Surface treatment processes of crystal glass for food contact
Procédés de traitements de surfaces du cristal pour contact alimentaire
Résumé
Lead crystal glass, the timeless jewel of the art of the table, was born of the trial and error of the craftsmen who have been making it for many years. This apparent perfection is nevertheless subject to legislation. Lead, an essential constituent of crystal, is targeted, along with other elements, by increased suspicion in their use as food containers.Crystal, composed of 24 to 40% lead oxide by mass, has been prized since the 18th century for its optical and decorative qualities. Lead is a cumulative toxic compound for the body. This disadvantage has led France and the European Union to introduce legislation on the leaching of lead from crystal objects. This is based on the measurement of the concentration of lead that can be leached by 4% (v/v) acetic acid at room temperature.This thesis is therefore part of this general context. It aims to identify and quantify the migration of lead from crystal to foodstuffs, and to limit it through surface treatment processes. Two types of surface treatment are being studied in this work: an addition treatment, which consists of depositing a thin layer of silica, and the second treatment, which consists of depositing a thin layer of lead.To meet the current standard, a lead object must release less than 2 ppm of lead over a 24-hour test. The aim of this work is to provide crystal objects that meet this standard and its future update. In a first step, leaching measurements were performed on crystal to serve as a reference. To reduce the leaching rates, two means of protection were tested: i) an addition technique by depositing a tetraorthosilicate-based sol-gel leading to the formation of a silica layer and ii) a so-called subtraction technique which consists of selectively attacking the surface of the crystal to remove the maximum amount of lead. The surface layers of the treated crystal (addition and subtraction) were analysed by ion probe to estimate the concentration profiles.
Le cristal, joyau intemporel de l’art de la table, est né des tâtonnements des artisans qui l’ont élaboré depuis de très nombreuses années. Cette apparente perfection est tout de même soumise aux législations. Le plomb constituant essentiel du cristal est visé, ainsi que d’autres éléments, par une méfiance accrue dans leurs usages de contenant alimentaire. Le cristal, composé de 24 à 40% en masse d’oxyde de plomb, est prisé depuis le 18ème siècle pour ces qualités optiques et décoratives. Le plomb est un composé toxique cumulatif pour l’organisme. Cet inconvénient a poussé la France et l’union européenne à mettre en place une législation sur la lixiviation du plomb des objets en cristal. Celle-ci est basée sur la mesure de la concentration en plomb pouvant être lixiviée par l’acide acétique 4% (v/v) à température ambiante.Cette thèse s’inscrit donc dans ce contexte général. Elle se propose ainsi d’identifier et de quantifier la migration du plomb du cristal vers les aliments, et de la limiter grâce à des procédés de traitements de surface. Deux types de traitements de surface sont à l’étude dans ce travail : un traitement par addition, consistant à déposer une couche mince de silice et le second traitement. Pour répondre à la norme actuelle, il faut qu’un objet en plomb relargue moins de 2 ppm de plomb sur 24h de test. Le but de ce travail est de fournir des objets en cristal satisfaisant cette norme et sa future actualisation. Dans un premier temps, des mesures de lixiviation ont été réalisées sur du cristal afin de servir de référence. Afin de diminuer les taux de relargage deux moyens de protection ont été testés : i) une technique d’addition par le dépôt d’un sol-gel à base de tetraorthosilicate conduisant à la formation d’une couche de silice et ii) une technique dite de soustraction qui consiste à attaquer sélectivement la surface du cristal pour éliminer le maximum de plomb. Les couches superficielles du cristal traité (addition et soustraction) ont été analysées par sonde ionique afin d’estimer les profils de concentration.