114 地方特考三等 林業技術類科 林產學 考古題詳解

核心觀念

本題考查木材作為建築材料，如何透過碳儲存、材料替代及循環利用降低建築全生命週期的溫室氣體排放，並說明其環境效益成立的條件。答題重點不是單稱木材「碳中和」，而是指出木材的減碳效益取決於森林經營、材料來源、建築設計、使用年限及終端處理。

碳中和是指在特定範圍與期間內，透過減少溫室氣體排放及移除溫室氣體，使淨排放量達到平衡。建築減碳應以生命週期評估（LCA）觀之，涵蓋原料取得、材料製造與運輸、施工、使用維護，以及拆除和廢棄處理，而非只比較單一材料的製造排放。

木材中的碳源自樹木生長時吸收的大氣二氧化碳，部分碳在木材產品使用期間仍留存在產品中。乾木材約有一半重量為碳，若以碳量換算二氧化碳量，可用下式表示：

此為產品內所含生物源碳的估算，並不等於該產品全生命週期已達負排放；仍須納入採伐、加工、運輸、施工、維護及生命終結時的排放與碳釋放。

解題方法

可依「建材製造減排 → 建築產品儲碳 → 循環延長效益 → 永續條件與限制」的順序作答。此架構能同時說明木材的減碳機制及其成立前提，避免把短期儲碳直接等同永久封存。

一、降低建材製造及施工階段排放

水泥、鋼鐵等建材的製程需耗用大量能源，並可能產生製程排放。以木材或工程木材作為部分結構材料，可替代部分高碳排材料，降低原料製造階段的溫室氣體排放，此稱為材料替代效益。交叉層壓木材（CLT）、集成材等工程木材可用於牆、樓板、梁柱等構件，拓展木材在建築結構上的應用。

木構件可在工廠預製，再運至現場組裝，有助縮短施工時間、減少現場裁切廢料及施工能耗。實際效益仍須依建築設計、木材與替代材料用量、加工能耗、運輸距離及施工方式比較，不能僅憑「木材較輕」就推定整棟建築排放必然較低。

二、將生物源碳留存在建築產品中

木材由森林移出後製成結構材並用於建築，生物源碳會隨木製品存續而留在產品碳庫中。相較於短期使用的木製品，使用年限較長且可妥善維護的建築構件，可延長碳留存時間。木材產品碳庫的變化可概念化表示為：

因此，建築木材提供的是期間性碳儲存；若日後燃燒或分解，碳仍會回到大氣。其氣候效益須與木製品的使用年限、森林碳庫變化及生命終結處理方式一併評估。

三、促進木材階梯利用及資源循環

木構件若採可拆解、可維修及可重複使用的設計，建築拆除時可回收再用，延長木材的材料使用階段及碳留存時間。無法再作結構材者，仍可視品質作為其他木製品原料；最後才考慮能源回收或妥善處理。這種依材料品質逐級利用的方式，可減少原生材料需求、廢棄物及掩埋量，提升每單位木材的使用效益。

木材本身具有加工性、再生性及可與其他材料組合的特性；其永續潛力須透過耐久設計、防潮防腐、維護更新、材料回收與完整供應鏈管理實現。

環境效益與永續條件

木材建築的環境效益包括：替代部分高排放建材而降低製造排放；在產品使用期間儲存生物源碳；透過預製與適當施工管理減少現場廢料；以及透過再使用、回收利用降低原生資源耗用與廢棄物。

核心觀念

本題考查以木材的細胞種類、排列與組織構成，辨別木材來自針葉樹或闊葉樹。判斷時應看木材本身的微觀構造，不能只憑樹葉外形或「針葉、闊葉」名稱推論。

針葉樹材的構造相對簡單，主要由管胞構成；管胞兼具水分輸導與支持功能。闊葉樹材的細胞種類較多，主要包括負責輸導的導管、負責支持的木纖維，以及薄壁細胞等。

解題方法與主要鑑別依據

先觀察木材的橫切面，確認是否有導管，再以其他細胞特徵交叉判斷：

1. 有無導管，是最直接的鑑別依據。 闊葉樹材通常可在橫切面看到大小不一、呈孔狀的導管；針葉樹材通常沒有導管，橫切面主要可見排列較規則的管胞。木材切片以顯微鏡觀察，可辨出細胞腔與細胞壁；宏觀觀察時，較大的導管也常呈現為可見的孔洞。

