JP7372766B2 - 無機コーテッドサンド - Google Patents
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Description
本発明は、無機コーテッドサンドに関する。
鋳物の鋳造に用いられる鋳型としては、例えば、耐火性骨材と、耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層とを有する無機コーテッドサンドを用いて、目的とする形状に造型して得られたものが知られている。
このような無機コーテッドサンドに関する技術としては、例えば、特許文献１（特公昭５３－０２５８０３号公報）、特許文献２（国際公開第２０１４／０９８１２９号）および特許文献３（国際公開第２０１８／０９７１８０号）に記載のものが挙げられる。
このような無機コーテッドサンドに関する技術としては、例えば、特許文献１（特公昭５３－０２５８０３号公報）、特許文献２（国際公開第２０１４／０９８１２９号）および特許文献３（国際公開第２０１８／０９７１８０号）に記載のものが挙げられる。
特許文献１には、ケイ砂などの耐火物粒子にあらかじめ水ガラスにカ性アルカリを添加して調整したメタケイ酸アルカリ溶液を添加混練するかあるいは混練中さらにアルコール類を添加し、結晶性ケイ酸アルカリを上記ケイ砂等の耐火物粒子表面に析出被着させたのち、Ｆｅ－Ｓｉ精錬時に発生しＳｉＯ２を主成分とする微粒ダストを添加混和してなる粉粒体配合砂をすくなくとも上記結晶性ケイ酸アルカリの融点以上に加熱して硬化させることを特徴とする鋳型の製作方法が記載されている。
特許文献２には、加熱した耐火性骨材に対して、粘結剤として水ガラス水溶液を混和せしめ、水分を蒸発させることにより、かかる耐火性骨材の表面に該粘結剤の被覆層を形成してなる、常温流動性を有する乾態のコーテッドサンドにして、その水分率が０．５質量％以下となるように調整されていることを特徴とするコーテッドサンドが記載されている。
また、特許文献３には、耐火性骨材の表面が水ガラスを含む被覆層にて覆われてなる、常温流動性を有する乾態のコーテッドにして、被覆層に球状粒子が含有せしめられているコーテッドサンドに関する技術が記載されている。
本発明者らの検討によれば、従来の無機コーテッドサンドは金型への充填性および得られる鋳型強度の点で改善の余地があることが明らかになった。また、従来の無機コーテッドサンドは硬化する際に水蒸気を通気する必要があり、鋳型を製造するにあたり水蒸気を通気する設備が必要であった。また、乾態の無機コーテッドサンドを製造する場合、粘結剤として水ガラス水溶液を用い、水分を蒸発させる必要があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金型への充填性に優れるとともに、強度に優れた鋳型を実現でき、鋳型を製造するにあたり水蒸気を通気する必要のない無機コーテッドサンドに関する。また、無機コーテッドサンドは硬化する際に水蒸気を通気する必要のない鋳型の製造方法に関する。また、無機コーテッドサンドを製造するにあたり、無機粘結剤の水溶液を用いる必要がなく、水を除去する工程の必要がない無機コーテッドサンドの製造方法に関する。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金型への充填性に優れるとともに、強度に優れた鋳型を実現でき、鋳型を製造するにあたり水蒸気を通気する必要のない無機コーテッドサンドに関する。また、無機コーテッドサンドは硬化する際に水蒸気を通気する必要のない鋳型の製造方法に関する。また、無機コーテッドサンドを製造するにあたり、無機粘結剤の水溶液を用いる必要がなく、水を除去する工程の必要がない無機コーテッドサンドの製造方法に関する。
本発明者らは、金型への充填性に優れるとともに、強度に優れた鋳型を実現できる無機コーテッドサンドを実現するために鋭意検討した。その結果、無機系粘結剤層にメタケイ酸塩水和物を含む無機コーテッドサンドは金型への充填性に優れるとともに、強度に優れた鋳型が得られることが明らかになった。また、無機系粘結剤層にメタケイ酸塩水和物を含む無機コーテッドサンドを製造する際に、メタケイ酸塩水和物の水溶液を用いる必要がなく水を除去する工程を省くことができることも明らかとなった。また、鋳型を製造するにあたり水蒸気を通気する必要がなく、設備を簡略化できることも明らかとなった。
すなわち、本発明によれば、
耐火性骨材と、上記耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層にメタケイ酸塩水和物を含む、無機コーテッドサンドが提供される。
耐火性骨材と、上記耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層にメタケイ酸塩水和物を含む、無機コーテッドサンドが提供される。
さらに、本発明によれば、
耐火性骨材と、上記耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と前記メタケイ酸塩水和物を混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法が提供される。
耐火性骨材と、上記耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と前記メタケイ酸塩水和物を混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法が提供される。
さらに、本発明によれば、
上記無機コーテッドサンドにより形成された鋳造用鋳型が提供される。
上記無機コーテッドサンドにより形成された鋳造用鋳型が提供される。
さらに、本発明によれば、
上記無機コーテッドサンドを、目的とする鋳型を与える金型に充填する工程（３）と、
前記無機コーテッドサンドが充填された前記金型を、水蒸気を通気させずに加熱して、前記無機コーテッドサンドを硬化させる工程（４）と、を含む、鋳型の製造方法が提供される。
上記無機コーテッドサンドを、目的とする鋳型を与える金型に充填する工程（３）と、
前記無機コーテッドサンドが充填された前記金型を、水蒸気を通気させずに加熱して、前記無機コーテッドサンドを硬化させる工程（４）と、を含む、鋳型の製造方法が提供される。
本発明によれば、金型への充填性に優れるとともに、強度に優れた鋳型を実現でき、無機コーテッドサンドを製造する際に、無機系粘結剤の水溶液を用いる必要がないために水を除去する工程を省くことができ、鋳型を製造する際に水蒸気を通気する必要がなく、設備を簡略化できる無機コーテッドサンドを提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。また、本明細書中において、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」は断りがなければＡ以上Ｂ以下の範囲を表す。また、各実施形態に記載される構成・要素は発明の効果を損なわない限りにおいて適宜組み合わせることもできる。
［無機コーテッドサンド（Ｃ）］
はじめに、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）について説明する。
本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は、耐火性骨材（Ａ）と、耐火性骨材（Ａ）の表面に形成された無機系粘結剤層（Ｂ）と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、無機系粘結剤層（Ｂ）にメタケイ酸塩水和物を含む。
無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結剤として、メタケイ酸塩水和物を用いると、上記効果を発現する理由は定かではないが、以下のように考えられる。
無機系粘結剤層（Ｂ）がメタケイ酸塩水和物であると、無機系粘結剤層（Ｂ）の結晶性を向上でき、さらに無機コーテッドサンド（Ｃ）が乾態となり、常温流動性に優れ、鋳型強度も向上する。また、メタケイ酸塩水和物は融点が低いために、無機コーテッドサンド（Ｃ）を製造する際にメタケイ酸塩水和物の水溶液を用いる必要がなく、水を除去する工程を省くことができる。また、無機系粘結剤がメタケイ酸塩水和物であるため、鋳型を製造する際に水蒸気を通気する必要がなく、設備を簡略化できる。
はじめに、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）について説明する。
本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は、耐火性骨材（Ａ）と、耐火性骨材（Ａ）の表面に形成された無機系粘結剤層（Ｂ）と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、無機系粘結剤層（Ｂ）にメタケイ酸塩水和物を含む。
無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結剤として、メタケイ酸塩水和物を用いると、上記効果を発現する理由は定かではないが、以下のように考えられる。
無機系粘結剤層（Ｂ）がメタケイ酸塩水和物であると、無機系粘結剤層（Ｂ）の結晶性を向上でき、さらに無機コーテッドサンド（Ｃ）が乾態となり、常温流動性に優れ、鋳型強度も向上する。また、メタケイ酸塩水和物は融点が低いために、無機コーテッドサンド（Ｃ）を製造する際にメタケイ酸塩水和物の水溶液を用いる必要がなく、水を除去する工程を省くことができる。また、無機系粘結剤がメタケイ酸塩水和物であるため、鋳型を製造する際に水蒸気を通気する必要がなく、設備を簡略化できる。
本実施形態において、無機コーテッドサンド（Ｃ）は無機コーテッドサンドの粒子群で構成され、耐火性骨材（Ａ）は耐火性粒子の粒子群で構成される。
無機コーテッドサンド（Ｃ）は、乾態である。乾態のコーテッドサンドとは、含水分量にかかわらず動的安息角を測定した際に測定値が得られるコーテッドサンドを意味する。
ここで動的安息角とは、以下の方法で測定することができる。円筒形透明ブラスチックボトルにその体積の半分量のコーテッドサンドを入れ、軸心が水平方向になるように保持して、一定の速度にて水平な軸心周りに回転させる。円筒内で流動しているコーテッドサンド層の斜面が平坦面状となる。かかる斜面と水平面との間に形成される角度を測定する。
動的安息角は、好ましくは８０°以下、より好ましくは４５°以下、さらに好ましくは３０°以下である。
円筒内でコーテッドサンドが流動せず、または流動してもコーテッドサンド層の斜面が平坦面として形成されず、その結果、動的安息角を測定することができない場合は、湿態である。
ここで動的安息角とは、以下の方法で測定することができる。円筒形透明ブラスチックボトルにその体積の半分量のコーテッドサンドを入れ、軸心が水平方向になるように保持して、一定の速度にて水平な軸心周りに回転させる。円筒内で流動しているコーテッドサンド層の斜面が平坦面状となる。かかる斜面と水平面との間に形成される角度を測定する。
動的安息角は、好ましくは８０°以下、より好ましくは４５°以下、さらに好ましくは３０°以下である。
円筒内でコーテッドサンドが流動せず、または流動してもコーテッドサンド層の斜面が平坦面として形成されず、その結果、動的安息角を測定することができない場合は、湿態である。
無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値は、金型への充填性および鋳型強度をより向上させる観点から、好ましくは９０ｍｍ以上、より好ましくは１００ｍｍ以上、更に好ましく１０５ｍｍ以上、より更に好ましく１０８ｍｍ以上である。こうすることにより、無機コーテッドサンド（Ｃ）の常温流動性が向上し、その結果、金型への充填性が向上すると考えられる。また、金型への充填性が向上し、無機コーテッドサンド（Ｃ）同士の結着性が向上した結果、鋳型の強度を高くできると考えられる。
また、無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値は、鋳型強度やハンドリング性向上の観点から、好ましくは１４０ｍｍ以下、より好ましくは１３０ｍｍ以下、更に好ましくは１２０ｍｍ以下である。
