หัวดายมีลักษณะเป็นชิ้นของแข็งที่ผลิตจากเหล็กชุบแข็งหรือทังสเตน คาร์ไบด์ ที่ถูกกัดแต่งให้เป็นรูปทรงทรงกระบอกก่อนที่จะเจาะรูกลม (แคปิลลารี) ทะลุผ่านบริเวณกึ่งกลางด้วยเทคนิค electro-erosion คำว่า แคปิลลารี บางครั้งอาจถูกใช้เรียกหัวดายทั้งชิ้นได้ นอกจากนี้หัวดายอาจผลิตจากวัสดุอื่น เช่น เหล็กสเตนเลส (Stavax) หรือโลหะผสมของนิกเกิล (Hastelloy) สำหรับการใช้งานร่วมกับตัวอย่างที่กัดกร่อน ตัวอย่างในการทดสอบจะไหลผผ่านช่องแคปิลลารีนี้ หัวดายสำหรับการทดสอบทางรีโอโลยีจะถูกใช้ในเครื่องทดสอบการไหลขณะหลอมเหลวและเครื่องรีโอมิเตอร์แบบแคปิลลารี โดยจะมีให้เลือกใช้งานหลายรูปทรงเพื่อให้เหมาะต่อการประยุกต์ใช้งานและมาตรฐานการทดสอบต่าง ๆ
หัวดายจะถูกแสดงโดยความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลางของช่องแคปิลลารี รวมทั้งรูปทรงบริเวณปลายทางเข้าของแคลปิลารีด้วย โดยมักจะถูกแสดงด้วยค่าอัตราส่วนระหว่างความยาวและเส้นผ่านศูนย์กลาง หรือค่า L/D และค่ามุมป้อนเข้า ตัวอย่างเช่น หากความยาวแคปิลลารีเท่ากับ 20 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากับ 1 มม. ส่วนปากทางเข้าจะประกอบด้วยกรวยเปิดที่มุม 90 องศา ก็จะถูกแสดงว่า หัวดายขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางแคปิลลารี 1 มม, L/D=20, ทางเข้ารูปกรวยมุม 90 องศา โดยทางเข้าปลายแบนจะมีมุมเท่ากับ 180 องศา หัวดายพิเศษอาจถูกผลิตเพื่อให้มีความยาวแคปิลลารีที่สั้นมาก เช่น 0.25 มม. โดยจะเรียกว่า หัวดาย ออริฟิซ (orifice dies) หรือหัวดายความยาวศูนย์ (zero-length dies) โดยสามารถถูกใช้ในการวัดค่าของความดันลดที่ทางเข้าได้โดยตรง
หัวดายมาตรฐานสำหรับการทดสอบการไหลขณะหลอมเหลวนั้นจะมีช่องแคปิลลารีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.095 มม. และความยาว 8 มม. โดยมีปลายทางเข้าแบน วิธีทดสอบพิเศษจะใช้หัวดายความยาวมาก (longer dies) ที่มีปลายทางเข้ารูปทรงกรวย (ASTM D3364 สำหรับการทดสอบพลาสติกพีวีซี)
หัวดายสำหรับเครื่องรีโอมิเตอร์แบบแคปิลลารีจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่น้อยกว่า 0.5 มม. ไปจนถึงมากกว่า 2 มม. และมีความยาวจาก 0.25 มม.ในหัวดายความยาวศูนย์ ไปจนถึง 40 มม.หรือมากกว่า รูปทรงของทางเข้ามักจะเป็นทรงแบนหรือกรวยทำมุม 90 องศา
มาตรฐานการทดสอบแนะนำให้ใช้ค่าแก้ของแบกลีย์ด้วยการใช้หัวดายที่ต่างกันอย่างน้อยสองแบบที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันแต่ความยาวต่างกัน ในขณะที่รูปแบบอื่นอาจจะต้องการสำหรับการประยุกต์ใช้งานที่ต่างออกไป (เช่น สองหัวดายที่มีค่า L/D เท่ากับสำหรับการประเมินการลื่นไถลที่ผนังของมูนนีย์)
อ้างอิง
- ISO 11443: 2005 “Determination of the fluidity of plastics using capillary and slit-die rheometers”
- ISO 1133:2005 "Plastics - Determination of the Melt Mass-Flow Rate (MFR) and Melt Volume-Flow Rate (MVR) of Thermoplastics”
- ASTM D3835-09 “Standard Test Method for Determination of Properties of Polymeric Materials by Means of a Capillary Rheometer”
- ASTM D1238-10 "Standard Test Method for Melt Flow Rates of Thermoplastics by Extrusion Plastometer“