tp3

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TP3 : FINESSES DES FIBRES TEXTILES : CAS DE FIBRE DE LAINE ET
FIBRE DE COTON
BUT
Cette manipulation contient deux grandes parties dont le but est de :
- Déterminer le diamètre des fibres de la laine par la méthode de projection.
- Déterminer l’indice micronaire d’une qualité de coton quelconque. Le
porosimètre micronaire mesure la finesse des fibres de coton, tout en tenant
compte de la maturité de ces fibres. Il est gradué en indice micronaire, c'est-à-dire
en microgrammes/pouce (µg/inch).
Avec :
• T : titre des fibres (masse linéique).
• θ : paramètre de « non circularité » (en relation avec la maturité).
Partie 1 : DETERMINATION DU DIAMETRE DES FIBRES DE LAINE
PAR LA METHODE DE PROJECTION
PRINCIPE
La méthode de projection (ou lanamètrique) est applicable pour les fibres de laine
ainsi que les fibres dont les sections sont à peu prés circulaires telles que les fibres
synthétiques (de section circulaire).
Le principe de cette méthode est de projeter sur un écran l’image agrandie du
profil de petits morceaux de fibres, de mesurer et de noter les largeurs de ces
images au moyen d’une règle graduée. Il s’agit des normes NF 07-004 et ASTM D
2130.
DESCRIPTION DE MATERIEL
Le microscope à projection permet de projeter sur un écran l’image agrandie du
profil de petits morceaux de fibres qui sont déjà préparés et posés sur une lame.
Cette projection servira soit à la visualisation des fibres pour identification par
examen de leurs propriétés morphologiques ou à la mesure du diamètre projeté de
petits tronçons de fibres conformément à la méthode lanamètrique.
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MODE OPERATOIRE
Préparation des échantillons
- Préparer 10 échantillons représentatifs de fibres.
- Découper les fibres à une longueur prédéterminée au moyen d’un
microtome (c’est un rasoir perfectionné permettant de couper les
faisceaux de fibres parallélisées en tronçons de 0.4 mm (voire jusqu’à
0.8mm).
Mise au point et mesure
- Placer les fibres découpées sur une lamelle porte-objet.
- Immerger les fibres dans quelques gouttes d’un liquide de viscosité
convenable et n’absorbent pas l’eau afin d’augmenter le contraste.
L’indice de réfraction de ce milieu est compris entre 1,47 (paraffine
liquide) et 1,51 (huile de cèdre), par conséquent très proche de celle de la
laine qui est compris entre 1.5’ et 1.55.
- Agiter les tronçons de fibres dans le milieu de montage de manière à
obtenir une distribution uniforme sur la plaque.
- S’assurer bien de l’imprégnation complète te l’homogénéisation de la
prise d’essai avec une aiguille à dissication.
- Vérifier bien que l’objectif et l’oculaire assurent une observation
microscopique avec un grossissement de 500 X.
- Faite attention, si l’objectif est trop prés de la préparation, les bords de la
fibre apparaissent avec une frange noire et blanche extérieure. Dans le cas
inverse les bords apparaissent seulement avec une frange noire.
- Dans la mise au point correcte, la fibre est bordée d’une fine frange noire
sans frange blanche extérieure. Il est rare que les deux bords d’une fibre
soient au point en même temps.
N.B
La règle générale de mise au point c’est « Eviter les franges noires et ne
considérer que les franges blanches en mesurant à l’intérieure de ces franges ».
Prise des mesures
- L’image agrandie du profil de petits morceaux de fibres est projetée sur
un écran dépoli circulaire et mobile dans son plan par rotation autour de
son centre.
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- L’écran orientable comporte deux règles graduées en millimètres de telle
façon que l’axe de la fibre soit perpendiculaire à l’une des deux règles
graduées (en mm).
- Faire tourner l’écran dépoli de manière à amener l’une des deux
graduations perpendiculairement à l’axe de la fibre.
- Faire balayer l’échantillon avec un pas de 0.5 mm pour non seulement
pouvoir mesurer toutes les fibres afin de s’assurer que la probabilité de
mesurer deux fois la même fibre soit très faible voire nulle.
- L’échantillon posé sur la platine du microscope doit pouvoir être
déplacée suivant deux directions perpendiculaires par commande de deux
boutons : direction latérale suivant le grand coté et direction transversale
suivant le petit coté.
- Commencer l’exploitation en mettant au point sur le coin A de la lamelle
de verre.
- Déplacer la préparation de 0.5 mm dans la direction transversale
jusqu’en B, puis dans la direction latérale.
- Mesurer le diamètre de chacune des fibres entrant dans la circonférence
délimitant le champ et qui sont susceptibles d’être mesurées.