また、無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値は、鋳型強度やハンドリング性向上の観点から、好ましくは１４０ｍｍ以下、より好ましくは１３０ｍｍ以下、更に好ましくは１２０ｍｍ以下である。
無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプフロー値は、金型への充填性および鋳型強度をより向上させる観点から、好ましくは１５０ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上、更に好ましくは２３０ｍｍ以上、より更に好ましくは２４０ｍｍ以上である。
また、無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプフロー値は、鋳型強度やハンドリング性向上の観点から、好ましくは５００ｍｍ以下、より好ましくは４００ｍｍ以下、更に好ましくは３５０ｍｍ以下、より更に好ましくは３２０ｍｍ以下である。
また、無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプフロー値は、鋳型強度やハンドリング性向上の観点から、好ましくは５００ｍｍ以下、より好ましくは４００ｍｍ以下、更に好ましくは３５０ｍｍ以下、より更に好ましくは３２０ｍｍ以下である。
ここで、本実施形態において、無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値やスランプフロー値を上記範囲内に調整するためには、例えば、耐火性骨材（Ａ）や無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結剤の種類や含有割合、無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法等を高度に制御する必要がある。
殊に、本実施形態においては、耐火性骨材（Ａ）として球状の骨材を用いること、無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結剤としてメタケイ酸塩水和物を用いること、無機系粘結剤を耐火性骨材（Ａ）に被覆後に無機系粘結剤の流動性を低減させて、無機系粘結剤を耐火性骨材（Ａ）の表面に定着させる方法で無機コーテッドサンド（Ｃ）を製造すること等が無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値やスランプフロー値を上記範囲内に制御するための因子として挙げられる。
殊に、本実施形態においては、耐火性骨材（Ａ）として球状の骨材を用いること、無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結剤としてメタケイ酸塩水和物を用いること、無機系粘結剤を耐火性骨材（Ａ）に被覆後に無機系粘結剤の流動性を低減させて、無機系粘結剤を耐火性骨材（Ａ）の表面に定着させる方法で無機コーテッドサンド（Ｃ）を製造すること等が無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値やスランプフロー値を上記範囲内に制御するための因子として挙げられる。
無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値およびスランプフロー値は、ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に準拠し、かつ、上端内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ及び高さ１５０ｍｍのスランプコーンを用いたスランプ試験により、２５℃、相対湿度５５％の環境下で測定することができる。
ここで、スランプコーンは円錐が所定の高さ位置で底面に対して平行な面で切断されて、その切断面より上部の部分が抜き取られたような形状で形成されている。スランプコーンは、ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４におけるスランプ試験で使用するスランプコーンと寸法は異なるものの、その形状は同じものである。また、上端内径及び下端内径はそれぞれ、上端開口部及び下端開口部の空間部分のみの直径のことを指し、スランプコーンの縁の厚み分は除いている。
より具体的には、無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値およびスランプフロー値は、以下の手順で測定することができる。
（１）まず、スランプコーンを水平で平滑な台、例えば平板状の台上に、下端開口部が下側、上端開口部が上側に配置するように載置させる。
（２）次いで、上端開口部からスランプコーンの空洞部へ無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込み、スランプコーン内部の空洞が無機コーテッドサンド（Ｃ）で満たされるようにする。この場合、金属棒等でかき混ぜつつ、無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込むようにすれば、空気を巻き込むことなく空洞に無機コーテッドサンド（Ｃ）を充填させることができる。また、一度に無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込んで充填させるよりも、数回に分けて無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込んで、徐々に無機コーテッドサンド（Ｃ）が充填されるようにすることが好ましい。
（３）無機コーテッドサンド（Ｃ）をスランプコーン内に充填させたら、無機コーテッドサンド（Ｃ）の上面をスランプコーンの上端に合わせて平滑にさせる。すなわち、上端開口部とスランプコーンに充填させた無機コーテッドサンド（Ｃ）の上端面とが一致するようにする。
（４）無機コーテッドサンド（Ｃ）を充填させた後、スランプコーンを鉛直上向きに引き上げる。この引き上げにあたっては、少なくとも下端開口部が、スランプコーンの高さよりも上方に位置するように引き上げる。
（５）スランプコーンを引き上げると、無機コーテッドサンド（Ｃ）が充填されて形成されていた形状が自重により崩れ始め、やがて、その崩壊が止まる。この崩壊が止まったときの無機コーテッドサンド（Ｃ）の最頂部から下端までの高さをＨ２とし、元の形状における高さＨ１と、Ｈ２との差、すなわち、Ｈ１－Ｈ２の値がスランプロス値である。
また、崩壊が止まったときの無機コーテッドサンド（Ｃ）の広がりの直径をＬ２とし、元の形状における直径Ｌ１と、Ｌ２との差、すなわち、Ｌ２－Ｌ１の値がスランプフロー値である。
ここで、スランプコーンは円錐が所定の高さ位置で底面に対して平行な面で切断されて、その切断面より上部の部分が抜き取られたような形状で形成されている。スランプコーンは、ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４におけるスランプ試験で使用するスランプコーンと寸法は異なるものの、その形状は同じものである。また、上端内径及び下端内径はそれぞれ、上端開口部及び下端開口部の空間部分のみの直径のことを指し、スランプコーンの縁の厚み分は除いている。
より具体的には、無機コーテッドサンド（Ｃ）のスランプロス値およびスランプフロー値は、以下の手順で測定することができる。
（１）まず、スランプコーンを水平で平滑な台、例えば平板状の台上に、下端開口部が下側、上端開口部が上側に配置するように載置させる。
（２）次いで、上端開口部からスランプコーンの空洞部へ無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込み、スランプコーン内部の空洞が無機コーテッドサンド（Ｃ）で満たされるようにする。この場合、金属棒等でかき混ぜつつ、無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込むようにすれば、空気を巻き込むことなく空洞に無機コーテッドサンド（Ｃ）を充填させることができる。また、一度に無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込んで充填させるよりも、数回に分けて無機コーテッドサンド（Ｃ）を流し込んで、徐々に無機コーテッドサンド（Ｃ）が充填されるようにすることが好ましい。
（３）無機コーテッドサンド（Ｃ）をスランプコーン内に充填させたら、無機コーテッドサンド（Ｃ）の上面をスランプコーンの上端に合わせて平滑にさせる。すなわち、上端開口部とスランプコーンに充填させた無機コーテッドサンド（Ｃ）の上端面とが一致するようにする。
（４）無機コーテッドサンド（Ｃ）を充填させた後、スランプコーンを鉛直上向きに引き上げる。この引き上げにあたっては、少なくとも下端開口部が、スランプコーンの高さよりも上方に位置するように引き上げる。
（５）スランプコーンを引き上げると、無機コーテッドサンド（Ｃ）が充填されて形成されていた形状が自重により崩れ始め、やがて、その崩壊が止まる。この崩壊が止まったときの無機コーテッドサンド（Ｃ）の最頂部から下端までの高さをＨ２とし、元の形状における高さＨ１と、Ｈ２との差、すなわち、Ｈ１－Ｈ２の値がスランプロス値である。
また、崩壊が止まったときの無機コーテッドサンド（Ｃ）の広がりの直径をＬ２とし、元の形状における直径Ｌ１と、Ｌ２との差、すなわち、Ｌ２－Ｌ１の値がスランプフロー値である。
流動性を良好にし、金型への充填性をより一層向上させる観点から、無機コーテッドサンド（Ｃ）は球状であることが好ましい。ここで、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）が球状とはボールのような丸い形状をしたものをいい、より具体的には、球形度が好ましくは０．８０以上、より好ましくは０．８５以上、さらに好ましくは０．９０以上、さらにより好ましくは０．９５以上、より更に好ましくは０．９７以上のものをいう。本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）の球形度が上記下限値以上であると、流動性、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から好ましい。
また、球形度の上限値については、具体的には１以下である。
また、球形度の上限値については、具体的には１以下である。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の球形度は、光学顕微鏡またはデジタルスコープ（例えば、キーエンス社製、ＶＨ－８０００型）により得られた粒子の像（写真）を画像解析することにより、粒子の粒子投影断面の面積及び該断面の周囲長を求め、次いで、〔粒子投影断面の面積（ｍｍ2）と同じ面積の真円の円周長（ｍｍ）〕／〔粒子投影断面の周囲長（ｍｍ）〕を計算し、任意の５０個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して求めることができる。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型のし易さやの観点から、０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましい。また、無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径が上記下限値以上であると、鋳型の製造の際に、無機系粘結剤層（Ｂ）の使用量を減らすことができるため、無機コーテッドサンド（Ｃ）の再生がより容易となるため好ましい。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。また、無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径が上記上限値以下であると、鋳型の製造の際に、空隙率が小さくなり、鋳型強度を高められるため好ましい。
