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特開2024-163865鋳型用鋳物砂およびその製造方法、鋳造用鋳型、ならびに鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024163865
(43)【公開日】2024-11-22
(54)【発明の名称】鋳型用鋳物砂およびその製造方法、鋳造用鋳型、ならびに鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法
(51)【国際特許分類】
B22C 1/18 20060101AFI20241115BHJP
B22C 1/00 20060101ALI20241115BHJP
【ＦＩ】
B22C1/18 B
B22C1/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024075772
(22)【出願日】2024-05-08
(31)【優先権主張番号】P 2023079040
(32)【優先日】2023-05-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110928
【弁理士】
【氏名又は名称】速水 進治
(72)【発明者】
【氏名】石山 翔午
(72)【発明者】
【氏名】青沼 宏明
【テーマコード（参考）】
4E092
【Ｆターム（参考）】
4E092AA02
4E092AA03
4E092AA04
4E092AA05
4E092AA07
4E092AA14
4E092AA16
4E092AA18
4E092AA19
4E092AA23
4E092AA35
4E092AA36
4E092AA42
4E092AA60
4E092BA12
4E092BA20
(57)【要約】
【課題】鋳型用鋳物砂の製造時の環境負荷を軽減しつつ、保存安定性を向上できる鋳型用鋳物砂を提供する。
【解決手段】鋳型用鋳物砂は、再生砂（Ａ）およびＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有する、鋳型用鋳物砂であって、前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である。
【選択図】なし
【解決手段】鋳型用鋳物砂は、再生砂（Ａ）およびＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有する、鋳型用鋳物砂であって、前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有する、鋳型用鋳物砂であって、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、
前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である、鋳型用鋳物砂。
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、
前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である、鋳型用鋳物砂。
【請求項2】
請求項１に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記第１被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０２質量部以上１０質量部以下である、鋳型用鋳物砂。
前記第１被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０２質量部以上１０質量部以下である、鋳型用鋳物砂。
【請求項3】
請求項１または２に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記第１被覆層がアルミノケイ酸塩を含有し、前記アルミノケイ酸塩がケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸塩との混合物、ならびにゼオライトの中から選ばれる１種以上である、鋳型用鋳物砂。
前記第１被覆層がアルミノケイ酸塩を含有し、前記アルミノケイ酸塩がケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸塩との混合物、ならびにゼオライトの中から選ばれる１種以上である、鋳型用鋳物砂。
【請求項4】
請求項３に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記アルミン酸塩がアルミン酸ナトリウム、および水酸化アルミニウムの少なくとも一方である、鋳型用鋳物砂。
前記アルミン酸塩がアルミン酸ナトリウム、および水酸化アルミニウムの少なくとも一方である、鋳型用鋳物砂。
【請求項5】
請求項１または２に記載の鋳型用鋳物砂からなる鋳造用鋳型。
【請求項6】
再生砂（Ａ）およびＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の製造方法。
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の製造方法。
【請求項7】
請求項６に記載の鋳型用鋳物砂の製造方法であって、
前記鋳物砂を得る前記工程において、前記骨材と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、を混合して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
前記鋳物砂を得る前記工程において、前記骨材と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、を混合して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
【請求項8】
請求項６または７に記載の鋳型用鋳物砂の製造方法であって、
前記鋳物砂を得る前記工程において、２５℃以上４００℃未満に加熱して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
前記鋳物砂を得る前記工程において、２５℃以上４００℃未満に加熱して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
【請求項9】
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）はＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法。
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）はＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋳型用鋳物砂およびその製造方法、鋳造用鋳型、ならびに鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の観点から人と環境に配慮した製品設計の重要性が増しており、ＣＯ２排出量やＶＯＣを低減した環境調和型の鋳造プロセスの技術開発が加速している。
環境調和型の鋳造プロセスとしては、例えば、耐火性骨材と、液状の水ガラスからなる無機粘結剤を用いる湿態砂の無機バインダープロセスが知られている。例えば、特許文献１（特表２０１０－５１９０４２号公報）に記載のものが挙げられる。
環境調和型の鋳造プロセスとしては、例えば、耐火性骨材と、液状の水ガラスからなる無機粘結剤を用いる湿態砂の無機バインダープロセスが知られている。例えば、特許文献１（特表２０１０－５１９０４２号公報）に記載のものが挙げられる。
【0003】
特許文献２（特表２０２１－５３６３６７号公報）は再生砂と二酸化ケイ素を含む粒子状非晶質酸化物と混合して混合物を得、その混合物を４００℃以上の温度で加熱処理することで、可使時間が改善され、鋳物の表面品質が改善され、大幅なエネルギー節約も実現できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０１０－５１９０４２号公報
【特許文献2】特表２０２１－５３６３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来の特許文献１，２に開示されるような再生砂に無機粘結剤を適用して鋳型用鋳物砂を製造し、鋳型を鋳造しようとした際、加熱による液架橋が十分に進行しない等して、適切に鋳造ができない場合があった。すなわち、鋳型用鋳物砂の可使時間を長くする点で改善の余地があった。
また従来の方法で得られた再生砂は、再生処理に６００～８００℃の高温処理を行うため、エネルギー消費やＣＯ２排出を抑制する点でも不十分であった。
また従来の方法で得られた再生砂は、再生処理に６００～８００℃の高温処理を行うため、エネルギー消費やＣＯ２排出を抑制する点でも不十分であった。
【0006】
つまり、本発明は再生砂等を用いた鋳型用鋳物砂の可使時間を長くするとともに、鋳型用鋳物砂形成時の環境負荷を軽減することに関する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、鋳物砂を用いた鋳型用鋳物砂において、再生砂、またはＳｉＯ２をする耐火性骨材に対し、被覆層を適用して陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を特定の値に制御した鋳物砂を用いることが有効であることを見出し、本発明を完成させた。
【0008】
本発明によれば、
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有する、鋳型用鋳物砂であって、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、
前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である、鋳型用鋳物砂が提供される。
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有する、鋳型用鋳物砂であって、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、
前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である、鋳型用鋳物砂が提供される。
【0009】
また、本発明によれば、上記の鋳型用鋳物砂からなる鋳造用鋳型が提供される。
【0010】
また、本発明によれば、
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の製造方法が提供される。
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の製造方法が提供される。
【0011】
また、本発明によれば、
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法が提供される。
再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法が提供される。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、鋳型用鋳物砂の製造時の環境負荷を軽減しつつ、保存安定性を向上できる鋳型用鋳物砂を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0013】
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」は特に断りがなければ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。
【0014】
また、「被覆」および「被覆層」とは連続的であるものに限られず、一部に非連続な部分があってもよい。
【0015】
＜鋳型用鋳物砂＞
本実施形態の鋳型用鋳物砂は、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有し、前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である。
