114 專技高考高等考試 林業技師 林產利用學（包括木材物理、木材加工、林產化學） 考古題詳解

核心觀念

本題為比較題，重點是從木材的組織構造與物理、化學性質說明木材不同於金屬及塑膠之處。作答時宜先指出木材是由樹木形成的天然高分子材料，再依「細胞構造與方向性、含水與熱性質、力學與加工性、化學組成與環境功能」分段比較。

木材主要由纖維素、半纖維素及木質素構成；樹木生長時吸收二氧化碳並將碳固定於木質部。木材可再生，但其環境效益仍取決於森林經營、採伐、加工與產品使用方式。

解題方法

以「組織構造 → 物理性質 → 化學性質 → 與金屬、塑膠的差異及環境意義」作答。比較時避免只寫木材的優點；也要指出其異向性、吸濕性及尺寸變化等特性，才能完整呈現木材的物質特徵。

參考作答

一、組織構造：天然細胞組織，具有多孔性與異向性

木材是由形成層逐年生成的木質部，主要由管胞、導管、木纖維、薄壁細胞及木射線等細胞組成。細胞壁構成骨架，細胞腔與細胞間隙則形成孔隙，因此木材具有天然的多孔構造，密度通常低於多數金屬，且重量輕、容易加工。

木材的細胞排列具有方向性，故性質呈現異向性：縱向（順紋）與橫向的強度、收縮及傳熱性不同；橫向又可分為徑向與弦向。金屬及多數塑膠製品的宏觀性質通常較接近各向同性，木材則須依紋理方向選擇使用與加工方式。

二、物理性質：吸濕、尺寸變化與熱傳導特性

木材具有吸濕性，會與周遭空氣交換水分。含水率改變會影響重量、強度、尺寸及耐久性；當水分變化發生在纖維飽和點以下時，木材會隨乾燥而收縮、吸濕而膨脹，且弦向收縮通常大於徑向，縱向收縮最小。金屬不會像木材一樣因空氣濕度改變而吸放水，塑膠的吸水程度則依材料種類而異。

核心觀念

本題考查竹材炭化後形成的多孔碳質結構，如何用於居家環境改善與土壤改良。作答時要把「功能」和「材料特性及作用原理」連在一起說明。

竹炭由竹材在缺氧或低氧條件下加熱炭化而成，具有孔隙多、比表面積大、含碳量高及含有礦物質等特徵。其實際效能會受炭化溫度、孔隙結構、粒徑、使用量及環境條件影響；一般竹炭的吸附能力與活化程度不同，不宜一概等同於活性碳。

解題方法

依用途分成「居家生活」與「土壤改良」兩部分，再以「功能—材料特性—原理」的順序說明。居家部分著重吸附與傳熱、導電特性；土壤部分則著重孔隙對水、空氣、養分及微生物環境的影響。

一、竹炭改善居家生活的功能及原理

1. 空氣淨化與除臭

竹炭可吸附空氣中的部分異味及揮發性物質，例如某些硫化物及有機氣體，改善室內空氣品質。原理是竹炭內部具有多尺度孔隙與較大的比表面積，氣體分子可在孔壁表面附著，形成物理吸附；其效果會隨孔隙特性、炭化與活化程度，以及污染物種類而異。

2. 調節濕度

竹炭可吸附空氣中的水氣，在環境較潮濕時吸收部分水分；環境轉乾時，所吸附的水分也可能釋出，因而具有一定的濕度緩衝作用。其原理是水分子在孔隙內及表面發生吸附與脫附。此作用是緩和局部濕度變化，不能取代除濕機或空調。

3. 水質改善

竹炭可吸附水中部分異味或溶解物；炭中的礦物成分亦可能溶出，改變水的酸鹼值或礦物質組成。原理包括孔隙表面的吸附，以及礦物質與水接觸後的溶出作用。效果取決於竹炭製程、水質與接觸時間；日常使用不應逕將竹炭視為可確保飲水安全的完整淨水設備。

4. 保溫與遠紅外線特性

竹炭可吸收熱能並具有一定蓄熱、保溫特性；竹炭材料也會隨溫度放射紅外線。原理與其黑色表面吸收輻射能，以及材料蓄熱、熱傳性質有關。此為材料的熱輻射與熱管理特性，不宜直接推論為具有特定醫療或保健療效。

5. 電磁波遮蔽

經適當高溫炭化、具有較佳導電性的竹炭材料，可用於部分電磁波遮蔽應用。其原理是導電材料內的電荷運動可對電磁場產生反射或衰減；遮蔽效果會受導電性、材料厚度、結構及頻率影響，不能只由「竹炭」名稱推定。

二、竹炭對土壤改良的特性及原理

核心觀念

本題考查乾性油的分類依據，以及桐油成膜的化學原理。乾性油、半乾性油與不乾性油，主要依油脂所含不飽和脂肪酸的程度判定；實務上常以碘價作為指標。碘價是每 100 g 油脂所能吸收的碘克數，反映油脂中碳碳雙鍵等不飽和鍵的多寡。