本実施形態において、無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径は、下記方法により測定することができる。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。また、無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径が上記上限値以下であると、鋳型の製造の際に、空隙率が小さくなり、鋳型強度を高められるため好ましい。
本実施形態において、無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径は、下記方法により測定することができる。
（平均粒子径の測定方法）
粒子の粒子投影断面からの球形度＝１の場合は直径（ｍｍ）を測定し、一方、球形度＜１の場合はランダムに配向させた粒子の長軸径（ｍｍ）と短軸径（ｍｍ）を測定して（長軸径＋短軸径）／２を求め、任意の１００個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して平均粒径（ｍｍ）とする。長軸径と短軸径は、以下のように定義される。粒子を平面上に安定させ、その粒子の平面上への投影像を２本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最小となる粒子の幅を短軸径といい、一方、この平行線に直角な方向の２本の平行線で粒子をはさむときの距離を長軸径という。
粒子の長軸径と短軸径は、光学顕微鏡またはデジタルスコープ（例えば、キーエンス社製、ＶＨ－８０００型）により該粒子の像（写真）を撮影し、得られた像を画像解析することにより求めることができる。
粒子の粒子投影断面からの球形度＝１の場合は直径（ｍｍ）を測定し、一方、球形度＜１の場合はランダムに配向させた粒子の長軸径（ｍｍ）と短軸径（ｍｍ）を測定して（長軸径＋短軸径）／２を求め、任意の１００個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して平均粒径（ｍｍ）とする。長軸径と短軸径は、以下のように定義される。粒子を平面上に安定させ、その粒子の平面上への投影像を２本の平行線ではさんだとき、その平行線の間隔が最小となる粒子の幅を短軸径といい、一方、この平行線に直角な方向の２本の平行線で粒子をはさむときの距離を長軸径という。
粒子の長軸径と短軸径は、光学顕微鏡またはデジタルスコープ（例えば、キーエンス社製、ＶＨ－８０００型）により該粒子の像（写真）を撮影し、得られた像を画像解析することにより求めることができる。
［耐火性骨材（Ａ）］
本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）は、天然砂であってもよく、人工砂であってもよい。
天然砂としては、例えば、石英質を主成分とする珪砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、アルミナ砂等が挙げられる。
人工砂としては、例えば、合成ムライト砂、ＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２系の鋳物砂、Ａｌ２Ｏ３を主成分とするＡｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／ＭｇＯ系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３系の鋳物砂、スラグ由来の鋳物砂等が挙げられる。ここで、主成分とは、砂の含有成分の中で最も多い成分をいう。
人工砂とは、天然より産出する鋳物砂ではなく、人工的に金属酸化物の成分を調製し、溶融または焼結した鋳物砂のことを表す。また、使用済みの耐火性骨材を回収した回収砂や、回収砂に再生処理を施した再生砂なども使用できる。
これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）は、鋳型強度向上の観点から、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含むことが好ましい。
本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）は、鋳型強度向上の観点から、人工砂が好ましく、人工砂の中でも、合成ムライト砂、ＳｉＯ２系の鋳物砂、Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２系の鋳物砂およびＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３系の鋳物砂からなる群より選ばれる少なくとも１種以上が好ましい。
本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）は、天然砂であってもよく、人工砂であってもよい。
天然砂としては、例えば、石英質を主成分とする珪砂、クロマイト砂、ジルコン砂、オリビン砂、アルミナ砂等が挙げられる。
人工砂としては、例えば、合成ムライト砂、ＳｉＯ２を主成分とするＳｉＯ２系の鋳物砂、Ａｌ２Ｏ３を主成分とするＡｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／ＭｇＯ系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３系の鋳物砂、スラグ由来の鋳物砂等が挙げられる。ここで、主成分とは、砂の含有成分の中で最も多い成分をいう。
人工砂とは、天然より産出する鋳物砂ではなく、人工的に金属酸化物の成分を調製し、溶融または焼結した鋳物砂のことを表す。また、使用済みの耐火性骨材を回収した回収砂や、回収砂に再生処理を施した再生砂なども使用できる。
これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）は、鋳型強度向上の観点から、ＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含むことが好ましい。
本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）は、鋳型強度向上の観点から、人工砂が好ましく、人工砂の中でも、合成ムライト砂、ＳｉＯ２系の鋳物砂、Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３系の鋳物砂、ＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／ＺｒＯ２系の鋳物砂およびＳｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３／Ｆｅ２Ｏ３系の鋳物砂からなる群より選ばれる少なくとも１種以上が好ましい。
耐火性骨材（Ａ）は、鋳型強度および耐火性向上の観点や、低熱膨張性の観点から、耐火性骨材（Ａ）に含まれる全成分の合計を１００質量％としたとき、ＳｉＯ２を３０質量％以上含むことが好ましく、６０質量％以上含むことがより好ましく、８０質量％以上含むことがさらに好ましく、９０質量％以上含むことがより更に好ましい。
耐火性骨材（Ａ）に含まれるＳｉＯ２の含有量の上限は限定されないが、例えば、１００質量％以下であり、９９質量％以下であってもよい。
耐火性骨材（Ａ）に含まれるＳｉＯ２の含有量の上限は限定されないが、例えば、１００質量％以下であり、９９質量％以下であってもよい。
耐火性骨材（Ａ）は、鋳型強度および耐火性向上の観点や、低熱膨張性の観点から、耐火性骨材（Ａ）に含まれる全成分の合計を１００質量％としたとき、Ａｌ２Ｏ３を２０質量％以上含むことが好ましく、３０質量％以上含むことがより好ましく、４０質量％以上含むことがさらに好ましく、５０質量％以上含むことがより更に好ましい。
耐火性骨材（Ａ）に含まれるＡｌ２Ｏ３の含有量の上限は限定されないが、例えば、９５質量％以下であり、好ましくは８５質量％以下である。
耐火性骨材（Ａ）に含まれるＡｌ２Ｏ３の含有量の上限は限定されないが、例えば、９５質量％以下であり、好ましくは８５質量％以下である。
耐火性骨材（Ａ）中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等の各成分の含有量は公知の分析方法、例えば、湿式重量法または蛍光Ｘ線法等を用いて測定することができる。
耐火性骨材（Ａ）の非晶化度は、骨材の表面がより平滑になって鋳型強度がより向上する観点や、低熱膨張性を得る観点から、３０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、６５％以上がさらに好ましく、８０％以上がより更に好ましい。
耐火性骨材（Ａ）の非晶化度の上限は限定されないが、例えば、１００％以下であり、９９％以下であってもよい。
耐火性骨材（Ａ）の非晶化度の上限は限定されないが、例えば、１００％以下であり、９９％以下であってもよい。
耐火性骨材（Ａ）の非晶化度の制御方法には様々な手法があるが、一般には溶融物を急冷させるような製造方法を用いることが好ましい。例えば、原料を溶融させ、エアーで風砕させ急冷する方法や、火炎中において処理し、急冷させる方法がある。いずれにおいても、冷却方法は材質、粒径によって様々な速度で適宜選択されればよい。また、一旦結晶化したものを熱処理と冷却処理にて非晶化させる方法も考えられる。これらの中でも、加熱と冷却が容易に制御できる火炎溶融法を用いたものが好ましい。
耐火性骨材（Ａ）の非晶化度は、下記に示されるＸ線回折法によって求めることができる。
（Ｘ線回折法）
耐火性骨材（Ａ）を乳鉢で粉砕し、粉末Ｘ線回折装置のＸ線ガラスホルダーに圧着して測定する。粉末Ｘ線回折装置は、理学電機社製ＭｕｌｔｉＦｌｅｘ（光源ＣｕＫα線、管電圧４０ｋＶ、管電流４０ｍＡ）を用い、２θ＝５～９０°の範囲で走査間隔０．０１°、走査速度２°／ｍｉｎ、スリット ＤＳ１、ＳＳ１、ＲＳ０．３ｍｍにて行う。２θ＝１０°～５０°の範囲で、低角度側及び高角度側のＸ線強度を直線で結び、直線下の面積をバックグラウンドとし、機器付属のソフトを用いて結晶化度を求め、１００から引いて非晶化度とする。具体的には、バックグラウンドより上の面積について、非晶質ピーク（ハロー）と各結晶性成分をカーブフィッティングにより分離し、それぞれの面積を求め、下記式にて非晶化度（％）を計算する。
非晶化度（％）＝ハローの面積／（結晶性成分面積＋ハロー面積）×１００
（Ｘ線回折法）
耐火性骨材（Ａ）を乳鉢で粉砕し、粉末Ｘ線回折装置のＸ線ガラスホルダーに圧着して測定する。粉末Ｘ線回折装置は、理学電機社製ＭｕｌｔｉＦｌｅｘ（光源ＣｕＫα線、管電圧４０ｋＶ、管電流４０ｍＡ）を用い、２θ＝５～９０°の範囲で走査間隔０．０１°、走査速度２°／ｍｉｎ、スリット ＤＳ１、ＳＳ１、ＲＳ０．３ｍｍにて行う。２θ＝１０°～５０°の範囲で、低角度側及び高角度側のＸ線強度を直線で結び、直線下の面積をバックグラウンドとし、機器付属のソフトを用いて結晶化度を求め、１００から引いて非晶化度とする。具体的には、バックグラウンドより上の面積について、非晶質ピーク（ハロー）と各結晶性成分をカーブフィッティングにより分離し、それぞれの面積を求め、下記式にて非晶化度（％）を計算する。
非晶化度（％）＝ハローの面積／（結晶性成分面積＋ハロー面積）×１００
耐火性骨材（Ａ）は、無機コーテッドサンド（Ｃ）の流動性を良好にし、金型への充填性をより一層向上させる観点から、球状であることが好ましい。ここで、本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）が球状とはボールのような丸い形状をしたものをいい、より具体的には、球形度が好ましくは０．８０以上、より好ましくは０．８５以上、さらに好ましくは０．９０以上、さらにより好ましくは０．９５以上、より更に好ましくは０．９７以上のものをいう。本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）の球形度が上記下限値以上であると、流動性、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から好ましい。さらに、本実施形態に係る耐火性骨材（Ａ）の球形度が上記下限値以上であると、骨材表面がより平滑になり、その結果、無機系粘結剤層（Ｂ）の被覆状態が良好になり、より一層強度が高い鋳型が得られる点からも好ましい。
