112 高普考高考三級 林業技術 林產學 考古題詳解

核心觀念

本題考查考生對於林務局（現改制為林業及自然保育署）「國產材永續利用」政策的整體掌握，屬於林產學科目中「林業政策與林產業發展現況」的申論題型。此類題目不考公式計算，而是考「政策脈絡＋具體措施＋預期效益」的完整論述能力。

作答前須先建立以下背景認知：

1. 政策緣起：臺灣自民國80年代起因保育思潮興起，天然林禁伐、全面禁止採伐天然林（俗稱「禁伐令」），導致國產木材自給率長期低於1%，木材消費高度依賴進口，形成「用他國的木材、保護自己的森林」的矛盾現象，並造成龐大的木材碳足跡與間接助長他國過度砍伐之疑慮。
2. 政策轉向：行政院於107年提出「新農業創新推動方案」，將「國產材」列為六大戰略產業之一；農委會（今農業部）林務局據以推動**「國產材元年」（107年）**，訂定「振興林產業」相關政策，目標逐步提升國產材自給率（原目標為2028年達5%）。
3. 核心邏輯：政策並非鼓勵砍伐天然林，而是**「以人工林（造林地）供應木材需求，天然林則維持保育與碳匯功能」**，即「以人工林養國產材，以天然林保生態」的分工原則，並強調「取之於林、用之於林」的循環經營理念。

答題時必須緊扣「永續經營」與「提升自給率」兩大主軸，並分層次（造林端→生產端→加工端→消費端→制度面）鋪陳策略，方能得高分。

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解題方法

本題屬於政策申論題，解題方法採**「分階段、分面向」的架構化寫法**，建議依林產業之「產業鏈上中下游」邏輯依序展開，並輔以政府實際推動之具體方案名稱與做法，展現考生對時事政策的掌握度。以下為建議之答題架構與內容：

一、造林（生產面）—擴大人工林經營面積與強度

1. 獎勵造林與輔導經營：持續辦理「獎勵輔導造林」及「全民造林運動」，鼓勵公私有地主投入造林，並延長獎勵年限、提高獎勵金額，誘導民間投入長期林業經營。
2. 推動「里山倡議」與「森林生態系經營」：在既有人工林（如柳杉、杉木、相思樹、光蠟樹等經濟樹種造林地）推動疏伐、撫育作業，改善林分品質，提升單位面積出材量。
3. 公有林（國有林、大專院校實驗林、退輔會森林開發處）示範經營：由林業及自然保育署及所屬林管處、各大學實驗林（如臺大、中興大學實驗林）優先示範人工林的「里山經濟林」永續作業模式，建立疏伐、更新伐採之標準作業流程（SOP），作為民間學習典範。

二、採運（生產技術面）—提升採伐與運搬效率

4. 獎勵機械化採運：引進與補助先進採伐機具（如集材機、鏈條式集材系統、履帶式集材機、伐木機、堆高機等），降低人力成本與作業風險，提高林產物產出效率。
5. 建立友善環境之採運作業規範：制定「森林作業道」設置規範、環境友善的採運方式（如減少土壤裸露、河川緩衝帶保留），兼顧生產與生態保育。

三、加工與利用（製造面）—強化國產材加工能量與技術

6. 設置與輔導區域性林產物集散加工中心：如竹山、羅東、屏東等地推動的「林產物初級加工廠」或「共同運銷合作社」，協助林農就近銷售與初步加工，降低運輸成本、提高附加價值。
7. 推動「國產材驗證標章」制度：建立「臺灣木材（國產材）驗證標章」（FSC臺灣認證、SGEC或自有標章），強化產銷履歷與溯源機制，區隔進口材與國產材，提升消費者信任度與市場辨識度。
8. 技術研發與人才培育：由林業試驗所、大學森林系所研發國產材乾燥、防腐、集成材（LVL、CLT等工程木材）製造技術，並辦理相關職訓與證照制度，解決國內木工技術斷層問題。

