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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitsleiteinrichtung aus Aluminiumblech, insbesondere als Bestandteil von Behältern oder Behälterteilen, wobei die Flüssigkeitsleiteinrichtung eine Funktionsfläche aus anodisch oxidiertem Aluminium aufweist, sowie eine derartige Flüssigkeitsleiteinrichtung.
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Die Herstellung von Behältern oder Behälterteilen aus Aluminiumblech, deren Oberfläche als eine Funktionsfläche aus anodisch oxidiertem Aluminium gebildet ist, findet vielfache Verwendung. Abgesehen davon, dass durch die an der Oberfläche der Behälter ausgebildete Aluminiumoxidschicht ein wirksamer Oxidationsschutz geschaffen wird, haben sich derartige Oberflächen insbesondere als Funktions- oder Haftflächen bewährt, die beispielsweise eine besonders haltbare Farbbeschichtung der Behälteroberfläche ermöglichen.
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So ist beispielsweise aus der
DE 10 2013 214 321 A1 ein Verfahren bekannt, bei dem in einem Umformvorgang hergestellte Behälter in einem Eintauchverfahren in ein Oxidationsbad eingetaucht werden und eine elektrolytische Erzeugung der Aluminiumoxidschicht an der Behälteroberfläche erfolgt. Bei dem bekannten Verfahren wird die gesamte äußere Oberfläche des Behälters mit der Aluminiumoxidschicht versehen.
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Aus der
EP 2 885 227 B1 ist Behälter bekannt, der auf einer mit der im Behälter aufgenommenen Flüssigkeit in Kontakt stehenden Wandung einen Oberflächenbereich aus anodisch oxidiertem Aluminium aufweist, um die poröse Oberfläche der Aluminiumoxidstruktur zur Erzeugung von Gasblasen bzw. zur Förderung eines Gasblasenwachstums zu nutzen, wenn eine mit Stickstoff übersättigte Flüssigkeit in Kontakt mit der Aluminiumoxidoberfläche gelangt. Hintergrund hierbei ist, dass eine derartig durch Aluminiumoxid gebildete Funktionsfläche in mit Bier befüllten Getränkedosen zum Einsatz kommt, um die Schaumbildung zu fördern.
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Zur Ausbildung einer derartigen Funktionsfläche aus Aluminiumoxid wird in der
EP 2 885 227 B1 vorgeschlagen, einen Kunststoffbehälter auf seiner Innenseite mit Vertiefungen zu versehen, die mit anodisch erzeugtem Aluminiumoxid versehen sind.
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Weitere als Aufreißdeckel ausgebildete Flüssigkeitsleiteinrichtungen, die aus mit einer Oberflächenschutzschicht versehenen Stahlblech hergestellt sind, sind aus der
DE 20 10 631 A und der
DE 10 2011 056 846 A1 bekannt.
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Abgesehen davon, dass für die Abfüllung von Erfrischungsgetränken, wie insbesondere Bier, die üblicherweise in gekühltem Zustand konsumiert werden, wegen der im Vergleich zu Kunststoff wesentlich besseren Temperaturleitfähigkeit von Aluminiumblech eine Abfüllung in Getränkedosen aus Aluminiumblech zu bevorzugen ist, stößt grundsätzlich ein Angebot von Bier in Kunststoffgetränkedosen beim Verbraucher auf wenig Akzeptanz.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitsleiteinrichtung sowie eine Flüssigkeitsleiteinrichtung vorzuschlagen, die einen Kontakt der Flüssigkeit mit einer an der Flüssigkeitsleiteinrichtung ausgebildeten Funktionsfläche ermöglicht und einfach sowie kostengünstig herstellbar ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1 auf, sowie die erfindungsgemäße Flüssigkeitsleiteinrichtung die Merkmale des Anspruchs 8.