I principi chimici dell’antica fabbricazione della carta si riflettono principalmente in una serie di cambiamenti chimici che si verificano durante i processi produttivi, tra cui la lavorazione delle materie prime, la cottura, la spappolatura, la fabbricazione della carta e l’essiccazione.
Nella fase di lavorazione delle materie prime, le materie prime per la produzione della carta sono principalmente fibre vegetali, come canapa, corteccia e bambù. Le materie prime vengono immerse in acqua di calce alcalina, che reagisce chimicamente con le impurità presenti nelle fibre vegetali. La lignina, contenuta nelle fibre vegetali, subisce l'idrolisi sotto l'influenza dell'acqua di calce, la sua struttura viene distrutta e si separa dalla fibra. Allo stesso tempo, l'acqua di calce decompone anche la pectina, rimuovendo le impurità dalla fibra e rendendola più pura.
Nella fase di cottura le materie prime ammollate vengono poste in una pentola per la cottura. In condizioni di alta temperatura e alcaline, la composizione chimica delle fibre cambia ulteriormente. La cellulosa subisce una parziale degradazione, la sua struttura molecolare cambia, il suo grado di polimerizzazione diminuisce e le catene molecolari si accorciano. Ciò migliora la flessibilità e la plasticità della fibra, creando le condizioni per la successiva fabbricazione della carta.
Il processo di spappolamento mira a raffinare e disperdere ulteriormente le fibre, un processo che innesca reazioni chimiche. Le fibre sono sottoposte a forze meccaniche, provocando cambiamenti nei gruppi funzionali superficiali. Ad esempio, i gruppi idrossilici sulla superficie della fibra subiscono una lenta reazione di ossidazione con l'ossigeno presente nell'aria, generando nuovi gruppi funzionali contenenti ossigeno-. Questi nuovi gruppi funzionali aumentano la forza del legame idrogeno tra le fibre, conferendo alla carta migliore resistenza e tenacità.
Nel processo di fabbricazione della carta, la polpa viene stesa su uno schermo o uno stampo di bambù e l'acqua viene drenata per formare la carta. Man mano che l'acqua evapora, la distanza tra le fibre diminuisce e le forze di interazione aumentano. Contemporaneamente, piccole molecole sulla superficie della fibra si concentrano con l'evaporazione dell'acqua, formando legami chimici tra le fibre e migliorando la stabilità strutturale della carta.
