裂開始における応力強度（ΔＫ_ｉ）は、GUR 1050ＵＨＭＷＰＥおよび高圧結晶化させたGUR 1050ＵＨＭＷＰＥに対してそれぞれ１．３７±０．０６（ｎ＝３）および１．４９ＭＰａ√ｍ（ｎ＝２）であった。高圧結晶化させたシリンダーの、例１２に記載するように高結晶性の領域であることが分かっているコアに亀裂先端を有する小型伸張試験片を機械加工した。

例２２固化の前に０．１％および０．３％ビタミンＥとブレンドしたＵＨＭＷＰＥのピン−オン−ディスク（ＰＯＤ）摩耗試験
照射前にＵＨＭＷＰＥ樹脂粉末とブレンドしたビタミンＥの、照射したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥの耐摩耗性に対する影響を測定した。ビタミンＥ（α−トコフェロール）をGUR 1050ＵＨＭＷＰＥ粉末と、２種類の濃度０．１重量％および０．３重量％、で混合し、固化させた。圧縮成形により、ＵＨＭＷＰＥをブロックに固化させた。もう一つの固化を、α−トコフェロール添加剤を使用せずに行い、比較試料として使用した。３点の固化させたブロックを半分に機械加工し、各半分を真空包装し、例２に記載するようにして、１００ｋＧｙにガンマ線照射した。

照射したブロックから、直径９ｍｍ、長さ１３ｍｍの円筒形のピンを切り出した。これらのピンを先ず、空気中、８０℃で５週間の促進エージングにかけ、続いて例１０に記載するようにして、二方向ピン−オン−ディスク（ＰＯＤ）で試験した。

放射線およびα−トコフェロール処理履歴の無いＵＨＭＷＰＥの典型的な摩耗速度は百万サイクルあたり約８．０ミリグラムであり、１００ｋＧｙ照射し、融解させたＵＨＭＷＰＥでは１ｍｇ／ＭＣである。１００ｋＧｙ照射し、α−トコフェロールをブレンドしたピンの摩耗速度は、０．１重量％および０．３重量％α−トコフェロール濃度に対して、それぞれ百万サイクルあたり２．１０±０．１７および５．０１±０．７６ミリグラムであった。α−トコフェロール含有量が高い程、耐摩耗性の低下は少ない。

これらの結果は、高照射線量により達成されるＵＨＭＷＰＥの架橋密度が、混合物中のα−トコフェロール含有量が増加するにつれて低下することを示唆している。我々は、これが、α−トコフェロールが存在しなければ互いに架橋を形成するであろうＵＨＭＷＰＥ鎖上のフリーラジカルに対して作用するα−トコフェロールの酸化防止活性によるものであると考えらている。

例２３ α−トコフェロールドーピングによる、照射されたＵＨＭＷＰＥの酸化安定化
固化させたGUR 1050ＵＨＭＷＰＥバー原料を、例２に記載するようにして、６５および１００ｋＧｙにガンマ線照射した。これらの試料は、空気中、室温で１６時間、ビタミンＥ（α−トコフェロール（α−Ｔ））でドーピングした。ドーピングに続いて、試料を２７ｋＧｙでさらにガンマ線滅菌した。これらの２群は、総放射線量９２ｋＧｙおよび１２７ｋＧｙで、それぞれα−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７と呼ぶ。比較用材料は、１００ｋＧｙガンマ線照射したGUR 1050であった。

すべての試料を、空気中、８０℃で５週間の促進エージングを行った。この後、立方体を半分に切り、例８に記載するようにして、酸化レベルを評価した。

ドーピングしていない、およびα−Ｔドーピングした試料の酸化に対するエージングの影響を図９に示す。これらの曲線は、３試料の平均を示す。１００ｋＧｙ照射した比較試料は、α−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７試料と比較した時に著しく高い酸化レベルを示し、最大酸化指数は、それぞれ３．７４±０．１６、０．４８±０．２５（ｐ＜０．００１）、および０．４４±０．０６（ｐ＜０．００１）であった。α−トコフェロール保護された、照射されたポリエチレンは、空気中、８０℃における促進エージングの際に耐酸化性であると考えられる。

例２４高圧結晶化し、照射したＵＨＭＷＰＥの、ビタミンＥドーピングによる酸化安定化
圧縮成形されたGUR 1050ブロック（直径２”）を例３に記載するようにして、高圧結晶化させた。このブロックを厚さ約８．５ｍｍの薄い部分に機械加工した。これらの薄い部分を、例１に記載するようにして、線量１００ｋＧｙに電子線照射した。

得られた円形断面の一つを四等分した。その一つをα−トコフェロール（ビタミンＥ）中に空気中、室温で、もう一つを空気中、１００℃で、１６時間α−トコフェロール中にドーピングした。２個の対応する熱的比較試料は、それぞれ空気中、室温および１００℃で、１６時間、ドーピングせずにした。全４個の試料を半分に切断し、半分の一方を対流加熱炉中で、空気中、８０℃で５週間、促進エージングした。他方の半分はエージングしなかった。

すべての試料に対する酸化プロファイルを、例８に記載するようにして評価した。エージングした熱的比較試料には、重大な表面下酸化があったのに対し、α−トコフェロールドーピングした試料は、比較試料よりもはるかに低い酸化レベルを示した（室温（ＲＴ）および１００℃ドーピングした試料に対してｐ＜０．０１、およびｐ＜０．０００１、図１０および１１参照）。

例２５高圧結晶化させ、照射したＵＨＭＷＰＥの、機械的変形による酸化安定化
圧縮成形されたGUR 1050ブロック（直径２”）を例３に記載するようにして、高圧結晶化させた。このブロックを厚さ約８．５ｍｍの薄い部分に機械加工した。これらの薄い部分を、例１に記載するようにして、線量１００ｋＧｙに電子線照射した。