四、市場與消費（需求面）—創造國產材使用需求

9. 公共工程與公有建築優先使用國產材：推動政府機關（如公園設施、步道、生態工法、公共建築內裝）優先採用國產材，發揮政策示範與市場帶動效果，此為「政府採購帶動需求」之策略。
10. 推廣「臺灣木材」品牌行銷：舉辦國產材產品展售會、文創商品開發（如國產材傢俱、木藝品），並透過媒體宣傳建立消費者對國產材「低碳、在地、永續」之正面形象。

核心觀念

本題考察木材膠合劑（Wood Adhesives） 的基礎理論與實務應用，涵蓋三大層面：

1. 膠合劑的基本要求（理論面）
2. 常用主要膠合劑的優缺點（比較分析）
3. 改善性質的方法（實務改質）

關鍵定義：膠合劑（Adhesive）係指能將相同或不同材料之接合面黏合在一起，並具有足夠強度以傳遞應力的物質。木材工業中膠合劑的性能直接影響合板（Plywood）、粒片板（Particleboard）、纖維板（Fiberboard）、集成材（Glulam）、層積材等製品的品質與耐久性。

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解題方法

本題為申論題，切入點依題意分三段論述：先定義「理想膠合劑的條件」→ 再逐一介紹主要膠合劑並比較優缺點 → 最後針對各缺點提出改質對策。以「先總後分、先理論後實務」的架構，能讓評分委員一眼掌握結構完整性。

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一、膠合劑的基本要求

一種適合木材工業使用的膠合劑，須同時滿足以下各項基本條件：

（一）化學與物理性能

要求項目	說明
充分潤濕性（Wettability）	膠液須能充分濕潤木材表面，使接觸角小，方能形成有效的物理或化學鍵結
適當黏度與流動性	黏度過高不易塗佈，過低則滲透太深而造成缺膠（Starved Joint）
適當適用期（Pot Life / Open Assembly Time）	調配後須有足夠的操作時間，讓工人完成塗佈、組合、加壓
固化後足夠的強度	固化後的膠層強度須能與木材本身的強度相當，理想情況下木材破壞（Wood Failure）應優先於膠層破壞
耐蠕變性（Creep Resistance）	長期荷重下，膠層不得產生過大的永久變形

（二）耐久性能

• 耐水性（Water Resistance）：依使用環境分室內、室外、戶外全天候等不同等級
• 耐熱性（Heat Resistance）：在高溫環境下，膠層強度不得急劇下降
• 耐老化性（Aging Resistance）：抵抗紫外線、濕熱循環、微生物分解等長期劣化因子

（三）加工性能

• 易於調配與塗佈：適合機械化或手工塗佈作業
• 固化條件合理：固化溫度、壓力、時間須在工廠可行的範圍內
• 貯存穩定性（Shelf Life）：在一定貯存條件下，膠液性能不得顯著劣化

（四）安全與環保性能

• 低游離甲醛釋放量：符合 CNS 標準（F1、F2、F3 等級）及日本 JIS/JAS、歐盟 E0/E1 等規範
• 低毒性與低揮發性有機物（VOC）：保障作業環境安全
• 成本合理：原料來源穩定，具經濟可行性

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二、常用主要木材膠合劑之優缺點

（一）脲素甲醛樹脂膠（Urea-Formaldehyde Resin，UF）

特性概述：由脲素（尿素）與甲醛縮聚而成的熱固性樹脂，為目前使用量最大的木材膠合劑。

項目	說明
優點	① 成本低廉，原料來源豐富；② 固化快速，適合熱壓加工；③ 固化後膠層為白色/透明，不影響板面外觀；④ 無色、氣味較輕；⑤ 適用木材種類廣泛
缺點	① 耐水性差，長期暴露於潮濕環境中，膠層水解、強度急劇下降；② 游離甲醛釋放量高，為 VOC 污染主要來源，對人體（眼、鼻、喉黏膜）有刺激性，可能具致癌性；③ 耐老化性不足，膠層脆化後易龜裂；④ 僅適用於室內乾燥環境（Dry Service Condition）製品

