Плита из неорганического материала

ПЛИТА ИЗ НЕОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА В изобретении предложена плита из неорганического материала, которая представляет собой отвержденную заготовку, полученную путем обезвоживания суспензии, содержащей от 30 до 53 мас.% доменного шлака, от 2 до 5 мас.% гипса со средним размером частиц от 200 до 2000 мкм,от 5 до 11 мас.% щелочного материала, от 5 до 15 мас.% армирующих волокон и от 31 до 50 мас.% неорганической добавки по отношению к суммарному содержанию твердых веществ,причем массовое отношение доменного шлака к гипсу и к щелочному материалу составляет 1:0,05-0,15:0,15-0,35. Желательно, чтобы доменный шлак имел удельную площадь поверхности от 3000 до 5000. Область техники Настоящее изобретение относится к плите из неорганического материала, подходящей для применения в качестве строительной плиты. Описание уровня техники Как описано в публикации заявки на патент ЯпонииS56-37106, плиты из неорганического материала традиционно изготавливают путем обезвоживания суспензии цемента, волокнистого материала и тому подобного, суспендированных в воде, с получением заготовки (так называемого "ковра" (mat и отверждения и упрочнения полученной заготовки. Такого рода плита из неорганического материала имеет отличные свойства, такие как прочность на изгиб, и поэтому может быть использована в качестве строительной плиты для внутренних стен и наружных стен зданий. Однако в последние годы на фоне растущей обеспокоенности проблемами окружающей среды предпринимались попытки снижения выбросов диоксида углерода и рационального использования промышленных отходов. Одна из таких попыток включает замену указанного сырья материалами, которые выделяют меньше диоксида углерода в ходе производственного процесса. Например, в способе получения цемента образуется большое количество диоксида углерода, и, следовательно, с точки зрения экологии цемент является нежелательным сырьем. Однако традиционные плиты из неорганического материала имеют содержание цемента от 50 до 75 мас.%, как описано в публикации заявки на патент ЯпонииS56-37106. В связи с этим были проведены исследования, касающиеся замены цемента доменным шлаком, который образует меньше диоксида углерода в процессе производства, или уменьшения содержания цемента при производстве строительных плит. Кроме того, изучали применение в качестве сырья промышленных отходов и побочных продуктов, таких как угольная зола или отходы гипсокартона. Однако при замене цемента доменным шлаком или уменьшении содержания цемента и увеличении содержания промышленных отходов и побочных продуктов, свойства полученной плиты из неорганического материала, такие как прочность на изгиб, снижаются, и существует риск, что полученную плиту нельзя будет применять в качестве строительной плиты. Сущность изобретения Таким образом, задачей настоящего изобретения является обеспечение плиты из неорганического материала, подходящей в качестве строительной плиты, в которой содержание цемента из экологических соображений ограничено до 0-11 мас.% и использовано большое количество отходов и побочных продуктов. В настоящем изобретении предложена плита из неорганического материала, подходящая в качестве строительной плиты. Плита из неорганического материала представляет собой отвержденную заготовку,полученную путем обезвоживания суспензии, содержащей 30-53 мас.% доменного шлака, 2-5 мас.% гипса со средним размером частиц 200-2000 мкм, 5-11 мас.% щелочного материала, 5-15 мас.% армирующих волокон и 31-50 мас.% неорганической добавки от суммарного содержания твердых веществ, при этом массовое отношение доменного шлака к гипсу и к щелочному материалу составляет 1:0,05-0,15:0,15-0,35. Доменный шлак получают в качестве побочного продукта при производстве чугуна в сталеплавильной доменной печи на металлургическом заводе, таким образом, в плите из неорганического материала согласно настоящему изобретению содержание цемента уменьшено, и промышленные отходы используются рационально. Кроме того, если доменный шлак имеет удельную площадь поверхности от 3000 до 5000, могут быть гарантированы требуемые свойства, а также дополнительное снижение выделения диоксида углерода в