この薄い部分の一つを１３７℃に加熱し、この温度で、圧縮比約２．５（初期／最終高さ）に一軸圧縮下で機械的に変形させた。この圧縮したロッドを一定変形下に保持し、一定変形下で室温に冷却した。次いで、負荷を除き、ロッドの寸法を記録した。続いて、この部分を１４４℃に加熱して残留変形を回復させた。薄い部分を半分に切り、半分の一方を空気中、８０℃で５週間促進エージングした。

残りの部分から薄い断片（断面約３ｍｍｘ３ｍｍ）を機械加工し、電子スピン共鳴（ＥＳＲ）分析にかけた（Department of Physics, University of Memphis, TN）。

高圧結晶化させ、１００ｋＧｙ照射したＵＨＭＷＰＥを機械的変形により安定化させ、この試料に対するＥＳＲ値は、スピンの背景値と大きく異なっていないと予想される。

高圧結晶化させ、１００ｋＧｙ照射し、機械的変形により安定化させたＵＨＭＷＰＥである、強く促進エージングしたＵＨＭＷＰＥは、促進エージングし、高圧結晶化させ、１００ｋＧｙ照射した比較試料の酸化よりも、はるかに小さな酸化を示すことがある。

例２６照射後にビタミンＥでドーピングしたＵＨＭＷＰＥのピン−オン−ディスク（ＰＯＤ）摩耗試験
固化させたGUR 1050ＵＨＭＷＰＥのバー原料を６５および１００ｋＧｙにガンマ線照射した。これらの照射したポリエチレンから、ＰＯＤ摩耗試験用の円筒形のピン（直径９ｍｍ、長さ１３ｍｍ）を機械加工した。これらの試料をビタミンＥ（α−トコフェロール）で、空気中、室温で１６時間ドーピングした。ドーピングに続いて、試料をさらに線量２７ｋＧｙでガンマ線滅菌した。これらの２群は、総放射線量が９２および１２７ｋＧｙであり、それぞれα−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７と呼ぶ。

比較試料１）は、１００ｋＧｙガンマ線照射し、続いて１５０℃で融解させたGUR 1050、２）１０５ｋＧｙガンマ線照射し、続いて１２０℃でアニーリングしたGUR 1050、および３）窒素中で２５ｋＧｙガンマ線滅菌したGUR 1050であった。ガンマ線照射は、例２に記載するようにして行った。

円筒形試料の半分を空気中、８０℃で５週間の促進エージングにかけた。次いで、エージングしていない試料とエージングした試料の両方を、例１０に記載するようにして、ＰＯＤ摩耗試験にかけた。

ドーピングした、およびドーピングしていない、架橋した、および従来のポリエチレンの、促進エージングの前と後の摩耗速度を図１２に示す。２つの群のα−Ｔ−ドーピングした、高度に架橋したポリエチレンに対して測定した摩耗速度を、２５ｋＧｙ照射した従来のポリエチレン（窒素中、γ−滅菌）、１００ｋＧｙ照射／融解させた試料、および１０５ｋＧｙ照射／アニーリングした試料のエージングの前と後の摩耗速度と共に示す。１００ｋＧｙ照射／アニーリングした、および従来のポリエチレンの摩耗速度は、エージングの後、増加している。α−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７の摩耗速度は、照射し、融解させたＵＨＭＷＰＥの摩耗速度と同等であった。エージングにより、α−Ｔ−９２またはα−Ｔ−１２７の摩耗挙動は変化しなかった（ｐ＜０．０５）。この結果は、α−Ｔドーピングした試料が酸化せず、それらの摩耗速度がエージングしていない試料と類似しているので、α−ＴがＵＨＭＷＰＥを酸化から保護できることを示している。

例２７照射したＵＨＭＷＰＥの酸化および摩耗挙動に対する、エタノール抽出の影響
固化させたGUR 1050ＵＨＭＷＰＥバー原料を、６５ｋＧｙおよび１００ｋＧｙにガンマ線照射した。これらの照射したポリエチレンから、ＰＯＤ摩耗試験用の円筒形のピン（直径９ｍｍ、長さ１３ｍｍ）および促進エージングおよび酸化試験用の立方体（２ｃｍ）を機械加工した。これらの試料をビタミンＥ（α−Ｔ）で、空気中、室温で１６時間ドーピングした。ドーピングに続いて、試料をさらに線量２７ｋＧｙでガンマ線滅菌した。これらの２群は、総放射線量が９２および１２７ｋＧｙであり、それぞれα−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７と呼ぶ。

立方体とピンの半分を沸騰しているエタノール中に一晩入れ、ＵＨＭＷＰＥからα−トコフェロールを除去した。次いで、これらの試料を対流加熱炉中に入れ、空気中、８０℃で５週間の促進エージングにかけた。残りの半分には、空気中、８０℃で５週間の促進エージングだけを行った。

立方体の酸化プロファイルは、例８に記載するようにして評価し、ＰＯＤ摩耗試験は、例１０に記載するようにして、ピンに対して行った。観察された平均最大酸化レベルを表４に示す。１００ｋＧｙ照射した比較試料およびα−Ｔ−１２７に対して、エージングおよび抽出した試料とエージングした試料との間には、重要（ｐ＜０．０５）であるが、小さな差があった（図１３および表４）。従って、エージングだけを行った試料と、抽出およびエージングした試料との間の酸化挙動に、認められる大きな差は無かった。沸騰しているエタノール中での抽出により、α−トコフェロールはＵＨＭＷＰＥから除去されず、α−トコフェロールはＵＨＭＷＰＥを酸化から保護することができた。

