シリカサンドとは
シリカサンドとは、蛙目粘土 (ガイロメネンド) 層に含まれている石英粒を水洗して取り出し、乾燥および分級したものです。
珪砂とも呼ばれています。硬質で耐火性が高く、耐薬性や耐酸性などにも優れているのが特徴です。
シリカサンドの使用用途
シリカサンドは、建築分野や加工分野などさまざまな分野で利用されており、例えば以下のような用途で使用されています。
1. 建築分野
- 建材用: 各種モルタル骨材
- 舗装用: 目地・インターロッキングなど
- 造園用: 土壌改良用の骨材や美観用骨材、除菌砂など
- 成形用: コンクリート成形用骨材
- 鋳造用骨材
- ガラス用材料
2. その他分野
- サンドブラスト用骨材
- 上下水道濾過用
- 清掃プラント流動床用
- ルーフィング用
- 塗料用・塗材用
- ゴルフ用目土
- バンカー用
シリカサンドの原理
シリカサンドは、蛙目粘土 (ガイロメネンド) 層に含まれている石英粒を水洗して取り出し、乾燥・分級したものです。この石英粒は、珪石の地層から採掘され、珪石を砕いて粒状になったものです。また、珪石の地層は、花崗岩や石英斑岩などの酸性岩が長い年月を経て風化され崩壊し、化学的に安定で風化に耐えた石英粒子として川や海に運ばれて集積して形成されます。
このため、シリカサンドには、石英の特性が反映されています。硬質で、溶融点は1,680℃程度と高く耐火性があるのが特徴です。また、耐薬性、耐酸性、耐アルカリ性、耐候性や耐摩耗性にも優れています。
シリカサンドのその他情報
1. シリカサンドに関する規格
シリカサンドに関する規格の一例として、日本産業規格の「JIS G 5901(2016) : 鋳型用けい砂」が挙げられます。この規格によると、シリカサンドのサイズは 3号～8号 (0.5号間隔) の11種類に分けられています。網目ふるいの公称目開きが1,700μmの最も粗いシリカサンドが3号で、サイズが小さくなるに従って号数が大きくなり、最も細かなシリカサンドが8号です。
この規格では各号数における微粒量も決められています。3 号～5 号の比較的粗いシリカサンドに関しては、20μm～106μmの大きさの微粒を2wt%以下、5.5号～7 号の比較的細かいシリカサンドに関しては、20μm～53μmの微粒を1～2wt%以下と規定しています。
2. シリカサンドの用途別特性
シリカサンドはさまざまな分野で使用されていますが、ガラスの原料として使用する場合と鋳造用骨材として使用する場合には注意が必要です。
ガラスの原料として使用する場合は、SiO2が99.5％以上のものが用いられています。シリカサンドには石英 (SiO2) のほかにFe2O3、FeO、Al2O3、CaO、MgO、TiO2、K2O、Na2Oなどの鉱物が含まれています。ガラスの原料として使用する場合に鉄は着色や光透過率の低下などの原因となるため、Fe2O3の含有量の規制が必要です。
鋳物用の骨材として使用する場合には、長石や雲母が混入していると焼き付けなどに問題が生じます。なお、鋳物用の品質規格ではSiO2に加え、Al2O3やCaOおよびMgOの含有量が規定されています。また、鋳物用では水分含有量にも気をつけなければなりません。
3. シリカサンドの有害性
シリカサンドを経口摂取しても、人体にほとんど影響がないことが知られています。しかしながら、シリカサンドの微粒子を鼻や口から吸入すると重篤な症状が現れることがあります。石英などの結晶性シリカの吸入は珪肺の原因です。珪肺やアスベストの吸引に起因するアスベスト肺などの症状をまとめてじん肺症といいます。
じん肺症の症状の傾向としては、最初は自覚症状がありませんが、時間経過とともに咳や痰、さらには息切れや呼吸困難の症状が現れます。一度じん肺症にかかると治療方法はなく、正常な肺に戻ることはありません。
材料表面に砂などを吹き付けて表面加工するサンドブラストには従来、シリカサンドが使用されてきました。このとき、シリカサンドは吹き付けられた衝撃によって、さらに微細化し空気中に舞う現象が起き、作業者がシリカサンドの微粒子を吸ってしまい、珪肺の発症原因となっています。
そこで、近年はサンドブラスト用のシリカサンドとしては、シリカの含有量を抑えたものが開発され、広く使用されています。また、このような事故を防ぐために、通常は防塵マスクなどの保護具を使用することが推奨されています。
参考文献
https://www.jstage.jst.go.jp/article/rpsj1954/24/2/24_2_22/_pdf
http://www.tkip.jp/staurolite.html
https://ehimes.johas.go.jp/wp/wp-content/uploads/2018/10/2018100404.pdf
https://www.jmedj.co.jp/premium/treatment/2017/d030902/
https://www.mhlw.go.jp/new-info/kobetu/roudou/gyousei/anzen/dl/0309-1a_0002.pdf
https://www.mhlw.go.jp/shingi/2007/08/dl/s0809-5g.pdf
https://kikakurui.com/g5/G5901-2016-01.html
https://foundry.jp/bukai/wp-content/uploads/2013/03/7ffc82f3d1f05c40f47791ab0a3a0dcd.pdf