процессе производства сырья, что является желательным. В настоящем описании удельная площадь поверхности представляет собой величину, измеренную при помощи способа испытаний в соответствии с промышленными стандартами Японии JIS А 6206. Кроме того, если плита из неорганического материала согласно настоящему изобретению имеет прочность на изгиб не менее чем 10 Н/мм 2, указанная плита подходит в качестве материала для внешних стен, что является желательным. Кроме того, отвержденный слой, содержащий доменный шлак, гипс,щелочной материал, армирующие волокна и неорганической добавки, может представлять собой один слой или много слоев. Кроме того, если доменный шлак представляет собой гранулированный доменный шлак, гипс представляет собой повторно переработанный гипс, полученный при измельчении гипсокартонных отходов, в качестве неорганической добавки включены угольная зола или зола от сжигания шлама бумажной промышленности, а в качестве армирующих волокон включены бумажные отходы, то промышленные отходы используются рационально, что является желательным. Если совместно взятые гранулированный доменный шлак, повторно переработанный гипс, угольная зола, зола от сжигания шлама бумажного производства и бумажные отходы составляют от 50 до 95% от суммарного содержания твердых веществ, это дополнительно способствует рациональному использованию промышленных отходов, что является желательным. Согласно настоящему изобретению предложена плита из неорганического материала, подходящая в качестве строительной плиты, в которой содержание цемента из экологических соображений уменьшено до 0-11 мас.% и использовано большое количество отходов и побочных продуктов. Описание предпочтительных вариантов реализации Ниже представлено описание конкретного варианта реализации настоящего изобретения. Плита из неорганического материала согласно настоящему изобретению состоит из доменного шлака, гипса, щелочного материала, армирующих волокон и неорганической добавки. Доменный шлак получают в качестве побочного продукта при производстве чугуна в сталеплавильной доменной печи. Доменный шлак включает камневидный медленно охлажденный доменный шлак, который представляет собой кристаллический материал, получаемый, когда расплавленный шлак вытекает на охладительную площадку и подвергается процессу постепенного охлаждения в условиях естественного охлаждения и соответствующего разбрызгивания воды, и мелкодисперсный гранулированный доменный шлак, который представляет собой стекловидный материал, получаемый, когда расплавленный шлак подвергается процессу быстрого охлаждения, например, путем распыления воды под давлением. Возможно включать как только один из указанных типов шлака, так и оба. Желательно, чтобы доменный шлак имел удельную площадь поверхности (определенную в соответствии с японскими промышленными стандартами JIS А 6206) от 3000 до 5000. Если удельная площадь поверхности доменного шлака менее 3000 в соответствии с японскими промышленными стандартами JIS A 6206, прочность на изгиб получаемой плиты из неорганического материала недостаточна, а если удельная площадь поверхности более 5000, для дробления шлака необходимо затратить энергию, что приводит к повышенному выделению диоксида углерода, которое нежелательно с экологической точки зрения. Доменный шлак не обязательно должен представлять собой продукт, соответствующий японским промышленным стандартам JIS, также можно применять продукт, не соответствующий указанным стандартам. Что касается гипса, можно применять безводный гипс, полуводный гипс, обезвоженный гипс, или тому подобное, и из указанных материалов можно применять только один тип материала, или два или несколько типов материала, но существенным является средний размер частиц от 200 до 2000 мкм. Если средний размер частиц гипса менее 200 мкм, то во время обезвоживания суспензии на строительном картоне гипс проходит сквозь строительный картон вместе с водой и не может в достаточной степени удерживаться на строительном картоне, а если средний размер частиц более 2000 мкм, прочность на изгиб получаемой плиты из неорганического материала недостаточна. В последние годы переработка отходов гипсокартона превратилась в экологическую проблему, и