Chemické principy starověké výroby papíru se odrážejí především v řadě chemických změn, ke kterým dochází během výrobních procesů, včetně zpracování surovin, vaření, rozvlákňování, výroby papíru a sušení.
Ve fázi zpracování surovin jsou surovinami pro výrobu papíru většinou rostlinná vlákna, jako je konopí, kůra a bambus. Suroviny jsou namočené v alkalické vápenné vodě, která chemicky reaguje s nečistotami v rostlinných vláknech. Lignin obsažený v rostlinných vláknech pod vlivem vápenné vody podléhá hydrolýze, jeho struktura je zničena a odděluje se od vlákna. Současně vápenná voda také rozkládá pektin, odstraňuje nečistoty z vlákniny a činí ji čistší.
Ve fázi vaření se namočené suroviny vloží do hrnce na vaření. Za vysokých teplot a zásaditých podmínek se chemické složení vláken dále mění. Celulóza podléhá částečné degradaci, mění se její molekulární struktura, klesá její stupeň polymerace a zkracují se molekulární řetězce. To zlepšuje pružnost a plasticitu vlákna a vytváří podmínky pro následnou výrobu papíru.
Proces rozvlákňování má za cíl dále zušlechťovat a dispergovat vlákna, což je proces, který spouští chemické reakce. Vlákna jsou vystavena mechanickým silám, které způsobují změny v povrchových funkčních skupinách. Například hydroxylové skupiny na povrchu vlákna podléhají pomalé oxidační reakci s kyslíkem ve vzduchu, čímž vznikají nové funkční skupiny obsahující kyslík-. Tyto nové funkční skupiny zvyšují sílu vodíkových vazeb mezi vlákny, čímž dodávají papíru lepší pevnost a houževnatost.
Při procesu výroby papíru se buničina rozprostře na bambusové síto nebo formu a voda se vypustí, aby se vytvořil papír. Jak se voda odpařuje, vzdálenost mezi vlákny se zmenšuje a interakční síly rostou. Současně se malé molekuly na povrchu vlákna koncentrují s odpařováním vody, vytvářejí chemické vazby mezi vlákny a zvyšují strukturální stabilitu papíru.