また、α−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７の酸化レベルは、１００ｋＧｙ照射した比較試料のそれよりも、抽出およびエージングした試料に関して著しく低かった。これは、α−トコフェロールが、沸騰エタノール処理にかけた後にも、照射されたＵＨＭＷＰＥの酸化から保護し得ることを示している。

同様に、エージングしたα−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７摩耗速度は、抽出工程により大きな影響を受けなかった（図１３参照）。

例２８照射したＵＨＭＷＰＥの酸化および摩耗挙動に対する、洗浄によるクリーニングの影響
スラブ圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥブロック(Perplas Ltd., Lancashire, UK)（直径３”）を、真空中で線量１１１ｋＧｙにガンマ線照射した(Steris Isomedix, Northborough, MA)。次いで、これらのブロックを半立方体（２ｃｍｘ２ｃｍｘ１ｃｍ）に機械加工した。

これらの半立方体を、α−トコフェロール（α−Ｄ、Ｌ−トコフェロール、Fischer Scientific, Houston, TX）中に、空気中、室温および１００℃で、１および１６時間それぞれ浸漬した（各ｎ＝３）。３種類の熱的比較試料（室温、１００℃で１および１６時間）を同じドーピング温度に、α−トコフェロール無しに、さらした。

クリーニングは、持ち運び可能なKenmore食器洗浄機(Sears Inc., Hoffman Estates, IL)により、濯ぎおよび熱乾燥を含む通常サイクルで行った。クリーニングの際、すべての半立方体試験試料を、直径２”の円筒形非弾性ポリエチレンメッシュ中に入れ、末端を閉鎖した。これによって、確実に、試料は動き回らないが、洗浄媒体は中に入れるようにした。洗浄剤として、Electrasol（商品名）(Reckitt Benckiser Inc., Berkshire, UK)を使用した。

これらの立方体に対する酸化プロファイルを、例８に記載するようにして、評価し、最大酸化レベルの平均を表５に示す。

これらの、クリーニングおよびエージングし、α−Ｔドーピングし、１１１ｋＧｙ照射したＵＨＭＷＰＥに対する酸化値は、例２７における、６５および１００ｋＧｙに照射し、α−トコフェロールドーピングし、次いでガンマ線滅菌（２７ｋＧｙ）し、クリーニングせずにエージングした試料の酸化値と類似している。それぞれＡ．Ｕ．０．４８±０．２５および０．４４±０．０６（表４）。クリーニング手順は、ＵＨＭＷＰＥの表面中にすでに拡散しているα−トコフェロールを除去することはできなかった。

α−トコフェロールを１００℃で１時間拡散させたＵＨＭＷＰＥに対する、１１１ｋＧｙ照射し、クリーニングし、エージングした試料に対する熱的比較試料は、α−トコフェロール拡散させた試験試料の酸化よりも高い酸化レベルを示した（ｐ＜０．０００５）。同様に、α−トコフェロールを１００℃で１６時間拡散させたＵＨＭＷＰＥに対する、１１１ｋＧｙ照射し、クリーニングし、エージングした試料に対する熱的比較試料は、α−トコフェロール拡散させた試験試料の酸化よりも高い酸化レベルを示した（ｐ＜０．０００５）。比較試料および試験試料の酸化レベルは、浸漬時間１時間と１６時間との間に大きな差を示さなかった。１００℃でドーピングした試料に対する酸化レベルは、室温でドーピングした試料よりも大幅に低かった（１および１６時間に対してそれぞれｐ＜０．０１およびｐ＜０．００５）。各調製の代表的な試料の酸化プロファイルを表１４に示す。

例２９動的機械的分析装置による、ＵＨＭＷＰＥの架橋密度計算
架橋密度測定は、動的機械的分析装置(DMA 7e, Perkin Elmer, Wellesley, MA)により行った。ＵＨＭＷＰＥの長方形断片を歯科用セメント中に固定し、薄い部分（厚さ２ｍｍ）にスライスした。分析すべきこれらの薄い部分から小さな部分（２ｍｍｘ２ｍｍ）をレーザーブレードにより切り取った。これらの小片をＤＭＡの石英プローブの下に配置し、試料の初期高さを記録した。次いで、プローブをキシレン中に浸漬し、続いて１３０℃に加熱し、４５分間保持した。ＵＨＭＷＰＥ試料を、沸騰キシレン中で平衡に達する（重量変動０．１％未満）まで膨潤させた。最終的な重量を記録した。

架橋密度は、下記の様式で計算した。

最終高さと初期高さの比を３乗し、３方向すべてにおいて膨脹が等しいと仮定して、膨潤比ｑを得る。次いで、架橋密度υ_ｃを下記の式から計算した。

式中、Ｖ _１は、キシレン（１３６ｃｍ^３／ｍｏｌ）の部分体積であり、χはFlory-Huggins相互作用パラメータであり、χ＝０．３３＋０．５５／ｑとして定義される。架橋間の平均分子量も計算した。

より密に架橋した構造は、よりゆるく架橋した構造よりも、架橋密度が高くなり、架橋間の分子量が低くなる。

例３０低温および温照射した、高圧結晶化させたポリエチレンの架橋密度
架橋密度および架橋間の分子量を、例２９に記載するようにして、Ｉ−ＨＰＣＣＩおよびＩ−ＨＰＣＷＩに関して計算し、これら２種類のＵＨＭＷＰＥ間の、温照射工程における無定形相の増加による架橋の差を調査した（表６参照）。

