在玻璃纤维生产中，熔融玻璃流经漏嘴，在漏嘴出口处受到高速度的向下拉引力，被牵伸并冷却固化成为很细的纤维。要想让纤维成形过程稳定，对玻璃液的某些性能有特定的要求。这些性能包括结晶性能、表面张力、粘度及其它流变性能、硬化速度以及玻璃液对漏嘴材料的润湿性能等。
结晶性能
对玻璃纤维生产影响较大的结晶性能，是指析晶上限温度、晶体生长速度、最大析晶速度时的温度以及初次析晶相(即最初和随之析出的晶体类别)，它们有图1所示的关系。图中Tw为达到拉丝时粘度所需的温度。它必须超过析晶上限温度TL，至少要高出40～50℃以上，一般需高出80℃。实际上, TW是一个区域，其温度范围视拉丝工艺不同而有不同。在对纤维成形时的漏嘴下的丝根进行强制冷却时，温度范围相当于粘度范围为101.5～102.0 Pa•s；不采用强制冷却时，相当于粘度范围为102.2～102.6 Pa•s。
图1 晶体生长速度和粘度与温度的关系图
A一晶体生长速度； B一粘度
(1P=0.1 Pa•s)
我国工业生产中用的E玻璃1#、C玻璃5# 和S玻璃2# 玻璃的析晶上限温度TL、在102 Pa•s粘度时的温度TW及TW-TL差值列于表1中。
表1 玻璃纤维生产中几种玻璃的析晶性能
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性 能 指 标 |
玻 璃 种 类 | ||
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E玻璃1# |
C玻璃5# |
S玻璃2# | |
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析金上限温度（TL）/℃ 102Pa•s下的温度（TW）/℃ 差值（TW -TL）/℃ |
1135 1214 79 |
1140 1238 98 |
1320 1243 -77 |
从表可见，E玻璃1# 和C玻璃5# 两种玻璃的 TW-TL 差值大于79℃，完全满足工业生产对析晶温度的要求。S玻璃2# 情况则不然，TW—TL差值是负值，就是说按通常方法在TW温度下拉丝，该玻璃就要析晶，无法正常作业，只有采取特殊的工艺方法才能拉制成连续纤维。
E玻璃中，各种析出的晶相有其自己的生长曲线，这对玻璃纤维的生产是有影响的。在无碱铝硼硅酸盐玻璃中，透辉石结晶相的最大析晶速度下的温度与析晶上限温度相差75～90℃，硅灰石为60～70℃，而钙长石为100～140℃。这说明，析出相是钙长石时，最不容易产生析晶问题，而析出相是硅灰石时，容易产生析晶问题。该项研究还指出，一旦硅灰石晶体产生，就难以消除，因为硅灰石晶体的熔解速度要比钙长石的缓慢得多。所以，设计E玻璃的组成，使其落人钙长石区，有利于改善其析晶性能。
玻璃成分对析晶有直接影响，是玻璃析晶的内因。从相平衡观点出发，玻璃成分越复杂，在熔体冷却到析晶上限温度时，各组分相互碰撞排列成一定晶格的几率越小，也就越不容易析晶。因此，当玻璃组成位于相图上的低共熔线，尤其是低共熔点时，玻璃的析晶倾向最小。在低温下，玻璃分子团的热能不足以克服结晶过程的势垒，所以越容易生成玻璃。根据这些分析，Na20－CaO－Si02系统的玻璃组成应该位于鳞石英与失透石的界线附近的狭长范围内；而无碱铝硼硅酸盐玻璃的组成应该位于α—鳞石英、假硅灰石、钙长石共熔点附近。
玻璃结构是影响析晶的另一个重要因素。硅酸盐玻璃中，网络的连接程度愈大，即网络外体含量愈少，在熔体冷却过程中愈不易调整成为有规则的排列，也就愈不易析晶；反之，则玻璃愈易析晶。桥氧数Si/O＝0.5时，玻璃很难结晶。随着Si/O比值的减小，玻璃变得容易结晶。当Si/O≤0.333后，玻璃极易结晶，非要采取特殊的工艺，如飞溅急冷法、条状灯丝法等超速冷却办法才能形成玻璃。逆性玻璃就是这种类型。
当玻璃中碱金属氧化物和(或)碱土金属氧化物含量较多时，网络断裂比较严重，这时，加人中间体氧化物，如BeO、MgO、ZnO、A1203等，可以使断裂的硅氧四面体重新连接，从而降低玻璃的析晶倾向。
在碱金属氧化物含量少时，一些电场强度较大的网络外体离子，如Li＋、Mg2＋、Ti4＋、Zr4＋、La3+等，容易在玻璃结构中产生局部积聚作用，使近程有序的范围增加，因此会增大玻璃的析晶倾向。E玻璃中，用MgO取代CaO，玻璃的析晶速度和温度都有上升。当MgO含量大于3.5%时，玻璃的析晶速度发生突变。其原因可能是场强较高的Mg2＋离子取代Ca2＋离子后，在碱金属氧化物含量不足的情况下，引起局部积聚，近程有序增强，导致析晶倾向增大。所以，无碱铝硼硅酸盐玻璃纤维的成分中采用无MgO或低MgO含量的组成是合理的。
