111 高普考普通考試 技藝 工藝材料學概要 考古題詳解

核心觀念

本題測驗工藝用木材材料在臺灣流通市場中的度量衡制（台制、英制、公制）換算、商業規格分類與交易計價慣例。主要觀念與計量標準如下：

1. 實木材積計量單位「才」（體積才）：

• 臺灣木材市場通用的實木計量單位為「才」（又稱材積才）。
• 依據傳統度量衡慣例，$1 \text{ 才}$ 定義為：厚度 $1 \text{ 台寸} \times$ 寬度 $1 \text{ 台尺} \times$ 長度 $1 \text{ 台尺}$ 之體積。
• 換算關係：$1 \text{ 台尺} = 10 \text{ 台寸} \approx 30.3 \text{ cm}$、$1 \text{ 台寸} \approx 3.03 \text{ cm}$。
• $1 \text{ 才} \approx 3.03 \text{ cm} \times 30.3 \text{ cm} \times 30.3 \text{ cm} \approx 27,818 \text{ cm}^3 \approx 0.0278 \text{ m}^3$。

2. 木質複合板材計量規格：

• 以「片」（或「張」）為基本交易計價單位。
• 平面面積採標準規格生產，最常見為 $3 \times 6$ 台尺（約 $90 \times 180 \text{ cm}$）與 $4 \times 8$ 台尺（約 $122 \times 244 \text{ cm}$）；厚度以「公釐（$\text{mm}$）」或台制「分」（$1 \text{ 分} \approx 3.03 \text{ mm}$）區分。

3. 非規則形木料之計價準則：

• 不適用標準幾何體積公式，轉依「重量（秤重）」、「整件議價（藝術及稀缺價值）」或「水浸排水法／折算淨材積」計價。

---

解題方法

本題為標準的申論型題型，切入點應鎖定於「市場交易之計價單位」、「換算公式與規格依據」以及「影響價格的品質因素」，並嚴格按題意分為三大部分依序作答：

1. 實木類材料：先確立「才數」之定義與公／台制換算公式，再輔以大宗原木之「立方公尺（$\text{m}^3$）」計價方式，並說明樹種、乾燥度（KD/AD）對單價之影響。
2. 木質複合板類：說明其模組化生產特性，以「片（張）」為單位，並剖析平面尺寸、板厚、膠合結構、環保防潮等級（如 CNS 規範之 F1、F3）對價格之層級劃分。
3. 形狀不規則原料：區分「貴重用料（稱重）」、「奇木工藝料（論件議價）」與「原料材（折減檢尺／扣除瑕疵）」，點出供需與美學價值對價格的主導作用。

---

選項分析（申論採分點剖析）

本題為申論試題，閱卷核心評分標準與各類別剖析如下：

• 評分點一：實木類材料
• 必須點出「才」為主要計價單位，且為「體積才」，非表面積才。
• 需列出實務計價公式：若長度以「台尺」、寬度與厚度以「台寸」計，則： $\text{才數} = \frac{\text{厚度 (台寸)} \times \text{寬度 (台寸)} \times \text{長度 (台尺)}}{10}$
• 原木進口或林業採伐大宗交易時，亦以「立方公尺（$\text{m}^3$）」為單位。
• 評分點二：木質複合板類（合板、夾板、密集板、粒片板、木心板等）
• 必須點出以「片（張）」為計價單位。
• 需指明標準長寬尺寸以 $4 \times 8$ 尺為主（俗稱「四八板」），次為 $3 \times 6$ 尺（俗稱「三六板」）。
• 需提及「厚度」（以 $\text{mm}$ 或「分」計）、板材芯材結構及加工表面（素板、貼天然實木皮、貼美耐皿紙）為價格分級關鍵。
• 評分點三：形狀不規則的木材原料（樹瘤、根雕料、風倒木、奇木、殘材等）
• 必須點出此類材料具不可複製性與高耗損性，無法單純以標準長寬高長度量。
• 主要計價模式包含：

1. 秤重計價：珍貴木（如臺灣肖楠、紅檜、牛樟、沉香等）以「公斤（$\text{kg}$）」或「台斤」計價。
2. 整件看料議價：依外觀造形、紋理（鳳尾紋、水波紋、滿花瘤）、油脂香氣，由買賣雙方現場合意定價或拍賣。
3. 檢尺折減法：若作為製材用，採用原木末徑檢尺公式計算虛擬體積後，扣除空洞、彎曲、邊皮腐朽等損耗折算。

