Comportement des verres industriels au cours de leur dissolution aqueuse : effet de différents traitements de surface
Résumé
Débuté en 2019, le projet ANR Bigdad porte sur l'altération aqueuse des principaux produits verriers industriels mis sur le marché. Depuis quelques décennies la migration d'éléments constitutifs du contenant vers le contenu a été démontrée [1; 7], notamment dans le cas du cristal au plomb [4-6], pouvant conduire à une évolution de la réglementation concernant l'emploi des matières premières (REACh) et les limites de migration. Une partie du projet est présentée ici sur l'effet de différents traitements de surface sur la migration des éléments.
Des essais normalisés [2; 3] proposent de retenir l'acide acétique comme milieu représentatif d'un contact alimentaire. Des tests de lixiviation à court et long terme (jusqu'à trois ans d'altération) ont été menés sur cinq compositions industrielles : borosilicate, cristallin au baryum, cristal au plomb, sodocalcique et fluorosilicate (aussi dit verre opale) pour déterminer les mécanismes d'altération propres à chaque verre. Des études structurales par RMN du solide haute résolution avant et après altération, ainsi que des caractérisations poussées par MEB-EDS et ToF SIMS ont été menées pour caractériser les couches d'altérations dont les épaisseurs s'échelonnent de quelques centaines de nanomètres à quelques dizaines de microns après trois ans d'altération.
A partir de cette vue d'ensemble du comportement des verres au cours de leur altération en milieu acide, les effets de cinq traitements de surface ont été étudiés du point de vue de leur impact sur la durabilité des produits verriers. Trois traitements par dépôts chimiques ont été sélectionnés : oxyde d'étain (SnO2), oxyde de silicium (SiO2) et oxyde de titane (TiO2) et deux traitement par voie chimique : polissage acide et cémentation. L'ensemble de ces traitements ont été appliqués sur les cinq compositions de verre étudiées précédemment. Les cinétiques d'altération ont pu être collectées sur plus d'un an d'altération et les résultats montrent des effets qui peuvent être particulièrement bénéfiques vis-à-vis du relâchement de certains éléments.
Références :
1. Bunker, B.C. Molecular mechanisms for corrosion of silica and silicate glasses. Journal of Non-Crystalline Solids, 179, (1994), 300-308.
2. Ceramic cookware in contact with food - Release of lead and cadmium -; and 1986. ISO 8391-1:1986.
3. Glass hollowware in contact with food - Lead and cadmium emission -, 2019. ISO 7086:2019.
4. Graziano, J.H.; and Blum, C. Lead exposure from lead crystal. The Lancet, 337, 8734 (1991), 141-142.
5. Guadagnino, E.; Gramiccioni, L.; Denaro, M.; and Baldini, M. Co-operative study on the release of lead from crystalware. Packag. Technol. Sci., (1998), 13.
6. Guadagnino, E.; Verita, M.; Geotti-Bianchini, F.; Shallenberger, J.; and Pantano, C.G. Surface analysis of 24% lead crystal glass articles: correlation with lead release. Glass Technology, 43, 2 (2002), 63-69.
7. Sinton, C.W.; and LaCourse, W.C. Experimental survey of the chemical durability of commercial soda-lime-silicate glasses. Materials Research Bulletin, 36, 13-14 (2001), 2471-2479.