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Caractérisation de la morphologie des fibres de bois |
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| Raphaël Passas (Septembre 2008) |
L’étude de la morphologie des fibres consiste à décrire la forme et l’aspect de la surface des fibres. Cela peut se faire par microscopie optique, par microscopie électronique à balayage ou encore par microscopie électronique à transmission. Le choix de l’outil d’observation dépend des caractéristiques qui doivent être observées. Depuis quelques années, des appareils automatiques permettent de déterminer un grand nombre de données morphologiques.
Dans ce chapitre sont présentées principalement les caractéristiques facilement observables par microscopie optique ou à l’aide d’analyseur automatique. Nous nous en tiendrons donc à l’échelle microscopique.
La longueur de la fibre correspond à la longueur de sa ligne centrale [figure 15]. Dans une suspension fibreuse, il y a des millions de fibres par gramme de pâte et de nombreuses mesures doivent être faites afin d’obtenir une valeur moyenne.
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| Figure 15 - Longueur de fibre | |
Un traitement statistique de mesure doit alors être réalisé afin d’obtenir les renseignements désirés : valeur moyenne (La), écart type,…
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avec L = longueur de chaque fibre et NT= nombre total de fibres mesurées.
Pour se rendre compte visuellement de la dispersion des mesures, il faut tracer l’histogramme de répartition des longueurs de fibres. Pour une pâte donnée, les méthodes automatiques et manuelles ne donnent pas les mêmes répartitions de longueurs [figure 16].
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| Figure 16 - Histogramme de répartititon des longueurs de fibres | |
Ceci s’explique par la manière de sélectionner les objets. En effet, dans une suspension fibreuse, les fibres ne sont pas les seules cellules présentes (cf. chapitre I). Lorsque l’opérateur repère une cellule de parenchyme ou un morceau de paroi, il n'en tient pas compte dans la détermination de la longueur de fibre contrairement aux analyseurs automatiques qui comptent tous les éléments présents (jusqu’à une valeur seuil de 200µm sur l’exemple de la figure 16). C’est pourquoi ces deux méthodes donnent des valeurs de longueur arithmétique très différentes.
Pour minimiser l’effet des éléments de petites dimensions sur la valeur moyenne arithmétique, il peut être intéressant de calculer la longueur pondérée en longueur (Lp) qui donne plus d’importance aux fibres longues.
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Il faut noter que dans l’expression de la longueur pondérée, interviennent la longueur moyenne arithmétique et l’écart type de la distribution.
La détermination de la largeur de la fibre pose le problème suivant : à quel endroit faut-il la mesurer ? En effet, comme le montre la figure 17, la largeur d'une fibre peut être très différente entre ses extrémités et son centre. De même, les déformations présentes peuvent générer une variation assez importante de cette grandeur.
Les appareils automatiques, comme le MorFi, déterminent la largeur d’une fibre comme étant la valeur moyenne de la largeur sur toute la longueur de la fibre. De manière manuelle, l’observateur prend en compte la largeur moyenne dans une zone centrale non déformée de la fibre. Des écarts importants entre ces deux méthodes peuvent alors être observés. Il faut également noter que la grandeur déterminée par ces méthodes est une projection de la fibre dans le plan d’observation. Il n’est donc pas possible de déterminer une largeur radiale et une largeur tangentielle telle qu'on peut le faire sur une coupe transversale de bois.
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| Figure 17 - Largeur de fibre | |
L’épaisseur de la paroi des fibres est une grandeur très
importante puisqu’elle intervient dans les modèles de prédiction des
caractéristiques physiques de la fibre. Toutefois, il est délicat de la
déterminer avec précision en microscopie optique puisque l’objectif à utiliser
pour l’observation ne permet pas d’avoir une bonne profondeur de champ (l’image
est donc très souvent floue).
L’utilisation de la microscopie électronique à balayage est alors recommandée.
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Mise en page : A. Pandolfi |
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