ISO 17751:2007
(Main)Textiles — Quantitative analysis of animal fibres by microscopy — Cashmere, wool, speciality fibres and their blends
Textiles — Quantitative analysis of animal fibres by microscopy — Cashmere, wool, speciality fibres and their blends
ISO 17751:2007 specifies a method for the identification and quantitative analysis of wool and speciality animal fibres using both light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM). The standard is also applicable to blends of animal fibres and products made from them.
Textiles — Analyse quantitative des fibres animales par microscopie — Cachemire, laine, fibres spéciales et leurs mélanges
L'ISO 17751:2007 spécifie une méthode d'identification et d'analyse quantitative de la laine et des fibres animales spéciales à l'aide de la microscopie optique (MO) et de la microscopie électronique à balayage (MEB). Elle s'applique également aux mélanges de fibres animales et aux produits réalisés à partir de ces mélanges.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 17751
First edition
2007-12-01
Textiles — Quantitative analysis of
animal fibres by microscopy —
Cashmere, wool, speciality fibres and
their blends
Textiles — Analyse quantitative des fibres animales par microscopie —
Cachemire, laine, fibres spéciales et leurs mélanges
Reference number
ISO 17751:2007(E)
©
ISO 2007
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ISO 17751:2007(E)
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ISO 17751:2007(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope . 1
2 Caution. 1
3 Normative references . 1
4 Terms and definitions. 1
5 Principle. 3
6 Apparatus and reagents. 3
7 Preparation of the test specimens. 5
8 Procedure . 6
9 Test report . 11
Annex A (informative) Scale structures of cashmere and wool fibres . 12
Annex B (informative) Sampling and preparation procedures. 16
Annex C (informative) Precision and accuracy. 18
Bibliography . 20
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ISO 17751:2007(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 17751 was prepared by Technical Committee ISO/TC 38, Textiles, Subcommittee SC 23, Fibres and
yarns.
This International Standard is based on IWTO-58-00, Scanning Electron Microscopic Analysis of Speciality
Fibres and Sheep’s Wool and their Blends, copyright the International Wool Textile Organisation (IWTO), used
with permission of IWTO.
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ISO 17751:2007(E)
Introduction
Labelling textiles to indicate their composition is necessary according to relevant laws and regulations, not
only for the final products but also for the raw materials at different stages of processing. Stringent labelling
regulations for textile products at all stages of processing have compelled the manufacturers to state not only
the types of fibre but also the mass percentages of the fibres contained in their goods.
Wool and speciality fibres (cashmere, mohair, llama/alpaca, camel hair, angora rabbit hair, etc.) exhibit great
similarities in their physical and chemical properties, so that their blends cannot be separated mechanically or
chemically. Light microscopy (LM) has traditionally been applied for fibre identification and blend analysis.
Wool has a long tradition as the main substitute in mislabelling when it is blended with animal fibres such as
mohair and cashmere. A reliable method, complementing the current and widely used standards based on
light microscopy, for distinguishing wool from all other speciality fibres is therefore of major technical and
commercial importance.
A technique using scanning electron microscopy (SEM) for the discrimination of wool and speciality animal
fibres, based on the assessment of cuticle scale edge heights, was introduced and developed during the
1980s and early 1990s. Although SEM illustrates topographical features extremely well, it is incapable of
describing internal fibre structures. Fortunately, this deficiency can be complemented by LM which is capable
of illustrating internal features. For all these reasons, it is insufficient to depend on only one form of
microscopy and it is advantageous to utilize both LM and SEM techniques.
The identification of animal fibres is so complex that it is often necessary to consider subtle characteristics that
require a multidisciplinary microscopic approach.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 17751:2007(E)
Textiles — Quantitative analysis of animal fibres by
microscopy — Cashmere, wool, speciality fibres and their
blends
1 Scope
This International Standard specifies a method for the identification and quantitative analysis of wool and
speciality animal fibres using both light microscopy (LM) and scanning electron microscopy (SEM). This
standard is also applicable to blends of animal fibres and products made from them.
NOTE 1 Difficulty may be encountered when attempting the analysis of deeply dyed or heavily pigmented fibres by LM.
In such cases, mild dye-stripping or pigment-bleaching procedures may be applied prior to analysis.
NOTE 2 SEM is not an appropriate technique for the analysis of blends containing medullated fibres since the
medullae will not be visible.
2 Caution
The microscopic analysis of blends of animal fibres requires a high degree of operator skill and experience.
Only when authentic reference samples have been successfully identified by multiple replications over a
prolonged period, and trial blends of known composition have been tested with acceptable results, should
official analysis be performed by an operator.
3 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 6938, Textiles — Natural fibres — Generic names and definitions
4 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
4.1
CRT
cathode ray tube or display screen
4.2
false scale edge
shoulder
step-like structure on the surface of a cuticle cell, which may be mistaken for the scale edge
4.3
light microscope
optical instrument used to produce magnified images
NOTE Light microscopes may be of the reflected-light, transmitted-light or light-projection type. Either a transmitted-
light type or a light-projection type is preferred for this type of analysis.
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ISO 17751:2007(E)
4.4
medulla
series of cavities formed in the central portion of some animal fibres when cells collapse during growth
4.5
sample
portion representative of the batch of material from which it is taken
4.6
scale
cuticle covering the surface of animal fibres
4.7
scale density
number of scales per millimetre of fibre
4.8
scale edge
thick, distal end of the cuticle cell exposed towards the tip of the fibre
4.9
scale thickness
height of the cuticle at the scale’s edge
4.10
scanning electron microscope
electron-optical instrument that examines and analyses the physical information (such as secondary electron,
backscattered electron, absorbed electron and X-ray radiation) obtained by generating electron beams and
scanning the surface of the sample in order to determine the structure composition and topography of the
sample
4.11
secondary electron image
SEI
scanning image which is obtained by modulating the brightness of a cathode ray tube (CRT) with the detected
secondary electron signal
4.12
snippet
small sections of fibre cut from a sample
4.13
speciality fibre
any animal source (type) of keratin fibre other than wool: i.e. cashmere goat, angora goat (mohair), angora
rabbit hair, camel hair, cashgora goat, llama/alpaca hair, shahtoosh hair, vicuna hair, yak hair, horse hair
NOTE 1 Photographs of the animal fibres listed may be found in AATCC Test Method 20 and IWTO 58-00
(see Bibliography).
