De kjemiske prinsippene for gammel papirproduksjon gjenspeiles hovedsakelig i en rekke kjemiske endringer som skjer under produksjonsprosessene, inkludert råvarebehandling, matlaging, masseproduksjon, papirfremstilling og tørking.
I råvarebehandlingsstadiet er papirfremstillingsråvarer for det meste plantefibre, som hamp, bark og bambus. Råvarene dynkes i alkalisk kalkvann, som reagerer kjemisk med urenheter i plantefibrene. Lignin, inneholdt i plantefibrene, gjennomgår hydrolyse under påvirkning av kalkvann, dets struktur blir ødelagt, og det skiller seg fra fiberen. Samtidig bryter kalkvannet ned pektin, fjerner urenheter fra fiberen og gjør den renere.
I kokestadiet legges de bløtlagte råvarene i en gryte for matlaging. Under høye temperaturer og alkaliske forhold endres den kjemiske sammensetningen av fibrene ytterligere. Cellulose gjennomgår delvis nedbrytning, dens molekylære struktur endres, polymeriseringsgraden avtar og molekylkjedene forkortes. Dette forbedrer fiberens fleksibilitet og plastisitet, og skaper betingelser for påfølgende papirfremstilling.
Masseprosessen har som mål å videreforedle og spre fibrene, en prosess som utløser kjemiske reaksjoner. Fibrene utsettes for mekaniske krefter, noe som forårsaker endringer i overflatens funksjonelle grupper. For eksempel gjennomgår hydroksylgrupper på fiberoverflaten en langsom oksidasjonsreaksjon med oksygen i luften, og genererer nytt oksygen-inneholdende funksjonelle grupper. Disse nye funksjonelle gruppene øker hydrogenbindingskraften mellom fibrene, og gir papiret bedre styrke og seighet.
I papirfremstillingsprosessen spres masse på en bambusskjerm eller -form, og vannet tappes for å danne papir. Når vannet fordamper, avtar avstanden mellom fibrene, og interaksjonskreftene øker. Samtidig konsentreres små molekyler på fiberoverflaten med fordampning av vann, og danner kjemiske bindinger mellom fibrene og forbedrer papirets strukturelle stabilitet.
