WO2024237147A1 - 無機コーテッドサンドおよびその製造方法、鋳造用鋳型、ならびに無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法 - Google Patents

無機コーテッドサンドおよびその製造方法、鋳造用鋳型、ならびに無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法 Download PDF

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翔午 石山
宏明 青沼
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C5/00—Machines or devices specially designed for dressing or handling the mould material so far as specially adapted for that purpose

Definitions

  • the present invention relates to inorganic coated sand and a method for producing the same, a casting mold, and a method for improving the storage stability of inorganic coated sand.
  • Patent document 2 JP Patent Publication No. 2021-536367 describes how by mixing recycled sand with particulate amorphous oxides containing silicon dioxide to obtain a mixture, and then heat-treating the mixture at a temperature of 400°C or higher, the pot life is improved, the surface quality of the casting is improved, and significant energy savings can be achieved.
  • Patent Document 3 JP Patent Publication 2014-117740A describes a method for producing dry coated sand that has room temperature fluidity, in which a specific water glass aqueous solution is mixed with heated refractory aggregate as a binder, and the water is evaporated to form a coating layer of binder on the surface of the refractory aggregate.
  • the coated sand used in the molds is usually broken down (crushed) into single particles, which are then recycled in various ways to create reclaimed sand. From the economic standpoint and to reduce waste, it has become essential for foundries to use reclaimed sand to manufacture molds.
  • the inventors have found that when a metasilicate hydrate layer is formed on foundry sand using reclaimed sand from an inorganic binder process using a conventional inorganic binder as described in Patent Documents 2 and 3 to produce inorganic coated sand, the sand quickly becomes wet during storage, and the desired mold may not be able to be molded.
  • a metasilicate hydrate layer is formed to produce inorganic coated sand, the sand also tends to become wet during storage.
  • Patent Document 1 A conventional regeneration method for an inorganic binder process is roasting regeneration, as shown in Patent Document 1. However, it is not possible to sufficiently suppress wetting, and since high-temperature treatment is performed at 600 to 800°C, there are problems in terms of energy consumption and CO2 emissions. Patent Document 1 also relates to an inorganic binder process for wet sand that uses an inorganic binder made of liquid water glass. In other words, an object of the present invention is to prevent inorganic coated sand made from reclaimed sand or the like from becoming wet during storage, and to reduce the environmental load when using the same to produce foundry sand for use as inorganic coated sand.
  • the inventors have found that applying a coating layer to reclaimed sand or refractory aggregate containing SiO2 and setting the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand to a specific value is effective in solving the above problems, and have completed the present invention.
  • CEC cation exchange capacity
  • a dry inorganic coated sand comprising: foundry sand in which a first coating layer is disposed on a surface of one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B); and a second coating layer containing a metasilicate on the first coating layer of the foundry sand,
  • the refractory aggregate (B) contains SiO2
  • the foundry sand is provided with a dry inorganic coated sand having a cation exchange capacity (CEC) of 3 mmol(+)/kg or more and 40 mmol(+)/kg or less.
  • CEC cation exchange capacity
  • the present invention also provides a casting mold made of the above-mentioned inorganic coated sand.
  • the present invention (4) mixing one or two aggregates selected from the recycled sand (A) and the refractory aggregate (B) with an aluminate or aluminum hydroxide, and forming a first coating layer on the surface of the aggregate to obtain molding sand; (5) mixing the obtained foundry sand with a solution containing water glass, caustic alkali, and water to obtain a mixture containing metasilicate hydrate; Including, The method for producing inorganic coated sand is provided, wherein the refractory aggregate (B) contains SiO2 .
  • the present invention provides a method for improving the storage stability of inorganic coated sand, which comprises preparing the dry inorganic coated sand so that the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand is 3 mmol(+)/kg or more and 40 mmol(+)/kg or less.
  • coating and “coating layer” are not limited to being continuous, and may have some discontinuous parts.
  • the inorganic coated sand of this embodiment is a dry inorganic coated sand having foundry sand comprising one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B), a first coating layer covering the aggregate and positioned on the surface, and a second coating layer containing metasilicate on the first coating layer of the foundry sand.
  • the refractory aggregate (B) contains SiO2 , and the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand is 3 mmol(+)/kg or more and 40 mmol(+)/kg or less.
  • the inorganic coated sand of this embodiment when the inorganic coated sand is produced using one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B), a first coating layer and a second coating layer containing silicate are laminated in this order on the surface of the aggregate, and the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand is controlled, thereby improving the storage stability of the inorganic coated sand produced using one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B).
  • CEC cation exchange capacity
  • the surface of the reclaimed sand (A) may have residues of an inorganic binder that has been used once for casting. If the surface of the reclaimed sand (A) having the residues of the inorganic binder is coated with metasilicate hydrate to produce inorganic coated sand, the components in the residues will react with the metasilicate hydrate, causing the metasilicate hydrate crystals to melt and the inorganic coated sand to become wet.
  • the first coating layer that coats the surface of the reclaimed sand (A) or the refractory aggregate (B) is formed from an aluminosilicate-containing material, it can be formed at a relatively low temperature. Therefore, the roasting step at 600 to 800°C that was required in the conventional regeneration of inorganic binder processes can be omitted, and the consumption of thermal energy and the emission of CO2 can be reduced, thereby reducing the environmental load.
  • the inorganic coated sand is in a dry state.
  • Dry coated sand means coated sand that can obtain a dynamic angle of repose regardless of the moisture content.
  • the dynamic angle of repose is preferably 80° or less, more preferably 45° or less, and even more preferably 30° or less.
  • the dynamic angle of repose can be measured by the following method. (Method of measuring dynamic angle of repose) A cylindrical transparent plastic bottle is filled with half the volume of coated sand, held so that the axis is horizontal, and rotated around the horizontal axis at a rotation speed of 60 rpm. The inclined surface of the coated sand layer flowing inside the cylinder becomes flat. The angle formed between this inclined surface and the horizontal plane is measured.
  • the coated sand does not flow inside the cylinder, or if it does flow but the inclined surface of the coated sand layer does not form a flat surface, and as a result the dynamic angle of repose cannot be measured, it is in a wet state.
  • Inorganic coated sand is specifically composed of a group of inorganic coated sand particles.
  • the inorganic coated sand is preferably spherical.
  • the inorganic coated sand being spherical means that it has a round shape like a ball. More specifically, from the viewpoint of improving the fluidity, the mold quality, and the mold strength, and from the viewpoint of the ease of molding the mold, the sphericity of the inorganic coated sand is preferably 0.75 or more, more preferably 0.80 or more, and even more preferably 0.82 or more. The upper limit of the sphericity is specifically 1. In this embodiment, the sphericity of the inorganic coated sand specifically coincides with the sphericity of the refractory aggregate described below.
  • the average particle size of the inorganic coated sand is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, from the viewpoints of improving mold quality and mold strength, ease of mold making, and storage stability.
  • the average particle size of the inorganic coated sand is equal to or more than the above lower limit, the amount of the second coating layer, etc. used during mold production can be reduced, which is also preferable in that the inorganic coated sand can be easily regenerated.
  • the average particle size of the inorganic coated sand is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and even more preferably 0.5 mm or less.
  • the average particle size of the inorganic coated sand is equal to or less than the above upper limit, it is also preferable in that the porosity is reduced during mold production, and the mold strength can be increased.
  • the average particle size of the inorganic coated sand and the refractory aggregate described below can be specifically measured by the following method.
  • the major axis diameter and minor axis diameter of a particle can be determined by taking an image (photograph) of the particle using an optical microscope or a digital scope (for example, VH-8000 model, manufactured by Keyence Corporation) and subjecting the obtained image to image analysis.
  • the material of the refractory aggregate constituting the reclaimed sand (A) may be at least one selected from the group consisting of natural sand and artificial sand.
  • the refractory aggregate is composed of a group of refractory aggregate particles.
  • the natural sand may be, for example, one or more types selected from the group consisting of silica sand, which is mainly composed of quartz, chromite sand, zircon sand, olivine sand, and alumina sand.