温および低温照射したＩ−ＨＰＣポリエチレンは、大きな差を示さなかったが、１５０ｋＧｙ照射したＵＨＭＷＰＥは、１５０ｋＧｙ低温照射し、融解させたＵＨＭＷＰＥ（２０９ｍｏｌ／ｍ^３、Muratoglu et al., 1999）よりも、低い架橋比を示した。これは、照射の際に、例１２で考察したように、高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥ中で利用できる無定形相が少なかったためである（例えば、７８％結晶性のＵＨＭＷＰＥは、架橋に利用できる無定形含有量が２１％しか無いのに対し、１００ｋＧｙ低温照射したＵＨＭＷＰＥでは約３６％である）。本手法は、先行技術における手法よりも、はるかに高度に架橋した、高結晶性のＵＨＭＷＰＥを提供することができる。

例３１ビタミンＥ
他に指示がない限り、本明細書で使用する実験には、ビタミンＥ（Acros（商品名）９９％Ｄ−α−トコフェロール、Fisher Brand）を使用した。使用したビタミンＥは、色が非常に明るい黄色であり、室温で粘性の液体である。その融点は２〜３℃である。

例３２ＵＨＭＷＰＥの可塑化
圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥを、薄い部分（直径約９０ｍｍ、厚さ３．２ｍｍ）に機械加工した。薄い部分の一つをα−トコフェロール中に、部分真空窒素下、１３２℃で５時間入れた。次いで、この部分をα−トコフェロールから取り出し、表面を綿ガーゼで拭い、清浄にした。次いで、この薄い部分を１３２℃で４８時間、部分真空窒素下に置いた。試料中のα−トコフェロールプロファイルを、例７に記載するようにして、測定した。このプロファイルは、一様で、試料の厚さに沿って１６地点から取った平均α−トコフェロール指数が０．９２±０．１０であった。固化させたGUR 1050の、同じ寸法の薄い部分を、α−トコフェロールでドーピングしていない比較試料として使用した。

この薄い部分からドッグボーン形試料（ｎ＝５）を打ち抜き、試験をＡＳＴＭＤ−６３８、プラスチックの引張特性標準試験方法により、クロスヘッド速度１０ｍｍ／分で行った。破断点における工学ひずみは、比較用ＵＨＭＷＰＥで５２１±１６％であり、α−トコフェロールドーピングし、アニーリングしたＵＨＭＷＰＥでは１１０７±３６％であった。この結果は、ＵＨＭＷＰＥをα−トコフェロールで均質にドーピングした時に、破断点における工学ひずみが大きく増加したことを示している。この破断点における工学ひずみの増加は、α−トコフェロールのＵＨＭＷＰＥに対する可塑化効果を示唆していると云える。

例３３照射したＵＨＭＷＰＥの可塑化
圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥブロック（直径３”、長さ３’）を１００ｋＧｙに照射した。このブロックから、薄い部分（厚さ３．２ｍｍ）を機械加工した。ブロックの薄い部分の一つをα−トコフェロール中に、部分真空窒素下、１３６℃で７２時間入れた。ブロックの薄い部分をα−トコフェロールから取り出し、表面を綿ガーゼで拭い、清浄にした。次いで、この薄い部分を１３６℃で１００時間、部分真空窒素下に置いた。α−トコフェロールプロファイルを、例７に記載するようにして、測定した。このプロファイルは、一様で（図１５参照）、試料の厚さに沿って１６地点から取った平均α−トコフェロール指数が３．３３±０．２２であった。１００ｋＧｙ照射したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥの薄い部分を、α−トコフェロールでドーピングしていない比較試料として使用した。

これらの薄い部分からドッグボーン形試料（ｎ≧５）を打ち抜き、試験をＡＳＴＭＤ−６３８、プラスチックの引張特性標準試験方法により、クロスヘッド速度１０ｍｍ／分で行った。１００ｋＧｙ照射し、α−トコフェロールドーピングしたＵＨＭＷＰＥの破断伸度（ＥＡＢ）、極限引張応力（ＵＴＳ）および降伏強度（ＹＳ）を表７に示す。

破断点における工学ひずみは、１００ｋＧｙ照射したＵＨＭＷＰＥで７４１±４６％であり、α−トコフェロールドーピングし、照射したＵＨＭＷＰＥでは１０４９±１３５％であった。この結果は、照射したＵＨＭＷＰＥをα−トコフェロールでドーピングした時に、ＵＴＳ、ＥＡＢおよび破断点における工学ひずみが大きく増加したことを示している。これらの増加は、α−トコフェロールの、照射したＵＨＭＷＰＥに対する可塑化効果を示唆している。

例３４固化の前にビタミンＥとブレンドしたＵＨＭＷＰＥの高圧結晶化
高圧結晶化されたＵＨＭＷＰＥの機械的特性に対するビタミンＥの影響を測定した。ビタミンＥ（α−トコフェロール）をGUR 1050ＵＨＭＷＰＥ粉末と０．１重量％濃度で混合し、固化させた。ＵＨＭＷＰＥは、圧縮成形によりブロックに固化させた。

直径約２”、高さ２”のブロックを、例３に記載するようにして、経路Ｉにより高圧結晶化させた。

この高圧結晶化させた、ビタミンＥをブレンドしたＵＨＭＷＰＥから、薄い断面（厚さ＝３．２ｍｍ）を機械加工した。

先ず、ブレンドしたＵＨＭＷＰＥおよび高圧結晶化させ、ブレンドしたＵＨＭＷＰＥの熱結晶化度を、例１１に記載するようにして、測定した。

これらの薄い部分からドッグボーン形試料（ｎ≧２）を打ち抜き、試験をＡＳＴＭＤ−６３８、プラスチックの引張特性標準試験方法により、クロスヘッド速度１０ｍｍ／分で行った。ブレンドしたＵＨＭＷＰＥおよび高圧結晶化させ、ブレンドしたＵＨＭＷＰＥの破断伸度（ＥＡＢ）、極限引張応力（ＵＴＳ）および降伏強度（ＹＳ）を表８に示す。