стала желательна вторичная переработка указанных отходов. Таким образом, желательно использовать повторно переработанный гипс, полученный путем измельчения гипсокартонных отходов. Что касается щелочного материала, можно включать по меньшей мере один, или два, или более из следующих материалов: цемент, гашеная известь, негашеная известь, гидроксид натрия, гидроксид калия, алюминат натрия, алюминат калия, жидкое стекло и тому подобное. Щелочной материал служит для запуска реакции между шлаком и гипсом. Что касается армирующих волокон, можно использовать один, два или более из следующих материалов: древесные армирующие волокна, такие как древесная щепа, бамбуковая щепа, древесные опилки, бумажные отходы, небеленая крафт-целлюлоза из древесины мягких пород (NUKP), беленая крафтцеллюлоза из древесины мягких пород (NBKP), небеленая крафт-целлюлоза из древесины твердых пород(LUKP), беленая крафт-целлюлоза из древесины твердых пород (LBKP) или тому подобное, или синтетические волокна, такие как полиэфирные волокна, полиамидные волокна, акриловые волокна, поливинилиденхлоридные волокна, ацетатные волокна, полипропиленовые волокна, полиэтиленовые волокна,винилоновые волокна и тому подобное, или стекловолокна, углеродные волокна, керамические волокна,асбест или тому подобное. Принимая во внимание экологические проблемы, можно использовать бумажные отходы, представляющие собой продукт повторной переработки. Что касается материала неорганической добавки, можно использовать один, два или более из следующих материалов: угольную золу, золу от сжигания шлама бумажного производства, перлит, микрокремнезем, слюду, карбонат кальция, гидроксид магния, гидроксид алюминия, волластонит, вермикулит,сепиолит, ксонотлит и тому подобное. Угольная зола и зола от сжигания шлама бумажного производства представляют собой промышленные отходы, и, принимая во внимание экологические проблем, желательно включать угольную золу и золу от сжигания шлама бумажного производства. Также можно использовать многокомпонентный неорганический материал. Многокомпонентный неорганический многокомпонентный материал может представлять собой отбракованные плиты из неорганического материала до отверждения, отбракованные плиты из неорганического материала после отверждения, полученные в процессе производства, а также обрезки, обломки и аналогичные материалы плит из неорганического материала, собранные на строительной площадке. Все подобные материалы используют после измельчения с помощью ударной мельницы и/или абразивной мельницы. Благодаря использованию указанного неорганического многокомпонентного материала возможно уменьшить количество промышленных отходов, что желательно, принимая во внимание проблемы экологии. Кроме того, также можно использовать кварцевый песок, кремнеземную пыль, кварцевый порошок,диатомитовую землю, каолинит, цеолит, ускоритель отверждения, такой как хлорид кальция, хлорид магния, сульфат калия, сульфат кальция, сульфат магния, сульфат алюминия, формиат кальция, ацетат кальция, акрилат кальция или тому подобное, или минеральный порошок, такой как бентонит, гидрофо-2 023391 бизирующий агент или водоотталкивающий агент, такой как соль металла и высшей жирной кислоты,парафин, силикон, янтарная кислота, воск, шарики из вспененного термопластичного пластика, пенопласт, водный крахмал, такой как поливиниловый спирт или карбоксиметилцеллюлоза, или армирующее вещество из эмульсии синтетической смолы, такой как стирол-бутадиеновый латекс или эмульсия акриловой смолы. Плиту из неорганического материала согласно настоящему изобретению изготавливают путем создания суспензии, содержащей от 30 до 53 мас.% доменного шлака, от 2 до 5 мас.% гипса, от 5 до 11 мас.% щелочного материала, от 5 до 15 мас.% армирующих волокон и от 31 до 50 мас.% неорганической добавки от суммарного содержания твердых веществ, при этом массовое отношение доменного шлака к гипсу и к щелочному материалу составляет 1:0,05-0,15:0,15-0,35, обезвоживания указанной суспензии и отверждения и упрочнения полученной таким образом заготовки. Содержание гипса составляет от 2 до 5 мас.%, поскольку если массовое отношение менее 2 мас.%, прочность получаемой плиты из неорганического материала слишком мала, а если массовое отношение более 5 мас.