प्राचीन कागज निर्माण के रासायनिक सिद्धांत मुख्य रूप से कच्चे माल के प्रसंस्करण, खाना पकाने, लुगदी बनाने, कागज बनाने और सुखाने सहित उत्पादन प्रक्रियाओं के दौरान होने वाले रासायनिक परिवर्तनों की एक श्रृंखला में परिलक्षित होते हैं।
कच्चे माल के प्रसंस्करण चरण में, कागज बनाने के कच्चे माल में ज्यादातर पौधे के रेशे होते हैं, जैसे भांग, छाल और बांस। कच्चे माल को क्षारीय चूने के पानी में भिगोया जाता है, जो पौधों के रेशों में मौजूद अशुद्धियों के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया करता है। पौधे के रेशों में मौजूद लिग्निन, चूने के पानी के प्रभाव में हाइड्रोलिसिस से गुजरता है, इसकी संरचना नष्ट हो जाती है और यह फाइबर से अलग हो जाता है। इसके साथ ही, चूने का पानी पेक्टिन को भी विघटित करता है, फाइबर से अशुद्धियाँ निकालता है और इसे शुद्ध बनाता है।
खाना पकाने के चरण में, भीगे हुए कच्चे माल को खाना पकाने के लिए एक बर्तन में रखा जाता है। उच्च तापमान और क्षारीय परिस्थितियों में, रेशों की रासायनिक संरचना और भी बदल जाती है। सेलूलोज़ आंशिक रूप से क्षरण से गुजरता है, इसकी आणविक संरचना बदल जाती है, इसके पोलीमराइजेशन की डिग्री कम हो जाती है, और आणविक श्रृंखलाएं छोटी हो जाती हैं। इससे फाइबर के लचीलेपन और प्लास्टिसिटी में सुधार होता है, जिससे बाद में कागज बनाने की स्थिति बनती है।
पल्पिंग प्रक्रिया का उद्देश्य रेशों को और अधिक परिष्कृत और फैलाना है, एक ऐसी प्रक्रिया जो रासायनिक प्रतिक्रियाओं को ट्रिगर करती है। तंतुओं को यांत्रिक बलों के अधीन किया जाता है, जिससे सतह कार्यात्मक समूहों में परिवर्तन होता है। उदाहरण के लिए, फाइबर सतह पर हाइड्रॉक्सिल समूह हवा में ऑक्सीजन के साथ धीमी ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया से गुजरते हैं, जिससे नए ऑक्सीजन युक्त कार्यात्मक समूह उत्पन्न होते हैं। ये नए कार्यात्मक समूह तंतुओं के बीच हाइड्रोजन बंधन बल को बढ़ाते हैं, जिससे कागज को बेहतर ताकत और कठोरता मिलती है।
कागज बनाने की प्रक्रिया में, लुगदी को बांस की स्क्रीन या सांचे पर फैलाया जाता है, और कागज बनाने के लिए पानी निकाला जाता है। जैसे-जैसे पानी वाष्पित होता है, तंतुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है, और परस्पर क्रिया बल बढ़ जाते हैं। इसके साथ ही, फाइबर की सतह पर छोटे अणु पानी के वाष्पीकरण के साथ केंद्रित होते हैं, जो फाइबर के बीच रासायनिक बंधन बनाते हैं और कागज की संरचनात्मक स्थिरता को बढ़ाते हैं।
