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日誌2013-09-28 20:51

[達人專欄] 如何量產一隻figure(四):軟腳、斷腳問題與那些讓人霧煞煞的材料名稱

作者:草莓睫毛膏

這回要來認識一下製造模型玩具的材料、還有從材料本身造成的品質問題:
 
1. WHY PVC?
2. 軟腳與斷腳問題大不同
3. PVC x ATBC x ABS
4. 成本與良心問題
 
   為了避免混淆、在開始前先說明本篇提的”PVC”一率指”聚氯乙烯”這種塑膠材料喔、PVC人形會改用用figure、公仔之類的用語。另外自我宣傳一下、附上前幾篇快速連結:
[達人專欄] 如何量產一隻figure(一):成型技術篇
[達人專欄] 如何量產一隻figure(二):射出成形與設計的三兩事
[達人專欄] 如何量產一隻figure(三):是不是模具做怎樣、模型公仔就長怎樣?

 

WHY PVC?


以上從硬到軟、從小到大全都是PVC製品


   對模型玩具略有認識的人都知道,PVC是對figure等量產人型公仔的通稱、應該也知道PVC原本是指一種常見的塑膠材料”聚氯乙烯”。而實際上PVC的用途非常廣泛、從figure、模型玩具、水管、纜線到最近很夯的黃色小鴨都是PVC製品,而PVC應用會這麼廣泛、表示這種材料自有它的長處。就製造figure、模型玩具的層面來看的話:
 
1. 價格便宜:嘛~商業,價格永遠是第一考量、而PVC正是最便宜的幾種塑膠之一;雖然原材費用不會佔figure成本太高比例,但畢竟也是錢。

2. 易於上色+黏著:上色做出美美的外型絕對是製造figure和模型玩具的必要條件,但並不是理所當然的條件喔…塑膠材料也是有容易上色(PVC、ABS)和不易上色、易掉色的(PE、PTFE)類型;而易於上色的通常同時也易於黏著加工。

3. 易於調質:PVC本身是一種剛硬、易碎的塑膠,但同時又可以透添加劑調質改變硬度、達到軟硬通吃的優點。

4. 適合射出成形:要大量生產、射出成型技術是必要之途,同樣也不是每種材料都適合射出成形。

   至於PVC的缺點後面會提~而GK使用的合成樹脂,其材料和特性基本上和塑膠碗筷很類似:硬、耐熱、同樣易於上色染色;但它是熱固性塑膠、不適合射出成形加工也無法做調質成軟料是最大缺點。

GK基本上跟塑膠碗是類似的材料



軟腳與斷腳問題大不同
 
   Figure和模型玩具各種直接的損壞,例如、軟腳、斷腳、關節玩壞等問題毫無疑問是收藏家心中最痛,而損壞的原因可區分為下列三種物理機制:


1. 應力破壞:最基本的機制,所有類型材料受應力超過極限就會開始永久變形或是斷裂。要注意的是應力破壞基本上是超過負荷之後馬上發生的。
斷腳、斷火龍果等可歸類為應力破壞


2. 疲勞破壞:既使受力小於應力極限、材料品質也沒有問題;但是在反覆受力超過一定次數之後材料還是會逐漸弱化、最終斷裂。疲勞破壞同樣存在所有類型材料中、而且相較於應力破壞更難預防(因為很難預測何時何地發生),更是造成許多重大空難的罪魁禍首。以模型玩具來舉例,就是可動關節玩著玩著、也沒特別粗魯不小心可是某一天它突然就斷了。

疲勞破壞在可動模型的關節等常受力處上比較有機會看到


3. 潛變:或稱為蠕變、冷流動,是指受力沒超過應力極限、也沒達到材料的溶解溫度,但是受力後卻隨著時間流逝緩慢地變形、無法再回復原狀。一般來說環境溫度越高時越容易發生,而塑膠材料普遍有較低(相較於金屬來說)的熔點,所以日常生活中特別容易看到。舉個生活化的例子,用橡皮筋綁東西、經過一段時間後鬆掉,長度會變得比使用前還常這件事大家都留意過吧?那就是潛變造成的。潛變的影響如果套用在figure上、就是大家買figure時最怕的軟腳

各種精彩軟腳圖


那麼、既然知道軟腳是塑膠潛變造成的,這都是PVC的錯嗎?
 
   並不是,PVC除了硬度高以外、抗潛變能力在各種塑膠材料中算是數一數二的,如果軟腳是PVC的錯那大概也沒什麼塑膠能預防軟腳了。簡單來說,軟腳並不是PVC本身的問題而是製造的時候調質失敗造成的。

PVC與其他日常常用的PE、PP塑膠相比抗潛變特性非常優異(曲線越平緩越優)



PVC x ATBC x ABS


   前面提到,PVC的另一大優點就是易於調質,而ATBC、ABS這兩種也蠻常在包裝說明上出現的材料正是最常見又好用的調質材料。
 
ATBC、其實就是塑化劑
 
   塑化劑並不是只有DEHP一種(因為環保和健康問題、DEHP已經漸漸被其他塑化劑取代了)。加入塑化劑會改變PVC鋼硬易碎的特性,使PVC變軟、有彈性;而軟質材料在figure製造上是十分重要的,例如披風、頭髮等細小的部位如果也用硬質PVC製造的話,無論是在加工、貨運或是玩家把玩的時候都會很容易斷裂損壞。
 