---

解題技巧

1. 單位辨析防陷阱：

• 裝潢室內設計之「平面才」（磁磚、玻璃）為 $1 \text{ 台尺} \times 1 \text{ 台尺} = 1 \text{ 才}$。
• 木材行之「木材才」為立體體積，即 $1 \text{ 台寸} \times 1 \text{ 台尺} \times 1 \text{ 台尺} = 1 \text{ 才}$。考試時若僅寫長乘寬，會被扣除概念分數。

2. 公式速算法：

• 若長寬厚皆給公制（公分 $\text{cm}$），才數換算為：

核心觀念

本題聚焦於漆工藝材料與裝飾技法（加飾法）中**「變塗（彰髹）」與「蛋殼鑲嵌（貼蛋殼／卵殼塗）」**的工藝製程與造形美學。核心概念涵蓋：

1. 天然生漆的成膜與硬化物理化學機制：天然漆依靠漆酚在漆酶催化下，於特定溫濕度環境（相對濕度 $75\% \sim 85\%$、溫度 $20^\circ\text{C} \sim 25^\circ\text{C}$）進行氧化聚合反應固化。
2. 表面肌理的塑形與研出原理（研出技法）：變塗利用漆液的流動黏滯性與造紋媒介產生高低起伏，再透過層疊多色彩漆與水平研磨，使截面色斑顯露。
3. 天然漆的呈色極限與異材質鑲嵌補償：天然生漆乾燥後呈深褐色或茶褐色，傳統色漆難以調配出純白色；利用蛋殼（碳酸鈣結晶）鑲嵌，可突破漆色極限，並藉由受壓碎裂產生自然的冰裂幾何紋理。

---

解題方法

本題屬典型的「比較說明型」工藝材料與工法申論題。解題架構宜採「平行對稱」的縱深論述：

• 引言定位：簡要界定兩者在漆藝「塗裝加飾」中的分類屬性（變塗屬漆膜自體起紋研出；貼蛋殼屬異質材料鑲嵌加飾）。
• 變塗（彰髹）分析：依序說明「起紋 $\to$ 蔭乾 $\to$ 填塗多色漆 $\to$ 研磨出紋 $\to$ 推光揩清」之工序，並由層疊斷面解析「斑駁、流暢、偶發自然」的肌理美感。
• 貼蛋殼（蛋殼鑲嵌）分析：依序說明「材料精選與脫膜 $\to$ 塗漆黏著 $\to$ 壓裂貼附 $\to$ 填漆固著 $\to$ 研磨揩清」之工序，並由色彩對比與幾何碎形解析「純白亮潔、冰裂開片、軟硬質地反差」之美感。
• 結構成章：以清晰的工序標題條列，確保閱卷委員能一目了然看見工藝程序細節與專業術語。

---

題目各面向深度解析

本題評分著重於「工序邏輯性」與「材質美學專業詞彙」的結合，各分項重點如下：

1. 變塗（彰髹）之分析：

• 工序關鍵：不能僅寫「塗上不同顏色」，必須寫出「起紋媒介」（如厚漆、絲瓜絡、稻穀、松針、刮刀拍打）製造高低不平的粗糙底紋，再覆蓋多次不同色漆，最後經「研磨（研出）」將凸起處磨平，使深淺不同的色層在同一平面露出的工法邏輯。
• 美感關鍵：在於多層色漆橫切面所呈現的「同心圓狀層次」與「偶然斑駁感」，常呈現仿天然奇石、水波、瑪瑙之抽象流動美。

2. 貼蛋殼（蛋殼鑲嵌）之分析：

• 工序關鍵：必須點出「去除內卵膜」之關鍵預處理（否則會導致漆膜與蛋殼脫層），以及「貼附時以工具加壓使其自然龜裂」的動作，最後必須以深色漆「填縫」後研平。
• 美感關鍵：必須點明「填補天然生漆缺乏純白之材料缺陷」，並論述受壓後不可預期的碎形美感（類似宋瓷開片／哥窯冰裂紋），展現生漆的溫潤厚重與蛋殼的硬脆光潔之質地對比。

---

解題技巧與應考陷阱

1. 專業術語精準度：

• 變塗又稱「彰髹」、「斑塗」、「起紋塗」；貼蛋殼又稱「卵殼塗」、「蛋殼嵌」。答題時並列專用術語能展現考生學理功底。

2. 常見失分陷阱：

• 漏寫預處理：蛋殼未說明「撕除內膜」，工藝工序即不完整（蛋殼內膜含蛋白質有機質，不除膜將使接著力失效）。
• 漏寫環境控制：漆藝之塗裝不可寫「烤乾」或「曬乾」，必須明確寫出「入蔭房（或蔭箱）」於恆溫恆濕環境中交聯聚合硬化。
• 美感描述流於空泛：切忌只用「非常美麗、巧奪天工」等抽象形容詞，應從「色相（純白與漆黑之明暗對比）」、「肌理（冰裂碎形、層次截面）」、「質地（漆膜溫潤光澤與碳酸鈣硬脆）」等工藝設計語彙論述。

