铸型所使用的砂(粒子)大致分为用于与铸件接触的部分的面砂和衬于面砂的背后的背砂。与铸件接触的面砂通过粘合剂(呋喃树脂、碱性酚醛树脂等)粘合而形成供金属熔液流入的空间。本说明书中，以下将面砂称为铸型用骨料粒子，或者简称为骨料粒子。但是，并不排除也将骨料粒子用作背砂的情况。
因为金属熔液的温度高(1200～1800℃)，所以要求骨料粒子具有足够的耐热性。如果耐热性低，则在高温下骨料粒子相互烧结而牢固地结合，因此不仅难以将铸件从铸型内取出，而且无法简单地恢复至原来的粒子尺寸，也难以实现骨料粒子的再利用。
除了耐热性以外，骨料粒子的热膨胀率越低，则铸件的精度越好，而骨料粒子的热导率越高，则可以使铸件冷却得越充分。如果骨料粒子自身容易被破坏，则难以再利用，所以骨料粒子不会被破坏也很重要。最近，作为作业时的防尘对策，采用对铸型喷雾水来进行冷却的方法，所以耐热冲击性也受到重视。
另外，如果骨料粒子不易与呋喃树脂、碱性酚醛树脂浸润，则可以减少粘合剂使用量，利于削减成本。特别是呋喃树脂虽然价格比碱性酚醛树脂便宜，但粘性低，如果骨料粒子表面不平滑，则必须增加添加量才能发挥足够的粘合强度，从铸型整体来看成本反而上升。
以往，硅砂被广泛用作面砂。但是，硅砂存在下述问题：热膨胀大，铸件的精度差，而且结晶结构受热而发生变化，容易被破坏，仅使用1次就会有10％左右成为废弃物。作为硅砂的替代品，有冷却能力强的铬砂。但是，除了需求增大、价格高涨、供给不足的问题以外，铬砂因为含Cr，所以废弃受到基于环境方面的巨大限制。
专利文献1中提出了将合成富铝红柱石制成球状颗粒并在约1600℃烧成而得的骨料粒子。该骨料粒子虽然可以通过碱性酚醛树脂制成强度较高的稳定的铸型，但还存在下述问题：耐热性不足而难以再利用，而且由于通过烧成来制造，所以骨料粒子的表面不平滑，通过粘性低的呋喃树脂无法获得足够的粘合强度。
专利文献2中提出了由熔融物粒子化而得的电熔合性莫来砂。该情况下存在下述问题：由于SiO2含量高至20％以上，因此熔化、细粒化时容易形成纤维状，骨料粒子的制造成品率下降。此外，还存在下述问题：如果Fe2O3、CaO、MgO、K2O、TiO2等多，则耐热性不足，骨料粒子容易相互烧结，难以再利用。
专利文献3中提出了使SiO2含量比富铝红柱石组成低而以刚玉结晶相为主要结晶相的Al2O3-SiO2类砂。然而，存在下述问题：由于以刚玉结晶相为主要结晶相，因此耐热冲击性低，若受到热冲击则容易发生龟裂，再利用率低。此外，该骨料粒子中包含以氧化物计为10质量％左右的Fe等过渡金属类、碱金属成分等，还存在耐热性低、再利用困难的问题。
另外，作为水溶性型芯用型砂，除了上述以外，专利文献4中还记载了锆砂、橄榄石等。锆从约1500℃附近起开始分解，出现铸造中发生二氧化硅与铸件的反应等情况，因此存在再利用困难的问题。橄榄石砂等也同样耐热性不足。
作为具有耐热性的材料，有氧化锆类材料，专利文献5中提出了不含玻璃相的氧化锆类骨料粒子。但是，该骨料粒子由于不含玻璃相，粒子自身因伴随相变的体积变化而崩解，因此虽然作为使用目的的铸件自铸型的取出性提高，但无法再利用。
专利文献1：日本专利特公平3-47943号公报
专利文献2：日本专利特开2003-251434号公报
专利文献3：日本专利特开2005-193267号公报
专利文献4：日本专利特开2004-174598号公报
专利文献5：日本专利特开平6-15404号公报
发明的揭示
本发明的目的在于，作为适合于尺寸精度和冷却速度良好、容易取出铸件且再利用率高、显著减少了产生的废弃物量的铸型的骨料粒子，提供耐热性良好、热导率和耐冲击性高、可重复再利用的铸型用骨料粒子。
