1 个微软海洋鼠标 vs 半个 450ml 塑料瓶

百家 作者:微软科技 2021-12-07 16:43:10 阅读:335

(本文阅读时间:10分钟)

2021年11月的第四届进博会上,微软带来了首款海洋环保鼠标。以海洋可回收塑料瓶为原料,微软与沙特基础工业公司(SABIC)合作,研制出了一种新型环保树脂材料,用于制造这款与众不同的全新鼠标,由此迈出了对海洋塑料垃圾(In-the-ocean Plastics)回收利用的开创性一步。

根据联合国环境规划署(UNEP)最新发布的《从污染到解决方案:海洋垃圾和塑料污染全球评估》报告,全球海洋塑料垃圾已达到海洋垃圾总量的85%。到2040年,流入海洋的塑料垃圾量还将增加近两倍,平均每年将新增2300-3700万吨。对海洋环境和生态将带来巨大影响。
作为微软可持续发展项目之一,微软与合作伙伴们自2019年下半年开始,锁定海洋塑料垃圾作为开发新型再生树脂的原料。经过了4轮测试、15种合成树脂配方、百余次实验的努力,实现了新型海洋环保树脂在鼠标上的成功应用;自2020年底至2021年7月,历时8个月完成了主要基于食品工业废料甘蔗渣的全环保包装的设计开发——最终,微软海洋环保鼠标于2021年10月开始在全球上市。微软海洋环保鼠标背后历时两年的不懈工程实践,为业界奠定了开创海洋环保消费电子设备新品类的广阔前景和可能。

源自内部的创新项目


微软海洋环保鼠标的设计概念可追溯到微软内部的一个员工创意征集活动。由微软 Windows 和设备团队提出的关于开发和利用海洋环保树脂的想法得到了来自微软环境可持续项目的资金支持。

微软美国雷德蒙总部 Windows 和设备团队的华人首席材料工程师 Tony Li 介绍,微软海洋环保鼠标所采用的新型环保树脂是以海洋塑料瓶垃圾为原料。与目前市面上已有的几种产品采用可回收的趋海塑料垃圾(Ocean Bound Plastics)原料有所不同,海洋塑料垃圾是特指经第三方认证的从海洋、入海水道或这些地方的岸边回收的塑料垃圾。这些塑料垃圾在海洋上漂流时间更长,一般都在半年以上;受到紫外线、盐分、生物作用等影响,已普遍开始不同程度的降解,因此开发和再利用的难度和挑战相对更大。

此外,各种塑料有着不同的性状。生产塑料瓶的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂,并不是制造消费电子产品的常见材料。因此,从化学成分角度看,若使用100%的回收 PET 制造鼠标,很难满足产品对机械性和可靠性的要求。这也是挑战所在。

于是,微软提出能否研发一种将 PET 和具有更好机械和物理性能的聚碳酸酯(PC)塑料结合的新型合成树脂材料的想法,不但可以利用海洋回收塑料,还能够满足鼠标对抗冲击、耐温、耐化学品、可靠性以及产品美学等方面的要求。由此,来自 Windows 和设备位于美国雷德蒙和深圳微软亚洲硬件中心的团队开始了与合作伙伴对新材料的开发与工程化探索。

复杂的海洋环保树脂配方研发


2019年底,微软团队邀请了 SABIC 等合作伙伴,共同研发可工程化应用的海洋环保树脂配方。同时,微软亚洲硬件中心还参与到了不同合成树脂配方的工程化验证,确保满足鼠标的全部严格要求。微软亚洲硬件中心是微软 Windows 和设备在中国的核心团队之一,与微软美国雷德蒙总部团队紧密协作,负责推进微软硬件产品从概念设计到大规模生产的进程。
微软亚洲硬件中心结构总监 Colin Zhao 介绍,海洋环保塑料配方的研发是一个非常复杂的过程。比如有的配方流动性不足而难于填充,导致产生顶白、浇口堵塞、缩水痕、熔接线、耐化学品测试和跌落测试失败等等;可是在解决现有问题后,又可能产生新的问题。比如,提高材料流动性能后,可能又会影响到材料的机械性能,所以海洋环保塑料的研发应用是一个不断试验并优化的过程。
面对挑战,SABIC 积极配合并给与了大力支持。在每次试模时,SABIC 都会派专家现场了解问题,然后再返回实验室进行配方的改进。通过不断测试和调整配方、工艺参数,最终将难题一一克服,成功开发出了可应用于消费电子产品的海洋回收塑料。以重量计,相当于每一个微软海洋鼠标的外壳中都含有20%的海洋塑料,约为半个450毫升的水瓶。