NOTE 2 Trade in some animal fibres (e.g. shahtoosh, vicuna, yak) is not always allowed because the animals are
protected. Animals under protection are listed in the Washington Convention.
4.14
test specimen
portion taken from randomized snippets for measurement purposes
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ISO 17751:2007(E)
5 Principle
Following sampling, short fibre snippets are obtained from the material to be tested. The snippets comprising
a test specimen are distributed uniformly on suitable sample holders.
For light microscopy (LM), test specimens are analysed optically and measured using a graduated scale. For
scanning electron microscopy (SEM), test specimens can be coated with a layer of gold before they are
transferred into the microscope. At a magnification of × 1 000, or another suitable magnification, the number of
fibres from each animal source is determined by observing and identifying them under the microscope.
With SEM, wool fibres can be differentiated from speciality fibres from all other sources on the basis of the
height of their surface scales. The height at the true distal edge of wool cuticle cells (not at “false scale edges”
or “shoulders”) reaches a value of 0,6 µm or more, whereas the distal height of speciality fibres is 0,4 µm or
less. Edge height is generally a selective indicator for the fibre type. Other characteristics such as scale
pattern, scale frequency and diameter are also useful for unequivocal fibre identification.
For a quantitative analysis of a binary blend, the mean diameters, and the related standard deviations, of the
fibre components are determined together with the number of fibres of a given type, in order to calculate the
percentage fibre content by number of fibres or by mass for each source of fibre. For angora rabbit hair, the
reduced mean fibre density, due to consistent medullation, is taken into account.
Practice shows that the experience of the operator with animal fibre identification is an important requirement
for conducting reliable fibre analyses.
6 Apparatus and reagents
6.1 Light microscope
6.1.1 Type of microscope
6.1.1.1 Projection type
The microscope proper shall comprise a light source, a light condenser, a stage which supports the mounted
specimen of fibres, an objective, an ocular and a circular viewing screen. The stage shall be movable in two
directions at right angles by means of sliding mechanisms capable of successive displacements in 0,5 mm
steps. The objective and ocular shall be capable of providing a magnification of × 500 at the screen.
The circular screen shall have an associated measurement scale capable of rotation in the plane of the screen
and about its centre. If this screen is not transparent, it shall have a movable scale 5 cm long, graduated on its
underside in millimetres. The scale shall be capable of movement diametrically across the screen between
guides. Transparent screens may incorporate a scale graduated in millimetres along a diameter. A movable
scale is generally preferred. The circular screen shall contain a marked central circle whose diameter is equal
to one-quarter of the optical distance between the ocular and the centre of the screen. To ensure that any lens
aberrations at the objective perimeter are avoided, all measurements shall be made within this circle. However,
some modern instruments contain improved optics that ensure uniformity of the observation area, and no
marked circle is required. In such cases, the magnification should be checked over the whole projected image
by using a certified micrometer scale.
6.1.1.2 Transmitted-light type
The microscope proper shall comprise a light source, a light condenser, a stage, an objective and an ocular.
The ocular shall be fitted with a calibrated graticule to permit measurement of the fibre diameter. The stage
shall be movable in two directions at right angles by means of sliding mechanisms capable of successive
displacements. The objective and ocular shall be capable of providing a magnification of × 150 to × 500.
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ISO 17751:2007(E)
6.1.2 Slides and cover glasses
Use glass microscope slides measuring 75 mm × 40 mm. Square or rectangular cover glasses with a
thickness of 0,13 mm to 0,17 mm can be used.
6.1.3 Mounting medium
Use a mounting medium with the following properties:
⎯ refractive index between 1,43 and 1,53;
⎯ suitable viscosity;
⎯ does not absorb water.
NOTE Cedar wood oil and liquid paraffin are examples of suitable media.
6.1.4 Fibre-cutting devices
6.1.4.1 General
For cutting the fibres to a predetermined length, the fibre holder and pushers described below may be used.
Alternatively, a conventional microtome may be used if it is capable of fulfilling the requirements of 7.2
regarding the cutting of pieces of fibre.
6.1.4.2 Fibre holder and pushers
The holder is a short piece of smooth steel about 3 mm thick with a 1,5 mm slot into which slides a tongue.
The tongue is fixed by a screw and may thus be adjusted to project different distances into the slot. The
pushers consist of three steel stems with shortstop plates near their ends; all the stems have the same width
as the slot, namely 1,5 mm. The stem of one pusher extends 0,8 mm beyond the stop plate, that of the
second 0,6 mm and that of the third 0,4 mm.
6.2 Scanning electron microscope
6.2.1 Operating conditions
Accelerating voltage: 15 kV to 20 kV.
Beam current: 300 pA to 500 pA.
−5 –8
Pressure in the sample chamber: < 10 mbar (10 Pa).
Image mode: Secondary electron image.
Resolution of secondary electron image: Better than 20 nm.
Magnification: × 10 to × 20 000. For observation of the fibre scale shape and
density, × 1 000 may be used. For observation of scale thickness,
× 15 000 may be used.
NOTE 1 Other magnification levels may be used to ensure clear images for the operator to make measurements.
Tilting: 0°.