2. 比較主要細胞組成與功能分工。 針葉樹的管胞同時負責輸導水分與支持樹體。闊葉樹則由導管負責主要的水分輸導，木纖維主要負責支持，因此細胞種類與分工較多。

3. 觀察闊葉樹導管的排列。 導管在年輪內的大小與分布，可進一步辨認闊葉樹材類型：

• 環孔材：早材導管明顯較大，集中形成一圈；例如栎類、梣木。
• 散孔材：導管大小較接近，散布於年輪內；例如樟木、櫻木。
• 半環孔材：導管由早材至晚材呈漸變分布。

4. 觀察輔助構造。 部分針葉樹可見樹脂道；針葉樹管胞壁孔的形態，以及木質線與管胞相接處的交叉場壁孔，也可提供鑑別線索。闊葉樹則可觀察導管排列、導管壁孔、穿孔板及薄壁組織分布等特徵。

例子說明

若橫切面可見明顯的大型孔洞，並且孔洞集中排列於年輪早材部分，這是有導管的環孔材特徵，可判為闊葉樹材，例如栎類木材。

若橫切面未見導管孔，主要由排列規則、形狀相近的管胞構成，並可見早材與晚材管胞細胞腔及細胞壁厚度的差異，則符合針葉樹材特徵，例如松木或杉木。松屬木材還可能出現樹脂道，作為輔助依據。

核心觀念

木材塗裝是將塗料施於木材表面，形成薄膜或滲入表層，以改變、保護或改善木材表面。作答時可依「為何塗裝、塗料要具備什麼性能、塗料有哪些類別」三個層次鋪陳。

解題方法

先從木材的特性切入：木材具有天然紋理與色澤，但也會吸濕、失水，表面易受污損、磨耗與日光影響。因此，塗裝目的可概括為「保護、裝飾、改善使用性能」；塗料性能則須兼顧施工、塗膜、木材相容性與耐久性。最後依成膜後外觀與成膜方式，說明常見塗料種類及其特點。

木材塗裝的目的

1. 保護木材：隔絕或減緩水分、污物、化學品及日光對木材表面的作用，降低表面磨耗、污染、變色與風化；適當塗裝也可減緩木材吸濕、解吸及尺寸變動，但不能完全阻止木材與環境交換水分。
2. 美化外觀：呈現木材天然紋理、色澤與光澤，或以染色、著色塗裝調整色調、掩飾色差，使外觀符合產品設計。
3. 改善使用與維護性能：使表面較平滑、易清潔，提升耐磨、耐水或耐化學品等性能，並延長木製品使用壽命。
4. 賦予特殊效果：依用途取得透明或不透明、消光或光亮等外觀，亦可藉專用塗料取得特定機能。

木材塗料應具備的性能

1. 施工性能良好：黏度適當，易於刷塗、噴塗或其他施工；流平性佳，不易流掛、起泡或產生刷痕，且乾燥時間適中。
2. 對木材附著良好：能潤濕並牢固附著於木材表面，不易剝離、龜裂或起泡；並能適應木材表面不均、導管與紋理差異。
3. 塗膜外觀良好：成膜均勻、平滑，色澤與光澤符合需求；透明塗料應能清楚呈現木材紋理，著色則宜均勻且不致不當遮蔽木紋。
4. 塗膜有適當的硬度與韌性：須具耐磨、耐刮等硬度，也要有適當延展性與附著力，以承受木材因含水率變化而產生的尺寸變動，不致脆裂或剝落。
5. 耐久與防護性佳：依使用環境具備所需的耐水、耐濕熱、耐候、耐光、耐污、耐溶劑及耐化學品等性能；戶外塗裝尤其須重視耐候與抗紫外線能力。
6. 與木材及塗裝系統相容：不應造成木材不良變色或其他缺陷，且底漆、面漆及後續修補材料宜能相互配合。
7. 安全與經濟性適當：在符合用途與施工條件下，宜兼顧原料與施工成本、維修便利性及對施工者與使用者的安全。

各項性能須依木製品用途調整；例如家具重視外觀、耐磨與耐污，戶外木製品則更重視耐候、耐水及塗膜的維護性。

木材塗料的分類與特性

依外觀與遮蔽程度分類

• 透明塗料：不以顏料完全遮蔽木材，能呈現木材紋理與自然色澤。常見如透明漆、凡立水、蟲膠漆及透明聚氨酯塗料；外觀自然，但木材底色、材種差異與表面缺陷較容易顯現。
• 著色塗料：藉染料或顏料改變木材色調，通常仍保留部分木紋。著色均勻性會受木材材種、導管、吸收性及表面處理影響。
• 不透明塗料：含較多顏料，遮蔽木材原有色澤與紋理，可形成所需色彩並較能遮掩素材差異；塗膜若受木材尺寸變動或環境作用而破壞，可能出現龜裂、剝離。

