紙はなぜ、濡れると破れやすくなるの？
― 「のり」を使わずに紙をつなぎとめているもの

乾いているときはしっかりしている紙が、水にぬれたとたん、ほんの少し力を入れただけで、あっけなく破れてしまうことがあります。ティッシュペーパーやレシート、ぬれた新聞紙などで、経験したことがあるかもしれません。紙の繊維は、もともと「のり」で貼り合わされているわけではありません。この事実が、濡れると弱くなる理由の鍵になります。

紙を紙たらしめている「見えない結びつき」の正体を、順番に見ていきます。

紙は、繊維がからみ合った「網」です

紙は、木材などの植物から取り出したセルロースという繊維（パルプ）を、水の中で細かくほぐし、薄く平らに広げて乾かしてつくられています。ふつうの紙には、繊維どうしを貼り合わせる「のり」は使われていません。

それでも紙がしっかりした1枚のシートとして成り立っているのは、繊維どうしが、接する点で直接結びついているからです。

繊維どうしを結びつけているのは「水素結合」です

セルロースの分子には、水酸基（－OH）という部分が、たくさんくっついています。紙を作る工程で、繊維どうしがぴったり接した場所では、それぞれの繊維の水酸基どうしが、水素結合という力で引き合います。

水素結合は、1つ1つは決して強い力ではありませんが、紙の繊維が接する無数の点で、これが積み重なることで、紙全体としてはしっかりした強度が生まれます。氷が水に浮くしくみで紹介した水分子どうしの結びつきと、基本的には同じ種類の力です。

水が入りこむと、その結びつきが奪われます

水分子も、セルロースの水酸基と同じように、水素結合を作る性質を持っています。紙が水にぬれると、水分子が繊維と繊維のすき間に入りこみ、もともと繊維どうしを結びつけていた水素結合を、水分子とのあいだの結合に置きかえてしまいます。

水分子とのあいだにできる結合は、液体である水の中では常に組み変わり続けており、繊維どうしをしっかり固定する役割は果たせません。その結果、繊維どうしがすべりやすくなり、網目構造全体がゆるんでしまいます。これが、紙が濡れると弱くなる、いちばんの理由と考えられています。

加えて、セルロースの繊維そのものも、水を吸って膨らむ性質があります。繊維の形が変わることも、構造全体の強度低下に関わっているとされています。

乾かせば、強さはある程度戻りますが……

いったん濡れた紙を乾かすと、水分子が抜けていくとともに、繊維どうしの水素結合がある程度は再び作られ、強度もいくらか回復します。ただし、元どおりの強さには、なかなか戻りません。

これは、一度水を吸って膨らんだ繊維が、乾く過程で元とは違う形に固まってしまうためと考えられています。この現象は「角質化」と呼ばれることがあり、古紙を再利用してつくる再生紙が、新品の紙（バージンパルプから作った紙）に比べて、やや強度が劣る傾向があることの一因ともされています。

自分で確かめられること

まとめ

紙は、繊維どうしが水素結合という力で直接結びついた「網」です。水にぬれると、水分子がその結びつきに入りこんで奪ってしまい、繊維どうしがすべりやすくなるため、強度が大きく落ちます。乾かせば結合はある程度戻りますが、繊維の形が変わってしまうため、完全には元に戻りません。

紙を支えているのは、のりではありません。
目に見えないほど小さな、無数の「握手」です。

※本記事は一般向けの科学解説です。重要書類や紙幣が濡れてしまった場合の取り扱いについては、発行元や関連機関の案内をご確認ください。