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（二）酚甲醛樹脂膠（Phenol-Formaldehyde Resin，PF）

特性概述：由苯酚與甲醛在鹼性催化劑下縮聚而成的熱固性樹脂，通稱「電木膠」。

項目	說明
優點	① 耐水性優異，可製造結構級（Structural Grade）合板，適用戶外及全天候環境；② 耐熱性、耐老化性、耐化學品性均佳；③ 游離甲醛釋放量相對 UF 低；④ 強度高，膠層堅硬
缺點	① 成本較高，苯酚原料價格波動大；② 固化需要較高溫度與較長時間（通常需 120–150°C，熱壓時間長），能耗高；③ 膠液為深褐色/紅褐色，會污染板面，影響美觀（不適合需要淺色板面的製品）；④ 鹼性膠液對部分木種（含鞣酸的木材）有不良反應

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（三）三聚氰胺甲醛樹脂膠（Melamine-Formaldehyde Resin，MF）

特性概述：由三聚氰胺（密胺）與甲醛縮聚而成，常與 UF 共混使用（MUF）。

項目	說明
優點	① 耐水性介於 PF 與 UF 之間，可達戶外級耐水要求；② 固化後膠層無色透明，板面美觀；③ 硬度與表面光滑性佳，廣泛用於裝飾面板（Decorative Laminate）浸漬；④ 耐熱性、耐刮性優於 UF
缺點	① 成本高於 UF，三聚氰胺原料價格較貴；② 純 MF 膠液黏度大，流動性差；③ 仍含甲醛，釋放問題未完全解決；④ 膠層較脆，韌性不足

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（四）異氰酸酯膠（Polymeric Methylene Diphenyl Diisocyanate，pMDI）

特性概述：以多聚甲基二苯基二異氰酸酯為主體，不含甲醛，為無甲醛膠（Formaldehyde-Free）的代表。

項目	說明
優點	① 零甲醛釋放，符合最嚴格環保法規（F☆☆☆☆）；② 耐水性極佳，可達結構級；③ 與木材中的羥基（–OH）形成共價鍵，膠合強度極高；④ 固化不需高溫，可在常溫或低溫下固化；⑤ 可接受含水率範圍寬
缺點	① 對模板（金屬熱盤）黏著力強，脫模困難，需使用脫模劑，增加生產複雜度；② 原料成本高；③ 操作安全性差，異氰酸酯蒸氣對呼吸道、皮膚有強烈刺激性，需嚴格防護；④ 適用期（Pot Life）短，需快速操作；⑤ 不易用水清洗，清潔困難

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（五）聚醋酸乙烯酯乳液膠（Polyvinyl Acetate Emulsion，PVAc；俗稱白膠）

特性概述：以醋酸乙烯酯乳化聚合而成的水性熱塑性膠，廣泛用於木工冷壓膠合。

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核心觀念

本題考查製漿造紙（Pulping & Papermaking）的完整工業流程，分為兩大部分：

1. 木材→紙漿：木材原料前處理、製漿方法（機械法、化學法、半化學法）的原理與比較。
2. 紙漿漂白：漂白的目的、各類漂白劑與漂白程序（含傳統含氯法與現代 ECF/TCF 無氯法）。

考生需熟悉各製漿法的化學機制、優缺點及適用樹種，並能說明漂白的化學原理與環保趨勢。

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第一部分：從木材到紙漿的製造程序

一、原料準備（Wood Preparation）

1. 剝皮（Debarking）

木材原木進廠後，首先以滾筒式剝皮機（drum barker）或水力剝皮機（hydraulic barker）去除樹皮。樹皮含有大量單寧、樹脂等雜質，若混入製漿會影響紙漿品質與藥液回收效率，必須先予去除。

2. 削片（Chipping）

剝皮後的木段送入削片機（chipper），切成厚度約 3–5 mm、長度約 15–25 mm 的木片（wood chip）。木片大小均勻有助於藥液均勻滲透，是化學製漿的關鍵前處理。