NOTE 2 No special atmosphere is required for preparing SEM specimens as the analysis is performed in a vacuum.
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ISO 17751:2007(E)
6.2.2 Mounting stubs
Use aluminium or brass holders 13 mm in diameter.
6.2.3 Sputter coater with a gold cathode or vacuum evaporator
6.2.4 Reagents
These are used for the uniform distribution of the snippets on the glass plate:
6.2.4.1 Acetone (analytical grade).
6.2.4.2 Ethyl acetate (analytical grade).
6.2.4.3 Petroleum ether (analytical grade).
6.2.5 Miscellaneous materials
⎯ Single- and double-sided adhesive tape.
⎯ Glass plate measuring approx. 30 cm × 30 cm or 15 cm × 15 cm.
⎯ Stainless-steel rod, 0,5 mm in diameter.
⎯ Razor blade.
⎯ Glass tube, 10 mm to 15 mm in diameter, 35 mm in height.
⎯ Vernier callipers, if necessary (see 8.2.5).
7 Preparation of the test specimens
7.1 General
The general requirement is that the test specimen shall be representative of the batch of material or sample
from which it has been taken. The method of obtaining a fibre test specimen will differ depending upon the
sample form (loose fibre, fibre blend, yarn, sliver or fabric). No procedures for sampling are given here as the
original form of the bulk to be sampled may vary widely.
For suggested methods of preparing test specimens, refer to Annex B.
7.2 Microtoming
7.2.1 For light microscopy, prepare fibre snippets using a microtome device. Take fibre snippets of length
6 mm ± 2 mm, irrespective of fibre diameter. A total mass of 10 mg of fibre snippets is recommended.
7.2.2 For scanning electron microscopy, prepare snippets W 6 mm in length to minimize coagulation and
uneven dispersion of fine or crimped fibres.
7.3 Mounting specimens
7.3.1 For light microscopy measurements, prepare two slides, as follows. Place cut fibres in a few drops of
mounting medium on a glass slide. Stir the fibres in the mounting medium with a dissecting needle, employing
a circular motion to achieve a uniform distribution on the slide. Lower a cover glass on to the mixture by
placing one edge in contact with the slide and gently lowering the opposite edge.
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ISO 17751:2007(E)
7.3.2 For scanning electron microscopy, collect the fibre snippets in a test tube. Prepare seven stubs, as
follows.
Suspend fibres in 1,5 ml ± 0,5 ml of reagent (see 6.2.4) by stirring the snippets with a stainless-steel rod.
Without giving the snippets time to settle, pour the suspension onto a glass plate. After all the reagent has
evaporated, the fibres should be uniformly distributed in a single-layer spot of diameter 10 cm on the glass
plate.
If the snippets have aggregated after the evaporation of the reagent, they shall be recollected by scraping
them off the glass plate with a razor blade and the preparation procedure repeated.
Press SEM mounting stubs, that have been attached to lengths of double-sided adhesive tape, onto the fibre
layer. Pull off the stubs carefully.
Figure 1 — Arrangement of the specimen stubs on the spot with the fibre snippets
If required by the SEM system, use the sputter coater to apply a 15 nm layer of gold to each test specimen.
8 Procedure
8.1 Analysis by light microscopy
8.1.1 General
For both the projected-light and transmitted-light methods, a total of at least 1 000 fibres shall be examined in
the specimens from a sample. At least 100 fibre diameter measurements shall be made on the fibres from
each fibre source in the sample.
8.1.2 Verification of calibration
8.1.2.1 The calibration of a projection-type microscope shall be checked periodically using a certified
micrometer scale at the × 500 magnification setting. A micrometer scale with 0,01 mm graduations is
recommended. The scale is mounted on the microscope stage and the magnification adjusted so that 0,1 mm
on the scale shows as 50 mm on the screen.
8.1.2.2 The calibration of a transmitted-light microscope shall be checked periodically using a certified
micrometer scale at the × 400 magnification setting.
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ISO 17751:2007(E)
8.1.3 Measurement of fibres
8.1.3.1 Place a prepared slide on the microscope stage with the cover glass towards the objective.
Examine the slide at different depth fields. The distance between the centres of the fields should be greater
than the length of the snippets to prevent the measurement of the same snippet twice.
8.1.3.2 Move the slide until a corner of the cover slip is focused. Traverse the slide 0,5 mm from A to B
(see Figure 2). Then move the slide 0,5 mm in the transverse direction (towards C) to bring the first field into
view on the screen. Measure and record the width of every fibre image lying within the field of view (with the
exception of those described in 8.1.3.6).
8.1.3.3 When the objective in a projection-type microscope is too near the slide, the edge of a fibre image
will have a white border. When the microscope objective is too far from the slide, the edge of the fibre image
will have a black border.
When in focus, the edge of the image shows as a fine line with no border. However, both edges of a fibre
image may not be in focus together, since wool fibres have non-circular cross-sections. When measuring an
image whose edges are not in focus together, adjust the focusing so that one edge is in focus and the other
shows a white line. Measure the width from the edge that is in focus to the inside of the white line.
8.1.3.4 Measurement is made by moving the graduated scale or screen with its length at right angles to
the fibre image until a centimetre division coincides with one edge of the image. The width of the fibre image is
then read in millimetres. The measurement shall be taken where the longitudinal line of the scale crosses the
image. The width is taken as the distance between the extremities of the fibre image, even if the fibre edges
coincide with a fibre scale or some other irregularity of the fibre. The stage shall remain stationary during all
measurements in a given field.
8.1.3.5 Continue to move the slide in 0,5 mm steps towards C, measuring and recording the fibres in
each field of view as before. When C is reached, traverse the slide a suitable distance (see 8.1.3.7) from C
to D, and then proceed in 0,5 mm steps in the transverse direction (towards E), measuring and recording the
fibres in each field. Continue in this way, following the path shown in Figure 2, until the opposite edge of the
cover glass is reached.