  • Examples of the artificial sand include one or more types selected from the group consisting of synthetic mullite sand, SiO2 -based foundry sand mainly composed of SiO2 , Al2O3- based foundry sand mainly composed of Al2O3 , SiO2 / Al2O3 - based foundry sand, SiO2 /MgO-based foundry sand, SiO2 / Al2O3 / ZrO2 - based foundry sand, SiO2 / Al2O3 / Fe2O3 - based foundry sand, and slag - derived foundry sand.
  • synthetic mullite sand SiO2 -based foundry sand mainly composed of SiO2 , Al2O3- based foundry sand mainly composed of Al2O3 , SiO2 / Al2O3 - based foundry sand, SiO2 /MgO-based foundry sand,
  • the main component refers to the component that is present in the greatest amount among the components contained in the sand.
  • Artificial sand is not found in nature, but is found in sand that has been artificially prepared from metal oxide components and melted or sintered.
  • recycled sand made from recycled refractory aggregate and recycled sand that has been regenerated can also be used.
  • the content of each component such as SiO 2 , Al 2 O 3 , and Fe 2 O 3 in the refractory aggregate can be measured using the following X-ray fluorescence method.
  • the refractory aggregate is adjusted to a size of about 0.1 ⁇ m or less using a vibration mill and heated at 1050° C. for 1 hour. Then, 5 g of lithium tetraborate and 0.5 g of the refractory aggregate are mixed and heated at 1200° C. for 10 minutes to melt, and then cooled to prepare a glassy sample (glass bead method).
  • the sample is subjected to X-ray fluorescence analysis using a fundamental parameter (FP) method using a ZSX Primus II X-ray fluorescence analyzer (manufactured by Rigaku Corporation).
  • FP fundamental parameter
  • the sphericity of the refractory aggregate is the same as that of the inorganic coated sand, and therefore the preferred conditions are the same.
  • the average particle size of the refractory aggregate is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.1 mm or more, from the viewpoints of improving the mold quality and strength, and of ease of mold making.
  • the average particle size of the refractory aggregate is equal to or more than the above lower limit, the amount of inorganic binder layer used as the second coating layer during mold production can be reduced, which is also preferable in that it makes it easier to regenerate the inorganic coated sand.
  • the average particle size of the refractory aggregate is preferably 2 mm or less, more preferably 1 mm or less, and even more preferably 0.5 mm or less, from the viewpoints of improving the mold quality and strength, and of ease of mold making.
  • the average particle size of the refractory aggregate is equal to or less than the above upper limit, it is also preferable in that the porosity is reduced during mold production, and the mold strength can be increased.
  • the degree of amorphization of the refractory aggregate is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and even more preferably 40% or more, from the viewpoint of smoothing the surface of the aggregate to improve mold strength and obtaining low thermal expansion properties.
  • the upper limit of the degree of amorphization of the refractory aggregate is not limited, but may be, for example, 100% or less, and may be 99% or less.
  • the degree of amorphization of the refractory aggregate can be measured by the following X-ray diffraction method.
  • X-ray diffraction method The refractory aggregate is crushed in a mortar and pressed against an X-ray glass holder of a powder X-ray diffractometer to measure.
  • the crystallinity is calculated using the software attached to the device, and the degree of amorphousness is calculated by subtracting it from 100. Specifically, for the area above the background, the amorphous peak (halo) and each crystalline component are separated by curve fitting, and the respective areas are calculated, and the degree of amorphousness (%) is calculated using the following formula.
  • Amorphous degree (%) halo area / (crystalline component area + halo area) ⁇ 100
  • a manufacturing method that rapidly cools the molten material.
  • the raw material is melted and rapidly cooled by crushing it with air, or a method in which it is treated in a flame and rapidly cooled.
  • the cooling method can be selected at various speeds depending on the material and particle size. It is also possible to consider a method in which material that has once been crystallized is made amorphic by heat treatment and cooling treatment. Of these, the use of the flame fusion method, which allows easy control of heating and cooling, is preferable.
  • the reclaimed sand (A) preferably has an inorganic binder layer.
  • the inorganic binder layer contains one or more selected from silicates and reaction products of silicates, and covers the surface of the refractory aggregate.
  • the coating is not limited to a continuous coating, and may have discontinuous portions.
  • the inorganic binder layer is intended to be one in which, when inorganic coated sand having a refractory aggregate and an inorganic binder formed on the surface of the refractory aggregate is molded into a casting mold, used as a mold, and then regenerated to produce regenerated sand, the inorganic binder is present on the surface of the refractory aggregate as a residual inorganic binder. That is, the silicate and the reaction product of the silicate contained in the inorganic binder layer intend that the residual inorganic binder is present on the surface of the refractory aggregate.
  • silicate and reaction product of silicate are specifically, for example, silicate and metasilicate
  • reaction product can be, for example, reaction product of silicate and amorphous silica, reaction product of silicate and amorphous silica, and the like, and one or more types are mixed.
  • the cation that constitutes the salt can be, for example, monovalent cation such as sodium, potassium, lithium, and ammonium, and divalent cation such as magnesium, calcium, and zinc.
  • Methods for confirming that the inorganic binder layer contains silicates or silicate reaction products include, for example, a method in which the reclaimed sand is stirred in a hydrochloric acid solution, the eluted components are analyzed using an ICP emission spectrometer, and the concentrations of silicate ions, sodium ions, etc. are determined, a method in which the surface of the reclaimed sand is subjected to elemental analysis using a scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy (SEM-EDX) to confirm the presence of silicon, sodium, etc., and a method in which a silicate-derived structure is confirmed using 23Na , 29Si solid-state NMR.
  • SEM-EDX scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy
  • the refractory aggregate (B) has an amorphous degree of at least 20% from the viewpoint of improving mold strength by making the surface of the aggregate smoother and obtaining low thermal expansion. It is 30% or more, and from the viewpoint of improving storage stability, it is preferably 99% or less, more preferably 80% or less, even more preferably 70% or less, and even more preferably 60% or less.
  • the SiO 2 content of the refractory aggregate (B) is preferably 10% or more, more preferably 20% or more, and even more preferably 30% or more, and from the viewpoint of further improving mold strength, it is preferably 99% or less, more preferably 80% or less, and even more preferably 70% or less. From the viewpoint of improving storage stability, the SiO 2 content of the refractory aggregate (B) is preferably 50% or less, and more preferably 40% or less.
  • the degree of amorphization of the refractory aggregate (B) is determined by the X-ray diffraction method in the same manner as for the refractory aggregate of the reclaimed sand (A).
  • the SiO2 content in the refractory aggregate (B) can be measured using the same X-ray fluorescence method as for the refractory aggregate of the reclaimed sand (A).
  • the foundry sand has, as its outermost layer, a first coating layer formed on the surface of one or two aggregates selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B).
  • the foundry sand can function as inorganic coated sand by further forming a second coating layer on the first coating layer.
  • the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand needs to be controlled to a specific value from the viewpoint of suppressing the wetting of the inorganic coated sand.
  • the cation exchange capacity (CEC) can be controlled by combining known methods, for example, by selecting the material of the coating layer, adjusting the content, and adjusting the firing temperature and time.
  • molding sand is composed of a group of molding sand particles.
  • the analytical sample thus obtained saturated with NH 4 +, is washed with 100 mL of 10% sodium chloride solution to exchange and leach NH 4 + .
  • the amount of ammoniacal nitrogen in the leachate is determined by steam distillation and alkali titration, and expressed as millimole equivalents per kg of the analytical sample, which is the cation exchange capacity.
  • the cation exchange capacity (CEC) is 3 mmol(+)/kg or more, and preferably 6 mmol(+)/kg or more, from the viewpoint of enhancing storage stability.
  • the cation exchange capacity (CEC) is 40 mmol(+)/kg or less, preferably 20 mmol(+)/kg or less, and more preferably 10 mmol(+)/kg or less.
  • the first coating layer constituting the foundry sand is a layer for coating the surfaces of one or two types of aggregate selected from the recycled sand (A) and the refractory aggregate (B).
  • the first coating layer constitutes the outermost layer of the foundry sand, and in the case of inorganic coated sand, is located between the second coating layer described below and the surface of the aggregate.
  • the first coating layer is made of a different material from the second coating layer, and preferably does not contain at least metasilicate, and more preferably is a layer formed from an aluminosilicate. This effectively prevents the silicate in the second coating layer from acting on the aggregate and accelerating the wetting of the inorganic coated sand.
