本发明涉及加工单板装置，例如可将水份挤压出单板使之成为脱水板，以及可在单板中形成短裂纹使之成为整平板。 粗制单板一般含有30-200%的水份，需要进行某种处理才能用作比如层板。现有技术中使粗制单板脱水的一种办法，是用压机将水份挤压出来的机械干燥法，正如日本未审查专利公告48-49995等申请件中所提出的那样。现行机械干燥系统采用滚筒之类的压缩件，滚筒作用于粗制单板的整个表面，从而将水份挤出。使用这种系统的问题是，虽然加工所耗的能量和所花的时间远远少于采用干燥机的蒸发式干燥系统，但是单板的整个板面不可避免地容易发生压（缩）变形，因而就会在单板厚度方向上产生塑性变形和（或者）断裂。尤其是，要脱除的水份越多，则单板的压（缩）变形越大。这种压（缩）变形对单板的细胞组织产生过大的荷载，因而对单板制成的产品（例如胶含板）的质量影响相当大。为此，通常是把变形控制在比较小的程度以下，使可以从单板中脱除的水份保留一定的数量。
现有技术中，另一种单板脱水系统是采用滚筒，每个滚筒在其外圆周表面上都有齿形凸出部，正如日本专利公告号52-9712和56-32547的专利中所揭示的那样。然而，即使是这样一种系统，也不能解决上述问题。具体地说，每个滚筒上的齿形凸出部，或者齿，在于加压过程中消除其他情况下在单板上形成的不规则裂纹，不过仍由滚筒外圆周表面而不是由齿来进行压制。除了齿以外的滚筒外圆周表面之间的距离，或两滚筒齿根间的距离，大约不大于单板厚度的30-60%，以致在滚筒紧靠的整个单板面上产生塑性变形。
同时，已经有人提出一种整平装置，在这种装置中，单板穿过比如一对滚筒，其中至少一个滚筒带有窄加压构件，如日本专利公告号49-39808的专利中所述的那样。滚筒压制单板压得变了形，由此在单板上形成裂纹。这种整平装置如果不施加足够大的压力，是不可能在单板上形成裂纹的，所以在作用于单板的面很平的地方，例如上述加压构件的面处，所需的压力是相当大的。因此，这种装置免不了结构复杂，价格昂贵。另一个缺点是，既然加压构件与另一个滚筒或其他加压构件之间的间隙不可能缩小到最大接近于零的值，所期望的取决于单板的物理特性的整平效果就不能达到。
本发明的加工单板装置有一对旋转体，每个旋转体在其外圆周表面上都有许多齿，齿的边缘线的延伸方向都与预期的旋转体的旋转方向相交。旋转体的配置是这样的：旋转体上的齿在单板插入的预定位置上相互对准。每个齿的齿边沿边缘线呈锯齿形，具有相互交错的凸出部和凹进处。一个旋转体上的齿凸出部的端头同另一个旋转体上齿凸出部的端头，在预定的单板插入位置上呈预定的相对位置。该装置还有一种弹性材料，装填在各旋转体上相邻齿的凹进处。
在这里一再提到的齿的“边缘线”这个词，一般指同旋转轴相平行的边缘线，按预定角度同旋转轴相交的边缘线，按预定角度同旋转轴螺旋相交的边缘线，沿旋转轴呈之字形延伸的边缘线，等等。而“齿”这个词包括在垂直于边缘线的平面内的齿截面或剖面是三角形的齿，以及齿边未磨锋而具有齿顶的齿。
按照本发明，如果单板插入装置时纤维伸向与单板插入的方向基本平行，那么脱水效果最为显著，如果单板插入装置时纤维伸向与插入的方向基本垂直，则整平效果最显著。虽然这已经由实验得到证实，但是本说明书中的装置还是称为加工单板装置，因为这两种不同效果要选择哪一种，是因人而异的。
此外，一个旋转体的凸出部和凹进处与另一个旋转体的凸出部和凹进处配合，此时凸出部伸进凹进处。同时，对置旋转体上凸出部的相互间距小于单板的厚度，此时，旋转体上的凸出部，更准确地说是每个穿过旋转体的凸出部端头的针齿滚筒，相互对准或相互对置的距离小于单板的厚度。因此，有关相互位置涉及两种情形，一是两个旋转体的凸出部相互对准的情形，另一个是它们相互偏离半个齿节以致一个旋转体的凸出部与另一个旋转体的凹进处相对准的情形。