Figure 2 — The sampling path A B C D E F G (not to scale)
8.1.3.6 Images of fibres within each field of view not to be counted or measured are:
a) those with more than half their width outside the central circle;
b) those whose widths are not wholly within the boundary of the measurement screen for systems without
central circles;
c) those that end within the width of the 5 cm graduated scale;
d) those that end 2,5 cm or less from the point of measurement;
e) those that cross another image at the point of measurement.
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ISO 17751:2007(E)
Animal fibre scales are important for the accurate identification of fibre source or type. Shearing, processing,
recycling or dyeing may damage fibre scales and hinder the identification of fibre source or type. If all fibres
from one source in a blend of fibres are damaged, the damaged fibres contribute to the total mass and shall
be used in the calculation of mass fibre content.
Parties shall agree upon the definition of damaged fibres and the inclusion or exclusion of damaged fibres in
the total number of fibres measured and in the calculation of mass fractions in blends.
8.1.3.7 From the number of fibres measured in the first traverse (BC in Figure 2) and the total number of
measurements desired, estimate the number of traverses and the length of each cross-traverse (e.g. CD in
Figure 2) to achieve the necessary number of fibre measurements. If fibres are needed from the second slide
prepared, then half of the measurements shall be taken from each slide.
8.1.3.8 When making diameter judgements, if the second edge of a focused fibre image falls between
two millimetre divisions of the measurement scale, the diameter shall be recorded as that corresponding to the
lower millimetre division. In the subsequent calculation, all such diameters recorded under N shall be assigned
a diameter equal to N + 0,5 mm. In the event that the second edge of a fibre image lies exactly on a millimetre
division on the scale, the image shall be assigned alternately to this group and to the lower-diameter group to
avoid the assignment of 0,5 mm diameters.
8.1.4 Precision and accuracy
No precision and accuracy studies are available for the analysis of fibre source or fibre diameter by light
microscopy.
8.2 Analysis by SEM
8.2.1 General
Place a stub in the scanning electron microscope. Using the × 10 magnification setting, bring an area near the
upper left edge of the stub onto the monitor. Set the magnification to × 1 000 and focus the image. Scan the
stub either horizontally or vertically. During scanning, identify each fibre appearing on the monitor and count
the number of fibres encountered from each fibre source. If necessary, higher magnification settings can be
used (× 3 000 to × 10 000).
If required by the composition of the material (case 3 below), diameter measurements of fibres from each kind
of source shall be made.
In the case of severely damaged fibres, examine the fibre snippet along its length to facilitate analysis. In
order to avoid examining the same fibre twice, move the point of focus back to its original position on the fibre
and return the magnification to × 1 000 before continuing the analysis. When the opposite edge of the
mounting stub is reached, move the scanning range by at least twice the length of a snippet (> 1,2 mm) and
reverse the direction of scanning of the mounting stub.
8.2.2 Fibre identification
The height of the distal edge of the cuticle scale, a crucial characteristic of fibre type, is determined on the
fibre surface at a magnification that makes it possible to decide whether the scale edges are “high” (0,55 µm
for wool) or “low” (< 0,55 µm for speciality fibres).
For fibres where the distinction is not obvious, examine several cuticle scale edges at high magnification
settings, such as × 3 000 to × 10 000, until confident of the identification. Observations of further fibre surface
characteristics, such as scale frequency and scale patterns, may be necessary to assist the operator with
some fibre identifications. Degraded wool is an example of a fibre type that would be likely to require
additional fibre observations.
Annex A shows the typical appearance of the various types of fibre when viewed by SEM.
8 © ISO 2007 – All rights reserved
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8.2.3 Qualitative analysis
Examine 150 fibres on the first stub to ascertain whether one or more than one type of fibre is present.
8.2.3.1 Case 1: Single animal fibre source
If only one fibre type is found, examine 150 fibre snippets on each of the next two stubs. If no fibre of a second
type is found in the total of 450 fibres examined, the sample is declared as pure.
8.2.3.2 Case 2: Multiple animal fibre sources
If two fibre types are found on the first stub during the examination of the 150 fibres on this stub and the
proportion (by number) of one type is less than 3 % (i.e. u 4 fibres out of 150), it is considered as a minor
component. Examine 150 fibres on each of the next two stubs. Based on the 450 observations, calculate the
percentage N (by number) of the minor component and the corresponding percentage N (by number) of the
x y
speciality fibre.
EXAMPL
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 17751
Première édition
2007-12-01
Textiles — Analyse quantitative des
fibres animales par microscopie —
Cachemire, laine, fibres spéciales et leurs
mélanges
Textiles — Quantitative analysis of animal fibres by microscopy —
Cashmere, wool, speciality fibres and their blends
Numéro de référence
ISO 17751:2007(F)
©
ISO 2007
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ISO 17751:2007(F)
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ISO 17751:2007(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Attention . 1
3 Références normatives . 1
4 Termes et définitions. 1
5 Principe. 3
6 Appareillage et réactifs . 3
7 Préparation des éprouvettes . 5
8 Mode opératoire . 7
9 Rapport d'essai . 12
Annexe A (informative) Structure d'écaille des fibres de cachemire et de laine . 13
Annexe B (informative) Modes opératoires d'échantillonnage et de préparation . 17
Annexe C (informative) Fidélité et exactitude. 19
Bibliographie . 21
© ISO 2007 – Tous droits réservés iii
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ISO 17751:2007(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 177751 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 38, Textiles, sous-comité SC 23, Fibres et fils.