依成膜方式分類

• 揮發乾燥型：靠溶劑或水分揮發，使樹脂留在表面成膜。常見如硝化纖維素漆；乾燥快、便於多層施工，但耐熱、耐溶劑或耐久性須視配方而定。
• 氧化乾燥型：塗料中的乾性油或樹脂與空氣中的氧反應而硬化，如油性塗料、部分凡立水。通常成膜較有韌性，乾燥時間較長。
• 聚合反應型：塗料成分經化學反應固化，如聚氨酯塗料、環氧塗料。可形成硬度及耐化學性較佳的塗膜，但須注意配比、適用期與施工條件。
• 乳液聚結型：水性樹脂粒子隨水分蒸發而聚結成膜。水作為主要分散介質，氣味與溶劑排放較低；成膜品質受溫濕度與基材條件影響。

常見木材塗料及特性

核心觀念

本題考查「木材資源條件如何引導加工產品發展」：全球木材供應與利用逐漸重視人工林，而我國人工林木材多為中小徑木，若只製成尺寸受限、單價偏低的原木或一般製材，難以充分發揮其材料價值。作答須先說明發展工程木材的必要性，再提出從林地、加工到市場的整合策略。

工程木材（engineered wood products, EWPs）​是將木材或木質單元，經鋸製、刨削、旋切、削片或纖維化等加工，再以膠合、釘合或其他方式組合成符合尺寸與性能需求的材料。常見產品包括：

• 集成材（GLT／glulam）：木層板順木理膠合，可製成較長、較大的梁柱。
• 直交集成板（CLT）：層板以相鄰層木理方向交叉組合，製成大型板材，可用於牆、樓板及屋面。
• 單板層積材（LVL）：薄木單板大致平行木理膠合，可製成尺寸穩定、性能較均一的梁材。
• 定向／平行木片產品（OSB、LSL、PSL 等）：將木片或木束依方向排列後膠合，適合提高小徑木與低等級材的利用率。

解題方法

依「原料限制—工程木材的改善作用—發展策略」三段作答。先指出中小徑木的尺寸、材質與供應限制，再說明工程化加工如何把有限尺寸原料轉為大尺寸、規格化產品，最後提出可落地的供應鏈與品質制度。

一、發展工程木材的必要性

1. 提高中小徑木利用率與附加價值 中小徑木不易直接製成大斷面梁柱或長尺寸板材；加工成層板、單板、木片後再組合，可以突破原木尺寸限制，將原本難以高值利用的木材轉成結構材或大型板材。旋切製成單板、削片製成木片等方法，也能利用較小直徑原木及部分低等級材。

2. 改善天然木材的變異與缺陷影響 木材的節、斜理、密度及含水率等性質存在差異。工程木材可透過分級、裁除缺陷、重新排列與膠合，降低單一缺陷對整體構件的影響，並使產品尺寸、強度與品質較容易標準化。這並不表示缺陷可被完全消除；仍須依產品用途與結構規範分級、設計和檢驗。

3. 符合人工林供材型態並促進森林撫育 人工林中小徑木可來自間伐、疏伐及伐採作業。建立穩定的加工用途，有助於增加撫育木的去化管道，提升森林經營的經濟可行性，並使森林資源從單一原木利用轉向分級、分流與整體利用。

4. 增加國產材供應韌性與在地經濟效益 以國產人工林材製作工程木材，可提高國產木材在建築與公共工程中的應用比例，增加木材供應來源的多元性，並帶動林業、製材、加工、設計及營造等在地產業。工程木材具有長期使用與碳儲存效益，也能配合低碳材料需求；其實際環境效益仍須考量採伐、加工、運輸、膠黏劑及使用壽命等全生命週期因素。

二、發展策略

1. 建立穩定、可追溯的原料供應 調查人工林樹種、林齡、材積、徑級與可採運量，掌握疏伐材及主伐材的供應時程；整合林主、林班、伐採、集運與加工端，形成批次穩定、來源可追溯的供料制度。依材種與徑級安排產品用途，避免所有原料都進入同一低值通路。

2. 依原料條件選擇適當產品與製程 可鋸製成層板者，發展 GLT 或 CLT；適合旋切者，發展 LVL 或合板類產品；尺寸較小、缺陷較多或製材剩餘物，則可製成木片類產品或板材。產品設計須配合樹種、密度、材性、可取得的原木直徑與加工設備，不能只套用其他國家的產品規格。

3. 建立分級與品質保證制度 建立國產樹種的材性資料庫，針對含水率、密度、節疤、斜理與力學性質進行分級；