また、球形度の上限値については、具体的には１以下である。
耐火性骨材（Ａ）の球形度は、無機コーテッドサンド（Ｃ）の球形度と同様の方法で測定することができる。
また、球形度の上限値については、具体的には１以下である。
耐火性骨材（Ａ）の球形度は、無機コーテッドサンド（Ｃ）の球形度と同様の方法で測定することができる。
耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型のし易さやの観点から、０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましい。また、耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径が上記下限値以上であると、鋳型の製造の際に、無機系粘結剤層（Ｂ）の使用量を減らすことができるため、無機コーテッドサンド（Ｃ）の再生がより容易となるため好ましい。
耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。また、耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径が上記上限値以下であると、鋳型の製造の際に、空隙率が小さくなり、鋳型強度を高められるため好ましい。
耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径は、無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径と同様の方法で測定することができる。
耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径は、鋳型品質および鋳型強度向上の観点や、鋳型の造型しやすさの観点から、２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以下がさらに好ましい。また、耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径が上記上限値以下であると、鋳型の製造の際に、空隙率が小さくなり、鋳型強度を高められるため好ましい。
耐火性骨材（Ａ）の平均粒子径は、無機コーテッドサンド（Ｃ）の平均粒子径と同様の方法で測定することができる。
［無機系粘結剤層（Ｂ）］
無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結剤は、メタケイ酸塩水和物である。メタケイ酸塩水和物を用いると、無機系粘結剤層（Ｂ）の結晶性を向上でき、さらに無機コーテッドサンド（Ｃ）が乾態となり、常温流動性に優れるため好ましい。また、融点の低いメタケイ酸塩水和物を用いることにより、水に溶かさない状態で耐火性骨材（Ａ）の表面に無機系粘結剤層（Ｂ）を形成することができる。すなわち、無機コーテッドサンド（Ｃ）を製造する工程において、メタケイ酸塩水和物の水溶液を用いる必要がないために水を除去する工程を省くことができ、製造方法が簡略できる。また、無機系粘結剤がメタケイ酸塩水和物であるため、鋳型を製造する際に水蒸気を通気する必要がなく、設備を簡略化できる。
無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結剤は、メタケイ酸塩水和物である。メタケイ酸塩水和物を用いると、無機系粘結剤層（Ｂ）の結晶性を向上でき、さらに無機コーテッドサンド（Ｃ）が乾態となり、常温流動性に優れるため好ましい。また、融点の低いメタケイ酸塩水和物を用いることにより、水に溶かさない状態で耐火性骨材（Ａ）の表面に無機系粘結剤層（Ｂ）を形成することができる。すなわち、無機コーテッドサンド（Ｃ）を製造する工程において、メタケイ酸塩水和物の水溶液を用いる必要がないために水を除去する工程を省くことができ、製造方法が簡略できる。また、無機系粘結剤がメタケイ酸塩水和物であるため、鋳型を製造する際に水蒸気を通気する必要がなく、設備を簡略化できる。
メタケイ酸塩水和物としては、上記の観点から、メタケイ酸ナトリウム５水和物、メタケイ酸ナトリウム９水和物、メタケイ酸カリウム５水和物およびメタケイ酸カリウム９水和物から選択される少なくとも一種が好ましく、メタケイ酸ナトリウム５水和物およびメタケイ酸ナトリウム９水和物から選択される少なくとも一種がより好ましい。
なお、メタケイ酸ナトリウム５水和物の融点は７２℃、メタケイ酸ナトリウム９水和物の融点は４７℃である。
なお、メタケイ酸ナトリウム５水和物の融点は７２℃、メタケイ酸ナトリウム９水和物の融点は４７℃である。
無機コーテッドサンド（Ｃ）に含まれる無機系粘結剤層（Ｂ）の被覆量は、高強度の鋳造用鋳型を得る観点から、耐火性骨材（Ａ）１００質量部に対して、例えば０．０５質量部以上であり、好ましくは０．１質量部以上、より好ましくは０．５質量部以上、さらに好ましくは１質量部以上、さらにより好ましくは２質量部以上である。
また、鋳物砂組成物（Ｃ）に含まれる無機系粘結剤層（Ｂ）の被覆量は、高強度の鋳造用鋳型を得る観点から、耐火性骨材（Ａ）１００質量部に対して、例えば１０質量部以下であり、好ましくは８質量部以下、より好ましくは６質量部以下である。
また、鋳物砂組成物（Ｃ）に含まれる無機系粘結剤層（Ｂ）の被覆量は、高強度の鋳造用鋳型を得る観点から、耐火性骨材（Ａ）１００質量部に対して、例えば１０質量部以下であり、好ましくは８質量部以下、より好ましくは６質量部以下である。
無機コーテッドサンド（Ｃ）に含まれる無機系粘結剤層（Ｂ）中の水の含有量は、高強度の鋳造用鋳型を得る観点、簡便に鋳型を製造する観点から、メタケイ酸塩１００質量部に対して、好ましくは６０質量部以上、より好ましくは６５質量部以上、更に好ましくは９０質量部以上、より更に好ましくは１１０質量部以上であり、また、流動性を良好にし、金型への充填性をより一層向上させる観点から、好ましくは１８０質量部以下、より好ましくは１６０質量部以下、更に好ましくは１５０質量部以下、より更に好ましくは１４０質量以下である。
例えば、無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結着剤がメタケイ酸ナトリウム５水和物のみである場合の水の含有量は７４質量部であり、メタケイ酸ナトリウム９水和物のみである場合の水の含有量は１３３質量部である。
例えば、無機系粘結剤層（Ｂ）を構成する無機系粘結着剤がメタケイ酸ナトリウム５水和物のみである場合の水の含有量は７４質量部であり、メタケイ酸ナトリウム９水和物のみである場合の水の含有量は１３３質量部である。
本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は単独で、もしくはその他の公知の耐火性骨材やその他の添加剤と組み合わせて、所望の鋳造用鋳型を用いて造型することができる。
本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は、カップリング剤、滑剤、離型剤等のその他の添加剤と組み合わせて用いてもよい。
カップリング剤としては限定されないが、例えば、シランカップリング剤、ジルコンカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
滑剤としては限定されないが、例えば、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス、モンタン酸ワックス等のワックス類；ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド等の脂肪酸アマイド類；メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド等のアルキレン脂肪酸アマイド類；ステアリン酸；ステアリルアルコール；ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩；ステアリン酸モノグリセリド；ステアリルステアレート；硬化油等が挙げられる。
離型剤としては限定されないが、例えば、パラフィン、ワックス、軽油、マシン油、スピンドル油、絶縁油、廃油、植物油、脂肪酸エステル、有機酸、黒鉛微粒子、雲母、蛭石、フッ素系離型剤、シリコーン系離型剤等が挙げられる。
カップリング剤としては限定されないが、例えば、シランカップリング剤、ジルコンカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
滑剤としては限定されないが、例えば、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックス、モンタン酸ワックス等のワックス類；ステアリン酸アマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド等の脂肪酸アマイド類；メチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド等のアルキレン脂肪酸アマイド類；ステアリン酸；ステアリルアルコール；ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩；ステアリン酸モノグリセリド；ステアリルステアレート；硬化油等が挙げられる。
離型剤としては限定されないが、例えば、パラフィン、ワックス、軽油、マシン油、スピンドル油、絶縁油、廃油、植物油、脂肪酸エステル、有機酸、黒鉛微粒子、雲母、蛭石、フッ素系離型剤、シリコーン系離型剤等が挙げられる。
本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は、無機系粘結剤層（Ｂ）上および無機系粘結剤層（Ｂ）中の少なくとも一方に無機微粒子をさらに含むことが好ましく、無機系粘結剤層（Ｂ）上に無機微粒子をさらに含むことがより好ましい。本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は、無機系粘結剤層（Ｂ）上と無機系粘結剤層（Ｂ）中の両方に含まれていてもよい。
こうすることで、無機コーテッドサンド（Ｃ）の粒子同士が無機微粒子を介してより強固に結着し、その結果、得られる鋳型の強度をさらに向上させることができる。
ここで、無機系粘結剤層（Ｂ）上の無機微粒子は、無機系粘結剤層（Ｂ）に一部埋め込まれていてもよい。
こうすることで、無機コーテッドサンド（Ｃ）の粒子同士が無機微粒子を介してより強固に結着し、その結果、得られる鋳型の強度をさらに向上させることができる。
ここで、無機系粘結剤層（Ｂ）上の無機微粒子は、無機系粘結剤層（Ｂ）に一部埋め込まれていてもよい。
上記無機微粒子としては限定されないが、例えば、シリカ粒子、シリコン粒子等が挙げられ、鋳型の強度を向上させる観点から、シリカ粒子が好ましく、非晶性シリカ粒子がより好ましい。これらの無機微粒子は一種を単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
また、無機微粒子としてシリカ粒子を用いる場合、無機コーテッドサンド（Ｃ）同士の融結性向上の観点から、耐火性骨材（Ａ）に含まれる全成分の合計を１００質量％としたとき、耐火性骨材（Ａ）は、ＳｉＯ２を３０質量％以上含むことが好ましく、６０質量％以上含むことがより好ましく、８０質量％以上含むことがさらに好ましく、９０質量％以上含むことがより更に好ましい。また、耐火性骨材（Ａ）中のＳｉＯ２の含有量の上限値については１００質量％以下である。
また、無機微粒子としてシリカ粒子を用いる場合、無機コーテッドサンド（Ｃ）同士の融結性向上の観点から、耐火性骨材（Ａ）に含まれる全成分の合計を１００質量％としたとき、耐火性骨材（Ａ）は、ＳｉＯ２を３０質量％以上含むことが好ましく、６０質量％以上含むことがより好ましく、８０質量％以上含むことがさらに好ましく、９０質量％以上含むことがより更に好ましい。また、耐火性骨材（Ａ）中のＳｉＯ２の含有量の上限値については１００質量％以下である。
非晶性シリカ粒子の非晶化度は、無機コーテッドサンド（Ｃ）の粒子同士が無機微粒子を介してより強固に結着させる観点から、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましく、９３％以上がさらに好ましく、９５％以上がより更に好ましい。
