超高分子量聚乙烯擠出成型具有生產(chǎn)效率高，適應(yīng)性強(qiáng)，用途廣等優(yōu)點(diǎn)，幾乎適應(yīng)于所有高分子材料的加工。單螺桿擠出機(jī)作為聚合物擠出成型加工中最基本的裝備之一，一直以來(lái)都得到了足夠的重視。在單螺桿擠出理論之中，固體輸送量決定著單螺桿擠出機(jī)的產(chǎn)量，且固體輸送段消耗的功率比較大，在某些情況下甚至達(dá)到整根螺桿消耗功率的百分之六十左右。因此超高分子量聚乙烯單螺桿擠出固體輸送段的性能直接決定了單螺桿擠出機(jī)的生產(chǎn)效率和擠出特性。
    單螺桿擠出機(jī)中應(yīng)用最多的是光滑機(jī)筒，光滑擠出機(jī)的固定輸送機(jī)理為摩擦拖拽輸送，其缺點(diǎn)主要包括（1）對(duì)物料性能要求苛刻，難以實(shí)現(xiàn)高粘度，低摩擦系數(shù)物料的輸送和穩(wěn)定擠出（2）產(chǎn)量低，固體輸送段減壓能力差，（3）比能耗大。針對(duì)上述缺陷，德國(guó)亞堔工業(yè)大學(xué)塑料加工研究所和BASF的研究人員對(duì)如何提高固體輸送率進(jìn)行了一系列研究，率先于二十世紀(jì)七十年代提出了基于強(qiáng)制輸送的IKV固體輸送理論，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的IKV擠出機(jī)。IKV擠出機(jī)是最早的溝槽機(jī)筒擠出機(jī)，其典型結(jié)構(gòu)特征在于機(jī)筒加料段內(nèi)壁開(kāi)設(shè)有軸向直槽，通過(guò)在機(jī)筒加料套內(nèi)壁開(kāi)槽將物料輸送過(guò)程中的動(dòng)力由物料與機(jī)筒間的外摩擦力轉(zhuǎn)化為物料與物料間的摩擦力，有效增大了固體塞輸送的動(dòng)力，提高了輸送效率。隨后研究者有發(fā)明了機(jī)筒開(kāi)設(shè)螺旋溝槽的單螺桿擠出機(jī)，使單螺桿擠出機(jī)的比產(chǎn)量、比能耗、上升一個(gè)新的臺(tái)階。
針對(duì)軸向直槽機(jī)簡(jiǎn)單螺桿擠出機(jī)和螺旋溝槽機(jī)簡(jiǎn)單螺桿擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、固體輸送機(jī)理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，并對(duì)其擠出性能進(jìn)行了對(duì)比研究。
1、 軸向直槽機(jī)簡(jiǎn)單螺桿擠出機(jī)
1、 1結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
    固體輸送機(jī)筒或機(jī)筒襯套內(nèi)壁開(kāi)設(shè)縱向溝槽，縱向溝槽的長(zhǎng)度為3到5D，溝槽深度大于顆粒的最大尺寸，數(shù)值與螺桿直徑有關(guān)，沿縱向在固體輸送段末端逐漸減小為零，溝槽數(shù)目大約是螺桿直徑的十分之一，溝槽橫向截面形狀一般為三角形、半圓形，矩形、倒梯形、鋸齒形，其中以舉行溝槽為主。
1、2 輸送機(jī)理
    機(jī)筒開(kāi)設(shè)軸向直槽，因溝槽深度一般大于固相粒子直徑溝槽螺棱推力小于固相之間的內(nèi)摩擦力，固相必然在溝槽與螺槽的界面處被剪斷，因此固體輸送段機(jī)筒開(kāi)設(shè)直槽的單螺桿擠出機(jī)的固體輸送機(jī)理與光滑機(jī)筒擠出機(jī)一樣，均為摩擦拖拽輸送。因固體賽被剪斷，溝槽界面處的摩擦力為固相與固相之間的內(nèi)摩擦力，溝槽之間的機(jī)筒面為固相與機(jī)筒之間的外摩擦力，因此剪斷面處的摩擦力一部分為外摩擦力，一部分為內(nèi)摩擦力，剪斷面類(lèi)似單螺桿擠出機(jī)的機(jī)筒面，剪斷面的摩擦系數(shù)可等效為機(jī)筒的摩擦系數(shù)。因此幾桶開(kāi)設(shè)軸向直槽的單螺桿擠出機(jī)的等效機(jī)的等效機(jī)筒摩擦系數(shù)為5.
