Vulstoffen en coatingstoffen

Omschrijving: 
Achtergrond
Vulstoffen worden in het papierproductieproces gebruikt om de opaciteit, helderheid, gladheid, zachtheid en buigzaamheid van papier te beïnvloeden. Ook kan de levensduur van het papier erdoor verlengd worden. Daarnaast zijn vulstoffen een goedkope vervanging van vezels. Het aandeel van vulstoffen kan wel oplopen tot 30 procent. De meest gebruikte vulstoffen zijn calciumcarbonaat en klei. Andere vulstoffen zijn titaanwit, talk en microplastics. Calciumcarbonaat heeft meestal de voorkeur omdat het goed bindt met de papiervezels, een consistent resultaat geeft en goedkoop is. Titaanwit, talk en microplastics worden met name gebruikt voor het vervaardigen van speciale papiersoorten. Voor het verbeteren van de kwaliteit worden bindmiddelen, zoals zetmeel toegevoegd. Zetmeel draagt tevens bij aan de papiersterkte-eigenschappen.
Coatings worden in het papierproductieproces gebruikt om het geproduceerde papier te voorzien van de gewenste oppervlakte-eigenschappen: opaciteit, glans, gladheid, inktabsorptie en bedrukbaarheid. Door coatings kunnen tevens de archiveerbaarheid en levensduur van het papier verlengd worden. Coatings worden tijdens het coatingproces op het papier gestreken. De meest gebruikte coatingstoffen zijn calciumcarbonaat en klei. Andere coatingstoffen zijn: talk, titaanwit en calcium sulfoaluminate en anorganische stoffen. Om de retentie (hechting) te verbeteren worden bindmiddelen toegevoegd. De meest gebruikte bindmiddelen zijn zetmeel en latexproducten. Naast de bindmiddelen spelen in het coatingproces ook oplosmiddelen, zoals water, aceton, alcohol (ethanol) en isopropanol een rol.

Milieuaspecten
Het is uiteraard de bedoeling dat vul- en coatingstoffen zich binden aan de papiervezels. Ongeveer 98 procent van de vul- en coatingstoffen die zich niet aan de vezels of het papier hebben gebonden kan worden hergebruikt in het procédé. Het overgrote deel van de resterende 2 procent kan worden afgevangen bij de waterzuiveringsinstallaties. Het zijn vooral de anorganische vul- en coatingstoffen die niet worden afgevangen en in het water belanden. Anorganische vul- en coatingstoffen kunnen ecotoxisch (giftig voor het milieu) zijn en tasten de lichtdoorlaatbaarheid van het water aan. Hierdoor kan het water verstikken. Anorganische vul- en coatingstoffen die naar de bodem zinken accumuleren (hopen op) en verontreinigen zodoende het slib. De latexproducten kunnen tevens vluchtige organische stoffen (VOS) afgeven. De milieueffecten van microplastics zijn zeer divers en afhankelijk van het type, de concentratie en de plaats waar emissies plaatsvinden. Aangenomen kan worden dat veel van deze stoffen bioaccumulatief zijn. APEO’s en alkylfenolderivaten kunnen in kleine hoeveelheden al een groot milieueffect hebben. Titaanwit is in tegenstelling tot loodwit en zinkwit niet giftig. Het wordt gewonnen uit titaanerts. Aangezien er bij de productie veel afval vrijkomt zijn er al in 1978 Europese richtlijnen ingevoerd ter preventie van milieuschade. Het overgrote deel van de productie van titaanwit wordt gebruikt in de verf-, plastic- en papierindustrie. Voor het industrieel gebruik van oplosmiddelen zijn er uitgebreide milieuvoorschriften.

Gezondheidsaspecten
Calciumcarbonaat kan met name bij het snijden van papier leiden tot irritatie van de luchtwegen en de huid en het kan oogletsel veroorzaken. Vandaar dat een goede afzuiging gewenst is. Het is desalniettemin niet gekwalificeerd als gevaarlijk in de stoffenrichtlijn (67/548 EEG). Titaanwit wordt ook veel toegepast als witmaker in tandpasta, snoep, koek en zonnebrandmiddelen. Er is met name zorg over de mogelijke effecten door inhalatie van de ultrafijne stofdeeltjes van titaanwit op de gezondheid.