本发明提供一种铸型用骨料粒子，其特征在于，作为化学成分，以Al2O3、ZrO2和SiO2为必需成分，所述3种成分的总量在50质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石，除所述结晶相以外还包含玻璃相。
本发明的骨料粒子(以下称为本骨料粒子)以Al2O3、ZrO2和SiO2为必需成分，所述3种成分的总量在50质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石的共晶体，所以耐热性高，在使用环境下实质上不会烧结。因此，通过粘合剂构成了铸型的骨料粒子在浇注、冷却后失去粘合力而简单地分散而恢复成原来的骨料粒子，可以容易地从铸型中取出铸件。使用后，可以从铸型作为原来的骨料粒子简单地进行回收，能够实现非常高效的再利用，可显著减少来自铸型的废弃物。
特别是如果本骨料粒子的TiO2和Fe2O3的含量以总量计在3质量％以下，则该效果显著。此外，在作为结晶相实质上不包含富铝红柱石的情况下，也同样可以高效地再利用。
本骨料粒子由于热膨胀率也小，因此铸件的尺寸精度好，适合于精密铸造，而且具有恰好可使铸件成分冷却的热导率。此外，本骨料粒子因为强度也高，耐热冲击性高，所以骨料粒子几乎不会因铸造时的热冲击而破坏。因此，不仅可以作为粉尘对策而向铸型喷雾水来进行冷却，而且再利用也容易，废弃物减少效果好。
本骨料粒子由于包含玻璃相，因此可实质上吸收氧化锆的相变引起的体积变化，作为粒子整体没有体积变化，粒子也几乎不会自行崩解。
即，本骨料粒子可在利用氧化锆的特性的同时确保粒子自身的强度，没有粒子的形状变化。因此，可以多次再利用，能够减少废弃物。此外，可以抑制粉尘的产生量，也有利于铸造的作业环境改善。
如果由熔融物粒子化成本骨料粒子，则包含基体玻璃相，粒子表面变得平滑，粒子表面几乎没有凹凸，因此即使使用粘性低的呋喃树脂，也可以通过较少的添加量获得足够的粘合强度。因此，还具有铸型整体的成本降低效果。
附图的简单说明
图1表示本发明的骨料粒子的一例的显微镜照片。
图2为市售的富铝红柱石类人工骨料粒子的显微镜照片。
图3为通过熔融法制造本发明的骨料粒子时的示意图。
符号的说明
1：熔融炉主体
2：熔融电极
3：熔融物
4：排出口
5：喷嘴
7：粒子
8：捕集箱
实施发明的最佳方式
本发明的铸型用骨料粒子(以下称为本骨料粒子)中，作为化学成分，以Al2O3、ZrO2和SiO2为必需成分，所述3种成分的总量在50质量％以上，结晶相主要为刚玉和斜锆石。刚玉和斜锆石形成共晶体。通过在刚玉结晶相中加入斜锆石结晶相，作为单晶刚玉的缺点的耐热冲击性低、若受到热冲击则容易发生龟裂、重复利用时的再利用率低等问题得到改善。这被认为是由于通过在刚玉结晶相中加入斜锆石结晶相，本骨料粒子被赋予强韧(韧性)的性质。
本骨料粒子中，作为结晶相，较好是实质上不含富铝红柱石结晶。如果不含富铝红柱石结晶，则可获得充分的耐热性和导热性，因此骨料粒子在使用中几乎不会烧结，再利用容易。此外，由于不含富铝红柱石结晶，因此耐热冲击性良好，即使受到热冲击也不易发生龟裂，可以重复再利用。
还有，本说明书中，实质上不含富铝红柱石是指通过X射线衍射测定未观察到明显的富铝红柱石结晶的峰，或者即使观察到峰，将主峰的强度设为100时的相对强度在5以下。
