PROCESO PARA PRODUCCIÓN DE POLIETILENO DE PESO MOLECULAR ALTO.

Proceso para producción de polietileno de peso molecular alto La presente invención se refiere a un proceso para producir un artículo de polietileno de peso molecular (ultra)elevado ((U)HMWPE). La presente invención se refiere además a un artículo de (U)HMWPE que puede obtenerse por dicho proceso, al uso de un artículo en una aplicación médica, y al uso de estabilizadores para la estabilización de (U)HMWPE. Propiedades excelentes en términos de resistencia al desgaste, la fatiga y la fractura han hecho de (U)HMWPE el material de elección en ortopedia, especialmente la fabricación de componentes articulares para artroplastia, para las cuales se requiere una resistencia al desgaste elevada. La copa o revestimiento acetabular en un reemplazamiento total de la articulación de la cadera y la inserción tibial en un reemplazamiento total de la articulación de la rodilla son aplicaciones importantes de (U)HMWPE. HMWPE se define en esta memoria como un homopolímero o copolímero de etileno sustancialmente lineal con un peso molecular medio ponderal (MW) de 3·10 5 g/mol o mayor, una distribución de pesos moleculares (Mw/Mn) comprendida entre 2 y 18 y una viscosidad intrínseca (IV) de 1,5-8 dl/g. Preferiblemente, la IV de HMWPE es 3-8 dl/g y más preferiblemente 5-8 dl/g. La IV se define de acuerdo con ISO 1628-3. UHMWPE se define en esta memoria como un homopolímero o copolímero de etileno sustan- cialmente lineal con un peso molecular medio ponderal (Mw) de 10 6 g/mol o mayor, una distribución de pesos moleculares (Mw/Mn) entre 2 y 18 y una IV de 8 dl/g o más. Preferiblemente, la IV de (U)HMWPE está comprendido entre 8 y 60 dl/g. Puede obtenerse (U)HMWPE por cualquier proceso conocido para la producción de (U)HMWPE, como ha sido descrito, por ejemplo, por Steven M. Kurtz in "The UHMWPE Handbook", Elsevier Academic Press, 2004, p. 14-22. (U)HMWPE se obtiene generalmente como un polvo que puede procesarse ulteriormente por moldeo y mecanización como se describe más adelante. Estudios realizados han demostrado que la reticulación de (U)HMWPE con rayos gamma o rayos de haces electrónicos es muy eficaz contra el desgaste, lo que se demostró muy claramente para caras opuestas lisas en contacto, tales como las implicadas generalmente en un acoplamiento protético. Sin embargo, a pesar del notable éxito del uso de (U)HMWPE (reticulado) en la cirugía de reemplazamiento total de articulaciones, fallos debidos, por ejemplo, a relajación aséptica o fallo mecánico del componente después de pocos años de implantación son todavía muy frecuentes, como se muestra en J.H. Dumbleton et al., J. Arthroplasty 2002, 17(5): 649-661 y T.W. Bauer et al., Skeletal Radiol. 1999, 28(9): 483-497. Se ha demostrado que la mayoría de los fallos debían adscribirse al desgaste del componente (U)HMWPE. El desgaste es un problema de suma importancia, dado que el mismo conduce a la formación de residuos, que induce a su vez una respuesta inflamatoria, causando relajación del implante. Se ha encontrado que el fallo de los componentes es debido al menos en parte a una reducción de la estabilidad a la oxidación del (U)HMWPE, que es un efecto secundario de la irradiación utilizada para la reticulación y/o esterilización. Se encontró que la irradiación induce, además de reticulación que tiene un efecto positivo sobre las propiedades mecánicas, degradación por oxidación del polietileno, lo cual tiene un efecto negativo sobre las propiedades mecánicas del (U)HMWPE. Para resolver este problema, el (U)HMWPE irradiado se somete a menudo a recocido y se funde de nuevo para reducir la cantidad de radicales libres. Sin embargo, estos tratamientos tienen un efecto negativo sobre las propiedades mecánicas, tales como la fluencia y la carga de rotura. En EP-0995450B1 