螺杆组合是双螺杆挤出工艺制定的关键。同向双螺杆挤出以混炼为主, 螺杆组合要考虑到主辅料性能与形状、加料顺序与位置、排气口位置、机筒温度设置等等。同时, 混料的对象十分庞杂, 对每一个特定的混料过程都有合理进行螺杆组合的问题, 显然这种组合也是多种多样的, 目前的组合设计主要依靠经验。尽管如此, 同向双螺杆的螺杆组合还是有其基本规律可循的。以下就是对螺杆组合原则的几点看法。
(1) 螺纹导程在加料口处应较大, 此后逐渐减小。同向双螺杆的螺槽深度不变化, 导程逐渐减小使螺槽容积变小, 起到对物料的压缩作用; 同时,加料口处螺槽容积较大, 也可使加料顺畅。但从加料口处到机头处导程还要有其他的一些配置。首先, 在排气口前应设有阻力元件, 如捏合块或反向螺纹元件, 然后在排气口处为大导程螺纹元件, 从这里到机头导程再逐渐减小, 即以排气口为界, 前后两段的导程总体上为从大到小; 其次, 在有较多捏合块的地方, 如混炼段, 要间隔一段距离配置螺纹元件以加强输送能力。
(2) 物料熔融所需热量来自外部加热和剪切热, 在适当的地方配置捏合块来加强剪切以促进熔融, 可取得很好的效果。即将第一组用于促进熔融的捏合块放在熔融区的后部。此时物料已接近完全熔融, 一旦遇到捏合块, 将立刻全部熔融。在一定区域内调整捏合块位置, 可以控制熔融的结束点。但一定要注意的是, 如果该组捏合块过于靠近加料口, 则会导致堵料和螺杆所受扭矩增大的后果, 这是必须避免的。
（3）捏合段的设计 捏合段的设计必须兼顾其混合能力及输送能力, 它们是捏合段设计时应注意的两个相互关联的方面。混合包括分散混合和分布混合, 前者指将少组分细化, 如将无机填料粉碎及将玻纤丝切短等, 它取决于剪切应力(或剪切速率) ; 后者指减少少组分在多组分中分布的非均匀性, 它则取决于剪切应变。由于剪切应变很难求得, 本文将用捏合段内的周向流量Q c 和轴向回流量Q r 来衡量分布混合效果。显然Q c 和Q r 越大, 则分布混合效果越好。根据以上分析, 捏合段的设计原则如下。
A 随m 增加, 单块捏合块内的Ca及捏合段内的Q c 均增加, 亦即分散及分布混合效果都增强。因此为提高捏合段的混炼能力,应尽可能地选用多头捏合块。但m 的选择不是随意的, 受到捏合段中心距及其外半径的限制。
b. 随着D的增大, 单块捏合块内的Ca下降, 亦即其中的分散混合效果减弱; 但这时捏合段内的Q c 增加及Q n 减小(意味着Q r的增加) , 说明增大D 可改善捏合段内的分布混合。因此如果希望捏合段有较好的分散混合能力,D可设计得小些, 而若希望有较好的分布混合能力, 则D可取大些。但D的选择还应保证螺杆运转时两螺杆上的捏合块与机筒之间不出现干摩擦。
c. 如果增大X, 则捏合段内的Q c、Q r均增大, 同时X的增大也会使捏合块内的C增大, 这些说明捏合段的分散及分布混合能力都得到加强。但X 的增大同时又提高了捏合段的Q n , 意味着物料在捏合段内的平均停留时间缩短, 即它们承受捏合的时间缩短。从这一点上看,X 的增大又将削弱捏合段的分散及分布混合能力, 所以X是一个较敏感的参数。本文不主张凭改变它来提高捏合段的混炼能力。况且X 不是仅属于捏合段的操作参数, 它的任何改变都必将引起螺杆其它功能段的工作特性的变化。
d. 捏合块间的错列角B 是决定捏合段工作性能的一个关键参数。当0 ≤ B≤P？m 时, 无轴向压力梯度时捏合段输送能力Q n 为正, 当P？m ≤ B≤ 2P？m 时Q n 为负, 且其绝对值在B= P？(2m ) 和3P？(2m ) 时达到最大[ 5 ]。因此为增强捏合段的输送能力, B最佳取值为P？(2m ) 。
e. 设计捏合段时另一个要注意的问题是其中的压力须与和它相连的正、反向螺纹段中的压力相匹配的问题。匹配不当会影响正常挤出(如引起加料困难、排气口冒料和挤出波动等)。