本发明的一个目的是提供一种无需大压（缩）力的加工单板装置。
本发明的另一个目的是提供一种结构简单、成本低而效率高的加工单板装置。
附图简述
本发明的上述目的和其他目的、特点和优点，通过下列对附图所作的详细说明，将更加显而易见。
图1是实施本发明的一种加工单板装置基本部分的正视图;
图2是图1的装置中所包括的单板插入部分的放大图;
图3是沿图2中X-X线的剖视图;
图4是类似于图3的图，表示单板插入其插入位置时其纤维的延伸方向基本上垂直于预期的插入方向;
图5是沿图3中Y-Y线的剖视图。表示单板插入时其纤维的延伸方向基本上平行于预期的插入方向;
图6和图7都是沿图2中X-X线的剖视图，表示在各齿齿边处形成的凸出部的改进型结构;
图8是沿图2中X-X线的剖视图，表示梳状结构的凸出部;
图9是环形滚筒构件的透视图;
图10是根据本发明另一个实施例的加工单板装置主要部分的正视图;
图11至14各表示齿的一种独特配置。
最佳实施例说明
本发明的加工单板装置，根据使用的环境和要求，可以有许多实施例，而这里所表述的很多实施装置已经制造，试验和使用了，工作性能都很令人满意。
参照附图1，给出了实施本发明的一种装置并标以序号10。如图所示，装置10有一对取滚筒12和14形式的旋转体，旋转体由齿轮之类的驱动装置（未画出）驱动，以箭头表示，圆周速度相互匹配。送料带16位于装置10的前方，以便将粗制单板18送向预定单板插入位置P，箭头A表示单板插入方向。
如图2放大图所示，滚筒12在圆周上有许多间隔相等的齿20。例如，如果滚筒12的直径是295毫米，那么相邻的齿20之间的间隔或齿节可以是5毫米。齿20各齿的边缘线平行于安装滚筒12的轴22。各齿具有呈45°顶角的直角三角形截面，顶角垂直于边缘线。同样，滚筒14也有许多齿24，它们的形状和配置都与滚筒12的齿20相同。安装滚筒14的轴以序号26标示。
齿20和24的齿边都是沿着边缘线呈之字形。在这一实施例中，如图3所示，齿20和24上具有锯齿状，分别有凸出部28和30，各凸出部都是呈60°顶角的等边三角形。凸出部28和30的齿节通常选择为3毫米，28和30放置相互偏离半齿节。因此，如果滚筒12和14相对配置，那么凸出部28和30与对面齿24和20的凹进处（未标号）呈相互交错的关系。但是，齿20和24的齿边不必都是同一种构型的凸出部。例如，相邻齿的凸出部可以配置成其齿节相互不一致，甚至于齿节本身可以改变。此外，两个相同的滚筒都有所有齿的节距相等的凸出部，滚筒并置，相互偏离半齿节。要点是：当一对滚筒相互对置放置时，齿的凸出部实际上与相对齿的凹进处配合。
齿20的凹进处和齿24的凹进处，分别用弹性材料32和34装填。弹性材料32和34最好是单一多孔泡沫塑料，其硬度最好是60度。
如图3所示，具有上述结构的滚筒12和14相互对置，其带齿边成相互交错的关系，从垂直于滚筒12和14的轴的截面来看，凸出部28和30在位置P排成一条直线，也就是说，凸出部28和30的端头之间的距离为零。
具有上述结构的装置10可以用来整平单板其法如下。
粗制单板V放在送料带16上，放的方向是单板纤维的延伸方向基本垂直于预期的单板插入方向A。随着送料带16被驱动沿方向A输送单板V，单板V连续插入按箭头所示方向旋转的滚筒14和12之间。然后，如图4所示，凸出部28和30刺入单板V，分别压缩滚筒14和12的弹性材料即充填材料34和32。结果，从单板V的被刺点开始，在单板18上形成很多短裂纹。
