Ciclopentasilossano : proprietà, usi, pro, contro, sicurezza, alternative

Cyclopentasiloxane
Decamethylcyclopentasiloxane (D5) – fluido siliconico ciclico volatile (cyclomethicone “D5”), usato come carrier e per migliorare spalmabilità e sensorialità senza effetto pesante

Sinonimi: D5, decamethylcyclopentasiloxane, cyclopentamethicone, cyclic dimethylsiloxane pentamer
INCI / Funzioni: emolliente, condizionante cutaneo, condizionante capelli, solvente, antistatico, controllo viscosità

Il nome descrive la struttura della molecola:

• Ciclopenta si riferisce alla struttura ciclica del composto, che include un anello a cinque membri.
• Silossano indica la presenza di unità di silicio e ossigeno nella molecola. I silossani sono una classe di composti del silicio noti per le loro proprietà emollienti e per la capacità di formare film leggeri e non grassi.

Materie prime utilizzate nella produzione:

Silicio e Ossigeno. Elementi chiave nella formazione dei composti siliconici, come il ciclopentasilossano. Il silicio fornisce la struttura di base, mentre l'ossigeno forma legami con il silicio per creare la struttura ciclica del composto.

Sintesi Chimica Industriale del Ciclopentasilossano

• Polimerizzazione di composti a base di silicio per formare una struttura ciclica. Questo può includere la reazione di clorosilani con acqua o altri reagenti per formare il ciclopentasilossano.
• Controllo della Reazione. La reazione di polimerizzazione viene monitorata per assicurare che avvenga correttamente e che il prodotto finale abbia le proprietà desiderate.
• Purificazione. Dopo la polimerizzazione, il ciclopentasilossano viene purificato per rimuovere impurità e prodotti secondari.
• Controllo di Qualità. Il ciclopentasilossano purificato viene sottoposto a controlli di qualità per assicurare che soddisfi gli standard richiesti.

Definizione

Il Cyclopentasiloxane (D5) è un silossano ciclico a basso peso molecolare, appartenente alla famiglia dei volatile methyl siloxanes. In termini pratici, è un liquido a bassa viscosità e ad elevata scorrevolezza, con tensione superficiale favorevole alla rapida distensione del film su pelle e capelli. La caratteristica chiave, che guida quasi tutte le scelte formulative, è la sua volatilità controllata: dopo l’applicazione tende ad evaporare lasciando una sensazione asciutta, setosa e “non grassa”, pur avendo agito da veicolo per la distribuzione uniforme di oli, filtri, pigmenti o polveri.

In cosmetica viene quindi impiegato soprattutto come carrier sensoriale e “solvente funzionale” per componenti lipofili, con l’obiettivo di: ridurre la percezione di untuosità, migliorare la scorrevolezza, aumentare la “spreadability” e facilitare la lavorabilità di dispersioni (ad esempio pigmenti o filler). L’utilità è massima in anidri e in sistemi W/O o emulsioni dove la fase siliconica contribuisce alla texture.

Dal punto di vista regolatorio UE è inoltre un ingrediente che richiede attenzione perché rientra nelle restrizioni REACH sui ciclosilossani (D4/D5/D6) con soglie e date di applicazione specifiche in funzione della categoria di prodotto e del tipo di uso (wash-off vs altri).

Usi principali

Cosmetica.
È un classico “costruttore di sensorialità” in un’ampia gamma di prodotti. In skincare viene usato per conferire scorrevolezza, facilitare l’applicazione e ridurre la sensazione di film pesante, soprattutto in sieri anidri, primer, basi leviganti e prodotti “silky touch”. In formulazioni con polveri (soft-focus) aiuta a bagnare e distribuire i solidi, migliorando stendibilità e uniformità visiva.

In haircare è impiegato come veicolo leggero in sieri/liscianti e prodotti anti-frizz: distribuisce in modo uniforme ingredienti lipofili e condizionanti, migliora pettinabilità e “slip” durante l’applicazione e contribuisce a una sensazione meno appiccicosa rispetto a veicoli oleosi tradizionali. Nei sistemi leave-on può essere parte della fase siliconica insieme a dimethicone o elastomeri siliconici per modulare il “payoff” sensoriale.