本実施形態の鋳型用鋳物砂は、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有し、前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である。
【0016】
すなわち、本実施形態の鋳型用鋳物砂は、骨材と、ケイ酸塩を含む無機粘結剤とを用いて鋳型用鋳物砂を作製する際に、骨材を第１被覆膜で覆い所定の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）となる鋳物砂とすることによって、当該鋳物砂を用いてケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成した鋳型用鋳物砂の保存安定性を向上することができる。
【0017】
かかる理由の詳細は明らかではないが、以下のように推測される。
（ｉ）再生砂（Ａ）の表面には、鋳造に一度使用された無機粘結剤の残留物が付着している場合がある。無機粘結剤の残留物を有する再生砂（Ａ）と無機粘結剤を混練して鋳型用鋳物砂を作製した場合、残留物中のケイ酸塩またはケイ酸塩の反応物と、無機粘結剤中のケイ酸塩との反応が進行し、混錬砂の可使時間が短くなる。
（ｉｉ）一方、ＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）と無機粘結剤を混練して鋳型用鋳物砂を作製した場合も（ｉ）と同様に、耐火性骨材（Ｂ）のＳｉＯ２成分と無機粘結剤中のケイ酸塩との反応が進行し得るため、可使時間が短くなる場合がある。
（ｉｉｉ）そこで、第１被覆層を骨材の表面を覆うように形成し、特定のＣＥＣを有する鋳物砂とすることで、残留物との反応を抑制することができる。その結果、当該鋳物砂を用いて無機粘結剤を適用して鋳型用鋳物砂を作製したとしても、良好な可使時間が保持され、保存安定性を向上できると考えられる。
（ｉ）再生砂（Ａ）の表面には、鋳造に一度使用された無機粘結剤の残留物が付着している場合がある。無機粘結剤の残留物を有する再生砂（Ａ）と無機粘結剤を混練して鋳型用鋳物砂を作製した場合、残留物中のケイ酸塩またはケイ酸塩の反応物と、無機粘結剤中のケイ酸塩との反応が進行し、混錬砂の可使時間が短くなる。
（ｉｉ）一方、ＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）と無機粘結剤を混練して鋳型用鋳物砂を作製した場合も（ｉ）と同様に、耐火性骨材（Ｂ）のＳｉＯ２成分と無機粘結剤中のケイ酸塩との反応が進行し得るため、可使時間が短くなる場合がある。
（ｉｉｉ）そこで、第１被覆層を骨材の表面を覆うように形成し、特定のＣＥＣを有する鋳物砂とすることで、残留物との反応を抑制することができる。その結果、当該鋳物砂を用いて無機粘結剤を適用して鋳型用鋳物砂を作製したとしても、良好な可使時間が保持され、保存安定性を向上できると考えられる。
【0018】
また、骨材の表面を被覆する第１被覆層をアルミノケイ酸塩含有物から形成された場合は、比較的低温で形成することができる。そのため、従来の無機バインダープロセスの再生では６００～８００℃の焙焼工程が取られていたがこれを省略でき、熱エネルギーの消費及びＣＯ２排出を抑えることができ、環境負荷を軽減できる。
【0019】
〔鋳物砂〕
鋳物砂は、所定の骨材の表面に第１被覆層が配置されたものであり、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である。鋳物砂を第２被覆層である無機粘結剤層で覆うことにより、鋳型用鋳物砂が得られる。
鋳物砂は、所定の骨材の表面に第１被覆層が配置されたものであり、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である。鋳物砂を第２被覆層である無機粘結剤層で覆うことにより、鋳型用鋳物砂が得られる。
【0020】
［陽イオン交換容量］
鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、良好な保存安定性を得る観点で特定の値に制御する必要がある。
陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、保存安定性を高める観点から、３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であり、５ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましく、６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることがより好ましい。
一方、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、良好な保存安定性を保持する観点から、４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、２０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが好ましく、１０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることがより好ましく、８ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが更に好ましい。
鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、良好な保存安定性を得る観点で特定の値に制御する必要がある。
陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、保存安定性を高める観点から、３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であり、５ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましく、６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることがより好ましい。
一方、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、良好な保存安定性を保持する観点から、４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、２０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが好ましく、１０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることがより好ましく、８ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが更に好ましい。
【0021】
また、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）の制御は、公知の方法を組み合わせることで行うことができるが、例えば、第１被覆層の材料の選択、含有量の調整、焼成温度及び時間を調整する方法が挙げられる。
【0022】
鋳物砂のＣＥＣは、以下に示される酢酸アンモニウム法（肥料分析法（農林水産省農業環境技術研究所法）５．３１．１）によって求められる。
まず浸透管の下部に脱脂綿の小片を支持層として入れ、その上にろ紙を細かく切って熱水中でかき混ぜて作ったろ紙パルプを約５ｍｍの厚さに詰めて平らなろ過面を作る。次に浸透管の下端に栓をして１Ｍ酢酸アンモニウム液数ｍＬを入れ、そこに分析試料（鋳物砂）２～４ｇを秤量し、少量ずつ落下沈降させて充てんしたのち、栓を外して装置を組み立て、酢酸アンモニウム液で洗浄を始める。１Ｍ酢酸アンモニウム液は１００ｍＬを用い、４～２０時間で浸透し終わるように滴下速度を調節する。浸透終了後少量のアルコール液で浸透管の内側上部を洗い落とし、更に８０％アルコール液５０ｍＬで試料層を洗浄して過剰の酢酸アンモニウム液を除去する。このようにして得たＮＨ４ ＋で飽和された分析試料を１０％塩化ナトリウム液１００ｍＬで洗浄してＮＨ４ ＋を交換浸出する。この浸出液中のアンモニア性窒素を水蒸気蒸留及びアルカリ滴定して定量し、分析試料１ｋｇ当たりのミリモル当量として示し陽イオン交換容量とする。
まず浸透管の下部に脱脂綿の小片を支持層として入れ、その上にろ紙を細かく切って熱水中でかき混ぜて作ったろ紙パルプを約５ｍｍの厚さに詰めて平らなろ過面を作る。次に浸透管の下端に栓をして１Ｍ酢酸アンモニウム液数ｍＬを入れ、そこに分析試料（鋳物砂）２～４ｇを秤量し、少量ずつ落下沈降させて充てんしたのち、栓を外して装置を組み立て、酢酸アンモニウム液で洗浄を始める。１Ｍ酢酸アンモニウム液は１００ｍＬを用い、４～２０時間で浸透し終わるように滴下速度を調節する。浸透終了後少量のアルコール液で浸透管の内側上部を洗い落とし、更に８０％アルコール液５０ｍＬで試料層を洗浄して過剰の酢酸アンモニウム液を除去する。このようにして得たＮＨ４ ＋で飽和された分析試料を１０％塩化ナトリウム液１００ｍＬで洗浄してＮＨ４ ＋を交換浸出する。この浸出液中のアンモニア性窒素を水蒸気蒸留及びアルカリ滴定して定量し、分析試料１ｋｇ当たりのミリモル当量として示し陽イオン交換容量とする。
【0023】
以下、本実施形態の鋳物砂についてさらに具体的に説明する。
【0024】
本実施形態の鋳物砂は、粒子群である。流動性を良好にし、成形金型への充填性をより一層向上させる観点から、鋳物砂は球状であることが好ましい。ここで、鋳物砂が球状とはボールのような丸い形状をしたものをいう。より具体的には、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、鋳物砂の球形度は好ましくは０．７５以上であり、より好ましくは０．８０以上、さらに好ましくは０．８２以上である。また、球形度の上限値については、具体的には１である。
本実施形態において、鋳物砂の球形度は、具体的には後述する耐火性骨材の球形度と一致する。
鋳物砂の球形度の測定方法は、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、球形度＝〔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。
本実施形態において、鋳物砂の球形度は、具体的には後述する耐火性骨材の球形度と一致する。
鋳物砂の球形度の測定方法は、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、球形度＝〔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。
【0025】
（平均粒子径）
鋳物砂の平均粒子径は、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、保存安定性の観点から、０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましい。また、鋳物砂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、無機粘結剤等の使用量を減らすことができるため、再生砂への再生がより容易となる点においても好ましい。
鋳物砂の平均粒子径は、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、鋳物砂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点においても好ましい。
鋳物砂の平均粒子径は、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、保存安定性の観点から、０．０５ｍｍ以上が好ましく、０．１ｍｍ以上がより好ましい。また、鋳物砂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、無機粘結剤等の使用量を減らすことができるため、再生砂への再生がより容易となる点においても好ましい。