采用环保材料且保证产品高质量标准


微软海洋环保鼠标是在上一代经典的通用微软鼠标的设计基础上,将外壳包括上、下盖、电池盖、鼠标按键、蓝牙按键等部件的材料全部替换成了海洋环保树脂,并通过微软通用鼠标性能的全部测试要求:左右按键可达300万次点击;通过严苛的环境测试(摄氏零下40到60度);通过了耐化学品、跌落等测试。 

微软硬件产品有着严格的质量标准,例如耐化学性能测试模拟用户在使用鼠标的过程中可能会接触到化学品而导致鼠标变色、腐蚀等,比如用户经常使用的护手霜、酒精、咖啡等可能会造成鼠标褪色或颜色改变,因此必须确保鼠标材料具有强的耐化学性。微软海洋环保鼠标的耐化学品测试就多达数十种,加上环境测试、性能测试、可靠性测试等,所以海洋环保材料在研发时需要多轮试验和测试。

微软海洋环保鼠标在可持续 CMF(颜色、材料和工艺)外观设计方面,在材料中保留了颗粒感效果和黑色斑点纹以呈现回收塑料的特性,同时更好的“包容”了回收材料的杂质感。此外,微软海洋环保鼠标海考虑了鼠标的再次可回收利用——鼠标没有使用任何油漆,以避免影响回收再利用。

开创性的全纸环保包装


在环保包装方面,微软海洋环保鼠标的上一代产品包装采用 PET 吸塑加纸卡盒设计。吸塑材料本身为一次性使用塑料,与微软2030可持续性发展目标相违背。因此,从2020年起,微软硬件设备的新开发项目不再使用吸塑材料,而转向更为环保的包装材料——纯纸包装

微软亚洲硬件中心包装工程师 Carol Liu 介绍,微软海洋环保鼠标包装采用了“零塑料”工艺:首先使用纸托替代吸塑,为了更好保护产品而采用4件套全纸托方案——上下内托完整包裹鼠标,精巧外盒提供足够强度支撑,同时还实现整体运输包装空间利用率最大化,可节省约一倍的运输空间,降低了运输碳排放。该方案从开发初始到方案确认,模具结构和尺寸经历了三次调整,而一套模具由6个合金模具组成,每次调整意味着要修改全套模具组件,整体开发时间和难度要比吸塑产品复杂的多。

其次是包装的易撕拉条结构中替换常用的塑料封口贴。普通包装的易撕拉条背面一般有一条塑料加强筋以保证撕拉效果,微软海洋环保鼠标进行了结构和材料的多种组合测试,最终实现了用纯纸材料替换塑料加强筋

第三是包装封套的表面处理采用了水性防刮花涂层,替代上一代彩盒的 UV 涂层,GHG(温室气体)排放因此可以降低49%。水性涂层的难点在于耐磨性,经过多次测试调整配方,最终达到了微软包装测试要求。

值得一提的是,微软海洋环保鼠标的纸托纤维成份材料配比由微软 Windows 和设备团队与合作伙伴们共同研发与验证,大部分为来自食品工业废料的甘蔗渣,相比行业里常用的原生木浆或竹浆,实现了甘蔗渣的废物再利用、减少资源浪费,包装也可完全回收降解。甘蔗渣纤维比原生木浆和竹浆纤维短、结合力稍差,为了满足运输保护的可靠性以及对鼠标的接触保护要求,团队在结构设计、模具设计和生产工艺上寻找新解决方案,最终成功完成了任务。

海洋环保树脂与全纸环保包装目前用于微软产品。微软也希望业界更多伙伴都能够利用这项成果,推动海洋环保材料在更多消费电子设备上的创新。与此同时,微软还在与合作伙伴们一起探索其它海洋塑料垃圾,如塑料购物袋、塑料渔网和泡沫塑料等的回收再利用可能。期待实现海洋环境与生态环保的更多突破。


▲微软总裁 Brad Smith、微软首席财务官 Amy Hood 以及微软首席执行官萨提亚•纳德拉(Satya Nadella)宣布微软计划在2030年实现碳负排放。

总结:新型海洋环保树脂、环保包装以及海洋环保鼠标的推出,标志着全球在海洋塑料垃圾回收再利用方面迈出了商业化的第一步,也是业界合作伙伴共同努力应对全球可持续发展长期目标的一步。微软提出2030年可持续发展承诺,希望将可持续发展理念贯穿产品全生命周期,推动产业链和供应链整体向“零废弃物和碳负排放”方向迈进,而消费者购买使用环保产品的行为则构成了商业化回收良性循环的闭环。这一切的背后,是微软与合作伙伴们的不懈探索和积极实践。 

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