%, ухудшаются такие свойства,как коэффициент изменения размеров. Содержание щелочного материала составляет от 5 до 11 мас.%,поскольку если массовое отношение менее 5 мас.%, взаимодействие между доменным шлаком и гипсом недостаточное и прочность получаемой плиты из неорганического материала недостаточная, в то время как если массовое отношение более 11 мас.%, это нежелательно с экологической точки зрения. Содержание армирующих волокон составляет от 5 до 15 мас.%, поскольку, если массовое отношение менее 5 мас.%, прочность получаемой плиты из неорганического материала недостаточна, а если массовое отношение более 15 мас.%, то недостаточным является упрочнение, ввиду чего необходимы химические агенты для его улучшения, и поэтому увеличивается нагрузка на окружающую среду, что нежелательно. Содержание неорганической добавки составляет от 31 до 50 мас.%, поскольку, если массовое отношение менее 31 мас.%, увеличение использования промышленных отходов и побочных продуктов является недостаточным, в то время как если массовое отношение более 50 мас.%, существуют проблемы, связанные с тем, что прочность получаемой плиты из неорганического материала будет недостаточной. Кроме того,благодаря включению доменного шлака, гипса и щелочного материала в массовом отношении 1:0,050,15:0,15-0,35, получаемая плита из неорганического материала может иметь достаточную прочность,одновременно имея малый коэффициент изменения размеров. Если плита из неорганического материала согласно настоящему изобретению имеет прочность на изгиб не менее 10 Н/мм 2, указанная плита подходит в качестве материала внешних стен, что желательно. Кроме того, слой после тепловой обработки, содержащий доменный шлак, гипс, щелочной материал,армирующие волокна и неорганическую добавку, может представлять собой единственный слой или много слоев. Если доменный шлак представляет собой гранулированный доменный шлак, гипс представляет собой повторно переработанный гипс, полученный путем измельчения гипсокартонных отходов, в качестве неорганической добавки включена угольная зола или зола от сжигания шлама бумажного производства,а в качестве армирующих волокон включены бумажные отходы, то промышленные отходы используются рационально, что желательно. Если суммарное содержание гранулированного доменного шлака, повторно переработанного гипса, угольной золы, золы от сжигания шлама бумажного производства, и бумажных отходов по отношению к общему содержанию твердых веществ составляет от 50 до 95 мас.%,это дополнительно способствует рациональному использованию промышленных отходов, что желательно. Плиту из неорганического материала согласно настоящему изобретению производят путем обезвоживания суспензии, содержащей доменный шлак, гипс, щелочной материал, армирующие волокна и неорганическую добавку, с образованием заготовки, а затем упрочнения заготовки. Суспензия включает доменный шлак, гипс, щелочной материал, армирующие волокна и неорганическую добавку. Доменный шлак, гипс, щелочной материал, армирующие волокна и неорганическую добавку можно смешивать в виде порошка (в сухом состоянии) и затем диспергировать в воде с образованием суспензии, или как вариант, каждый из исходных материалов можно предварительно диспергировать в воде раздельно, а затем смешивать между собой с образованием суспензии. Суспензию обезвоживают способом формования листа или способом отливки в форме с получением заготовки. В способе формования листа заготовку получают путем разделения суспензии на воду и твердые компоненты при помощи строительного картона, сетки или тому подобного. Конкретнее, также возможно использовать способ, согласно которому суспензию обезвоживают, давая суспензии стекать через нетканый материал, или способ, согласно которому суспензию обезвоживают, пропуская через сетчатый барабан. Полученный сырой лист может также нести на себе следующий сырой лист с образованием слоистой заготовки. Что касается способа наслоения, можно применять способ, согласно которому имеется множество устройств для изготовления сырых листов, размещенных по направлению движения сырых листов, и сырые листы, изготовленные при помощи соответствующих устройств, наслаивают один на другой, или способ, согласно которому сырой лист наматывают на барабан и наслаивают, а по достижении заранее заданной толщины снимают с барабана. В способе формования листа концентрацию твер-3 023391 дых веществ в суспензии перед обезвоживанием регулируют так, чтобы она составляла не более 20 мас.