非晶性シリカ粒子の非晶化度の上限は限定されないが、例えば、１００％以下であり、９９％以下であってもよい。
非晶性シリカ粒子の非晶化度の上限は限定されないが、例えば、１００％以下であり、９９％以下であってもよい。
また、上記無機微粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径ｄ５０は、単位質量当たりの鋳型強度向上やハンドリング性の観点から、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上、さらに好ましくは０．４μｍ以上、よりさらに好ましくは０．５μｍ以上であり、単位質量当たりの鋳型強度向上の観点から、好ましくは２．０μｍ以下であり、より好ましくは１．０μｍ以下、さらに好ましくは０．８μｍ以下である。
ここで、上記無機微粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径ｄ５０は、例えばコーテッドサンドから無機系粘結剤層を水で溶解させて除去し、無機微粒子を取り出し、次いで、得られた無機微粒子の粒度をレーザー回折散乱式粒度分布測定法で測定することによって得ることができる。
また、上記無機微粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径ｄ５０は、原料である無機微粒子の粒度をレーザー回折散乱式粒度分布測定法で測定することによって得ることもできる。
ここで、上記無機微粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径ｄ５０は、例えばコーテッドサンドから無機系粘結剤層を水で溶解させて除去し、無機微粒子を取り出し、次いで、得られた無機微粒子の粒度をレーザー回折散乱式粒度分布測定法で測定することによって得ることができる。
また、上記無機微粒子のレーザー回折散乱式粒度分布測定法による重量基準粒度分布における平均粒子径ｄ５０は、原料である無機微粒子の粒度をレーザー回折散乱式粒度分布測定法で測定することによって得ることもできる。
また、走査型電子顕微鏡の観察画像から求められる、上記無機微粒子の平均粒子径は、単位質量当たりの鋳型強度向上やハンドリング性の観点から、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上、さらに好ましくは０．４μｍ以上であり、単位質量当たりの鋳型強度向上の観点から、好ましくは２．０μｍ以下、より好ましくは１．０μｍ以下、さらに好ましくは０．８μｍ以下である。
ここで、走査型電子顕微鏡の観察画像から求められる、上記無機微粒子の平均粒子径は、種々の画像解析手法を用いることができる。前処理として不規則な粒子選別を行ってもよい。例えば、元素を頼りに無機系粘結剤層と無機微粒子を判定した後に、任意の無機微粒子を１００個選択し、それらの粒子径を測定し、最大粒子径から数えて１０個と最低粒子径から数えて１０個の合計２０個の無機微粒子を除いた８０個の無機微粒子の粒子径の平均値を上記無機微粒子の平均粒子径とすることができる。
ここで、走査型電子顕微鏡の観察画像から求められる、上記無機微粒子の平均粒子径は、種々の画像解析手法を用いることができる。前処理として不規則な粒子選別を行ってもよい。例えば、元素を頼りに無機系粘結剤層と無機微粒子を判定した後に、任意の無機微粒子を１００個選択し、それらの粒子径を測定し、最大粒子径から数えて１０個と最低粒子径から数えて１０個の合計２０個の無機微粒子を除いた８０個の無機微粒子の粒子径の平均値を上記無機微粒子の平均粒子径とすることができる。
また、無機コーテッドサンド（Ｃ）に含まれる無機微粒子の含有量は、鋳型強度向上やハンドリング性の観点から、耐火性骨材（Ａ）１００質量部に対して、０．１質量部以上が好ましく、０．２質量部以上がより好ましく、そして１０質量部以下が好ましく、５質量部以下がより好ましく、３質量部以下がさらに好ましい。
［無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法］
次に、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法について説明する。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法は、従来の無機コーテッドサンドの製造方法とは異なるものである。
次に、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法について説明する。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法は、従来の無機コーテッドサンドの製造方法とは異なるものである。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法は、耐火性骨材と、耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法である。
無機系粘結剤層は、メタケイ酸塩水和物を含む。
そして、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は、例えば、以下の工程（１）および（２）を含む製造方法により得ることができる。
工程（１）：メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物（Ｂ）を混合して混合物を得る工程
工程（２）：該混合物をメタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程
無機系粘結剤層は、メタケイ酸塩水和物を含む。
そして、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）は、例えば、以下の工程（１）および（２）を含む製造方法により得ることができる。
工程（１）：メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物（Ｂ）を混合して混合物を得る工程
工程（２）：該混合物をメタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程
本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法によれば、無機系粘結剤層（Ｂ）を結晶化させることができるため、従来の製造方法に比べて、流動性に優れた無機コーテッドサンド（Ｃ）を得ることができる。また、メタケイ酸塩水和物の水溶液を用いることを要しないために、脱水工程の必要がなく、無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法を簡略化できる。
工程（１）では、具体的には、メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、耐火性骨材（Ａ）の表面に、流動化したメタケイ酸塩水和物を被覆する。
メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物を混合する方法としては、例えば、メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度に加熱した耐火性骨材（Ａ）にメタケイ酸塩水和物を投入し、メタケイ酸塩水和物を融解させながら耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物とを混合する方法［工程（１Ａ）］、加熱融解させたメタケイ酸塩水和物を耐火性骨材（Ａ）に投入し、混合する方法［工程（１Ｂ）］が挙げられる。
これらの中でも、コーティング時間を短くできる観点から、工程（１Ｂ）が好ましい。
同様の観点から、工程（１）において、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合することが好ましい。また、工程（１）が、水を意図的に添加する工程を含まないことが好ましい。
耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物とを混合するときの攪拌速度や処理時間等の混合条件は、混合物の処理量によって適宜決定することができる。
メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物を混合する方法としては、例えば、メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度に加熱した耐火性骨材（Ａ）にメタケイ酸塩水和物を投入し、メタケイ酸塩水和物を融解させながら耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物とを混合する方法［工程（１Ａ）］、加熱融解させたメタケイ酸塩水和物を耐火性骨材（Ａ）に投入し、混合する方法［工程（１Ｂ）］が挙げられる。
これらの中でも、コーティング時間を短くできる観点から、工程（１Ｂ）が好ましい。
同様の観点から、工程（１）において、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合することが好ましい。また、工程（１）が、水を意図的に添加する工程を含まないことが好ましい。
耐火性骨材（Ａ）とメタケイ酸塩水和物とを混合するときの攪拌速度や処理時間等の混合条件は、混合物の処理量によって適宜決定することができる。
工程（２）では、工程（１）で得られた混合物をメタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却することにより、メタケイ酸塩水和物の流動性を低減させ、耐火性骨材（Ａ）の表面にメタケイ酸塩水和物を定着させることによって、メタケイ酸塩水和物層すなわち無機系粘結剤層（Ｂ）を形成する。
無機コーテッドサンド（Ｃ）の製造方法は、さらに工程（２）で得られた無機コーテッドサンドと前記無機微粒子を混合する工程を含むことができる。
以上の方法により、本実施形態に係る無機コーテッドサンド（Ｃ）を得ることができる。
［鋳造用鋳型］
つぎに、本実施形態に係る鋳造用鋳型について説明する。
本実施形態に係る鋳造用鋳型は、無機コーテッドサンド（Ｃ）により形成される。
鋳造用鋳型の製造方法は、以下の工程（３）及び工程（４）を含む。
工程（３）：無機コーテッドサンド（Ｃ）を、目的とする鋳型を与える金型に充填する工程。
工程（４）：無機コーテッドサンド（Ｃ）が充填された金型を、水蒸気を通気させずに加熱して、無機コーテッドサンドを硬化させる工程。
つぎに、本実施形態に係る鋳造用鋳型について説明する。
本実施形態に係る鋳造用鋳型は、無機コーテッドサンド（Ｃ）により形成される。
鋳造用鋳型の製造方法は、以下の工程（３）及び工程（４）を含む。
工程（３）：無機コーテッドサンド（Ｃ）を、目的とする鋳型を与える金型に充填する工程。
工程（４）：無機コーテッドサンド（Ｃ）が充填された金型を、水蒸気を通気させずに加熱して、無機コーテッドサンドを硬化させる工程。
工程（３）において、鋳型生産性を向上させる観点から、好ましくは金型を予め加熱により保温する。加熱する温度は、鋳型生産性を向上させる観点から及び鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは１００℃以上であり、より好ましくは１５０℃以上であり、また、好ましくは３００℃以下であり、より好ましくは２５０℃以下である。
工程（４）において、水蒸気を通気させずに無機コーテッドサンド（Ｃ）が充填された金型を加熱する。本実施形態の無機コーテッドサンド（Ｃ）を用いることにより、水蒸気を通気しなくても無機コーテッドサンド（Ｃ）を硬化させることができ、水蒸気を通気させる設備等が不要となる。
加熱する温度は、鋳型生産性を向上させる観点から、及び、鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは１００℃以上であり、より好ましくは１５０℃以上であり、また、好ましくは３００℃以下であり、より好ましくは２５０℃以下である。また、加熱する時間は安定した鋳型強度を得る観点から、好ましくは３０秒以上であり、より好ましくは６０秒以上であり、また、好ましくは６００秒以下である。