Huidige stand van zaken
Binnen de Europese Unie (EU) wordt de papierindustrie als één van de grootgebruikers van calciumcarbonaat, klei en zetmeel genoemd. Het totale gebruik en de emissie van vul- en coatingstoffen door de papierindustrie wereldwijd is niet bekend.

Keurmerken
Er zijn geen eisen ten aanzien van het gebruik van de vul- en coatingstoffen calciumcarbonaat, klei, talk, titaanwit, microplastics en calciumsuloalaminaat opgenomen in de bekende keurmerken. Gerelateerde stoffen waarvoor wel eisen zijn geformuleerd zijn de oppervlakteactieve stoffen, APEO’s en alkyfenol derivaten.

Keurmerk Eis en verificatie
Blaue Engel
Printing and Publication Papers primarily made of waste paper
RAL-UZ 72, januari 2009
Recycled Paper
RAL-UZ 14, februari 2009
Eis:
No colorants, surface-finishing agents, auxiliaries and coating materials may be used, which are classified in accordance with Section 4, Gefahrstoffverordnung (Ordinance on Hazardous Substances) 3 pursuant to Annex 1 to Directive 67/548/EEC („Publication of the List of Dangerous Substances and Preparations“, including all adaptation directives) and which according to Annex VI to that Directive 67/548/EEC require labeling with any of the following Risk Phrases: R 40, R 43, R 45, R 46, R 49, R 60, R 6, R 62, R 63, R 68, or which according to the current version of TRGS 9056 are classified as carcinogenic, mutagenic or reprotoxic substances, or which pursuant to Section 5, Gefahrstoffverordnung (Ordinance on Hazardous Substances), require manufacturers or importers to classify them according to Annex VI to Directive 67/548/EEC.Verificatie:
The applicant shall demonstrate compliance with the requirement by presenting statements of the suppliers of colorants, surface-finishing agents, auxiliaries and coating materials according to Annex 3 to the Contract pursuant to RAL-UZ 14.
These statements must be signed by the head of the product development unit or a similar department of the respective company.
EU Ecolabel Kopieerpapier en grafisch papier
Versie: 4 september 2002
Eis:
Alkylfenolethoxylaten of andere alkylfenolderivaten mogen niet worden toegevoegd aan reinigingschemicaliën, ontinktingschemicaliën, schuiminhibitoren, dispergeermiddelen of coatings. Alkylfenolderivaten worden gedefinieerd als stoffen die bij afbraak alkylfenolen produceren.Verificatie:
De aanvrager moet een verklaring of verklaringen van zijn leverancier(s) van chemicaliën overleggen waarin staat dat er geen alkylfenolethoxylaten of andere alkylfenolderivaten aan hun producten zijn toegevoegd.
Milieukeur Kantoorpapier
Datum ingang: 1 oktober 2007
Eis:
Er mogen geen Alkylfenolethoxylaten (APEO’s) of andere alkylfenolderivaten zijn toegevoegd aan reinigingschemicaliën, ontinktingschemicaliën, schuiminhibitoren, dispergeermiddelen of coatings.Verificatie:
Verklaring van de leverancier en technisch dossier.
Nordic Swan

Versie 1.0, 9 oktober 2003

Eis:
Alkylphenol ethoxilates or other alkylphenol derivatives must not be deliberately added to production chemicals/products.Verificatie:
Chemical manufacturers/suppliers must demonstrate that the requirement has been fulfilled according to declaration 1 (cleaning agents and dispersants), 2 (de-inking chemicals), 4 (coatings), 6 (foam inhibitors) or 9 (adhesives) in appendix 2.
Coatings encompass products applied to the base paper after the press section on a paper machine.