鋳物砂の平均粒子径は、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、鋳物砂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点においても好ましい。
【0026】
鋳物砂の平均粒子径は、以下の方法により測定できる。
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子径（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子径（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。
【0027】
［再生砂（Ａ）］
再生砂（Ａ）は、骨材であって、耐火性骨材と粘結剤とから形成される使用済みの鋳造用鋳型又は中子から再利用される耐火性材料である。好ましくは、耐火性骨材と、当該耐火性骨材の表面に形成され、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上を含む無機粘結剤層と、を有する。
再生砂（Ａ）は、例えば、後述の製造方法によって得られるものである。
再生砂（Ａ）は、骨材であって、耐火性骨材と粘結剤とから形成される使用済みの鋳造用鋳型又は中子から再利用される耐火性材料である。好ましくは、耐火性骨材と、当該耐火性骨材の表面に形成され、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上を含む無機粘結剤層と、を有する。
再生砂（Ａ）は、例えば、後述の製造方法によって得られるものである。
【0028】
（耐火性骨材）
再生砂（Ａ）を構成する耐火性骨材の材料として、天然砂および人工砂からなる群から選択される１種以上が挙げられる。耐火性骨材は、具体的には耐火性骨材の粒子群で構成される。
再生砂（Ａ）を構成する耐火性骨材の材料として、天然砂および人工砂からなる群から選択される１種以上が挙げられる。耐火性骨材は、具体的には耐火性骨材の粒子群で構成される。
【0029】
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、アルミナ砂からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。
【0030】
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からなる群から選択される１種または２種以上が挙げられる。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。
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。
【0031】
なお、耐火性骨材中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３等の各成分の含有量は以下の蛍光Ｘ線法を用いて測定することができる。耐火性骨材を振動ミルで約０．１μｍ以下のサイズに調整し、１０５０℃で１時間加熱する。その後、四ホウ酸リチウム５ｇ、耐火性骨材０．５ｇを混合して１２００℃で１０分間加熱して溶融させた後、冷却してガラス状にした試料を調製する（ガラスビード法）。試料は蛍光Ｘ線分析装置ＺＳＸ Ｐｒｉｍｕｓ ＩＩ（リガク社製）を用いて、ファンダメンタル・パラメータ（Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：ＦＰ）法にて蛍光Ｘ線分析を行う。
【0032】
上記の耐火性骨材の形状は、鋳型用鋳物砂の流動性を良好にし、成形金型への充填性をより一層向上させる観点から、上記の鋳物砂と同様である。
【0033】
（平均粒子径）
また、耐火性骨材の平均粒子径は、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、好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１ｍｍ以上である。また、耐火性骨材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、無機粘結剤の使用量を減らすことができるため、鋳型用鋳物砂の再生がより容易となるという点においても好ましい。
耐火性骨材の平均粒子径は、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、好ましくは２ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。また、耐火性骨材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という点においても好ましい。
耐火性骨材の平均粒子径の測定方法は、前記鋳物砂の平均粒子径の測定方法と同様である。
また、耐火性骨材の平均粒子径は、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、好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１ｍｍ以上である。また、耐火性骨材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、無機粘結剤の使用量を減らすことができるため、鋳型用鋳物砂の再生がより容易となるという点においても好ましい。
耐火性骨材の平均粒子径は、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、好ましくは２ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である。また、耐火性骨材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という点においても好ましい。
耐火性骨材の平均粒子径の測定方法は、前記鋳物砂の平均粒子径の測定方法と同様である。
【0034】
（非晶化度）
耐火性骨材の非晶化度は、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、２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上がさらに好ましい。
耐火性骨材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、２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましく、４０％以上がさらに好ましい。
耐火性骨材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。
【0035】
（Ｘ線回折法）
前記耐火性骨材の非晶化度は下記のＸ線回折法にて測定できる。
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
前記耐火性骨材の非晶化度は下記のＸ線回折法にて測定できる。
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
【0036】
耐火性骨材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。
【0037】
（無機粘結剤層）
再生砂（Ａ）は無機粘結剤層を有することが好ましい。具体的には無機粘結剤層は、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上を含み、耐火性骨材の表面を被覆している。なお、被覆とは、連続である場合に限られず、一部に非連続な部分があってもよい。
再生砂（Ａ）は無機粘結剤層を有することが好ましい。具体的には無機粘結剤層は、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上を含み、耐火性骨材の表面を被覆している。なお、被覆とは、連続である場合に限られず、一部に非連続な部分があってもよい。
【0038】
上記無機粘結剤層は、耐火性骨材と耐火性骨材の表面に形成された無機粘結剤を有する鋳型用鋳物砂を鋳造用の鋳型に成形し、鋳型として使用した後、再生して再生砂としたときに、当該無機粘結剤が残留無機粘結剤として耐火性骨材の表面に存在するものを意図する。
すなわち、上記無機粘結剤層に含まれるケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物は、残留無機粘結剤が耐火性骨材の表面に存在していることを意図する。
上記ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物は、具体的には、ケイ酸塩、および、反応物としては、ケイ酸塩と非晶質シリカとの反応物、ケイ酸塩と非晶質シリカとの反応物等がそれぞれ挙げられ、１種または２種以上が混在している。また、塩を構成するカチオンとしては、ナトリウム、カリウム、リチウム、およびアンモニウムなどの１価のカチオン、並びに、マグネシウム、カルシウム、および亜鉛などの２価のカチオンが例として挙げられる。
すなわち、上記無機粘結剤層に含まれるケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物は、残留無機粘結剤が耐火性骨材の表面に存在していることを意図する。
上記ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物は、具体的には、ケイ酸塩、および、反応物としては、ケイ酸塩と非晶質シリカとの反応物、ケイ酸塩と非晶質シリカとの反応物等がそれぞれ挙げられ、１種または２種以上が混在している。また、塩を構成するカチオンとしては、ナトリウム、カリウム、リチウム、およびアンモニウムなどの１価のカチオン、並びに、マグネシウム、カルシウム、および亜鉛などの２価のカチオンが例として挙げられる。
【0039】
無機粘結剤層にケイ酸塩やケイ酸塩の反応物が含まれていることを確認する方法としては、例えば、再生砂を塩酸水溶液中で攪拌して溶出した成分をＩＣＰ発光分析装置で分析し、ケイ酸イオンやナトリウムイオン等の濃度などを求める方法、再生砂表面を走査型電子顕微鏡―エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＳＥＭ－ＥＤＸ）で元素分析し、ケイ素やナトリウムなどの存在を確認する方法、あるいは２３Ｎａ、２９Ｓｉ固体ＮＭＲによるケイ酸塩由来の構造を確認する方法が挙げられる。
【0040】
［耐火性骨材（Ｂ）］
耐火性骨材（Ｂ）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の観点から非晶化度は、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、保存安定性向上の観点から、好ましくは９９％以下であり、より好ましくは８０％以下であり、更に好ましくは７０％以下であり、こと更に好ましくは６０％以下である。
耐火性骨材（Ｂ）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の観点から非晶化度は、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、保存安定性向上の観点から、好ましくは９９％以下であり、より好ましくは８０％以下であり、更に好ましくは７０％以下であり、こと更に好ましくは６０％以下である。
【0041】
また、耐火性骨材（Ｂ）のＳｉＯ２の含有量は保存安定性の観点から１０％以上が好ましく、より好ましくは２０％以上、より好ましくは３０％以上であり、鋳型強度がより向上する観点から９９％以下が好ましく、より好ましくは８０％以下であり、さらに好ましくは７０％以下である。また、保存安定性向上の観点から、耐火性骨材（Ｂ）のＳｉＯ２の含有量は５０％以下とすることが好ましく、４０％以下とすることがより好ましい。
【0042】
耐火性骨材（Ｂ）の非晶化度は、再生砂（Ａ）の耐火性骨材と同様のＸ線回折法によって求められる。
また、耐火性骨材（Ｂ）中のＳｉＯ２の含有量は再生砂（Ａ）の耐火性骨材と同様の蛍光Ｘ線法を用いて測定することができる。