se aplica un revestimiento de vitamina E sobre polvo de (U)HMWPE para evitar la oxidación del (U)HMWPE como resultado de la esterilización por radiación gamma. El revestimiento se realiza por impregnación del polvo de (U)HMWPE con una solución que comprende vitamina E seguido por evaporación del disolvente. Subsiguientemente, el producto impregnado se moldea y se mecaniza en un implante que se irradia con radiación gamma. Las desventajas de la utilización de vitamina E como antioxidante son que: 2   da como resultado el efecto secundario indeseable de amarilleo del (U)HMWPE. El (U)HMWPE amarilleado se percibe en el mercado como un producto envejecido. se consume durante la reticulación, teniendo un efecto negativo sobre la eficiencia de reticulación y tiene que utilizarse en una cantidad relativamente grande para ser eficaz contra la degrada- ción por oxidación del (U)HMWPE que tiene lugar después de la reticulación del (U)HMWPE. Un objeto primario de la invención es por consiguiente proporcionar al menos un proceso alternativo para la producción de un artículo de (U)HMWPE. En particular, es un objeto de la invención proporcionar un proceso que da como resultado un artículo de (U)HMWPE que es menos amarillo, comprende preferiblemente una menor cantidad de estabilizador y tiene preferiblemente al menos la misma estabilidad y las mismas propiedades mecánicas que el artículo de (U)HMWPE de la técnica anterior. Sorprendentemente, se ha encontrado que el objeto de la invención puede alcanzarse proporcionando un proceso de acuerdo con la reivindicación 1. En una primera realización de la invención, el proceso para producir un artículo de (U)HMWPE puede comprender los pasos siguientes: a) incorporación en la resina (U)HMWPE de un Fotoestabilizador de Amina Impedida (HALS) de acuerdo con una de las fórmulas o combinaciones generales siguientes del mismo: en donde R1 hasta y con inclusión de R5 son en esta memoria sustituyentes independientes; por ejemplo sustituyentes que contienen grupos hidrógeno, éter, éster, amina, amida, alqui- lo, alquenilo, alquinilo, aralquilo, cicloalquilo y/o arilo, pudiendo contener dichos sustituyen- tes a su vez grupos funcionales, por ejemplo alcoholes, cetonas, anhídridos, iminas, siloxanos, éteres, grupos carboxilo, aldehídos, ésteres, amidas, imidas, aminas, nitrilos, uretanos y cualquier combinación de los mismos; b) moldeo o extrusión de la resina (U)HMWPE que comprende el HALS, dando como resultado un artículo; c) reticulación y esterilización del artículo por radiación gamma o radiación de haces electrónicos; d) opcionalmente, si el paso b da como resultado una forma de stock, mecanización de la forma de stock en un artículo; en donde el paso c y el paso d pueden realizarse en cualquier orden. En una segunda realización de la invención, el proceso para producir un artículo de (U)HMWPE puede comprender los pasos siguientes: a) incorporación en la resina (U)HMWPE de un Fotoestabilizador de Amina Impedida (HALS) de acuerdo con una de las fórmulas o combinaciones generales siguientes del mismo: en donde R1 hasta y con inclusión de R5 son en esta memoria sustituyentes independientes; por ejemplo sustituyentes que contienen grupos hidrógeno, éter, éster, amina, amida, alquilo, alquenilo, alquinilo, aralquilo, cicloalquilo y/o arilo, pudiendo contener dichos sustituyen- tes a su vez grupos funcionales, por ejemplo alcoholes, cetonas, anhídridos, iminas, siloxanos, éteres, grupos carboxilo, aldehídos, ésteres, amidas, imidas, aminas, nitrilos, uretanos y cualquier combinación de los mismos; b) adición de un iniciador, por ejemplo un peróxido, y opcionalmente un coagente; 3   c) moldeo o extrusión de la resina (U)HMWPE que comprende el HALS y el iniciador, dando como resultado una forma de stock o un artículo; d) opcionalmente, cuando