---

【答案】

一、變塗（彰髹）之施作技法工序與材質美感

核心觀念

本題旨在評量考生對金屬成形加工（Metal Forming and Processing）四大核心製程之基礎學理、設備選用與工程實務應用的掌握度。核心概念涵蓋：

1. 材料成形狀態之物理相變與變形機制：區分「液態成形（液態相變凝固）」與「固態塑性加工（晶體位錯滑移變形）」，以及固態變形中「塊狀成形（Bulk Deformation）」與「板材加工（Sheet Metal Working）」之差異。
2. 組織與機械性質關聯性：理解凝固組織（鑄造樹枝晶、縮孔）與塑性變形組織（鍛造流線、加工硬化、晶粒細化）對構件強韌度與疲勞壽命之影響。
3. 製程三要素之對應關係：加工技術原理（內容）、生產設備與模具（機具）、量產成品之幾何特徵（應用）。

---

解題方法

本題為標準的四分法申論題，答題策略應採取「並列平行結構＋三維度展開」：

1. 橫向展開維度：針對題目指定的「鑄造」、「鍛造」、「擠型」、「衝壓」依序作答，版面比重各佔約四分之一，避免厚此薄彼。
2. 縱向深入維度：每一項技術均精準拆解為「技術內容（學理機制）」、「機具使用（設備與模具）」、「一般應用（代表性產品）」三項子標題，層次分明。
3. 加分統整：文末彙整「四大金屬加工技術綜合比較表」，將材料型態、主要受力狀態、組織特性及典型工件進行矩陣對比，展現系統化歸納能力。

---

解題技巧

1. 關鍵特徵字眼精準命中：

• 鑄造：抓「熔融液態」、「模穴注入」、「凝固成型」、「複雜中空內腔」。
• 鍛造：抓「衝擊或靜壓」、「高溫熱鍛／常溫冷鍛」、「晶粒細化與鍛流線」、「高韌性耐疲勞」。
• 擠型：抓「盛料筒軸向推擠」、「擠型模孔（Die）」、「連續等截面型材」。
• 衝壓：抓「薄板料」、「落料／衝孔（分離）」、「彎曲／引伸（塑性變形）」、「連續模／沖床」。

2. 避免答題陷阱：

• 勿將「擠型」與「拉拔（Drawing）」混淆；擠型是自後方「推擠（Compression）」，拉拔是自前方「拉伸（Tension）」。
• 衝壓必須同時點出「剪切（剪斷分離）」與「成型（彎曲、引伸）」兩種主要變形行為，不可僅寫打洞。

3. 時間與版面配置：本題配分通常為 20～25 分，建議作答時間控制在 25 分鐘以內，篇幅以 1.5 至 2 頁試卷紙為最佳。

---

【答案】

一、鑄造（Casting）

1. 技術內容： 鑄造係將金屬原料加熱至熔點以上轉化為熔融液態，再將金屬液注入預先製備之耐高溫模穴（型腔）中，待金屬液於模內冷卻、凝固並結晶成型後，脫模去除澆道與冒口，以取得特定形狀、尺寸之胚料或成品的加工技術。鑄造依模具材質可分為消耗模（如砂模、精密脫蠟石膏模）與永久模（如金屬模、壓鑄模）。
2. 機具使用：

• 熔融設備：坩堝爐、反射爐、電弧爐或高週波感應加熱爐。
• 造模與注造機具：砂模造模機、混砂機；金屬模製程使用壓鑄機（冷室或熱室壓鑄機）；工藝金工則多用離心鑄造機或真空吸鑄機。
• 後處理工具：落砂機、噴砂機、帶鋸切斷機及砂輪研磨機。

3. 一般應用：

• 工業機械：大型複雜且內部具曲折管路之構件，如工具機床身底座、汽車引擎汽缸體（缸體）、排氣歧管、水閥閥體、泵浦外殼。
• 工藝與藝術：青銅雕塑、金銀首飾細工（失蠟鑄造）、寺廟銅鐘、金屬浮雕牌飾。