０．１重量％ブレンドしたＵＨＭＷＰＥは、高圧結晶化させた未処理ＵＨＭＷＰＥおよび高圧結晶化前の０．１重量％ブレンドしたＵＨＭＷＰＥと比較して、ＵＴＳ、ＹＳおよびＥＡＢの増加を示した。高圧結晶化させ、０．１重量％ブレンドしたＵＨＭＷＰＥのドッグボーン形試料は、広範囲な白色化を示し、これは、これらの試料中の空洞を示唆している。

例３５固化の前にビタミンＥとブレンドしたＵＨＭＷＰＥの照射
照射したＵＨＭＷＰＥの機械的および摩耗特性に対するビタミンＥの影響を測定した。ビタミンＥ（α−トコフェロール）をGUR 1050ＵＨＭＷＰＥ粉末と濃度０．１重量％で混合し、固化させた。ＵＨＭＷＰＥは、圧縮成形によりブロックに固化させた。

５ｃｍｘ１０ｃｍｘ１０ｃｍのブレンドしたブロックをガンマ線で線量１５０ｋＧｙに照射した。この照射したブロックから、薄い部分（厚さ＝３．２ｍｍ）および円筒形のピン（直径９ｍｍ、高さ１３ｍｍ）を機械加工した。

ブレンドし、照射したＵＨＭＷＰＥの結晶化度を、例１１に記載するようにして、測定した。

ブレンドし、照射したＵＨＭＷＰＥの架橋密度を、例２９に記載するようにして、測定した。

これらの薄い部分からドッグボーン形試料（ｎ≧２）を打ち抜き、試験をＡＳＴＭＤ−６３８、プラスチックの引張特性標準試験方法により、クロスヘッド速度１０ｍｍ／分で行った。

ブレンドし、照射したＵＨＭＷＰＥのピン−オン−ディスク（ＰＯＤ）摩耗速度を、例１０に記載するＰＯＤ摩耗試験を使用して定量した。

０．１重量％α−トコフェロールをブレンドし、１５０ｋＧｙ照射したＵＨＭＷＰＥの結晶化度は６５±４％であった。動的機械的分析装置で測定した架橋密度は１６６±２モル／ｍ^３であった。極限引張強度は４０±３ＭＰａであり、降伏強度は２０±１ＭＰａであり、破断伸度は２４４±２２％であった。ＰＯＤ摩耗速度は、１．９±０．３ｍｇ／百万サイクルであった。比較試験で、１５０ｋＧｙ電子線照射ＵＨＭＷＰＥは、極限引張強度（ＵＴＳ）２９±１ＭＰａ、降伏強度（ＹＳ）２２±１ＭＰａ、および破断伸度（ＥＡＢ）２１９±１６％を示した。

例３６固化の前にビタミンＥとブレンドし、照射したＵＨＭＷＰＥの高圧結晶化
高圧結晶化させた、照射したＵＨＭＷＰＥの機械的特性に対するビタミンＥの影響。ビタミンＥ（α−トコフェロール）をGUR 1050ＵＨＭＷＰＥ粉末と濃度０．１重量％で混合し、固化させたものを測定した。ＵＨＭＷＰＥは、圧縮成形によりブロックに固化させた。

５ｃｍｘ１０ｃｍｘ１０ｃｍのブレンドしたブロックをガンマ線で線量１５０ｋＧｙに照射した。

上記のブロックから、直径約２”、高さ２”のブロックを機械加工し、水中の圧力チャンバー中に入れた。これらの試料を１８５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に４５，０００ｐｓｉに加圧した。圧力および温度を一定に５時間保持した。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却した。続いて、圧力を解除した。

この高圧結晶化させ、照射したブロックから薄い部分（厚さ＝３．２ｍｍ）を機械加工した。これらの薄い部分からドッグボーン形試料（ｎ≧２）を打ち抜き、試験をＡＳＴＭＤ−６３８、プラスチックの引張特性標準試験方法により、クロスヘッド速度１０ｍｍ／分で行った。

高圧結晶化させ、１５０ｋＧｙ照射し、０．１重量％α−トコフェロールをブレンドしたＵＨＭＷＰＥの結晶化度は７０±１％であった。高圧結晶化させ、１５０ｋＧｙ照射し、０．１重量％α−トコフェロールをブレンドしたＵＨＭＷＰＥの極限引張強度は３７±２ＭＰａであり、降伏強度は２３±１ＭＰａであり、破断伸度は２３４±０％であった。

例３７ α−トコフェロールブレンドし、照射したＵＨＭＷＰＥの架橋密度
照射したＵＨＭＷＰＥのクロス効率に対するビタミンＥの影響を測定した。ビタミンＥ（α−トコフェロール）をGUR 1050ＵＨＭＷＰＥ粉末と濃度０．１、０．３および１．０重量％で混合し、固化させた。ＵＨＭＷＰＥは、圧縮成形によりブロックに固化させた。比較試料として、未処理ＵＨＭＷＰＥを使用した。