In deodoranti/antitraspiranti (storicamente una delle aree più comuni), agisce come solvente/veicolo a rapida asciugatura, contribuendo a un’applicazione scorrevole e a una sensazione asciutta. In questa categoria la progettazione deve però considerare con particolare rigore le restrizioni REACH e la conformità della concentrazione nel prodotto finito.

Nei prodotti spray/aerosol, oltre agli aspetti prestazionali, è determinante la valutazione di esposizione per inalazione e la coerenza con le raccomandazioni di sicurezza disponibili per specifiche categorie (es. hair styling aerosol e alcuni sun care spray).

Vietato in cosmetica se contiene silicone D4.

Ciclopentasilossano è utilizzato in prodotti cosmetici come creme, lozioni e prodotti per capelli per le sue proprietà di condizionamento e per la sua capacità di evaporare rapidamente, lasciando la pelle liscia senza sensazione di untuosità. È apprezzato per la sua capacità di migliorare la diffusione del prodotto sulla pelle e per fornire una sensazione setosa.

Agente condizionante per capelli. In uno shampoo per capelli possono coesistere una quantità rilevante di ingredienti con scopi specifici e mirati: detergenti, condizionanti, addensanti, opacizzanti, sequestranti, fragranze, conservanti, additivi particolari. Tuttavia gli ingredienti indispensabili sono i detergenti ed i condizionanti in quanto necessari e sufficienti per la pulizia e la gestibilità dei capelli. Gli altri hanno funzioni accessorie commerciali e non indispensabili come: aspetto estetico, profumo, colorazione ecc. Gli agenti condizionanti per i capelli hanno il compito di aumentarne la lucentezza, la maneggevolezza ed il volume, ridurne l'elettricità statica soprattutto dopo trattamenti quali colorazione, stiratura, ondulazione, asciugatura e spazzolatura. Sono, in pratica, dispersori che possono contenere tensioattivi cationici, addensanti, emollienti, polimeri. La tipologia degli agenti condizionatori per capelli comprende: condizionatori intensivi, condizionatori istantanei, condizionatori addensanti, condizionatori per l'asciugatura.

Agente condizionante della pelle. Un ingrediente che rappresenta il perno del trattamento topico della pelle ripristinando, aumentando o migliorando la tolleranza cutanea a fattori esterni, compresa la tolleranza dei melanociti. La funzione più importante dell'agente condizionante è prevenire la disidratazione della pelle, ma il tema è piuttosto complesso e coinvolge emollienti ed umettanti.

Agente condizionante della pelle - Emolliente. Gli emollienti hanno la caratteristica di migliorare la barriera cutanea tramite una fonte di lipidi esogeni che aderiscono alla pelle migliorando le proprietà della barriera, riempiendo le lacune dei cluster intercorneocitari per migliorare l'idratazione proteggendo dall'insorgenza di infiammazioni. In pratica hanno la capacità di creare una barriera che previene la perdita di acqua transepidermica. Gli emollienti sono additivi sgrassanti o rinfrescanti che migliorano il contenuto lipidico degli strati superiori della pelle prevenendo lo sgrassamento e l'essiccazione della pelle. Il problema degli emollienti è che molti presentano un forte carattere lipofilo e sono identificati come ingredienti occlusivi; si tratta di materiali oleosi e grassi che permangono sulla superficie cutanea e riducono perdita di acqua transepidermica. In cosmetica, emollienti ed idratanti sono sovente considerati sinonimi anche in presenza di umettanti ed occlusivi.

Solvente. E' la sostanza che consente di sciogliere o disperdere, in soluzione, tensioattivi, oli, coloranti, aromi, conservanti battericidi.