  • the aluminosilicate examples include a reaction product of one or more selected from silicates and reaction products of silicates with an aluminate or aluminum hydroxide.
  • silicate refers to a substance that contains an anion group having one or several silicon atoms at the center and surrounded by electronegative ligands in its composition. Specifically, it refers to either or both of the residual inorganic binder present on the surface of the refractory aggregate (B).
  • the aluminosilicate contains at least one selected from silicates and reaction products of silicates, and a reaction product of sodium aluminate or aluminum hydroxide.
  • the form of sodium aluminate is not particularly limited, and it may be either a powder or an aqueous solution.
  • the content of aluminum in the first coating layer is preferably 0.1 part by mass or more, and more preferably 0.4 part by mass or more, per 100 parts by mass of aggregate, in terms of improving storage stability.
  • the aluminum content in the first coating layer, calculated as Al2O3 is preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less, per 100 parts by mass of aggregate, in order to increase the mold strength while obtaining good storage stability.
  • the aluminum content in the first coating layer is determined by the following method.
  • the value can be calculated from the following formula using the analytical values of the aggregates obtained by the fluorescent X-ray method and the analytical values of the molding sand containing the first coating layer using the aggregates.
  • Al 2 O 3 of first coating layer [parts by mass] ⁇ Al 2 O 3 of molding sand [parts by mass] ⁇ Al 2 O 3 of aggregate [parts by mass] ⁇
  • the content of the first coating layer is preferably 0.02 parts by mass or more per 100 parts by mass of aggregate, preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, even more preferably 1 part by mass or more, and especially preferably 2 parts by mass or more. From the viewpoint of achieving both storage stability and strength, the content of the first coating layer is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 9.5 parts by mass or less, per 100 parts by mass of aggregate.
  • the second coating layer is a layer formed on the first coating layer, and is the outermost layer of the inorganic coated sand.
  • the second coating layer contains metasilicate and is used to provide the aggregate with the function of a binder. This is preferable because it improves the crystallinity of the second coating layer, and the inorganic coated sand becomes dry and has excellent fluidity at room temperature.
  • metasilicates include one or more selected from sodium metasilicate, potassium metasilicate, lithium metasilicate, ammonium metasilicate, etc., and hydrates thereof. Of these, sodium metasilicate and potassium metasilicate are preferred.
  • the amount of water of hydration of the metasilicate hydrate is not particularly limited, but is preferably 5 to 9. Specifically, at least one selected from sodium metasilicate pentahydrate and sodium metasilicate nonahydrate is preferred, with sodium metasilicate nonahydrate being more preferred.
  • the content of the second coating layer is preferably 0.05 parts by mass or more per 100 parts by mass of aggregate, more preferably 0.1 parts by mass or more, even more preferably 0.5 parts by mass or more, particularly preferably 1 part by mass or more, and even more preferably 2 parts by mass or more.
  • the content of the second coating layer is preferably 10 parts by mass or less per 100 parts by mass of aggregate, more preferably 8 parts by mass or less, and even more preferably 6 parts by mass or less.
  • the content of metasilicate in the second coating layer is preferably 80 mass% or more, more preferably 90 mass% or more, even more preferably 95 mass% or more, still more preferably 98 mass% or more, and even more preferably substantially 100 mass%.
  • substantially means that it may contain components that are unintentionally contained, for example, components other than metasilicate that are contained in the metasilicate raw material.
  • the total content of metasilicate in the second coating layer refers to the total content of metasilicate relative to all components other than water in the second coating layer.
  • the content of metasilicate in the second coating layer is preferably 0.03 parts by mass or more, more preferably 0.1 parts by mass or more, even more preferably 0.5 parts by mass or more, and even more preferably 0.9 parts by mass or more, per 100 parts by mass of aggregate, from the viewpoint of improving storage stability and obtaining a high-strength casting mold.
  • the content of metasilicate is preferably 5 parts by mass or less, more preferably 4 parts by mass or less, even more preferably 3 parts by mass or less, and even more preferably 2 parts by mass or less, per 100 parts by mass of aggregate.
  • the inorganic coated sand may further contain inorganic fine particles.
  • inorganic fine particles it is preferable that the inorganic fine particles form a part of the second coating layer.
  • the second coating layer further includes inorganic fine particles at least on or in the layer, and it is more preferable that the second coating layer further includes inorganic fine particles on the layer.
  • the inorganic fine particles may be included both on and in the second coating layer. In this way, the particles of the inorganic coated sand are more firmly bonded to each other via the inorganic fine particles, and as a result, the strength of the obtained mold can be further improved.
  • the inorganic fine particles on the second coating layer may be partially embedded in the second coating layer.
  • the inorganic fine particles are not limited, but examples include one or more types of fine particles selected from silica, silicon, zinc oxide, aluminum hydroxide, tin oxide, etc. Among these, silica particles are preferred from the viewpoint of improving the strength of the mold, and amorphous silica particles are more preferred from the viewpoint of a large specific surface area and high reactivity with silicates. These inorganic fine particles may be used alone or in combination of two or more types.
  • the second coating layer may contain various additives as necessary, such as coupling agents, humectants, moisture resistance improvers, lubricants, surfactants, and mold release agents.
  • the coupling agent is not limited, but examples thereof include silane coupling agents, zircon coupling agents, and titanium coupling agents.
  • Examples of the moisturizing agent include polyhydric alcohols, water-soluble polymers, hydrocarbons, sugars, proteins, and inorganic compounds other than those mentioned above.
  • the moisture resistance improver include metal oxides (other than those listed above), carbonates, borates, sulfates, phosphates, and the like.
  • lubricants include waxes; fatty acid amides; alkylene fatty acid amides; stearic acid; stearyl alcohol; metal stearates such as lead stearate, zinc stearate, calcium stearate, and magnesium stearate; stearic acid monoglyceride; stearyl stearate; and hardened oils.
  • the release agent include paraffin, wax, light oil, machine oil, spindle oil, insulating oil, waste oil, vegetable oil, fatty acid ester, organic acid, graphite particles, mica, vermiculite, fluorine-based release agents, and silicone-based release agents.
  • the content of water, including water of crystallization, in the second coating layer is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and even more preferably 20 parts by mass or more, per 100 parts by mass of silicate (anhydrous equivalent).
  • the water content in the second coating layer is preferably 180 parts by mass or less, more preferably 160 parts by mass or less, even more preferably 150 parts by mass or less, and even more preferably 140 parts by mass or less, per 100 parts by mass of silicate.
  • the water content, including water of crystallization, in the second coating layer contained in the inorganic coated sand can be adjusted according to the type of silicate.
  • the content of water including water of crystallization in the second coating layer is preferably 60 parts by mass or more, more preferably 65 parts by mass or more, even more preferably 90 parts by mass or more, and even more preferably 110 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of sodium metasilicate (anhydrous equivalent); and from the viewpoint of improving the fluidity and further improving the fillability into the molding die, it is preferably 180 parts by mass or less, more preferably 160 parts by mass or less, even more preferably 150 parts by mass or less, and even more preferably 140 parts by mass or less.
  • the water content is 74 parts by mass per 100 parts by mass of sodium metasilicate
  • the silicate constituting the second coating layer is only sodium metasilicate nonahydrate
  • the water content is 133 parts by mass per 100 parts by mass of sodium metasilicate.
  • the waste mold sand after casting can be regenerated according to known methods (for example, "Mold Making Method", 4th Edition, Japan Foundry Technology Association, November 18, 1996, pp. 327-330).
  • methods such as dry grinding (mechanical abrasion), wet grinding, and roasting, as well as combinations of these methods, are known.
  • a part of the inorganic binder layer residue present on the surface of the refractory aggregate can be removed.
  • the removal can be performed using a sand reclaimer in which sand is raised in the device by a high-speed air current and collided with a collision plate to perform grinding by collision and friction between sand particles, a high-speed rotary reclaimer in which sand is charged onto a rotor rotating at high speed and grinded by collision and friction between the thrown sand generated by the centrifugal force and the falling charged sand, or an agitator mill in which grinding is performed by utilizing friction between sand particles.
  • the wet grinding treatment there is a method using a trough grinder in which grinding is performed by friction between sand grains in a trough with rotating blades.
