為了實現喂料, 熔融和計量之間的平衡, 有必要在每一段的設計中, 使用經過驗證的計算和測試經驗數據. 只是在一段或另一段中改變幾個尺寸, 可能會導致意想不到的結果.
這包括一些如熔融開始, 在機筒軸向各個位置的壓力發展, 熔融物料的黏度和溫度的資訊, 以及機筒壁的厚度﹑熱電偶放置和機筒內壁的溫度等資訊. 熔化速率的計算還需要各種溫度下完整的聚合物黏度數據﹑熱傳導性和比熱曲線冪律和一致性指數以及熔化熱.
筆者曾經進行過 '簡化' 的熔化速率計算, 完成分析需要近100個數據. 這一計算結合了聚合物中黏性熱的產生﹑聚合物的輸送﹑壓力的發展, 以及刮壁熱交換器熱力學的幾個計算.
對於喂料段, 面臨的挑戰就更大了. 所需的數據很少公布, 因而很難獲得, 也很難把它們應用於喂料的基本體積計算中. 進行一個基本分析需要一些數據, 比如平均粒徑﹑堆積﹑聚合物顆粒之間的摩擦﹑聚合物顆粒與螺杆和機筒之間的摩擦, 以及進料喉和機筒的內壁溫度. 因此, 喂料分析幾乎完全是經驗性的, 如果沒有大量的儀器儀錶及檢測, 這些數據中的許多幾乎是不可能獲得的.
不幸的是, '壓縮比' 的概念往往是喂料分析中的唯一要素. 這是一個冒險且不準確的方法, 因為壓縮比僅考慮喂料段相對輸送段的體積, 而所有其他影響喂料速率的方面都被忽略了. 此外, 壓縮比通常會影響熔化速率, 可能會引入一些意想不到的後果.
當螺杆的這些不同功能處於不平衡狀態時, 各種負面的性能問題就會產生. 其中一個最常見的問題是不穩定或波動. 過度喂料可能會導致不穩定﹑螺杆/機筒的高磨損﹑高的熔體溫度﹑過多的電力消耗以及非均勻的熔體;缺料則可能會導致不穩定﹑熔化速率不高和較低的輸出.
同樣的問題也影響熔化速率: 過度進料可能會導致料道堵塞和由此產生的不穩定性, 螺杆高磨損, 電動機高負載和熔體均勻度差;反之, 缺料可能會導致不良的熔化速率和差的熔體均勻度.
擠出段與前一段的匹配同樣重要. 擠出段設計不足或過度設計會影響擠出量, 熔體溫度, 熔體穩定性和熔體均勻性.
每一個連續加工段取決於前一段的輸出. 不幸的是, 無論計算和計算機分析多麼精妙, 第一段最難預測. 很少有設計是在第一組計算中完成, 並且通常至少有一個段必須進行調整, 以達到平衡.
如果涉及混合段, 需添加另一段以匹配前一段, 並採用一組不同的計算, 以確定混合器的有效性和輸送能力.
綜上所述, 不考慮螺杆/機筒段之間所需的平衡而只改變幾個個別的尺寸, 這種做法可能會導致更多的問題需要解決. 單螺杆擠出機儘管是一種相對簡單的機械裝置, 但當把聚合物從固體加工到熔體時, 其行為就變得比較複雜了.