单板V势必要在滚筒12和14的出料端沿方向A脱离两个滚筒，单板的这一趋势因弹性充填材料34和32而得到增强。具体地说，由泡沫塑料制成的装填在凸出部28和30之间空隙中的充填材料32和34，分别用排斥力迫使单板V脱离滚筒12和14，以便让凸出部28和30从单板V中快速拔出。否则，凸出部28和30很容易带走单板V，从而堵住单板输送通路或者使单板断裂，如现行整平装置发生的情形那样。按照本发明，装置10可以在单板上产生短裂纹，短裂纹的间隔同凸出部20和24的间隔相同，凸出部20和24沿滚筒12和14的圆周等间隔分布。
装置10可以实现的另一个功能是使单板V脱水，说明如下。
单板V插入滚筒12和14之间的位置P，插入的方向是，其纤维的延伸方向基本平行于方向A，如图5所示。单板V经过齿20和24，两个板面局部受压变形，也如图5所示。结果，单板V的基本上沿方向A延伸的导管，管胞和其他管状组织，都在齿20和24紧靠的单板V的那些位置上以及这些位置的前后发生变形。这就将组织T中的水分压向进料端和出料端，沿方向A，从位置P挤压掉。然后，滚筒12和14上的充填材料32和34从两侧轻轻压缩单板V，接着，与压缩单板V的充填材料32和34靠近并在其后的齿20和24，使单板V两面局部受压变形。由上述齿挤压出单板V的水份，被充填材料32和34所吸收。此外，因为相邻齿之间的距离十分短，所以已被顺流齿压向内侧的那部分水份，就被逆流齿进一步压向内侧。这一过程不断重复，水份就沿着单板V的组织T不断压向进料端。
从可能性的观点来看，单板V的管状组织T基本上很少沿与单板V的两个主表面平行的方向延伸;通常是，它们的两端都露在单板的两面上。因此，象上述沿其组织T流动的水份在单板的两个板面上被挤出。被齿压向滚筒12和14出料端的那部分水份，也是这样一种情况。在滚筒12和14的两侧，被压到单板V的下板面的水分重力作用下下流，而被压到上板面的那些水份W，在滚筒12和14的进料端自行聚集，在单板V的两侧和后端在重力作用下自由下流。为了进一步有效地去除单板板面上的水份W，可以采取喷吹压缩空气或真空抽吸这样的强迫措施。
此外，在实施例中，齿20和24的每个齿都具有向进料端倾斜的直角三角形截面，所以挤向进料端的水分就更容易排出。
一般来说，单板V的管状组织T与单板V的板面有倾斜角度，从上板面到下板面的排水量是不同的。因此，为了更有效地脱水，单板V在每次翻过来时，可以两次或多次穿过滚筒12和14。
在图1至图5的实施例中，滚筒12和14是这样配置的：其凸出部28和30实际上并不互锁，也就是说，连接凸出部28端头的边缘线与连接凸出部30端头的边缘线之间的距离为零。另一方面，如果由该装置加工的单板V比较硬，以及/或者要从单板去除较多的水份，滚筒12和14的位置可以靠得更近一些。具体地说，如图6所示，滚筒12和14的相对位置可以是这样的：凸出部28和30分别与对面齿20和24的凹进处基本上互锁。如果是这种配置，则凸出部28和30可以较深地刺入单板V，以确定在单板上形成裂隙或者从单板V去除较多的水份。
如图7所示，滚筒12和14可以配置成凸出部28和30相互一一对齐。
由上述各种改进型可见，在凸出部28和30端头之间的距离小于单板V的厚度这个范围内，滚筒12和14的相对位置有选择的余地。
此外，如图8所示，齿20和24各齿的外形可呈梳齿状。换句话说，只要保持上述预期的功能，凸出部28和30外形也可以随意予以改进。
虽然在图1至图5的实施例中，滚筒12和14都是整体安装或者大体上是整体安装在轴22或26上，但这只是说明性的，可以用有多个环形滚筒组合件或圆环的组合件取代，这些环形滚筒组合件或圆环组合件每个都具有参照图9所述的比较小的轴宽。图9中，同图1至图5中构件相同或类似的构件都标以相同的序号。