  • a roasting process can be performed using a roasting furnace such as a fluidized bed roasting furnace or a rotary kiln, where sand is continuously added to the roasting furnace and fired at a temperature between 200 and 1000°C. It is also known to roast at 600 to 800°C to further improve accuracy.
  • a roasting furnace such as a fluidized bed roasting furnace or a rotary kiln, where sand is continuously added to the roasting furnace and fired at a temperature between 200 and 1000°C. It is also known to roast at 600 to 800°C to further improve accuracy.
  • the method for producing inorganic coated sand of the present embodiment is a method for producing dry inorganic coated sand having foundry sand comprising one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B), a first coating layer covering the aggregate and positioned on the surface thereof, and a second coating layer containing metasilicate on the first coating layer of the foundry sand, wherein the refractory aggregate (B) contains SiO2 , and the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand is 3 mmol(+)/kg or more and 40 mmol(+)/kg or less.
  • A recycled sand
  • B refractory aggregate
  • CEC cation exchange capacity
  • a first coating layer is formed on the surface of the aggregate to control the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand, improving storage stability while eliminating the need to roast the aggregate, thereby reducing thermal energy consumption and mitigating the environmental burden.
  • CEC cation exchange capacity
  • the refractory aggregate (B) contains SiO 2 , and a production method including the following steps (1) to (3) can be mentioned.
  • Step (1) A step of mixing one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B) with an aluminate or aluminum hydroxide, forming the first coating layer on the surface of the aggregate, and obtaining molding sand.
  • Step (2) A step of mixing the obtained molding sand with a molten liquid of metasilicate hydrate to obtain a mixture.
  • Step (3) A step of cooling the obtained mixture to a temperature below the melting point of the metasilicate hydrate, and forming the second coating layer on the first coating layer.
  • the aluminate or aluminum hydroxide is mixed with the aggregate to form a first coating layer so as to cover the surface of the aggregate.
  • the method for forming the first coating layer by heating to 25°C or more and less than 400°C in step (1) include a method in which an aluminate is added to aggregate heated to 25°C or more and less than 400°C, or a method in which an aluminate or aluminum hydroxide is added to the aggregate and then heated to 25°C or more and less than 400°C.
  • the latter method is preferred from the viewpoint of forming a uniform coating layer.
  • the heating temperature is preferably 40° C. or more and 300° C. or less, and more preferably 70° C. or more and 200° C. or less.
  • Examples of the method for forming the first coating layer by heating to 25°C or more and less than 400°C in step (1) include a method in which an aluminate or aluminum hydroxide is added to aggregate heated to 25°C or more and less than 400°C, or a method in which an aluminate or aluminum hydroxide is added to the aggregate and then heated to 25°C or more and less than 400°C.
  • the latter method is preferred from the viewpoint of forming a uniform coating layer.
  • the heating temperature is preferably 40° C. or more and 300° C. or less, and more preferably 70° C. or more and 200° C. or less.
  • the mixing conditions such as the stirring speed and processing time when mixing the aggregate with the aluminate or aluminum hydroxide can be appropriately determined depending on the processing amount of the mixture.
  • This provides foundry sand having a cation exchange capacity (CEC) of 3 mmol(+)/kg or more and 40 mmol(+)/kg or less.
  • step (2) the foundry sand is mixed with a molten liquid of metasilicate hydrate to obtain a mixture.
  • the method for mixing the molten metasilicate hydrate with the molding sand in step (2) include a method in which the metasilicate is poured into molding sand heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the metasilicate hydrate, and a method in which the metasilicate is poured into molding sand heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the metasilicate hydrate.
  • the latter method is preferred from the viewpoint of shortening the coating time.
  • the mixing conditions, such as the stirring speed and processing time, when mixing the foundry sand and the metasilicate hydrate can be appropriately determined depending on the processing amount of the mixture.
  • step (3) the mixture obtained in step (2) is cooled to a temperature below the melting point of the metasilicate hydrate to reduce the fluidity of the metasilicate hydrate and fix the metasilicate hydrate to the surface of the foundry sand, thereby forming a metasilicate hydrate layer, i.e., a second coating layer.
  • a metasilicate hydrate layer i.e., a second coating layer.
  • the refractory aggregate (B) contains SiO 2 , and a production method including the following steps (4) to (5) can be mentioned.
  • Step (4) Mixing one or two aggregates selected from the recycled sand (A) and the refractory aggregate (B) with an aluminate or aluminum hydroxide, forming the first coating layer on the surface of the aggregate, and obtaining a molding sand.
  • Step (5) Mixing the molding sand with a solution containing water glass, caustic alkali, and water to obtain a mixture containing sodium metasilicate hydrate.
  • Step (4) can be carried out in the same manner as step (1) above.
  • a metasilicate hydrate having a desired amount of water of hydration can be formed by adjusting the molar ratio of SiO 2 /M 2 O (M represents an alkali metal)/H 2 O in a solution containing water glass, caustic alkali, and water to 1:1:n (5 ⁇ n ⁇ 9). Furthermore, by mixing the above-mentioned solution containing water glass, caustic alkali, and water with the above-mentioned molding sand, the surface of the molding sand can be coated with metasilicate hydrate to form a second coating layer.
  • the conditions for mixing the water glass, the caustic alkali, and the water are not particularly limited, and a known method can be used. For example, the mixing may be performed at ambient temperature, and if the molten liquid generates heat, the mixing may be continued and then allowed to stand until the temperature reaches the ambient temperature.
  • the casting mold of this embodiment includes the inorganic coated sand of this embodiment and is formed using the inorganic coated sand.
  • Examples of a molding method for the casting mold include a molding method using a heated molding die, and a molding method in which water vapor is passed through the heated molding die and then hot air is passed through the heated molding die.
  • the method for improving the storage stability of the inorganic coated sand of this embodiment includes: A foundry sand containing one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B); and a second coating layer containing a metasilicate coating the foundry sand, comprising: The refractory aggregate (B) contains SiO2 ,
  • the method includes a step of preparing dry inorganic coated sand so that the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand satisfies the range of 3 mmol(+)/kg to 40 mmol(+)/kg. This improves the storage stability of the inorganic coated sand.
  • CEC cation exchange capacity
  • the step of adjusting the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand to 3 mmol(+)/kg or more and 40 mmol(+)/kg or less is carried out by adjusting the manufacturing method of the inorganic coated sand and the foundry sand.
  • the details are the same as those explained in the above-mentioned manufacturing method of the inorganic coated sand. Furthermore, the details of the configuration of the inorganic coated sand and the foundry sand are also the same as those explained above.
  • the present invention further discloses the following inorganic coated sand, a method for manufacturing inorganic coated sand, and a method for manufacturing a casting mold.
  • a foundry sand comprising one or two types of aggregate selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B), and a first coating layer covering the aggregate and positioned on the surface;
  • the refractory aggregate (B) contains SiO2 ,
  • the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand is 3 mmol(+)/kg or more, preferably 6 mmol(+)/kg or more, and 40 mmol(+)/kg or less, preferably 20 mmol(+)/kg or less, more preferably 10 mmol(+)/kg or less.
  • the inorganic coated sand according to ⁇ 1>, The content of the first coating layer is 0.02 parts by mass or more, preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, even more preferably 1 part by mass or more, and particularly preferably 2 parts by mass or more, and on the other hand, 10 parts by mass or less, preferably 9.5 parts by mass or less, relative to 100 parts by mass of the aggregate.
  • the content of the second coating layer is 0.05 parts by mass or more, preferably 0.1 parts by mass or more, more preferably 0.5 parts by mass or more, even more preferably 1 part by mass or more, and particularly preferably 2 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the aggregate, and is 10 parts by mass or less, preferably 8 parts by mass or less, and more preferably 6 parts by mass or less.
  • the SiO2 content of the refractory aggregate (B) is preferably 10% or more, preferably 20% or more, more preferably 30% or more, and on the other hand, preferably 99% or less, more preferably 80% or less, even more preferably 70% or less, particularly preferably 50% or less, and even more particularly preferably 40% or less.
  • the content of aluminum in the first coating layer, calculated as Al2O3 is preferably 0.1 parts by mass or more, and more preferably 0.4 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of the aggregate, and is preferably 20 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less.
  • the content of metasilicate in the second coating layer is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, even more preferably 95% by mass or more, still more preferably 98% by mass or more, and even more preferably substantially 100% by mass of the inorganic coated sand.
