زمينه فني مربوط به تيمارهاي شيميايي مواد پليمري طبيعي مي¬باشد. اين اختراع دستگاهي براي اجراي فرايندهاي رنگبري و ليگنين¬زدايي خميركاغذ در فشار و دماهاي بالا، با استفاده از مواد رنگبر مايع و گاز، مي¬باشد. توسط اين دستگاه اجراي تحقيقات رنگبري تحت فشار در دانشگاه¬ها و مراكز تحقيقاتي كارخانجات، ميسر مي¬شود. اين دستگاه داراي محفظه واكنشي 1700 ميلي¬ليتر مي¬باشد كه از فولاد ضد زنگ و اسيد ساخته شده است. محفظه توسط واشر تفلني ضد حرارت و اسيد گازبندي شد. سطوح داخلي محفظه با لايه نازكي از پلي¬تترافلوئورواتيلن (PTFE) پوشش¬دهي شد. همزن مكانيكي داخلي، داراي سرعت دوران 100 و 500 دور در دقيقه، عمل اختلاط مواد شيميايي با خميركاغذ را انجام مي¬دهد. گرمكن الكتريكي، حرارت خشك را در پيرامون دستگاه فراهم مي¬سازد. براي خروج آسان محفظه، يكي از پدهاي گرمكن قابليت باز و بسته شدن دارد. محفظه خنثي¬سازي سيليكني جهت خنثي¬سازي گاز خروجي پس از اتمام واكنش، تعبيه شد. اسكلت دستگاه داراي شش پايه و سه ستون اصلي بوده كه در كمترين ابعاد تمام تجهيزات جانبي برروي آن نصب شد. در صفحه كنترل دستگاه، نمايشگر ديجيتال دما، كنترلر سيستم فازي حرارت، كليدهاي موتور و گرمكن و SSR كنترلر گرمكن قرار گرفت.

در اين تحقيق توليد خمير كاغذ شيميايي مكانيكي (CMP)، مطابق با شرايط معمول كارخانه چوب و كاغذ مازندران انجام شد. براي توليد اين خمير كاغذ از چوب گونه هاي ممرز ، راش و غان بترتيب با نسبت 60، 20 و 20 (نسبت هاي مورد مصرف در كارخانه) ، كه توسط خرد كن كارخانه تبديل به خرده چوب شده بودند، استفاده گرديد. براي تيمار شيميايي خرده چوب ها از مايع پختي داراي 115g/I دي اكسيد گوگرد فعال و 102g/l اكسيد سديم استفاده شد. شرايط پخت شامل 20 درصد سولفيت سديم نسبت به وزن خرده چوب ، L:W=7:1 و دماي پخت 165C بود. همچنين زمان پخت (90 دقيقه) به گونه اي تنظيم گرديد كه بازده نهايي پخت، مشابه با بازده پخت كارخانه (85%) باشد. پس از تيمار شيميايي خرده چوب ها، آنها با استفاده از دفيبراتور آزمايشگاهي دفيبره شده و با استفاده از غربال داراي مش 20 دستجات جدا نشده الياف از خمير كاغذ جداسازي شد. خمير كاغذ توليدي با استفاده از روش رنگبري پر اكسيد هيدروژن - هيدروكسيد منيزيم سفيدسازي گرديد. قبل از مرحله اصلي رنگبري، خمير كاغذ با درصد خشكي 3 درصد، با استفاده از 0/5 درصد EDTA در دماي 70C و 4/5PH تا 5/5 براي 30 دقيقه كي ليت سازي شد. مايع مورد استفاده در مرحله اصلي رنگبري حاوي 3 درصد سيليكات سديم، 0/2 درصد سولفيت منيزيم و 0/1 درصد EDTA بود و ميزان پر اكسيد هيدروژن و هيدروكسيد منيزيم متغير بود. خمير كاغذ با درصد خشكي 10 درصد در دماي 70 درجه سانتيگراد، براي مدت 2 ساعت توسط مقادير متفاوتي از پر اكسيد هيدروژن در سه سطح 2، 3 و 4 درصد و هيدروكسيد منيزيم نيز در سه سطح 1/2، 1/8 و 2/4 درصد (بر مبناي وزن خشك خمير) رنگبري گرديد.