Restrizioni cosmetiche

Restrizioni ai sensi del REGOLAMENTO DELLA COMMISSIONE (UE) 2024/1328. 1. Non deve essere messo sul mercato (a) come sostanza autonoma; (b) come costituente di altre sostanze; oppure (c) in miscele; in una concentrazione pari o superiore allo 0,1 % in peso della sostanza rispettiva dopo il 6 giugno 2026. [...] 3. Per deroga: (a) per i D4 e D5 nei prodotti cosmetici wash-off, paragrafo 1, punto (c), si applicherà dopo il 31 gennaio 2020. Ai fini di questo punto, "prodotti cosmetici a lavaggio" significa i prodotti cosmetici come definiti all'articolo 2(1), punto (a) del Regolamento (CE) n. 1223/2009 del Parlamento europeo e del Consiglio (*1) che, in condizioni normali di utilizzo, vengono lavati via con acqua dopo l'applicazione; (b) per tutti i prodotti cosmetici diversi da quelli menzionati nel paragrafo 3(a), il paragrafo 1 si applicherà dopo il 6 giugno 2027.

Dati di identificazione e specifiche

Proprietà chimico-fisiche (indicative)

Ruolo funzionale e meccanismo d’azione (pratico)

Compatibilità formulativa

Cyclopentasiloxane è tipicamente miscibile con altri siliconi (dimethicone, phenyl trimethicone, elastomeri siliconici), con molti oli esteri e con diverse frazioni idrocarburiche leggere, mentre è immiscibile con acqua. Per questo:

• In anidri è spesso semplice da gestire e consente di costruire profili sensoriali molto puliti. Può migliorare la bagnabilità delle polveri, ma la stabilità della dispersione dipende dalla superficie dei solidi (trattamenti siliconici, coating) e dalla viscosità complessiva del sistema.

• In emulsioni O/W, tende a richiedere un’architettura emulsiva adeguata (emulsionanti siliconici o sistemi ibridi) per evitare separazione della fase volatilizzabile. In molti casi si preferisce inserirlo in una fase siliconica strutturata (con elastomeri o viscosizzanti compatibili) per stabilizzare.

• La volatilità rende critici: processo (temperature elevate, tempi lunghi a caldo), riempimento, e packaging (perdita per traspirazione nel tempo). È buona pratica verificare perdita di peso e drift sensoriale in stabilità accelerata.

• In prodotti spray/aerosol, oltre alla compatibilità chimica, va gestita la fisica del getto (goccioline/particolato, propellenti, valvole) e l’eventuale rischio di inalazione; la conformità deve essere allineata alle valutazioni di sicurezza disponibili e alle condizioni d’uso del prodotto finito.

• Compatibilità packaging: alcuni elastomeri, guarnizioni e plastiche possono mostrare swelling o permeazione con fluidi siliconici volatili; va sempre validata la tenuta nel sistema scelto (airless, roll-on, stick, aerosol).

Linee guida d’uso (indicative)

Qualità, gradi e specifiche

Sicurezza, normativa e ambiente

Dal punto di vista tossicologico cosmetico, Cyclopentasiloxane è stato oggetto di valutazioni dedicate: l’attenzione pratica si concentra soprattutto su categorie spray/aerosol, dove il driver è l’esposizione per inalazione e quindi la progettazione del prodotto (tipo di erogazione, particolato, condizioni d’uso). Per prodotti non spray, il profilo è tipicamente gestito tramite la valutazione del prodotto finito (concentrazione, area di applicazione, frequenza d’uso, popolazione target).

Sul piano normativo UE, è essenziale distinguere i vincoli REACH in funzione della categoria. In sintesi operativa:

• in UE, per wash-off cosmetics, sono previste soglie restrittive già applicate da tempo;

• dal 6 giugno 2026 si applica un quadro più ampio per la messa sul mercato e l’uso di D4/D5/D6 in quanto tali, come costituenti o in miscele ≥ 0,1% (con deroghe e scadenze differenziate);

• per i cosmetici diversi dai wash-off, l’applicazione specifica della soglia (≥0,1%) è prevista dal 6 giugno 2027.

Operativamente, questo implica che la compliance non si esaurisce nel “nome INCI in etichetta”: servono controllo analitico/di specifica (contenuto D5 e presenza di altri ciclici), gestione della supply chain e verifica per singola categoria di prodotto e data di immissione sul mercato.