%. Концентрацию твердых веществ в суспензии устанавливают не выше 20 мас.%, поскольку если концентрация твердых веществ выше 20 мас.%, необходимо много времени для обезвоживания суспензии, вероятно возникновение трещин в обезвоженном сыром листе, наблюдается проблема, состоящая в том, что изготовление листа трудно осуществимо, и так далее. В способе отливки в форму суспензию наливают на раму, снабженную отсосной обезвоживающей машиной на нижней стороне, осуществляют обезвоживание отсасыванием с нижней стороны, и формируют заготовку путем разделения суспензии на воду и твердые компоненты. В способе отливки в форму концентрацию твердых веществ в суспензии перед обезвоживанием регулируют так, чтобы она составляла от 20 до 40 мас.%. Концентрацию твердых веществ в суспензии устанавливают не менее 20 мас.%,поскольку если концентрация твердых веществ менее 20 мас.%, необходимо много времени для обезвоживания суспензии и возникает проблема, связанная с вероятностью возникновение трещин в обезвоженной заготовке, и так далее. Концентрацию твердых веществ в суспензии устанавливают не более 40 мас.%, поскольку если концентрация твердых веществ более 40 мас.%, нарушается текучесть суспензии и возникает проблема, связанная с вероятностью возникновение трещин в обезвоженной заготовке, и так далее. Полученную заготовку обычно прессуют под давлением не менее 10 кг/см 2, а затем отверждают при помощи естественного отверждения, отверждения паром или термического отверждения, такого как отверждение в автоклаве или тому подобное. Во время прессования на поверхности заготовки можно сформировать выпукло-вогнутый рисунок при помощи размещения листа шаблона над или под заготовкой. Кроме того, отверждение паром обычно проводят при 60-90 С в течение 5-36 ч, а отверждение в автоклаве обычно проводят в течение 7-15 ч при 170-200 С и давлении не менее 0,5 МПа. Кроме того,также можно проводить предварительное отверждение перед термическим отверждением. Далее приведены примеры реализации настоящего изобретения. Плиту из неорганического материала согласно примерам 1-5 и сравнительным примерам 1-3 изготавливали, пропуская суспензию, имеющую состав твердой части, указанный в таблице, через строительный картон для обезвоживания суспензии и получения листа, укладывая полученные листы слоями для получения заготовки и проводя отверждение паром при 80 С. Концентрация твердых веществ в суспензии составляла 14 мас.% во всех случаях, заготовку прессовали под давлением 20 кг/см 2 для получения плиты толщиной 14 мм. Для каждой из плит из неорганического материала, полученных в примерах 1-5 и сравнительных примерах 1-3, измеряли удельный вес, прочность на изгиб, гибкость и коэффициент изменения размеров после 7-дневного погружения в воду; результаты указанных измерений приведены в таблице. Прочность на изгиб и гибкость измеряли в соответствии с японскими промышленными стандартами JIS А 1408, за исключением того факта, что использовали образец для испытаний размером 720 см. Коэффициент изменения размеров после 7-дневного погружения в воду определяли, измеряя длину образца для испытаний (обозначенную I3) после приведения образца для испытаний к состоянию равновесия в камере с постоянной температурой, равной 20 С, и постоянной влажностью, равной 65%, последующего погружения образца для испытаний в воду и выдержки в течение 7 дней, извлечения образца для испытаний из воды, удаления воды с поверхности образца для испытаний посредством ткани, и измерения длины образца для испытаний (обозначенной I4) еще раз; значение коэффициента изменения размера определяли путем деления разности (I4-I3) на I3 и умножения результата на 100. Удельная площадь поверхности согласно JIS А 6206. Плита из неорганического материала согласно сравнительному примеру 1, изготовленная из суспензии, содержащей повторно переработанный гипс со средним размером частиц 4000 мкм, имела прочность на изгиб ниже 10 Н/мм 2, что являлось неудовлетворительной прочностью на изгиб. Кроме того,плита из неорганического материала согласно сравнительному примеру 2, изготовленная из суспензии, в которой относительное содержание твердых веществ доменного шлака было менее 30 мас.