  在摩擦拖拽輸送中，輸送動(dòng)力為等效機(jī)筒面的摩擦拖拽力，因固相的內(nèi)摩擦系數(shù)約為外摩擦系數(shù)的五倍，當(dāng)開(kāi)機(jī)筒開(kāi)設(shè)軸向直槽后，機(jī)筒的等效摩擦系數(shù)可顯著提高，因此，輸送動(dòng)力得到加強(qiáng)，輸送效率得到提高，這也是機(jī)筒開(kāi)設(shè)軸向直槽可提高單螺桿擠出固體輸送效率的根本原因。
1.3 優(yōu)缺點(diǎn)
    當(dāng)機(jī)筒開(kāi)設(shè)軸向直槽后，及同等效摩擦系數(shù)增加，輸送動(dòng)力怎強(qiáng)，由此帶來(lái)固體輸送產(chǎn)量高、減壓能力強(qiáng)、基礎(chǔ)穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點(diǎn)。但也存在以下缺點(diǎn)；（1）物料在輸送過(guò)程中受到強(qiáng)烈的剪切作用，導(dǎo)致固體輸送段產(chǎn)生大量的摩擦耗散熱，固體輸送段需要強(qiáng)制冷卻，加大了額外的能耗(2)物料輸送中產(chǎn)生的高剪切、高摩擦熱、導(dǎo)致對(duì)不同物料加工的適應(yīng)性差(3)
因固體塞內(nèi)部受到較大的周向剪切，固體輸送段壓力梯度太大，導(dǎo)致機(jī)筒加料襯套磨損大，設(shè)備成本增加(4)雖然產(chǎn)量較大，單擠出機(jī)整體不節(jié)能。
2螺旋溝槽機(jī)簡(jiǎn)單螺桿擠出機(jī)
2.1機(jī)構(gòu)特點(diǎn)
    固體輸送機(jī)筒或機(jī)筒襯套內(nèi)壁開(kāi)設(shè)螺旋溝槽，溝槽螺紋旋向與螺桿紋旋向相反。溝槽螺紋升角范圍為大于零度小于90度，一般情況下取大于三十度小于九十度，溝槽深度小于粒子直徑，溝槽寬度大于粒子直徑，溝槽數(shù)目在滿(mǎn)足機(jī)筒襯套強(qiáng)度的要求下盡量較多，溝槽橫向截面形狀以矩形溝槽為主。
2．2 輸送機(jī)理
    固體輸送段機(jī)筒開(kāi)設(shè)螺旋溝槽時(shí)，因溝槽深度小于粒子直徑，固體塞一部分嵌在機(jī)筒襯套溝槽內(nèi)，一部分嵌在螺桿螺槽內(nèi)。當(dāng)螺桿軒旋轉(zhuǎn)時(shí)固體賽在機(jī)筒襯套溝槽螺棱推進(jìn)面和螺桿螺棱間沿襯套溝槽螺槽界面處發(fā)生剪切，固體賽將整體沿溝槽螺旋角方向運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)正位移輸送。
螺旋溝槽機(jī)筒的固體輸送過(guò)程類(lèi)比剪刀模型，螺桿螺棱推進(jìn)面和襯套襯套螺棱推進(jìn)面類(lèi)似剪刀的兩刃，固體賽類(lèi)似被剪的板，當(dāng)然，兩螺棱推進(jìn)面的夾角也不是越大越好，太大會(huì)影響固體輸送流率。
    機(jī)筒開(kāi)設(shè)螺旋溝槽的核心思想是避免固體塞發(fā)生周向剪切，實(shí)現(xiàn)單螺桿擠出機(jī)由拖拽輸送向正位移輸送轉(zhuǎn)變。要想避免固體塞在分界面除被剪斷，實(shí)現(xiàn)整體塞沿溝槽方向正位移輸送，則應(yīng)滿(mǎn)足如下邊界條件，即分界面上的剪切力小于界面摩擦力，因此機(jī)筒開(kāi)設(shè)螺旋溝槽式=時(shí)，溝槽固相和螺槽固相能否整體實(shí)現(xiàn)正位移輸送、主要由界面剪切力決定。