- Lorsque les fibres sont mesurées dans un champ, faire avancer
l’échantillon de 0.5 mm dans la direction latérale.
- Progresser ainsi sur toute la longueur de l’échantillon.
- Arrivé à C, avancer de 0.5 mm dans la direction transversale en D et
continuer l’exploitation dans la direction latérale par des déplacement
successifs de 0.5 mm en suivant le trajet A, B, C, D, E, F, G, etc jusqu’à
ce que toute la préparation ait été couverte.
Présentation et analyse des résultats
On mesure le diamètre de chaque tronçon de fibre apparaissant dans l’écran et on
établit un tableau avec des classes de diamètre (di) et les nombres de fibres par
classe (ni) puis on en déduit la moyenne arithmétique ainsi que les paramètres de
dispersion.
En fait, il il ne s’agit pas d’une moyenne classique, mais d’une moyenne pondérée
par la longueur des fibres. En effet, lors de l’échantillonnage, quand on coupe les
fibres en tronçons, on a plus de chance de prélever des tronçons sur les fibres
longues.
En ce qui concerne la dispersion en diamètre de la laine, le coefficient de variation
du diamètre des fibres pour des rubans peignés se situe généralement entre 20 et
28%. Les limites de confiance lorsque l’on mesure les fibres sont données par les
formules suivantes :
100.
1
.
%moyenne
IC
n
CV
tLPE =
−
=
1
.− ±= n tIC
σ
Avec :
σ
: Écart type.
t : Facteur qui peut être pris égale à 1.96 pour un degré de probabilité de 95%.
Généralement seule une petite portion de fibres du lot peut être mesurée et la
moyenne de l’échantillon est ainsi sujet aux erreurs habituelles de
l’échantillonnage au hasard. Si on veut que les résultats soient statistiquement
valables, il faut faire un grand nombre de mesures qui sont fonction de la LPE
(limite pratique d’erreur) choisie :
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→± %5:
%5
LPE Nombre de mesures = 100.
→± %3:
%5
LPE Nombre de mesures ≈ 278.
→± %2:
%5
LPE Nombre de mesures ≈ 625.
→± %1:
%5
LPE Nombre de mesures ≈ 2500.
TRAVAIL A FAIRE
1- Comprendre le fonctionnement de microscope.
2- Faire un minimum de 300 déterminations sur la première qualité de laine
proposée.
3- Présenter les résultats dans un tableau (voir annexe) et éventuellement sur un
graphique permettant l’interprétation statistique.
4- Déterminer par la méthode de la moyenne arithmétique (exemple de calcul), le
diamètre moyen, l’écart type (
σ
), le coefficient de variation (CV%), la limite
pratique d’erreur )( %5
LPE et l’intervalle de confiance ).( %5à CI .
5- En déduire, par le calcul, la surface spécifique moyenne et la masse linéique
moyenne de la laine soumise à l’essai (en mtex).
6- Déterminer à partir du tableau Schlumberger mis à votre disposition la limite de
fiabilité du fil réalisé à partir de ces fibres. Comparer la masse linéique moyenne
corrigé par calcul et celle qui figure dans le tableau de Schlumberger.
7- Interpréter et commenter les résultats obtenus. Evaluer la laine soumise à l’essai
en fonction des résultats obtenus et des valeurs de référence donnés en cours.
8- Refaire le même travail avec la deuxième qualité de laine mise à votre
disposition.
9- Comparer les deux laines soumises à l’essai.
10- Commenter les méthodes de mesure (appareillage, mode opératoire, etc).
Moyenne arithmétique (microns) : 89,21
200
4378 ===
∑
∑
F
Fd
d
Ecart type (microns) : 1
)
(
2
2
−
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
−
=∑
∑∑
∑
F
F
Fd
Fd
σ
23,5
199
200
4378
101272 2
=
−
=
Coefficient de variation % : %89,23
89,21
23,5100100
%=
×
== d CV
σ
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Calcul du diamètre moyen mesuré en millimètres :
72.10
323
70
5.010 =++
Diamètre moyen réel des fibres en micromètres :
44,21272.10 =×
Correction : 15
323
702
=
Calcul de la variance des mesures (moyenne arithmétique des carrés des écarts) :
56.6
323
152130 = −
Ecart- type des mesures : 56.256.6 =
Calcul du coefficient de variation :(des mesures et du diamètre réel des fibres)
%9.23
72.10
10056.2 + ×
Calcul de l’intervalle de confiance de la moyenne du diamètre :
smicrométreen56.0
323
256.296.1 ±=
×
×
Calcul des limites de confiance en pourcentage du diamètre moyen :
%61.2100
44.21
56.0 ±=×
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