本骨料粒子中，作为化学成分，以Al2O3、ZrO2和SiO2为必需成分。这是因为本骨料粒子主要由刚玉结晶相、斜锆石结晶相和玻璃相构成。此外，本骨料粒子以Al2O3、ZrO2和SiO2这3种成分构成主要成分，这3种成分的总量在50质量％(以下将质量％略作％)以上。如果所述总量低于50％，则可能会无法发挥作为本骨料粒子的特性。本骨料粒子中，如果所述3种成分的总量在75％以上，则特性优良，因此优选，更优选所述3种成分的总量在84％以上。所述3种成分的总量可以为100％。
本骨料粒子中，如果作为化学成分以质量％计包含Al2O3：47～97％、ZrO2：1～25％，则可以更可靠地获得上述效果，因此优选。本骨料粒子中，如果Al2O3含量低于47％，则耐热性可能会不足，不理想。本骨料粒子中，如果Al2O3含量在57％以上，在耐热性方面更优选，特别好是Al2O3含量在65％以上。
另一方面，本骨料粒子中，如果Al2O3含量超过97％，则可能会相应地失去含有ZrO2而获得的效果，不理想。本骨料粒子中，Al2O3含量较好是在90％以下，Al2O3含量更好是在85％以下。
本骨料粒子中，如果ZrO2含量低于1％，则耐热冲击性的提高效果可能会不足，不理想。本骨料粒子中，ZrO2含量更好是在3％以上，ZrO2含量特别好是在6％以上。
另一方面，本骨料粒子中，如果ZrO2含量高于30％，则由Al2O3-SiO2-ZrO2的三成分系相图可知，反而熔点降低，耐火度低，作为铸型用骨料粒子的特性下降。但是，ZrO2含量在36％以下时，耐火度与富铝红柱石类骨料粒子同等，耐热冲击性方面优于富铝红柱石类人工骨料粒子，因此作为本骨料粒子，ZrO2含量优选在36％以下。本骨料粒子中，ZrO2含量较好是在25％以下，ZrO2含量更好是在16％以下。
本骨料粒子中，如果作为化学成分以质量％计使Al2O3和ZrO2的总量(Al2O3+ZrO2)为83～97％，则显示作为主要矿物组成的刚玉结晶相、斜锆石结晶相、基体玻璃取得了平衡的特性，因此优选。
如果本骨料粒子包含2～17％的SiO2成分，则所述的基体玻璃可以包裹刚玉结晶相和斜锆石结晶相，能够充分地吸收斜锆石相的相变引起的体积变化，因此优选。本骨料粒子中，SiO2含量较好是在5％以上，SiO2含量更好是在6％以上。
另一方面，如果本骨料粒子的SiO2含量高于17％，则耐热性下降，制造时纤维增大，骨料粒子的制造成品率降低，因此不理想。本骨料粒子的SiO2含量较好是在15％以下，本骨料粒子的SiO2含量更好是在13％以下。
本骨料粒子除刚玉结晶相和斜锆石结晶相以外还包含玻璃相(以下也称基体玻璃)。玻璃相通常存在于结晶相之间，如果模式化地表现组织观察的结果，则玻璃相以包裹结晶相的形式存在。本骨料粒子由于包含玻璃相，因此可吸收伴随氧化锆的相变的体积变化，即使反复经受热过程，粒子也不会因龟裂而破坏，能够稳定地作为铸型的面砂重复利用。
为了发挥上述效果，本骨料粒子中较好是包含2～20％的玻璃相。本骨料粒子中的玻璃相更好为6～17％，特别好为8～13％。此外，如果这样的玻璃相为二氧化硅质，则可获得适合于吸收高温时氧化锆的相变引起的体积变化的粘性，容易获得上述效果，所以优选。还有，本说明书中，玻璃相的化学组成在假设从粒子整体的化学组成中除去Al2O3、ZrO2含量后余下部分全部是玻璃相的条件下算出。
本骨料粒子中，如果(R1)2O+(R2)O的总量与SiO2成分的质量比((R1)2O+(R2)O)/SiO2为5～25％，则基体玻璃的特性稳定，还可以确保耐热性，因此优选，更好是8～15％；R1为碱金属元素，R2为碱土金属元素。还有，作为R1，可以例举Na、K和Li，作为R2，可以例举Ca、Mg、Sr和Ba。