常見分類界線如下：

碘價界線屬於常用分類標準，個別教材或規範可能將臨界值表述為「130 以上」或「100 以下」。判別時應看碘價所落區間，並結合油膜乾燥性質理解。

解題方法

先指出分類依據是碘價，再將桐油的碘價與上述界線比較。桐油碘價通常約為 163～173，明顯落在乾性油範圍，因此桐油屬於乾性油。

接著說明桐油為何乾燥快、能形成塗膜：其主要成分是三酸甘油酯，脂肪酸中以含共軛三烯雙鍵的**α-桐油酸（α-eleostearic acid）**為主，另含亞油酸、油酸及少量飽和脂肪酸。α-桐油酸通常約占脂肪酸組成的 75～80%，共軛雙鍵使其容易發生氧化與交聯反應。

核心觀念

木材是具有方向性的非均質材料。不同樹種、年輪早晚材、心材與邊材、木理方向及生長缺陷，都會造成密度、硬度、孔隙、吸液性與表面粗糙度的差異。塗料因此可能在不同位置有不同的吸收量、流平性與乾燥速度，造成色差、光澤不均、塗膜厚薄不一等問題，增加自動化塗裝的困難。

題目所稱「改質成為均質材料」，重點是降低木材構造與表面性質的差異，使材料在塗裝時具有較一致的尺寸、密度、吸液性與表面狀態。可採用的途徑包括把木材分解後重組、以藥劑或樹脂填充孔隙，或藉由壓縮等方式改變木材的密度與表面性質。

解題方法

作答時可依「改變木材形態」、「填充木材孔隙」及「調整木材結構與表面」三個方向整理。每一種方法都應說明它如何降低材質差異，以及改質後為何有助於塗裝均一化。

可行方法與理由

一、木材分解後再組成木質材料

將原木加工成單板、木片、木纖維或木粉，再經排列、膠合、熱壓等程序製成合板、粒片板、纖維板或重組木。

木材先被分解成較小單元，再以工業程序重新組成，可平均分散原木中的年輪、木理、密度差異及部分缺陷。板材尺寸、厚度與表面狀態也較容易控制，因此比天然實木更適合連續、自動化塗裝。纖維板與粒片板等再組成材料，通常比直接使用天然木材更容易取得一致的基材性質。

二、木材浸漬、填充或樹脂改質

使樹脂、單體或其他改質劑進入木材孔隙與細胞腔，再經固化或聚合，形成較穩定的複合材料。常見作法包括樹脂浸漬木材及以樹脂填充木材孔隙。

核心觀念

本題是產業政策與經營策略的申論題，重點在於看出家具產業的兩層挑戰：一是美國為我國家具出口的重要市場，關稅增加會削弱價格競爭力；二是產業長期面臨成本、人才、品牌與轉型壓力。作答應由「降低外部衝擊」及「提升產業體質」兩方面提出措施，兼顧政府政策、業者經營與產業鏈合作。

家具產業涵蓋木製家具及金屬、塑膠、軟墊等家具，也連結林產加工、板材、五金、塗裝、設計、物流與零售。振興政策因此不宜只著眼於短期補貼，還應提升產品附加價值與供應鏈韌性。

解題方法

採用「短期穩出口、中期升級、長期建構產業優勢」的架構作答。先說明關稅和市場集中帶來的風險，再提出可執行的因應措施，最後以永續林產利用與人才培育作為長期基礎。

作答要點

一、降低關稅衝擊，強化出口應變

政府應持續透過貿易談判、產業溝通及市場資訊服務，爭取合理的關稅待遇，並協助家具業者掌握美國關稅與原產地規定。業者應重新檢視報價、交貨條件與成本分攤方式，和客戶協商價格、交期及產品組合，避免在成本增加時只以削價競爭因應。

供應鏈布局也須符合法規及原產地規則，不能以轉運或不實申報規避關稅；企業可依法評估在海外設置生產或組裝據點、與當地業者合作，或將部分生產配置於具效率的地區，同時保留台灣的設計、研發、關鍵製程與高附加價值產品製造。

二、分散市場與客戶，降低單一市場風險

我國家具出口以美國為主要市場，過度集中會使關稅、景氣與通路變化直接衝擊訂單。政府可協助業者參加國際展覽、拓展通路與取得市場法規資訊，業者則可開發日本、歐洲、東南亞及國內市場，增加直客、電商與商用採購等銷售管道。

拓展市場時應依各地需求調整產品，例如空間較小市場著重收納與多功能設計，商用市場重視耐用、易維修與大量交貨能力。以多元客戶和產品線分散風險，可降低對單一買主與大量代工訂單的依賴。

三、由代工走向設計、品牌與差異化

我國家具業者可結合在地設計人才與製造經驗，發展具辨識度的品牌，建立從產品企劃、設計、打樣、製造到售後服務的完整能力。產品應避免只比價格，改以品質、人體工學、耐用性、模組化、客製化、快速交貨與維修服務形成差異。

建立品牌須同步強化通路經營、售後服務與智慧財產權管理；中小企業也可透過共同品牌、設計聯盟或產業聚落合作，分攤行銷與海外參展成本。以設計和服務提高附加價值，才能減少關稅及低工資國競爭對價格的牽制。

四、導入智慧製造與提升生產效率