Dal punto di vista ambientale, la criticità che guida le restrizioni è la minimizzazione delle emissioni di sostanze con profilo vPvB/PBT in usi “wide dispersive”. Questo si traduce in scelte di sostituzione, riduzione di concentrazione e design di prodotto/processo per ridurre rilasci e perdite.

Troubleshooting formulativo

Alternative

Conclusione

Il Cyclopentasiloxane (D5) è un fluido siliconico volatile di riferimento per costruire sensorialità “setosa” e rapida asciugatura in skincare, make-up e haircare. Il valore formulativo è legato alla sua funzione di carrier e alla capacità di migliorare stendibilità e ridurre percezione di untuosità. Le aree critiche sono: stabilità fisica in emulsioni, perdita per volatilità/packaging e, soprattutto in UE, la gestione della compliance REACH con soglie e date di applicazione chiaramente definite per le diverse categorie di cosmetici.

Mini-glossario

INCI: nomenclatura standard per l’etichettatura cosmetica.
vPvB/PBT: classificazioni ambientali legate a sostanze molto persistenti e molto bioaccumulative / persistenti, bioaccumulative e tossiche.
Carrier: veicolo che facilita la distribuzione uniforme di ingredienti e modifica la sensorialità.
GMP: Good manufacturing practice, buone pratiche di fabbricazione; beneficio: riduce variabilità e rischi operativi.
HACCP: Hazard analysis and critical control points, analisi dei rischi e controllo dei punti critici; beneficio: rafforza prevenzione e controllo nei punti critici di processo e qualità.

Sicurezza

I siliconi posseggono un'elevata stabilità chimica, ma bassa biodegradabilità e un potenziale di bioaccumulo elevato.

E' un ingrediente che ha un bioaccumulo ed una persistenza elevati nonché proprietà di tossicità degli organi non riproduttivi (1), può contenere tracce di Ciclotetrasilossano (D4), classificato nell'UE come tossico per la riproduzione ed  è considerato localmente tossico se inalato, sono state quindi proposte restrizioni per il D4 e il D5 nei prodotti per la cura della persona nell'ambito del regolamento Reach a causa di problemi ambientali . Tuttavia un recente studio del 2017 conclude "Il comitato per la valutazione dei rischi dell'ECHA ha concluso che i prodotti D4 e D5 non dovrebbero essere immessi sul mercato dell'UE dei prodotti cosmetici e dei prodotti per la cura personale in concentrazioni pari ≥0,1% in peso di ciascuna delle sostanze (RAC, 2016). Nel 2017, il comitato scientifico dell'UE per la sicurezza dei consumatori ha aggiornato la sua valutazione del rischio per i consumatori (SCCS, 2015), concludendo che l'uso di D5 nei prodotti cosmetici è sicuro alle concentrazioni riportate, tranne quando viene utilizzato in aerosol per lo styling dei capelli e prodotti spray per la cura del sole, che contengono alte concentrazioni di D5 aerosolizzato (SCCS, 2017). Inoltre, la concentrazione di D4 come impurezza di D5 dovrebbe essere mantenuta il più bassa possibile" (2).

Bibliografia________________________________________________________________________

(1) Goussard, V., Aubry, J. M., & Nardello-Rataj, V. (2022). Bio-based alternatives to volatile silicones: Relationships between chemical structure, physicochemical properties and functional performances. Advances in Colloid and Interface Science, 102679.) Vietato in cosmetica se contiene silicone D4.

(2) Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS). Electronic address: sante-c2-SCCS@ec.europa.eu; Rousselle DC. Opinion of the Scientific Committee on Consumer Safety (SCCS) - Final version of the opinion on decamethylcyclopentasiloxane (cyclopentasiloxane, D5) in cosmetic products. Regul Toxicol Pharmacol. 2017 Feb;83:117-118. doi: 10.1016/j.yrtph.2016.11.016. Epub 2016 Nov 12. PMID: 27845160.