本骨料粒子中，如果TiO2成分和Fe2O3成分的总量(TiO2+Fe2O3，以下略作TF总量)以质量％计为0～3％，则TiO2成分和Fe2O3成分几乎不会在与SiO2成分和Al2O3成分之间生成低熔点的化合物，不会发生骨料粒子的耐热性下降及使用时骨料粒子相互烧结等问题，因此优选。本骨料粒子中，TF总量较好是在2％以下，TF总量更好是在1％以下。TF总量特别好是在0.5％以下。
本骨料粒子中，较好是所有的过渡金属元素的氧化物的含量的总量(包括TiO2成分和Fe2O3成分)以质量％计在2％以下。除TiO2成分和Fe2O3成分以外的成分各自的效果并不十分清楚，但一般过渡金属氧化物的熔点比氧化铝、氧化锆低，可能会使特性恶化。
本骨料粒子中，更好是所有的过渡金属元素的氧化物的含量的总量(包括TiO2成分和Fe2O3成分)在1％以下，特别好是所有的过渡金属元素的氧化物的含量的总量(包括TiO2成分和Fe2O3成分)在0.5％以下。作为除TiO2，Fe2O3以外的过渡金属元素的氧化物，具体可以例举MnO、Co2O3、NiO、CuO、ZnO。
本骨料粒子的粒子直径(以下称为粒径)如果在2000μm以下，则构成铸型时与金属熔液接触的铸型表面变得平滑，可提高铸件的表面精度，所以优选。本骨料粒子的粒径更好是在1200μm以下。如果本骨料粒子的70％以上的粒径为60～1200μm，则流动性也好，因此优选。更好是本骨料粒子的95％以上的粒径为60～1200μm。特别好是本骨料粒子的粒径为60～850μm。
还有，本说明书中，粒径是指JIS筛的孔径。例如，通过JIS筛进行筛分，将粒子残留的筛中最小的孔径作为粒径。
因为本骨料粒子的热膨胀率难以直接测定，所以以尺寸变化率代替，该尺寸变化率为使用有机粘合剂(呋喃树脂)将骨料粒子形成为块状(直径3.175mm×高50mm)并经历规定的热处理条件(氮气气氛下，1150℃×保持180秒)后的尺寸变化率。骨料粒子的热膨胀率越小，则尺寸变化率越小。上述尺寸变化率较好是在0.7％以下，更好是在0.5％以下。还有，被认为热膨胀率较大的硅砂的尺寸变化率为1.5％左右。
如果本骨料粒子的热导率(常温)为0.25～0.35W/(m·K)，则可以使铸造后的金属熔液充分冷却，且冷却时不易产生空隙，因此优选。本骨料粒子的热导率(常温)更好为0.28～0.31W/(m·K)。
如果本骨料粒子的体积比重为1.8～2.6，则将本骨料粒子用作面砂而将硅砂(体积比重约1.5)用作背砂的情况下，面砂与背砂容易分离，再利用时即使粗略地区分面砂与背砂来进行作业，作业结束后也容易分离，因此作业性提高，生产性方面良好，所以优选。本骨料粒子的体积比重更好是2.0～2.6。本骨料粒子的体积比重特别好是2.2～2.4。
作为本骨料粒子的制造方法(以下称为本制造方法)，没有特别限定，具体的制造方法可例举将调合而得的原料用电弧电炉等熔化并在出炉时用高速的空气等细粒化的方法(以下略作熔融法)或者将调制而得的原料喷雾形成粒子并烧结的方法(以下略作烧结法)等。
其中，由于成本方面有利，较好是熔融法。此外，通过熔融法制成的本骨料粒子平滑，在粒子表面几乎没有凹凸，因此即使是低粘性的呋喃树脂也不用过量添加就可使其表现出足够的粘合强度，铸型整体的成本方面也有利。通过熔融法制成的本骨料粒子的显微镜照片的例子示于图1。此外，为了进行比较，将市售的通过制成的合成富铝红柱石粒子(伊藤忠赛拉泰克株式会社(伊藤忠セラテツク社)，商品名：Cerabeads)的显微镜照片的例子示于图2。
本制造方法采用熔融法的情况下，熔化经调制的原料的熔融炉的形式没有特别限定，可以例举采用燃烧器、电阻、电弧、焦炭等加热形式的熔融炉。特别是电弧形式具有比较容易获得高温、熔融物的均匀性也高、且炉的设备简单、操作性良好等优点，因此优选。
