Les principes chimiques de la fabrication du papier antique se reflètent principalement dans une série de changements chimiques qui se produisent au cours des processus de production, notamment le traitement des matières premières, la cuisson, la réduction en pâte, la fabrication du papier et le séchage.
Au stade de la transformation des matières premières, les matières premières de fabrication du papier sont principalement des fibres végétales, comme le chanvre, l’écorce et le bambou. Les matières premières sont trempées dans de l'eau de chaux alcaline, qui réagit chimiquement avec les impuretés des fibres végétales. La lignine, contenue dans les fibres végétales, subit une hydrolyse sous l'influence de l'eau de chaux, sa structure est détruite et elle se sépare de la fibre. Simultanément, l’eau de chaux décompose également la pectine, éliminant les impuretés de la fibre et la rendant plus pure.
Au stade de la cuisson, les matières premières trempées sont placées dans une marmite pour la cuisson. Dans des conditions de température et alcalines élevées, la composition chimique des fibres change davantage. La cellulose subit une dégradation partielle, sa structure moléculaire change, son degré de polymérisation diminue et les chaînes moléculaires se raccourcissent. Cela améliore la flexibilité et la plasticité de la fibre, créant ainsi les conditions nécessaires à la fabrication ultérieure du papier.
Le processus de réduction en pâte vise à affiner et disperser davantage les fibres, un processus qui déclenche des réactions chimiques. Les fibres sont soumises à des forces mécaniques, provoquant des modifications des groupes fonctionnels de surface. Par exemple, les groupes hydroxyle à la surface des fibres subissent une lente réaction d'oxydation avec l'oxygène de l'air, générant de nouveaux groupes fonctionnels contenant de l'oxygène-. Ces nouveaux groupes fonctionnels augmentent la force de liaison hydrogène entre les fibres, conférant au papier une meilleure résistance et ténacité.
Dans le processus de fabrication du papier, la pâte est étalée sur un écran ou un moule en bambou et l'eau est égouttée pour former du papier. À mesure que l’eau s’évapore, la distance entre les fibres diminue et les forces d’interaction augmentent. Simultanément, de petites molécules à la surface des fibres se concentrent avec l'évaporation de l'eau, formant des liaisons chimiques entre les fibres et améliorant la stabilité structurelle du papier.