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkeitsleiteinrichtung, die insbesondere als Bestandteil von Behältern oder Behälterteilen ausgebildet sein kann, wird auf einem Aluminiumblech eine Funktionsfläche aus anodisch oxidiertem Aluminium dadurch ausgebildet, dass in einer Maskierungsphase band- oder lagenförmig ausgebildetes Aluminiumblech zur Erzeugung einer in ihrer Position und Struktur definierten Prozessfläche mit einer Maskierung versehen wird, in einer Prozessphase eine Prozessierung des Aluminiumblechs in einem elektrolytischen Verfahren zur Ausbildung einer mit einer Aluminiumoxidschicht versehenen Funktionsfläche auf der Prozessfläche erfolgt, in einer Dimensionierungsphase die Dimensionierung einer zumindest eine Prozessfläche oder Funktionsfläche aufweisenden Körperoberfläche der Flüssigkeitsleiteinrichtung als Bestandteil des Aluminiumblechs erfolgt und in einer Vereinzelungsphase eine Vereinzelung der Flüssigkeitsleiteinrichtung aus dem band- oder lagenförmig ausgebildeten Aluminiumblech erfolgt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Definition der Anordnung einer Funktionsfläche aus anodisch oxidiertem Aluminium auf der Oberfläche der Flüssigkeitsleiteinrichtung bereits in einer Phase der Herstellung, in der das für die Flüssigkeitsleiteinrichtung verwendete Material, also Aluminiumblech, noch in Band- oder Lagenform, also als zu verarbeitendes Ausgansmaterial, vorliegt, mittels einer auf das Aluminiumblech aufgebrachten Maskierung, sodass für eine nachfolgende elektrolytische Beaufschlagung des Aluminiumblechs bereits in dieser Phase eine Prozessfläche definiert wird, auf der nachfolgend die anodische Oxidation zur Ausbildung der Funktionsflächen erfolgt; also auf der Prozessfläche die Funktionsfläche entsteht.
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Da somit tatsächlich nur diejenigen Oberflächenbereiche des Aluminiumblechs elektrolytisch zu beaufschlagen sind, die tatsächlich die spätere Funktionsfläche ausbilden sollen, wird zur Durchführung der Eloxierung nur ein entsprechend reduzierter Energieeintrag erforderlich, so dass gegenüber der konventionellen Praxis, in der die gesamte Oberfläche eloxiert wird, erhebliche Energieeinsparungen möglich sind.
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Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Erzeugung der Funktionsfläche an einer durch die Maskierung des Ausgangsmaterials exakt definierten Stelle, so dass nicht nur durch die Funktionsfläche in der Flüssigkeit erzielbare Wirkungen, wie das Aufschäumen der Flüssigkeit, definiert lokal begrenzt werden können, sondern auch Oberflächenbereiche, die insbesondere wegen eines beabsichtigten ästhetischen Effekt oder einer gewünschten Haptik nicht durch die Funktionsfläche beeinträchtigt werden sollen, von der Eloxierung ausgenommen sind.
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Nicht zuletzt ermöglicht die Ausbildung der Prozessflächen auf Band- oder Lagenebene des Aluminiumblechs einen kontinuierlichen oder Batchbetrieb bei der Umwandlung der Prozessflächen in die Funktionsflächen.
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Wenn das Aluminiumblech in Bandform vorliegt, ist es also möglich, dass das Aluminiumblech nach Aufbringung der Maskierung, die beispielsweise als Lackauftrag in einem Bedruckungsverfahren erfolgen kann, kontinuierlich durch ein Elektrolysebad hindurch geleitet oder auch in einem Spritzverfahren mit dem Elektrolyt beaufschlagt werden kann. Im Batchbetrieb kann beispielsweise das bekannte Eintauchverfahren zur Umwandlung der Prozessflächen in Funktionsflächen eingesetzt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren weist darüber hinaus eine Dimensionierungshase auf, in der eine Dimensionierung einer zumindest eine Prozessfläche oder Funktionsfläche aufweisenden Körperoberfläche der Flüssigkeitsleiteinrichtung als Bestandteil des Aluminiumblechs erfolgt.
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Wesentlich bei allen möglichen Varianten des Verfahrens ist, dass die Definition der Prozessfläche, die durch die Elektrolyse in die Funktionsfläche umgewandelt wird, nach einer zuvor erfolgten Maskierung zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem das Aluminiumblech noch band- oder lagenförmig ausgebildet ist.
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Je nach gewünschter Oberflächenqualität der Behälterinnenwand kann die Maskierung als dauerhafte oder temporäre Maskierung ausgebildet sein.