---

二、鍛造（Forging）

1. 技術內容： 鍛造係利用衝擊力或靜壓力施加於固態金屬胚料上，使材料在降伏強度以上、抗拉強度以下產生塑性變形，藉以改變其外觀形狀並改善內部微觀組織的加工法。依加工溫度可分為熱鍛（再結晶溫度以上，材料變形阻力低）與冷鍛（室溫下，尺寸精準且具加工硬化）。鍛造能壓合鑄造殘留之氣孔、細化晶粒，使材料內部形成沿零件外形連續分佈之「鍛流線（Forging Flow Lines）」，賦予工件極高的耐衝擊性與抗疲勞強度。

核心觀念

本題為典型的「工藝材料學」跨領域整合題，核心在於測驗考生能否將「材料科學理化基礎」、「工藝成形與熱工燒成技術」、「造形美學設計」以及「感質工程（Qualia）與使用心理學」進行垂直整合。作答時須扣合以下核心觀念：

1. 陶瓷材料學組成：黏土（可塑性）、長石（熔劑）、石英（骨架）之三元成分系統；耐火土與熟料（Grog）之配比；天然草木灰釉的化學共熔機制（鹼金屬／鹼土金屬氧化物如 $\text{CaO}、\text{K}_2\text{O}$ 與坯體表面 $\text{SiO}_2、\text{Al}_2\text{O}_3$ 之共熔反應）。
2. 加工與燒成熱工技術：手工輪製拉坯、半乾修坯（修足與壁厚配置）；升溫曲線中結晶水脫除、石英晶相轉變、高溫燒結（莫來石 Mullite 晶相生成與玻璃化）；柴窯窯爐氣候（還原焰控制、炭素沈積與火痕生成）。
3. 工藝美學與感質（Qualia）：感質為使用者五感對物理屬性的主觀感知體驗（視覺色彩、觸覺肌理、重量感、熱傳導感）；結合「民藝理念（柳宗悅器用之美）」與「侘寂（Wabi-sabi）偶發性美學」，導向日常器物引發的生活心靈感動。

---

解題方法

1. 精選具代表性之實例：選擇日常生活中兼具高度工藝技巧與材料特性的「手拉坯柴燒落灰茶碗」作為論述主體。此範例能最大化展現「坯土成分、無釉自生釉（落灰）、窯內氣氛」等材料學深度，避免選擇一般量產純白瓷杯而流於工業機械製程的單調描述。
2. 架構分層推進：

• 實例定位：指明物件型態、功能定位與材料類別（炻器質陶茶碗）。
• 材料科學層面：剖析胎土礦物組成（含鐵高嶺土、長石、熟料砂）與天然草木灰之助熔化學作用。
• 製作與燒製技術：詳細鋪陳練泥、拉坯、修足工序，以及高溫燒結（$1200^\circ\text{C}\sim 1260^\circ\text{C}$）、還原焰氣氛與自然落灰之物理化學變化。
• 美觀形式與創意：剖析火痕、落灰晶花與器型不對稱美學。
• 感質體驗與心靈感動：將材料物理性質（粗糙度、導熱率、微氣孔）轉化為五感體驗（Qualia），並昇華至日常器用之美。

---

選項分析

本題為申論題，非選擇題，無選項可供比對。閱卷評分構面與常見作答缺失剖析如下：

• 缺失一：偏重感性抒情，缺乏材料科學術語：僅描述茶碗「很有溫度、很質樸」，未提及黏土礦物、熔劑成分、燒結溫度與還原氣氛，屬於工藝材料學考科的大忌。
• 缺失二：偏重工業製程，忽略工藝美學與感質：若選擇全自動注漿成型的普通馬克杯，容易寫成純工業製造工序，難以在「美觀與創意」及「感質與感動」上獲取高分。
• 滿分作答策略：理科機制（化學成分、升溫相變化、氣氛）占 $50\%$，工藝美學與感質體驗占 $50\%$，展現扎實的跨界整合功力。

---

解題技巧

1. 「文理交融」作答法則：在提及感性詞彙（如「古樸厚實」、「不燙手」）時，立即以材料科學名詞（如「含鐵粗顆粒熟料炻器土」、「微氣孔率與低導熱係數」）進行支撐。
2. 感質（Qualia）的拆解公式：將抽象的感質拆解為具體的五感交互作用：

• 觸覺感質（Haptic）：粗礪熟料與溫潤玻璃化落灰的指尖摩擦反差。
• 溫覺感質（Thermal）：多孔質陶胎阻隔高溫、蓄存茶湯溫度的捧握感。
• 唇觸感質（Tactile/Lip）：口沿收斂薄厚適中，使茶湯順暢滑入口腔。