   當然、加入塑化劑也是會有副作用的,除了會隨時間揮發造成出油問題以外、它同時也會降低PVC的軟化溫度,而PVC最大的缺點之一、就是它的軟化溫度有點低,既使不加塑化劑的情況下也只有80度(所以、軟腳figure泡熱水是可以泡軟凹回來的)。

   而PVC另一項優良的抗潛變特性也會在加入塑化劑和室溫接近軟化溫度的時候變差…接下來不用說大家應該都知道了?塑化劑添加過量毫無疑問是造成figure軟腳(潛變)的罪魁禍首。至於收藏家也很關心的收藏環境問題:確實高溫會讓PVC軟化、加速潛變發生,但是一般室內溫度再高也不會超過40度吧(擺放環境會到5、60度的人請先去面壁~ )?這離PVC的軟化溫度還有一大段距離,若不是塑化劑影響根本不足以造成軟腳。

換句話來說,會軟腳的figure徹徹底底的是製造商用料不當造成的。


塑化劑不只會影響男性生殖器發育、還會導致男性軟腳喔XD


ABS塑膠最大的特色就是”普通”

   而另一種常用的材料ABS、則跟PVC一樣是日常使用頻率很高的塑膠,想知道ABS最常用在哪裡的話~各位手上手機的手機殼、現在正在看的電腦螢幕外殼很多都是用ABS做的。

   ABS的硬度普通、韌性普通、彈性普通、耐熱普通、價格普通…沒有特別的優點也沒有缺點就是ABS最大的特色(絕對無誤喔XD)。而ABS也很適合與其他塑料混和來加強特性(ex: PC/ABS、ABS/PVC、PA/ABS、PVC/ABS….)
 
   其中、ABS/PVC混和料可以解決PVC易碎且不耐熱的缺點,同時不會帶來大量塑化劑添加造成的低熔點和潛變問題,可說是一舉數得,因此PVC/ABS混和料就成了另一種figure常用的材料。


ABS有多普通?大概就跟松本普通麻耶和小阪普通千尋一樣普通


ABS+PVC混和後,缺口衝擊強度比純ABS或純PVC都還優異(曲線位置越高越佳,約70/30比例最優);而所謂缺口衝擊強度好、簡單說就是彈性好、韌性好不容易斷裂的意思啦!



成本與良心問題

   從製造技術上要解決figure軟腳並不困難:腳或其他承重部位不要添加太多塑化劑、如果不加又擔心純PVC會脆裂缺乏彈性,那就用PVC/ABS;再更嚴苛的條件就打一支鐵樁支撐。或許在材料選用上需要一些know how和經驗(所以、08年以前figure產業發展初期軟腳問題特多、之後就越來越少了),但技術上的困難度基本沒有。


PVC/ABS混和使用還有打鐵樁是增加figure強度的兩大絕招,例如ALTER直江兼續再版時為了解決手部跟槌子支撐力不足的問題就有更換過材料,而打鐵樁多用在腳部。


既然如此、那為何三不五時仍會聽到軟腳問題?
 
   第一是成本問題:ABS雖然價格普通,但是PVC的價格很便宜、因此ABS還是比PVC貴的多。同時在模具製造上,不同材料的零件是不能用同一套模具生產的,而模具開發要的也是錢。換言之、對製造商來說最省錢的做法就是把全部的零件用相同材料、用同一套模具上生產;如果製造一隻figure要用好幾種不同的材料(ex:披風用PVC/ATBC、身體用PVC、腳用PVC/ABS、底座用ABS),那就表示它需要製作很多套模具,從而提高開發成本~製造商不見得願意這樣做。
 

PVC與ABS材料大約有2~3倍的價差,附帶一提奇美實業是全世界最大的ABS材料製造商。
 

射出成形同一套模具上的所有零件都必須是相同材料。


塑膠並不如一般想像的無法分解、不會變質
 
   其中一種破壞塑膠的方法,就是長時間加熱溶化之下、塑膠自身會慢慢分解,而我們知道射出成形基本上是需要溶解塑膠材料的。一般來說如果是原料廠提供的材料直接拿來加工,那還不會造成太大的問題(時間不長且只有溶解一次),但如果為了省錢、拿一些報廢品或是回收塑料回來重新加工的話,這些循環使用好幾次的塑膠很可能因為反覆加工、早就分解變質了;這麼一來不管是各種軟腳、斷腳問題發生也不奇怪。
 
   因此,通常對品質比較要求的產業都會要求射出成形工廠禁止使用回收料~但實際上呢?除非加太兇導致產品出貨以後發生問題、不然也分不出來它有沒有用,除非你就站在旁邊看然後現場抓包;所以這就關乎到廠商的良心問題啦!
 

不管是射出成形或是後加工都會產生大量的廢料、如果製造商沒丟棄而是加回去重新使用的話,會發生什麼事就很難說了(ps.圖轉自GSC BLOG,但這邊沒有影射任何廠商的意思)
 
 


   這次的字數又創下新高了、感謝來訪的各位看到最後,不過總覺得這系列文章越來越像科普專欄了(汗)?目前暫時沒有下一篇的構想~如果有想看的模型玩具/製造技術主題可以留言給我喔!要是在我能力/知識範圍內就會找時間PO,另外別忘了要給GP喔!

最後覆蓋一張經典軟腳合成圖結束本篇:

(PS.如果有人能提供這系列軟腳圖的其他張我會很感激、一直找不到XD)

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