  • the inorganic coated sand according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 10> The content of water, including water of crystallization, in the second coating layer is preferably 5 parts by mass or more, more preferably 10 parts by mass or more, and even more preferably 20 parts by mass or more, relative to 100 parts by mass of silicate (anhydrous equivalent), while being preferably 180 parts by mass or less, more preferably 160 parts by mass or less, even more preferably 150 parts by mass or less, and even more preferably 140 parts by mass or less.
  • a casting mold comprising the inorganic coated sand according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 11>.
  • a method for producing inorganic coated sand comprising: A step (1) of mixing one or two aggregates selected from recycled sand (A) and refractory aggregate (B) with an aluminate or aluminum hydroxide, forming the first coating layer on the surface of the aggregate, and obtaining the foundry sand; (2) mixing the obtained foundry sand with a molten liquid of metasilicate hydrate to obtain a mixture; (3) cooling the mixture to a temperature below the melting point of the metasilicate hydrate; Including, The method for producing inorganic coated sand, wherein the refractory aggregate (B) contains SiO2 .
  • a method for producing inorganic coated sand comprising: (4) mixing one or two aggregates selected from the group consisting of the recycled sand (A) and the refractory aggregate (B) with an aluminate or aluminum hydroxide, and forming the first coating layer on the surface of the aggregate to obtain the foundry sand; and (5) mixing the obtained foundry sand with a solution containing water glass, caustic alkali, and water to obtain a mixture containing metasilicate hydrate, The method for producing inorganic coated sand, wherein the refractory aggregate (B) contains SiO2 .
  • a method for producing the inorganic coated sand according to ⁇ 13> or ⁇ 14> A method for producing inorganic coated sand, in which the first coating layer is formed by heating to 25° C. or higher and lower than 400° C., preferably 40° C. or higher and 300° C. or lower, more preferably 70° C. or higher and 200° C. or lower, in step (1) or step (4).
  • ⁇ 16> A method for producing the inorganic coated sand according to ⁇ 14>, A method for producing inorganic coated sand, wherein in step (5), the molar ratio of SiO 2 /M 2 O (M represents an alkali metal)/H 2 O in the solution containing water glass, caustic alkali, and water is 1:1:n (5 ⁇ n ⁇ 9).
  • the method for improving the storage stability of inorganic coated sand comprises preparing the dry inorganic coated sand so that the cation exchange capacity (CEC) of the foundry sand is 3 mmol(+)/kg or more and 40 mmol(+)/kg or less.
  • CEC cation exchange capacity
  • Refractory aggregate 1 Espearl #60L (manufactured by Yamakawa Sangyo Co., Ltd., average particle size: 241 ⁇ m, degree of amorphization: 45%)
  • Amorphous silica fine particles Denka fused silica SFP-20M (manufactured by Denka, average particle size: 0.4 ⁇ m, degree of amorphization: 99.5% or more)
  • Calcined kaolin Satinton W (manufactured by BASF, average particle size: 0.4 ⁇ m)
  • Reclaimed sand (A) Reclaimed sand (A1) was prepared according to the following procedure.
  • Sodium metasilicate nonahydrate Sodium metasilicate nonahydrate (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.)
  • Example 1 100 parts by mass of reclaimed sand (A1) was put into a mixer as a refractory aggregate. Then, 2.3 parts by mass of 50% sodium aluminate aqueous solution was put in and stirred for 2 minutes to obtain a mixture. After that, the obtained mixture was heat-treated in a firing furnace at a roasting temperature of 80°C for 12 hours, cooled to room temperature, and then passed through a sieve (20 mesh) to remove aggregates in the mixture, thereby obtaining a foundry sand having a first coating layer made of aluminosilicate formed on the surface of the reclaimed sand (A1).
  • Example 1 shows the compounding composition of the inorganic coated sand.
  • Examples 2 to 3 The inorganic coated sands of Examples 2 and 3 shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1, except that the amount of 50% sodium aluminate aqueous solution added when forming a first coating layer made of aluminosilicate on the surface of the reclaimed sand (A1) was changed to the parts by mass shown in Table 1.
  • Example 4 The inorganic coated sand of Example 4 shown in Table 1 was obtained in the same manner as in Example 1, except that 0.1 parts by mass of No. 2 water glass was added when the 50% sodium aluminate aqueous solution was added to form a first coating layer made of aluminosilicate on the surface of the regenerated sand (A1).
  • Examples 5 to 8 Inorganic coated sand was obtained in the same manner as in Example 1, except that the roasting temperature for forming a first coating layer made of an aluminosilicate on the surface of the reclaimed sand (A1) was changed to the temperatures shown in Table 1.
  • Table 1 shows the blending compositions of the inorganic coated sands of Examples 5 to 8.
  • Example 10 and 12 Inorganic coated sand was obtained in the same manner as in Example 2, except that the reclaimed sand (A1) as the refractory aggregate was changed to the refractory aggregate shown in Table 2.
  • Table 2 shows the composition of the inorganic coated sand of Examples 10 and 12.
  • Example 11 Inorganic coated sand was obtained in the same manner as in Example 3, except that the reclaimed sand (A1) as the refractory aggregate was changed to the refractory aggregate shown in Table 2.
  • Table 2 shows the composition of the inorganic coated sand of Example 11.
  • Example 13 Using the inorganic coated sand obtained in Example 2, regenerated sand (A2) was obtained in the same manner as in Example 2, following the steps (ii) to (v) of the regenerated sand (A1). This regenerated sand (A2) was used to prepare inorganic coated sand in the same manner as in Example 2, and the steps (ii) to (v) of the regenerated sand (A1) were repeated again to obtain regenerated sand (A3). Furthermore, the steps from the regenerated sand (A2) to the regenerated sand (A3) were repeated twice using the regenerated sand (A3), to obtain regenerated sand (A5). Using the reclaimed sand (A5), inorganic coated sand was obtained in the same manner as in Example 2. The results of storage stability are shown in Table 3.