また、耐火性骨材（Ｂ）中の平均粒子径は再生砂（Ａ）の耐火性骨材と同様の画像解析により測定することができる。
また、耐火性骨材（Ｂ）中のＳｉＯ２の含有量は再生砂（Ａ）の耐火性骨材と同様の蛍光Ｘ線法を用いて測定することができる。
また、耐火性骨材（Ｂ）中の平均粒子径は再生砂（Ａ）の耐火性骨材と同様の画像解析により測定することができる。
【0043】
［第１被覆層］
鋳物砂を構成する第１被覆層は、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面を被覆するための層であり、鋳物砂の最外層となる層である。また、前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものである。
鋳物砂を構成する第１被覆層は、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面を被覆するための層であり、鋳物砂の最外層となる層である。また、前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものである。
【0044】
第１被覆層により、無機粘結剤が骨材（鋳物砂）に作用することを抑制し、鋳型用鋳物砂の可使時間を保持できる。特に、第１被覆層をアルミノケイ酸塩から形成された層とすることで、比較的低温で形成することができるため、熱処理による環境負荷をより低減できる。
【0045】
本実施形態において、アルミノケイ酸塩は、具体的には、耐火性骨材（Ｂ）の表面に存在している残留無機粘結剤や耐火性骨材（Ｂ）の何れか、もしくは両方を示す。
アルミノケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムとの反応物が挙げられる。
保存安定性を向上しやすくする点から上記アルミノケイ酸塩が、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸ナトリウムまたは水酸化アルミニウムとの反応物を少なくとも一方を含むことが好ましい。
アルミン酸ナトリウムの形態はとくに限定されず、粉体または水溶液のいずれであってもよい。
なお、ケイ酸塩とは組成中にシリケートを有すること、すなわち、１個または数個のケイ素原子を中心とし、電気陰性な配位子がこれを取り囲んだ構造を持つアニオン基を組成中に含む物質を指す。ケイ酸塩の一例としては、アルミノケイ酸塩やメタケイ酸塩等が挙げられる。
アルミノケイ酸塩としては、例えば、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムとの反応物が挙げられる。
保存安定性を向上しやすくする点から上記アルミノケイ酸塩が、ケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸ナトリウムまたは水酸化アルミニウムとの反応物を少なくとも一方を含むことが好ましい。
アルミン酸ナトリウムの形態はとくに限定されず、粉体または水溶液のいずれであってもよい。
なお、ケイ酸塩とは組成中にシリケートを有すること、すなわち、１個または数個のケイ素原子を中心とし、電気陰性な配位子がこれを取り囲んだ構造を持つアニオン基を組成中に含む物質を指す。ケイ酸塩の一例としては、アルミノケイ酸塩やメタケイ酸塩等が挙げられる。
【0046】
第１被覆層の中のアルミニウムの含有量はＡｌ２Ｏ３換算で、保存安定性を高める点から、骨材１００質量部に対して０．１質量部以上であることが好ましく、０．４質量部以上であることがより好ましい。
一方、第１被覆層の中のアルミニウムの含有量はＡｌ２Ｏ３換算で、鋳型強度を高めつつ、良好な保存安定性を得る点から、骨材１００質量部に対して、２０質量部以下であることが好ましく、１０質量部以下であることがより好ましい。
一方、第１被覆層の中のアルミニウムの含有量はＡｌ２Ｏ３換算で、鋳型強度を高めつつ、良好な保存安定性を得る点から、骨材１００質量部に対して、２０質量部以下であることが好ましく、１０質量部以下であることがより好ましい。
【0047】
なお、第１被覆層の中のアルミニウムの含有量は以下の方法で求められる。
前記蛍光Ｘ線法での骨材の解析値およびそれらを用いた第１被覆層を含有する鋳物砂の解析値を用いて次式から求められる。
第１被覆層のＡｌ２Ｏ３［質量部］＝｛鋳物砂のＡｌ２Ｏ３［質量部］｝－｛骨材のＡｌ２Ｏ３［質量部］｝
前記蛍光Ｘ線法での骨材の解析値およびそれらを用いた第１被覆層を含有する鋳物砂の解析値を用いて次式から求められる。
第１被覆層のＡｌ２Ｏ３［質量部］＝｛鋳物砂のＡｌ２Ｏ３［質量部］｝－｛骨材のＡｌ２Ｏ３［質量部］｝
【0048】
第１被覆層の含有量は、保存安定性を向上させ、高強度の鋳造用鋳型を得る観点から、骨材１００質量部に対して、０．０２質量部以上であることが好ましく、０．１質量部以上であることが好ましく、０．５質量部以上であることがより好ましく、１質量部以上であることがさらに好ましく、２質量部以上であることがことさらに好ましい。
第１被覆層の含有量は、保存安定性と、強度を両立する観点から、骨材１００質量部に対して、１０質量部以下であることが好ましく、９．５質量部以下であることがより好ましい。
第１被覆層の含有量は、保存安定性と、強度を両立する観点から、骨材１００質量部に対して、１０質量部以下であることが好ましく、９．５質量部以下であることがより好ましい。
【0049】
［鋳物砂の製造方法］
次に本実施形態の鋳物砂の製造方法について説明する。
本実施形態の鋳物砂の製造方法は、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材と、前記骨材の表面を覆う第１被覆層と、を有し、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を製造するための方法である。また、前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものである。
当該鋳物砂は、その後、第２被覆層で覆われることにより、無機粘結剤層を有する鋳型用鋳物砂として用いられる。
次に本実施形態の鋳物砂の製造方法について説明する。
本実施形態の鋳物砂の製造方法は、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材と、前記骨材の表面を覆う第１被覆層と、を有し、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を製造するための方法である。また、前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものである。
当該鋳物砂は、その後、第２被覆層で覆われることにより、無機粘結剤層を有する鋳型用鋳物砂として用いられる。
【0050】
本実施形態の製造方法によれば、第１被覆層を骨材の表面に形成することで得られる鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を制御することで、保存安定性を向上しつつ、骨材の高温での焙焼工程を省くことができるため、熱エネルギーの消費を削減し、環境負荷を軽減できる。
【0051】
まず、本実施形態の鋳物砂の製造方法の一例として、以下の工程（１）を含む製造方法が挙げられる。
・工程（１）：再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、を混合し、前記骨材の表面に第１被覆層を形成し、鋳物砂を得る工程
ただし、耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものとする。
・工程（１）：再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、を混合し、前記骨材の表面に第１被覆層を形成し、鋳物砂を得る工程
ただし、耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものとする。
【0052】
工程（１）では、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、骨材とをともに混合することで、骨材の表面を覆うようにして第１被覆層を形成する。なかでも２５℃以上４００℃未満に加熱して第１被覆層を形成することが好ましい。
工程（１）において２５℃以上４００℃未満に加熱して第１被覆層を形成する方法としては、例えば、２５℃以上４００℃未満に加熱した骨材にアルミン酸塩を投入する方法、または、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムを骨材に投入し、次いで２５℃以上４００℃未満に加熱する方法が挙げられる。
なかでも、均一な第１被覆層形成の観点から、後者の方法が好ましい。
また、加熱温度は、保存安定性向上の観点から好ましくは４０℃以上３００℃以下であり、より好ましくは７０℃以上２００℃以下である。
工程（１）において２５℃以上４００℃未満に加熱して第１被覆層を形成する方法としては、例えば、２５℃以上４００℃未満に加熱した骨材にアルミン酸塩を投入する方法、または、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムを骨材に投入し、次いで２５℃以上４００℃未満に加熱する方法が挙げられる。
なかでも、均一な第１被覆層形成の観点から、後者の方法が好ましい。
また、加熱温度は、保存安定性向上の観点から好ましくは４０℃以上３００℃以下であり、より好ましくは７０℃以上２００℃以下である。
【0053】
骨材とアルミン酸塩や水酸化アルミニウム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。
これにより、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下を満たす鋳物砂が得られる。
以上のようにして、本実施形態に係る鋳物砂を得ることができる。
これにより、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下を満たす鋳物砂が得られる。
以上のようにして、本実施形態に係る鋳物砂を得ることができる。
【0054】
次に、本実施形態の鋳物砂を用いた鋳型用鋳物砂について説明する。
【0055】
＜鋳型用鋳物砂およびその製造方法＞
鋳型用鋳物砂は、上記の鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層とを有するものである。すなわち鋳物砂と無機粘結剤としてケイ酸塩を混練することで、鋳物砂の表面に無機粘結剤を付着させて第２被覆層を形成したものである。鋳型用鋳物砂は、その後、鋳型を鋳造する際、加熱により液架橋が進行し、所望の形状や機械的強度の鋳型を鋳造できる。
鋳型用鋳物砂は、上記の鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層とを有するものである。すなわち鋳物砂と無機粘結剤としてケイ酸塩を混練することで、鋳物砂の表面に無機粘結剤を付着させて第２被覆層を形成したものである。鋳型用鋳物砂は、その後、鋳型を鋳造する際、加熱により液架橋が進行し、所望の形状や機械的強度の鋳型を鋳造できる。
【0056】
混練条件は特に限定されないが、例えば温度としては、均一な混錬の観点から５℃以上が好ましく、１０℃以上がより好ましい。一方、可使時間の観点から４０℃以下が好ましく、３５℃以下がより好ましい。また、混錬の時間としては、均一な混錬の観点から０．５分間以上が好ましく、１分間以上がより好ましい。一方、可使時間の観点から１０分間以下が好ましく、５分間以下がより好ましい。また、混錬の回転数としては、均一な混錬の観点から１００ｒｐｍ以上が好ましく、２００ｒｐｍ以上がより好ましい。一方、鋳型用鋳物砂の材料破壊を抑制する観点から７００ｒｐｍ以下が好ましく、５００ｒｐｍ以下がより好ましい。
【0057】
本実施形態の鋳型用鋳物砂は、常温で流動性を有さない湿態である。また、湿態は、無機粘結剤が粘着性を発揮した状態であり、例えば、鋳型鋳造時に、加熱および乾燥により、固化および硬化反応が進行し、所望の鋳型とすることができる。
具体的には、以下の動的安息角を測定できないものは「湿態」である。
具体的には、以下の動的安息角を測定できないものは「湿態」である。
