同向捏合双螺杆挤出机 ( 以下简称挤出机) 由于其优异的共混性能、个性化的螺杆组合及良好的自洁性，成为了改性塑料加工中最核心的设备。
挤出机的产能效率是改性企业在设备选型时非常看重的参数，一般认为更大直径的挤出机具有更大的产能效率，但是事实上大直径并非是提高挤出机产能效率的唯一因素。影响挤出机产能效率的因素有挤出机转速、容积率、比扭矩、螺杆组合设计、配方物料状态、塑化情况、设备磨损等。
下面将按照物料在挤出机中不同过程中的状态及螺杆组合设计来对影响因素一一进行分析。本篇中我们将从挤出输送机理的角度来详细展开。
挤出输送机理
单螺杆挤出机的输送机理研究是双螺杆挤出机发展的基础。最早的单螺杆输送理论是由 Darnel 和Mol 提出的，其核心观点是单螺杆挤出机中的物料往前输送动力均是基于摩擦拖拽下的固体输送。随着挤出机螺纹元件导程的逐渐变小或捏合阻力元件的挤压受力，初始蓬松分散的物料变为无相对位移的固体塞，在固体塞与螺杆表面间的摩擦力和固体塞与螺筒内表面间的摩擦力共同作用下，固体塞沿螺槽向前输送。
经典输送理论在提出时是有其局限性的，它假设固体塞内部是无相对位移的，且其受到的摩擦力是不变的，然而实际情况却大相径庭，所以该理论计算公式和实际往往有较大偏差。尽管如此，该理论提出了挤出机螺杆输送的本质，即螺筒对物料沿螺槽螺棱的摩擦分力是物料输送的源动力，而旋转螺杆表面与物料之间的摩擦力是限制物料前进的阻力。换言之即被输送物料与螺杆金属表面摩擦因数fi和物料与螺筒内金属表面摩擦因数fb的差值是摩擦拖拽输送驱动力的源泉。物料向前输送 的运动和受力分析如图1所示。
虽然早期的、最详尽的基于固体摩擦静力学的固体输送理论是由 Darnel 和 Mol 提出，但其存在几项基本假设前提:
1．在挤出机螺杆螺槽中树脂物料是以固体塞状态存在，此外它有着固定的输送速率，同时固体塞在挤出机中承受的压力方向只和物料运动方向一致；
2．固体塞和螺槽内任一面互相作用受力，而且其摩擦系数不会随压力波动而变化，只随着温度的变化而变化；
3．忽略固体塞体积密度的变化和地球引力的影响，且假设挤出机螺筒和螺杆无间隙；
4．螺杆相对螺筒是静止的，看成螺筒在运动。
Potente等认为螺杆轴向各螺槽区域中，不同区域物料的体积密度/堆积密度不同，有的区域内物料呈松散状态，有的区域物料会受到压力出现固体塞，固体塞部分的输送机理与Darnell-Mol输送理论一致，通过对固体塞运动状态和受力分析得出如下公式:
由公式 (1) 可以看出: 输送量 G 和转速 n、容积率 H、螺杆直径Db成正相关关系。由于Darnel和Mol单螺杆输送理论的假设和实际不符合，所以后人通过它的理论公式计算出来的数据结果和实际量产数据有较大的偏差。此后也有大量的学者在此理论上进行了更细致的研究，在大量的研究里被较多学者所认同的两个理论是Chung等提出螺筒内壁熔膜牵引物料的黏性牵引理论和Tedder提出的能量平衡理论。
尽管各理论之间互相有争论，但究其本质Darnell-Mol理论和Tedder理论的核心出发点都是一样的，那就是单螺杆挤出机物料和螺杆螺筒内壁的动态摩擦力是固体物料输送最本质的源动力。不同的是 Chung 认为物料会先和螺筒内金属壁面摩擦产生一熔体薄层，是这一熔体薄层产生的黏性牵附力影响着固体输送的性能。上述三个理论的共同之处在于，均将固体物料在挤出机内假设成为固体塞，即将固体输送段的物料看成是密实的，固体颗粒内部之间不存在相对的位移。
朱复华等在全程可视化挤出机工作中注意到，物料在进入熔融段之前，固体颗粒之间基本上均处于相互交换滑移过程，且螺杆螺槽中并不是完全充满的。这一现象直到进入熔融段之后才逐渐消失。除此之外树脂颗粒在往前输送过程中可以明显地观察到树脂颗粒间有亮晶晶的熔体，随着运送到后段熔体占据的空间越来越多，颗粒和熔体界限逐渐不明显。这从视觉可视化上证明了固体塞的不连续性和固体塞位移变化的必然性。基于大量的观察实验，朱复华等首次提出了非塞流固体输送理论。
令人遗憾的是，非塞流固体输送理论提出之后的很长一段时间，国内外无法采用它来处理实际问题，原因在于该理论的复杂性。尽管非塞流固体输送理论的计算精度有较大提高，但产量与压力的计算都没有显式公式，且它本身就是一个非线性的接触问题，公式众多繁杂，需采用有限元法进行计算，这给实际应用带来了很大的困难。
Carrot 等对啮合同向双螺杆的几何学进行了研究，并在其研究基础上创建了物料在双螺杆挤出机中输送过程的模型。他们一致提出物料在挤出机中的输送过程是复杂多种的，主要存在两种输送机理，即上啮合区沿螺杆轴线方向的正位移输送和螺槽区的摩擦拖曳输送。刘廷华等运用全程三向可视化挤出机做了大量实验，将固体输送段分为啮合区正位移输送和侧螺槽区的散粒体态摩擦输送，其中，啮合区的正位移输送量计算如公式 (2)：
由公式 (2) 可以看出: 啮合区的固体输送量仅与螺杆几何参数、转速 n、填充率 ε 有关。
无论是经典的单螺杆输送理论还是双螺杆输送理论，都无法精准计算出准确螺杆挤出机工艺参数，但是其共同揭示了输送效率的本质，是受螺杆的容积率、节距 (导程) 、物料的堆积密度、动态摩擦系数、螺杆转速、物料填充度的综合影响，如图2。所以我们只能定性地来具体分析，在实际应用过程中，影响输送效率的因素有某种也可能是某几种，这时就需要我们结合实践经验和理论基础，找出主要矛盾，解决主要问题。
如何最大发挥挤出机的经济效益和挤出机的产能效率是分不开的，产能效率大小不仅只受挤出机物理参数和工艺条件决定，物料状态同样也影响着产能效率。物料堆积密度越低，也意味着物料中的空气含量越高，对于螺杆输送物料的过程，实际上就是在搬运同一体积下的物料向前走，堆积密度降低，也就意味着输送能力的下降。
在挤出机熔融共混时大量颗粒、粉体被压缩并转变为熔体，剩余包含的空气被释放，这种空气离开挤出机内部的唯一方法是向挤出机尾部逆流，逆流的空气会阻止粉体的继续喂入，当逆流压力/速度超过某一临界值时即造成粉体的返料，当螺杆横截空余面积越来越小或物料填充度接近100%时，空气逆流速度/压力越大，此时转速的提高反而可能会对喂料量有负面影响，这是因为速率溢流点随着速率增加而降低，即转速越高，喂料流化得越多。前面提到摩擦力是影响物料输送的关键，输送效率与“动态”摩擦系数成正比，螺筒摩擦系数越高，输送效率越高，物料在挤出机熔融混炼过程中出现的和螺筒摩擦力的变化也会影响其输送效率，此外不同的螺杆组合、结构也会影响其“动态”摩擦系数。
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