La présente Norme internationale est basée sur l’IWTO-58-00, Scanning Electron Microscopic Analysis of
Speciality Fibres and Sheep’s Wool and their Blends, droits d’auteur International Wool Textile Organisation
(IWTO), utilisée avec la permission de l’IWTO.
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ISO 17751:2007(F)
Introduction
Selon les lois et réglementations en vigueur, l'étiquetage des textiles indiquant leur composition est
nécessaire, non seulement sur le produit final, mais aussi sur les matières premières aux différentes étapes
de leur transformation. Des réglementations contraignantes en matière d'étiquetage des produits textiles à
tous les stades de la transformation ont obligé les fabricants à indiquer, non seulement les types de fibres,
mais aussi les pourcentages en masse de fibres contenues dans leurs produits.
La laine et les fibres spéciales (cachemire, mohair, lama/alpaga, poil de chameau, poil de lapin angora, etc.)
présentent de nombreuses similarités dans leurs propriétés physiques et chimiques, si bien qu'il est
impossible de séparer leurs mélanges, que ce soit mécaniquement ou chimiquement. Traditionnellement, la
microscopie optique (MO) a été utilisée pour identifier les fibres animales et analyser les mélanges.
Lorsqu'elle est mélangée à des fibres animales spéciales, comme le mohair et le cachemire, la laine a
traditionnellement été utilisée, conduisant à un faux étiquetage. Une méthode fiable, venant compléter les
normes actuelles et largement utilisées, fondées sur la microscopie optique, permettant de distinguer la laine
de toutes les autres fibres spéciales, est, par conséquent, d'une grande importance technique et commerciale.
Une technique utilisant la microscopie électronique à balayage (MEB) pour distinguer la laine des fibres
animales spéciales et fondée sur l'évaluation de la hauteur du bord des écailles de la cuticule, a été introduite
et développée au cours des années 1980 et au début des années 1990. Bien que la MEB illustre parfaitement
bien les caractéristiques topographiques, elle ne permet pas de décrire les structures internes des fibres.
Heureusement, cette insuffisance peut être comblée par la MO qui permet d'illustrer les caractéristiques
internes. Pour toutes ces raisons, il est insuffisant de dépendre d'une seule technique et il est donc
avantageux d'utiliser à la fois la MEB et la MO.
L'identification des fibres animales est tellement complexe qu'il est souvent nécessaire de tenir compte de
caractéristiques subtiles qui nécessitent une approche microscopique multidisciplinaire.
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NORME INTERNATIONALE ISO 17751:2007(F)
Textiles — Analyse quantitative des fibres animales par
microscopie — Cachemire, laine, fibres spéciales et leurs
mélanges
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale spécifie une méthode d'identification et d'analyse quantitative de la laine et
des fibres animales spéciales à l'aide de la microscopie optique (MO) et de la microscopie électronique à
balayage (MEB). Elle s'applique également aux mélanges de fibres animales et aux produits réalisés à partir
de ces mélanges.
NOTE 1 Des difficultés peuvent survenir lors des tentatives d'analyse par MO de fibres teintes ou pigmentées en
profondeur. Dans ce cas, des procédés doux de décoloration ou de blanchiment du pigment peuvent être appliqués avant
d'entreprendre l'analyse.
NOTE 2 La MEB n'est pas une technique adaptée à l'analyse de mélanges contenant des fibres médullées, car elle ne
permet pas d'observer les moelles.
2 Attention
L'analyse microscopique des mélanges de fibres animales nécessite de l'opérateur qu'il possède de
l'expérience et un niveau élevé de compétence. Il convient que l'opérateur ne procède à une analyse officielle
que lorsque des échantillons de référence authentiques ont été identifiés avec succès par de multiples
répliques, sur une période prolongée, et que des mélanges d'épreuve de composition connue ont été soumis
à essai et ont produit des résultat acceptables.
3 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 6938:1984, Textiles — Fibres naturelles — Noms génériques et définitions
4 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
4.1
TRC
tube à rayons cathodiques ou écran
4.2
faux bord d'écaille
épaulement
structure en paliers à la surface de la cuticule, qui peut être prise à tort pour le bord d'écaille
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4.3
microscope optique
instrument optique utilisé pour produire des images agrandies
NOTE Les microscopes optiques peuvent être à lumière réfléchie, à lumière transmise ou à projection de lumière.
Pour ce type d'analyse, la préférence est donnée aux microscopes de type à lumière transmise et à projection de lumière.
4.4
médullation
série de cavités formées au centre de certaines fibres animales lors de l'effondrement de cellules au cours de
la croissance
4.5
échantillon
portion représentative du lot de matériau sur lequel elle est prélevée
4.6
écaille
cuticule recouvrant la surface des fibres animales
4.7
densité d'écailles
nombre d'écailles par millimètre de fibre
4.8
bord d'écaille
extrémité distale épaisse de la cuticule orientée vers la pointe de la fibre
4.9
épaisseur d'écaille
hauteur de cuticule au niveau du bord d'écaille
4.10
microscope électronique à balayage
instrument optoélectronique utilisé pour examiner et analyser les informations physiques (comme les
électrons secondaires, les électrons rétrodiffusés, les électrons absorbés et les rayons X) obtenues par
génération de faisceaux d'électrons et balayage de la surface d'un échantillon afin de déterminer la
composition de la structure et la topographie de l'échantillon
4.11
image en électrons secondaires
IES
image balayée obtenue en modulant la luminosité du tube à rayons cathodiques (TRC) avec le signal
électronique secondaire détecté
4.12
tronçons de fibres
petites sections de fibres prélevées sur un échantillon
4.13
fibres spéciales
toute source animale (type) de fibre kératinique autre que la laine, c'est-à-dire cachemire, mohair, poil de lapin
angora, poil de chameau, cashgora, lama/alpaga, shahtoosh, vigogne, poil de yack, crin de cheval
NOTE 1 Des photographies des fibres animales énumérées peuvent être trouvées dans l’AATCC Test Method 20 et
l’IWTO 58-00 (voir Bibliographie).