3. 篩選與貯存（Screening & Storage）

削成的木片經振動篩分級，過大者重新粉碎，過細的粉末（sawdust）另行處理。合格木片送往室外貯槽或料倉儲存，備供製漿使用。

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二、製漿方法（Pulping Methods）

製漿的核心目的是將木材中的木質素（lignin）與纖維素（cellulose）分離，取得可造紙的纖維束。依分離機制不同，分為以下三大類：

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（一）機械法製漿（Mechanical Pulping, MP）

原理：純粹利用機械力磨解木材，使纖維分離，不去除木質素。

方法	說明
磨石磨漿法（SGW, Stone Groundwood）	將原木壓貼於高速旋轉的砂石磨輥，以摩擦力分離纖維，為最古老的機械製漿法。
加壓磨石磨漿法（PGW, Pressurized Groundwood）	在加壓密封艙中操作，溫度較高，纖維受損較少，白度略提升。
盤式精磨法（RMP, Refiner Mechanical Pulp）	以木片取代原木送入雙盤精磨機（disc refiner），生產效率高，纖維品質較 SGW 均勻。
熱磨法（TMP, Thermo-Mechanical Pulp）	木片先以蒸氣預熱軟化（170°C 左右），再進入盤式精磨機。纖維長度保存較完整，強度優於 RMP，為目前機械漿的主流。
化學熱磨法（CTMP, Chemi-Thermo-Mechanical Pulp）	在 TMP 基礎上，預先以少量化學藥品（如亞硫酸鈉）處理木片，軟化木質素，減少製漿能耗，紙漿強度進一步提升。

優點：纖維素回收率高（90%以上），製造成本低，適合大量生產新聞紙、衛生紙等低級用紙。

缺點：能耗大；因木質素殘留，紙漿白度低，且木質素會氧化導致紙張容易黃化（yellowing），不適合高白度文化用紙。

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（二）化學法製漿（Chemical Pulping）

原理：以化學藥液在高溫高壓下蒸煮木片，溶解木質素，保留纖維素與半纖維素，使纖維分離。

1. 硫酸鹽法（Kraft Process，又稱牛皮紙漿法）

目前全球使用最廣泛的製漿法，佔化學漿產量的 80% 以上。

蒸煮藥液：白液（white liquor），主要成分為氫氧化鈉（NaOH）與硫化鈉（Na₂S）。

主要反應：木質素在鹼性環境下，苯丙烷單元之間的醚鍵（ether linkage）斷裂，木質素碎片溶入黑液（black liquor）中被去除。

流程簡述：

$\text{木片} \xrightarrow{\text{白液（NaOH + Na}_2\text{S），170°C，4–6 h}} \text{粗漿} \xrightarrow{\text{洗滌、篩選}} \text{未漂白牛皮漿}$

藥液回收（Chemical Recovery）：黑液蒸發濃縮後送入燃燒爐（recovery boiler）燃燒，回收熱能與無機鹽（Na₂CO₃、Na₂S），再經苛化（causticizing，Na₂CO₃ + Ca(OH)₂ → NaOH + CaCO₃）再生白液，循環使用，污染較低。

優點：紙漿強度最高（適合製造包裝用紙、瓦楞紙、牛皮紙袋）；化學品可回收；可處理多種樹種（含針葉材、闊葉材）。

缺點：紙漿呈深棕色，需漂白才能製造白紙；有特殊硫化物臭味（dimethyl sulfide, DMS）。

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2. 亞硫酸鹽法（Sulfite Process）

蒸煮藥液：亞硫酸（H₂SO₃）或亞硫酸鹽溶液，依所用鹼基（Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺、Na⁺）與 pH 值不同，分為酸性亞硫酸鹽法、中性亞硫酸鹽法等。