se aplica reticulación adicional o esterilización por radiación gamma o radiación de haces electrónicos, sometimiento a reticulación y/o esterilización de la forma de stock del artículo; e) opcionalmente, si el paso c da como resultado una forma de stock, mecanización de la forma de stock en un artículo; en donde el paso d y el paso e pueden realizarse en cualquier orden. Sorprendentemente, puede utilizarse una cantidad mucho menor del HALS comparada con la cantidad de vitamina E para estabilizar el artículo de (U)HMWPE. El HALS se utiliza preferiblemente en una cantidad comprendida entre 0,001 y 5% en peso, más preferiblemente entre 0,01 y 2% en peso, muy preferiblemente entre 0,02 y 1% en peso, basado en el peso total del (U)HMWPE. Preferiblemente, el HALS seleccionado es un compuesto derivado de un compuesto de piperidina sustituido, en particular cualquier compuesto que se deriva de un compuesto de piperidilo, piperidinilo o piperazinona sustituido con alquilo, o un compuesto de alcoxipiperidinilo sustituido. Ejemplos de tales compuestos son: 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidona; 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinol; butilmalonato de bis-(1,2,2,6,6pentametilpiperidil)-(3',5'-di-terc-butil-4'-hidroxibencilo); sebacato de di-(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidilo)... [Seguir leyendo]

1. Proceso para producir un artículo de polietileno de peso molecular ultra-elevado (UHMWPE) o un artículo de polietileno de peso molecular alto (HMWPE) que comprende: - incorporar en una resina (U)HMWPE con una distribución de pesos moleculares (Mw/Mn) comprendida entre 2 y 18 un Fotoestabilizador de Amina Impedida (HALS) y - reticular la resina (U)HMWPE durante o después del moldeo de la resina (U)HMWPE. 2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende los pasos siguientes: a) incorporación en la resina (U)HMWPE de un Fotoestabilizador de Amina Impedida (HALS) de acuerdo con una de las fórmulas o combinaciones generales siguientes del mismo: en donde R1 hasta y con inclusión de R5 son en esta memoria sustituyentes independientes seleccionados de grupos hidrógeno, éter, éster, amina, amida, alquilo, alquenilo, alquinilo, aralquilo, cicloalquilo y/o arilo, sustituyentes que pueden contener a su vez grupos funcionales seleccionados de alcoholes, cetonas, anhídridos, iminas, siloxanos, éteres, grupos carboxilo, aldehídos, ésteres, amidas, imidas, aminas, nitrilos, uretanos y cualquier combinación de los mismos; b) moldeo o extrusión de la resina (U)HMWPE que comprende que comprende el HALS, dando como resultado un artículo; c) reticulación y esterilización del artículo por radiación gamma o radiación de haces electrónicos; d) opcionalmente, si el paso b da como resultado una forma de stock, mecanización de la forma de stock en un artículo; en donde el paso c y el paso d pueden realizarse en cualquier orden. 3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende los pasos siguientes: a) incorporación en la resina (U)HMWPE de un Fotoestabilizador de Amina Impedida (HALS) de acuerdo con una de las fórmulas o combinaciones generales del mismo: en donde R1 hasta y con inclusión de R5 son en esta memoria sustituyentes independientes; conteniendo por ejemplo grupos hidrógeno, éter, éster, amina, amida, alquilo, alquenilo, alquinilo, aralquilo, cicloalquilo y/o arilo, pudiendo contener dichos sustituyentes a su vez grupos funcionales, por ejemplo alcoholes, cetonas, anhídridos, iminas, siloxanos, éteres, grupos carboxilo, aldehídos, ésteres, amidas, imidas, aminas, nitrilos, uretanos y cualquier combinación de los mismos; b) adición de un iniciador, por ejemplo un peróxido, y opcionalmente un coagente; c) moldeo o extrusión de la resina (U)HMWPE que comprende el HALS y el iniciador, dando como resultado una forma de stock o un artículo; d) opcionalmente, cuando se aplica reticulación o esterilización ulterior por radiación gamma o radiación de haces electrónicos, reticulación y/o esterilización de la forma de stock o el artículo; 12   e) opcionalmente, si el paso c da como resultado una forma de stock, mecanización de la forma de stock en un artículo; en donde el paso d y el paso e pueden realizarse en cualquier orden. 