それぞれのブロック１個をガンマ線で６５、１００、１５０および２００ｋＧｙに照射した。

薄い部分（厚さ＝３．２ｍｍ）を、α−トコフェロールブレンドし、照射したＵＨＭＷＰＥから機械加工した。

α−トコフェロールブレンドし、照射したＵＨＭＷＰＥの架橋密度を、例２９に記載するようにして測定した。

これらの結果は、照射前にＵＨＭＷＰＥ中のα−トコフェロール濃度を増加することにより、照射したＵＨＭＷＰＥの架橋が減少することを示している（表９参照）。

例３８高圧結晶化させ、照射し、続いて融解させたＵＨＭＷＰＥ
直径約２”、高さ２”のブロックを、GUR 1050ラム押出した原料から機械加工し、水中の圧力チャンバー中に入れた。このブロックを１８５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に４５，０００ｐｓｉに加圧した。圧力および温度を一定に５時間保持した。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却した。続いて、圧力を解除した。

この高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥから厚さ１ｃｍの円形断片を機械加工した。この断片を、例１に記載するようにして、空気中電子線照射を使用し、１５０ｋＧｙに照射した。この断片から薄い部分（３．２ｍｍ）を機械加工し、これらの薄い部分の一つを真空中、１７０℃で融解させた。これを、溶融状態に２時間保持し、真空下で室温に冷却した。

高圧結晶化させ、照射し、融解させたＵＨＭＷＰＥの結晶化度を、例１１に記載するようにして、測定し、引張特性をＡＳＴＭＤ−６３８による機械的試験により、測定した。

高圧結晶化させ、１５０ｋＧｙ照射し、融解させたＵＨＭＷＰＥの結晶化度は５９±１％であり、極限引張強度は３６±０ＭＰａであり、破断伸度は２２３±２６％であった。

例３９高圧結晶化させ、照射し、続いて高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥ
直径約２”、高さ３”のブロックを、GUR 1050ラム押出した原料から機械加工し、水中の圧力チャンバー中に入れる。このブロックを１８５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に４５，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

この高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥから厚さ１ｃｍの円形断片を機械加工する。この断片を、例１に記載するようにして、空気中電子線照射を使用し、１５０ｋＧｙに照射する。

この照射した断片を水中の圧力チャンバー中に入れる。このブロックを１９５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に５５，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

例４０ＵＨＭＷＰＥを高圧結晶化させ、続いて照射するサイクル
直径約２”、高さ３”のブロックを、GUR 1050ラム押出した原料から機械加工し、水中の圧力チャンバー中に入れる。このブロックを１８５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に４５，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

この高圧結晶化させたＵＨＭＷＰＥから厚さ１ｃｍの円形断片を機械加工する。この断片を、例１に記載するようにして、空気中電子線照射を使用し、５０ｋＧｙに照射する。

この５０ｋＧｙ照射した断片を水中の圧力チャンバー中に入れる。このブロックを１９０℃に５時間加熱し、次いで、等温的に５０，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

この断片を、例１に記載するようにして、空気中電子線照射を使用し、５０ｋＧｙに照射し、蓄積照射線量を１００ｋＧｙにする。

この１００ｋＧｙ照射した断片を水中の圧力チャンバー中に入れる。このブロックを１９０℃に５時間加熱し、次いで、等温的に５５，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

この断片を、例１に記載するようにして、空気中電子線照射を使用し、５０ｋＧｙに照射し、蓄積照射線量を１５０ｋＧｙにする。

この１５０ｋＧｙ照射した断片を水中の圧力チャンバー中に入れる。このブロックを１９５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に６０，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

各照射および結晶化工程の後に、架橋密度、結晶化度および機械的特性を測定する。

例４１高度に架橋したＵＨＭＷＰＥの高圧結晶化
直径約２”、高さ３”のブロックを、圧縮成形したGUR 1050ＵＨＭＷＰＥから機械加工し、１２０℃で６５ｋＧｙに電子線照射し、続いて融解させた。このブロックを水中の圧力チャンバー中に入れた。このブロックを１９５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に５２，０００ｐｓｉに加圧した。圧力および温度を一定に５時間保持した。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

この高圧結晶化させ、高度に架橋した、融解させたＵＨＭＷＰＥから薄い部分（厚さ３．２ｍｍ）を機械加工した。機械的試験をドッグボーン形試料に対して、ＡＳＴＭＤ−６３８により、行った。結晶化度は、例１１に記載するようにして、測定した。結晶化度は６３±１％であり、極限引張強度は４２±４ＭＰａであり、破断伸度は３５４±２０％であった。高圧結晶化の前、結晶化度は５９±０％であり、極限引張強度は３５±２ＭＰａであった。

例４２高度に架橋した医療用装置の高圧結晶化
ラム押出した、または熱的にアニーリングしたGUR 1050ＵＨＭＷＰＥ原料から機械加工した、高度に架橋した医療用装置、例えば頸骨膝挿入物または圧力寛骨臼ライナー、を水中の圧力チャンバー中に入れる。このライナーを１９５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に６０，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持した。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

例４３照射し、ドーピングしたＵＨＭＷＰＥの、加熱してから加圧にすることによる高圧結晶化（経路Ｉ）
医療用装置、例えば頸骨膝挿入物または圧力寛骨臼ライナー、をＵＨＭＷＰＥ原料から機械加工する。この装置を、不活性環境中、電子線またはガンマ線で６５または１００ｋＧｙに照射する。続いて、この装置をα−トコフェロールでドーピングする。次いで、この装置を水中の圧力チャンバー中に入れる。この装置を１９５℃に５時間加熱し、次いで、等温的に４５，０００ｐｓｉ、好ましくは５５，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