機制：木質素中的 $\alpha$-醚鍵被磺化（sulfonation），生成水溶性木質素磺酸鹽（lignosulfonate），溶入廢液中去除。

優點：所得漿顏色較淡，漂白較容易；纖維素純度高，適合製造溶解漿（dissolving pulp）、特種紙。

缺點：不適用於含大量樹脂的松木等針葉材；廢液回收較複雜；強度不及硫酸鹽漿；逐漸被硫酸鹽法取代。

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（三）半化學法製漿（Semi-Chemical Pulping）

結合化學預處理與機械磨解，介於機械漿與化學漿之間。

最具代表性的是中性亞硫酸鈉半化學法（NSSC, Neutral Sulfite Semi-Chemical）：

$\text{木片} \xrightarrow{\text{Na}_2\text{SO}_3 \text{ 溶液輕度蒸煮}} \text{軟化木片} \xrightarrow{\text{盤式精磨}} \text{半化學漿}$

優點：纖維回收率高（65–85%），紙漿具有一定強度，成本低於全化學漿。

用途：常用於製造瓦楞紙（corrugating medium）的芯紙，對強度要求高但對白度要求不高的場合。

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三、製漿後處理

步驟	說明
洗滌（Washing）	去除紙漿中殘留的蒸煮廢液（黑液），防止影響後續漂白。
篩選（Screening）	以壓力篩去除未蒸解的木節（shives）、纖維束等雜質。
淨化（Cleaning）	以旋流淨化器（hydrocyclone）去除砂粒等重質雜質。
濃縮（Thickening）	將紙漿濃縮至適合後續漂白或抄紙的濃度。

至此，**未漂白紙漿（unbleached pulp）**製造完成，可直接用於製造牛皮紙等，或送往漂白工段提高白度。

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第二部分：紙漿的漂白方法

一、漂白的目的

紙漿中殘留的木質素發色基（chromophoric groups），如醌類（quinones）、α,β-不飽和羰基（α,β-unsaturated carbonyl）等，使紙漿呈棕色或黃色。漂白的目的有二：

1. 氧化降解法（Oxidative bleaching）：氧化木質素發色基，使其分解成水溶性小分子而去除或消色。
2. 還原漂白法（Reductive bleaching）：還原發色基的雙鍵，消除顏色，但木質素不溶出（多用於機械漿）。

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二、漂白方法分類

（一）含氯漂白法（Chlorine-Based Bleaching）——傳統方法

傳統化學漿漂白多採多段含氯漂白程序，以字母代號表示各段：

代號	漂白劑	化學式	作用
C（Chlorination）	氯氣	$\text{Cl}_2$	氯化木質素，使其溶出，去木質素效率高

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核心觀念

本題考察三個層次：

1. 木材乾燥的必要性（Why dry wood？）—— 涉及木材含水率（Moisture Content, MC）、纖維飽和點（Fiber Saturation Point, FSP）等基本定義。
2. 乾燥缺點（Drying Defects）的種類—— 考生須能列舉並正確命名。
3. 缺點的發生原因與預防方法—— 考驗對木材乾燥應力（Drying Stress）、含水率梯度（Moisture Gradient）等機制的理解。

本題為申論題，評分重點在於：分類完整、機制說明清楚、預防方法對應正確。

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一、木材乾燥的必要性

木材是吸濕性（hygroscopic）材料，其含水率直接影響物理、力學與生物性質。以下逐點說明乾燥的必要理由：

（一）尺寸穩定性

木材在纖維飽和點（FSP，約 25–30%）以下，含水率每降低 1%，細胞壁即發生收縮，導致乾縮（Shrinkage）。若木材未經預先乾燥即加工或使用，後續在大氣中自然失水便會產生翹曲、開裂，影響製品精度。

（二）強度提升

細胞壁中的水分（束縛水，Bound Water）被排除後，木材各項強度指標（抗壓、抗彎、抗剪等）均顯著提升。以抗彎強度（MOR）而言，MC 從 FSP 降至 0%，強度約可提升 2–3 倍。