这样的熔融炉内的内衬耐火材料没有特别限定，理想的是具有与本骨料粒子的组成接近的组成的耐火材料，可以是含有比本骨料粒子的杂质水平低的杂质的耐火材料。例如含35％左右的氧化锆的氧化锆-氧化铝类电铸砖或者含有95％以上的氧化铝的氧化铝类电铸砖不会提高铸型用骨料的杂质水平，因此优选。
本制造方法采用熔融法的情况下，作为将原料在熔融炉内进行熔融时的运转条件，通常作为电源使用500KVA～5000KVA的变压器来进行熔融时，如果将电弧加热时的电压设为80～400(V)，电流设为500～12000(A)，则可使电极和熔融物保持合适的距离，适当地保护电炉内的耐火材料，实现稳定的熔化，因此优选。作为最终的熔融温度，较好是设为1850～1950(℃)。
本制造方法采用熔融法的情况下，调制而得的原料被熔化后，使该熔融物从安装于熔融炉的外壁的出炉口出炉。出炉时，如果使熔融炉倾斜，则出炉变得容易，所以优选。熔融物从出炉口倒出并下落100mm左右后，从后方喷射压缩空气而细粒化。细粒化时表面积增大，通过与空气接触而急冷，形成良好的铸型用骨料粒子。
其概念化的形态示于图3。图中，1表示熔融炉主体，2表示用于进行熔融的电极，3表示熔融物。熔融电极2通过控制系统与电源连接，但未图示。熔融物3从排出口4被排出，通过从设置于排出口4后方的喷嘴5喷射压缩空气或压缩空气和水，从而形成粒子7并飘浮，再通过捕集箱8被回收。
上述情况下，作为压缩空气的压力，较好是以1MPa以上的压力喷射。压缩空气的压力更好是在2MPa以上，压缩空气的压力特别好是在3MPa以上。另一方面，如果压缩空气的压力高于7MPa，则通常的设备无法满足要求，因此较好是使压缩空气的压力低于7MPa。
如果压缩空气的流速在100m/秒以上，则70％以上的粒子的粒径达到1.2mm以下，形成适合作为铸型用骨料的粒径，因此优选。所述流速更好是在130m/秒以上。还有，本说明书中，压缩空气的流速是指与从熔融炉出炉的熔融物接触的位置的值，流速通过通常所销售的热线式流速计测定。
如果通过使一定量的水与压缩空气一起同时流入喷嘴，制成高压水而与压缩空气同时喷射，则可在细粒化的同时降低粒子的温度，使其后的处理变得容易，因此优选。为了充分冷却粒子，冷却水量较好是在1L/分钟以上，更好是在2L/分钟以上。此外，如果水量过多，则浸湿铸型用骨料，其后需要干燥工序，所以不理想，较好是在4L/分钟以下。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不局限于这些例子。
使用炉内直径1.5m、高1.5m、炉内容积2.5m3的电弧式熔融炉，作为电源准备1100KVA的变压器。还有，熔融炉的内衬耐火材料使用氧化铝含量95％的电铸耐火材料。电极采用三根直径15cm的电极。
将原料按规定的化学成分混合，在上述熔融炉中熔化。熔融条件为电压100V～250V、功率800KW～1000KW，将1次的投入量600kg分三批以10分钟～15分钟的间隔分批投入炉内。总原料投入时间为30分钟～45分钟。熔化时间为80分钟～100分钟。
接着，向压力4MPa的压缩空气中加入2L/分钟的水，从喷嘴喷出。如图3所示，从出炉的熔融物的下方向熔液喷射高速的压缩空气而粒子化。粒子通过以耐火材料保护的金属制的捕集容器回收，制成铸型用骨料粒子。这时的压缩空气的流速为100m/秒～150m/秒。骨料粒子的粒度为85％以上在0.1mm～1.2mm的范围内。
[试验1]