例４４照射し、ドーピングしたＵＨＭＷＰＥの、加圧してから加熱することによる高圧結晶化（経路II）
医療用装置、例えば頸骨膝挿入物または圧力寛骨臼ライナー、をＵＨＭＷＰＥ原料から機械加工する。この装置を、不活性環境中、電子線またはガンマ線で６５または１００ｋＧｙに照射する。続いて、この装置をα−トコフェロールでドーピングする。次いで、この装置を水中の圧力チャンバー中に入れる。この装置を先ず少なくとも４５，０００ｐｓｉ、好ましくは５５，０００ｐｓｉに加圧し、続いて１９５℃に５時間加熱する。圧力および温度を一定に５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。

例４５照射した、残留フリーラジカルを含むＵＨＭＷＰＥの、加圧してから加熱することによる高圧結晶化（経路II）
ＵＨＭＷＰＥ原料をアニーリングし、ＵＨＭＷＰＥ粉末を固化させる際に取り込まれた熱的応力を低下させる。アニーリングは、下記のように行う、すなわち１３０℃に加熱し、５時間保持し、１℃／時間で１２５℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１２０℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１１５℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１１０℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１０５℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１００℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で室温に冷却する。

医療用装置、例えば頸骨膝挿入物または圧力寛骨臼ライナー、をアニーリングしたＵＨＭＷＰＥ原料から機械加工する。この装置を、不活性環境中、電子線またはガンマ線で６５または１００ｋＧｙに照射する。この時点で、装置は残留フリーラジカルを含んでいる。続いて、この装置を水中の圧力チャンバー中に入れる。この装置を先ず少なくとも４５，０００ｐｓｉ、好ましくは５５，０００ｐｓｉに加圧し、続いて少なくとも１８０℃、または好ましくは１９５℃に５時間加熱する。圧力および温度を一定に少なくとも５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。高圧結晶化が完了した時点で、この装置は検出可能な残留フリーラジカルを含まず、結晶性が高いと期待される。

例４６照射した、残留フリーラジカルを含むＵＨＭＷＰＥの、加熱してから加圧することによる高圧結晶化（経路Ｉ）
ＵＨＭＷＰＥ原料をアニーリングし、ＵＨＭＷＰＥ粉末を固化させる際に取り込まれた熱的応力を低下させる。アニーリングは、下記のように行う、すなわち１３０℃に加熱し、５時間保持し、１℃／時間で１２５℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１２０℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１１５℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１１０℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１０５℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で１００℃に冷却させ、５時間保持し、１℃／時間で室温に冷却する。

医療用装置、例えば頸骨膝挿入物または圧力寛骨臼ライナー、をアニーリングしたＵＨＭＷＰＥ原料から機械加工する。この装置を、不活性環境中、電子線またはガンマ線で６５または１００ｋＧｙに照射する。この時点で、装置は残留フリーラジカルを含んでいる。続いて、この装置を水中の圧力チャンバー中に入れる。この装置を先ず少なくとも１８０℃、または好ましくは１９５℃に５時間加熱し、続いて少なくとも４５，０００ｐｓｉ、好ましくは５５，０００ｐｓｉに加圧する。圧力および温度を一定に少なくとも５時間保持する。加圧サイクルが完了した時点で、試料を加圧下で室温に冷却する。続いて、圧力を解除する。高圧結晶化が完了した時点で、この装置は検出可能な残留フリーラジカルを含まず、結晶性が高いと期待される。

本説明、具体例およびデータは、代表的な実施態様を示しているが、説明のために記載するのであって、本発明を限定するものではないことはいうまでもない。本明細書に含まれる考察、開示およびそこに含まれるデータから、様々な変形および修正が当業者には明らかであり、従って、本発明の一部と考えられる。

種々の温度および圧力条件下におけるポリエチレンの、高圧結晶化過程および相を図式的に示す。高結晶性の、耐酸化性の、架橋高分子材料を製造する方法の様々な工程を図式的に示す。９６時間ドーピングし、１３２℃で９６時間アニーリングしたＵＨＭＷＰＥにおける、α−トコフェロールプロファイルを示す。従来のポリエチレンおよび高圧結晶化させた従来の未照射ポリエチレンのＤＳＣサーモグラムを示す。高圧結晶化させた従来のポリエチレンの円筒形断面の光学顕微鏡写真を示す。温照射／融解させた、および高圧結晶化させ、高温照射／融解させたポリエチレンのＤＳＣサーモグラムを示す。高圧結晶化させた従来のＵＨＭＷＰＥの、（ａ）不透明（７Ａ）、（ｂ）透明（７Ｂ）、および（ｃ）不透明から透明への過渡部分（７Ｃ）の走査電子顕微鏡写真をそれぞれ示す。高圧結晶化させた従来のＵＨＭＷＰＥの、（ａ）不透明（７Ａ）、（ｂ）透明（７Ｂ）、および（ｃ）不透明から透明への過渡部分（７Ｃ）の走査電子顕微鏡写真をそれぞれ示す。高圧結晶化させた従来のＵＨＭＷＰＥの、（ａ）不透明（７Ａ）、（ｂ）透明（７Ｂ）、および（ｃ）不透明から透明への過渡部分（７Ｃ）の走査電子顕微鏡写真をそれぞれ示す。高圧結晶化させて照射したＵＨＭＷＰＥ、および比較用ＵＨＭＷＰＥの種々の結晶化度を示す。促進エージングした、１００−ｋＧｙ照射した、α−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７試料の表面から離れる距離と酸化指数との関係を示す。これらの曲線は、試験試料３点の平均値を示す。エージングしていない、およびエージングした、高圧結晶化させ、１００−ｋＧｙｅ−線照射し、α−トコフェロールドーピングしたＵＨＭＷＰＥに対する平均最大酸化レベルを示す。ドーピングは、空気中、室温および１００℃で１６時間行った。対応する熱的比較試料も、ドーピングせずに、室温および１００℃で、それぞれ１６時間、空気中に保持した。高圧結晶化させ、１００−ｋＧｙ照射し、α−トコフェロールドーピングし、促進エージングしたＵＨＭＷＰＥの酸化プロファイルの平均値（ｎ＝３）を示す。エージングしていない、およびエージングした、ビタミンＥドーピングした、およびドーピングしていない試料の、ピン−オン−ディスク（ＰＯＤ）摩耗速度を示す。エージングしていない、促進エージングだけを行った、およびエタノール抽出し、促進エージングしたα−Ｔ−９２およびα−Ｔ−１２７の摩耗速度を示す。促進エージングし、１１１−ｋＧｙ照射した比較試料、および１１１−ｋＧｙ照射し、α−トコフェロールドーピングし、洗浄したＵＨＭＷＰＥの酸化プロファイルを示す。７２時間ドーピングし、１３６℃で１００時間アニーリングした、１００−ｋＧｙ照射したＵＨＭＷＰＥのα−トコフェロールプロファイルを示す。