（三）防止生物劣化

木腐菌（Wood-decaying fungi）生長需要 MC ≥ 20%（多數文獻以 19–25% 為門檻）。將木材含水率維持在約 19% 以下，可有效抑制腐朽；含水率低於 10% 時，蛀蟲（如天牛幼蟲）亦難以存活。

（四）增進後續加工與塗裝效果

乾燥木材具有較佳的接著劑（膠合）吸收均勻性，塗裝附著力也明顯優於濕材。製作合板、集成材時，若單板（Veneer）含水率過高，膠合強度將大幅下降。

（五）減輕運輸重量

新鮮木材（生材，Green Wood）含水率可達 100% 以上（以全乾重為基準），乾燥後重量減輕，有效降低運輸成本。

（六）達到平衡含水率（EMC）

使用環境有特定平衡含水率（Equilibrium Moisture Content）。木材須預先乾燥至與使用環境相近的 EMC，方能確保製品在使用中尺寸穩定。

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二、乾燥缺點的種類、發生原因及預防方法

木材乾燥缺點可分為兩大類：形狀缺點（Shape Defects） 與 裂隙缺點（Check/Crack Defects）。另有表面硬化（Casehardening）與蜂窩裂（Honeycombing）屬特殊應力缺點。

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（一）翹曲（Warping）

**包含：**彎曲（Bow）、橫彎（Cup）、扭曲（Twist）、菱形變（Spring）。

發生原因：

• 木材弦切面（Tangential）與徑切面（Radial）的乾縮率不同（弦向乾縮約為徑向乾縮的 1.5–2 倍），導致鋸材兩面失水速率或收縮量不對稱。
• 年輪排列不均、木纖維傾斜（斜紋）、應力木（Reaction Wood，包括壓縮木與拉伸木）的存在，均加劇翹曲程度。
• 堆積方式不良（如墊條間距過大），使板材在自重下彎曲。

預防方法：

1. 選材時盡量避免含大量應力木及斜紋明顯之木材。
2. 採用適當的製材方式，以徑切板（Quarter-sawn）代替弦切板，縮小弦、徑向乾縮差異。
3. 確保**堆積（Stacking）**正確：墊條（Sticker）厚度均一（通常 2.5–3 cm）、間距等齊（不超過 60 cm），且各層墊條須垂直對齊。
4. 乾燥初期採用較高相對濕度（RH）之乾燥排程（Schedule），降低表裡含水率梯度，使收縮緩慢均勻進行。
5. 乾燥完成後施以**壓板（Weighting）**或束緊，防止回吸濕氣後再次翹曲。

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（二）表面裂（Surface Check）

發生原因：

乾燥初期，木材表層失水速度遠快於內部，表層欲收縮而受到內部限制，因而承受拉伸應力（Tensile Stress）。當拉伸應力超過木材橫紋拉伸強度（Tensile Strength Perpendicular to Grain），表面即沿木射線（Wood Ray）或弱點開裂。在弦切面上，裂縫多沿年輪切線方向展開；徑切面上則沿射線方向。

預防方法：

1. 乾燥初期（木材含水率高於 FSP 時）採用高溫高濕的排程，提高空氣相對濕度（RH ≥ 75–85%），降低乾燥速度，使表裡含水率梯度縮小。
2. 採用預蒸處理（Pre-steaming）：在乾燥開始前以飽和蒸氣處理木材，使表層軟化，增加塑性變形能力，分散應力。
3. 控制氣流速度不宜過高，以免表面急速失水。
4. 依樹種特性選用適當的乾燥排程（較難乾樹種採溫和排程）。

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（三）端部裂（End Check）

發生原因：

水分在木材中的移動以**縱向（沿紋理方向）**最快，約為橫向的 10–15 倍。因此板材端面失水速率遠超過中段，端部表層拉伸應力集中，極易開裂。

預防方法：

1. 在板材兩端塗布端面塗封劑（End Sealer），如瀝青漆、石蠟乳液、PVA 塗料等，阻礙端面水分過快逸散。
2. 鋸材堆積時，端面不應直接暴露在強氣流下。