加熱する温度は、鋳型生産性を向上させる観点から、及び、鋳型強度を向上させる観点から、好ましくは１００℃以上であり、より好ましくは１５０℃以上であり、また、好ましくは３００℃以下であり、より好ましくは２５０℃以下である。また、加熱する時間は安定した鋳型強度を得る観点から、好ましくは３０秒以上であり、より好ましくは６０秒以上であり、また、好ましくは６００秒以下である。
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の無機コーテッドサンド、無機コーテッドサンドの製造方法および鋳造用鋳型の製造方法を開示する。
＜１＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、前記無機系粘結剤層中に含まれる水分量がメタケイ酸塩１００質量部に対して６０質量部以上１４０質量部以下であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
該無機コーテッドサンドの平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下である、無機コーテッドサンド。
＜２＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上を含み、前記無機系粘結剤層中に含まれる水分量がメタケイ酸塩１００質量部に対して６０質量部以上１４０質量部以下であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
該無機コーテッドサンドの平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上である、無機コーテッドサンド。
＜３＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上を含み、前記無機系粘結剤層中に含まれる水分量がメタケイ酸塩１００質量部に対して６０質量部以上１４０質量部以下であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、前記耐火性骨材の非晶化度が３０％以上であり、
前記無機系粘結剤層の被覆量が前記耐火性骨材１００質量部に対して０．５質量部以上１０質量部以下であり
該無機コーテッドサンドの平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上である、無機コーテッドサンド。
＜４＞ 前記無機系粘結剤層上および前記無機系粘結剤層中の少なくとも一方に、平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下である無機微粒子を前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下さらに含む、前記＜１＞乃至＜３＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンド。
＜５＞ 前記無機系粘結剤層上および前記無機系粘結剤層中の少なくとも一方に、平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下であるシリカを前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下さらに含む、前記＜１＞乃至＜３＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンド。
＜６＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
該メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と前記メタケイ酸塩水和物を、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法。
＜７＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
該メタケイ酸塩水和物がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
前記耐火性骨材の平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上であり、
前記メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と該メタケイ酸塩水和物を、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法。
＜８＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
該メタケイ酸塩水和物がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
前記耐火性骨材の平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上であり、
前記メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と前記耐火性骨材１００質量部に対して前記メタケイ酸塩水和物０．５質量部以上１０質量部以下とを、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法。
＜９＞ さらに工程（２）で得られた無機コーテッドサンドと平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下である無機微粒子を前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下にて混合する工程を含む、前記＜６＞乃至＜８＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１０＞ さらに工程（２）で得られた無機コーテッドサンドと平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下であるシリカを前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下にて混合する工程を含む、前記＜６＞乃至＜８＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１１＞ 前記＜１＞乃至＜５＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドを、目的とする鋳型を与える金型に充填する工程（３）と、
前記無機コーテッドサンドが充填された前記金型を、水蒸気を通気させずに加熱して、前記無機コーテッドサンドを硬化させる工程（４）と、を含む、鋳型の製造方法。
＜１＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、前記無機系粘結剤層中に含まれる水分量がメタケイ酸塩１００質量部に対して６０質量部以上１４０質量部以下であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
該無機コーテッドサンドの平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下である、無機コーテッドサンド。
＜２＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上を含み、前記無機系粘結剤層中に含まれる水分量がメタケイ酸塩１００質量部に対して６０質量部以上１４０質量部以下であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
該無機コーテッドサンドの平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上である、無機コーテッドサンド。
＜３＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドであって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上を含み、前記無機系粘結剤層中に含まれる水分量がメタケイ酸塩１００質量部に対して６０質量部以上１４０質量部以下であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、前記耐火性骨材の非晶化度が３０％以上であり、
前記無機系粘結剤層の被覆量が前記耐火性骨材１００質量部に対して０．５質量部以上１０質量部以下であり
該無機コーテッドサンドの平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上である、無機コーテッドサンド。
＜４＞ 前記無機系粘結剤層上および前記無機系粘結剤層中の少なくとも一方に、平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下である無機微粒子を前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下さらに含む、前記＜１＞乃至＜３＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンド。
＜５＞ 前記無機系粘結剤層上および前記無機系粘結剤層中の少なくとも一方に、平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下であるシリカを前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下さらに含む、前記＜１＞乃至＜３＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンド。
＜６＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
該メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と前記メタケイ酸塩水和物を、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法。
＜７＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
該メタケイ酸塩水和物がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
前記耐火性骨材の平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上であり、
前記メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と該メタケイ酸塩水和物を、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法。
＜８＞ 耐火性骨材と、該耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
該メタケイ酸塩水和物がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上であり、
前記耐火性骨材がＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ３からなる群から選ばれる１種以上を含み、
前記耐火性骨材の平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、球形度が０．８０以上であり、
前記メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と前記耐火性骨材１００質量部に対して前記メタケイ酸塩水和物０．５質量部以上１０質量部以下とを、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法。