NOTE 2 La vente de certaines fibres animales (par exemple le shahtoosh, la vigogne, le yack) n'est pas toujours
autorisée pour des raisons de protection des animaux. Les animaux protégés sont énumérés dans la Convention de
Washington.
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4.14
éprouvette
portion de tronçons de fibres prélevée au hasard pour le mesurage
5 Principe
Après l'échantillonnage, de courts tronçons de fibres sont prélevés sur l'échantillon à soumettre à essai. Les
tronçons constituant une éprouvette sont répartis uniformément sur des porte-échantillons adaptés.
En microscopie optique (MO), les éprouvettes sont analysées par voie optique et sont mesurées à l'aide d'une
échelle graduée. En microscopie électronique à balayage (MEB), les éprouvettes sont recouvertes d'une
pellicule d'or avant d'être transférées dans le microscope. À un grossissement de ×1 000 ou tout autre adapté,
on détermine le nombre de fibres de chaque source animale identifiées au microscope.
En MEB, il est possible de distinguer les fibres de laine de toutes les autres sources de fibres spéciales
d'après la hauteur de leurs écailles superficielles. La hauteur au niveau du bord distal véritable de la cuticule
de laine (et non pas au «faux bords d'écaille» ou «épaulements») atteint une valeur égale ou supérieure
à 0,6 µm, alors que la hauteur distale des fibres spéciales est inférieure ou égale à 0,4 µm. La hauteur du bord
est généralement un indicateur sélectif du type de fibre. D'autres caractéristiques, comme la morphologie
d'écaille, la densité d'écaille et le diamètre sont également utiles pour identifier la fibre sans équivoque.
Pour une analyse quantitative d'un mélange binaire, les diamètres moyens et les écarts-types associés des
composants de la fibre sont déterminés en même temps que le nombre de fibres d'un type donné, afin de
calculer la teneur en fibres ou les pourcentages en masse pour chaque source de fibre animale. Dans le cas
du poil de lapin angora, on prend en compte une masse volumique moyenne réduite en raison de la
médullation importante et uniforme de la fibre.
La pratique montre que l'expérience de l'opérateur en matière d'identification des fibres animales est une
exigence importante pour garantir la fiabilité des analyses de fibres.
6 Appareillage et réactifs
6.1 Microscope optique
6.1.1 Type de microscope optique
6.1.1.1 Type à projection
Le microscope à projection doit comporter une source lumineuse, un condenseur, une platine supportant la
préparation de fibres, un objectif, un oculaire et un écran de visualisation circulaire. Il doit être possible de
déplacer la platine dans deux directions perpendiculaires à l'aide de mécanismes coulissants permettant des
déplacements échelonnés de 0,5 mm en 0,5 mm. L'objectif et l'oculaire doivent permettre d'obtenir un
grossissement de ×500 à l'écran.
L'écran circulaire doit comporter une échelle de mesurage pouvant tourner dans le plan de l'écran et autour
de son centre. Si cet écran n'est pas transparent, il doit être muni d'une règle mobile de 5 cm de long,
graduée en millimètres sur la face inférieure. La règle doit pouvoir se déplacer diamétralement sur l'écran
entre des guides. Les écrans transparents peuvent comporter une échelle de mesure graduée en millimètres
le long de son diamètre. Une règle amovible est généralement préférable. Au centre de l'écran doit être tracé
un cercle repère dont le diamètre est égal au quart de la distance optique de l'oculaire au centre de l'écran.
Pour garantir que toutes les aberrations de lentille sont évitées sur le périmètre de l'objectif, tous les
mesurages doivent être effectués à l'intérieur du cercle repère. Toutefois, certains instruments modernes sont
équipés d'optiques améliorées garantissant un champ d'observation uniforme. Un cercle repère est alors
inutile. Dans ce cas, il convient de vérifier le grossissement sur toute la surface de l'image projetée à l'aide
d'une échelle micrométrique métrologiquement raccordée.
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6.1.1.2 Type à transmission de lumière
Le microscope proprement dit doit comporter une source lumineuse, un condenseur, une platine, un objectif
et un oculaire. Ce dernier doit être doté d'un graticule étalonné permettant de mesurer le diamètre des fibres.
Il doit être possible de déplacer la platine dans deux directions perpendiculaires à l'aide de mécanismes
coulissants permettant des déplacements échelonnés. L'objectif et l'oculaire doivent permettre d'obtenir un
grossissement de ×150 à ×500.
6.1.2 Lames et lamelles
Utiliser des lames de microscope en verre, de 75 mm × 40 mm. Il est possible d'utiliser des lamelles carrées
ou rectangulaires d'épaisseur comprise entre 0,13 mm et 0,17 mm.
6.1.3 Milieu de montage
Utiliser un milieu de montage ayant les propriétés suivantes:
⎯ un indice de réfraction compris entre 1,43 et 1,53;
⎯ une viscosité adéquate;
⎯ n'absorbant pas d'eau.
NOTE L'huile de bois de cèdre et la paraffine liquide sont des exemples de milieux adéquats.
6.1.4 Dispositifs de coupe des fibres
6.1.4.1 Généralités
Pour couper les fibres à une longueur prédéterminée, le porte-fibres et les poussoirs décrits ci-dessous
peuvent être utilisés. À défaut, un microtome de type courant peut être utilisé s'il permet de satisfaire aux
exigences en 7.2 relatives au découpage des tronçons de fibres.