‏سطح كل جنگل هاي ايران، طبق آمار ارايه شده توسط فائو FAO) ‏) در گزارش وضعيت جنگل هاي جهان در ‏سال ٢٠٠٧ ‏، 14.2 ‏ميليون هكتار مي باشد كه در حدرد 6.8 ‏درصد از سطح كل كشور را مي پوشاند. در مجموع مساحت جنگل هاي ايران حدود 0.28 ‏درصد از جنگل هاي جهان را تشكيل مي دهد. طبق آمارهاي موجود در خلال چند دهه گذشته، جنگل هاي كشور از حدود ١٨ ‏ميليون هكتار به 14.2 ‏ميليون هكتار و سطح جنگل هاي شمال نيز از حدود 3.4 ‏به 1.9‏ميليون هكتار كاهش يافته است. اين نكته حائز اهميت است كه ايران در بين 56 ‏كشور داراي جنگل در جهان، مقام 45 ‏را داراست. باتوجه جمعيت كشور در حال حاضر، سهم هر ايراني 0.2 ‏هكتار ميباشد بديهي است كه باتوجه به سرانه جهاني جنگل يعني 0.8 ‏هكتار، اين ميزان از فقر و كمبود شديد كشور ما در اين زمينه حكايت دارد. واردات محصولات چوبي، كاشت گونه هاي سريع الرشد (زراعت چوب)، حفاظت بهتر محصولات چوبي، تقويت بخش بازيابي و خروج دام از جنگل از جمله راهكارهايي است كه براي جبران اين كمبود در كشور مي توان برشمرد. اما يكي از مهمترين راهكارهاي موجود در اين زمينه كه شايد تا به امروز به آن كمتر ترجه شده است استفاده از پساندمها و ضايعات كشاورزي در توليد محصولاتي بر پايه الياف يا ذرات چربي است. استفاده از ضايعات كشاررزي، گندم، توتون، باكاس، برنج، جو، كاه غلات و ساقه ذرت به عنوان ماده اوليه مصرفي صنايع خمير و كاغذ و صنايع ساخت كامپوزيت اين امكان را براي اين صنايع به همراه مي آورد كه بر الياف چربي بكر تكيه نداشته باشند. ضايعات كشاورزي به دلايل متعددي جايگزين مناسبي براي الياف چوبي بكر هستند. در كنار فراواني و قابليت تجديد اين منبع، ضايعات كشاورزي براي كشاورزان، صنعت و محيط زيست مفيد است. با توجه به كمبود صنابع چوبي و جنگلي در كشورمان، استفاده از ضايعات كشاورزي به عنوان جايگزين مناس براي مواد خام سلولزي براي ساخت انواع كامپوزيت ها، خمير و كاغذ راهكاري اميد بخش مي باشد در تحقيق پيشرو از ضايعات كشاورزي مزارع توتون محصول استراتژيك كاغذ كاملا رنگبري شده ساخته شده است. اين تحقيق مشتمل بر 4 مرحله مي باشد. مرحله 1: بررسي وشناخت ويژگي هاي مورفولوژيك ساقه توتون از قبيل طول فيبر قطر حفره سلولي و ضرايب كاغذسازي آن كه در اين زمينه مقاطع عرضي از ساقه توتون تهيه و رنگ آميزي گرديد. در اين مرحله ساختار ميكروسكوپي ساقه توتون بررسي شد. مرحله 2: بررسي و شناخت ساختار شيميايي ساقه توتون از قبيل آلفا سلولز لگنين خاكستر و مواد استخراجي محلول در الكل بنزن سود يك درصد آب سرد و گرم نتايج اين بخش نشان داد كه اين ماده لينگوسلولزي مناسب براي ساخت خمير كاغذ مي باشد. مرحله 3: ساخت خمير كاغذ شيميايي رنگبري نشده با استفاده از فرآيند خميرسازي شيميايي سودا و سودا آنتراكينون در اين بخش عوامل مربوط به خميرسازي از قبيل زمان خميرسازي مقدار آنتراكينون و قليايت فعال براي 24 تيمار متغير در نظر گرفته و ويژگي هاي مربوط به خمير كاغذ مانند عدد كاپا و بازده كاملا بررسي شد. مرحله 4: خمير كاغذ سودا ـ آنتراكينون با عدد كاپاي 20 براي توليد خميركاغذ شيميايي كاملا رنگبري شده انتخاب گرديد. در اين بخش از مواد شيميايي رنگبري از قبيل دي اكسيد كلر و سود سوزآور استفاده شد. همچنين براي كاهش مسائل زيست محيطي مربوط به مواد شيميايي فوق از آنزيم زاپلاناز و اسيد سولفوريك در پيش رنگبري خمير كاغذ سودا آنترا ـ كينون استفاده شد. استفاده از آنزيم زاپلاناز باعث 20 كيلوگرم كاهش دي اكسيد كلر به ازاي هر تن خمير كاغذ و 10 كيلوگرم سود سوزآور به ازاي هر تن خمير كاغذ شده و ويژگي هاي مقاومتي كاغذ رنگبري شده از قبيل درجه روشني درجه زردي ماني و ويژگي هاي مقاومتي كاغذ رنگبري شده به شكل مطلوبي بهبود و ارتقا يافت. با كسب نتايج مفيد و ارزنده اين تحقيق مي توان مشكلات كارخانه هايي مانند صنايع كاغذ پارس و صنايع كاغذسازي چوكا را حل كرده و به بالاترين بردن كيفيت محصول آنها كمك كرد. همچنين با افزايش كيفيت محصول مي توان با كالاهاي سلولزي وارداتي به رقابت پرداخته و از خروج ارز از كشور عزيزمان جلوگيري نمود. رنگبري شده به شكل مطلوبي بهبود و ارتقا يافت.