＜９＞ さらに工程（２）で得られた無機コーテッドサンドと平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下である無機微粒子を前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下にて混合する工程を含む、前記＜６＞乃至＜８＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１０＞ さらに工程（２）で得られた無機コーテッドサンドと平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下であるシリカを前記耐火性骨材１００質量部に対して０．２質量部以上３質量部以下にて混合する工程を含む、前記＜６＞乃至＜８＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１１＞ 前記＜１＞乃至＜５＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドを、目的とする鋳型を与える金型に充填する工程（３）と、
前記無機コーテッドサンドが充填された前記金型を、水蒸気を通気させずに加熱して、前記無機コーテッドサンドを硬化させる工程（４）と、を含む、鋳型の製造方法。
以下、本発明を実施例および比較例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［１］測定方法
はじめに、以下の実施例および比較例における測定方法を説明する。
はじめに、以下の実施例および比較例における測定方法を説明する。
（１）耐火性骨材および無機コーテッドサンド（または混練砂）の平均粒子径
粒子の粒子投影断面からの球形度＝１の場合は直径（ｍｍ）を測定し、一方、球形度＜１の場合はランダムに配向させた粒子の長軸径（ｍｍ）と短軸径（ｍｍ）を測定して（長軸径＋短軸径）／２を求め、任意の１００個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して平均粒径（ｍｍ）とした。
粒子の長軸径と短軸径は、デジタルスコープ（キーエンス社製、ＶＨ－８０００型）により該粒子の像（写真）を撮影し、得られた像を画像解析することにより求めた。
粒子の粒子投影断面からの球形度＝１の場合は直径（ｍｍ）を測定し、一方、球形度＜１の場合はランダムに配向させた粒子の長軸径（ｍｍ）と短軸径（ｍｍ）を測定して（長軸径＋短軸径）／２を求め、任意の１００個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して平均粒径（ｍｍ）とした。
粒子の長軸径と短軸径は、デジタルスコープ（キーエンス社製、ＶＨ－８０００型）により該粒子の像（写真）を撮影し、得られた像を画像解析することにより求めた。
（２）無機微粒子の平均粒子径
レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて、レーザー回折法により、無機微粒子の粒度分布を測定した。測定結果から、無機微粒子について、重量基準の累積分布における５０％累積時の粒径（ｄ５０、平均粒子径）を求めた。
レーザー回折散乱式粒度分布測定装置を用いて、レーザー回折法により、無機微粒子の粒度分布を測定した。測定結果から、無機微粒子について、重量基準の累積分布における５０％累積時の粒径（ｄ５０、平均粒子径）を求めた。
（３）耐火性骨材の化学組成比
耐火性骨材中の各成分の組成比は、蛍光Ｘ線法によって測定した。
耐火性骨材中の各成分の組成比は、蛍光Ｘ線法によって測定した。
（４）耐火性骨材の非晶化度
耐火性骨材を乳鉢で粉砕し、粉末Ｘ線回折装置のＸ線ガラスホルダーに圧着して測定した。粉末Ｘ線回折装置は、理学電機社製ＭｕｌｔｉＦｌｅｘ（光源ＣｕＫα線、管電圧４０ｋＶ、管電流４０ｍＡ）を用い、２θ＝５～９０°の範囲で走査間隔０．０１°、走査速度２°／ｍｉｎ、スリット ＤＳ１、ＳＳ１、ＲＳ０．３ｍｍにて行った。２θ＝１０°～５０°の範囲で、低角度側及び高角度側のＸ線強度を直線で結び、直線下の面積をバックグラウンドとし、機器付属のソフトを用いて結晶化度を求め、１００から引いて非晶化度とした。具体的には、バックグラウンドより上の面積について、非晶質ピーク（ハロー）と各結晶性成分をカーブフィッティングにより分離し、それぞれの面積を求め、下記式にて非晶化度（％）を計算した。
非晶化度（％）＝ハローの面積／（結晶性成分面積＋ハロー面積）×１００
耐火性骨材を乳鉢で粉砕し、粉末Ｘ線回折装置のＸ線ガラスホルダーに圧着して測定した。粉末Ｘ線回折装置は、理学電機社製ＭｕｌｔｉＦｌｅｘ（光源ＣｕＫα線、管電圧４０ｋＶ、管電流４０ｍＡ）を用い、２θ＝５～９０°の範囲で走査間隔０．０１°、走査速度２°／ｍｉｎ、スリット ＤＳ１、ＳＳ１、ＲＳ０．３ｍｍにて行った。２θ＝１０°～５０°の範囲で、低角度側及び高角度側のＸ線強度を直線で結び、直線下の面積をバックグラウンドとし、機器付属のソフトを用いて結晶化度を求め、１００から引いて非晶化度とした。具体的には、バックグラウンドより上の面積について、非晶質ピーク（ハロー）と各結晶性成分をカーブフィッティングにより分離し、それぞれの面積を求め、下記式にて非晶化度（％）を計算した。
非晶化度（％）＝ハローの面積／（結晶性成分面積＋ハロー面積）×１００
（５）無機コーテッドサンド（または混練砂）の球形度
耐火性骨材および無機コーテッドサンド（または混練砂）の球形度は、デジタルスコープ（キーエンス社製、ＶＨ－８０００型）により得られた粒子の像（写真）を画像解析することにより、粒子の粒子投影断面の面積及び該断面の周囲長を求め、次いで、〔粒子投影断面の面積（ｍｍ２）と同じ面積の真円の円周長（ｍｍ）〕／〔粒子投影断面の周囲長（ｍｍ）〕を計算し、任意の５０個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して求めた。
耐火性骨材および無機コーテッドサンド（または混練砂）の球形度は、デジタルスコープ（キーエンス社製、ＶＨ－８０００型）により得られた粒子の像（写真）を画像解析することにより、粒子の粒子投影断面の面積及び該断面の周囲長を求め、次いで、〔粒子投影断面の面積（ｍｍ２）と同じ面積の真円の円周長（ｍｍ）〕／〔粒子投影断面の周囲長（ｍｍ）〕を計算し、任意の５０個の粒子につき、それぞれ得られた値を平均して求めた。
（６）無機コーテッドサンド（または混練砂）のスランプロス値およびスランプフロー値 無機コーテッドサンド（または混練砂）のスランプロス値およびスランプフロー値は、ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に準拠し、かつ、上端内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ及び高さ１５０ｍｍのスランプコーンを用いたスランプ試験により、２５℃、相対湿度５５％の環境下で測定した。
（７）無機コーテッドサンドまたは混練砂の乾態または湿態
直径７６ｍｍ、高さ１２５ｍｍの円筒形透明ブラスチックボトルにその体積の半分量のコーテッドサンドを入れ、軸心が水平方向になるように保持して、室温（２５℃）、２５ｒｐｍの速度にて水平な軸心周りに回転させる。円筒内で流動しているコーテッドサンド層または混練砂層の斜面が平坦面状となり、かかる斜面と水平面との間に形成される角度（動的安息角）が測定できた場合を乾態、円筒内でコーテッドサンドまたは混錬砂が流動せず、または流動してもコーテッドサンド層または混錬砂層の斜面が平坦面として形成されず、その結果、動的安息角を測定することができない場合を湿態とする。
直径７６ｍｍ、高さ１２５ｍｍの円筒形透明ブラスチックボトルにその体積の半分量のコーテッドサンドを入れ、軸心が水平方向になるように保持して、室温（２５℃）、２５ｒｐｍの速度にて水平な軸心周りに回転させる。円筒内で流動しているコーテッドサンド層または混練砂層の斜面が平坦面状となり、かかる斜面と水平面との間に形成される角度（動的安息角）が測定できた場合を乾態、円筒内でコーテッドサンドまたは混錬砂が流動せず、または流動してもコーテッドサンド層または混錬砂層の斜面が平坦面として形成されず、その結果、動的安息角を測定することができない場合を湿態とする。
［２］評価方法
つぎに、以下の実施例および比較例における評価方法を説明する。
つぎに、以下の実施例および比較例における評価方法を説明する。
（１）鋳型の作製
実施例および比較例で得られた無機コーテッドサンド（または混練砂）を用いて、以下の方法によりそれぞれ鋳型を作製した。いずれの方法においても、水蒸気を通気させない条件で行った。
・小金型（加圧）
２００℃に加熱した、１０×１０×６０ｍｍの試験片を造型できる横置き５本取り金型にコーテッドサンド（または混練砂）を詰めコテにて加圧充填した後、そのまま１０分間加熱することにより硬化後、試験片を得た。
・小金型（流し込み）
２００℃に加熱した、１０×１０×６０ｍｍの横置き５本取金型にコーテッドサンド（または混練砂）を流し込み、そのまま１０分間加熱することにより硬化後、試験片を得た。
・ブロー
ＣＳＲ－４３ブロー造型機を使用しブロー圧０．４５ＭＰａにて、２００℃に加熱した２２．３×２２．３×１８０ｍｍ試験片（５本取り）金型に縦方向にブロー充填した後、そのまま１０分間加熱することにより硬化させ、試験片を得た。
実施例および比較例で得られた無機コーテッドサンド（または混練砂）を用いて、以下の方法によりそれぞれ鋳型を作製した。いずれの方法においても、水蒸気を通気させない条件で行った。
・小金型（加圧）
２００℃に加熱した、１０×１０×６０ｍｍの試験片を造型できる横置き５本取り金型にコーテッドサンド（または混練砂）を詰めコテにて加圧充填した後、そのまま１０分間加熱することにより硬化後、試験片を得た。
・小金型（流し込み）
２００℃に加熱した、１０×１０×６０ｍｍの横置き５本取金型にコーテッドサンド（または混練砂）を流し込み、そのまま１０分間加熱することにより硬化後、試験片を得た。
・ブロー
ＣＳＲ－４３ブロー造型機を使用しブロー圧０．４５ＭＰａにて、２００℃に加熱した２２．３×２２．３×１８０ｍｍ試験片（５本取り）金型に縦方向にブロー充填した後、そのまま１０分間加熱することにより硬化させ、試験片を得た。
（２）鋳型密度
鋳型密度は、試験片重量を測定し、寸法測定により算出した体積にて除することにより算出した。
鋳型密度は、試験片重量を測定し、寸法測定により算出した体積にて除することにより算出した。
（３）鋳型の曲げ強度
小金型を用いた試験片に関しては、株式会社イマダ製 縦型電動計測スタンドにデジタルフォースゲージＺＴＳ－５００Ｎを取り付け、ＪＡＣＴ試験法ＳＭ－１準拠の方法により測定した。
ブロー造型により得た試験片に関しては、ジョージフィッシャー社製万能強度試験機ＰＦＧ型にＰＢＶ抗折アタッチメントを取り付けて測定した。
小金型を用いた試験片に関しては、株式会社イマダ製 縦型電動計測スタンドにデジタルフォースゲージＺＴＳ－５００Ｎを取り付け、ＪＡＣＴ試験法ＳＭ－１準拠の方法により測定した。
ブロー造型により得た試験片に関しては、ジョージフィッシャー社製万能強度試験機ＰＦＧ型にＰＢＶ抗折アタッチメントを取り付けて測定した。
（４）充填率
得られた試験片の密度をコーテッドサンド（または混練砂）の嵩密度で割り１００を掛けたものを充填率とした。
得られた試験片の密度をコーテッドサンド（または混練砂）の嵩密度で割り１００を掛けたものを充填率とした。
［３］材料
つぎに、以下の実施例および比較例において使用した材料について説明する。
つぎに、以下の実施例および比較例において使用した材料について説明する。
（１）耐火性骨材
・耐火性骨材１：珪砂（三河珪石社製、Ｒ６号）
・耐火性骨材２：電融法人工砂（山川産業社製、エスパール６０Ｌ）
・耐火性骨材３：球状溶融シリカ（火炎溶融法により、天然珪砂を球状化することによって作製したもの）
・耐火性骨材４：ムライト系人工砂（ルナモスＭＳ＃６０、花王社製）
・耐火性骨材１：珪砂（三河珪石社製、Ｒ６号）
・耐火性骨材２：電融法人工砂（山川産業社製、エスパール６０Ｌ）
・耐火性骨材３：球状溶融シリカ（火炎溶融法により、天然珪砂を球状化することによって作製したもの）