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Die Durchführung der Prozessphase kann vorausgehend oder nachfolgend der Dimensionierungsphase erfolgen, jedoch wie vorstehend bereits ausgeführt, in jedem Fall nachfolgend der Maskierungsphase. Eine der Dimensionierungsphase nachfolgende Prozessphase ist besonders dann sinnvoll, wenn die Dimensionierungsphase nicht nur zur Festlegung der Umrisskontur der Prozessflächenumgebung, also einer Körperfläche des Flüssigkeitsleiteinrichtung dient, die die Funktionsfläche aufweisen soll, sondern auch zur Beeinflussung der Oberflächen-Topographie der nachfolgend erzeugten Funktionsfläche dienen soll. Eine derartige Dimensionierung kann beispielsweise mit einem Prägestempel, also einem Umformwerkzeug, erfolgen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Durchführung der Dimensionierungsphase gleichzeitig mit der Durchführung der Vereinzelungsphase, sodass etwa in einem Biege-Stanz-Vorgang eine Trennung des Flüssigkeitsleiteinrichtung aus dem band- oder lagenförmigen Ausgangsmaterial und eine Formgestaltung der Flüssigkeitsleiteinrichtung in einem gemeinsamen Arbeitsgang erfolgen kann.
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Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Durchführung der Vereinzelungsphase nachfolgend der Dimensionierungsphase erfolgt, kann die in der Dimensionierungsphase, insbesondere durch Umformung dimensionierte Körperoberfläche lediglich einen Bestandteil oder Teilbereich der durch Vereinzelung aus dem Aluminiumblech hergestellten Flüssigkeitsleiteinrichtung darstellen.
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Wenn die Durchführung der Vereinzelungsphase nachfolgend der im Anschluss an die Maskierungsphase beispielsweise durch Ausbildung eines Umformbereichs ausgeführten Dimensionierungsphase und vorausgehend der Prozessphase zur Ausbildung der Funktionsfläche erfolgt, kann die Durchführung der Elektrolyse zur Umwandlung der Prozessflächen in die Funktionsflächen anstatt auf Band- oder Lagenebene auch an dem Behälter oder dem Behälterteil ausgeführt werden.
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Die erfindungsgemäße Flüssigkeitsleiteinrichtung weist die Merkmale des Anspruchs 8 auf.
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Erfindungsgemäß ist die Flüssigkeitsleiteinrichtung aus Aluminiumblech mit einer Funktionsfläche aus anodisch oxidiertem Aluminium ausgebildet, wobei die Funktionsfläche lediglich eine Teiloberfläche einer Körperoberfläche der Flüssigkeitsleiteinrichtung ausbildet.
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Erfindungsgemäße Flüssigkeitsleiteinrichtungen können in einer besonders einfachen Ausführungsform als Rührstäbchen oder Umströmungskörper ausgebildet sein, die auf einer Trägerfläche aus Aluminiumblech eine Funktionsfläche aufweisen, die bei Kontakt mit einer auftreffenden Flüssigkeit durch die Oberfläche der Funktionsfläche bedingte Effekte in der Flüssigkeit hervorruft.
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Grundsätzlich ist hervorzuheben, dass der durch die mit der Funktionsfläche versehene Flüssigkeitsleiteinrichtung in dem auf die Funktionsoberfläche auftreffenden Medium beabsichtigte Effekt nicht auf eine Flüssigkeit im engeren Sinne als Kontaktmedium beschränkt ist. Vielmehr kann die Funktionsfläche auch Wirkungen in einem mit der Funktionsfläche in Kontakt kommenden Pulver oder einem anderen rieselfähigen Schüttgut hervorrufen, so dass der Begriff „Flüssigkeitsleiteinrichtung“ in seinem Bedeutungsinhalt betreffend die vorliegende Patentanmeldung nicht auf die Verwendung im Zusammenhang mit Flüssigkeiten im engeren Sinne beschränkt ist, sondern auch als „Pulverleiteinrichtung“ oder etwa auch „Schüttgutleiteinrichtung“ zu interpretieren ist.
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Insbesondere, um besondere Effekte in einer mit der Funktionsfläche in Kontakt kommenden Flüssigkeit hervorzurufen, kann die Funktionsfläche asymmetrisch ausgebildet sein. Beispielsweise kann bei einer spiralförmigen Ausgestaltung der Funktionsfläche ein durch die anodisch oxidierte Aluminiumoberfläche induzierte oder unterstützte Blasenbildung in einem mit Stickstoff übersättigten Getränk noch mit einer durch die Spiralform der Funktionsfläche angeregten Wirbelbildung überlagert werden.