4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde el (U)HMWPE es UHMWPE con una viscosidad intrínseca de 8 dl/g o mayor. 5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde el (U)HMWPE comprende uno o más comonómeros. 6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el HALS está presente en una cantidad comprendida entre 0,001 y 5% en peso, basada en el peso total del (U)HMWPE. 7. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde el HALS tiene un peso molecular de 1000 g/mol o mayor. 8. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, en donde el HALS se incorpora en la resina (U)HMWPE por mezcla del HALS con la resina (U)HMWPE o masa fundida de (U)HMWPE, por impregnación de la resina (U)HMWPE con una solución del HALS o por pulverización de una solución del HALS sobre la resina (U)HMWPE o por adición de HALS a la masa fundida de (U)HMWPE. 9. Proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en donde el iniciador es un peróxido seleccionado del grupo constituido por peróxido de terc-butil-cumilo, peroxibenzoato de terc-butilo, peróxido de di-terc- butilo, 3,3,5,7,7-pentametil-1,2,4-trioxepano, 1,1-di(terc-butilperoxi)-3,3,5-trimetilciclohexano, 4,4-di(terc- butilperoxi)valerato de butilo, 2,5-dimetil-2,5-di(terc-butilperoxi)hexin-3,2,5-dimetil-2,5-di(tercbutilperoxi)hexano, peróxido de di(4-metilbenzoílo), peróxido de dibenzoílo, peróxido de di(2,4diclorobenzoílo, peróxido de dicumilo, 1-(2-terc-butilperoxiisopropil)-3-isopropenil-benceno, 2,4-dialiloxi-6terc-butilperoxi-1,3,5-triazina, di(terc-butilperoxiisopropil)benceno, monohidroperóxido de diisopropilbenceno, hidroperóxido de cumilo, e hidroperóxido de terc-butilo. 10. Proceso de acuerdo con la reivindicación 3, en donde se utiliza un coagente seleccionado del grupo constituido por divinilbenceno, ftalato de dialilo, cianurato de trialilo, isocianurato de trialilo, trimelitato de trialilo, meta-fenileno-bismaleimida, dimetacrilato de etilenglicol, diacrilato de etilenglicol, trimetacrilato de trimetilolpropano, tetrametacrilato de pentaeritritol, diacrilato de cinc, dimetacrilato de cinc, y polibutadieno. 11. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-10, en donde la resina (U)HMWPE se moldea mediante moldeo por compresión, extrusión a pistón, moldeo por compresión directa o prensado isostático en caliente. 12. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-11, en donde la forma de stock o el artículo se somete a recocido después de reticulación por debajo de la temperatura de fusión del (U)HMWPE, por ejemplo entre 60 y 140ºC. 13. Artículo de (U)HMWPE que puede obtenerse por el proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-12. 14. Artículo de (U)HMWPE que comprende un HALS con una densidad de reticulación de 0,09 mol/dm 3 o mayor, de acuerdo con ASTM F2214-02 utilizando muestras de 5 * 5 * 5 mm. 15. Artículo de (U)HMWPE de acuerdo con la reivindicación 13 ó 14, en donde el artículo es un implante médico artificial. 16. Artículo de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el implante médico artificial se utiliza para artroplastia de cadera, como copa o revestimiento acetabular en un reemplazamiento total de articulación de cadera, reemplazamiento de rodilla, como la inserción tibial en un reemplazamiento total de articulación de rodilla, reemplazamiento de hombro o aplicaciones espinales tales como reemplazamiento total de disco. 13