【0058】
（動的安息角の測定方法）
円筒形透明プラスチックボトルにその体積の半分量の鋳型用鋳物砂を入れ、軸心が水平方向になるように保持して、６０ｒｐｍにて水平な軸心周りに回転させる。円筒内で鋳型用鋳物砂が流動せず、または流動しても鋳型用鋳物砂の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。
円筒形透明プラスチックボトルにその体積の半分量の鋳型用鋳物砂を入れ、軸心が水平方向になるように保持して、６０ｒｐｍにて水平な軸心周りに回転させる。円筒内で鋳型用鋳物砂が流動せず、または流動しても鋳型用鋳物砂の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。
【0059】
［第２被覆層］
第２被覆層は、鋳物砂の表面を被覆するものであり、ケイ酸塩を無機粘結剤として用いることで得られる。
（無機粘結剤）
無機粘結剤は、鋳型を鋳造する際に、所望の鋳型が得られるように鋳型砂同士を固く結着させる機能を有する。無機粘結剤が上記の鋳物砂と混錬される際に添加するときの状態は液体である。
第２被覆層は、鋳物砂の表面を被覆するものであり、ケイ酸塩を無機粘結剤として用いることで得られる。
（無機粘結剤）
無機粘結剤は、鋳型を鋳造する際に、所望の鋳型が得られるように鋳型砂同士を固く結着させる機能を有する。無機粘結剤が上記の鋳物砂と混錬される際に添加するときの状態は液体である。
【0060】
無機粘結剤は、ケイ酸塩を含むものであり、好ましくはケイ酸ナトリウムを含み、より好ましくはケイ酸ナトリウムのＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比が１．０以上、４．０以下のものを含み、更に好ましくはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比が１．１超、４．０以下のものを含む。無機粘結剤は、上記以外のケイ酸塩を主成分とするものをさらに含んでもよい。ケイ酸ナトリウム以外のケイ酸塩の具体例として、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、およびケイ酸アンモニウム等が挙げられる。
なお、本実施形態のケイ酸塩は、一価のカチオンの場合、一般式：ｘＭ２Ｏ・ｙＳｉＯ２で表される化合物を指す（ｘ、ｙは任意の正の数値である）。
なお、本実施形態のケイ酸塩は、一価のカチオンの場合、一般式：ｘＭ２Ｏ・ｙＳｉＯ２で表される化合物を指す（ｘ、ｙは任意の正の数値である）。
【0061】
また、無機粘結剤は、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む溶液としてもよい。水ガラス、苛性アルカリ、および水の混合条件は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
【0062】
無機粘結剤の含有量は、骨材１００質量部に対して、好ましくは０．０３質量部以上であり、より好ましくは０．１質量部以上であり、さらに好ましくは０．５質量部以上であり、さらにより好ましくは０．９質量部以上である。
一方、無機粘結剤の含有量は、保存安定性と、強度を両立する観点から、骨材１００質量部に対して、好ましくは５質量部以下であり、より好ましくは４質量部以下であり、さらに好ましくは３質量部以下であり、さらにより好ましくは２質量部以下である。
一方、無機粘結剤の含有量は、保存安定性と、強度を両立する観点から、骨材１００質量部に対して、好ましくは５質量部以下であり、より好ましくは４質量部以下であり、さらに好ましくは３質量部以下であり、さらにより好ましくは２質量部以下である。
【0063】
（その他）
鋳型用鋳物砂は、第２被覆層において、無機粘結剤以外に、無機微粒子、カップリング剤、保湿剤、耐湿向上剤、滑剤、界面活性剤、離型剤等の添加剤を含んでもよい。
鋳型用鋳物砂は、第２被覆層において、無機粘結剤以外に、無機微粒子、カップリング剤、保湿剤、耐湿向上剤、滑剤、界面活性剤、離型剤等の添加剤を含んでもよい。
【0064】
上記の無機微粒子としては限定されないが、例えば、シリカ、シリコン、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、および酸化錫等の中から選ばれる１種または２種以上の微粒子が挙げられる。なかでも、鋳型の強度を向上させる観点から、シリカ微粒子が好ましく、比表面積が大きく、ケイ酸塩との反応性が高い観点から、非晶質シリカ微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。
【0065】
上記の非晶質シリカ微粒子の含有量は、骨材１００質量部に対して、好ましくは０．０３質量部以上であり、より好ましくは０．１質量部以上であり、さらに好ましくは０．５質量部以上である。
一方、非晶質シリカ微粒子の含有量は、保存安定性と、強度を両立する観点から、骨材１００質量部に対して、好ましくは４質量部以下であり、より好ましくは３質量部以下であり、さらに好ましくは２質量部以下であり、さらにより好ましくは１質量部以下である。
一方、非晶質シリカ微粒子の含有量は、保存安定性と、強度を両立する観点から、骨材１００質量部に対して、好ましくは４質量部以下であり、より好ましくは３質量部以下であり、さらに好ましくは２質量部以下であり、さらにより好ましくは１質量部以下である。
【0066】
上記の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。
上記の保湿剤としては、たとえば多価アルコール、水溶性高分子、炭化水素類、糖類、タンパク質、上述したもの以外の無機化合物が挙げられる。
上記の耐湿向上剤としては、金属酸化物（上記で挙げられたものを除く。）、炭酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩、リン酸塩等が挙げられる。
上記の滑剤としては、例えば、ワックス類；脂肪酸アマイド類；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。
上記の離型剤としては、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。
上記の保湿剤としては、たとえば多価アルコール、水溶性高分子、炭化水素類、糖類、タンパク質、上述したもの以外の無機化合物が挙げられる。
上記の耐湿向上剤としては、金属酸化物（上記で挙げられたものを除く。）、炭酸塩、ホウ酸塩、硫酸塩、リン酸塩等が挙げられる。
上記の滑剤としては、例えば、ワックス類；脂肪酸アマイド類；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。
上記の離型剤としては、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。
【0067】
＜鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法＞
本実施形態の鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法は、上述の鋳物砂と、無機粘結剤とを混合して、鋳型用鋳物砂を調製する工程を含む。すなわち特定の鋳物砂を用いることで、鋳型用鋳物砂の可使時間を長くし、保存安定性を良好にできる。
詳細には、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂であって、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である上述の鋳物砂と、無機粘結剤（ケイ酸塩）と、を混練することで、鋳物砂の表面に無機粘結剤を付着させる。また、耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものである。混練方法は、上記の鋳型用鋳物砂の製造方法と同様の方法とすることができる。
本実施形態の鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法は、上述の鋳物砂と、無機粘結剤とを混合して、鋳型用鋳物砂を調製する工程を含む。すなわち特定の鋳物砂を用いることで、鋳型用鋳物砂の可使時間を長くし、保存安定性を良好にできる。
詳細には、再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂であって、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である上述の鋳物砂と、無機粘結剤（ケイ酸塩）と、を混練することで、鋳物砂の表面に無機粘結剤を付着させる。また、耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含むものである。混練方法は、上記の鋳型用鋳物砂の製造方法と同様の方法とすることができる。
【0068】
なお、鋳型用鋳物砂の保存安定方法における鋳物砂および鋳型用鋳物砂の構成、製造方法等は、上述したものと同様である。
【0069】
＜再生砂（Ａ）の製造方法／使用済み鋳物砂の再生方法＞
鋳造後の鋳型廃砂の再生方法としては、公知の方法（例えば「鋳型造型法」、第４版、社団法人日本鋳造技術協会、平成８年１１月１８日、３２７～３３０頁）に準じることができる。例えば、乾式研磨処理（機械的磨耗）、湿式研磨処理、焙焼処理などの方法やこれらの処理を組み合わせた方法が知られている。
鋳造後の鋳型廃砂の再生方法としては、公知の方法（例えば「鋳型造型法」、第４版、社団法人日本鋳造技術協会、平成８年１１月１８日、３２７～３３０頁）に準じることができる。例えば、乾式研磨処理（機械的磨耗）、湿式研磨処理、焙焼処理などの方法やこれらの処理を組み合わせた方法が知られている。
【0070】
乾式研磨処理では、耐火性骨材の表面に存在する無機粘結剤層残渣の一部を除去することができる。除去には、例えば、砂を高速気流により装置内で上昇させ、衝突板に衝突させることによって、砂粒相互の衝突と摩擦により磨鉱処理するサンドリクレーマー、高速回転するローター上に砂を投入し、その遠心力で生ずる投射砂と落下する投入砂との間で起こる衝突と摩擦によって磨鉱処理する高速回転するロータリーリクレーマー、砂粒同士の摩擦を利用して磨鉱処理するアジテーターミル等を用いた方法を用いることができる。
また、湿式研磨処理としては、例えば、羽を回転させたトラフ内の砂粒相互の摩擦によって磨鉱処理するトラフ磨鉱機を用いた方法が挙げられる。
また、湿式研磨処理としては、例えば、羽を回転させたトラフ内の砂粒相互の摩擦によって磨鉱処理するトラフ磨鉱機を用いた方法が挙げられる。
【0071】
焙焼処理としては、例えば、流動焙焼炉やロータリーキルンなどの焙焼炉を用いて、その焙焼炉内に砂を隋時投入し、２００～１０００℃の範囲で焼成する方法が挙げられる。また、より精度を高めるため６００～８００℃で焙焼することが知られる。
【0072】
どの方法を用いて再生してもよいが、湿式処理や焙焼処理は工程が煩雑で、エネルギー負荷が大きいため、なかでも、乾式研磨処理が好ましい。
【0073】
＜鋳型＞
本実施形態の鋳造用鋳型は、前述の本実施形態における鋳型用鋳物砂により形成されたものである。鋳造用鋳型の造型方法としては、加熱された成形金型を用いた造型方法、加熱された成形金型にさらに水蒸気を通気した後、熱風を通気する造型方法等が挙げられる。
本実施形態の鋳造用鋳型は、前述の本実施形態における鋳型用鋳物砂により形成されたものである。鋳造用鋳型の造型方法としては、加熱された成形金型を用いた造型方法、加熱された成形金型にさらに水蒸気を通気した後、熱風を通気する造型方法等が挙げられる。
【0074】
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。
【0075】
以下、上述した実施形態に関し、本発明はさらに以下の鋳型用鋳物砂、鋳型用鋳物砂の製造方法および鋳造用鋳型の製造方法を開示する。
＜１＞ 再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有する、鋳型用鋳物砂であって、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、
