Eine Düse ist ein massives Stück gehärteten Stahls oder Wolframkarbids, das fein in eine zylindrische Form bearbeitet wird, bevor ein zylindrisches Loch (Kapillare) durch seine Mitte gebohrt wird, normalerweise mit Hilfe von Elektroerosionsverfahren. Der Begriff „Kapillare“ wird manchmal verwendet, um die gesamte Düse zu bezeichnen. Düsen können aus verschiedenen Materialien wie Edelstahl (Stavax) oder Nickellegierungen (Hastelloy) zur Verwendung mit korrosiven Proben hergestellt werden. Die zu prüfende Probe fließt durch die Kapillare. Düsen für die Rheologie werden in Schmelzflussinstrumenten und Kapillarrheometern verwendet. Sie sind in einer Reihe verschiedener „Geometrien“ erhältlich, um verschiedenen Anwendungen gerecht zu werden und die Anforderungen verschiedener Normen zu erfüllen.

Düsen werden durch die Länge und den Durchmesser der Kapillare sowie durch die Form des Kapillareinlasses beschrieben. Düsen werden oft durch ihr „Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis“ oder „L/D“ und den Eintrittswinkel beschrieben: z. B. wenn die Kapillarlänge 20 mm und der Durchmesser 1 mm beträgt, mit einem Einlass, der aus einem 90°-Öffnungskegel besteht, wird sie als Düse mit 1-mm-Durchmesser-Kapillare, L/D= 20, konischer 90°-Einlass beschrieben. Ein flacher Einlass entspricht 180°. Spezielle Düsen können mit einer sehr kurzen Kapillare bearbeitet werden, normalerweise im Bereich von 0,25 mm: Sie werden als „Lochdüsen“ oder „Null-Längen-Düsen“ bezeichnet und können zur direkten Messung des Eingangsdruckabfalls verwendet werden.

Die Standarddüse für Schmelzflusstests hat eine Kapillare mit einem Durchmesser von 2,095 mm und einer Länge von 8 mm, mit einem flachen Einlass. Spezielle Methoden erfordern längere Düsen, auch mit konischem Einlass (ASTM D3364 für Tests an PVC).

Düsen für Kapillarrheometer haben einen Durchmesser von weniger als 0,5 mm bis mehr als 2 mm, von „Null-Länge“ bis zu 40 mm oder mehr Länge. Die Einlassform ist normalerweise flach oder 90° konisch.

Normen empfehlen für die Bagley-Korrektur mindestens zwei verschiedene Düsen mit gleichem Kapillardurchmesser und unterschiedlichen Längen, während andere Kombinationen für verschiedene Anwendungen erforderlich sind (z. B. zwei Düsen mit gleichem L/D für die Mooney-Wandgleitbewertung).

Referenzen

• ISO 11443: 2005 „Bestimmung der Fließfähigkeit von Kunststoffen mit Kapillar- und Schlitzdüsenrheometern“
• ISO 1133:2005 „Kunststoffe – Bestimmung der Schmelze-Massefließrate (MFR) und der Schmelze-Volumenfließrate (MVR) von Thermoplasten“
• ASTM D3835-09 „Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Eigenschaften von polymeren Werkstoffen mit Hilfe eines Kapillarrheometers“
• ASTM D1238-10 „Standardprüfverfahren für Schmelzflussraten von Thermoplasten durch Extrusionsplastometer“