6.1.4.2 Porte-fibres et poussoirs
Le porte-fibre est une petite pièce en acier lisse d'environ 3 mm d'épaisseur, comportant une fente de 1,5 mm
dans laquelle coulisse une languette. La languette est assurée à l'aide d'une vis et peut ainsi être ajustée pour
pénétrer sur différentes longueurs dans la fente. Les poussoirs consistent en trois tiges d'acier munies de
plaques de butée à l'une leurs extrémités; toutes les tiges doivent être de même épaisseur que la fente,
c'est-à-dire 1,5 mm. La tige de l'un des poussoirs dépasse de 0,8 mm la plaque de butée, celle du deuxième,
de 0,6 mm et celle du troisième, de 0,4 mm.
6.2 Microscope électronique à balayage
6.2.1 Conditions de fonctionnement:
Tension d'accélération: entre 15 kV et 20 kV.
Courant du faisceau: de 300 pA à 500 pA.
−5 −8
Pression dans la chambre: < 10 mbar (10 Pa).
Mode image: image en électrons secondaires (IES).
Résolution de l'image en électrons secondaires: supérieure à 20 nm.
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Plage de grossissement: entre ×10 et ×20 000. Un grossissement d'environ ×1 000
peut être employé pour observer la forme et la densité
d'écaille et de ×15 000 pour observer l'épaisseur d'écaille.
NOTE D'autres niveaux de grossissement peuvent être utilisés pour garantir des images claires permettant à
l'opérateur de procéder aux mesurages.
Basculement: 0°.
NOTE L'analyse étant réalisée sous vide, aucune atmosphère particulière n'est requise pour préparer l'échantillon.
6.2.2 Porte-éprouvettes (plots)
Supports en aluminium ou en laiton, de 13 mm de diamètre.
6.2.3 Pulvérisateur cathodique avec cathode en or ou évaporateur à vide
6.2.4 Réactifs
Ils servent à assurer une répartition uniforme des tronçons de fibres sur la lame de verre:
6.2.4.1 Acétone (qualité analytique).
6.2.4.2 Acétate d'éthyle (qualité analytique).
6.2.4.3 Ether de pétrole (qualité analytique).
6.2.5 Matériaux divers
⎯ Ruban adhésif simple face et double face;
⎯ plaque en verre d'approximativement 30 cm × 30 cm ou 15 cm × 15 cm;
⎯ tige en acier inoxydable de 0,5 mm de diamètre;
⎯ lame de rasoir;
⎯ tube en verre de diamètre compris entre 10 mm et 15 mm et d'environ 35 mm de hauteur;
⎯ vernier, si nécessaire (voir 8.2.5).
7 Préparation des éprouvettes
7.1 Généralités
L'exigence générale est que l'éprouvette soit représentative du lot de matériau ou de l'échantillon sur lequel
elle est prélevée. La méthode permettant d'obtenir une éprouvette de fibre sera différente selon la forme de
l'échantillon (fibre en vrac, mélange de fibres, fil, ruban ou étoffe). La forme originale du matériau en vrac à
échantillonner étant susceptible de varier considérablement, aucune méthode d'échantillonnage n'est
indiquée ici.
Pour des méthodes recommandées de préparation des éprouvettes, se référer à l'Annexe B.
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7.2 Préparation au microtome
7.2.1 Pour la microscopie optique, préparer des tronçons de fibre à l'aide d'un microtome. Quel que soit le
diamètre des fibres, prélever des tronçons de fibre de 6 ± 2 mm. Une masse totale de tronçons de fibre
de 10 mg est recommandée.
7.2.2 En microscopie électronique à balayage, préparer des tronçons de fibre d'une longueur W 6 mm afin
de réduire au maximum l'agglomération et la dispersion irrégulière des fibres fines et bouclées.
7.3 Éprouvettes de montage
7.3.1 Préparer deux lames pour les mesurages par microscopie optique. Placer les fibres découpées avec
quelques gouttes de milieu de montage sur une lame en verre. Bien mélanger les fibres dans le milieu de
montage à l'aide d'une aiguille à dissection, en appliquant un mouvement circulaire de manière à obtenir une
répartition uniforme sur la lame. Poser une lamelle couvre-objet sur le mélange en plaçant un bord de la
lamelle en contact avec la lame et en abaissant doucement le bord opposé.
7.3.2 En microscopie électronique à balayage, réunir les tronçons de fibres dans un tube à essai. Préparer
sept porte-éprouvettes.
Mettre les fibres en suspension dans 1,5 ± 0,5 ml de réactif (voir 6.2.4) en mélangeant les tronçons à l'aide
d'une tige en acier inoxydable. Verser la suspension sur une plaque en verre sans laisser le temps aux fibres
de sédimenter. Après évaporation de la totalité du réactif, il convient que les fibres soient uniformément
réparties sur la plaque en verre en une seule couche de 10 cm de diamètre (voir Figure 1).
Si les tronçons se sont agglomérés lors de l'évaporation du réactif, il convient de les réunir de nouveau en
raclant la plaque en verre au moyen d'une lame de rasoir, puis de répéter le mode opératoire.
Sur la couche de fibres, presser les porte-éprouvettes de MEB qui ont été fixés à l'aide de longueurs de ruban
adhésif double face sur la couche fibreuse. Retirer les porte-éprouvettes en les décollant avec précaution.
Figure 1 — Disposition des porte-éprouvettes sur la zone comportant les tronçons de fibre
Si le système de MEB le requiert, appliquer une couche d'or sur chaque éprouvette à l'aide du vaporisateur
cathodique.
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8 Mode opératoire
8.1 Analyse par microscopie optique
8.1.1 Généralités
Avec la méthode à lumière projetée comme avec la méthode à lumière transmise, un total d'au
moins 1 000 fibres doit être examiné sur des éprouvettes prélevées sur un échantillon. Au moins une centaine
de mesurages de diamètre de fibre doivent être effectués sur chaque source de fibre de l'échantillon.
