Prinsip kimia pembuatan kertas kuno terutama tercermin dalam serangkaian perubahan kimia yang terjadi selama proses produksi, termasuk pemrosesan bahan mentah, pemasakan, pembuatan pulp, pembuatan kertas, dan pengeringan.
Pada tahap pengolahan bahan baku, bahan baku pembuatan kertas sebagian besar adalah serat tumbuhan, seperti rami, kulit kayu, dan bambu. Bahan bakunya direndam dalam air alkali kapur, yang bereaksi secara kimia dengan kotoran pada serat tumbuhan. Lignin yang terkandung dalam serat tumbuhan mengalami hidrolisis di bawah pengaruh air kapur, strukturnya hancur, dan terpisah dari serat. Bersamaan dengan itu, air jeruk nipis juga menguraikan pektin, menghilangkan kotoran dari serat dan menjadikannya lebih murni.
Pada tahap pemasakan, bahan baku yang sudah direndam dimasukkan ke dalam panci untuk dimasak. Di bawah suhu tinggi dan kondisi basa, komposisi kimia serat semakin berubah. Selulosa mengalami degradasi parsial, struktur molekulnya berubah, derajat polimerisasinya menurun, dan rantai molekulnya memendek. Hal ini meningkatkan fleksibilitas dan plastisitas serat, menciptakan kondisi untuk pembuatan kertas selanjutnya.
Proses pulping bertujuan untuk lebih menyempurnakan dan membubarkan serat, suatu proses yang memicu reaksi kimia. Serat terkena gaya mekanis, menyebabkan perubahan pada gugus fungsi permukaan. Misalnya, gugus hidroksil pada permukaan serat mengalami reaksi oksidasi lambat dengan oksigen di udara, menghasilkan oksigen baru-yang mengandung gugus fungsi. Gugus fungsi baru ini meningkatkan kekuatan ikatan hidrogen antar serat, sehingga memberikan kekuatan dan ketangguhan kertas yang lebih baik.
Dalam proses pembuatan kertas, pulp disebarkan pada kasa atau cetakan bambu, dan airnya ditiriskan hingga membentuk kertas. Saat air menguap, jarak antar serat berkurang, dan gaya interaksi meningkat. Pada saat yang sama, molekul-molekul kecil pada permukaan serat terkonsentrasi dengan penguapan air, membentuk ikatan kimia antar serat dan meningkatkan stabilitas struktural kertas.