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Vorzugsweise ist die Flüssigkeitsleiteinrichtung durch Umformung eines Blechzuschnitts hergestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleiteinrichtung als Behälterteil ausgebildet.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeitsleiteinrichtung als Bestandteil eines Behälterteils ausgebildet.
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Besonders bevorzugt ist es, wenn die Flüssigkeitsleiteinrichtung als ein an einem Behälterdeckel angeordneter Behälterverschluss ausgebildet ist.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Flüssigkeitsleiteinrichtung als Behälter ausgebildet, wobei etwa die Funktionsfläche lediglich an einem inneren Becherrand ausgebildet sein kann.
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Nachfolgend wird eine Möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens sowie ein nach dem Verfahren herstellbarer Behälter anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
- 1 eine isometrische Darstellung eines Getränkebehälters;
- 2 einen als Behälterdeckel ausgebildeten Behälterteil des in 1 dargestellten Behälters;
- 3 eine schematische Darstellung des Verfahrensablaufs zur Herstellung eines Behälterteils des in 2 dargestellten Behälterdeckels;
- 4 ein mittels des in 3 dargestellten Verfahrens hergestelltes Behälterteil in Einzeldarstellung und Unteransicht;
- 5 den in 4 dargestellten Behälterteil in isometrischer Darstellung.
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1 zeigt einen als Getränkedose ausgebildeten Behälter 10, der als wesentliche Bestandteile einen einen Behälterinnenraum 11 definierenden Behältertopf 12 und einen den Behältertopf 12 verschließenden Behälterdeckel 13 aufweist.
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Der Behälterdeckel 13 ist in 2 in einer Öffnungsstellung dargestellt und weist einen Behälterverschluss 14 auf, der mit einer Öffnungslasche 15 und einem Ausgießfortsatz 16 versehen ist, der eine Flüssigkeitsleiteinrichtung ausbildet. Die Öffnungslasche 15 weist eine Schwenkachse 17 auf, die in einer in einem Deckelboden 18 ausgebildeten Schwenkaufnahme 19 gelagert ist. Auf einer Seite der Schwenkachse 17 befindet sich ein Betätigungsende 20, das mit einer Öffnungsbewegung 21 um die Schwenkachse 17 verschwenkt werden kann, sodass ein gegenüberliegend dem Betätigungsende 20 auf der anderen Seite der Schwenkachse 17 ausgebildetes Aufdrückende 22 der Öffnungslasche 15 gegen ein im Deckelboden 18 ausgebildetes, hier nicht dargestelltes Verschlussstück verschwenkt wird und bei Fortsetzung der Öffnungsbewegung 21 das Verschlussstück mittels des Aufdrückendes 22 durch Zerstörung einer Sollbrucheinrichtung 24 aus einer Verbindung mit dem umgebenden Deckelboden 18 gelöst und nach unten verschwenkt wird, sodass im Deckelboden 18 eine Ausgießöffnung 25 ausgebildet wird.
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Wie 2 zeigt, befindet sich auf einer Unterseite 26 der hier als Ausgießfortsatz 16 ausgebildeten Flüssigkeitsleiteinrichtung eine Funktionsfläche 27, die eine durch anodische Oxidation ausgebildete Aluminiumoxidschicht auf dem aus Aluminiumblech gebildeten Behälterverschluss 14 aufweist. Die Funktionsfläche 27 bewirkt, dass bei einem Ausgießvorgang, bei dem ein im Behälterinnenraum 11 aufgenommenes Getränk, also etwa Bier, in Kontakt mit der Funktionsfläche 27 gelangt, die Schaumbildung angeregt bzw. verstärkt wird.
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3 zeigt das Herstellungsverfahren zur Herstellung des in den 4 und 5 als Einzelteil dargestellten Behälterverschlusses 14.
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Wie 3 zeigt, erfolgt die Herstellung des Behälterverschlusses 14 auf Basis eines hier bandförmig ausgebildeten Aluminiumblechs 32, das nacheinander mehrere Bearbeitungsstationen, nämlich eine Maskierungsstation 28, eine Elektrolysestation 29, eine Umformstation 30 und eine Vereinzelungsstation 31 durchläuft. Je nach Ausgestaltung der Arbeitsstationen kann der Vorschub des bandförmigen Aluminiumblechs 32 kontinuierlich oder getaktet erfolgen.