3. 明確寫出關鍵化學式與溫度點：如石英 $\alpha\text{-}\beta$ 晶相轉變（$573^\circ\text{C}$）、鐵化合物還原（$\text{Fe}_2\text{O}_3 \rightarrow \text{FeO}$）、燒結溫度區間（$1200^\circ\text{C}\sim 1260^\circ\text{C}$），強化專業說服力。

---

【答案】

一、選定實例

日常品茗用之**「手拉坯柴燒落灰茶碗」**（柴燒炻器，Wood-fired Stoneware Tea Bowl）。

---

二、陶瓷材料特性與配比分析

1. 胎土組成與礦物架構：

• 主體黏土：選用耐火度較高之含鐵炻器黏土（含 $\text{Fe}_2\text{O}_3$ 約 $1.5\%\sim 3.0\%$），提供成形可塑性。

核心觀念

本題評量考生對跨領域工藝材料與成型加工技術的統整掌握能力，屬於「工藝材料學」典型之綜合問答題。核心測驗範圍涵蓋：

1. 複合材料與飾材：美耐板（熱固性樹脂高壓層積板）之層狀結構、熱固化機制與物化耐久性。
2. 無機非金屬（玻璃工藝）：高溫玻璃熔體之流變特性、吹管徒手／模具中空成型機制與退火（徐冷）原理。
3. 纖維工藝（染織技術）：蠟染之防染機制、天然／合成蠟熱融冷凝特性、防染阻絕、冰裂紋形成與冷染工序。
4. 金屬加工（固態接合）：鉚接之塑性變形緊固原理、抗震抗疲勞力學優勢及異材質接合特性。
5. 手工具與微量切削（鉗工工藝）：高碳工具鋼熱處理特性、銼齒切削力學、齒形／截面分類及其微量修整作用。

---

解題方法

本題採「雙軸向對稱解析架構」作答，針對題列五項工藝材料與技法，每一子項皆嚴格切分為「材料結構與製程特性」與「實務加工與產業應用」兩大區塊。

1. 材料特性軸：深入闡述其組成分子／微觀結構、物理與化學性能、工藝加工限制（如脆性、熱應力、耐候性等）。
2. 實務應用軸：對應至傳統工藝創作、現代建築裝修、工業產品製造等實際應用範疇，精準使用國家考試標準術語。

---

解題技巧

1. 答題配分意識：本題共 5 小題，通常總分 20～25 分，每小題約 4～5 分。作答版面應力求均勻，切忌單題論述過長而壓縮其他子題。
2. 標題化與條列化：各小題一律標明【特性】與【應用】，並使用 1、2、3 條列呈現，方便閱卷委員迅速擷取關鍵給分點。
3. 專有名詞精準度：

• 美耐板必提「高壓熱固性層積板（HPL）」、「三聚氰胺樹脂」與「酚醛樹脂」。
• 吹製玻璃必提「吹管（Blowpipe）」、「黏稠流體」與「退火（徐冷，Annealing）」。
• 蠟染必提「防染原理」、「蠟刀（Canting）」、「冰裂紋」與「低溫染色」。
• 鉚接必提「塑性變形」、「無熱變形／無熱影響區」與「耐震抗疲勞」。
• 銼刀必提「高碳工具鋼」、「單／雙切齒」與「微量切削／去毛邊」。

---

【答案】

(一) 美耐板 (High-Pressure Laminate, HPL)

1. 特性

• 層狀熱固化結構：由含浸三聚氰胺樹脂（Melamine Resin）的表層裝飾紙，與數層含浸酚醛樹脂（Phenolic Resin）的牛皮紙底層，經高溫（約 $150^\circ\text{C}$）與高壓（約 $10\,\text{MPa}$ 以上）熱壓固化而成之熱固性複合材料。
• 優異表面防護性：硬度高、耐磨耗、耐刮傷、耐沸水、防潮且耐一般酸鹼與有機溶劑；表面平整緻密無毛細孔，不易滋生細菌且容易清潔。
• 加工極限：質脆且抗彎剛性高，常溫下不可任意折彎（需經特定高溫後成型加工方可做單向小半徑彎曲）；切割裁切斷面易露出深色基材底色（俗稱黑邊）。

2. 應用

• 室內裝修與家具表面材：廣泛貼合於粒片板、中密度纖維板（MDF）或木心板上，作為系統廚具檯面、櫥櫃門片、衛浴隔間板及商空牆面裝飾。
• 特殊機能檯面：化驗室耐酸鹼工作檯、學校及公共場所高磨耗課桌椅面材。

---

(二) 吹製玻璃 (Blown Glass)

1. 特性

• 熱成型塑性變形機制：利用玻璃在高溫融融狀態（約 $1100^\circ\text{C}\sim 1300^\circ\text{C}$）具有黏稠流體