Claims

高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンを製造する方法であって、
ａ）超高分子量ポリエチレンをその融点よりも高い温度に加熱する前に、前記超高分子量ポリエチレンを、少なくとも１０〜１０００ＭＰａ下で加圧し、
ｂ）前記超高分子量ポリエチレンを前記圧力および前記温度に保持し、
ｃ）前記加熱された超高分子量ポリエチレンを冷却し、
ｄ）圧力を解除して、高結晶性の超高分子量ポリエチレンを形成し、
ｅ）前記高結晶性の超高分子量ポリエチレンに、その融点よりも低いまたは高い温度で、イオン化放射線を照射し、それによって、高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンを形成し、
ｆ）前記高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンに、１またはそれ以上の酸化防止剤を拡散によりドーピングし、
ｇ）前記酸化防止剤がドーピングされた、高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンを、その融点よりも低いまたは高い温度でアニーリングし、それによって酸化防止剤がドーピングされ、かつ均質化された高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンを形成する、ことを含んでなる、方法。
架橋された超高分子量ポリエチレンの高結晶性ブレンドを製造する方法であって、
ａ）超高分子量ポリエチレンと、１またはそれ以上の添加剤とをブレンドし、
ｂ）前記ブレンドをその融点よりも高い温度に加熱する前に、前記ブレンドを、少なくとも１０〜１０００ＭＰａ下で加圧し、
ｃ）前記ブレンドを前記圧力および前記温度に保持し、
ｄ）前記加熱されたブレンドを冷却し、
ｅ）圧力を解除して、超高分子量ポリエチレンの高結晶性ブレンドを形成し、
ｆ）前記超高分子量ポリエチレンの高結晶性ブレンドに、その融点よりも低いまたは高い温度で、イオン化放射線を照射し、それによって、架橋された超高分子量ポリエチレンの高結晶性ブレンドを形成する、ことを含んでなる、方法。
噛み合わされたハイブリッド材料の架橋高結晶化ブレンドを製造する方法であって、
ａ）超高分子量ポリエチレンと１またはそれ以上の添加剤とをブレンドし、それにより超高分子量ポリエチレンブレンドを形成し、
ｂ）前記超高分子量ポリエチレンブレンドに第二の材料の対向面を接触させて、ハイブリッド材料を形成し、
ｃ）前記超高分子量ポリエチレンブレンドを前記超高分子量ポリエチレンの融点よりも高い温度に加熱する前に、前記超高分子量ポリエチレンブレンドを、少なくとも１０〜１０００ＭＰａ下で加圧し、それにより、前記超高分子量ポリエチレンブレンドと前記第二の材料との界面を有する噛み合わされたハイブリッド材料の高結晶化ブレンドを形成し、
ｄ）前記噛み合わされたハイブリッド材料を、前記圧力および前記温度に保持し、
ｅ）加熱された前記噛み合わされたハイブリッド材料のブレンドを冷却し、
ｆ）圧力を解除し、それによって、噛み合わされたハイブリッド材料の高結晶化ブレンドを形成し、
ｇ）前記噛み合わされたハイブリッド材料に、前記高結晶性ブレンドの融点よりも低いまたは高い温度で、イオン化放射線を照射し、それによって、噛み合わされたハイブリッド材料の架橋高結晶化ブレンドを形成する、方法。
高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンを製造する方法であって、
ａ）超高分子量ポリエチレンと１またはそれ以上の添加剤とをブレンドし、
ｂ）前記超高分子量ポリエチレンブレンドをその融点よりも高い温度に加熱する前に、前記超高分子量ポリエチレンブレンドを、少なくとも１０〜１０００ＭＰａ下で加圧し、
ｃ）前記超高分子量ポリエチレンブレンドを、前記圧力および前記温度に保持し、
ｄ）加熱された前記超高分子量ポリエチレンブレンドを冷却し、
ｅ）圧力を解除し、それによって、高結晶性超高分子量ポリエチレンブレンドを形成し、
ｆ）前記高結晶性超高分子量ポリエチレンブレンドに、その融点よりも低いまたは高い温度で、イオン化放射線を照射し、それによって、高結晶化の架橋された超高分子量ポリエチレンブレンドを形成し、
ｇ）前記高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンブレンドを機械的に変形して、残留フリーラジカルを除去し、
ｈ）前記機械的に変形した高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンブレンドを、その融点よりも低い温度でアニーリングし、それによって、残留フリーラジカルが除去された高結晶性の架橋された超高分子量ポリエチレンブレンドを形成する、方法。