前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、５ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましく、６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることがより好ましく、２０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが好ましく、１０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることがより好ましく、８ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが更に好ましい、鋳型用鋳物砂。
＜２＞ ＜１＞に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記第１被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０２質量部以上１０質量部以下である、鋳型用鋳物砂。
＜３＞ ＜１＞または＜２＞に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記第１被覆層がアルミノケイ酸塩を含有し、前記アルミノケイ酸塩がケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸塩との混合物、ならびにゼオライトの中から選ばれる１種以上である、鋳型用鋳物砂。
＜４＞ ＜３＞に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記アルミン酸塩がアルミン酸ナトリウム、および水酸化アルミニウムの少なくとも一方である、鋳型用鋳物砂。
＜５＞ ＜１＞乃至＜４＞いずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂からなる鋳造用鋳型。
＜６＞ 再生砂（Ａ）およびＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の製造方法。
＜７＞ ＜６＞に記載の鋳型用鋳物砂の製造方法であって、
前記鋳物砂を得る前記工程において、前記骨材と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、を混合して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
＜８＞ ＜６＞または＜７＞に記載の鋳型用鋳物砂の製造方法であって、
前記鋳物砂を得る前記工程において、２５℃以上４００℃未満、好ましくは４０℃以上３００℃以下、より好ましくは７０℃以上２００℃以下に加熱して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
＜９＞ 再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、５ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましく、６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることがより好ましく、２０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが好ましく、１０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることがより好ましく、８ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが更に好ましい鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）はＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法。
＜１０＞ ＜１＞乃至＜４＞いずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記鋳物砂は粒子群である、鋳型用鋳物砂。
＜１１＞ ＜１＞乃至＜４＞および＜１０＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記耐火性骨材の平均粒子径が、好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１ｍｍ以上であり、好ましくは２ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である、鋳型用鋳物砂。
＜１２＞ ＜１＞乃至＜４＞、＜１０＞および＜１１＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記耐火性骨材（Ｂ）の非晶化度は、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、好ましくは９９％以下であり、より好ましくは８０％以下であり、更に好ましくは７０％以下であり、こと更に好ましくは６０％以下である、鋳型用鋳物砂。
＜１２＞ ＜１＞乃至＜４＞、＜１０＞および＜１１＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第１被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０２質量部以上であることが好ましく、０．１質量部以上であることが好ましく、０．５質量部以上であることがより好ましく、１質量部以上であることがさらに好ましく、２質量部以上であることがことさらに好ましく、１０質量部以下であることが好ましく、９．５質量部以下であることがより好ましい、鋳型用鋳物砂。
＜１３＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１２＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第２被覆層は、ケイ酸塩を含むものであり、好ましくはケイ酸ナトリウムを含み、より好ましくはケイ酸ナトリウムのＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比が１．０以上、４．０以下のものを含む、鋳型用鋳物砂。
＜１４＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１３＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第２被覆層において、前記ケイ酸塩を含む無機粘結剤の含有量は、骨材１００質量部に対して、好ましくは０．０３質量部以上であり、より好ましくは０．１質量部以上であり、さらに好ましくは０．５質量部以上であり、さらにより好ましくは０．９質量部以上であり、好ましくは５質量部以下であり、より好ましくは４質量部以下であり、さらに好ましくは３質量部以下であり、さらにより好ましくは２質量部以下である、鋳型用鋳物砂。
＜１５＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１４＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第２被覆膜層は、さらに非晶質シリカ微粒子を含む、鋳型用鋳物砂。
＜１６＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１５＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記鋳型用鋳物砂は、常温で流動性を有さない湿態である、鋳型用鋳物砂。
＜１＞ 再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層が配置された鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にケイ酸塩が含まれた第２被覆層と、を有する、鋳型用鋳物砂であって、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含み、
前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、５ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましく、６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることがより好ましく、２０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが好ましく、１０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることがより好ましく、８ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが更に好ましい、鋳型用鋳物砂。
＜２＞ ＜１＞に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記第１被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０２質量部以上１０質量部以下である、鋳型用鋳物砂。
＜３＞ ＜１＞または＜２＞に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記第１被覆層がアルミノケイ酸塩を含有し、前記アルミノケイ酸塩がケイ酸塩およびケイ酸塩の反応物の中から選ばれる１種以上と、アルミン酸塩との混合物、ならびにゼオライトの中から選ばれる１種以上である、鋳型用鋳物砂。
＜４＞ ＜３＞に記載の鋳型用鋳物砂であって、
前記アルミン酸塩がアルミン酸ナトリウム、および水酸化アルミニウムの少なくとも一方である、鋳型用鋳物砂。
＜５＞ ＜１＞乃至＜４＞いずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂からなる鋳造用鋳型。
＜６＞ 再生砂（Ａ）およびＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）は、ＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の製造方法。
＜７＞ ＜６＞に記載の鋳型用鋳物砂の製造方法であって、
前記鋳物砂を得る前記工程において、前記骨材と、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、を混合して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
＜８＞ ＜６＞または＜７＞に記載の鋳型用鋳物砂の製造方法であって、
前記鋳物砂を得る前記工程において、２５℃以上４００℃未満、好ましくは４０℃以上３００℃以下、より好ましくは７０℃以上２００℃以下に加熱して前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成する、鋳型用鋳物砂の製造方法。
＜９＞ 再生砂（Ａ）および耐火性骨材（Ｂ）の中から選ばれる１種または２種の骨材の表面に第１被覆層を形成して、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、５ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましく、６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることがより好ましく、２０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが好ましく、１０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることがより好ましく、８ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であることが更に好ましい鋳物砂を得る工程と、