Verificatiemogelijkheden
EU Ecolabel, Milieukeur en Nordic Swan stellen expliciet eisen aan de toepassing van APEO’s en andere alkylfenolderivaten in coatings. Blaue Engel stelt eisen aan de gevarenclassificatie van de toegepaste coatings. In alle gevallen vindt controle plaats door middel van verklaringen van leveranciers. De keurmerken stellen dus geen eisen aan de toegepaste vulstoffen. De schadelijkheid hiervan wordt dus niet als hoog beoordeeld. Eventuele verificatie van de toegepaste vulstoffen is dus niet goed mogelijk zonder af te gaan op de antwoorden van producenten/leveranciers.

Ontwikkeling en innovatie 
Gezocht wordt naar mogelijkheden om anorganische coatingstoffen te vervangen door organische biologisch afbreekbare coatingstoffen. Deze stoffen verhogen tevens de herbruikbaarheid van papier. Een andere innovatielijn is het combineren van waterontharding aan het gebruik van calciumcarbonaat als vulstof. Kalkaanslag zorgt voor allerlei problemen tijdens productie, met name door kalkaanslag op de warmtewisselaars. Proceswater dient dus gezuiverd te worden. Door geavanceerde filtertechnieken te gebruiken kan deze kalk ingezet worden als vulstof. Dergelijke filtertechnieken dragen dus in hoge mate bij aan het gesloten maken van het productieproces.

Eisen duurzaam papier
In het geval van vulstoffen en coatingstoffen gaat het om stoffen die door vele industrietakken in grote hoeveelheden in allerlei producten toegepast worden. Ook binnen de papiersector spelen vul- en coatingstoffen een centrale rol. Er is niet direct een voorkeur uit te spreken bij welke keurmerkeisen aangesloten dient te worden. Het EU Ecolabel, Milieukeur en Nordic Swan sluiten APEO en alkylfenolderivaten expliciet uit, Blaue Engel verbiedt de toepassing van specifieke coatingstoffen via gevarenclassificatie.

Wensen duurzaam papier
Voor coating- en vulstoffen zijn geen wensen geïdentificeerd die aanvullend op de eisen uit de bestaande milieukeurmerken kunnen worden gehanteerd bij de inkoop van papier.

Referenties

Der Blaue Engel, 2006, Basic Criteria for Award of the Environmental Label Recycled Paper RAL-UZ 14. http://www.blauer-engel.de/en/index.php

Integrated Pollution Prevention and Control (IPPC), 2001, Reference document on best available techniques – pulp and paper manufacture,  http://ec.europa.eu/environment/ippc/brefs/ppm_bref_1201.pdf

International Council of Forest and Paper Associations,  undated, Sustainability the forest and paper industry- on its way to sustainability, http://www.icfpa.org/issues_statements/issues/sustainability.php
Nordic Ecolabelling Board, 2001, Regulations for Nordic ecolabelling, http://www.svanen.nu/Default.aspx?tabName=CriteriaDetailEng&menuItemID=7056&pgr=44

Nordic Ecolabelling Board , 2003, Nordic Ecolabelling of Paper products — Chemical module Version 1.0 9 October 2003, http://www.svanen.nu/Default.aspx?tabName=CriteriaDetailEng&menuItemID=7056&pgr=503

Nordic Ecolabelling Board, 2008, Ecolabelling of Copy and Printing Paper – Supplementary Module Version 3.1, 15 March 2005 – 30 June 2010, http://www.svanen.nu/Default.aspx?tabName=CriteriaDetailEng&menuItemID=7056&pgr=44

SenterNovem, 2005, Project: Afval wordt vulstof voor papier
http://www.senternovem.nl/energiebesparing_door_innovatie/projectvoorbeelden/afval_wordt_vulstof_voor_papier.asp

SenterNovem, 2009, Criteria voor duurzaam inkopen van papier, versie: 1.0, http://www.senternovem.nl/mmfiles/Criteriadocument_Papier_tcm24-298946.pdf

Stichting Milieukeur, 2007, Certificaatschema kantoorpapier –  1 oktober 2007-1 oktober 2009, http://www.smk.nl/files/certificates/KPSCHEMA_NL6.pdf

World Health Organisation (WHO), 2002, Formaldehyde. (Concise international chemical assessment document ; 40), International Programme on Chemical Safety II.Series, Geneva, http://www.inchem.org/documents/cicads/cicads/cicad40.htm#5.1