%, массовое отношение доменного шлака к щелочному материалу было выше 1:0,35, а относительное содержание твердых веществ неорганической примеси было выше 50 мас.%, имела прочность на изгиб значительно ниже 10 Н/мм 2, что являлось плохой прочностью на изгиб, и показала высокий коэффициент изменения размеров после 7-дневного погружения в воду. Кроме того, плита из неорганического материала согласно сравнительному примеру 3, изготовленная из суспензии, в которой содержание щелочного материала и неорганической добавки по отношению к суммарному содержанию твердых веществ составляли менее 5 и 31 мас.% соответственно, массовое отношение доменного шлака к гипсу было выше 1:0,15, массовое отношение доменного шлака к щелочному материалу было менее 1:0,15, а содержание твердых веществ гипса и армирующих волокон по отношению к суммарному содержанию твердых веществ составляли 5 и 15 мас.% соответственно, имела прочность на изгиб ниже 10 Н/мм 2, что являлось плохой прочностью на изгиб, и показала высокий коэффициент изменения размеров после 7-дневного погружения в воду. С другой стороны, каждая из плит из неорганического материала согласно примерам 1-5 имела прочность на изгиб выше 10 Н/мм 2, показала малый коэффициент изменения размеров после 7-дневного погружения в воду и подходила в качестве материала для внешних стен. Один из вариантов реализации настоящего изобретения был описан выше, но настоящее изобретение не ограничено указанным вариантом, и могут быть произведены различные изменения в рамках объема настоящего изобретения, описанного в формуле изобретения. Как описано выше, настоящее изобретение позволяет получить плиту из неорганического материала, подходящую в качестве строительной плиты, в которой содержание цемента уменьшено до 0-11% по экологическим соображениям и использовано большое количество отходов и побочных продуктов. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Плита из неорганического материала, представляющая собой отвержденную заготовку, полученную путем обезвоживания суспензии, содержащей от 30 до 53 мас.% доменного шлака, от 2 до 5 мас.% гипса со средним размером частиц от 200 до 2000 мкм, от 5 до 11 мас.% щелочного материала, от 5 до 15 мас.% армирующих волокон, от 31 до 50 мас.% неорганической добавки, где указанные соотношения даны к суммарному содержанию твердых веществ, причем массовое отношение доменного шлака к гипсу и к щелочному материалу составляет 1:0,05-0,15:0,15-0,35. 2. Плита из неорганического материала по п.1, отличающаяся тем, что доменный шлак имеет удельную площадь поверхности от 3000 до 5000. 3. Плита из неорганического материала по п.1, отличающаяся тем, что прочность на изгиб составляет не менее 10 Н/м 2. 4. Плита из неорганического материала по п.1, отличающаяся тем, что доменный шлак представляет собой гранулированный доменный шлак; гипс представляет собой повторно переработанный гипс, полученный путем измельчения гипсокартонных отходов; неорганическая добавка представляет собой угольную золу и/или золу от сжигания шлама бумажного производства; армирующие волокна представляют собой бумажные отходы. 5. Плита из неорганического материала по п.4, отличающаяся тем, что суммарное содержание гранулированного доменного шлака, повторно переработанного гипса, угольной золы, золы от сжигания шлама бумажного производства и бумажных отходов составляет от 50 до 95% по отношению к суммарному содержанию твердых веществ. 6. Плита из неорганического материала по п.1, отличающаяся тем, что отвержденные слои, полученные из доменного шлака, гипса, щелочного материала, армирующих волокон и неорганической добавки, образуют слоистую структуру. 7. Плита из неорганического материала по п.1, отличающаяся тем, что в качестве щелочного материала выбран один или более из следующих материалов: цемент, гашеная известь, негашеная известь,гидроксид натрия, гидроксид калия, алюминат натрия, алюминат калия и жидкое стекло.