所得的骨料粒子的化学组成和特性示于表1。表中，R2O表示Na2O、K2O等碱金属氧化物，RO表示CaO、MgO等碱土金属氧化物，T+F表示TiO2、Fe2O3的总量。化学成分使用荧光X射线装置(株式会社理学(リガク社)制，商品名：RIX-2000)测定。例1、9、10、11为比较例，例2～8为实施例。
通过X射线衍射装置(株式会社理学制，商品名：RINT-2200VK)鉴定了各骨料粒子的结晶相，例1中仅观察到刚玉，但例2～8中观察到刚玉和斜锆石。例9为市售的富铝红柱石类人工骨料粒子，矿物组成仅观察到富铝红柱石。此外，例10为一般的硅砂，矿物组成仅观察到石英。例11为市售的铬铁矿粒子((Fe，Mg)Cr2O4)，由Fe、Mg、Cr氧化物构成，具有尖晶石结构。有时含部分Al取代Fe。
基于JIS R2204对骨料粒子的耐热性以耐火度进行了评价。表中，+1885℃是指在1885℃时西格锥不倒，具有1885℃以上的耐火度。由表可知，随着ZrO2含量的增加，耐火度(耐热性)逐渐下降。
此外，如果骨料粒子容易破坏，则再利用实质上变得困难。于是，强制地对骨料粒子实施加重，对于粒子以何种程度破坏以粒子破坏率进行评价。具体来说，将100ml(质量W0)通过筛分级为53～850μm的骨料粒子与40个直径18～20mm的氧化铝制球一起投入直径125mm、高125mm、容积1.5L的圆筒形球磨机，以50RPM的转速使球磨机旋转240分钟来进行粉碎。
粉碎结束后，测量通过53μm的筛的骨料粒子量(W1)，以W1/W0×100(％)算出粒子破坏率。粒子破坏率越低，则骨料粒子的可再利用的比例越高，优选。由表1确认，作为结晶相观察到刚玉和斜锆石的例2～例8中，粒子破坏率低，特别是例3～例8中，与市售的骨料粒子(例9～例11)相比，其效果显著，适合于再利用。
对于例2～例8的骨料粒子，埋入树脂并对剖面进行镜面研磨，通过偏光显微镜实施组织观察。其结果是，确认在刚玉相和斜锆石相的共晶体的周围存在玻璃质。
[表1]

[试验2]
下面，为了确定合适的二氧化硅含量的影响，尽可能使SiO2、Al2O3以外的组成保持不变，通过与试验1同样的制法、条件来制造骨料粒子。对于所得的骨料粒子，测定体积比重和耐火度，将其结果与化学组成一起示于表2。还有，体积比重如下算出：将骨料粒子加入烧杯(容积100mL)并重复轻敲20次，由轻敲后的体积达到100mL时的质量算出。
由表2可知，体积比重随着二氧化硅含量的增大而增大，但达到一定值以上后，反而逐渐减小。例12、例13中观察到一部分中空粒子。另一方面，体积比重随着二氧化硅量的增大而减小被认为是作为比二氧化硅重的元素的氧化铝逐渐减少。还有，通过显微镜观察了例12～例17的组织，在所有的样品中都观察到刚玉相、斜锆石相，并且在其周围观察到玻璃相。此外，玻璃相的量随二氧化硅含量增大。
此外，作为耐热性的指标的耐火度随着二氧化硅量的增大而逐渐减小。还有，例16、例17中，观察到除了粒子以外还生成纤维。
[表2]

[试验3]
为了调查TiO2、Fe2O3的影响，使SiO2基本上恒定为10％，使其他组成也尽可能保持不变，通过与试验1同样的制法、条件来制造骨料粒子。化学组成示于表3。还有，各粒子通过X射线衍射确认到刚玉结晶相和斜锆石结晶相。此外，通过采用偏光显微镜的组织观察确认在刚玉结晶相和斜锆石结晶相的共晶体的周围存在玻璃相。
接着，对所制成的骨料粒子的耐热性(以耐火度评价)和粒子再利用性进行评价，一并示于表3。粒子再利用性的评价处于下述目的：判断在将骨料粒子用于铸型，将金属熔液在铸型内铸造、冷却后，从铸型取出铸件时，是否骨料粒子不固化而可简单地拆散，能够容易地取出铸件，以及是否可以简单地进行骨料粒子的再利用。