・耐火性骨材４：ムライト系人工砂（ルナモスＭＳ＃６０、花王社製）
耐火性骨材１～４の物性を表１にそれぞれ示す。
（２）無機系粘結剤
・無機系粘結剤１：メタケイ酸ナトリウム９水和物（Ｎａ２ＳｉＯ３・９Ｈ２Ｏ）、融点４７℃
・無機系粘結剤２：水ガラス水溶液Ａ（ケイ酸ナトリウム（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＝２．１）を水で希釈して、固形分（水ガラス水溶液から水分量を除いたもの）濃度を３５質量％とした水ガラス水溶液）
・無機系粘結剤１：メタケイ酸ナトリウム９水和物（Ｎａ２ＳｉＯ３・９Ｈ２Ｏ）、融点４７℃
・無機系粘結剤２：水ガラス水溶液Ａ（ケイ酸ナトリウム（ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏ＝２．１）を水で希釈して、固形分（水ガラス水溶液から水分量を除いたもの）濃度を３５質量％とした水ガラス水溶液）
（３）無機微粒子
・無機微粒子１：非晶性シリカ粒子（平均粒子径ｄ５０：０．４μｍ）
・無機微粒子２：非晶性シリカ粒子（平均粒子径ｄ５０：０．６μｍ）
・無機微粒子１：非晶性シリカ粒子（平均粒子径ｄ５０：０．４μｍ）
・無機微粒子２：非晶性シリカ粒子（平均粒子径ｄ５０：０．６μｍ）
＜実施例１＞
１０５℃の温度に加熱した耐火性骨材１を攪拌機に投入した後、６５℃まで冷却した。次いで、無機系粘結剤１を、耐火性骨材１（１００質量部）に対して、５質量部の割合で添加して、室温（２５℃）まで冷却しながら混練を行うことにより、無機系粘結剤１を結晶化しつつ粉砕して乾態のコーテッドサンド１を得た。得られたコーテッドサンド１に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
１０５℃の温度に加熱した耐火性骨材１を攪拌機に投入した後、６５℃まで冷却した。次いで、無機系粘結剤１を、耐火性骨材１（１００質量部）に対して、５質量部の割合で添加して、室温（２５℃）まで冷却しながら混練を行うことにより、無機系粘結剤１を結晶化しつつ粉砕して乾態のコーテッドサンド１を得た。得られたコーテッドサンド１に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
＜実施例２～４＞
耐火性骨材として、耐火性骨材１の代わりに耐火性骨材２～４をそれぞれ用いた以外は実施例１と同様の方法により乾態のコーテッドサンド２～４をそれぞれ得た。得られたコーテッドサンド２～４に対して上記評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表２にそれぞれ示す。
耐火性骨材として、耐火性骨材１の代わりに耐火性骨材２～４をそれぞれ用いた以外は実施例１と同様の方法により乾態のコーテッドサンド２～４をそれぞれ得た。得られたコーテッドサンド２～４に対して上記評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表２にそれぞれ示す。
＜実施例５＞
実施例２で得られたコーテッドサンド２（１０５質量部）と無機微粒子１（１質量部）とを攪拌機に投入した後、２５℃の温度で撹拌混合することによって、コーテッドサンド２の無機系粘結剤層上に無機微粒子１をコートし、乾態のコーテッドサンド５を得た。得られたコーテッドサンド５に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
実施例２で得られたコーテッドサンド２（１０５質量部）と無機微粒子１（１質量部）とを攪拌機に投入した後、２５℃の温度で撹拌混合することによって、コーテッドサンド２の無機系粘結剤層上に無機微粒子１をコートし、乾態のコーテッドサンド５を得た。得られたコーテッドサンド５に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
＜実施例６および７＞
コーテッドサンド２の代わりに、コーテッドサンド３および４をそれぞれ用いた以外は実施例５と同様の方法により乾態のコーテッドサンド６～７をそれぞれ得た。得られたコーテッドサンド６～７に対して上記評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表２にそれぞれ示す。
コーテッドサンド２の代わりに、コーテッドサンド３および４をそれぞれ用いた以外は実施例５と同様の方法により乾態のコーテッドサンド６～７をそれぞれ得た。得られたコーテッドサンド６～７に対して上記評価をそれぞれおこなった。得られた結果を表２にそれぞれ示す。
＜実施例８＞
無機微粒子１の代わりに無機微粒子２を用いた以外は実施例６と同様にし乾態のコーテッドサンド８を得た。得られたコーテッドサンド８に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
無機微粒子１の代わりに無機微粒子２を用いた以外は実施例６と同様にし乾態のコーテッドサンド８を得た。得られたコーテッドサンド８に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
＜比較例１＞
２５℃の温度に加熱した耐火性骨材１を攪拌機に投入した後、無機系粘結剤２を、耐火性骨材１（１００質量部）に対して、１．２質量部の割合で添加して、１分間の混練を行ない、湿態の混練砂１を得た。得られた混練砂１に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
２５℃の温度に加熱した耐火性骨材１を攪拌機に投入した後、無機系粘結剤２を、耐火性骨材１（１００質量部）に対して、１．２質量部の割合で添加して、１分間の混練を行ない、湿態の混練砂１を得た。得られた混練砂１に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
＜比較例２＞
耐火性骨材として、耐火性骨材１の代わりに耐火性骨材２を用いた以外は比較例１と同様の方法により湿態の混練砂２を得た。得られた混練砂２に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
耐火性骨材として、耐火性骨材１の代わりに耐火性骨材２を用いた以外は比較例１と同様の方法により湿態の混練砂２を得た。得られた混練砂２に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
＜比較例３＞
１２０℃の温度に加熱した耐火性骨材２を撹拌機に投入した後、無機系粘結剤２を、耐火性骨材２（１００質量部）に対して、１．２質量部の割合で添加して混錬を行うことにより、無機系粘結剤２の水分を乾燥除去しつつ粉砕して乾態のコーテッドサンド９を得た。得られたコーテッドサンド９に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
１２０℃の温度に加熱した耐火性骨材２を撹拌機に投入した後、無機系粘結剤２を、耐火性骨材２（１００質量部）に対して、１．２質量部の割合で添加して混錬を行うことにより、無機系粘結剤２の水分を乾燥除去しつつ粉砕して乾態のコーテッドサンド９を得た。得られたコーテッドサンド９に対して上記評価をおこなった。得られた結果を表２に示す。
実施例１～８の乾態の無機コーテッドサンドは比較例１～２の湿態の混練砂よりも充填率が高く、金型への充填性に優れていた。さらに、実施例１～８の乾態の無機コーテッドサンドを用いて得られた鋳型は、比較例１～２の湿態の混練砂を用いて得られた鋳型に比べて、曲げ強度が高く、強度に優れていた。比較例３の乾態のコーテッドサンドは、水蒸気を通気させない条件では硬化しなかった。
以上から、本実施形態に係る無機コーテッドサンドは、金型への充填性に優れるとともに、強度に優れた鋳型を実現できることが確認できた。また、本実施形態に係る無機コーテッドサンドは、水蒸気を通気させない条件でも硬化することが確認でき、設備等を簡略化できることがわかる。また、本実施形態に係る無機コーテッドサンドは、無機粘結剤の水溶液を用いることなく製造することができ、また、無機コーテッドサンドの製造にあたり、水を除去する工程を要しないことがわかる。
以上から、本実施形態に係る無機コーテッドサンドは、金型への充填性に優れるとともに、強度に優れた鋳型を実現できることが確認できた。また、本実施形態に係る無機コーテッドサンドは、水蒸気を通気させない条件でも硬化することが確認でき、設備等を簡略化できることがわかる。また、本実施形態に係る無機コーテッドサンドは、無機粘結剤の水溶液を用いることなく製造することができ、また、無機コーテッドサンドの製造にあたり、水を除去する工程を要しないことがわかる。
Claims (11)
- 耐火性骨材（粒状アルミナからなる材料を除く。）と、前記耐火性骨材の表面に形成された無機系粘結剤層と、を有する乾態の無機コーテッドサンドを製造するための製造方法であって、
該無機系粘結剤層がメタケイ酸塩水和物を含み、
メタケイ酸塩水和物の融点以上の温度にて、前記耐火性骨材と前記メタケイ酸塩水和物を混合して混合物を得る工程（１）と、
該混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度に冷却する工程（２）と、を含む無機コーテッドサンドの製造方法（ただし、以下の（ａ）および（ｂ）を除く。
（ａ）水ガラスとカ性アルカリとの混合液を添加する工程を含む製造方法
（ｂ）前記工程（１）が、混練中さらにアルコールを添加する工程を含む製造方法）。 - 前記工程（１）において、メタケイ酸塩水和物を予め水溶液にしないで混合する、請求項１に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 前記無機系粘結剤層中に含まれる水分量が、メタケイ酸塩１００質量部に対して６０質量部以上１４０質量部以下である、請求項１または２に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 前記メタケイ酸塩水和物がメタケイ酸ナトリウム５水和物及びメタケイ酸ナトリウム９水和物から選ばれる１種以上である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 前記耐火性骨材の非晶化度が３０％以上である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 前記無機コーテッドサンドの球形度が０．８０以上である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 前記無機コーテッドサンドの平均粒子径が０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 前記耐火性骨材がＳｉＯ２ を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 前記無機系粘結剤層上および前記無機系粘結剤層中の少なくとも一方に無機微粒子をさらに含み、
前記無機微粒子の平均粒子径が０．１μｍ以上２．０μｍ以下である、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。 - ＪＩＳ Ａ １１０１：２０１４に準拠し、かつ、上端内径５０ｍｍ、下端内径１００ｍｍ及び高さ１５０ｍｍのスランプコーンを用いたスランプ試験により、２５℃、相対湿度５５％の環境下で測定される前記無機コーテッドサンドのスランプロス値が９０ｍｍ以上１１６ｍｍ以下である、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法。
- 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の無機コーテッドサンドの製造方法により無機コーテッドサンドを得る工程と、
前記工程で得られた無機コーテッドサンドを、目的とする鋳型を与える金型に充填する工程（３）と、
前記無機コーテッドサンドが充填された前記金型を、水蒸気を通気させずに加熱して、前記無機コーテッドサンドを硬化させる工程（４）と、を含む、鋳型の製造方法。
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