Landscapes

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Abstract

無機コーテッドサンドは、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、前記骨材を覆うとともに表面に位置する第１被覆層と、を備える鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、乾態の無機コーテッドサンドであって、前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、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。

Description

無機コーテッドサンドおよびその製造方法、鋳造用鋳型、ならびに無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法
　本発明は、無機コーテッドサンドおよびその製造方法、鋳造用鋳型、ならびに無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法に関する。
　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。
　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。
　特許文献３（特開２０１４－１１７７４０号公報）には、加熱した耐火性骨材に対して、粘結材として特定の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粘結材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関する製造方法が記載されている。
特表２０１０－５１９０４２号公報 特表２０２１－５３６３６７号公報 特開２０１４－１１７７４０号公報
　ところで、鋳造後、鋳型に用いたコーテッドサンドは、通常、鋳型を破壊（解砕）して単粒子にした回収砂に種々の方法で再生処理を施した再生砂として再利用される。経済的観点及び廃棄物低減等の観点から、鋳物工場では、再生砂を用いて鋳型を製造することは欠かせない状況となっている。
　本発明者らは、特許文献２および３に記載されるような従来の無機粘結剤を用いた無機バインダープロセスの再生砂を用いた鋳物砂で、新たにメタケイ酸塩水和物層を形成して無機コーテッドサンドを作製すると、保存中、速やかに湿態化し所望の鋳型が造型できない場合があることを見出した。また、非晶化度が比較的高い耐火性骨材を用いた場合も、メタケイ酸塩水和物層を形成して無機コーテッドサンドを作製すると、同様に、保存中に湿態化する傾向が見られた。
　従来の無機バインダープロセスの再生法として特許文献１に示す焙焼再生が挙げられる。しかしながら、十分な湿態化の抑制はできず、また６００～８００℃の高温処理を行うため、エネルギー消費やＣＯ２排出の観点でも問題があった。また、特許文献１は、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に関するものであった。
　つまり、本発明の課題は、再生砂等を用いた無機コーテッドサンドの保存中の湿態化を抑制するとともに、これを用いた無機コーテッドサンド用鋳物砂製造時の環境負荷を軽減することに関する。
　そこで、本発明者らは、再生砂またはＳｉＯ２を含む耐火性骨材に対し、被覆層を適用し、鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を特定の値にすることが前記課題解決に有効であることを見出し、本発明を完成させた。
　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被覆層上にメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、乾態の無機コーテッドサンドであって、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、
　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、乾態の無機コーテッドサンドが提供される。
　また、本発明によれば、上記の無機コーテッドサンドからなる鋳造用鋳型が提供される。
　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（１）と、
　得られた前記鋳物砂とメタケイ酸塩水和物の溶融液と、を混合して混合物を得る工程（２）と、
　前記混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度まで冷却する工程（３）と、
を含み、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものである、無機コーテッドサンドの製造方法が提供される。
　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（４）と、
　得られた前記鋳物砂と、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む溶液と、を混合してメタケイ酸塩水和物を含む混合物を得る工程（５）と、
を含み、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものである、無機コーテッドサンドの製造方法が提供される。
　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種の骨材を含む鋳物砂と、
　当該鋳物砂を被覆するメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法であって、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、
　前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下を満たすように乾態の無機コーテッドサンドを調製する、無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法が提供される。
　本発明によれば、無機コーテッドサンド用鋳物砂の製造時の環境負荷を軽減しつつ、無機コーテッドサンドの保存安定性を向上できる。
　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。
　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。
＜無機コーテッドサンド＞
　本実施形態の無機コーテッドサンドは、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、前記骨材を覆うとともに表面に位置する第１被覆層と、を備える鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、乾態の無機コーテッドサンドである。また、前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、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。
　すなわち、本実施形態の無機コーテッドサンドは、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種の骨材を用いて無機コーテッドサンドを作製する際に、当該骨材の表面に第１被覆層、ケイ酸塩を含む第２被覆層をこの順に積層すること、およびに鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を制御することよって、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種の骨材を用いた無機コーテッドサンドの保存安定性を向上することができる。
　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）の表面にメタケイ酸塩水和物を被覆して無機コーテッドサンドを作製した場合、残留物中の成分とメタケイ酸塩水和物が反応して、メタケイ酸水和物結晶が融解し、無機コーテッドサンドが湿態化してしまう。
（ｉｉ）一方、ＳｉＯ２を含む耐火性骨材（Ｂ）の表面にケイ酸塩水和物を被覆して無機コーテッドサンドを作製した場合も（ｉ）と同様に、耐火性骨材（Ｂ）のＳｉＯ２成分とケイ酸塩水和物が反応しうるため、ケイ酸水和物結晶が融解し、無機コーテッドサンドが湿態化してしまう場合がある。
（ｉｉｉ）そこで、第１被覆層を、再生砂（Ａ）または耐火性骨材（Ｂ）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、その後、メタケイ酸塩を含む第２被覆層を積層しても、第２被覆層中のメタケイ酸水和物の融解を抑制できる結果、無機コーテッドサンドの湿態化を抑制し、保存安定性を向上できると推測される。
　また、再生砂（Ａ）または耐火性骨材（Ｂ）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する場合は、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。
　以下、本実施形態の無機コーテッドサンドについてさらに具体的に説明する。
　無機コーテッドサンドは、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。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。
　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。
（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、回転速度６０ｒｐｍ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。なお、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は、具体的には無機コーテッドサンドの粒子群で構成される。
　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、無機コーテッドサンドは球状であることが好ましい。ここで、無機コーテッドサンド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、無機コーテッドサンド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、無機コーテッドサンドの球形度は、具体的には後述する耐火性骨材の球形度と一致する。
　無機コーテッドサンドの球形度は、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、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。
　無機コーテッドサンドの平均粒子径は、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、無機コーテッドサンド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、第２被覆層等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の再生がより容易となる点においても好ましい。
　無機コーテッドサンドの平均粒子径は、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。
　本実施形態において、無機コーテッドサンドおよび後述する耐火性骨材の平均粒子径は、具体的には以下の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。
　以下、無機コーテッドサンドの各構成について説明する。
［再生砂（Ａ）］
　再生砂（Ａ）は、骨材であり、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、再生砂（Ａ）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。
（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。
　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。
　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。
　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。
　本実施形態において、耐火性骨材の球形度は、前記無機コーテッドサンドの球形度と一致するため、好ましい条件は同様である。
　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、第２被覆層としての無機粘結剤層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。
　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。
　（Ｘ線回折法）
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
　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。
（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。
　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無機コーテッドサンド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、例えば、ケイ酸塩、およびメタケイ酸塩等、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価のカチオンが挙げられる。
　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。
［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が少なくとも２０％以上であり、好ましくは３０％以上であり、保存安定性向上の観点から９９％以下が好ましく、より好ましくは８０％以下であり、更に好ましくは７０％以下であり、更に好ましくは６０％以下である。
　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、更に好ましくは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。
　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。
［鋳物砂］
　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種の骨材の表面に形成された第１被覆層を、その最外層に有する。鋳物砂は、当該第１被覆層上にさらに第２被覆層が形成されることにより無機コーテッドサンドとして機能できる。
　鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、無機コーテッドサンドの湿態化抑制の観点で特定の値に制御する必要がある。なお、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、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ことで行うことができる。
　鋳物砂は、具体的には鋳物砂の粒子群で構成される。
　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。
　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、６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であることが好ましい。
　一方、陽イオン交換容量（ＣＥＣ）は、保存安定性を高める観点から、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い。
（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る。また、第１被覆層は、鋳物砂の最外層を構成するとともに、無機コーテッドサンドにおいては、後述の第２被覆層と、骨材の表面との間に位置する。
　第１被覆層は、第２被覆層とは異なる構成材料であって、少なくともメタケイ酸塩を含まないことが好ましく、さらにアルミノケイ酸塩から形成された層であることがより好ましい。これにより、第２被覆層中のケイ酸塩が骨材に作用して無機コーテッドサンドの湿態化が促進することを効率的に防ぐことができる。