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Im Fall des vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiels erfolgt in der Maskierungsstation 28 das Aufbringen einer Maskierung 34 auf die Oberfläche des Aluminiumblechs 32 mit einem Abdeckklack, der beispielsweise durch ein Druckwerk aufgetragen werden kann, derart, dass bevorzugt in einer Matrixanordnung, eine Mehrzahl von Prozessflächen 33 auf der Oberfläche des Aluminiumblechs 32 sowohl hinsichtlich ihrer Größe als auch ihrer Anordnung und insbesondere auch in ihrer Struktur definiert werden.
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Abweichend von der beispielhaften Darstellung in 3 können daher die Prozessflächen 33 nicht als einheitlich zusammenhängende Fläche ausgebildet sein, sondern ihrerseits mit einem durch den Abdeckklack gebildeten Maskierungsraster versehen sein.
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In einer der vorstehend erläuterten Maskierungsphase nachfolgenden Prozessphase durchläuft das Aluminiumblech 32 die Elektrolysestation 29, in der beispielsweise durch Besprühen ein Elektrolyt auf die Oberfläche des Aluminiumblechs 32 aufgebracht wird, wobei aufgrund der Maskierung 34 eine Oberflächenreaktion zur Ausbildung einer anodisch oxidierten Aluminiumoxidoberfläche als Funktionsfläche 27 lediglich im Bereich der nicht durch die Maskierung 34 abgedeckten Prozessflächen 33 erfolgt.
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Nachfolgend durchläuft das Aluminiumblech 32 die Umformstation 30, zur Ausführung einer Dimensionierungsphase, in der durch Ausbildung von Umformbereichen 36, die beispielsweise in einem Präge- oder Tiefziehvorgang erzeugt werden, Körperoberflächen 37 dimensioniert werden, die im vorliegenden Fall als napfförmige Vertiefungen ausgebildet sind.
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Nachfolgend erfolgt in der hier dargestellten Verfahrensvariante in einer Vereinzelungsstation 31 während einer Vereinzelungsphase des Verfahrens eine Vereinzelung von die Körperoberflächen 37 umfassenden Flüssigkeitsleiteinrichtungen 14, die im vorliegenden Fall, wie in den 4 und 5 dargestellt als Behälterverschluss ausgebildet sind.
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Aus einer Zusammenschau der 4 und 5 wird deutlich, dass an dem aus dem Aluminiumblech 32 vereinzelten Behälterverschluss 14 die Funktionsfläche 27 auf einem die Unterseite 26 (2) des Ausgießfortsatzes 16 ausbildenden Boden 38 der als napfförmige Vertiefung ausgebildeten Körperflächen 37 ausgebildet ist. Die Öffnungslasche 15 des in den 1 und 2 dargestellten Behälterverschlusses 14 ist durch eine während der Vereinzelungsphase zusammen mit dem Umformbereich 36 aus dem Aluminiumblech 32 herausgetrennten Fortsatz 39 gebildet.
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Wie aus einer Zusammenschau der 4 und 5 deutlich wird, ist an der Unterseite 26 des gemäß dem in 3 dargestellten Herstellungsverfahrens hergestellten Behälterverschlusses 14 im Bereich der durch die napfförmige Vertiefung 37 gebildeten Ausgießfortsatzes 16 ein die Funktionsfläche 27 einrahmender Steg 40 ausgebildet, der bei einem geschlossenen Behälter 10 gegen den Deckelboden 18 anliegt, so dass der Steg 40 insbesondere, wenn der Steg 40 mit einer hier nicht näher dargestellten adhäsiven Dichtmasse, wie insbesondere Silikon versehen ist, und bei geschlossen ausgebildetem Deckelboden 18 die Ausbildung eines hermetisch abgeschlossenen Dichtungsraums ermöglicht, in der sich die Funktionsfläche 27 so lange sowohl vor Umgebungseinflüssen als auch vor Flüssigkeitskontakt abgeschirmt befindet, bis der eingangs der Beschreibung erläuterte Öffnungsvorgang stattfindet und ein Kontakt zwischen einem im Behälterinnenraum 11 aufgenommenen Getränk und der Funktionsfläche 27 bei einem Ausgießvorgang erfolgt.