前記鋳物砂とケイ酸塩とを混合して、当該鋳物砂の前記第１被覆層上に当該ケイ酸塩が含まれた第２被覆層を形成する工程と、
を含み、
前記耐火性骨材（Ｂ）はＳｉＯ２を含む、鋳型用鋳物砂の保存安定性の向上方法。
＜１０＞ ＜１＞乃至＜４＞いずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記鋳物砂は粒子群である、鋳型用鋳物砂。
＜１１＞ ＜１＞乃至＜４＞および＜１０＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記耐火性骨材の平均粒子径が、好ましくは０．０５ｍｍ以上であり、より好ましくは０．１ｍｍ以上であり、好ましくは２ｍｍ以下であり、より好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましくは０．５ｍｍ以下である、鋳型用鋳物砂。
＜１２＞ ＜１＞乃至＜４＞、＜１０＞および＜１１＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記耐火性骨材（Ｂ）の非晶化度は、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、好ましくは９９％以下であり、より好ましくは８０％以下であり、更に好ましくは７０％以下であり、こと更に好ましくは６０％以下である、鋳型用鋳物砂。
＜１２＞ ＜１＞乃至＜４＞、＜１０＞および＜１１＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第１被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０２質量部以上であることが好ましく、０．１質量部以上であることが好ましく、０．５質量部以上であることがより好ましく、１質量部以上であることがさらに好ましく、２質量部以上であることがことさらに好ましく、１０質量部以下であることが好ましく、９．５質量部以下であることがより好ましい、鋳型用鋳物砂。
＜１３＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１２＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第２被覆層は、ケイ酸塩を含むものであり、好ましくはケイ酸ナトリウムを含み、より好ましくはケイ酸ナトリウムのＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏモル比が１．０以上、４．０以下のものを含む、鋳型用鋳物砂。
＜１４＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１３＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第２被覆層において、前記ケイ酸塩を含む無機粘結剤の含有量は、骨材１００質量部に対して、好ましくは０．０３質量部以上であり、より好ましくは０．１質量部以上であり、さらに好ましくは０．５質量部以上であり、さらにより好ましくは０．９質量部以上であり、好ましくは５質量部以下であり、より好ましくは４質量部以下であり、さらに好ましくは３質量部以下であり、さらにより好ましくは２質量部以下である、鋳型用鋳物砂。
＜１５＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１４＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記第２被覆膜層は、さらに非晶質シリカ微粒子を含む、鋳型用鋳物砂。
＜１６＞ ＜１＞乃至＜４＞、および＜１０＞乃至＜１５＞のいずれか一つに記載の鋳型用鋳物砂であって、前記鋳型用鋳物砂は、常温で流動性を有さない湿態である、鋳型用鋳物砂。
【実施例0076】
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。
【0077】
（１）材料
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。
［耐火性骨材］
・耐火性骨材１：エスパール＃６０Ｌ（山川産業社製、平均粒子径：２４１μｍ、非晶化度：４５％）
・耐火性骨材（Ｂ１）：球状溶融シリカ（火炎溶融法により、天然珪砂を球状化したもの、平均粒子径：２００μｍ、非晶化度：９５％以上）
・耐火性骨材（Ｂ２）：ナイガイセラビーズ６０＃６５０（伊藤忠セラテック社製 平均粒子径：２００μｍ、非晶化度：３０％）
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。
［耐火性骨材］
・耐火性骨材１：エスパール＃６０Ｌ（山川産業社製、平均粒子径：２４１μｍ、非晶化度：４５％）
・耐火性骨材（Ｂ１）：球状溶融シリカ（火炎溶融法により、天然珪砂を球状化したもの、平均粒子径：２００μｍ、非晶化度：９５％以上）
・耐火性骨材（Ｂ２）：ナイガイセラビーズ６０＃６５０（伊藤忠セラテック社製 平均粒子径：２００μｍ、非晶化度：３０％）
【0078】
［無機微粒子］
・非晶質シリカ微粒子：デンカ溶融シリカ ＳＦＰ－２０Ｍ（デンカ社製 平均粒子径：０．４μｍ、非晶化度：９９．５％以上）
・焼成カオリン：ＳａｔｉｎｔｏｎＷ（ＢＡＳＦ社製 平均粒子径：０．４μｍ）
・非晶質シリカ微粒子：デンカ溶融シリカ ＳＦＰ－２０Ｍ（デンカ社製 平均粒子径：０．４μｍ、非晶化度：９９．５％以上）
・焼成カオリン：ＳａｔｉｎｔｏｎＷ（ＢＡＳＦ社製 平均粒子径：０．４μｍ）
【0079】
［再生砂（Ａ）］
・以下の手順に従い再生砂（Ａ１）を作製した。
（ｉ）無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂の作製
耐火性骨材として耐火性骨材１（エスパール＃６０Ｌ）１００質量部を攪拌機に投入した。次いで、無機粘結剤として、２号水ガラス（０．９０質量部）及び非晶質シリカ微粒子（０．６０質量部）を撹拌機に投入し、２分間混練して再生砂（Ａ１）の作製に用いる湿態の無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂を得た。
（ｉｉ）鋳型の作製
得られた無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂１０ｋｇの一部を試験鋳型作製用の上部直径２９８ｍｍ×下部直径２０５ｍｍ×高さ２６５ｍｍの円錐台の金型の中央に高さ５０ｍｍまで流し込んだ。続いて、１８０℃に加熱した上部直径２８０ｍｍ×下部直径２００ｍｍ×高さ２２０ｍｍの円錐台の金属製中子を設置した。残りの無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂を金型と金属製中子との空間に金型に流し込み、加熱炉にて１８０℃で２０分間加熱することで、試験鋳型を得た。
（ｉｉｉ）鋳造
得られた試験鋳型にアルミニウム合金ＡＣ４Ｃ材（７２０℃）１０ｋｇを注湯した。注湯後、常温下で放置し冷却した。
（ｉｖ）回収砂の作製
鋳造後の試験鋳型から鋳物を取り出し、ハンマー等で試験鋳型を解砕し、ミニクラッシャー（太洋マシナリー社製）にて鋳型が単粒子になるまでさらに粉砕処理を行って回収砂を得た。
（ｖ）再生砂の作製
回収砂１００ｋｇを、流動層を具備した乾式鋳物砂再生装置（日本鋳造社製ハイブリッドサンドマスター）に投入し、ローターの回転数２４００ｒｐｍにて６０分バッチ処理することで、再生砂（Ａ１）を得た。なお、処理中に発生するバインダー由来の微粉は、集塵機により除去した。
・以下の手順に従い再生砂（Ａ１）を作製した。
（ｉ）無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂の作製
耐火性骨材として耐火性骨材１（エスパール＃６０Ｌ）１００質量部を攪拌機に投入した。次いで、無機粘結剤として、２号水ガラス（０．９０質量部）及び非晶質シリカ微粒子（０．６０質量部）を撹拌機に投入し、２分間混練して再生砂（Ａ１）の作製に用いる湿態の無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂を得た。
（ｉｉ）鋳型の作製
得られた無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂１０ｋｇの一部を試験鋳型作製用の上部直径２９８ｍｍ×下部直径２０５ｍｍ×高さ２６５ｍｍの円錐台の金型の中央に高さ５０ｍｍまで流し込んだ。続いて、１８０℃に加熱した上部直径２８０ｍｍ×下部直径２００ｍｍ×高さ２２０ｍｍの円錐台の金属製中子を設置した。残りの無機粘結剤を含有する鋳型用鋳物砂を金型と金属製中子との空間に金型に流し込み、加熱炉にて１８０℃で２０分間加熱することで、試験鋳型を得た。
（ｉｉｉ）鋳造
得られた試験鋳型にアルミニウム合金ＡＣ４Ｃ材（７２０℃）１０ｋｇを注湯した。注湯後、常温下で放置し冷却した。
（ｉｖ）回収砂の作製
鋳造後の試験鋳型から鋳物を取り出し、ハンマー等で試験鋳型を解砕し、ミニクラッシャー（太洋マシナリー社製）にて鋳型が単粒子になるまでさらに粉砕処理を行って回収砂を得た。
（ｖ）再生砂の作製
回収砂１００ｋｇを、流動層を具備した乾式鋳物砂再生装置（日本鋳造社製ハイブリッドサンドマスター）に投入し、ローターの回転数２４００ｒｐｍにて６０分バッチ処理することで、再生砂（Ａ１）を得た。なお、処理中に発生するバインダー由来の微粉は、集塵機により除去した。
【0080】
［第１被覆層用材料］
・５０％アルミン酸ナトリウム：アルミン酸ナトリウム＃２０１９（浅田化学工業社製５０％アルミン酸ナトリウム水溶液）
・水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）：水酸化アルミニウム（富士フィルム和光純薬社製、粉末状、平均粒子径：２．０１μｍ）
・５０％アルミン酸ナトリウム：アルミン酸ナトリウム＃２０１９（浅田化学工業社製５０％アルミン酸ナトリウム水溶液）
・水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）３）：水酸化アルミニウム（富士フィルム和光純薬社製、粉末状、平均粒子径：２．０１μｍ）
【0081】
［第２被覆層用材料：無機粘結剤］
・２号水ガラス：２号珪酸ソーダ（富士化学社製、Ｓｉ／Ｎａモル比２．４）
・２号水ガラス：２号珪酸ソーダ（富士化学社製、Ｓｉ／Ｎａモル比２．４）
【0082】
（２）鋳物砂および鋳型用鋳物砂の作製
表１に示す配合組成の各鋳物砂及び鋳型用鋳物砂を以下の手順で作製した。
表１に示す配合組成の各鋳物砂及び鋳型用鋳物砂を以下の手順で作製した。
【0083】
＜実施例１＞
耐火性骨材として再生砂（Ａ１）１００質量部を攪拌機に投入した。次いで、５０％アルミン酸ナトリウム水溶液を２．３質量部投入し、２分間攪拌し、混合物をえた。その後、得られた混合物を焼成炉にて焙焼温度８０℃で１２時間加熱処理し、室温まで冷却したのちに篩（２０メッシュ）を通じて混合物中の凝集物を除去することで、再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成した鋳物砂を得た。
次に、表面に第１被覆層が形成された再生砂（Ａ１）と、無機粘結剤として、２号水ガラス（０．９０質量部）及び非晶質シリカ微粒子（０．６０質量部）を撹拌機に投入し、２分間混練して表１に示す無機粘結剤を含有する第２被覆層で、第１被覆層により被覆された再生砂（Ａ１）をさらに被覆し、鋳型用鋳物砂を得た。
表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
耐火性骨材として再生砂（Ａ１）１００質量部を攪拌機に投入した。次いで、５０％アルミン酸ナトリウム水溶液を２．３質量部投入し、２分間攪拌し、混合物をえた。その後、得られた混合物を焼成炉にて焙焼温度８０℃で１２時間加熱処理し、室温まで冷却したのちに篩（２０メッシュ）を通じて混合物中の凝集物を除去することで、再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成した鋳物砂を得た。