　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。
ここで、ケイ酸塩とは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。具体的には、耐火性骨材の表面に存在している残留無機粘結剤または耐火性骨材（Ｂ）の何れか、もしくは両方を示す。
　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。
　なお、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。
　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。
　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］｝
　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２被覆層］
　第２被覆層は、第１被覆層上に形成された層であり、無機コーテッドサンドの最外層となる層である。
　第２被覆層は、メタケイ酸塩を含み、骨材に粘結剤としての機能を付与するために用いられる。第２被覆層の結晶性を向上でき、さらに無機コーテッドサンドが乾態となり、常温流動性に優れるため好ましい。
　メタケイ酸塩としては、例えば、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、メタケイ酸リチウム、メタケイ酸アンモニウム等の中から選ばれる１種または２種以上、ならびにこれらの水和物が挙げられる。なかでも、メタケイ酸ナトリウム、およびメタケイ酸カリウムが好ましい。また、メタケイ酸塩水和物の水和水量は特に限定されないが５以上９以下とすることが好ましい。具体的には、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１種が好ましく、メタケイ酸ナトリウム９水和物がより好ましい。
　第２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、０．０５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より好ましく、０．５質量部以上であることがさらに好ましく、１質量部以上であることがことさらに好ましく、２質量部以上であることがさらに一層好ましい。
　一方、第２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、８質量部以下であることがより好ましく、６質量部以下であることがさらに好ましい。
　第２被覆層中のメタケイ酸塩の含有量は、鋳型強度を向上する観点、生産性に優れる観点および入手容易性の観点から、好ましくは８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、さらに好ましくは９５質量％以上であり、よりさらに好ましくは９８質量％以上であり、よりさらに好ましくは実質的に１００質量％である。
　ここで「実質的」とは、意図せずに含まれる成分、例えば、原料であるメタケイ酸塩中に含まれるメタケイ酸塩以外の成分を含みうることを意味する。
　第２被覆層中のメタケイ酸塩の含有量の合計は、第２被覆層中の水以外の成分全体に対する、メタケイ酸塩の含有量の合計をいう。
　第２被覆層中のメタケイ酸塩の含有量（無水物換算）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、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、メタケイ酸塩の含有量は、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。
（無機微粒子）
　本実施形態において、無機コーテッドサンドは、無機微粒子をさらに含んでもよい。
　無機微粒子を含む場合、無機微粒子は第２被覆層の一部をなすことが好ましい。具体的には、第２被覆層は、その層上および層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、層上に無機微粒子をさらに含むことがより好ましい。無機微粒子は、第２被覆層上と第２被覆層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。なお、第２被覆層上の無機微粒子は、第２被覆層に一部埋め込まれていてもよい。
　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。
（その他添加剤）
　第２被覆層は、上述の成分の他、必要に応じて各種添加剤を含有させてもよい。その他添加剤としては、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。
　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。
　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。
　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。
　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。
（水分量）
　第２被覆層中の結晶水を含めた水の含有量は、高強度の鋳型を得る観点から、ケイ酸塩１００質量部（無水物換算）に対して、好ましくは５質量部以上であり、より好ましくは１０質量部以上、さらに好ましくは２０質量部以上である。
　また、成形金型への充填性の観点及び高強度の鋳型を得る観点から、第２被覆層中の水の含有量は、ケイ酸塩１００質量部に対して、好ましくは１８０質量部以下であり、より好ましくは１６０質量部以下、さらに好ましくは１５０質量部以下、よりさらに好ましくは１４０質量部以下である。
　無機コーテッドサンドに含まれる第２被覆層中の結晶水を含めた水の含有量は、ケイ酸塩の種類に応じて調整することができる。
　メタケイ酸塩がメタケイ酸ナトリウムであるとき、高強度の鋳型を得る観点、および、簡便に鋳型を製造する観点から、第２被覆層中の結晶水を含めた水の含有量は、メタケイ酸ナトリウム１００質量部（無水物換算）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、成形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、第２被覆層を構成するケイ酸塩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メタケイ酸ナトリウム１００質量部に対して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メタケイ酸ナトリウム１００質量部に対して１３３質量部である。
＜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、第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。
　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。
　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。
　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。
＜無機コーテッドサンドの製造方法＞
　次に本実施形態の無機コーテッドサンドの製造方法について説明する。
　本実施形態の無機コーテッドサンドの製造方法は、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、前記骨材を覆うとともに表面に位置する第１被覆層と、を備える鋳物砂と、当該鋳物砂の前記第１被覆層上にメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、乾態の無機コーテッドサンドであって、前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下を満たす、乾態の無機コーテッドサンドを製造するための方法である。
　本実施形態の製造方法によれば、第１被覆層を当該骨材の表面に形成して、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。
　まず、本実施形態の無機コーテッドサンドの製造方法の一例として、耐火性骨材（Ｂ）はＳｉＯ２を含むものであって、以下の工程（１）～（３）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、前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成し、鋳物砂を得る工程
・工程（２）：得られた鋳物砂と、メタケイ酸塩水和物の溶融液と、を混合して混合物を得る工程
・工程（３）：得られた混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度まで冷却し、前記第１被覆層上に前記第２被覆層を形成する工程
　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または水酸化アルミニウムを投入する方法、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。
　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。
　工程（２）では、前記鋳物砂と、メタケイ酸塩水和物の溶融液と、を混合して混合物を得る。
　工程（２）においてメタケイ酸塩水和物の溶融液と、鋳物砂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に加熱した鋳物砂にメタケイ酸塩を投入する方法、あるいは、メタケイ酸塩水和物の融点以上に加熱したメタケイ酸塩を鋳物砂に投入する方法が挙げられる。
　なかでも、被覆時間を短くできる観点から、後者の方法が好ましい。
　鋳物砂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（３）では、工程（２）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、鋳物砂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第２被覆層を形成する。
　これにより、本実施形態に係る無機コーテッドサンドを得ることができる。
　次に、本実施形態の無機コーテッドサンドの製造方法の他の例として、耐火性骨材（Ｂ）はＳｉＯ２を含むものであって、以下の工程（４）～（５）を含む製造方法が挙げられる。
工程（４）：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、前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成し、鋳物砂を得る工程
工程（５）：前記鋳物砂と、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む溶液と、混合してメタケイ酸ナトリウム水和物を含む混合物を得る工程
　工程（４）は上記工程（１）と同様の方法で行うことができる。
　工程（５）では、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む溶液中のＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍはアルカリ金属を示す）／Ｈ２Ｏのモル比を１：１：ｎ（５≦ｎ≦９）とすることで、所望の水和水量のメタケイ酸塩水和物を形成できる。
　さらに、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む上記溶液と、前記鋳物砂を混合することで、鋳物砂の表面をメタケイ酸塩水和物で被覆し、第２被覆層を形成することができる。
　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。例えば、混合は環境温度で行ってもよく、また、溶融液の発熱が生じた場合はそのまま混合を続け、その後環境温度になるまで放置してもよい。
　これにより、本実施形態に係る無機コーテッドサンドを得ることができる。
＜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無機コーテッドサンドを備えるものであり、無機コーテッドサンドを用いて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。
＜保存安定性の向上方法＞
　本実施形態の無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法は、
　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種の骨材を含む鋳物砂と、
　当該鋳物砂を被覆するメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法であって、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、
　前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下を満たすように乾態の無機コーテッドサンドを調製する工程を有する。
　これにより、上記の無機コーテッドサンドの保存安定性を向上できる。前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下に調製する工程は、無機コーテッドサンドおよび鋳物砂の製造方法を調整することで行われる。詳細は、上述の無機コーテッドサンドの製造方法において説明したのと同様である。また、無機コーテッドサンドおよび鋳物砂の構成等の詳細も、上述したものと同様である。
　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。
　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＞　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、前記骨材を覆うとともに表面に位置する第１被覆層と、を備える鋳物砂と、
　当該鋳物砂の前記第１被覆層上にメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、乾態の無機コーテッドサンドであって、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、
　前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であり、好ましくは６ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上であり、４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、好ましくは２０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下であり、より好ましくは１０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下である。
＜２＞　＜１＞に記載の無機コーテッドサンドであって、
　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質量部以上であり、好ましくは０．１質量部以上であり、より好ましくは０．５質量部以上であり、さらに好ましくは１質量部以上であり、ことさらに好ましくは２質量部以上であり、一方、１０質量部以下であり、好ましくは９．５質量部以下である、無機コーテッドサンド。
＜３＞　＜１＞または＜２＞に記載の無機コーテッドサンドであって、
　前記第２被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０５質量部以上であり、好ましくは０．１質量部以上であり、より好ましくは０．５質量部以上であり、さらに好ましくは１質量部以上であり、ことさらに好ましくは２質量部以上であり、一方、１０質量部以下であり、好ましくは８質量部以下であり、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。
＜４＞　＜１＞乃至＜３＞いずれか一つに記載の無機コーテッドサンドであって、
　前記鋳物砂の前記第１被覆層が、アルミノケイ酸塩を含み、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、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、の反応物を含む、無機コーテッドサンド。
＜５＞　＜１＞乃至＜４＞いずれか一つに記載の無機コーテッドサンドであって、