8.1.2 Vérification de l'étalonnage
8.1.2.1 L'étalonnage du microscope par projection doit être contrôlé périodiquement à l'aide d'une
échelle micrométrique métrologiquement raccordée, sous un grossissement de ×500. Il est recommandé
d'utiliser un micromètre gradué de 0,01 mm en 0,01 mm. Le micromètre est monté sur la platine du
microscope, le grossissement étant ajusté de manière que 0,1 mm de l'échelle micrométrique produise à
l'écran une image de 50 mm.
8.1.2.2 L'étalonnage d'un microscope à lumière transmise doit être contrôlé périodiquement à l'aide d'une
échelle micrométrique métrologiquement raccordée, sous un grossissement de ×400.
8.1.3 Observation des fibres
8.1.3.1 Placer une lame préparée sur la platine du microscope, la lamelle étant orientée vers l'objectif.
Examiner la lame champ par champ. Il convient que la distance entre les centres de champs contigus soit
supérieure à la longueur des tronçons, pour éviter de mesurer deux fois le même tronçon.
8.1.3.2 Déplacer la lame pour focaliser sur un coin de la lamelle. Déplacer ensuite la lame de 0,5 mm
(vers B) (voir Figure 2). Puis, déplacer de nouveau la lame de 0,5 mm dans le sens transversal, pour faire
apparaître à l'écran le premier champ d'observation (C). Mesurer la largeur de l'image de chaque fibre se
trouvant dans le champ d'observation.
8.1.3.3 Lorsque l'objectif d'un microscope par projection est trop près de la lame, le contour de l'image de la
fibre est bordé de blanc. Lorsque l'objectif du microscope est trop éloigné de la lame, le contour de l'image est
bordé de noir.
Lorsque la mise au point est correcte, le contour de l'image se présente comme une ligne fine, sans bordure.
Toutefois, les deux bords de l'image d'une fibre peuvent ne pas être nets en même temps, car les fibres de
laine ne sont pas de section circulaire. Lors du mesurage d'une image dont les deux bords ne sont pas nets
en même temps, régler la mise au point de telle sorte que l'un des bords soit net et l'autre présente une
bordure blanche. Mesurer la largeur entre le bord net et l'intérieur de la bordure blanche.
8.1.3.4 Le mesurage s'effectue lorsque la règle graduée ou l'écran gradué est déplacé, sa longueur étant
positionnée perpendiculairement à l'image de la fibre, jusqu'à ce qu'un repère centimétrique coïncide avec un
bord de l'image. La largeur de l'image de la fibre est alors relevée en millimètres. Le mesurage doit être
effectué à l'endroit où le bord longitudinal de la règle traverse l'image. La largeur est considérée comme étant
la distance entre les bords extrêmes de l'image de la fibre au niveau de cette ligne, même si les bords de la
fibre coïncident avec une écaille ou toute autre irrégularité de la fibre. La platine doit rester immobile pendant
toute la durée des mesurages effectués dans un champ donné.
8.1.3.5 Déplacer la lame transversalement de 0,5 mm en 0,5 mm à l'aide du mécanisme coulissant décrit
en 6.1.1.1. Mesurer et enregistrer les fibres dans chaque champ comme précédemment. Continuer à déplacer
la lame par incréments de 0,5 en suivant le parcours représenté à la Figure 2, jusqu'à atteindre le bord
opposé de la lamelle couvre-objet.
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Figure 2 — Parcours d'échantillonnage pour A B C D E F G
8.1.3.6 Images des fibres de chaque champ d'observation à ne pas compter ou mesurer:
a) celles dont plus de la moitié de la largeur se situe à l'extérieur du cercle repère central;
b) dans le cas de systèmes sans cercle repère, celles dont la largeur ne se situe pas intégralement dans les
limites de l'écran de mesure;
c) celles qui se terminent à l'intérieur des limites de la règle graduée de 5 cm;
d) celles qui se terminent à 2,5 cm du point de mesurage;
e) celles qui croisent une autre image au point de mesurage.
NOTE 1 Les écailles de fibres animales sont importantes pour garantir l'identification précise de la source ou du type
des fibres. Un cisaillement, un traitement, un recyclage ou une teinture peut endommager les écailles des fibres et
empêcher l'identification de la source ou du type de fibre. En cas de détérioration de toutes les fibres d'une source dans le
mélange de fibres d'un échantillon, les fibres endommagées concourent à la masse totale et il convient de les utiliser pour
le calcul de la teneur massique en fibres.
NOTE 2 Il convient que les parties prenantes s'entendent sur la définition des fibres endommagées et sur la prise en
compte ou l'exclusion de ces fibres dans le total des fibres mesurées et le calcul des fractions massiques dans les
mélanges.
8.1.3.7 À partir du nombre de fibres mesurées lors du premier trajet et du nombre total de mesurages
souhaités, estimer le nombre de trajets et la longueur des déplacements longitudinaux (CD) nécessaires pour
obtenir le nombre requis de mesurages. Si des fibres de la deuxième lame préparée sont nécessaires, la
moitié des mesurages doit être effectuée sur chaque lame.
8.1.3.8 Si, lors de l'évaluation du diamètre, le second bord d'une image de fibre nette se situe entre deux
repères millimétriques de l'échelle de mesure, le diamètre doit être enregistré comme étant la division
millimétrique inférieure. Lors des calculs suivants, tous les diamètres N doivent être affectés d'un diamètre
égal à N + 0,5 mm. Si le second bord de l'image d'une fibre se situe exactement sur un repère de l'échelle,
cette image doit être attribuée en alternance au groupe en question et au groupe du millimètre inférieur pour
éviter l'attribution de diamètres de 0,5 mm.
8.1
...
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