次に、表面に第１被覆層が形成された再生砂（Ａ１）と、無機粘結剤として、２号水ガラス（０．９０質量部）及び非晶質シリカ微粒子（０．６０質量部）を撹拌機に投入し、２分間混練して表１に示す無機粘結剤を含有する第２被覆層で、第１被覆層により被覆された再生砂（Ａ１）をさらに被覆し、鋳型用鋳物砂を得た。
表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0084】
＜実施例２～３＞
再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成時の５０％アルミン酸ナトリウム水溶液の添加量を表１に示す質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして表１記載の実施例２～３の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成時の５０％アルミン酸ナトリウム水溶液の添加量を表１に示す質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして表１記載の実施例２～３の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0085】
＜実施例４＞
再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成時の５０％アルミン酸ナトリウム水溶液の添加時に２号水ガラスを０．１質量部追加で添加した以外は、実施例１と同様にして表１記載の実施例４の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成時の５０％アルミン酸ナトリウム水溶液の添加時に２号水ガラスを０．１質量部追加で添加した以外は、実施例１と同様にして表１記載の実施例４の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0086】
＜実施例５～８＞
再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成する焙焼温度を表１に示す温度に変更したこと以外は実施例１と同様にして、表１記載の実施例５～８の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
再生砂（Ａ１）の表面にアルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を形成する焙焼温度を表１に示す温度に変更したこと以外は実施例１と同様にして、表１記載の実施例５～８の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0087】
＜実施例９＞
５０％アルミン酸ナトリウム水溶液の代わりにあらかじめ水酸化アルミニウムを水に懸濁させた懸濁液（水酸化アルミニウム：水＝１：１質量比）を用いた以外は実施例１と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
５０％アルミン酸ナトリウム水溶液の代わりにあらかじめ水酸化アルミニウムを水に懸濁させた懸濁液（水酸化アルミニウム：水＝１：１質量比）を用いた以外は実施例１と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表１に、鋳物砂、および得られた鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0088】
＜実施例１０、１２＞
耐火性骨材としての再生砂（Ａ１）を表２に示す耐火性骨材に変更した以外は実施例２と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表２に、実施例１０、１２の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
耐火性骨材としての再生砂（Ａ１）を表２に示す耐火性骨材に変更した以外は実施例２と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表２に、実施例１０、１２の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0089】
＜実施例１１＞
耐火性骨材としての再生砂（Ａ１）を表２に示す耐火性骨材に変更した以外は実施例３と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表２に、実施例１１の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
耐火性骨材としての再生砂（Ａ１）を表２に示す耐火性骨材に変更した以外は実施例３と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。表２に、実施例１１の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0090】
＜実施例１３＞
実施例２で得られた鋳型用鋳物砂を用いて、上記の再生砂（Ａ１）の手順（ｉｉ）～（ｖ）と同様にして、再生砂（Ａ２）を得た。この再生砂（Ａ２）を用いて実施例２と同様にして鋳型用鋳物砂を作成し、再度、上記の再生砂（Ａ１）の手順（ｉｉ）～（ｖ）を繰り返し、再生砂（Ａ３）を得た。更に、再生砂（Ａ３）を用いて上記の再生砂（Ａ２）から再生砂（Ａ３）を得るまでの工程を２回繰り返し、再生砂（Ａ５）を得た。
再生砂（Ａ５）を用いて実施例２と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。保存安定性の結果を表３に示す。
実施例２で得られた鋳型用鋳物砂を用いて、上記の再生砂（Ａ１）の手順（ｉｉ）～（ｖ）と同様にして、再生砂（Ａ２）を得た。この再生砂（Ａ２）を用いて実施例２と同様にして鋳型用鋳物砂を作成し、再度、上記の再生砂（Ａ１）の手順（ｉｉ）～（ｖ）を繰り返し、再生砂（Ａ３）を得た。更に、再生砂（Ａ３）を用いて上記の再生砂（Ａ２）から再生砂（Ａ３）を得るまでの工程を２回繰り返し、再生砂（Ａ５）を得た。
再生砂（Ａ５）を用いて実施例２と同様にして各鋳物砂および鋳型用鋳物砂を得た。保存安定性の結果を表３に示す。
【0091】
＜比較例１＞
５０％アルミン酸ナトリウムの添加も加熱処理も行わなかった以外は、実施例１と同様にして比較例１の無機粘結剤を含有し、アルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を含有しない鋳型用鋳物砂を得た。表１に、比較例１の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
５０％アルミン酸ナトリウムの添加も加熱処理も行わなかった以外は、実施例１と同様にして比較例１の無機粘結剤を含有し、アルミノケイ酸塩からなる第１被覆層を含有しない鋳型用鋳物砂を得た。表１に、比較例１の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0092】
＜比較例２～３＞
５０％アルミン酸ナトリウムを添加せずに表１に示す温度で加熱処理を行ったこと以外は実施例１と同様にして比較例２～３の鋳型用鋳物砂を得た。表１に、比較例２～３の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
５０％アルミン酸ナトリウムを添加せずに表１に示す温度で加熱処理を行ったこと以外は実施例１と同様にして比較例２～３の鋳型用鋳物砂を得た。表１に、比較例２～３の各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0093】
＜比較例４＞
耐火性骨材として再生砂（Ａ１）１００質量部を準備し、攪拌機に投入した。次いで、焼成カオリン０．２５質量部、非晶質シリカ微粒子０．２５質量部、水０．５０質量部を投入し、２分間攪拌した。その後、得られた混合物を電気炉内、７３０℃で１時間加熱処理し、次いで電気炉の加熱を止め、電気炉内でそのまま４時間放置し、続いて電気炉から混合物を取出し、室温下で室温まで冷却したのちに篩（２０メッシュ）を通じて混合物から凝集物を除去し、被覆層が形成された再生砂（Ａ１）（鋳物砂）を得た。
次に、得られた鋳物砂と、２号水ガラス（０．９０質量部）及び非晶質シリカ微粒子（０．６０質量部）を撹拌機に投入し、２分間混練して比較例４の鋳型用鋳物砂を得た。表１に、各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
耐火性骨材として再生砂（Ａ１）１００質量部を準備し、攪拌機に投入した。次いで、焼成カオリン０．２５質量部、非晶質シリカ微粒子０．２５質量部、水０．５０質量部を投入し、２分間攪拌した。その後、得られた混合物を電気炉内、７３０℃で１時間加熱処理し、次いで電気炉の加熱を止め、電気炉内でそのまま４時間放置し、続いて電気炉から混合物を取出し、室温下で室温まで冷却したのちに篩（２０メッシュ）を通じて混合物から凝集物を除去し、被覆層が形成された再生砂（Ａ１）（鋳物砂）を得た。
次に、得られた鋳物砂と、２号水ガラス（０．９０質量部）及び非晶質シリカ微粒子（０．６０質量部）を撹拌機に投入し、２分間混練して比較例４の鋳型用鋳物砂を得た。表１に、各鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0094】
＜比較例５＞
耐火性骨材としての再生砂（Ａ１）を表２に示す耐火性骨材の種類に変更した以外は比較例１と同様にして比較例５の鋳型用鋳物砂を得た。表２に、比較例５の鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
耐火性骨材としての再生砂（Ａ１）を表２に示す耐火性骨材の種類に変更した以外は比較例１と同様にして比較例５の鋳型用鋳物砂を得た。表２に、比較例５の鋳物砂および鋳型用鋳物砂の配合組成を示す。
【0095】
（３）評価・測定
得られた各鋳物砂および鋳型用鋳物砂について、以下の評価・測定を行った。
得られた各鋳物砂および鋳型用鋳物砂について、以下の評価・測定を行った。
【0096】
＜保存安定性；可使時間の測定＞
上記で得られた混練直後の鋳型用鋳物砂を用いて鋳型試験片を作成し、２４時間経過後に、その鋳型強度を測定したときの強度をＳ１とする。一方、鋳型用鋳物砂を２５℃、５５％ＲＨの環境下で保存し、同じ条件で鋳型試験片を作成し、２４時間経過後に、その鋳型強度を測定したときの強度をＳ２とする。Ｓ１を１００％としたとき、Ｓ２が８０％となるまでに経過した時間を可使時間とした。
なお、鋳型試験片の作成および鋳型試験片の鋳型強度の測定は以下のように行った。
上記で得られた混練直後の鋳型用鋳物砂を用いて鋳型試験片を作成し、２４時間経過後に、その鋳型強度を測定したときの強度をＳ１とする。一方、鋳型用鋳物砂を２５℃、５５％ＲＨの環境下で保存し、同じ条件で鋳型試験片を作成し、２４時間経過後に、その鋳型強度を測定したときの強度をＳ２とする。Ｓ１を１００％としたとき、Ｓ２が８０％となるまでに経過した時間を可使時間とした。
なお、鋳型試験片の作成および鋳型試験片の鋳型強度の測定は以下のように行った。
【0097】
（鋳型試験片の作製）
２２．３×２２．３×１８０ｍｍ試験片（５本取り）用の金型を１８０℃に加熱した。各例の鋳型用鋳物砂について、ＣＳＲ－４３ブロー造型機を使用し、ブロー圧０．４５ＭＰａで鋳型用鋳物砂を金型に充填した。その後、金型内で鋳型用鋳物砂を１５０秒間静置することで硬化させ、鋳型試験片を得た。
２２．３×２２．３×１８０ｍｍ試験片（５本取り）用の金型を１８０℃に加熱した。各例の鋳型用鋳物砂について、ＣＳＲ－４３ブロー造型機を使用し、ブロー圧０．４５ＭＰａで鋳型用鋳物砂を金型に充填した。その後、金型内で鋳型用鋳物砂を１５０秒間静置することで硬化させ、鋳型試験片を得た。
【0098】
（鋳型強度の測定）
あらかじめＰＢＶ抗折アタッチメントを取り付けたジョージフィッシャー社製万能強度試験機ＰＦＧ型を用いて、上記で得られた各鋳型試験片の鋳型曲げ強度（ＭＰａ）を測定した。
あらかじめＰＢＶ抗折アタッチメントを取り付けたジョージフィッシャー社製万能強度試験機ＰＦＧ型を用いて、上記で得られた各鋳型試験片の鋳型曲げ強度（ＭＰａ）を測定した。
【0099】
【表1】
【0100】
【表2】
【0101】
【表3】