　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含む、無機コーテッドサンド。
＜６＞　＜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であって、
　前記無機コーテッドサンドの動的安息角は、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、無機コーテッドサンド。
＜７＞　＜１＞乃至＜６＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドであって、
　前記耐火性骨材（Ｂ）の非晶化度は、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く、一方、好ましくは１００％以下であり、より好ましくは９９％以下である、無機コーテッドサンド。
＜８＞　＜１＞乃至＜７＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドであって、
　前記耐火性骨材（Ｂ）のＳｉＯ２の含有量は、好ましくは１０％以上であり、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上であり、一方、好ましくは９９％以下であり、より好ましくは８０％以下であり、さらに好ましくは７０％以下であり、ことさらに好ましくは５０％以下であり、さらに一層ことさらに好ましくは４０％以下である、無機コーテッドサンド。
＜９＞　＜１＞乃至＜８＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドであって、
　前記第１被覆層の中のアルミの含有量はＡｌ２Ｏ３換算で、前記骨材１００質量部に対して、好ましくは０．１質量部以上であり、より好ましくは０．４質量部以上であり、一方、好ましくは２０質量部以下であり、より好ましくは１０質量部以下である、無機コーテッドサンド。
＜１０＞　＜１＞乃至＜９＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドであって、
　前記第２被覆層中のメタケイ酸塩の含有量は、好ましくは８０質量％以上であり、より好ましくは９０質量％以上であり、さらに好ましくは９５質量％以上であり、よりさらに好ましくは９８質量％以上であり、よりさらに好ましくは実質的に１００質量％である、無機コーテッドサンド。
＜１１＞　＜１＞乃至＜１０＞のいずれか一つに記載の無機コーテッドサンドであって、
　前記第２被覆層中の結晶水を含めた水の含有量は、ケイ酸塩１００質量部（無水物換算）に対して、好ましくは５質量部以上であり、より好ましくは１０質量部以上、さらに好ましくは２０質量部以上であり、一方、好ましくは１８０質量部以下であり、より好ましくは１６０質量部以下、さらに好ましくは１５０質量部以下、よりさらに好ましくは１４０質量部以下である、無機コーテッドサンド。
＜１２＞　＜１＞乃至＜１１＞いずれか一つに記載の無機コーテッドサンドを備える鋳造用鋳型。
＜１３＞　無機コーテッドサンドの製造方法であって、
　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、前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成し、前記鋳物砂を得る工程（１）と、
　得られた前記鋳物砂とメタケイ酸塩水和物の溶融液と、を混合して混合物を得る工程（２）と、
　前記混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度まで冷却する工程（３）と、
を含み、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものである、無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１４＞　無機コーテッドサンドの製造方法であって、
　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、前記骨材の表面に前記第１被覆層を形成し、前記鋳物砂を得る工程（４）と、
　得られた前記鋳物砂と、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む溶液と、を混合してメタケイ酸塩水和物を含む混合物を得る工程（５）と、を含み、
　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものである、無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１５＞　＜１３＞または＜１４＞に記載の無機コーテッドサンドの製造方法であって、
　工程（１）または工程（４）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第１被覆層を形成する、無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１６＞　＜１４＞に記載の無機コーテッドサンドの製造方法であって、
　工程（５）において、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む溶液中のＳｉＯ２／Ｍ２Ｏ（Ｍはアルカリ金属を示す）／Ｈ２Ｏのモル比を１：１：ｎ（５≦ｎ≦９）である、無機コーテッドサンドの製造方法。
＜１７＞　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種の骨材を含む鋳物砂と、
　当該鋳物砂を被覆するメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法であって、
　前記耐火性骨材（Ｂ）がＳｉＯ２を含むものであり、
　前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下を満たすように乾態の無機コーテッドサンドを調製する、無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法。
　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）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％）
［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）
［再生砂（Ａ）］
・以下の手順に従い再生砂（Ａ１）を作製した。
（ｉ）無機コーテッドサンドの作製
　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、８０℃に加熱して溶融させたメタケイ酸ナトリウム９水和物（２．００質量部）を撹拌機に投入して４分間混練し、常温流動性を有する乾態砂とした後、さらに非晶質シリカ微粒子（０．６質量部）を投入して、２分間混練を行い、再生砂（Ａ１）の作製に用いる乾態の無機コーテッドサンドを得た。
（ｉｉ）鋳型の作製
　得られた無機コーテッドサンド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。残りの無機コーテッドサンド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。
［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）
・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）
［第２被覆層用材料］
・メタケイ酸ナトリウム９水和物：メタケイ酸ナトリウム９水和物（日本化学工業社製）
（２）無機コーテッドサンドの作製
　表１に示す配合組成の各無機コーテッドサンドを以下の手順で作製した。
＜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、鋳物砂と、８０℃に加熱して溶融させたメタケイ酸ナトリウム９水和物（３．５０質量部）を撹拌機に投入して４分間混練して、第１被覆層上に第２被覆層を形成することにより、実施例１の無機コーテッドサンドを得た。表１に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜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の無機コーテッドサンドを得た。
＜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の無機コーテッドサンドを得た。
＜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と同様にして無機コーテッドサンドを得た。表１に、実施例５～８の無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜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と同様にして無機コーテッドサンドを得た。表１に、実施例９の無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜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と同様にして無機コーテッドサンドを得た。表２に、実施例１０、１２の無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜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と同様にして無機コーテッドサンドを得た。表２に、実施例１１の無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜実施例１３＞
　実施例２で得られた無機コーテッドサンドを用いて、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と同様にして無機コーデッドサンドを作成し、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と同様にして無機コーテッドサンドを得た。保存安定性の結果を表３に示す。
＜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無機コーテッドサンドを得た。表１に、比較例１の無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜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の無機コーテッドサンドを得た。表１に、比較例２～３の無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜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た。得られた混合物と、８０℃に加熱して溶融させたメタケイ酸ナトリウム９水和物（３．５０質量部）を撹拌機に投入して４分間混練して比較例４の無機コーテッドサンドを得た。表１に、無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
＜比較例５～６＞
　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５～６の無機コーテッドサンドを得た。表２に、比較例５～６の無機コーテッドサンドの配合組成を示す。
（３）評価・測定
　得られた無機コーテッドサンドを用いて、以下の評価・測定を行った。結果を表１，２に示した。
＜保存安定性；湿態化までの時間の測定＞
　無機コーテッドサンドを作製して直ぐに、以下の手順で無機コーテッドサンドの動的安息角を測定した。
　別途、無機コーテッドサンドを作製して直ぐに、無機コーテッドサンド２ｋｇをポリ袋に入れて密閉して、２５℃／５５％ＲＨ恒温室に放置し、２４Ｈｒごとに以下の手順で無機コーテッドサンドの動的安息角の測定を行い、無機コーテッドサンドの状態（乾態または湿態）について以下の確認を行った。無機コーテッドサンドが湿態化していた場合、ポリ袋に入れてから湿態化するまでの時間を「湿態化までの時間」（日）とした。
（ｉ）手順（動的安息角の測定）
　直径７６ｍｍ、高さ１２５ｍｍの円筒形透明プラスチックボトルにその体積の半分量の無機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℃）、６０ｒｐｍの速度にて水平な軸心周りに回転させた。円筒内で流動している無機コーテッドサンド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）を測定した。
（ｉｉ）確認（乾態または湿態の判定）
　上記の手順において、角度を測定できた場合を「乾態」、円筒内で無機コーテッドサンドが流動せず、または流動しても無機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を「湿態」とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003

Claims (10)

  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被覆層上にメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、乾態の無機コーテッドサンドであって、
    　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、
    　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、乾態の無機コーテッドサンド。
  2. 　請求項１に記載の無機コーテッドサンドであって、
    　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、無機コーテッドサンド。
  3. 　請求項１または２に記載の無機コーテッドサンドであって、
    　前記第２被覆層の含有量は、前記骨材１００質量部に対して、０．０５質量部以上１０質量部以下である、無機コーテッドサンド。
  4. 　請求項１乃至３いずれか一項に記載の無機コーテッドサンドであって、
    　前記第１被覆層が、アルミノケイ酸塩を含み、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、アルミン酸塩または水酸化アルミニウムと、の反応物を含む、無機コーテッドサンド。
  5. 　請求項４に記載の無機コーテッドサンドであって、
    　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含む、無機コーテッドサンド。
  6. 　請求項１乃至５いずれか一項に記載の無機コーテッドサンドからなる鋳造用鋳型。
  7. 　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（１）と、
    　得られた前記鋳物砂とメタケイ酸塩水和物の溶融液と、を混合して混合物を得る工程（２）と、
    　前記混合物を前記メタケイ酸塩水和物の融点未満の温度まで冷却する工程（３）と、
    を含み、
    　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものである、無機コーテッドサンドの製造方法。
  8. 　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（４）と、
    　得られた前記鋳物砂と、水ガラス、苛性アルカリ、および水を含む溶液と、を混合してメタケイ酸塩水和物を含む混合物を得る工程（５）と、
    を含み、
    　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものである、無機コーテッドサンドの製造方法。
  9. 　請求項７または８に記載の無機コーテッドサンドの製造方法であって、
    　前記工程（１）または工程（４）において、２５℃以上４００℃未満に加熱して前記第１被覆層を形成する、無機コーテッドサンドの製造方法。
  10. 　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種の骨材を含む鋳物砂と、
    　当該鋳物砂を被覆するメタケイ酸塩を含む第２被覆層と、を有する、無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法であって、
    　前記耐火性骨材（Ｂ）が、ＳｉＯ２を含むものであり、
    　前記鋳物砂の陽イオン交換容量（ＣＥＣ）が３ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以上４０ｍｍｏｌ（＋）／ｋｇ以下となるように乾態の無機コーテッドサンドを調製する、無機コーテッドサンドの保存安定性の向上方法。
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