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裁過的紙邊緣會發生捲曲,這其實是紙的的厚度方向纖維結構分佈發生變化的原因。
但是,並不是所有的裁紙都會引起邊緣的捲曲,這跟裁紙的方法、方式有關。速度越快捲曲的可能性就越小,這裡涉及到材料的響應問題,下面分情況討論。
1)一刀劃過平鋪的紙如圖所示,隨著刀尖的劃過,紙張內的纖維首先被往右推動,然後被劈裂。在這個過程中,刀尖的移動速度非常關鍵。速度越慢,紙張內的纖維材料剛開始有足夠的響應時間來發生位移,從而解除安裝掉自身的一部分受力。這纖維發生的位移,就是紙發生捲曲的主要原因。
理想情況下,纖維均勻分佈,隨著刀的移動,纖維向右移動,這種情況下,即使刀速再慢,平整的紙張並不會發生捲曲,而只會讓紙張形成平行四邊形。
實際的紙張厚度方向纖維分佈並不均勻,隨著刀的移動,纖維忽而上表面較多,忽而下表面較多,這就造成了紙張邊緣忽上忽下的捲曲。由於上下捲曲的牽制,這種捲曲效果並不是十分明顯。
2、一刀割過對摺後的紙如圖所示,基本過程與上一個一樣,不同之處在於紙事先已經摺過了。折過的紙在摺痕處形成了永久性的損傷,纖維雖然沒有斷裂,但是發生不可逆轉的變形。因此,割完之後,摺痕附件的纖維被刀拉伸,摺痕邊的捲曲主要就是摺痕的影響,再疊加刀具拉伸纖維的影響。
3、一刀剪過平整的紙工業化的裁紙有專業的裁紙機器,其刀具分內模和外模。其中一個固定,一個運動。紙被放置於兩者之間,當內模進入外模時,紙被切斷。如下圖。內外模之間,形成了一對剪力,從而剪斷紙張。還有其他各種型別的刀具,比如辦公室用的裁紙工具,這些都是利用剪下的方式切斷紙張。
在剪下的形式下,形成剪力的兩個刀口,不可能緊密貼合。即:他們之間存在著距離,如下圖。左邊的情況實際不存在。從圖就可以看出,剪下裁紙會造成左右力的方向不一致,且剪力垂直於紙面,因此邊緣發生捲曲。
4、一刀壓過平整的紙一些小型的印刷廠,裝訂完書本後,需要切除多餘部分讓每本書的尺寸都統一。他們用到的刀具就一片,把書放入機器指定位置,刀具直接下壓切除。
如圖所示,刀具在接觸紙的開始,以擠壓得形式壓迫紙張,當力超過承受力後,紙張開始斷開,刀具繼續往下。由於刀具以一個非常巨大的壓力,垂直於紙面進行下壓,造成了紙張發生向下的變形。在刀尖處,變形最大,已經不可逆。因此發生邊緣捲曲。
5、總結綜上,紙張發生捲曲,主要原因是內部纖維分佈不均勻,在力的作用下發生了不可逆的位移。
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嚴格說這個問題不算嚴謹,但確實是常見自然現象。
① 在無外力無干擾的理想狀況下,裁剪的紙張和未裁剪的一樣,不會變形。
② 但實際中裁剪過的紙張會受到空氣中各種成分的干擾,使其邊緣內部結構變化,加之裁剪後失去周圍原有束縛力,紙張邊緣容易卷邊。