粒子再利用性的评价方法为，将30g各骨料粒子投入另外准备的铂皿中，用电炉加热。加热条件为以300℃/小时升温并在1500℃保持1小时后在炉内自然放冷，以A～C的3级评价取出的骨料粒子的状态。还有，为了使测定条件均匀，对各骨料粒子进行分级而调整粒度至0.3mm～0.425mm，供于试验。
A是指骨料粒子未相互形成块，若倾斜铂皿，骨料粒子能够以粒子的状态移动的状态；B是指虽然骨料粒子稍稍固化而形成小块，但如果用手触碰，则容易地恢复成骨料粒子的状态；C是指骨料粒子固化而形成块，仅通过用手触碰无法拆散块，如果用力则可拆散块的状态。作为骨料粒子，理想的是A、B的状态。
由表3可知，TF总量在3％以下时，粒子再利用性为A、B，骨料粒子适合于铸型用途。
[表3]

[试验4]
测定骨料粒子的热导率。将结果与以往的硅砂、铬铁矿、富铝红柱石类人工粒子一起示出。还有，热导率的测定按照JIS R2618的“耐火砖的采用热线法的热导率的试验方法”实施。加入骨料粒子的容器采用将隔热性砖(伊索来特工业株式会社(イソライト社)制，商品名：B6)掏空并留下周围10mm而得的下容器，以同种的隔热砖加盖供于测定。将骨料粒子填满下容器，加盖，进行测定。结果示于表4。
由表可知，本发明的骨料粒子的热导率随氧化锆含量的增大而减小。作为热导率，铬铁矿粒子的水平(0.29W/(m·K))为一个目标，如果ZrO2含量在约20％以下，则可获得与铬铁矿粒子同等水平的热导率。另一方面，目前市售的例9的富铝红柱石类人工骨料粒子的热导率比本发明的骨料粒子低。
[表4]
  样品   热导率(W/(m·K))   硅砂   0.259   铬铁矿   0.288   富铝红柱石类人工骨料粒子   0.216   例4(ZrO2：8.8％)   0.310   例8(ZrO2：36％)   0.257   例15(ZrO2：19.4％)   0.297
[试验5]
下面，因为这些骨料粒子与铸型所使用的粘合剂的匹配度也很重要，所以对粘合强度以压缩强度进行了评价。向骨料粒子中添加并混合规定量的粘合剂和固化剂，成形为直径5cm、高cm的圆柱形作为样品，24小时后通过测力传感器(东测精密工业株式会社(東測精密工業社)制，商品名：H-3000D，最大负荷3吨)以10mm/分钟的施加速度沿圆柱的高度方向加重，测定压缩强度。
关于粘合剂添加量，相对于骨料粒子以外加比例计呋喃树脂(神户理化学工业株式会社(神戸理化学社)制，商品名：X-furan ST-71E)为1％，呋喃树脂用固化剂相对于呋喃树脂以外加比例计为40％。采用碱性酚醛树脂(神户理化学工业株式会社制，商品名：510A)时，相对于骨料粒子以外加比例计为1.4％，碱性酚醛树脂用固化剂相对于碱性酚醛树脂以外加比例计为40％。
例3～例9组成的骨料粒子中，确认压缩强度为5～6MPa，获得足以作为铸型的强度。还有，通过显微镜观察了例3～例9的骨料粒子，确认粒子表面如图1所示那样平滑。认为由于粒子表面平滑，因此即使是低粘性的呋喃树脂，也表现出足够的粘合强度。
产业上利用的可能性
通过本发明，作为适合于尺寸精度和冷却速度良好、容易取出铸件且再利用率高、显著减少了产生的废弃物量的铸型的骨料粒子，可以提供耐热性良好、热导率和耐冲击性高、可重复再利用的铸型用骨料粒子。通过使用本骨料粒子，可以减少来自铸型的废弃物，同时有利于铸造现场的作业环境改善。
在这里引用2008年1月22日提出申请的日本专利申请2008-011852号的说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容，作为本发明说明书的揭示采用。