图9表示一种滚筒构件或圆环40，构成滚筒12和14以及其他类似的滚筒构件的任何一种。在这一实施例中，圆环40的轴宽约为26毫米，直径约为295毫米。圆环40在外圆周表面上有凸出部20（或24），按前述方式配置。圆环40上相邻凸出部20（或24）之间的凹进处，用泡沫塑料做的弹性充填材料32（或34）装填。圆环40在内圆周面上开有轴向槽42。可以在一个旋转轴（未画出）上同轴安装许多这样的圆环40，用固定在槽42里的键锁紧圆环40于旋转轴上，从而构成一种基本上与滚筒12（或14）相同的圆环组合件。
采用如图9所示的独立滚筒构件40的组合件，其优点是当任何滚筒构件40的齿尖被不期进入装置10中的物体损坏时，只要更换被损坏的滚筒构件40就行了，这样非常节省成本。此外，因为在每个组合件中相邻两个滚筒构件40的相对位置可以适当改变，例如，齿20（或24）沿组合件的轴线相互偏离半齿节，所以满足单板独特的物理特性的滚筒很容易实现。
在上述实施例和改进型结构中，滚筒12、14和40可以用塑料制造，以降低材料成本。采用塑模会进一步降低成本。
图10表示本发明加工单板装置的另一种实施例，用序号50标示。装置50包括压力滚筒52和54，它们由驱动装置（未画出）驱动，按箭头所示方向旋转。环形钢带56套在主动滚筒52和其他滚筒58和60上。同样，环形钢带62套在主动滚筒54和其他滚筒64和66上。齿68和70分别是在钢带56和62的外圆周面上形成，其方式如同第一实施例中滚筒12和14的齿20和24一样。齿68和70中的各齿，同前述实施例及其改进型结构的任何一种一样，沿边缘线都有凸出部和凹进处。泡沫塑料做的弹性充填材料72和74分别安装在钢带56和62上，以便填充齿间间隙。照装置10的运行类推，即可了解装置50的运行，因此，为免重复，不再叙述。
图11至图14表示任何一种齿20、24、72和74的一些配置实例。在图11中，齿的边缘线都平行于旋转轴，齿的配置是连续相互交错半齿节。在图12中，齿的边缘线与旋转轴大体上成30°角相交，齿在旋转方向上等间隔配置。在图13中，齿的边缘线与旋转轴大体上成45°角相交，齿沿旋转轴交错配置。此外，在图14中，齿的边缘线成之字形沿旋转轴延伸，齿在旋转方向上等间隔配置。在图11至14中，序号28（30）表示在齿边形成的凸出部，序号32和34表示用泡沫塑料做的弹性充填材料，箭头表示滚筒的旋转方向。
如果每个滚筒上的齿沿旋转轴断续配置，例如如图11和图13所示，那么旋转体最好采用如图9所示的独立圆环40组合件，以便降低成本。
如上所述，就最佳实施例来说，本发明的装置使用的旋转体可以采取滚筒的形式或者循环带的形式。旋转体上齿的构型有选择的余地。各齿齿边处带齿部分的构型也有选择的余地。虽然旋转体可以任选直径，但是实验证明，直径为75-150毫米的滚筒最佳。此外，一对滚筒中，一个滚筒的直径可以与另一个滚筒的不同，在这种情况下，两个滚筒的圆周速度应当通过齿轮之类的装置相互匹配起来。
总而言之，本发明提供的加工单板装置，滚筒上的齿可以顺畅地刺入单板中，无需其他装置加工单板所需的大压（缩）力。因此，该装置结构简单、成本低、效率高。况且，因为单板仅被齿压缩到不致发生塑性变形或断裂的程度，所以仅仅在齿达到的有限部位及邻近的某些窄小进出区域发生塑性变形或断裂现象。换句话说，因为滚筒上的弹性充填材料紧靠着的单板的较大部分只在弹性范围内产生变形，所以单板的厚度总的来说缩减很少。当以后在胶合阶段要加热和加压时，这样一种单板在厚度和强度上与用普通蒸发干燥技术加工的单板不相上下。局部压缩变形还有一个优点：带节疤的单板无需去除节疤即可脱水，从而有效地避免去除节疤带来的各种麻烦。因此，该装置连带节疤的木材也能够进行加工。
对于所属技术领域的技术人员来说，接受本发明内容后，所进行的各种改进，并不超越本发明的范围。例如，本发明的独特构思可以只应用于一对旋转构件中的一个，而另一个旋转体可以采用硬树脂或钢制的并具有平压面或钢带的滚筒。