העקרונות הכימיים של ייצור נייר עתיק יומין באים לידי ביטוי בעיקר בשורה של שינויים כימיים המתרחשים במהלך תהליכי הייצור, לרבות עיבוד חומרי גלם, בישול, עיסת עיסת, ייצור נייר וייבוש.
בשלב עיבוד חומרי הגלם, חומרי גלם לייצור נייר הם בעיקר סיבים צמחיים, כגון קנבוס, קליפה ובמבוק. חומרי הגלם מושרים במי סיד אלקליין, המגיבים כימית עם זיהומים בסיבי הצמח. הליגנין, הכלול בסיבי הצמח, עובר הידרוליזה בהשפעת מי סיד, המבנה שלו נהרס, והוא נפרד מהסיב. במקביל, מי ליים מפרקים גם פקטין, מסירים זיהומים מהסיבים והופכים אותו לטהר יותר.
בשלב הבישול שמים את חומרי הגלם המושרים בסיר לבישול. בטמפרטורה גבוהה ובתנאים בסיסיים, ההרכב הכימי של הסיבים משתנה עוד יותר. התאית עוברת פירוק חלקי, המבנה המולקולרי שלו משתנה, מידת הפילמור שלו יורדת והשרשרות המולקולריות מתקצרות. זה משפר את הגמישות והפלסטיות של הסיבים, ויוצר תנאים לייצור נייר לאחר מכן.
תהליך העיסה נועד לעדן ולפזר את הסיבים, תהליך הגורם לתגובות כימיות. הסיבים נתונים לכוחות מכניים, הגורמים לשינויים בקבוצות הפונקציונליות של פני השטח. לדוגמה, קבוצות הידרוקסיל על פני הסיבים עוברות תגובת חמצון איטית עם חמצן באוויר, ויוצרת חמצן חדש- המכילים קבוצות פונקציונליות. קבוצות פונקציונליות חדשות אלו מגבירות את כוח קשר המימן בין סיבים, ומעניקות לנייר חוזק וקשיחות טובים יותר.
בתהליך ייצור הנייר מורחים עיסת על מסך או תבנית במבוק ומנקזים את המים ליצירת נייר. ככל שהמים מתאדים, המרחק בין הסיבים פוחת, וכוחות האינטראקציה גדלים. במקביל, מולקולות קטנות על פני הסיבים מתרכזות עם אידוי המים, יוצרות קשרים כימיים בין הסיבים ומשפרות את היציבות המבנית של הנייר.
